[논문]뇌졸중 환자의 비마비측 슬관절 등척성 수축시 각도와 운동 방향이 마비측 대퇴사두근 활성도에 미치는 영향

기경일; 김선엽; 오덕원; 최종덕; 김경환

뇌졸중 환자의 비마비측 슬관절 등척성 수축시 각도와 운동 방향이 마비측 대퇴사두근 활성도에 미치는 영향
Effects of Angle and Direction of Maximal Isometric Contraction of Non-Hemiparetic Knee on Electromyographic Activity of Hemiparetic Quadriceps Femoris in Patients With Stroke 원문보기

한국전문물리치료학회지 = Physical Therapy Korea, v.17 no.2, 2010년, pp.1 - 9

기경일 (보니파시오요양병원 물리치료실) , 김선엽 (대전대학교 보건스포츠과학대학 물리치료학과) , 오덕원 (대전대학교 보건스포츠과학대학 물리치료학과) , 최종덕 (대전대학교 보건스포츠과학대학 물리치료학과) , 김경환 (대구대학교 대학원 재활과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To develop effective training methods for strengthening a weakened quadriceps femoris muscle in hemiplegic patients, we examined the effects of maximal isometric contraction of the nonparalyzed knee joint on the electromyographic activities of the paralytic muscle. An electromyogram (EMG) was used to record the electromyographic activities of the paralytic quadriceps femoris muscle in 27 hemiplegic patients. The maximal isometric contraction was measured for each subject to normalize the electromyographic activities. The maximal isometric extension and flexion exercises were randomly conducted when the knee joint angles of the nonparalyzed knees were $0^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $90^{\circ}$. The patients were encouraged to maintain maximal isometric contractions in both knee joints during each measurement, and three measurements were taken. A one-minute rest interval was given between each measurement to minimize the effects of muscle fatigue. An average from the three values was taken as being the root mean square of the EMG and was recorded as being the maximal isometric contraction. The electromyographic activity obtained for each measurement was expressed as a percentage of the reference voluntary contraction, which was determined using the values obtained during the maximal isometric contraction. The results of this study are summarized as follows: First, when the knee joint angle of the nonparalyzed knee was $0^{\circ}$, the electromyographic activities of the paralytic medial aspect of rectus femoris were related to measurement by a maximal isometric flexion exercise than by an extension exercise (p<.05). Second, when the knee joint angle of the nonparalyzed knee was $90^{\circ}$, the electromyographic activities of the paralytic lateral aspect of rectus femoris were related to measurement by a maximal isometric flexion exercise than by an extension exercise (p<.05). The results show that myoelectrical activities of paralytic quardriceps were not related to measurement angles and exercise directions of the nonparalized knee joint. Studies on various indirect intervention to improve muscular strength of patients with nervous system disorders of the weakened muscle should be constantly conducted.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이처럼 최근 국내·외에서 교차 운동을 주제로 한 연구들이 진행되고 있지만, 편마비 환자의 양측 하지를 대상으로 적용한 실험은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 약화된 마비측 대퇴사두근의 근력 강화를 효과적으로 운동시킬 수 있는 방법을 제시하기 위해 편마비 환자를 대상으로 비마비측 슬관절의 최대 등척성 운동 방법을 각도에 따라 적용하여 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도에 미치는 영향을 알아보고자 시도하였다. 위의 연구 목적을 규명하기 위하여 다음과 같은 가설을 설정하였다.
본 연구는 뇌졸중으로 인하여 하지 기능장애를 가진 편마비 환자 27명을 대상으로 약화된 마비측 대퇴사두근의 근력 강화 운동 방법으로 이용되어지고 있는 교차 운동의 효과를 알아 보기 위해, 비마비측 슬관절의 수의적 최대 등척성 수축이 교차 현상으로 인한 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 미치는 영향을 알아보았다. 그 결과, 마비측 대퇴직근 내측부의 근활성도가 비마비측 슬관절의 0° 자세와 90° 굴곡 자세에서 수의적 최대 등척성 굴곡 운동이 신전 운동 시보다 유의하게 증가함을 보였다.

가설 설정

첫째, 비마비측 슬관절의 등척성 수축시 운동 각도에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 차이가 있을 것이다. 둘째, 비마비측 슬관절의 등척성 수축시 운동 방향에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 차이가 있을 것이다.
위의 연구 목적을 규명하기 위하여 다음과 같은 가설을 설정하였다. 첫째, 비마비측 슬관절의 등척성 수축시 운동 각도에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 차이가 있을 것이다. 둘째, 비마비측 슬관절의 등척성 수축시 운동 방향에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 차이가 있을 것이다.

제안 방법

근활성도 변화량 비교를 위한 표준화 과정으로 실험 전 MVIC를 실험 자세와 동일한 자세에서 마비측 슬관절 90° 고정 상태에서 비마비측 슬관절을 자연스럽게 두고 3회 반복 측정하였고 그 평균값을 측정값으로 정하였다.
측정한 근전도 자료는 제곱평균제곱근법(root mean square; RMS)을 근활성도 값으로 기록하였다. 모든 실험에서 수집된 근활성도 자료는 정량화하기 위하여 %MVIC(maximal voluntary isometric contraction)로 정규화(normalization) 하였다(Cram 등, 1998).
본 실험은 비마비측 슬관절을 0°, 45°, 90°로 변화를 주어 고정한 후 최대 등척성 신전과 굴곡 운동을 각각 실시하였으며, 동시에 마비측 슬관절은 90° 고정된 상태에서 최대 등척성 신전 운동을 시키고 이때 발생하는 대퇴사두근의 근활성도를 측정하였다. 모든 실험은 각 3회 반복 측정하였으며, 운동 각도에 대한 영향을 최소화하기 위해 실험 순서를 무작위로 배정하여 실시하였다(그림 2). 양측 슬관절에서 최대 등척성 수축이 5초 동안 지속적으로 유발되도록 연구보조자가 구두로 지시하였으며, 각 실험 사이에 1분간의 휴식 시간을 주었다(Karst와 Jewett, 1993; Laprade 등, 1998).
본 실험은 비마비측 슬관절을 0°, 45°, 90°로 변화를 주어 고정한 후 최대 등척성 신전과 굴곡 운동을 각각 실시하였으며, 동시에 마비측 슬관절은 90° 고정된 상태에서 최대 등척성 신전 운동을 시키고 이때 발생하는 대퇴사두근의 근활성도를 측정하였다.
본 연구에서는 교차 운동과 방산 그리고 간접적인 치료의 선행 연구를 바탕으로 비마비측 슬관절의 각도 0°와 45° 그리고 90° 굴곡 자세에서 적용한 등척성 운동 방법에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도를 비교하였다.
비마비측 슬관절의 각도 별 최대 등척성 운동 방법(A: 90° 신전, B: 45° 신전, C: 0° 신전, D: 90° 굴곡, E: 45° 굴곡, F: 0° 굴곡).
실험 자세는 등받이가 있는 종합 운동기³⁾에 스트랩을 이용하여 체간과 골반을 견고하게 고정한 다음, 비마비측 손으로 마비측 손을 잡게 하였으며, 발은 지면에서 닿지 않은 높이의 앉은 자세에서 실시하였다. 근활성도 변화량 비교를 위한 표준화 과정으로 실험 전 MVIC를 실험 자세와 동일한 자세에서 마비측 슬관절 90° 고정 상태에서 비마비측 슬관절을 자연스럽게 두고 3회 반복 측정하였고 그 평균값을 측정값으로 정하였다.
89(Laxtha, Korea)를 사용하였다. 표면전극은 Ag/AgCl 재질의 일회용 전극²⁾을 사용하였고, 표본 추출률(sampling rate)은 1024 ㎐로 하였으며, 근전도 신호는 1785배로 증폭되었고, 대역통과 (band-pass) 필터는 20～450 ㎐, 노치(notch) 필터는 60 ㎐로 처리하였다. 측정 시 피부 저항을 줄이기 위해서 마비측 측정부위의 체모를 면도기로 제거하고, 의료용 알코올 솜으로 깨끗이 닦은 후 전극 배치를 하였다.

대상 데이터

본 연구의 실험은 2009년 8월부터 2009년 10월까지 대전광역시 B 요양병원에서 실시하였다. 연구대상자는 뇌졸중 진단 후 6개월 이상인 편마비 환자 중 본 연구의 목적과 내용을 이해하고 실험에 참여하기로 동의한 사람으로서, 아래와 같은 선정 기준을 만족하는 총 27명의 환자를 대상으로 하였다.
연구대상자는 남자 18명, 여자 9명이었다. 전체 연구대상자의 평균 연령은 남자 46.
본 연구의 실험은 2009년 8월부터 2009년 10월까지 대전광역시 B 요양병원에서 실시하였다. 연구대상자는 뇌졸중 진단 후 6개월 이상인 편마비 환자 중 본 연구의 목적과 내용을 이해하고 실험에 참여하기로 동의한 사람으로서, 아래와 같은 선정 기준을 만족하는 총 27명의 환자를 대상으로 하였다. 연구대상자의 선정 기준은 근골격계 질환이나 심혈관계 질환이 없는 자, 하지관절의 수동적 관절가동범위에 제한이 없는 자, 도수 근력 검사(manual muscle testing; MMT) 결과가 가(poor) 이상인 자, 마비측 하지의 강직 등급 척도(modified ashworth scale; MAS) 검사 결과가 1+ 등급 이하인 자, 한국판 간이 정신 상태 검사(Mini-Mental State Examination-Korea; MMSE-K) 결과가 24점 이상(Masiero 등, 2007)으로 연구자가 지시하는 내용을 이해하고 수행할 수 있는 자를 대상자로 선정하였다.
연구대상자는 뇌졸중 진단 후 6개월 이상인 편마비 환자 중 본 연구의 목적과 내용을 이해하고 실험에 참여하기로 동의한 사람으로서, 아래와 같은 선정 기준을 만족하는 총 27명의 환자를 대상으로 하였다. 연구대상자의 선정 기준은 근골격계 질환이나 심혈관계 질환이 없는 자, 하지관절의 수동적 관절가동범위에 제한이 없는 자, 도수 근력 검사(manual muscle testing; MMT) 결과가 가(poor) 이상인 자, 마비측 하지의 강직 등급 척도(modified ashworth scale; MAS) 검사 결과가 1+ 등급 이하인 자, 한국판 간이 정신 상태 검사(Mini-Mental State Examination-Korea; MMSE-K) 결과가 24점 이상(Masiero 등, 2007)으로 연구자가 지시하는 내용을 이해하고 수행할 수 있는 자를 대상자로 선정하였다.

데이터처리

대퇴사두근의 근활성도 측정을 위해 근전도 장비 QEMG-4¹⁾를 사용하였고, 수집된 자료의 분석은 근전도 소프트웨어 Telescan 2.89(Laxtha, Korea)를 사용하였다. 표면전극은 Ag/AgCl 재질의 일회용 전극²⁾을 사용하였고, 표본 추출률(sampling rate)은 1024 ㎐로 하였으며, 근전도 신호는 1785배로 증폭되었고, 대역통과 (band-pass) 필터는 20～450 ㎐, 노치(notch) 필터는 60 ㎐로 처리하였다.
연구대상자의 일반적 특성과 의학적 특성은 빈도분석과 기술통계를 실시하였으며, 비마비측 슬관절의 측정 각도와 운동 방향에 따른 최대 등척성 운동 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도(%MVIC)를 비교하기 위해 반복 측정에 의한 이요인 분산 분석(two-way repeated ANOVA)을 실시하였다. 분산분석 결과 유의한 차이가 있을 경우 사후검정을 위해 다중비교 Bonferroni 검정을 실시하였다. 비마비측 슬관절의 각도별 최대 등척성 신전 운동과 굴곡 운동 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도(%MVIC)를 비교하기 위해 짝비교 t-검정을 실시하였다.
분산분석 결과 유의한 차이가 있을 경우 사후검정을 위해 다중비교 Bonferroni 검정을 실시하였다. 비마비측 슬관절의 각도별 최대 등척성 신전 운동과 굴곡 운동 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도(%MVIC)를 비교하기 위해 짝비교 t-검정을 실시하였다. 통계적 유의성을 분석하기 위해 유의수준은 α=.
0 통계 프로그램을 사용하여 분석하였다. 연구대상자의 일반적 특성과 의학적 특성은 빈도분석과 기술통계를 실시하였으며, 비마비측 슬관절의 측정 각도와 운동 방향에 따른 최대 등척성 운동 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도(%MVIC)를 비교하기 위해 반복 측정에 의한 이요인 분산 분석(two-way repeated ANOVA)을 실시하였다. 분산분석 결과 유의한 차이가 있을 경우 사후검정을 위해 다중비교 Bonferroni 검정을 실시하였다.

이론/모형

근전도 신호 측정 시간은 5초였으며, 초기 1초와 마지막 1초 값을 제외한 중간 3초 동안의 평균값을 자료 값(Hung과 Gross, 1999)으로 이용하였다. 측정한 근전도 자료는 제곱평균제곱근법(root mean square; RMS)을 근활성도 값으로 기록하였다. 모든 실험에서 수집된 근활성도 자료는 정량화하기 위하여 %MVIC(maximal voluntary isometric contraction)로 정규화(normalization) 하였다(Cram 등, 1998).

성능/효과

본 연구는 뇌졸중으로 인하여 하지 기능장애를 가진 편마비 환자 27명을 대상으로 약화된 마비측 대퇴사두근의 근력 강화 운동 방법으로 이용되어지고 있는 교차 운동의 효과를 알아 보기 위해, 비마비측 슬관절의 수의적 최대 등척성 수축이 교차 현상으로 인한 마비측 대퇴사두근의 근활성도에 미치는 영향을 알아보았다. 그 결과, 마비측 대퇴직근 내측부의 근활성도가 비마비측 슬관절의 0° 자세와 90° 굴곡 자세에서 수의적 최대 등척성 굴곡 운동이 신전 운동 시보다 유의하게 증가함을 보였다. 그러나 마비측 대퇴사두근의 근활성도는 비마비측 슬관절의 운동 방향과 측정 각도 간에 상호작용은 없었다.
본 연구에서는 교차 운동과 방산 그리고 간접적인 치료의 선행 연구를 바탕으로 비마비측 슬관절의 각도 0°와 45° 그리고 90° 굴곡 자세에서 적용한 등척성 운동 방법에 따라 마비측 대퇴사두근의 근활성도를 비교하였다. 그 결과, 슬관절의 각도에 따라 대퇴사두근의 근활성도가 다양하게 나타났지만, 통계학적 유의성은 없었다.
마비측 슬관절의 강직 등급 척도(modified Ashworth scale; MAS) 검사 결과, 0등급이 14명이었고 1등급이 9명 그리고 1+등급은 4명이었다. 마비측 슬관절 신전근의 도수 근력 검사 결과, 가(poor) 등급이 5명이었고 양(fair) 등급이 10명 그리고 우(good) 등급은 12명이었다. 유병기간은 평균 26.
본 연구에서도 비마비측 슬관절의 0°와 90° 굴곡 자세에서 최대 등척성 굴곡 운동 시 신전 운동에서보다 마비측 대퇴직근 내측부의 근활성도가 통계학적으로 유의하게 높게 나타났다. 반대로 마비측 대퇴직근 외측부와 내측광근, 그리고 외측광근에서는 모두 굴곡 운동 시 신전 운동에서보다 근활성도가 높게 나타났지만, 통계학적 유의성은 없었다.
본 연구에서도 비마비측 슬관절의 0°와 90° 굴곡 자세에서 최대 등척성 굴곡 운동 시 신전 운동에서보다 마비측 대퇴직근 내측부의 근활성도가 통계학적으로 유의하게 높게 나타났다.
비마비측 슬관절의 0° 자세와 90° 굴곡 자세에서는 신전방향의 등척성 운동 시보다 굴곡방향의 등척성 운동 시 유의하게 높았으며(p<.05), 슬관절 45° 굴곡 자세에서는 유의한 차이가 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 굴곡방향으로 등척성 운동 시 90° 굴곡 자세에서 92.09%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 45° 굴곡 자세에서 90.76%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 굴곡방향으로 등척성 운동 시 슬관절 90° 굴곡 자세에서 101.29%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 96.82%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 굴곡방향으로 등척성 운동 시 슬관절 90° 굴곡 자세에서 101.75%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 100.03%MVIC로 가장 낮았으나 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 굴곡방향으로 등척성 운동 시 슬관절 90° 굴곡 자세에서 91.19%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 87.32%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 세가지 운동 각도에 대한 내측광근의 근활성도에 미치는 주효과(F=1.431, p>.05)와 굴곡과 신전 운동 방향에 대한 주효과(F=3.804, p>.05)를 분석한 결과, 각각 유의한 차이를 보이지 않았다.
비마비측 슬관절의 세가지 운동 각도에 대한 대퇴직근 내측부의 근활성도에 미치는 주효과(F=1.348, p>.05)와 굴곡과 신전 운동 방향에 대한 주효과(F=3.049, p>.05)를 분석한 결과, 각각 유의한 차이를 보이지 않았다.
비마비측 슬관절의 세가지 운동 각도에 대한 대퇴직근 외측부의 근활성도에 미치는 주효과(F=.807, p>.05)와 굴곡과 신전 운동 방향에 대한 주효과(F=1.879, p>.05)를 분석한 결과, 각각 유의한 차이를 보이지 않았다.
비마비측 슬관절의 세가지 운동 각도에 대한 외측광근의 근활성도에 미치는 주효과(F=.488, p>.05)와 굴곡과 신전 운동 방향에 대한 주효과(F=4.075, p>.05)를 분석한 결과, 각각 유의한 차이를 보이지 않았다.
비마비측 슬관절의 신전방향으로 등척성 운동 시 슬관절 45° 굴곡 자세에서 105.22%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 98.61%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 신전방향으로 등척성 운동 시 슬관절 45° 굴곡 자세에서 106.17%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 101.43%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 신전방향으로 등척성 운동 시 슬관절 45° 굴곡 자세에서 108.69%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 103.17%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05).
비마비측 슬관절의 신전방향으로 등척성 운동 시 슬관절 45° 굴곡 자세에서 95.50%MVIC로 가장 높았고, 슬관절 0° 자세에서 91.38%MVIC로 가장 낮았으나, 통계학적 유의성은 없었다(p>.05)(표 3).
비마비측 슬관절의 운동 방향에 따른 운동 각도별 각 근육의 근활성도에 차이가 있는가를 알아보기 위해 반복측정에 의한 이요인 분산분석을 실시한 결과, 슬관절의 운동 방향과 측정 각도 간에는 상호작용이 없는 것으로 나타났다.

후속연구

또한 근전도 측정 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도를 단위 시간 내 측정하였기 때문에 편마비 환자의 사지간에 협응력 부족과 근수축 개시 시간의 차이에 대한 부분을 고려할 수 없었다. 따라서 향후 연구에서는 대퇴사두근과 길항근인 슬괵근과의 관련성 및 근수축 개시 시점에 관한 연구가 필요할 것이라 사료되며, 교차 운동에 의한 근력 강화가 뇌졸중 환자의 일상생활활동의 수행 능력에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것이다.
본 연구의 제한점으로는 대상자의 수가 27명으로 매우 적어 모든 편마비 환자들에게 일반화시키는 데 제한이 있을 것이며, 일회적 적용에 대한 결과 측정값으로 기간에 따른 근력 강화 운동에 의한 하지 운동 기능 운동이나 수행 평가와 관련된 연구결과의 재해석이 필요할 것이다. 또한 근전도 측정 시 마비측 슬관절 대퇴사두근의 근활성도를 단위 시간 내 측정하였기 때문에 편마비 환자의 사지간에 협응력 부족과 근수축 개시 시간의 차이에 대한 부분을 고려할 수 없었다.
그러나 마비측 대퇴사두근의 근활성도는 비마비측 슬관절의 운동 방향과 측정 각도 간에 상호작용은 없었다. 향후 근력의 약화가 있는 신경계 질환 환자의 근력 증진을 위한 다양한 간접적인 중재 행위에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	최근 편마비 환자의 근력 증가를 위한 간접적인 접근법에는 무엇이 많이 이용되는가?	뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 근력 증가를 위한 간접적인 접근법으로 최근 교차 운동(cross education)이 많이 이용되고 있다. 교차 운동이란 신체 한쪽 부위에서 적용된 근력 강화 운동이 다른 신체 부위의 근력에 영향을 미치는 현상을 치료적 목적으로 이용한 운동을 말한다(Hortobágyi 등, 1999; Zhou, 2000).
	뇌졸중으로 인한 편마비 환자는 어떤 문제가 생기는가?	뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 비대칭적인 자세, 균형 반응의 장애, 보행 능력의 저하와 섬세한 기능을 수행하는 운동능력 상실 등과 같은 문제점들은 일상생활 활동에 있어서 비효율적인 생활방식을 갖게 하여 건강을 악화시키는 주원인이 된다(Carr 등, 1985). 따라서 편마비 환자의 신체 기능 손상 및 활동의 제한으로 인한 문제점을 최소화시켜 가정 및 지역사회에서의 독립적인 일상생활을 영위할 수 있도록 하기 위한 의학적 관심이 요구되고 있으며, 다양한 전문분야에서 치료적 접근이 이루어지고 있다(Pomeroy와 Tallis, 2000).
	교차 운동을 주제로 한 연구에는 무엇이 있는가?	교차 운동은 근력과 관련된 중요한 생리학적 요인이기 때문에 최근 이와 관련된 연구들이 계속 진행되고 있다(Carroll 등, 2006). 김경환 등(2006)은 20대의 건강한 성인 남녀를 대상으로 실시한 근전도 연구에서 상지에 적용한 저항운동이 반대측 하지의 근활성도를 증가시킨다고 보고하였으며, 이문규 등(2009)은 뇌졸중으로 인한 편마비 환자를 대상으로 비마비측 하지에 적용한 운동이 마비측 상지의 근활성도를 간접적으로 증가시킨다고 하였다. 이처럼 최근 국내·외에서 교차 운동을 주제로 한 연구들이 진행되고 있지만, 편마비 환자의 양측 하지를 대상으로 적용한 실험은 미비한 실정이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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