[논문]기능적전기자극을 이용한 보행훈련이 편마비 환자의 하퇴근육의 근전위활동에 미치는 영향

강양훈; 서삼기; 이정우; 윤세원; 김용억; 김태열

문제 정의

기능적전기자극이 운동단위 활동 전위에 미치는 효과에 대해 알아보고자 측정항목의 실험 전.후 변화에 대한 군 간 비교를 공분산분석(ANCOVA)으로 실시하였으며, 유의수준 a는 0.
본 연구는 3개월 이후의 편마비환자를 대상으로 보행훈련과 병행한 기능적 전기자극에 대한 전기생리학적 평가를 통해 기능적 회복에 미치는 효과를 알아보았다.
본 연구는 보행훈련이 가능한 회복기 편마비 환자를 대상으로 보행훈련 중 족관절 의 배 측 굴곡근에 기능적 전기자극을 적용하여, 족관절 저측굴곡근 근 긴장의 운동단위 활동전위에 대한 임상전기생리학적 평가를 통하여 보행 중 기능적전기자극의 적용이 근경직의 완화에 미치는 효과를 알아보고자 실시하였다.
본 연구는 총 36명의 편마비환자를 대조군과 기능적전기자극군으로 각각 18명씩으로 나누어 편마비환자에게 보행훈련 중 족관절의 배측굴곡근을 자극하는 길항근 적용법을 이용한 기능적전기자극 적용이 근 경직의 완화와 균형 및 보행기능 회복에 미치는 효과를 알아보고자 실험설계에 의해 실시하였다.
본 연구에서는 보행 중 유각기에 족관절 배 측 굴곡을 유도하여 배측굴곡근의 근 활성을 촉진하고 저측굴곡근의 경직 억제를 유도하기 위한 목적으로 길항근 자극방식을 사용하였다. 또한 표면 근전도를 이용하여 실효치 진폭(RMS)의 분석을 통해 운동단위 (motor unit)의 흥분성 변화를 정량적으로 분석할 수 있으므로(Holtermann et al.

제안 방법

72 소프트웨어를 이용하였다. 근전도 신호는 20초 동안 수집된 신호를 사용하기 때문에 전체구간에서 초기 5초는 운동단위가 동원되는 과정에서 불안정할 수 있으므로 신호처리에서 제외하고 나머지 15초에 대한 실효치 진폭(RMS) 값을 구하였다.
접지전극은 운동에 방해를 주지 않은 가까운 부위에 부착하였다. 근전도 신호를 수집하기 위한 조건으로 sampling rate는 2,000 Hz, band pass filter는 1 ~ 1, 000 Hz, gaine 500 此 sweep 은 20 ms 하였으며 4개 채널을 이용하여 기록하였다. 비 체중부하 상태의 측정으로 기대지 않고 앉은 상태에서 무릎 밑에 받침대를 놓아 완전히 이완되도록 하고 대상자로 하여금 족관절 배측굴곡 및 저측굴곡 운동을 하도록 하여 측정하였다.
대조군은 신경발달치료(30 min/day), 에 르고메터 (30 min/ day), 메 트운동(30 min/day) 등이 포함된 물리치료와 보행 훈련(30 En/day)을 실시하였으며, 기능적 전기자극 군은 대조군과 동일한 물리치료와 함께 보행훈련 시 기능적전기자극을 병용(30 min/day) 하였다.
본 연구는 기능적 회복기의 편마비환자 36명을 대상으로 보행훈련 중 족관절 배 측 굴곡근에 길항근 자극방식으로 적용한 기능적 전기자극이 길항근인 족관절 저 측 굴곡근의 경직 완화, 균형 및 보행기능 회복에 미치는 효과를 알아보기 위하여 대조군과 기능적 전기자극 군으로 나누어 6주 간 치료를 실시하였으며, 치료 전.후 전기생리 학적측정을 통하여 분석하였다.
본 연구는 처음 측정 후, 6주 동안의 치료 후 다시 동일한 방법으로 재 측정하였다. 대조군은 신경발달치료(30 min/day), 에 르고메터 (30 min/ day), 메 트운동(30 min/day) 등이 포함된 물리치료와 보행 훈련(30 En/day)을 실시하였으며, 기능적 전기자극 군은 대조군과 동일한 물리치료와 함께 보행훈련 시 기능적전기자극을 병용(30 min/day) 하였다.
근전도 신호를 수집하기 위한 조건으로 sampling rate는 2,000 Hz, band pass filter는 1 ~ 1, 000 Hz, gaine 500 此 sweep 은 20 ms 하였으며 4개 채널을 이용하여 기록하였다. 비 체중부하 상태의 측정으로 기대지 않고 앉은 상태에서 무릎 밑에 받침대를 놓아 완전히 이완되도록 하고 대상자로 하여금 족관절 배측굴곡 및 저측굴곡 운동을 하도록 하여 측정하였다. 체중부하 상태에서의 측정으로 환측에 체중부하를 하고 선 상태를 20초간 유지하면서 근전도 신호를 기록하였다.
, 2005). 운동신경원의 활동전위를 기록전극을 통해 얻어낼 수 있고, 신호의 진폭과 섬유의 수, 탈분극화 된 섬유의 크기를 운동신경원의 활동전위에 신호합산으로 측정한다. 측정된 표면 근전도의 진폭은 운동단위 탈분극 비율의 증가에 비례하여 증가한다(Ricamato & Hidler, 2005).
자극조건으로 파형은 직사각형 이상파 (biphasic rectangular wave)를 사용하였으며, 맥동빈도(pulse rate)는 35 pps, 진폭 (pulse width)은 250 [N, 통전시간(on-time) 은 0.3 sec로 짧게 하여 발뒤꿈치가 땅에서 떨어질 때 바로 전기자극이 이루어질 수 있도록 하였다.
비 체중부하 상태의 측정으로 기대지 않고 앉은 상태에서 무릎 밑에 받침대를 놓아 완전히 이완되도록 하고 대상자로 하여금 족관절 배측굴곡 및 저측굴곡 운동을 하도록 하여 측정하였다. 체중부하 상태에서의 측정으로 환측에 체중부하를 하고 선 상태를 20초간 유지하면서 근전도 신호를 기록하였다. 근전도 신호의 저장과 분석은 Acqknowledge 3.
치료 전.후 전기생리 학적측정을 통하여 분석하였다.

대상 데이터

근전도 신호를 수집하기 위해 표면 근전도인 MP100 System(BIOPAC System, inc., USA)과 일회용 전극을 사용하였다. 전극을 부착하기 전에 피부저항을 최소화하기 위해 70% 알코올로 깨끗이 닦은 후 건조시켰다.
대상자는 적절한 의사소통과 이해가 가능하며 하지 보장구를 착용하지 않고 보행이 가능하고 실험에 영향을 미칠 약물 등을 투여하지 않는 환자를 선정하였다.

데이터처리

전.후 변화에 대한 군 간 비교를 공분산분석(ANCOVA)으로 실시하였으며, 유의수준 a는 0.05로 하였다. 모든 통계는 윈도우즈용 SPSS 11.

이론/모형

체중부하 상태에서의 측정으로 환측에 체중부하를 하고 선 상태를 20초간 유지하면서 근전도 신호를 기록하였다. 근전도 신호의 저장과 분석은 Acqknowledge 3.72 소프트웨어를 이용하였다. 근전도 신호는 20초 동안 수집된 신호를 사용하기 때문에 전체구간에서 초기 5초는 운동단위가 동원되는 과정에서 불안정할 수 있으므로 신호처리에서 제외하고 나머지 15초에 대한 실효치 진폭(RMS) 값을 구하였다.
수집.분석하여 신경근골격계 평가에 사용한다(Antonis et al., 2005). 운동신경원의 활동전위를 기록전극을 통해 얻어낼 수 있고, 신호의 진폭과 섬유의 수, 탈분극화 된 섬유의 크기를 운동신경원의 활동전위에 신호합산으로 측정한다.
5x05 cm)으로구성되어 있다. 전극배치는 보행 주기 중유 각기의 배측굴곡을 증가시킬 목적으로 길항근 촉진 배치법을 사용하였으며, 김봉옥 등(1996)의 연구를 참조하여 활동전극은 비골두 하방 1 cm 에서 심비골신경 (deep peroneal nerve)을 선택적으로 자극할 수 있도록 부착하였고, 기준전극은 비골두 전하 방 약 10 cm 되는 장비골근과 전경골근 사이에 배치시켜 심비골신경의 신경 지배를 받는 족관절 및 족지의 근육들이 선택적으로 자극되도록 하였다.

성능/효과

결론적으로 기능적 회복기에 들어선 편마비 환자에 대한 보행훈련 중 길항근 자극방식의 기능적전기자극 적용은 족관절 저 측 굴곡근의 경직 완화를 가져와 균형조절 및 이동능력을 향상시키는 것으로 나타났으며, 이는 길항근의 운동단위의 감소에 의한 것으로 생각된다.
본 연구에서도 저측굴곡근의 실효치 진폭은 실험 전에 비하여 유의한 감소를 보여 보행 훈련과 병행한 길항근 자극방식의 기능적 전기자극이 저측굴곡근의 경직을 완화시킨 것으로 나타났다. 이러한 결과는 길항근자극방식의 기능적전기자극을 적용하면 배 측 굴곡근의 수축으로 인해 발생된 신호가 la 구심성 섬유를 따라 척수로 투입되어 개재 신경세포를 흥분시켜 상반성 억제 효과를 나타나게 하는 것이다(김태열과 김계엽, 2001).
비복근의 운동단위 활동전위의 실효치 진폭(RMS)변화를 능동적인 수축하면서 측정한 결과 기능적전기자극군이 실험 전에 비해 감소하였으며(Table 2), 실험군 간의 차이를 알아보기 위하여 공분산분석을 한 결과 군 간에 유의한 차이를 보였다 (p<.05)(Figure. 1).
비복근의 운동단위 활동전위의 실효치 진폭(RMS)변화를 선 자세에서 측정한 결과대조군과 기능적전기자극군 모두 실험 전에 비해 감소하였으나 기능적전기자극군에서 더 큰 감소가 있었다(Table 4).
이상에서 기능적 회복기에 들어선 뇌졸중 환자를 대상으로 길항근 자극방식의 기능적 전기자극을 적용하면 길항근의 운동단위가감소되고, 이로 인해 근 경직의 감소를 향상시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.
전경골근의 운동단위 활동전위의 실효치 진폭(RMS) 변화를 능동적인 수축하면서 측정한 결과 기능적전기자극군이 실험 전에 비해 실험 후에 증가하였으며(Table 1), 실험군 간의 차이를 알아보기 위하여 공분산 분석을 한 결과 군 간에 유의한 차이는 없었다.
전경골근의 운동단위 활동전위의 실효치 진폭(RMS) 변화를 선 자세에서 측정한 결과기능적전기자극군이 실험 전에 비해 증가하였으며(Table 3), 실험군 간의 차이를 알아보기 위하여 공분산분석을 한 결과 군 간에 유의한 차이는 없었다.
전기생리학적 평가에서 저측굴곡근의 운동단위가 체중을 부하한 상태나 부하하지않은 상태에서 모두 유의하게 감소하였다.

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