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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 정상노인과 뇌졸중 환자의 정적 균형 개선을 위해 부하장비를 사용하여 정적 균형 능력의 변화를 알아보고, 근전도를 통한 하지의 근활성도를 비교함으로써 부하 자극의 직접적인 효과를 알아보고자 한다.
- 이렇게 자세동요가 증가되어 정적 균형에 불안정을 나타내는 뇌졸중 환자의 자세동요 개선을 위해 본 연구에서는 부하장비의 착용 전·후의 자세동요를 비교하였고, 건강한 노인에게도 부하장비를 적용하여 부하자극 효과를 알아보고자 하였다. 또한 하지 근육활성도를 비교함으로 부하장비의 적용으로 나타나는 자세동요의 변화를 설명하고자 하였다.
- 이렇게 자세동요가 증가되어 정적 균형에 불안정을 나타내는 뇌졸중 환자의 자세동요 개선을 위해 본 연구에서는 부하장비의 착용 전·후의 자세동요를 비교하였고, 건강한 노인에게도 부하장비를 적용하여 부하자극 효과를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 측정 오류를 최소화하기 위해 모든 대상자는 전극 부착부위에 면도를 실시하고 피부표면을 사포와 알코올을 사용해 피부 각질과 기름기를 제거한 후 충분히 건조시켜 준비시켰다. sEMG 전극의 부착 근육은 건강한 노인 우세측 다리(dominant leg)와 뇌졸중 환자 비마비측 다리(non-paralytic leg)의 전경골근(Tibialis anterior, TA)과 LG로, 근복(muscle belly)에 전극을 부착하였고 접지전극(ground electrode)은 TA 가까이 위치한 슬개건에 부착하였다. 측정 전 모든 대상자는 TA와 LG의 최대자발등척성수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)시 근활성도를 측정하였다.
- sEMG의 신호는 잡음을 제거하기 위해 10∼250Hz의 대역 필터(band pass filter)를 사용한 후 60Hz의 Low pass filter로 처리하고 RMS(root mean square)하여 사전처리 한 후 1500Hz 비율로 표본추출하였다. sEMG를 통해 수집된 TA와 LG의 근육 활성도는 대상자 개개인을 비교하기 위해 MVIC 시 근육활성도로 나누어 %최대자발적수축력(%MVC)을 구하였다.
- sEMG와 힘판을 동기화하여 힘판의 측정이 시작되면 sEMG에 디지털신호를 입력하고 디지털신호 후 30초간 기록되도록 하였다.
- sEMG의 신호는 잡음을 제거하기 위해 10∼250Hz의 대역 필터(band pass filter)를 사용한 후 60Hz의 Low pass filter로 처리하고 RMS(root mean square)하여 사전처리 한 후 1500Hz 비율로 표본추출하였다.
- 0을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 뇌졸중 환자군과 건강한 노인군의 동질성 검증을 하였으며, 전체 대상자는 정규성 검증을 하여 정규분포하였다. 각 집단의 부하장비 착용 전과 후의 정적 균형의 변화와 근육활성도의 변화는 대응표본 t 검정을 실시하였고, 집단 간 차이를 비교하기 위해 독립표본 t 검정을 실시하였다.
- 힘판에 설 때는 뒤꿈치가 15cm 정도 떨어진 상태에서 양발이 평행하도록 하였으며, 재측정 시에도 같은 위치에 발을 두기 위해 힘판에 위치를 표시해 두고, 재측정 시 표식 위에 발을 위치하도록 하였다. 대상자는 항상 정면을 주시하도록 하였고, 양팔은 자연스럽게 대상자의 측면에 내려놓도록 하였으며 모든 측정은 눈을 감은 상태로 측정하였다.
- 대상자에게 적용된 부하장비의 무게는 10kg으로 2.5kg 무게 4개를 조끼의 주머니에 넣었고 조끼 자체의 무게 2kg을 더해 전체 무게가 12kg이 되도록 하였으며, 건강한 노인과 뇌졸중 환자 모두 동일한 무게를 적용하였다.
- 모든 측정은 30초간 이루어졌다. 대상자에게 측정간 충분히 쉴 수 있는 시간을 제공하여 피로를 최소화 하였고, 대상자가 측정하는 동안 대상자의 낙상을 예방하기 위해 연구자가 대상자 옆에 서서 대상자를 접촉하지 않은 상태로 대기하도록 하였다.
- 그러나 이 연구 결과는 장기간의 운동으로 인한 근력증가가 자세동요 감소에 영향을 주었기 때문에 부하자극에 의한 직접적인 균형개선이라고 설명할 수는 없다. 따라서, 본 연구에서는 부하자극의 직접적 효과를 알아보기 위해 힘판을 이용하여 뇌졸중 환자에게 부하장비 적용 전과 후의 자세동요를 측정하였다.
- 정적 균형은 힘판(PDM-Multifunction Force Measuring Plate, zebris, Germany)을 이용하여 전체자세 동요거리와 속도, AP 동요거리와 속도, ML 동요거리와 속도를 구하였다. 모든 근육활성도의 신호는 16채널 무선sEMG(TeleMyo 2400 G2 Telemetry System, Noraxon Inc., Arizona, USA)를 통해 얻은 후 소프트웨어(MyoResearch XP Master Edition, Noraxon Inc, Arizona, USA)를 통해 컴퓨터에 저장하였다. sEMG의 신호는 잡음을 제거하기 위해 10∼250Hz의 대역 필터(band pass filter)를 사용한 후 60Hz의 Low pass filter로 처리하고 RMS(root mean square)하여 사전처리 한 후 1500Hz 비율로 표본추출하였다.
- 실험 전 대상자의 일반적인 특성인 성별, 나이, 키, 몸무게 등을 설문지를 통해 직접 작성하거나 응답하도록 하였다. 설문지 작성 후 부하장비를 착용한 상태와 착용하지 않은 상태에서 정적 균형과 근육의 활성도를 측정하였다. 정적 균형은 힘판(PDM-Multifunction Force Measuring Plate, zebris, Germany)을 이용하여 전체자세 동요거리와 속도, AP 동요거리와 속도, ML 동요거리와 속도를 구하였다.
- 실험 전 대상자의 일반적인 특성인 성별, 나이, 키, 몸무게 등을 설문지를 통해 직접 작성하거나 응답하도록 하였다. 설문지 작성 후 부하장비를 착용한 상태와 착용하지 않은 상태에서 정적 균형과 근육의 활성도를 측정하였다.
- 설문지 작성 후 부하장비를 착용한 상태와 착용하지 않은 상태에서 정적 균형과 근육의 활성도를 측정하였다. 정적 균형은 힘판(PDM-Multifunction Force Measuring Plate, zebris, Germany)을 이용하여 전체자세 동요거리와 속도, AP 동요거리와 속도, ML 동요거리와 속도를 구하였다. 모든 근육활성도의 신호는 16채널 무선sEMG(TeleMyo 2400 G2 Telemetry System, Noraxon Inc.
- 표면 근전도(surface EMG, sEMG)의 전극은 Ag/AgCl(Meditrace 200, Ludlow Technical Products, Canada)을 사용하였고, 전극을 부착하기 위해 대상자를 의자에 앉혔다. 측정 오류를 최소화하기 위해 모든 대상자는 전극 부착부위에 면도를 실시하고 피부표면을 사포와 알코올을 사용해 피부 각질과 기름기를 제거한 후 충분히 건조시켜 준비시켰다. sEMG 전극의 부착 근육은 건강한 노인 우세측 다리(dominant leg)와 뇌졸중 환자 비마비측 다리(non-paralytic leg)의 전경골근(Tibialis anterior, TA)과 LG로, 근복(muscle belly)에 전극을 부착하였고 접지전극(ground electrode)은 TA 가까이 위치한 슬개건에 부착하였다.
- sEMG 전극의 부착 근육은 건강한 노인 우세측 다리(dominant leg)와 뇌졸중 환자 비마비측 다리(non-paralytic leg)의 전경골근(Tibialis anterior, TA)과 LG로, 근복(muscle belly)에 전극을 부착하였고 접지전극(ground electrode)은 TA 가까이 위치한 슬개건에 부착하였다. 측정 전 모든 대상자는 TA와 LG의 최대자발등척성수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)시 근활성도를 측정하였다.
- 측정은 부하장비(중량조끼, All star, Taehwa sports, Korea)를 입고 벗은 두 가지 상태에서 이루어졌으며 각각 3회씩 측정되었고, 적응을 최소화하기 위해 두 가지 상태를 무작위로 실시하였다. 모든 측정은 30초간 이루어졌다.
- 힘판에 설 때는 뒤꿈치가 15cm 정도 떨어진 상태에서 양발이 평행하도록 하였으며, 재측정 시에도 같은 위치에 발을 두기 위해 힘판에 위치를 표시해 두고, 재측정 시 표식 위에 발을 위치하도록 하였다.
- 힘판에 오르기 전 대상자는 선 자세에 대해 충분히 숙지하도록 하였고, 3회의 연습 후 측정하도록 하였다. 힘판에 설 때는 뒤꿈치가 15cm 정도 떨어진 상태에서 양발이 평행하도록 하였으며, 재측정 시에도 같은 위치에 발을 두기 위해 힘판에 위치를 표시해 두고, 재측정 시 표식 위에 발을 위치하도록 하였다.
대상 데이터
- 대상자는 환자군 10명과 노인군 20명으로 총 30명이 본 연구에 참여하였다. 연령은 환자군에서 64.
- 본 연구의 연구대상은 한국판 간이 정신기능 검사(K-MMSE)에서 21점 이상이며, 독립적인 보행이 가능하고, 양발 서기 자세에서 30초 이상 설 수 있는 뇌졸중 환자군으로 U장애인복지관의 체력단력실에 출석하고 있는 뇌졸중 환자 중 본 연구에 참여하고자 하는 10명(남자 4명, 여자 6명)을 선정하였고, 정상군은 뇌졸중 환자군에 나이와 신체조건이 대조되는 20명(남자 8명, 여자 12명)을 선정하였다. 모든 대상자는 측정하기 24시간 전에 약물복용이나 음주를 하지 않은 자를 대상으로 하였다. 본 연구에 대해 충분히 설명하고 동의서에 서명한 후 실험을 실시하였다.
- 본 연구의 연구대상은 한국판 간이 정신기능 검사(K-MMSE)에서 21점 이상이며, 독립적인 보행이 가능하고, 양발 서기 자세에서 30초 이상 설 수 있는 뇌졸중 환자군으로 U장애인복지관의 체력단력실에 출석하고 있는 뇌졸중 환자 중 본 연구에 참여하고자 하는 10명(남자 4명, 여자 6명)을 선정하였고, 정상군은 뇌졸중 환자군에 나이와 신체조건이 대조되는 20명(남자 8명, 여자 12명)을 선정하였다. 모든 대상자는 측정하기 24시간 전에 약물복용이나 음주를 하지 않은 자를 대상으로 하였다.
- 표면 근전도(surface EMG, sEMG)의 전극은 Ag/AgCl(Meditrace 200, Ludlow Technical Products, Canada)을 사용하였고, 전극을 부착하기 위해 대상자를 의자에 앉혔다. 측정 오류를 최소화하기 위해 모든 대상자는 전극 부착부위에 면도를 실시하고 피부표면을 사포와 알코올을 사용해 피부 각질과 기름기를 제거한 후 충분히 건조시켜 준비시켰다.
데이터처리
- 뇌졸중 환자군과 건강한 노인군의 동질성 검증을 하였으며, 전체 대상자는 정규성 검증을 하여 정규분포하였다. 각 집단의 부하장비 착용 전과 후의 정적 균형의 변화와 근육활성도의 변화는 대응표본 t 검정을 실시하였고, 집단 간 차이를 비교하기 위해 독립표본 t 검정을 실시하였다. 통계학적 유의성을 검증하기 위해 유의수준은 p<0.
- 본 연구의 모든 작업과 통계는 SPSS ver. 12.0을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 뇌졸중 환자군과 건강한 노인군의 동질성 검증을 하였으며, 전체 대상자는 정규성 검증을 하여 정규분포하였다.
성능/효과
- 8,10 정상성인, 노인과 뇌졸중 환자의 자세동요를 비교한 연구에서 뇌졸중 환자에서 ML 방향에서의 동요가 나머지 두 집단에 비해 증가한다고 하였다.26 본 연구 결과에서는 노인과 비교했을 때 뇌졸중 환자의 ML 방향에서의 자세동요 차이가 통계적으로 유의하지는 않았으나, 뇌졸중 환자의 자세동요가 노인에 비해 증가되어 있는 것으로 나타났다. 이는 뇌졸중 환자의 유병기간이 오래된 만성환자이었기 때문에 비교적 좋은 안정성을 나타낸 것으로 사료된다.
- ML 동요거리, AP 동요거리와 속도가 유의하게 감소하였지만(p<0.05), ML 동요속도는 통계적으로 유의하지 않았으며, 집단 간의 비교에서는 유의한 차이를 나타내지 않았다(Table2).
- TA의 근육활성도 증가가 노인에서는 0.04% 감소한 반면 뇌졸중 환자에서는 3.67% 증가한 결과는 노인은 부하자극의 영향이 TA보다는 LG에 가해지며, 뇌졸중 군에서는 TA와 LG에 모두 영향을 미친다는 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구를 통해 부하자극이 정상노인과 만성뇌졸중 환자의 정적 균형능력 개선에 효과가 있음을 확인하였고, 부하장비의 착용으로 하지의 근육활성도가 증가된 것을 알 수 있었다. 이는 근육활성도의 증가로 균형 개선의 효과를 얻을 수 있음을 의미하며 뇌졸중 환자에게 부하를 적용하므로 임상에서의 활용의 가능성을 제공하였다고 할 수 있다.
- 본 연구에서도 부하장비를 착용하고 자세동요를 측정한 결과 건강한 노인과 뇌졸중 환자에서 자세동요가 유의하게 감소되었다(p<0.05).
- 부하장비 착용 전·후의 차이를 검증한 결과 환자군과 노인군에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 부하장비 착용 전·후의 차이를 검증한 결과 환자군에서는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만, 노인군에서는 유의하게 증가되었다(p<0.05)(Table 3).
- 부하장비 착용 전‧ 후의 차이를 검증한 결과 환자군과 노인군에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<0.05).
- 부하장비 착용 후 TA %MVC는 환자군과 노인군 사이에 유의한 차이를 나타내지 않았으나, 부하장비 착용 전후차에서 집단간 유의한 차이를 나타냈다(p<0.05).
- 85% 이었다. 부하장비 착용 후 환자군은 3.67% 증가한 13.07% 이었고, 노인군은 0.04% 감소한 6.81% 이었다. 부하장비 착용 전·후의 차이를 검증한 결과 환자군과 노인군에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 15% 이었다. 부하장비 착용 후 환자군은 4.35% 증가한 21.66% 이었고, 노인군은 1.75% 증가한 15.90% 이었다. 부하장비 착용 전·후의 차이를 검증한 결과 환자군에서는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만, 노인군에서는 유의하게 증가되었다(p<0.
- 96cm이었다. 부하장비 착용 후 환자군은 5.44cm가 감소한 48.54cm이었고, 노인군은 5.29cm 감소한 46.68cm 이었다. 부하장비 착용 전‧ 후의 차이를 검증한 결과 환자군과 노인군에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<0.
- 신장은 환자군에서 158.50±10.07cm, 노인군이 154.90±5.20cm으로 차이가 없었고, 체중도 각각 64.62±9.60kg과 62.66±6.77kg으로 유의한 차이가 없었다(Table 1).
후속연구
- 본 연구의 결과로 뇌졸중 환자에게 부하장비를 적용하여 하지 근육의 부하 감수기의 작용을 증가시켜 하지의 근육활성도를 증가시킴으로 균형개선의 효과를 가져올 수 있을 것으로 사료된다. 더 나아가 부하장비를 착용하고 일정시간 운동 후 근육활성도를 측정하여 지속적인 효과 규명이 필요하리라 생각한다.
- 본 연구는 부하장비 착용 후의 일시적인 효과만 규명하였고 정적 균형만 측정하였다는 제한점이 있으며, 앞으로 부하장비를 일정기간 착용 한 후의 효과를 규명하는 것이 필요하며, 동적 균형이나 보행에 대한 측정으로 부하장비가 뇌졸중 환자의 이동 시의 미치는 영향을 알아보는 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구의 결과로 뇌졸중 환자에게 부하장비를 적용하여 하지 근육의 부하 감수기의 작용을 증가시켜 하지의 근육활성도를 증가시킴으로 균형개선의 효과를 가져올 수 있을 것으로 사료된다. 더 나아가 부하장비를 착용하고 일정시간 운동 후 근육활성도를 측정하여 지속적인 효과 규명이 필요하리라 생각한다.
- 이는 근육활성도의 증가로 균형 개선의 효과를 얻을 수 있음을 의미하며 뇌졸중 환자에게 부하를 적용하므로 임상에서의 활용의 가능성을 제공하였다고 할 수 있다. 앞으로 본 연구의 결과를 바탕으로 부하장비를 착용한 상태로 일정시간 운동하여 근육활성도 및 자세동요를 측정함으로 지속적인 효과 규명이 필요할 것으로 사료된다.
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