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문제 정의
- 이 연구의 목적은 불완전 척수손상환자에게 시각적 바이오피드백 시뮬레이션훈련을 통해 자세 균형에 미치는 영향을 알아보고 임상에서 효과적인 균형능력 증진을 위한 재활치료의 방향을 제시하기 위함이다. 더 나아가 균형운동을 체계화시키는데 자료를 제공하고, 불완전 척수손상환자의 보행기능 향상에 도움이 되고자 한다
- 이 연구는 시각적 바이오피드백 훈련이 불완전 척수 손상환자의 균형증진에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 연구대상자는 경기도에 위치한 종합병원에 내원하는 불완전 척수손상환자로 실험군 7명, 대조군 8명으로 나누어 6주간 운동을 실시하였다.
- 균형에 영향을 미치는 요소[30]는 신경전달물질의 불균형과 감각운동 통합의 결여 및 전정기관 이외에도 다리와 척추의 근골격계 등 여러 가지 원인으로 알려져 있다. 이 연구에서는 감각자극에만 중점을 두어 결과에 대한 폭넓은 해석이 어려우나 감각과 운동기능이 잔존하고 인지기능과 동기부여가 높은 불완전 척수손상환자를 대상으로 하여 균형에 미치는 요소를 제한하였다. Tetrax의 시각적 바이오피드백 시뮬레이션훈련은 전통적인 균형훈련 방법과 감각자극을 이용해 가상의 환경에서 과제를 수행해 나가는 것으로서 앞서 언급한 가상현실 시스템과 같은 의미로 척수손상 재활에서의 부가적인 치료방법으로 가능성이 연구되고 있다[6].
- 지금까지 척수손상환자를 대상으로 한 연구는 대부분이 상지 근력향상에 관한 운동 프로그램과 보상작용을 이용한 기능증진이 전부였고, 기능향상의 한계를 극복하기위한 연구와 노력이 부족했던 것이 사실이다. 이 연구의 목적은 불완전 척수손상환자에게 시각적 바이오피드백 시뮬레이션훈련을 통해 자세 균형에 미치는 영향을 알아보고 임상에서 효과적인 균형능력 증진을 위한 재활치료의 방향을 제시하기 위함이다. 더 나아가 균형운동을 체계화시키는데 자료를 제공하고, 불완전 척수손상환자의 보행기능 향상에 도움이 되고자 한다
제안 방법
- 이 연구에서는 [그림 1]과 같이 붉은색 볼을 움직여 녹색 볼을 잡는 것으로 균형 판에서 환자 앞, 뒤꿈치의 변화되는 압력에 의해 붉은색 불이 움직이게 되는 것과 타원 안에 붉은색 볼을 넣는 것으로 환자가 서있는 발판의 압력에 의해 볼이 움직이고, 자세가 안정적이면 원안에 볼이 유지되는 두 가지 프로그램을 교대로 사용하였다. 6주간 운동을 실시하였고, 효과를 검정하기 위해 1)안정성지수(general stability), 2)체중분포도(weight distribution)와 체중분포지수(weight distribution index), 3)지면반력 장치 간의 동조화(synchronization), 4)낙상지수(fall risk index)를 실험 전과 6주 후에 평가하였다.
- 연구대상자는 경기도에 위치한 종합병원에 내원하는 불완전 척수손상환자로 실험군 7명, 대조군 8명으로 나누어 6주간 운동을 실시하였다. Tetrax를 이용한 균형 검사를 통해 실험 전, 6주 후에 각각 평가하여 결과를 비교 분석하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 손은 차렷 자세를 취하게 하고 균형유지를 위한 약간의 움직임은 허용하였다. 검사 전 자세를 취할 수 있는 시간을 주고 안정이 되면 검사를 시작하였고, 검사 중 손잡이를 잡았을 경우 재평가를 하였다. Tetrax의 시뮬레이션 프로그램은 앞뒤, 좌우 및 대각선 이동을 연습하는 프로그램과 움직이는 볼을 잡거나 길을 따라가며 체중이동을 연습하는 프로그램 등 총 11개의 운동프로그램이 있다.
- 연구기간은 2011년 1월부터 5월까지로 6주간 진행하였다. 대상자의 선정조건으로는 1) 척수손상으로 인하여 불완전 마비(ASIA C, D)로 진단받고, 발병 후 6개월이 경과 한 환자, 2)시각, 청각 및 인지기능에 이상이 없는 환자, 3)보조기 유무에 관계없이 15분 이상 서 있을 수 있고, 하지의 경직이 Modified Ashworth Scale(MAS)로 평가하여 Grade 1이하로 관절가동범위 끝 부분에서 약간의 저항이 감지되는 환자, 4)하위운동신경 병변이 없고, 정형외과적 질환이 없는 환자, 5)하지관절 범위에 제한이 없고, 바이오피드백 훈련을 경험해 보지 못한 환자를 대상으로 하였다. 대상자들에게 연구의 목적을 설명한 후 연구에 동의한 환자만을 대상으로 하였다.
- 군에 적용한 일반적 운동치료는 체중지지와 체중 이동을 학습시키는 것과 근력운동 및 관절가동범위를 확보하기위해 관절운동을 실시하는 것이었다. 시각적 바이오피드백 훈련은 Tetrax를 이용하여 일주일에 3회씩, 1회에 15분간 총 18회를 실시하였다. 독립적인 서기가 불안정한 환자는 무릎지지보조기를 사용하였고, 검사시간은 32초였다.
- ASIA C는 불완전 손상 중 손상 부위 하부의 척수절 중 3도 미만의 근력이 있는 척수절이 50% 이하인 경우이고, ASIA D는 3도를 포함한 근력의 척수절이 50%이상인 경우이다. 연구기간은 2011년 1월부터 5월까지로 6주간 진행하였다. 대상자의 선정조건으로는 1) 척수손상으로 인하여 불완전 마비(ASIA C, D)로 진단받고, 발병 후 6개월이 경과 한 환자, 2)시각, 청각 및 인지기능에 이상이 없는 환자, 3)보조기 유무에 관계없이 15분 이상 서 있을 수 있고, 하지의 경직이 Modified Ashworth Scale(MAS)로 평가하여 Grade 1이하로 관절가동범위 끝 부분에서 약간의 저항이 감지되는 환자, 4)하위운동신경 병변이 없고, 정형외과적 질환이 없는 환자, 5)하지관절 범위에 제한이 없고, 바이오피드백 훈련을 경험해 보지 못한 환자를 대상으로 하였다.
- Tetrax의 시뮬레이션 프로그램은 앞뒤, 좌우 및 대각선 이동을 연습하는 프로그램과 움직이는 볼을 잡거나 길을 따라가며 체중이동을 연습하는 프로그램 등 총 11개의 운동프로그램이 있다. 이 연구에서는 [그림 1]과 같이 붉은색 볼을 움직여 녹색 볼을 잡는 것으로 균형 판에서 환자 앞, 뒤꿈치의 변화되는 압력에 의해 붉은색 불이 움직이게 되는 것과 타원 안에 붉은색 볼을 넣는 것으로 환자가 서있는 발판의 압력에 의해 볼이 움직이고, 자세가 안정적이면 원안에 볼이 유지되는 두 가지 프로그램을 교대로 사용하였다. 6주간 운동을 실시하였고, 효과를 검정하기 위해 1)안정성지수(general stability), 2)체중분포도(weight distribution)와 체중분포지수(weight distribution index), 3)지면반력 장치 간의 동조화(synchronization), 4)낙상지수(fall risk index)를 실험 전과 6주 후에 평가하였다.
- 대상자들에게 연구의 목적을 설명한 후 연구에 동의한 환자만을 대상으로 하였다. 집단의 구분은 선정 편견(selection bias)을 최소화하기 위해 대상자를 두 개의 실험군과 대조군에 무작위로 배치하였다.
대상 데이터
- 이 연구는 시각적 바이오피드백 훈련이 불완전 척수 손상환자의 균형증진에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. 연구대상자는 경기도에 위치한 종합병원에 내원하는 불완전 척수손상환자로 실험군 7명, 대조군 8명으로 나누어 6주간 운동을 실시하였다. Tetrax를 이용한 균형 검사를 통해 실험 전, 6주 후에 각각 평가하여 결과를 비교 분석하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 연구의 대상은 경기도에 위치한 종합병원 재활의학과에서 치료 받는 척수손상환자 중 ASIA장애척도 C 6명과 ASIA장애척도 D 9명으로 각각의 대상자는 일상생활 수행능력과 기능적 가동성에 초점을 둔 평가도구인 수정 바델지수(Modified Barthel Index: MBI)가 75점 이상으로 보행과 일상생활동작을 약간의 도움만으로 수행할 수 있는 자로 선정하였다. ASIA장애척도(American spinal injury association impairment scale)는 미국척수손상학회에서 개발한 척수손상의 신경학적 분류척도로 주로 척수손상자의 기능적 독립성을 측정하는데 초점을 두고 있다.
- 800). 타입은 실험군이 ASIA C가 3명, ASIA D가 4명이고, 대조군은 각각 3명과 5명 이었다(p=.847).
데이터처리
- Tetrax를 이용한 시각적 바이오피드백 훈련을 부가한 실험군과 일반적 운동치료를 한 대조군의 차이점을 알아보기 위하여 실험 전·후의 차이는 대응 t검정을 이용하여 분석하였고, 실험 후 실험군과 대조군의 변화 차이를 비교하기 위해 독립 t검정을 이용하여 분석하였다.
- 이 연구에서는 SPSS V. 12.0을 사용하여 대상자들의 일반적 특성은 빈도분석을 시행하였고, Kolmogorov-Smirnov 검정을 통한 정규성 검정을 실시한 후 모수검정을 실시하였다. Tetrax를 이용한 시각적 바이오피드백 훈련을 부가한 실험군과 일반적 운동치료를 한 대조군의 차이점을 알아보기 위하여 실험 전·후의 차이는 대응 t검정을 이용하여 분석하였고, 실험 후 실험군과 대조군의 변화 차이를 비교하기 위해 독립 t검정을 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- Tetrax를 통한 낙상지수는 파킨슨병 환자의 낙상유무에 따라 임상증상과 균형검사에서 자세변인들이나 임상 균형검사상의 점수들의 차이를 비교한 선행연구에서 일반인과의 상관성을 증명하였다[33]. 이러한 이유로 이 실험에서도 불완전 척수손상환자에게 Tetrax를 사용하여 평가하였다. 실험군의 낙상지수가 55.
- 체중지지와 균형검사를 위해 이스라엘의 SUNLIGHT사에서 개발한 균형 진단과 바이오피드백 훈련 시스템인 Tetrax를 사용하였다[그림 2]. Tetrax는 낙상의 위험정도나 몸의 균형 상태를 측정하기 위해 고안된 장비로서 좌·우측과 발 앞꿈치와 뒤꿈치 부분에 각각 4개의 지면반력 장치(force plate)가 설치되어 압력변화를 측정할 수 있다.
성능/효과
- 3)동조화(synchronization)는 4개의 지면반력 장치에서 2개를 선택하여 상관관계를 계산할 수 있다. 즉 A와 B, C와D, A와C, B와D, A와D, B와C에서 측정된 진동의 파형을 서로 비교한 것으로, 총 6가지 값의 분포는 -1000에서 1000으로 정상인은 보통 절대 값이 700이상이며, 그 보다 절대 값이 낮은 경우에는 섬세한 자세조절능력이 떨어짐을 나타낸다.
- 이상의 결과로 볼 때, 시각적 바이오피드백 훈련이 불완전 척수손상환자의 자세 흔들림의 정도를 측정하여 안정성을 나타내는 안정성지수의 변화량과 지면반력장치에 실리는 체중의 비율이 정상인 25%에서 자주 또는 많이 변했다는 것을 의미하는 체중분포도와 체중 분포지수가 클수록 체중분포가 잘못되었다고 판단할 수 있는 체중분포지수의 변화량이 작아 안정적이었음을 알 수 있었다. 그리고 2개의 힘판에서 측정된 진동의 파형을 비교한 6개의 동조화 중 4개가 향상을 보였고, 낙상의 위험도가 한 단계 낮아진 것으로 보아 전반적인 균형기능이 향상됨을 알 수 있었다. 이 후의 연구에서는 다양한 척수손상수준에서 균형능력향상에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 둘째, 운동 적용 6주 후, 실험군과 대조군간의 변화량에서 안정성지수와 체중분포도(A, B, C, HEEL), 동조화 AD와 낙상지수에서 유의한 차이를 보였고(p.05)[표 4].
- 실험군과 대조군의 동조화는 Tetrax훈련이 지속적으로 자세를 변화시켜 체중을 앞뒤 좌우 그리고 대각선으로 유도시킴으로서 상하지, 몸통 근육들의 민첩성과 정확성을 요구하기 때문에 운동과 감각기능이 저하된 척수손상환자들은 수행 능력이 떨어져 동조화 지수의 향상도가 낮았다고 할 수 있겠다. 이것은 시각과 고유수용감각의 기능이 좋지 않을 경우 자세조절과 기립 균형을 유지하는데 큰 역할을 기대하기가 어렵다는[26]보고로 뒷받침 될 수 있다.
- 실험군에서는 감각자극의 정도를 증가시켜 대칭적이고 균등한 체중분포도를 보여주었고, 각각의 지점에서 자세 흔들림을 정량적으로 평가하는 안정성지수의 향상이 있었다. 부가적인 감각자극치료 없이 현재 시행되는 운동치료만으로도 대조군에서 체중분포도A, C, LEFT에 유의한 향상을 보인 것은 임상에서 재활치료 시스템으로 근력과 지구력증진 및 협응운동 등 기본적인 운동프로그램이 적용되기 때문인 것으로 생각된다.
- 안정성지수와 체중분포도(A, B, C, HEEL), 동조화 AD와 낙상지수에서 유의한 차이를 보였고(p.05)[표 4].
- 안정성지수와 체중분포지수, 체중분포도(A, C, D, LEFT, HEEL)과 동조화(AB, CD, AD, BC) 그리고 낙상지수에서 통계학적 유의성이 있었고(p.05)[표 2].
- 이것은 시각과 고유수용감각의 기능이 좋지 않을 경우 자세조절과 기립 균형을 유지하는데 큰 역할을 기대하기가 어렵다는[26]보고로 뒷받침 될 수 있다. 이 연구의 동조화지수는 실험군에서 유의한 값을 보였고 대조군에서는 유의하지 않았으나, 민감도가 높은 측정도구로 인해 두 군간 동조화지수를 뒷받침 해 줄 수 있는 AD만이 유의한 차이를 보인 것은 상대적으로 큰 표준편차 때문에 균형능력과의 상관성을 이끌어 내기에 다소 어려운 점이 있었고, 독립적 서기가 불안정한 환자는 무릎지지보조기 착용으로 동적 흔들림을 조절하는 무릎전략 사용이 제한되어 동조화 지수에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 자세 움직임의 강도를 분석한 퓨리에 지수는 전정기관과 자세 바이오피드백 시스템의 기능을 주파수의 범위로 나누어 판단하고 신경계 문제를 반영하는 지수로 결과를 설명할 수 있었으나, 이 연구에서는 고유수용감각을 자극시키는 여러 상황이 주어지지 않았고 눈을 뜨고 바로 선 자세에서 정적인 균형만을 측정한 값으로 균형전체를 평가하기에는 부족한 면이 있었다.
- 이상의 결과로 볼 때, 시각적 바이오피드백 훈련이 불완전 척수손상환자의 자세 흔들림의 정도를 측정하여 안정성을 나타내는 안정성지수의 변화량과 지면반력장치에 실리는 체중의 비율이 정상인 25%에서 자주 또는 많이 변했다는 것을 의미하는 체중분포도와 체중 분포지수가 클수록 체중분포가 잘못되었다고 판단할 수 있는 체중분포지수의 변화량이 작아 안정적이었음을 알 수 있었다. 그리고 2개의 힘판에서 측정된 진동의 파형을 비교한 6개의 동조화 중 4개가 향상을 보였고, 낙상의 위험도가 한 단계 낮아진 것으로 보아 전반적인 균형기능이 향상됨을 알 수 있었다.
- 이 연구의 동조화지수는 실험군에서 유의한 값을 보였고 대조군에서는 유의하지 않았으나, 민감도가 높은 측정도구로 인해 두 군간 동조화지수를 뒷받침 해 줄 수 있는 AD만이 유의한 차이를 보인 것은 상대적으로 큰 표준편차 때문에 균형능력과의 상관성을 이끌어 내기에 다소 어려운 점이 있었고, 독립적 서기가 불안정한 환자는 무릎지지보조기 착용으로 동적 흔들림을 조절하는 무릎전략 사용이 제한되어 동조화 지수에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 자세 움직임의 강도를 분석한 퓨리에 지수는 전정기관과 자세 바이오피드백 시스템의 기능을 주파수의 범위로 나누어 판단하고 신경계 문제를 반영하는 지수로 결과를 설명할 수 있었으나, 이 연구에서는 고유수용감각을 자극시키는 여러 상황이 주어지지 않았고 눈을 뜨고 바로 선 자세에서 정적인 균형만을 측정한 값으로 균형전체를 평가하기에는 부족한 면이 있었다. 그리고 전정기능의 저하가 균형과 상관성이 없었다는 연구결과도 있고[27], Geiger, Allen, O'Keefe와 Hicks[28]는 운동치료에 부가적으로 시각적 되먹임과 힘 판을 이용한 치료를 시행하였을 때 균형능력과 움직임의 개선이 부족하다고 하였으며, Barclay-Goddard, Stevenson, Poluha, Moffatt와 Taback[29]은 힘 판으로부터 제공된 되먹임이 서 있을 때 대칭성은 개선되나 기능적인 활동 동안 균형능력을 증진시키지는 못했다는 기존의 연구들과 상응하는 결과도 있어 감각자극치료에 대한 의견이 분분한 상황이다.
- 3)동조화(synchronization)는 4개의 지면반력 장치에서 2개를 선택하여 상관관계를 계산할 수 있다. 즉 A와 B, C와D, A와C, B와D, A와D, B와C에서 측정된 진동의 파형을 서로 비교한 것으로, 총 6가지 값의 분포는 -1000에서 1000으로 정상인은 보통 절대 값이 700이상이며, 그 보다 절대 값이 낮은 경우에는 섬세한 자세조절능력이 떨어짐을 나타낸다.
- 1)안정성지수(general stability)는 안정성이 높으면 A, B, C, D의 지면반력 장치(force plate)에 실리는 무게의 변화가 적을 것이라는 개념으로 계산 된 값이다. 지면반력장치에서 자세 흔들림의 정도를 측정하여 전반적인 안정성을 나타내는 지수로, 안정성지수가 클수록 불안정하다고 판단하고, 숫자가 크게 나오면 지면반력 장치에 실리는 체중의 %가 자주 또는 많이 변했다는 것을 의미한다.
- 첫째, 실험군은 운동전보다 6주 후에 안정성지수와 체중분포지수, 체중분포도(A, C, D, LEFT, HEEL)와 동조화(AB, CD, AD, BC) 그리고 낙상지수에서 통계학적 유의성이 있었고(p.05)[표 2].
- 체중분포도(A, C, LEFT)에서만 유의한 차이를 보였고(p<.05), 안정성지수, 체중분포지수, 체중분포도(B, D, HEEL), 동조화(AB, CD, AC, BD, AD, BC)와 낙상 지수에서 통계적으로 유의성이 없었다(p>.05)[표 3].
후속연구
- 그리고 다양한 자세변인을 포함하지 못해 연구의 완성도를 높이지 못했다. 따라서 향후 이와 같은 점들을 보완하여 더 깊이 있는 연구가 필요할 것이다.
- 실험군의 낙상지수가 55.57±18.45에서 32.71±10.45로 중등도의 낙상 위험군에서 낮은 낙상 위험군으로 유의한 향상을 보였고, 이를 보강하기 위해 다양한 움직임은 자극을 증가시켜 균형상실을 개선할 수 있다는 연구가 더 필요할 것이다.
- 이 연구의 제한점은 먼저 대상자의 수가 적어서 결과 값을 일반화하기 어렵다는 점이 있고, 대상자를 ASIAC와 D로 분류하였으나 각각을 평가하지 못한 아쉬움이 있다. 또한 균형기능을 측정함에 있어서 연령이라는 변수를 나누지 못해서 결과 값에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다.
- 그리고 2개의 힘판에서 측정된 진동의 파형을 비교한 6개의 동조화 중 4개가 향상을 보였고, 낙상의 위험도가 한 단계 낮아진 것으로 보아 전반적인 균형기능이 향상됨을 알 수 있었다. 이 후의 연구에서는 다양한 척수손상수준에서 균형능력향상에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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