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문제 정의
- 따라서 본 연구는 EMG‐stim을 만성 뇌졸중 환자의 손목과 손의 신전근에 적용하여, 단기간 집중적인 치료의 적용이 상지의 운동학 및 기능적 능력 향상에 어떠한 효과가 있는지를 입증하고자 하였다.
- 일상생활동작의 과제를 적절하게 수행하기 위한 뇌졸중 환자의 궁극적인 치료는 상지 운동 기능의 회복에 초점을 맞추고 있고, 치료사들은 환자에게 보다 효과적이고 효율적인 치료 프로토콜을 제공하려고 노력하고 있다. 본 연구에서는 임상적으로 더 이상 회복을 보이지 않는 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 4주 동안 주 5회, 하루에 30분씩 2회 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim을 적용하여 집중적인 치료를 적용하였고, 집중적인 치료 후 상지의 임상적 및 기능적 능력의 회복을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 96으로 신뢰도가 입증된 Medical Research Council(MRC)를 이용하여 측정하였다.16 MRC 점수는 각각 0=근수축 없음, 1=근수축은 있으나 움직임 없음, 2=중력없이 움직임, 3=중력을 이겨내고 움직임, 4=중력과 약간의 저항을 이겨내고 움직임, 5=정상적인 근력 등으로 평가하였다.
- 1초 상승기, 5초의 수축기, 2초의 하강기를 가지면서, 35Hz(펄스폭 200μs, symmetrical rectangular biphasic, constant current), 10∼20mA의 전류가 자극되도록 하였다.9,14,15 피로를 최소화하기 위하여 수축 사이에 4초의 휴지기를 두고, 만약 환자가 준거 역치를 초과하지 못하면 20초 후에는 자동으로 전기 자극이 시작되도록 설정하였다. 실험군은 환자가 자발적으로 4주 동안, 한 주에 5일, 하루에 30분씩 2회 EMG‐stim 치료를 받도록 하였다.
- 7가지 하위 평가로 구성된 젭슨손기능 검사는 실제적인 동작을 수행하는 것은 아니지만 일상생활동작의 일부분을 반영하고 있어서 뇌졸중 환자의 치료가 일상생활동작의 회복의 정도를 알 수 있게 한다. 그러나 본 연구에서는 만성 뇌졸중 환자의 상태를 고려하여 수행할 수 없었던 짧은 문장 쓰기와 장기말 쌓기를 제외하고 카드 뒤집기, 작은 물건 집어서 깡통에 넣기, 먹는 흉내내기, 크고 가벼운 깡통 옮기기, 크고 무거운 깡통 옮기기를 선택하여 실시하였다.
- 기능적 전기자극치료는 마비측 상지의 손목과 손의 신전근에 적용하여 1.5초 상승기, 5초의 수축 기간, 1.5초의 하강기로 구성된 자극기와 3초의 휴식기를 두며, 35Hz(펄스폭 200μs, symmetrical rectangular biphasic, constant current), 10∼20mA의 전류가 자극되도록 하였다.
- 뇌졸중 환자의 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim 적용 후 상지의 기능평가는 퍼글‐마이어 평가, 상자블럭 넣기 검사, 젭슨손기능 검사, 손가락 신전근의 근력 검사를 실시하였다. 손목과 손가락 신전근의 근력 검사는 손목과 손의 신전근에 EMGstim치료가 근력에 어떠한 영향을 미치는지를 알 수 있고, 퍼글‐마이어 평가와 상자블럭 넣기 검사는 대단위 조작 기능이나 기민성, 움직임의 질적인 평가를 할 수 있으며 뇌졸중 환자의 신경학적 상태를 평가하는 검사로 검정되었다.
- 본 연구에서는 뇌졸중으로 인하여 편마비로 진단받고 대구광역시 소재 OO병원에서 입원 또는 외래로 치료받는 발병 후 12개월 이상의 만성 편마비 환자를 대상으로 하였다. 대상자는 무작위로 추출하여 실험군(EMG‐stim군) 10명(남자 5명, 여자 5명)과 위약군 10명(남자 5명, 여자 5명)에서 3명을 대상으로 예비실험을 거친 다음 문제점을 수정하여 2008년 6월 1일부터 8월 31일까지 대상자별 4주간 실험하였다. 연구 대상자들은 본 연구의 취지를 설명하고 자발적인 동의를 얻어서 시행하였다.
- 위약군은 실험군과 동일한 방법 및 기간으로 물리 및 작업치료와 기능적 전기자극치료가 적용되도록 하였다. 또한 위약 효과를 알아보기 위해서 위약군에도 손목과 손의 신전근에 EMGstim을 적용하였다. 위약군의 EMG‐stim은 실험군과 동일하게 하고, 다만 수의적 근수축력의 이용 없이 자동으로 20초의 휴지기, 1초의 상승기, 5초의 수축기, 2초의 하강기를 갖도록 조절하였다.
- 제일 위쪽에 활성전극, 제일 아래쪽에 reference electrode, 중간에 EMG 전극을 붙이며, 정확한 위치는 손가락 신전근이 관찰될 때까지 주변의 협력근들을 전기적으로 자극하면서 선택하였다. 먼저 수의적 근수축력의 정도에 따라 준거 역치(target threshold)를 설정하고, 자동적으로 다음의 손가락 신전에 적용되도록 하였다. 일단 전기자극이 유발되면 0.
- 실험군은 하루 각 30분씩의 물리 및 작업치료와 15분 동안의 기능적 전기자극치료를 적용하였다. 물리치료는 마비측 상지에 일반적인 수동 및 능동 관절운동, 신장운동과 함께, 보바스 또는 고유수용성 신경근 촉진법과 같은 신경생리학적 치료법을 적용하였다. 작업치료는 보조기나 치료사의 보조를 통해 물건 잡기 및 들어올리기를 비롯하여, 식사나 옷 입기 등의 일상생활 동작 훈련을 실시하였다.
- 손목과 손가락 신전근의 근력 검사는 환자가 주관절이 90도가 되도록 높이를 조절한 탁자 앞에 편안한 자세로 앉혀서 손목은 중립자세가 되도록 한 상태에서, 실험자간‐실험자내 신뢰도가 0.84‐0.96으로 신뢰도가 입증된 Medical Research Council(MRC)를 이용하여 측정하였다.16 MRC 점수는 각각 0=근수축 없음, 1=근수축은 있으나 움직임 없음, 2=중력없이 움직임, 3=중력을 이겨내고 움직임, 4=중력과 약간의 저항을 이겨내고 움직임, 5=정상적인 근력 등으로 평가하였다.
- 실험군은 하루 각 30분씩의 물리 및 작업치료와 15분 동안의 기능적 전기자극치료를 적용하였다. 물리치료는 마비측 상지에 일반적인 수동 및 능동 관절운동, 신장운동과 함께, 보바스 또는 고유수용성 신경근 촉진법과 같은 신경생리학적 치료법을 적용하였다.
- 9,14,15 피로를 최소화하기 위하여 수축 사이에 4초의 휴지기를 두고, 만약 환자가 준거 역치를 초과하지 못하면 20초 후에는 자동으로 전기 자극이 시작되도록 설정하였다. 실험군은 환자가 자발적으로 4주 동안, 한 주에 5일, 하루에 30분씩 2회 EMG‐stim 치료를 받도록 하였다.
- 연구자는 선정 조건에 부합하는 20명의 환자들을 대상으로, 카드 선택 방법을 이용하여 실험군과 위약군으로 무작위 할당하였으며, 실험군 및 위약군으로 무작위 할당된 환자들에 대해 어떠한 정보도 알지 못하는 무작위 이중 맹검 위약 설계법(double blind randomized sham control design)으로 진행되었다.
- 또한 위약 효과를 알아보기 위해서 위약군에도 손목과 손의 신전근에 EMGstim을 적용하였다. 위약군의 EMG‐stim은 실험군과 동일하게 하고, 다만 수의적 근수축력의 이용 없이 자동으로 20초의 휴지기, 1초의 상승기, 5초의 수축기, 2초의 하강기를 갖도록 조절하였다. 이 그룹도 일상적 물리치료와 낮은 강도의 신체활동은 실험기간 동안 허용하였다.
- 일단 전기자극이 유발되면 0.1초 상승기, 5초의 수축기, 2초의 하강기를 가지면서, 35Hz(펄스폭 200μs, symmetrical rectangular biphasic, constant current), 10∼20mA의 전류가 자극되도록 하였다.
- 이는 3개의 표면전극을 포함하며, EMG 수집과 전기자극 전달의 기능을 모두 하였다. 제일 위쪽에 활성전극, 제일 아래쪽에 reference electrode, 중간에 EMG 전극을 붙이며, 정확한 위치는 손가락 신전근이 관찰될 때까지 주변의 협력근들을 전기적으로 자극하면서 선택하였다. 먼저 수의적 근수축력의 정도에 따라 준거 역치(target threshold)를 설정하고, 자동적으로 다음의 손가락 신전에 적용되도록 하였다.
- 젭슨손기능 검사는 일상생활동작에서 손의 기능을 평가하기 위해 고안된 것이다. 짧은 문장 쓰기, 카드 뒤집기, 작은 물건을 집어서 깡통에 넣기, 먹는 흉내 내기, 장기 말 쌓기, 크고 가벼운 깡통 옮기기, 크고 무거운 깡통 옮기기의 여러 과제를 수행하는데 걸리는 시간을 측정하였다. 검사‐재검사 신뢰도는 0.
- 이와 함께 EMG‐stim을 집중적인 치료 스케줄로 다음과 같이 적용하였다. 환자는 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim을 이용하여 치료를 받도록 하였다. 이는 3개의 표면전극을 포함하며, EMG 수집과 전기자극 전달의 기능을 모두 하였다.
대상 데이터
- 뇌손상 부위는 오른쪽 뇌반구에 손상을 받은 환자가 7명, 왼쪽 뇌반구에 손상을 받은 환자가 13명이었고, 손상 유형은 뇌출혈이 8명, 뇌경색이 12명이었다. 평균 연령은 EMG‐stim군이 평균 59.
- 본 연구에서는 뇌졸중으로 인하여 편마비로 진단받고 대구광역시 소재 OO병원에서 입원 또는 외래로 치료받는 발병 후 12개월 이상의 만성 편마비 환자를 대상으로 하였다. 대상자는 무작위로 추출하여 실험군(EMG‐stim군) 10명(남자 5명, 여자 5명)과 위약군 10명(남자 5명, 여자 5명)에서 3명을 대상으로 예비실험을 거친 다음 문제점을 수정하여 2008년 6월 1일부터 8월 31일까지 대상자별 4주간 실험하였다.
- 정상 연구에 참가한 환자의 기준 조건은 첫째, 뇌졸중으로 인하여 편마비가 된 환자로 발병한지 12개월 이상된 만성 뇌졸중 환자, 둘째, 전완을 회내시킨 상태에서 세 번째 손가락의 수근관절이 90도 굴곡된 자세에서 중력에 대해서 능동적으로 20도 신전할 수 있는 자, 셋째, modified Ashworth’s scale의 3등급(Grade 2) 이하인 자, 넷째, 언어의 이해 능력에 문제가 없는 자, 다섯째, 편측 무시와 반맹증을 포함한 시공간적 감각, 지각장애가 없는 자, 여섯째, 연구자가 지시하는 내용을 이해하고 따를 수 있는 한국형 간이정신상태 판별검사(MMSE‐K) 점수가 24점 이상인 자, 일곱째, 심박조율기(cardiac pacemaker)등 심기능 장애에 문제가 없는 자 등으로 하였다.
데이터처리
- 0)를 사용하였다. 집단 간 분석은 맨휘트니 검정(Mann‐whitney test), 집단 내 분석은 윌콕슨 순위 검정(Wilcoxon signed‐rank test)을 실시하였다. 통계적 유의수준은 0.
이론/모형
- 상자블럭넣기 검사는 편측 상지의 전반적 조작 능력(gross manual dexterity)을 측정하는 검사이다. 대상자는 한쪽에서 다른 쪽 상자로 1인치의 블럭을 60초 동안 최대한 많이 옮기도록 하고, 그 개수를 측정하는 Cromwell의 방법을 준용하였다.17 검사‐재검사 신뢰도는(test‐retest reliability) 왼쪽에서 오른쪽(r=0.
- 훈련 전·후, 실험군과 위약군은 손가락 신전근(extensor digitorum)의 근력(strength) 검사, 상자블럭넣기 검사(Box and Block Test, BBT), 퍼글‐메이어 평가(Fugl‐Mayer Assessment, FMA), 젭슨손기능검사(Jebson‐Taylor Hand Function Test)를 실시하였다.
성능/효과
- 23,27,28 여러 선행 연구자들은 반복적이고 집중적인 치료법으로써 건측 상지 운동 제한 치료법(CIMT)이 환자의 운동 기능 회복에 중 대한 영향을 미친다고 하였으며, 최근의 동물 혹은 인간을 대상으로 한 신경 가소성 연구들은 CIMT와 같은 운동 학습 방법이 대뇌 피질의 재배열을 통한 운동기능의 향상을 보고하였다.8,29,30 이전의 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim에 관한 연구들 또한 SMG‐stim은 뇌졸중 환자가 상지 운동기능을 향상시키고, 대뇌 피질의 재조직화를 위해 효율적이고, 효과적인 훈련 방법임을 증명하였다.24,31 그러므로 EMG‐stim은 안전하고, 환자가 직접 다루기에 용이하기 때문에 재가 훈련 도구로써 치료와 병행하여 사용한다면 환자의 운동기능의 향상에 크게 기여할 것이라 생각된다.
- EMG‐stim군에서 훈련 전, 후 사이의 변화량이 평균 3.70±1.70점의 증가를 보였고, 위약군에서는 1.40±1.07점의 증가를 보였으며, 집단 간 변화량을 비교 검정한 결과 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Table 2).
- EMG‐stim군에서 훈련 전, 후 사이의 변화량이 평균 5.70±5.03개의 증가를 보였고, 위약군에서는 0.87±1.77점의 증가를 보였으며, 집단 간 변화량을 비교 검정한 결과 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Table 3).
- EMG‐stim군은 카드 뒤집기에서 훈련 전 18.53±6.38초, 훈련 후 16.47±5.12초, 크고 가벼운 깡통 옮기기에서 훈련 전 12.55±2.70초, 훈련 후 11.40±2.61초, 크고 무거운 깡통 옮기기에서 훈련 전 12.01±1.81초, 훈련 후 11.41±2.61초로 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며(p0.05).
- EMG‐stim을 고강도 및 고빈도의 치료 스케줄로 만성 뇌졸중 환자의 손목과 손의 신전근에 적용하여, 단기간 집중적인 치료의 적용이 운동학 및 기능적 능력 향상에 어떠한 효과가 있는지 알아보기 위해, 임상적으로 더 이상 회복을 보이지 않는 만성뇌졸중 환자를 대상으로 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim을 적용하여 집중적인 치료를 적용하였고, 적용 후에 손의 움직임이나 타이밍의 개선되어 상지의 기능이 향상되는 것을 알 수가 있었다. 따라서 EMG‐stim은 안전하고, 환자가 직접 다루기에 용이하기 때문에 재가 훈련 도구로써 치료와 병행하여 사용한다면 환자의 운동기능의 향상에 크게 기여할 것이라 생각된다.
- 두 집단 간의 변화량을 비교한 결과 카드 뒤집기에서만 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며(p<0.05), 다른 항목에서는 통계적으로 유의하지 않았으나 EMG‐stim군에서 좀 더 감소되는 경향이 나타났다(p>0.05).
- 본 연구에서 상지의 기능을 평가한 결과, 퍼글‐마이어 평가와 상자블럭 넣기 검사에서 통계학적인 유의한 증가가 나타났으며, 젭슨손기능 검사에서도 카드 뒤집기, 크고 가벼운 깡통 옮기기, 크고 무거운 깡통 옮기기에서 통계학적으로 유의한 증가가 나타났다. 이는 치료적 중재 이후 뇌졸중 환자의 상지의 움직임이 보다 기능적이고, 정확성이나 타이밍의 개선이 되었음을 의미한다.
- 연령과 유병 기간에 대한 동질성 검정을 실시한 결과, 연령은 p=0.73, 유병 기간은 p=0.51로 통계학적으로 유의한 차이가 없었다(p>0.05)(Table 1).
- 위약군은 크고 가벼운 깡통 옮기기에서 훈련전 15.50±8.76초, 훈련 후 14.31±6.43초, 크고 무거운 깡통 옮기기에서 훈련전 14.88±5.12초, 훈련 후 13.23±4.32초로 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며(p0.05).
- 이는 치료적 중재 이후 뇌졸중 환자의 상지의 움직임이 보다 기능적이고, 정확성이나 타이밍의 개선이 되었음을 의미한다. 이러한 연구의 결과는 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim 적용 이후에 퍼글‐마이어 검사, 상자블럭 넣기, EMG 분석 등의 임상적인 평가를 한 여러 연구들에서 상지의 움직임, 정확성과 타이밍의 개선에서 일치하였다.13,14 또한 Cauraugh 등14은 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim과 양손 동작을 동시에 적용할 경우 뇌졸중 환자의 수의적인 운동 조절에 더욱 효과적이라고 하였다.
- 훈련 전과 훈련 후의 상자블럭넣기 검사에서 EMG‐stim군은 훈련 전 28.20±8.10개, 훈련 후 33.90±7.96개로 통계학적으로 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 위약군은 훈련전 28.79±8.14개, 훈련 후 29.60±7.35개로 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05)(Table 3).
- 훈련 전과 훈련 후의 손목과 손가락 신전근의 근력의 변화를 비교해 본 결과, EMG‐stim군과 위약군 모두에서 근력의 증가가 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05)(Table 5).
- 훈련 전과 훈련 후의 퍼글‐마이어 평가에서 EMG‐stim군은 훈련 전 54.80±4.92점, 훈련 후 58.50±4.33점, 위약군은 훈련전 54.10±5.07점, 훈련 후 55.50±5.64점으로 두 그룹 모두 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05)(Table 2).
후속연구
- 4 특히 하지의 기능회복에 비교해서 쥐기나 조작과 같은 섬세한 동작이 많은 상지의 기능회복이 매우 느리고 적게 나타나고 있다.2 상지의 운동 회복에는 소동작 조절 즉, 기민성을 개선시키기 위해서는 특정과제를 수행하기 위해 필요한 근력을 적절한 시간에 발생시켜, 협응할 수 있는 협동연결이 필수적 요인이다. 현재 뇌졸중 환자의 상지의 운동회복을 위해 건측의 운동제한을 이용한 치료법(constraint induced therapy), 관절운동추적훈련(joint motion tracking training), EMG 바이오피드백, 고유수용성신경근 촉진법, 보바스 치료 등 다양한 치료방법이 적용되고 있으며,5‐8 그 중의 하나가 근전도 유발 신경근 전기자극치료(EMG triggered neuro‐muscular electrical stimulation, EMG‐stim)이다.
- 8,29,30 이전의 손목과 손의 신전근에 EMG‐stim에 관한 연구들 또한 SMG‐stim은 뇌졸중 환자가 상지 운동기능을 향상시키고, 대뇌 피질의 재조직화를 위해 효율적이고, 효과적인 훈련 방법임을 증명하였다.24,31 그러므로 EMG‐stim은 안전하고, 환자가 직접 다루기에 용이하기 때문에 재가 훈련 도구로써 치료와 병행하여 사용한다면 환자의 운동기능의 향상에 크게 기여할 것이라 생각된다.
- 이 연구의 제한점은 대상자 수가 적고 뇌졸중 발병 시 손상 부위가 다양하여 일반화하기에는 부족하다고 생각된다. 향후 더 많은 환자를 대상으로 하거나 혹은 특정 손상부위의 환자들만을 선별하여 시행한다면 더 가치 있는 연구가 될 것으로 사료된다.
- 이 연구의 제한점은 대상자 수가 적고 뇌졸중 발병 시 손상 부위가 다양하여 일반화하기에는 부족하다고 생각된다. 향후 더 많은 환자를 대상으로 하거나 혹은 특정 손상부위의 환자들만을 선별하여 시행한다면 더 가치 있는 연구가 될 것으로 사료된다.
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