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문제 정의
- 이와 반대로 발의 위치가 벌림되어 있는 상태에서는 엉덩관절의 벌림과 가쪽돌림 동작이 발생되면서 무릎관절이 굽힘되었다. 본 연구는 세 가지 다른 발 위치에서 무릎관절을 굽힘해서 유지하고 있을 때 발생되는 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 연구한 것이다.
- 본 연구에서는 닫힌 사슬에서 하지 위치와 무릎관절 각도를 변화시켜 비마비측과 마비측의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 변화를 살펴보았다. 닫힌 사슬 상태에서 서 있는 상태에서 각각의 발의 위치를 취할 때 정강뼈의 돌림이 함께 발생하도록 하였다.
- 이상의 선행 연구를 볼 때 정상인과 무릎넙다리통증을 지닌 사람들을 대상으로 닫힌 사슬에서 발과 엉덩관절의 위치를 변화시키거나, 무릎관절의 굽힘 각도를 변화시켜 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 높이는 방법들을 제시하고 있다. 이에 본 연구는 정상인과 무릎넙다리통증을 지닌 사람들처럼 뇌졸중으로 인한 편마비 환자에 있어서도 발의 위치와 무릎관절 각도 변화가 비마비측과 마비측 안쪽넓은근과 외가쪽넓은근의 근활성도 증가에 영향을 주는지 알아보고자 한다.
제안 방법
- 31 표시된 부위를 참조하여 각 근육에 대해 도수 근력검사의 최대 근수축이 뚜렷이 보이는 근복에 근전도 전극 부착부위를 최종적으로 표시하여 지름 1 cm의 활성전극을 부착하였으며, 참고전극은 정강뼈결절 부근에 부착하였다.
- 04 소프트웨어를 이용하여 필터링과 기타 신호처리하였다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,000 Hz(1,000 samples/second)로 설정하였고, 증폭된 파형을 대역통과필터(band pass filter)인 40～250 Hz로 필터링하였고, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하여 잡음을 제거하였으며, 심전도 감소 필터(ECG reduction filter)를 사용하였다. 무릎관절 굽힘과 발 위치 변화시 수집된 근전도 신호를 정량화하기 위해 실효평균값(root mean square, RMS) 처리하여 분석하였다.
- 동시에 마비측 발의 체중 지지가 전체 체중의 40～50% 범위에 놓일 때 측정자에게 “시작” 이라는 말을 하여 측정 시작을 알려주었으며, 측정자는 그 범위가 7초간 유지될 때 발생되는 근활성도 값을 측정하였다. 근피로를 막기 위해 측정 후 1분간의 휴식을 취하게 하였고, 각각의 각도에서 3회 반복 측정하였다. 발의 위치를 30° 모음, 30° 벌림시킨 상태에서도 위의 절차와 동일한 방법으로 측정을 하였다.
- 무릎관절 굽힘과 발 위치 변화시 수집된 근전도 신호를 정량화하기 위해 실효평균값(root mean square, RMS) 처리하여 분석하였다. 근활성도 값을 정규화하기 위하여 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 5초 동안 수행하고, 중간 3초 동안의 평균값을 이용하여 정규화(%MVIC)하였다.
- 근활성도 측정시 환자의 양하지 체중 분포를 일정하게 유지시키기 위해 가정용 디지털 체중계(BNB-1300, B&B Co,. Ltd, 중국) 2개를 이용하였다.
- 다음으로, 대상자를 체중계 위에 세우고 발의 위치를 중립 위치, 30° 모음 위치, 30° 벌림 위치에서 무릎관절을 0°, 20°, 40°로 각각 굽힘 동작을 시킬 때 발생되는 근활성도 값을 측정하였다.
- 본 연구에서는 닫힌 사슬에서 하지 위치와 무릎관절 각도를 변화시켜 비마비측과 마비측의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 변화를 살펴보았다. 닫힌 사슬 상태에서 서 있는 상태에서 각각의 발의 위치를 취할 때 정강뼈의 돌림이 함께 발생하도록 하였다. 즉, 서 있는 자세에서 발을 30° 모음시킬 경우 정강뼈가 함께 안쪽돌림되었으며, 벌림 30° 위치를 취할 때에는 정강뼈가 함께 가쪽돌림되었다.
- 대상자의 체중을 측정하여 체중의 절반 값에서 마비측 체중지지가 80～100%되는 값을 다시 기록하였다. 대상자를 거울과 2 m 떨어진 거리에서 발을 중립 상태로 놓고 체간 중심선과 거울에 부착된 중력 중심선이 일치되게 해서 앉는 동작을 한 번 실시하였다. 동일한 방법으로 발 위치가 30° 모음, 30° 벌림된 상태에서도 연습을 하였다.
- 대상자의 다리쪽에 표면 근전도 신호에 대한 피부저항을 감소시키기 위해 부착 부위를 면도기로 털을 제거한 후 검사할 부위를 알코올로 소독하였고, 기존의 연구를 참고하여 안쪽넓은근의 경우 무릎뼈의 안쪽위 모서리에서 위 4 cm, 안쪽으로 3 cm 지점에 펜으로 표시하고, 가쪽넓은근의 경우 무릎뼈 가쪽위 모서리로부터 위 10 cm, 가쪽으로 6～8 cm 지점에 표시를 하였다.31 표시된 부위를 참조하여 각 근육에 대해 도수 근력검사의 최대 근수축이 뚜렷이 보이는 근복에 근전도 전극 부착부위를 최종적으로 표시하여 지름 1 cm의 활성전극을 부착하였으며, 참고전극은 정강뼈결절 부근에 부착하였다.
- 대상자의 신체 좌우 중심을 나누도록 거울에 테이프를 부착하고 측정 위치에서 2 m 거리를 두었다. 근활성도 측정시 환자의 양하지 체중 분포를 일정하게 유지시키기 위해 가정용 디지털 체중계(BNB-1300, B&B Co,.
- 동시에 마비측 발의 체중 지지가 전체 체중의 40～50% 범위에 놓일 때 측정자에게 “시작” 이라는 말을 하여 측정 시작을 알려주었으며, 측정자는 그 범위가 7초간 유지될 때 발생되는 근활성도 값을 측정하였다.
- 동일한 방법으로 발 위치가 30° 모음, 30° 벌림된 상태에서도 연습을 하였다.
- 무릎관절 각도 변화와 발 위치 변화에 따른 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성도를 측정하기 위해 표면 근전도(Myosystem 1200, Norraxon Ins, AZ, 미국)를 이용하였다. 수집된 표면 근전도 아날로그 신호는 Myoststem 1200으로 보내져 디지털 신호로 전환한 다음, 개인용 컴퓨터에서 Myoresearch XP 1.
- 발 위치를 표시하기 위해 발꿈치뼈의 중심과 2번째 발가락 사이를 지나는 폭 0.5 cm, 길이 30 cm 직선 모양의 테이프를 체중계에 부착하여 발의 위치가 중립, 모음 30°, 벌림 30°를 각각 취할 수 있도록 표시하였다.
- 본 연구는 연구 대상자 선정을 위해 편마비 대상자들의 일반적 특성과 병력 특성을 조사한 후 대상자들의 비마비측과 마비측에 근전도 전극을 부착하고 비마비측의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근을 최대 수의적 등척성 수축(maximum voluntary isometric contraction, MVIC)시킨 값을 이용하였다. 다음으로, 대상자를 체중계 위에 세우고 발의 위치를 중립 위치, 30° 모음 위치, 30° 벌림 위치에서 무릎관절을 0°, 20°, 40°로 각각 굽힘 동작을 시킬 때 발생되는 근활성도 값을 측정하였다.
- 본 연구에서는 대상자가 무릎관절을 0°, 20°, 40° 각도에서 자세를 유지할 수 있도록 투명 플라스틱 각도계(Jamar Plastic Goniometer 7539, SammonsPreston Inc, 미국)를 무릎관절 가쪽에 부착하여 각도를 측정하였다.
- Ltd, 중국) 2개를 이용하였다. 체중계의 신뢰도를 보기 위해 검사- 재검사 신뢰도를 확인하였다. 환자를 체중계에서 체중을 확인한 후 10분 후 다시 재측정하여 두 값에 대한 피어슨 상관관계를 보았다.
- 표면 근전도를 비마비측과 마비측 안쪽넓은근과 가쪽넓은근에 부착하여 대상자를 의자에 앉힌 후, 양발을 중립 위치로 유지시키기 위해 비마비측과 마비측 발을 각각 체중계에 표시된 선에 대상자의 발꿈치뼈 중심과 두 번째 발가락이 일치되게 하여 체중계에 서게 하였다.
- 하지만 체중 부하를 한 상태에서 무릎관절을 50° 굽힘 동작을 했을 때 두 근육의 근활성도 값이 가장 높다는 것을 확인하고 두 근육의 근활성도를 증가시킬 수 있는 방법으로 통증이 없는 범위 내에서 쪼그려 앉는 운동방법을 제시하였다.
- 체중계의 신뢰도를 보기 위해 검사- 재검사 신뢰도를 확인하였다. 환자를 체중계에서 체중을 확인한 후 10분 후 다시 재측정하여 두 값에 대한 피어슨 상관관계를 보았다. 피어슨 상관계수 r=0.
대상 데이터
- 31 표시된 부위를 참조하여 각 근육에 대해 도수 근력검사의 최대 근수축이 뚜렷이 보이는 근복에 근전도 전극 부착부위를 최종적으로 표시하여 지름 1 cm의 활성전극을 부착하였으며, 참고전극은 정강뼈결절 부근에 부착하였다. 기록전극과 참고전극이 함께 부착되어 있는 지름 3 cm 크기의 일회용 접착식 전극을 사용하였으며 접지전극(ground electrode)은 정강뼈결절 부근에 부착하였다. 마비측 다리쪽에도 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 전극 부착 부위를 펜으로 표시한 후 무릎관절을 능동적으로 펼 때 근수축이 되는 근복에 비마비측과 동일한 방법으로 전극을 부착하였다.
- 본 연구에서는 단지 무릎관절의 두 근육만을 측정하고, 나머지 이러한 체간과 발의 관절을 조절하는 근육 작용들은 측정에서 제외되었다. 마지막으로 본 연구의 대상자 수가 적었으며 오른쪽 편마비 환자들만 연구에 참여시켰다. 앞으로 이러한 제한점을 고려해서 더 많은 환자들을 대상으로 다양한 다른 조건에서 적용해 보는 연구들이 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 대상은 창원시 소재 C병원에 입원 및 통원 치료를 받고 있는 남성 편마비 환자 중 연구에 참여하기로 동의하고, 양 하지에 정형외과적 질환이 없으며, 선 자세에서 양측 무릎관절 40° 굽힘 유지가 10초 이상 가능하고, 타인의 도움 없이 10 m 이상 독립 보행이 가능하며, 연구자의 지시하는 내용을 이해하고 따를 수 있는 우측 편마비 환자 10명을 선정하였다.
- 연구에 참여한 대상자는 10명으로 모두 오른쪽 편마비를 지닌 남성들로 구성되었으며, 평균 연령은 50.6세, 신장은 166.7 cm, 체중은 67.5 kg이었고, 손상유형을 보면 뇌출혈 환자가 3명, 뇌경색 환자는 7명이었다(Table 1).
데이터처리
- 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,000 Hz(1,000 samples/second)로 설정하였고, 증폭된 파형을 대역통과필터(band pass filter)인 40～250 Hz로 필터링하였고, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하여 잡음을 제거하였으며, 심전도 감소 필터(ECG reduction filter)를 사용하였다. 무릎관절 굽힘과 발 위치 변화시 수집된 근전도 신호를 정량화하기 위해 실효평균값(root mean square, RMS) 처리하여 분석하였다. 근활성도 값을 정규화하기 위하여 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 최대 등척성 수축(MVIC)을 5초 동안 수행하고, 중간 3초 동안의 평균값을 이용하여 정규화(%MVIC)하였다.
- 본 연구에 참여한 편마비 환자의 비마비측과 마비측 다리 모두 발 위치(중립, 30° 모음, 30° 벌림)와 무릎관절 각도(굽힘 0°, 20°, 40°)에 따라 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도에 차이가 있는지를 알아보기 위하여 이원배치분산분석(two-way ANOVA)을 사용하였으며, 사후검정은 Scheffe 검증을 이용하였다.
- 무릎관절 각도 변화와 발 위치 변화에 따른 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성도를 측정하기 위해 표면 근전도(Myosystem 1200, Norraxon Ins, AZ, 미국)를 이용하였다. 수집된 표면 근전도 아날로그 신호는 Myoststem 1200으로 보내져 디지털 신호로 전환한 다음, 개인용 컴퓨터에서 Myoresearch XP 1.04 소프트웨어를 이용하여 필터링과 기타 신호처리하였다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,000 Hz(1,000 samples/second)로 설정하였고, 증폭된 파형을 대역통과필터(band pass filter)인 40～250 Hz로 필터링하였고, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하여 잡음을 제거하였으며, 심전도 감소 필터(ECG reduction filter)를 사용하였다.
성능/효과
- 결국 발의 위치가 어떤 위치에 있던지 간에 무릎관절의 굽힘이 더 많이 발생된 굽힘 40° 위치에서 근활성도 값이 모두 높다는 것을 알 수 있었다.
- 뇌졸중 환자를 대상으로 실험한 본 연구 결과 뇌졸중 환자의 비마비측과 마비측 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 증가시키기 위해서는 쪼그려 앉기와 같은 닫힌 사슬 운동이 효과적이며, 이런 운동을 할 때 발의 위치보다는 무릎관절의 굽힘 각도를 증가시키는 방법을 선택하는 것이 좋다는 결론을 얻었다. 하지만 본 연구에 있어 몇 가지 제한점이 있었다.
- 본 연구는 뇌졸중으로 인한 편마비 환자 10명을 대상으로 발 위치를 중립, 30° 모음, 30° 벌림시킨 상태에서 무릎관절을 0°, 20°, 40°로 각각 굽히는 동작을 할 때 발생되는 비마비측과 마비측 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 알아본 결과, 편마비 환자의 발의 위치는 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도에 영향을 주지 못하였지만, 무릎관절의 각도는 각도가 증가할수록 근활성도가 증가하였다(p<0.05).
- 그들은 건강한 사람들을 대상으로 발밑에 깔창을 넣어 발을 중립, 엎침, 뒤침시킨 상태에서 쪼그려 앉을 때 발생하는 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 비교하였다. 연구 결과 발의 위치 변화는 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 변화에 영향을 못하였다. 하지만 체중 부하를 한 상태에서 무릎관절을 50° 굽힘 동작을 했을 때 두 근육의 근활성도 값이 가장 높다는 것을 확인하고 두 근육의 근활성도를 증가시킬 수 있는 방법으로 통증이 없는 범위 내에서 쪼그려 앉는 운동방법을 제시하였다.
- 이상과 같은 결과로 뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 마비측과 비마비측 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 증가시키기 위해서는 체중 지지가 되는 닫힌 사슬 상태에서 무릎관절의 굽힘 각도를 증진시키는 운동이 효과적이라는 결론을 얻었다.
- 또한 정상인을 대상으로 실시한 Herrington 등34의 연구에서 엉덩관절의 돌림(중립, 30° 안쪽돌림, 30° 가쪽돌림)은 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 증가에 영향을 주지 못하였다. 편마비 환자를 대상으로 실시한 본 연구에서도 발의 위치 변화는 비마비측과 마비측의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 변화에 영향을 주지 않는다는 결과를 얻었다.
- 하지만 각각의 발 위치에서 무릎관절의 굽힘 각도를 변화시킨 결과 무릎관절 굽힘 각도가 증가함에 따라 마비측 가쪽넓은근의 근활성도가 증가하였고(p<0.05), 무릎관절 40° 굽힘 각도에서 마비측 가쪽넓은근의 근활성도 값이 모두 높았다(Table 5).
- 하지만 각각의 발 위치에서 무릎관절의 굽힘 각도를 변화시킨 결과 무릎관절 굽힘 각도가 증가함에 따라 비마비측 가쪽넓은근의 근활성도가 증가하였고(p<0.05), 무릎관절 40° 굽힘 각도에서 비마비측 가쪽넓은근의 근활성도 값이 모두 높았다(Table 3).
- 하지만, 각각의 발 위치에서 무릎관절의 굽힘 각도를 변화시킨 결과 무릎관절 굽힘 각도가 증가함에 따라 마비측 안쪽넓은근의 근활성도가 증가하였고(p<0.05), 무릎관절 40° 굽힘 각도에서 마비측 안쪽넓은근의 근활성도 값이 모두 높았다(Table 4).
- 하지만, 각각의 발 위치에서 무릎관절의 굽힘 각도를 변화시킨 결과 무릎관절 굽힘 각도가 증가함에 따라 비마비측 안쪽넓은근의 근활성도가 증가하였고(p<0.05), 무릎관절 40° 굽힘 각도에서 비마비측 안쪽넓은근의 근활성도 값이 모두 높았다(Table 2).
후속연구
- 마지막으로 본 연구의 대상자 수가 적었으며 오른쪽 편마비 환자들만 연구에 참여시켰다. 앞으로 이러한 제한점을 고려해서 더 많은 환자들을 대상으로 다양한 다른 조건에서 적용해 보는 연구들이 이루어져야 할 것으로 사료된다.
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