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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 정상 성인을 대상으로 신경 근전기자극의 적용방식에 따라 실험군을 길항근 자극 군, 주동근 자극 군, 길항근-주동근자극군으로 나누어 척수 운동 신경원의 흥분성 변화를 H 반사의 측정을 통하여 정량화시키고 적용방식 간의 차이를 비교 평가하여 중추신경계 병변으로 인한 경직성 근 긴장 을 억제시키기 위해 적용되고 있는 신경근 전기자극 적용 방식들의 임상적 효율성을 평가하는데 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 본 연구는 신경근 전기자극이 척수 운동신경원의 흥분성 변화에 미치는 효과와 적용방식에 따른 차이를 임상 전기 생리학적 실험을 통하여 비교 평가하고자 실시하였다. 대상자는 신경근계 질환이 없는 정상 성인 남자를 대상으로 하였으며 척수 운동 신경원의 흥분성을 나타내는 H 반사의 변화를 신경근 전기자극 적용 전, 적용 직후, 적용 후 20분에 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 신경근 전기 자극이 척수 운동신경원 의 홍분성 변화에 미치는 효과와 적용방식에 따른 차이를 임상 전기 생리학적 실험을 통하여 비교평가 하여 신경근 전기자극 적용 방식들의 임상적 효율성을 평가하기 위한 기초자료를 제공하고자 실시하였다.
제안 방법
- 대상자의 자세는 복 와 위 (prone position) 로 하고 무릎을 약간 굴곡시킨 상태에서 발목 밑에 받침대를 놓고 대상자를 완전히 이완시킨 상태에서 발목이 중립 위치에 놓이도록 주의했다. H/M 간격(H/M interval)은 M과 H 잠복 시의 차이를 측정하였으며 H/M 비는 두 개의 활동 전위에 대한 각각의 최대치의 비율을 측정하였다.
- 전극 배치는 일회용 전극을 사용하여 양극 배치법 (bipolar placement)으로 적용하였다. I 군은 전경골근 근복에 20an 간격으로 배치하였으며, II 군은 하퇴삼두근 근복에 20cm 간격으로 배치하였으며, ID 군은 전경골근과 하퇴삼두근근복에 배치하였다. 전기자극은 200us 맥동 시간의 주파수 50pps 인 맥동 전류로 경사증가 시간을 2초로, 경사감소 시간을 0.
- 5초로 하여 10초의 통전시간(on-time)과 10초의 단전 시간(off-time)으로 설정하였다. Ⅲ군에서는 전기자극을 휴식 시간 없이 전경골근과 하퇴삼두근에 교대로 10초씩 자극하였다. 매개 변수는 근경직과 과반사 감소에 효과적이었다고 보고한 선행연구(Peterson et al.
- 전기자극은 15분으로 하였으며 척수 운동 신경 원의 흥분성에 대한 평가는 적용 전(pre-test), 적용 직후 (post-immediate test), 적용 후 20분(post-20 minute test)으로 총 3회에 걸쳐 반복 측정하였다. 기록된 활동 전위의 원 위 잠복기는 자극 artifact로부터 음성 파의 기시부까지의 전 도시 간을, 진폭은 음성 파의 정점과 양성 파의 정점 사이의 전위 차이를 각각 기록하였다.
- 실험에 영향을 주는 질병이나 이로 인해 약물을 복용하는 자, 규칙적인 신체 운동을 실시하는 자는 제외시켰으며, 실험기간 중 본 실험에 영향을 미칠 수 있는 약물의 복용이나 물리적 자극 및 운동 등을 수행하지 못하도록 제한시켰다(Table 1). 선행 실험으로부터 영향을 받지 않도록 하기 위해서 적어도 일주일 이상의 휴지기를 가지고 신경근 전기자극 적용 방식에 따라 I 군을 길항근 자극 군, II 군을 주동근 자극 군, ID군을 길항근-주동근자극군으로 정하였다. 실험 대상자는 실험 시작 전 30분간 침대에서 안정을 취하게 하였으며, 실험실 온도는 18℃-24℃를 유지하였다.
- Johnson 방법(Braddom 1974)에 의거하여 후경골 신경을 정중 슬와근 주름(midpopliteal crease)에서 양극성 표면 전극으로 자극했다. 이때, H 반사는 방향을 정 방향으로 하고, 자극빈도는 2초에 1회로 하였으며 전극의 위치 설정은 정중 슬와근 주름과 내측과 (medial malleolus)의 가장 근위부(proximal)를 연결하는 선상을 양분하는 중심점에 활동(active) 전극을 놓고 아킬레스건 위에 기준(reference) 전극을, 기저(ground) 전극을 활동 전극 3an 위의 외 측 비복근 (lateral gastrocnemius) 위에 놓았다. 소인(sweep) 속도는 1회당 10msec, 기록감응도는 100~1,000冰/div의 범위에서 반응의 고도에 따라 조절했다.
- 전기자극은 15분으로 하였으며 척수 운동 신경 원의 흥분성에 대한 평가는 적용 전(pre-test), 적용 직후 (post-immediate test), 적용 후 20분(post-20 minute test)으로 총 3회에 걸쳐 반복 측정하였다. 기록된 활동 전위의 원 위 잠복기는 자극 artifact로부터 음성 파의 기시부까지의 전 도시 간을, 진폭은 음성 파의 정점과 양성 파의 정점 사이의 전위 차이를 각각 기록하였다.
- I 군은 전경골근 근복에 20an 간격으로 배치하였으며, II 군은 하퇴삼두근 근복에 20cm 간격으로 배치하였으며, ID 군은 전경골근과 하퇴삼두근근복에 배치하였다. 전기자극은 200us 맥동 시간의 주파수 50pps 인 맥동 전류로 경사증가 시간을 2초로, 경사감소 시간을 0.5초로 하여 10초의 통전시간(on-time)과 10초의 단전 시간(off-time)으로 설정하였다. Ⅲ군에서는 전기자극을 휴식 시간 없이 전경골근과 하퇴삼두근에 교대로 10초씩 자극하였다.
- 전기자극은 우측 하지의 전경골근과 하퇴삼두근으로 한정하였으며, 자세는 바로 누운 자세에서 무릎과 발목 아래에 받침대를 받혀주어서 발목의 자유로운 운동이 일어날 수 있도록 하였다. 자극 강도는 대상자가 참을 수 있는 한도 내에서 가시적 근수축이 충분히 일어날 수 있는 강도로 하였으며 평균 전류 강도는 길항근 자극이 17.
대상 데이터
- 전기자극기는 단상 직사각형 파의 맥동전류가 발생되며, 주파수, 맥동 기간, 순환 주기 경 사증 감시간의 변조가 가능한 신경근 전기 자극기(Best, Dynatens 301, Korea)를 사용하였다. H 반사를 측정하기 위해 사용된 기기는 고필 터(high filter) lOKHz, 저 필터 (low filter) 50Hz, 기록 감응도(gain) 100~2,000uV인 근 전도기 (CadweB, 6200A, USA)이며, 전극은 일회용 접착식 전극을 사용하였다.
- 본 연구는 신경근 전기자극이 척수 운동신경원의 흥분성 변화에 미치는 효과와 적용방식에 따른 차이를 임상 전기 생리학적 실험을 통하여 비교 평가하고자 실시하였다. 대상자는 신경근계 질환이 없는 정상 성인 남자를 대상으로 하였으며 척수 운동 신경원의 흥분성을 나타내는 H 반사의 변화를 신경근 전기자극 적용 전, 적용 직후, 적용 후 20분에 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 실험에 자원한 남자 대학생 중 8명을 대상으로 실시하였다. 실험에 영향을 주는 질병이나 이로 인해 약물을 복용하는 자, 규칙적인 신체 운동을 실시하는 자는 제외시켰으며, 실험기간 중 본 실험에 영향을 미칠 수 있는 약물의 복용이나 물리적 자극 및 운동 등을 수행하지 못하도록 제한시켰다(Table 1).
- 전기자극기는 단상 직사각형 파의 맥동전류가 발생되며, 주파수, 맥동 기간, 순환 주기 경 사증 감시간의 변조가 가능한 신경근 전기 자극기(Best, Dynatens 301, Korea)를 사용하였다. H 반사를 측정하기 위해 사용된 기기는 고필 터(high filter) lOKHz, 저 필터 (low filter) 50Hz, 기록 감응도(gain) 100~2,000uV인 근 전도기 (CadweB, 6200A, USA)이며, 전극은 일회용 접착식 전극을 사용하였다.
데이터처리
- 신경근 전기자극에 의한 실험군의 H 반사의 변화에 대한 유의성을 검증하기 위하여 반복 측정 분산 분석(repeated measures analyss of variance)을 실시하였으며 사후 검정은 Duncan test로 실시하였고, 측정 시 기간에 따른 H 반사의 변화에 대한 유의성을 검증하기 위하여 대응 표본 T 검정 (paired t-test) 을 실 시하였으며 모든 통계학적 유의 수준은 p<.05 수준에서 채택하였다.
이론/모형
- Johnson 방법(Braddom 1974)에 의거하여 후경골 신경을 정중 슬와근 주름(midpopliteal crease)에서 양극성 표면 전극으로 자극했다. 이때, H 반사는 방향을 정 방향으로 하고, 자극빈도는 2초에 1회로 하였으며 전극의 위치 설정은 정중 슬와근 주름과 내측과 (medial malleolus)의 가장 근위부(proximal)를 연결하는 선상을 양분하는 중심점에 활동(active) 전극을 놓고 아킬레스건 위에 기준(reference) 전극을, 기저(ground) 전극을 활동 전극 3an 위의 외 측 비복근 (lateral gastrocnemius) 위에 놓았다.
- Ⅲ군에서는 전기자극을 휴식 시간 없이 전경골근과 하퇴삼두근에 교대로 10초씩 자극하였다. 매개 변수는 근경직과 과반사 감소에 효과적이었다고 보고한 선행연구(Peterson et al. 1988, Scheker et al 1999)들을 참고하여 설정하였다.
- 1999), 중추신경계 환자의 기능적 근 활동의 증진 (Granat et al 1992) 등에 사용되고 있다. 신경근 전 기자극의 매개 변수 설정 방법은 치료목적이나 전극의 배치 등에 따라 매우 다양한데, 본 연구의 매개 변수는 근경직과 과반사 감소에 효과적이었다고 보고한 선행연구(Peterson & Klemar 1988, Scheker et al 1999)들을 참고하여 설정하였다.
- 전극 배치는 일회용 전극을 사용하여 양극 배치법 (bipolar placement)으로 적용하였다. I 군은 전경골근 근복에 20an 간격으로 배치하였으며, II 군은 하퇴삼두근 근복에 20cm 간격으로 배치하였으며, ID 군은 전경골근과 하퇴삼두근근복에 배치하였다.
성능/효과
- 1. H 잠복 시의 측정 결과에서 실험군 간의 유의한 차이는 나타나지 않았으나 측정 시 기간에서는 Ⅱ군과 ID 군에서 (p<.01) 유의한 차이를 나타내었다.
- 2. H/M 간격의 측정 결과에서 실험군 간의 유의한 차이는 나타나지 않았으나 측정 시 기간에서는 n 군(p<.o5)과 in군(p<.001)에서 유의한 차이를 나타내었다.
- 3. H 진폭의 측정 결과에서 실험군 간의 비교는 I 군과 II군 사이에서 유의한 차이를 나타내었으며, 측정 시 기간에서도 II군(p<.001)과 in군 (p<.01) 이유의 한 차이를 나타내었다.
- 4. H/M 비의 측정 결과에서 실험군 간의 비교는 I 군과 II 군 사이에서 유의한 차이를 나타내었으며, 측정 시 기간에서는 II군(p<.001)과 Ⅲ군 (p<.01)에서 유의한 차이를 나타내었다.
- 본 연구에서 나타난 결과를 통해서 신경근 전기자극에 의한 H 반사의 변화는 진폭과 H/M 비가 가장 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 그러나, 본 연구에서 얻어진 실험 결과들은 정상인만을 대상자로 한정하였기 때문에 이 결과들을 확대 해석하여 임상에서 경직이 있는 환자에게 그대로 적용하기에는 제한점이 있다.
- 신경근 전기자극 후 측정 시기에 따른 H 반사의 변화에서 길항근 자극 군인 I 군은 H 잠복 시의 지연과 H 진폭이 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으며, 주동근 자극 군인 II 군과 길항근-주동근 자극 군인 ID 군은 H 잠복 시의 지연과 H 진폭이 유의하게 감소되었으며 H 잠복 시 지연의 증가와 H 진폭의 감소로 H/M 간격은 증가되고 H/M 비는 II 군과 ID 군에서 유의하게 감소되어 신경근 전기자극이 적용방식에 따라 어느 정도의 차이는 있지만 척 수 운동 신경원에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 정상인들의 비복 신경에 고강도 자극을 적용한 후에 H 반사의 진폭이 잠시 감소되었다는 Delwaide 등(1981)의 보고나 Hardy 등(2002)의 정상인을 대상으로 한 실험에서 자극 강도가 척수 운동 신경원의 흥분성에 더 많은 영향을 주는 것으로 보고된 바와 같이 본 연구에서도 근강축이 유발될 정도의 고강도로 자극하였기 때문에 나타난 것으로 생각된다.
- 신경근 전기자극에 의한 각 실험군들의 H/M 간격의 변화를 반복 측정 분산 분석을 한 결과 실험군 간의 유의한 차이는 나타나지 않았지만 측정 시 기간에서는 차이가 유의하게 나타났다(p<.01). 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 T 검정을 한 결과 I군에서 는 적용 전, 적용 직후, 적용 후 모두에서 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서는 적용 전이 26.
- 신경근 전기자극에 의한 실험군들의 H/M 비의 변화를 반복 측정 분산 분석을 한 결과 실험군 간에는 I 군과 비교해서 II 군에서 유의한 차이를 나타내었으나 II군과Ⅲ군, I 군과 Ⅲ군의 비교에서는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 측정 시 기간에는 유의한 차이가 나타났으며 (p<.
- 실험군들의 H 잠복 시의 변화를 반복 측정 분산 분석한 결과 실험군 간에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만, 측정 시 기간의 차이에서는 유의하게 나타났다(P<.O1). 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 T 검정을 한 결과 I 군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서 적용 전과 적용 직후(P <.
- 실험군들의 H 진폭의 변화를 반복 측정 분산 분석한 결과 실험군 간의 차이는 I 군과 II 군에서 유의한 차이를 나타냈으며, I 군과 HI 군, II 군과 Ⅲ군의 비교에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 측정 시 기간 비교에서는 II 군과 m군에서 유의한 차이가 나타났다 (p<.
- O1). 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 T 검정을 한 결과 I 군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서 적용 전과 적용 직후(P <.01), 적용 전과 적용 후 20분(p<.05)에서 유이한 차이를 나타내었다. ID군에서는 적용 전과 적용 직후(P<.
- 01). 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 T 검정을 한 결과 I군에서 는 적용 전, 적용 직후, 적용 후 모두에서 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서는 적용 전이 26.10±1.47, 적용 직후가 26.40±1.58, 적용 후가 26.51 ±1.75로 적용 전과 적용 직후 사이와 적용 전과 적용 후(p<.O5)에서 유의한 차이를 나타내었다. m군에서는 적용 전이 26.
- 01). 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 t 검정을 한 결과 I 군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서는 적용 전과 적용 직후(p<.001), 적용 전과 적용 후 20분(p<.01)에서 유의한 차이를 나타내었다. Ⅲ군에서는 적용 전과 적용 직후(p<.
- 이상의 결과로 볼 때 신경근 전기자극에 의한 H 반사의 측정 시기에 따른 변화는 적용방식에 따라 차이는 있지만 모든 군에서 감소되는 경향을 나타냈으며, 주동근 자극 방식에서 감소가 가장 유의하게 나타났다. 특히 실험군 간의 비교에서도 주동근 자극군의 흥분성 감소가 가장 유의하게 나타나 주동근 자 극방식이 척수운동 신경원의 흥분성 감소에 의해 중추신경계 병변으로 인한 근경직을 억제하는 데 가장 효과적일 것으로 생각된다.
- 5배 강도는 경피와 근육에 있는 고 역치 심부 구심 성신 경의 탈분극을 야기시키는데, 이러한 고역치구심성 신경은 억제성인 특징을 가지고 있기 때문에 척수 운동신경원의 흥분성 감소 효과가 나타난 것으로 주장하였다. 총비골 신경 자극 방식과 유사하게 전극 배치를 한 I 군에서 감소하는 경향은 있었으나 통계적으로 유의하지 않았으며, 길항근-주동근 자극 방식을 사용한 ID 군에서도 주동 근 자극 방식을 사용한 II군 에 비해 유의한 상승효과(synergy effect)가 나타나지 않았다.
- 신경근 전기자극에 의한 실험군들의 H/M 비의 변화를 반복 측정 분산 분석을 한 결과 실험군 간에는 I 군과 비교해서 II 군에서 유의한 차이를 나타내었으나 II군과Ⅲ군, I 군과 Ⅲ군의 비교에서는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 측정 시 기간에는 유의한 차이가 나타났으며 (p<.001), 실험군별 측정 시 기간의 변화를 대응 표본 t 검정을 한 결과 I 군에서는 적용 전, 적용 직후, 적용 후 모두에서 유의한 차이가 나타나지 않았으나, II 군에서는 적용 전이 33.88 ±4.79, 적용 직후가 31.75±4.10, 적용 후가 33.00±5.15로 적용 전과 적용 직후, 적용 전과 적용 후(p<.001)에서 각각 유의한 차이를 나타내었다. HI군에서는 적용 전이 39.
후속연구
- 본 연구에서 나타난 결과를 통해서 신경근 전기자극에 의한 H 반사의 변화는 진폭과 H/M 비가 가장 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 그러나, 본 연구에서 얻어진 실험 결과들은 정상인만을 대상자로 한정하였기 때문에 이 결과들을 확대 해석하여 임상에서 경직이 있는 환자에게 그대로 적용하기에는 제한점이 있다. 따라서 향후에는 경직이 있는 환자를 대상으로 한 다양한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각되며 본 연구가 중추신경계 병변으로 인한 경직성 근 긴장을 억제시키기 위해 적용되는 신경근 전기 자극치료방식의 임상적 효율성을 높이는 데 기초적 자료를 제공할 것으로 생각된다.
- 그러나, 본 연구에서 얻어진 실험 결과들은 정상인만을 대상자로 한정하였기 때문에 이 결과들을 확대 해석하여 임상에서 경직이 있는 환자에게 그대로 적용하기에는 제한점이 있다. 따라서 향후에는 경직이 있는 환자를 대상으로 한 다양한 연구가 이루어져야 할 것으로 생각되며 본 연구가 중추신경계 병변으로 인한 경직성 근 긴장을 억제시키기 위해 적용되는 신경근 전기 자극치료방식의 임상적 효율성을 높이는 데 기초적 자료를 제공할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서는 척수 운동 신경원의 흥분성 변화를 근전도 장치를 이용하여 H 반사를 측정하였는데, 현재 근전도를 이용한 임상 전기 생리학적 평가는 신경회로망에 자극으로 유발된 반응과 반사를 연구하기 위한 가장 확실한 방법으로 사용되어오고 있다. (Timothy 1999).
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