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문제 정의
- 본 연구는 65세 이상 여성노인들을 대상으로 가상현실 운동프로그램을 8주간 실시한 후 하지의 근활성도와 균형능력에 미치는 영향을 분석하여 가상현실 운동프로그램의 효과를 알아 보았다. 안쪽넓은근, 가쪽넓은근의 근활성도(%MVIC)값의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 하지 근활성도를 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다.
- 본 연구에서는 8주간의 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램과 비교했을 때, 하지 근활성도와 균형능력에 미치는 영향을 알아보고자 본 연구를 실시하였다.
- 이에 본 연구자는 65세 이상 여성노인을 대상으로 시설과 장소와 기후에 구애 없이 언제, 어디서나 쉽고 재미있게 수행할 수 있는 가상현실 운동프로그램을 실시하여 65세 이상 여성노인의 하지 근육의 근활성도 및 균형능력에 미치는 영향을 검증하고 낙상의 위험에 노출되어 있는 노인의 건강증진을 도모하는 낙상예방 프로그램의 기초를 제공하고자 시도하였다.
제안 방법
- 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz로 설정하였고, 잡음을 최소화하기 위하여 대역 여과 필터 60 Hz, 대역 통과 필터 30~450 Hz를 사용하였고, 수집된 신호는 완파 정류한 후 RMS (root mean square) 처리를 하였다. 각 근육들의 활동전위를 표준화하기 위해 맨손근력검사 자세에서 최대등척성 수축시의 근활성도를 측정하였다. 5초 동안 3번의 자료값을 측정한 후 초기와 마지막 1를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 %MVIC로 사용하였다.
- 정적 균형능력 측정을 위해 active balancer system (EAB-100, 일본)을 이용하였으며 본 장비는 측정시간 동안 신체 압력중심(center of pressure, COP)의 이동거리를 정밀하게 측정할 수있는 기계이다. 검사 방법에는 시각을 제외하여 균형능력을 측정할 수 있는 방법으로 눈을 뜬 상태와 감은 상태에서 양쪽 발로 서기 검사를 사용하였고 측정은 60초 동안 3회를 측정하여 얻은 결과값의 평균값을 이용하였다. 균형능력의 분석은 압력 중심의 총 이동거리인 총궤적길이(whole path length, WPL)를 이용하였다.
- 검사 방법에는 시각을 제외하여 균형능력을 측정할 수 있는 방법으로 눈을 뜬 상태와 감은 상태에서 양쪽 발로 서기 검사를 사용하였고 측정은 60초 동안 3회를 측정하여 얻은 결과값의 평균값을 이용하였다. 균형능력의 분석은 압력 중심의 총 이동거리인 총궤적길이(whole path length, WPL)를 이용하였다.
- 본 연구는 실험기간 동안 실험군에는 가상현실 운동프로그램을 대조군에는 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램을 중재하였으며 8주 동안 주 3회, 1회 중재시 40분의 중재를 받았다. 가상현실 운동프로그램은 일본 Nintendo사에서 제작한 Wii-Fit 소프트웨어를 사용하였으며 가상현실모션 감지 시스템을 통해 플레이어가 화면에서의 아바타와 상호 작용하는 무선컨트롤러를 사용하는 방식이다.
- 91 소프트웨어를 이용하여 자료 처리 하였다. 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz로 설정하였고, 잡음을 최소화하기 위하여 대역 여과 필터 60 Hz, 대역 통과 필터 30~450 Hz를 사용하였고, 수집된 신호는 완파 정류한 후 RMS (root mean square) 처리를 하였다. 각 근육들의 활동전위를 표준화하기 위해 맨손근력검사 자세에서 최대등척성 수축시의 근활성도를 측정하였다.
- 2초로 통계학적으로 유의성이 없었다. 위 연구와 마찬가지로 본 연구에도 정적균형을 평가하기 위해 눈을 뜬 상태와 감은 상태에서 양쪽 발로 서서 60초 동안 유지하는 동안의 총궤적길이를 계산하였다. 가상현실 운동 프로그램 그룹의 전·후 총궤적길이에 대한 분석에서 눈을 뜬 상태와 감은 상태에서의 총궤적 길이가 감소하여 정적균형능력의 향상을 보였으며, 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.
- 하지의 근활성도를 측정하기 위해 표면 근전도 시스템(MP100, 미국)을 이용하였고 여기에서 전환된 디지털 신호는 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.91 소프트웨어를 이용하여 자료 처리 하였다. 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz로 설정하였고, 잡음을 최소화하기 위하여 대역 여과 필터 60 Hz, 대역 통과 필터 30~450 Hz를 사용하였고, 수집된 신호는 완파 정류한 후 RMS (root mean square) 처리를 하였다.
- 이 연구에 사용된 가상현실 시스템은 Wii보드 밸런스 시스템으로 균형판이 체중의 이동정보와 분포도를 인식하여 게임을 진행하는 방식이다. 흥미도 및 만족도 설문지 분석을 토대로 요가의 의자자세, 근력운동의 무릎굽혀당기기, 유산소운동의 조깅, 밸런스 게임의 헤딩으로 각한 프로그램씩 구성되었으며, 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램은 재활 전용 저속 트레드밀(Goliath-705, Ho-jin, 한국)로 계기판이 전면에 위치하여 환자의 걷기 능력에 따라서 환자 스스로 0.1 km/hr씩 조절이 가능하도록 구성되었다. 속도는 0.
대상 데이터
- 본 연구의 연구 대상은 전남 목포시에 소재한 H 보건지소를 이용하는 65세 이상 여성노인을 대상으로 의사소통이 가능하고 독립적인 보행이 가능하며 운동수행에 제한을 주는 통증이 없으면서 균형에 영향을 미칠 만큼 심각한 근골격계 장애가 없고 본 연구에 관한 충분한 설명을 듣고 연구 참여에 자발적인 동의가 있는 자를 대상으로 여성노인 26명을 선정하였고, 가상현실 운동프로그램 그룹(실험군) 13명과 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹(대조군) 13명으로 무작위 임의 선정되었으며 연구대상자의 일반적 특징은 Table 1과 같다.
- 선행 연구들의 결과와 마찬가지로, 본 연구에서도 가상현실 운동프로그램이 여성노인의 근활성도와 균형능력을 향상시키는데 효과적인 것으로 나타났지만 결과를 해석함에 있어서 몇가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 연구대상의 선정에서 특정 지역의 여성노인을 대상으로 하였다. 둘째, 대상자의 수가 적었기 때문에 모든 여성노인 대상자에게 운동의 효과를 일반화하는데는 다소 어려움이 있었다.
데이터처리
- 각 근육들의 활동전위를 표준화하기 위해 맨손근력검사 자세에서 최대등척성 수축시의 근활성도를 측정하였다. 5초 동안 3번의 자료값을 측정한 후 초기와 마지막 1를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 %MVIC로 사용하였다. 표면근전도 신호에 대한 피부저항을 감소시키기 위하여 부착부위의 털을 제거하고 가는 사포로 3~4회 문질러 피부 각질층을 제거한 후, 소독용 알코올로 피부를 깨끗이 하였다.
- 그룹 간 훈련방법에 따른 각 근육들의 근활성도와 균형능력의 차이를 비교하기 위하여 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였고, 각 그룹 내의 중재 전·후에 통계학적 유의성을 검증하기 위하여 짝비교 T-검정(paired t-test)을 실시하였으며, 통계학적 유의수준은 p<0.05로 정하였고, 수집된 자료는 윈도용 SPSS 17.0 프로그램을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 8-11 특히 걷기는 노인들에게 있어 가장 인기 있고 안전한 유산소 운동으로 조사되었으며, 노인들에게 적절한 운동 강도, 운동 빈도, 운동 기간, 운동 단계를 고려하여 노인의 운동적응 능력에 따라 점진적으로 진행할 수 있으며, 일상생활 활동에 도움을 준다고 보고하고 있다.12 65~90세의 노인 81명을 대상으로 규칙적인 걷기 운동을 통해 의자에서 앉았다 일어나기, 3 m 왕복 걷기 검사, 선 자세에서 팔 뻗기, 6분 걷기, 보행속도 모두 유의한 향상을 가져왔다.13 최근에는 트레드밀을 이용한 훈련이 평지에서의 보행훈련의 비교에서 트레드밀 훈련이 보다 높은 효과가 있음이 밝혀져 트레드밀을 사용한 보행훈련의 효율성이 더욱 강조되고 있다.
- 14 66~98세의 노인을 대상으로 트레드밀 트레이닝을 실시한 결과 균형이 유의하게 향상되었고, 트레드밀에서의 걷기 운동은 보행 능력 향상과 균형 훈련자극이 있으며, 낙상을 예방할 수 있어 효과적이다.
- 1 낙상은 갑작스러운 마비나 발작, 외압에 의해 넘어지는 것을 제외하고 자신이 의도하지 않은 자세 변화로 인해 몸이 더 낮은 위치로 넘어지는 것을 말하는데, 넘어짐으로 인해 상해가 발생하지 않는다 하더라도 잦은 넘어짐은 노인들의 신체활동 및 사회활동에 많은 지장을 초래한다.2,3 실제적으로 신체활동은 활동적인 노년을 유지하는데 유용한 전략이며 규칙적인 신체활동이 노인의 능동적이고 독립적인 삶을 연장시켜 줄 뿐만 아니라 장애를 감소시키고, 삶의 질을 향상시킬 수 있다는 과학적 근거가 증가하고 있다.4 그러나 2009년 국민건강통계에 따르면 노인의 격렬한 신체활동 실천율은 60~69세 남성은 17.
- 5,6 이는곧 노인에게 있어 근력 및 균형능력에 저하가 나타나 낙상의 위험성을 증가시키므로 하지 근력의 증진 운동 및 균형 훈련을 통한 노인의 균형능력을 증가시켜 노인의 낙상예방이 필요하다.7 낙상 예방 및 건강을 증진하기 위해 운동효과를 제시한 선행 연구들을 보면 규칙적인 걷기운동, 근력의 증진 운동, 균형 훈련이 노인의 낙상을 예방하는데 효과적이라 하였다.8-11 특히 걷기는 노인들에게 있어 가장 인기 있고 안전한 유산소 운동으로 조사되었으며, 노인들에게 적절한 운동 강도, 운동 빈도, 운동 기간, 운동 단계를 고려하여 노인의 운동적응 능력에 따라 점진적으로 진행할 수 있으며, 일상생활 활동에 도움을 준다고 보고하고 있다.
- 가상현실 운동 프로그램 그룹의 전·후 총궤적길이에 대한 분석에서 눈을 뜬 상태와 감은 상태에서의 총궤적 길이가 감소하여 정적균형능력의 향상을 보였으며, 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.00).
- 가상현실 운동프로그램의 목적인 낙상의 예방 효과를 알아보기 위하여 하지근력 중 노인에게 있어서 근력, 정적 및 동적 균형능력의 결정인자인 넙다리네갈래근의 우세측 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도를 중심으로 운동 전·후를 측정·분석하였으며, 그 결과 가상현실 운동프로그램 그룹의 안쪽넓은근은 증진되어 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며(p<0.00), 트레드밀을 이용한 운동프로그램 그룹과의 비교에서 안쪽넓은근과는 통계학적으로 유의한 차이가 없었지만 가쪽넓은근에서는 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.01).
- 00), 눈을 감은 상태에서는 통계적으로 유의하지 못했다. 각 중재 그룹 간에 통계적 유의성을 검정한 결과 눈을 뜬 상태에서의 총궤적길이(p＜0.01)와 눈을 감은 상태에서의 총궤적길이(p＜0.00) 모두 통계학적으로 유의한 차이를 보였지만, 눈을 감은 상태에서의 총궤적길이가 통계학적 유의한 차이를 더 보였다. 이는 선행연구와 그룹내 전·후 비교에서는 일치하였지만, 그룹 간 비교에서는 일치하지 않았다.
- 또한 눈을 뜨고 감은 상태에서 양발 서기를 통한 총궤적길이의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 균형능력을 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다. 그러므로 가상현실 운동프로그램이 하지 근활성도와 균형능력을 향상시키는 것으로 결론을 얻었다.
- 그룹 간의 중재 전·후 동적 균형능력 비교에서 가상현실 운동프로그램 그룹의 팔을 전방으로 뻗는 거리 25.2±4.23 cm에서 27.68±4.04 cm로 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹과 비교하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.00)(Table 5).
- 그룹 간의 중재 전·후 안쪽넓은근의 근활성도 비교에서 가상현실 운동프로그램 그룹이 28.91±2.03％에서 32.98±2.6％로 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹과 비교하여 통계학적으로 유의한 차이가 없었다.
- 그룹 간의 중재 전∙후 정적 균형능력 비교에서 양쪽 발을 올려놓고 눈을 뜬 상태에서 가상현실 운동프로그램 그룹의 총궤적길이(WPL)는 1570.92±269.91 mm에서 1343.62±242.41 mm 로 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹과 비교하여 통계 적으로 유의한 차이가 있었으며(p<0.01), 양쪽 발을 올려놓고 눈을 감은 상태에서 가상현실 운동프로그램 그룹의 총궤적길이 (WPL)는 1819.85±361.14 mm에서 1581.05±285.11 mm로 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹과 비교하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.00)(Table 4).
- 첫째, 연구대상의 선정에서 특정 지역의 여성노인을 대상으로 하였다. 둘째, 대상자의 수가 적었기 때문에 모든 여성노인 대상자에게 운동의 효과를 일반화하는데는 다소 어려움이 있었다. 셋째, 본 실험실 이외의 가정이나타 시설에서의 운동이 여성노인의 근활성도와 균형능력에 미치는 영향을 고려하지 않았기 때문에 연구의 결과를 일반화하여 해석하는 데는 어려움이 있다.
- 안쪽넓은근, 가쪽넓은근의 근활성도(%MVIC)값의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 하지 근활성도를 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다. 또한 눈을 뜨고 감은 상태에서 양발 서기를 통한 총궤적길이의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 균형능력을 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다. 그러므로 가상현실 운동프로그램이 하지 근활성도와 균형능력을 향상시키는 것으로 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 가상현실 운동프로그램 그룹의 전·후 비교에서 유의한 차이를 보였고(p<0.00), 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹 내 전·후 비교에서는 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 본 연구는 65세 이상 여성노인들을 대상으로 가상현실 운동프로그램을 8주간 실시한 후 하지의 근활성도와 균형능력에 미치는 영향을 분석하여 가상현실 운동프로그램의 효과를 알아 보았다. 안쪽넓은근, 가쪽넓은근의 근활성도(%MVIC)값의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 하지 근활성도를 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다. 또한 눈을 뜨고 감은 상태에서 양발 서기를 통한 총궤적길이의 분석을 통하여 가상현실 운동프로그램이 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램보다 균형능력을 증가하기 위해 더 효과적임을 증명하였다.
- 위와 같은 결과들로 가쪽넓은근과 안쪽넓은근의 강화와 정적·동적균형능력을 요구하는 노인에게 저항성운동과 유산소운동이 복합되어진 가상현실 운동프로그램이 흥미를 유도하여 계획적이고 지속적으로 노인의 건강증진을 도모하는 낙상예방 프로그램으로 적합하다고 생각된다.
- Ribeiro40 등은 기능적 팔 뻗기 검사는 발바닥굽힘근 근력의 유의한 증가와 밀접한 관계가 있고 가상현실 운동프로그램중 요가의 의자자세와 유산소운동의 조깅이 발바닥굽힘근의 쓰임을 가져와 기능적 팔 뻗기 길이가 유의하게 증진된 것으로 사료되고, 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램에서의 발바닥 굽힘근의 쓰임이 동적 균형능력의 증진에 도움을 준 것으로 사료된다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 가상현실 운동프로그램 그룹과 트레드밀을 이용한 걷기 운동프로그램 그룹 모두 균형이 좋아진 이유는 안쪽넓은근, 가쪽넓은근의 근력상승과 체간 근육의 근 활성화로 인한 선행적 자세조절이 이루어짐으로써, 자세 동요가 감소한 것으로 사료된다.
- 최근 조사에 의하면 노인의 주요 사망원인이었던 순환기 질환이나 호흡기 질환과 같은 만성 질환은 점차 감소하고 있으나 오히려 노인들의 건강은 향상되어 활동이 증가하고 생활이 다양해지면서 각종 사고로 인한 사망은 전체 노인 사망의 약 15%를 차지하게 되었다. 특히 낙상 사고가 운수사고나 자살 사고보다 많아 사고로 인한 사망의 70%가 낙상과 관련된 사망인 것으로 조사되었다.1 낙상은 갑작스러운 마비나 발작, 외압에 의해 넘어지는 것을 제외하고 자신이 의도하지 않은 자세 변화로 인해 몸이 더 낮은 위치로 넘어지는 것을 말하는데, 넘어짐으로 인해 상해가 발생하지 않는다 하더라도 잦은 넘어짐은 노인들의 신체활동 및 사회활동에 많은 지장을 초래한다.
후속연구
- 47 kg로 통계학적으로 유의한 차이가 있었다고 연구결과 확인되었다. 그러나, 대상자의 선정에 있어서 선행연구와 다르게 본 연구에서는 여성노인만을 대상자로 하였고 가상현실 운동프로그램과 운동 방법이 다르며 프로그램을 선정하기 전 흥미도와 만족도를 조사한 후 운동프로그램을 선정하였기 때문에 본 연구와 차이점이 있어 선행연구와 결과를 같이 비교하여 해석하기에는 무리가 있다고 사료된다.
- 셋째, 본 실험실 이외의 가정이나타 시설에서의 운동이 여성노인의 근활성도와 균형능력에 미치는 영향을 고려하지 않았기 때문에 연구의 결과를 일반화하여 해석하는 데는 어려움이 있다. 그러므로 본 연구의 결과를 일반화시키기 위해서는 향후 이러한 제한점을 보완하는 연구들이 계속적으로 이루어져야 할 것이다.
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