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문제 정의
- 본 연구는 정상적인 재활훈련에 참가하는 뇌졸중환자를 대상으로 3개월 지난시점과 6개월 지난 시점에서 재활훈련의 결과를 운동역학적으로 비교분석하기 위하여 실험 하였다. 보행 동작시 각관절의 움직임을 살펴 본 결과 발목관절의 저측굴곡은 약 2° 차이를 보였는데 이것은 지속적으로 재활훈련에 참가한 결과 바닥을 더욱 자신 있게 밀면서 걸음걸이를 하는 동작으로 나타났다.
- 많은 학자들은 뇌졸중환자들을 대상으로 하퇴근육의 연구는 대부분 걷기 동작 시에 주로 사용되는 근육들을 선택하여 연구하였다[2,11,14]. 지금까지 대부분의 선행연구들은 뇌졸중환자를 대상으로 단순한 걷기동작을 통하여 하지근육의 쓰임과 운동학적 변인들을 연구하였으며, 본 연구는 체계적인 재활운동프로그램에 참가한 환자들을 중심으로 운동기능학 연구분야 중 각관절의 모멘트변화, 족저압력변화 그리고 하지근육의 변화를 연구하여 뇌졸중 환자들이 안전하고 기능적인 보행을 할 수 있도록 정보제공과 재활운동의 중요성을 밝히는 데 있다.
제안 방법
- 반사마크는 하지의 해부학적 경계점에 부착시키고 표면전극을 환측다리의 대퇴직근(rectus femoris), 외측광근(vastus lateralis), 반건양근(semitendinosus), 비복근(gastrocnemius) 4가지 근육에 부착시키고 가장 편안하고 자연스럽게 걸으라고 주문하고 런닝스피드를 조절하였다. 근육의 활성도를 비교하기 위하여 등속성수축 테스트(isokinetic test)를 재활훈련 6개월 지나는 시점에서 실시하였는데, 각 근육에 전극을 부착한 후 의자에 앉아서 환측의 다리를 지면과 수평 되게 최대한 앞으로 뻗어 올리게 하였다[8]. 총 3회를 실시하여 본 연구에 합당한 자료를 선택하였다.
- 8 m에 위치 시켰으며 촬영속도는 30 frames/sec로, 셔터 스피드는 1/500 sec로 하였다. 뇌졸중 환자의 환측다리 첫 번째 보폭(stride length)을 촬영하여 하지관절의 각도와 모멘트를 구하였다. 족저압측정은 런닝머신과 비슷하게 생긴 족저압분포측정기를 경사도 0°로 고정하여 환자의 걷기를 파악하여 속도를 조정하였다.
- 위의 3가지 자료분석 시 동시성이 중요하기 때문에 실험장비를 동조(synchronization) 시키는 것이 요구 되었다. 대상자가 족저압분포측정기 위를 걸을 때 인위적으로 LED를 점등 시켜 영상분석기와 근전도측정기를 동조시켰다. 반사마크는 하지의 해부학적 경계점에 부착시키고 표면전극을 환측다리의 대퇴직근(rectus femoris), 외측광근(vastus lateralis), 반건양근(semitendinosus), 비복근(gastrocnemius) 4가지 근육에 부착시키고 가장 편안하고 자연스럽게 걸으라고 주문하고 런닝스피드를 조절하였다.
- 대상자가 족저압분포측정기 위를 걸을 때 인위적으로 LED를 점등 시켜 영상분석기와 근전도측정기를 동조시켰다. 반사마크는 하지의 해부학적 경계점에 부착시키고 표면전극을 환측다리의 대퇴직근(rectus femoris), 외측광근(vastus lateralis), 반건양근(semitendinosus), 비복근(gastrocnemius) 4가지 근육에 부착시키고 가장 편안하고 자연스럽게 걸으라고 주문하고 런닝스피드를 조절하였다. 근육의 활성도를 비교하기 위하여 등속성수축 테스트(isokinetic test)를 재활훈련 6개월 지나는 시점에서 실시하였는데, 각 근육에 전극을 부착한 후 의자에 앉아서 환측의 다리를 지면과 수평 되게 최대한 앞으로 뻗어 올리게 하였다[8].
- 본 실험에 사용된 장비는 Table 2와 같으며 영상분석, 족저압분석 그리고 근전도 분석을 하였다. 영상분석은 걷기시 하퇴의 움직임을 촬영하기 위하여 대상자로부터 약 2.
- 영상분석은 걷기시 하퇴의 움직임을 촬영하기 위하여 대상자로부터 약 2.5 m지점 좌측과 뒤쪽에 두 대의 카메라를 90° 각도로 설치하였다.
- 재활훈련에 참가하는 뇌졸중환자를 대상으로 3개월 지난 시점에서 1차 실험을 하였고 6개월 지난 시점에서 2차 실험을 하였다. 영상분석결과 발목관절과 무릎관절의 각도변화와 모멘트변화는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았으나 엉덩관절의 각도변화와 모멘트변화는 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다.
- 37 m/sec였다. 재활훈련의 시기에 따라 근육의 발달정도를 알아보기 위하여 근전도분석기를 사용하였다. 위의 3가지 자료분석 시 동시성이 중요하기 때문에 실험장비를 동조(synchronization) 시키는 것이 요구 되었다.
- 전문가들의 지도 아래 환자들은 일주일에 3회씩 꾸준하게 운동치료, 작업치료, 심리치료 등에 참가하였다.
- 족저압측정은 런닝머신과 비슷하게 생긴 족저압분포측정기를 경사도 0°로 고정하여 환자의 걷기를 파악하여 속도를 조정하였다.
- 이것은 본 연구와 일치하는 결과로 나타났다. 하퇴근육의 비교는 문헌연구[2,11,14]를 통하여 뇌졸중환자들의 걷기 동작시에 주로 많이 쓰이는 근육을 선택하여 연구 하였다. 대퇴사두근 중에서 대퇴직근과 외측광근의 비교에서 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다.
- 4는 걷기동작 동안 대표적인 한 사람의 약 10초간의 환측다리의 근전도분석 값이며, Table 5는 영상분석과 동조를 생각하여 환측 다리가 1보폭을 움직이는 동안 최대값을 선택하여 평균과 표준편차를 나타낸 것이다. 환측다리의 등속성수축시 최대값을 기준으로 하여 각 근육을 비교하였다. 대퇴직근은 재활 훈련 3개월 참가시에 7.
대상 데이터
- 본 연구의 대상자는 뇌졸중 발병 후 일정한 재활훈련 프로그램에 참가하고 있는 왼쪽의 마비가 있는 여성 환자 7명을 대상으로 하였으며 재활훈련 3개월 지난 시점에서 1차 실험을 하였고, 6개월 지난 시점에서 2차 실험을 하였다. 연구대상자들의 특성은 Table 1과 같다.
- 근육의 활성도를 비교하기 위하여 등속성수축 테스트(isokinetic test)를 재활훈련 6개월 지나는 시점에서 실시하였는데, 각 근육에 전극을 부착한 후 의자에 앉아서 환측의 다리를 지면과 수평 되게 최대한 앞으로 뻗어 올리게 하였다[8]. 총 3회를 실시하여 본 연구에 합당한 자료를 선택하였다.
데이터처리
- 3개월 재활트레이닝 참가와 6개월 재활트레이닝 참가의 효과 차이를 분석하기 위하여 통계처리는 SPSS WIN (ver. 15.0)을 이용하여 paired t-test에 의해 계산되었다.
성능/효과
- 각 관절의 최대피크 값의 비교와 모멘트 값의 비교는 Fig. 1, Fig. 2와 Table 3에서 나타난 것과 같이 발목의 최대저측굴곡 피크 값은 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 평균의 비교에서 3개월 재활트레이닝의 시점에서 10.5±2.70°으로 나타났으며 6개월 재활의 시점에서는 12.5±3.60°로 약간의 차이를 보였다.
- 하퇴근육의 비교는 문헌연구[2,11,14]를 통하여 뇌졸중환자들의 걷기 동작시에 주로 많이 쓰이는 근육을 선택하여 연구 하였다. 대퇴사두근 중에서 대퇴직근과 외측광근의 비교에서 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. 이것은 엉덩관절의 피크 모멘트 값의 연구결과와 일치하는 것으로 재활훈련은 대퇴근력을 향상시키는데 큰 도움이 되는 것으로 나타났다.
- 이러한 차이는 속도를 다르게 연구한 결과로 생각되며 대상자들의 속도 콘트롤에 상당한 어려움을 가진 실험 이었다. 무릎관절의 최대굴곡 피크 모멘트의 값은 두가지 실험상황에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 무릎굴곡각도의 차이와 같이 모멘트의 값도 상당한 차이를 보여 걷기 동작시 무릎 회전각도의 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 정상인 노인과 뇌졸중환자를 대상으로 앉았다가 일어나는 동작과 앉는 동작의 근력 비교연구에서 무릎관절의 신전모멘트는 정상인은 0.
- 무릎최대굴곡 피크 모멘트의 값은 3개월 지난 시점에서 0.47±0.15 Nm/kg으로 나타났으며 6개월 지난 시점에서는 무릎최대굴곡모멘트 값이 0.69±0.82 Nm/kg으로 나타났다.
- 발목의 최대저측굴곡 피크와 직접적인 관련이 있는 발목의 최대저측굴곡 피크 모멘트값의 비교는 재활 트레이닝 3개월 지난 시점에 0.41±0.07 Nm'/kg으로 나타났으며 재활트레이닝 6개월 지난시점에서는 0.57±0.15 Nm/kg으로 나타나서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다.
- 보행 동작시 각관절의 움직임을 살펴 본 결과 발목관절의 저측굴곡은 약 2° 차이를 보였는데 이것은 지속적으로 재활훈련에 참가한 결과 바닥을 더욱 자신 있게 밀면서 걸음걸이를 하는 동작으로 나타났다.
- 이러한 결과는 본 연구와는 다소 차이를 보이는 값으로 걷기동작과 앉기·서기 동작과는 차이가 있는 것으로 생각된다. 본 실험을 통하여 환자들을 눈으로 관찰한 결과도 3개월 재활훈련 참가자 보다 6개월 훈련 참가자가 훨씬 힘차게 무릎을 펴는 것을 볼 수 있었다. 엉덩최대신전 피크 값에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
- Oh와 Lee [9]의 신발의 족저압 연구에서 좋은 신발은 걷기 동작시 지지(heel strike) 구간에서 발생하는 충격량을 감소시켜 장시간 보행시 발의 피로도를 줄이는 역할을 한다고 발표하였다. 본 연구에서 뇌졸중환자들의 대부분은 환측발의 최초지면 접촉시 족저압 변화를 보면 상당한 충격을 주는 것으로 나타났다. 총격을 완화해주는 보조물의 착용을 고려하는 것도 신체에 전달되는 충격량을 경감시켜 하지관절에 발생하는 부하를 줄여주는 중요한 요인으로 생각된다.
- 재활훈련에 참가하는 뇌졸중환자를 대상으로 3개월 지난 시점에서 1차 실험을 하였고 6개월 지난 시점에서 2차 실험을 하였다. 영상분석결과 발목관절과 무릎관절의 각도변화와 모멘트변화는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았으나 엉덩관절의 각도변화와 모멘트변화는 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. 이것은 환측 다리의 움직임에 엉덩관절이 많이 관여하는 것으로 사료되며 엉덩관절 주위의 근력강화훈련을 꾸준하게 해야 할 필요성을 제시해준다.
- 재활운동에 참가하는 뇌졸중환자를 대상으로 근육활동의 변화에 대한 컴퓨터 모델링 연구에서 요구된 발목관절의 모멘트 값의 변화는 실제 재활훈련을 통하여 거의 제시된 값에 근접하게 나타난다고 보고하였다[11]. 위와 같은 선행연구와 본 연구를 통하여 얻은 결론은 발목관절의 각도변화에 영향을 미치는 모멘트 값의 변화는 재활훈련을 통하여 많은 향상을 가져온다는 사실을 증명 하였다. 무릎관절의 최대굴곡피크 값은 재활훈련 기간이 길어지면서 약 10° 차이를 보이고 있다.
- 이것은 환측 다리의 움직임에 엉덩관절이 많이 관여하는 것으로 사료되며 엉덩관절 주위의 근력강화훈련을 꾸준하게 해야 할 필요성을 제시해준다. 족저압 분석기를 통하여 발바닥의 압력중심선의 변화를 분석한 결과는 압력중심선의 좌우변화는 통계적으로 유의한 차이를 나타내 않았으나 일반적인 걷기 동작시에 환측발의 압력중심선의 변화는 재활훈련기간이 길어지면서 더욱더 정상인과 거의 비슷한 발뒷꿈치에서 발가락으로 힘이 전달되는 걸음걸이(heel-toe walking)를 하는 것으로 나타났다. 근전도 분석에서는 대퇴사두근의 변화가 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다.
- 이것은 엉덩관절의 피크 모멘트 값의 연구결과와 일치하는 것으로 재활훈련은 대퇴근력을 향상시키는데 큰 도움이 되는 것으로 나타났다. 햄스트링중에서 반건양근의 역할은 걷기동작에 많은 영향을 미치는 것으로 선행연구에서 보고 되었으나 본 연구에서는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 평균의 비교에 약간의 차이를 보였다. 무릎관절과 발목관절에 영향을 미치는 비복근의 연구에서는 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
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