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문제 정의
- 따라서 본 연구는 비특이성 만성요통(non-specific chronic low back pain) 환자들과 요통이 없는 성인들을 대상으로 무산소성 역치수준을 분석하여 유산소성운동 능력을 비교하기 위해 실시하였다.
제안 방법
- 본 실험의 모든 대상자들은 연구의 목적과 방법에 대한 설명을 들은 후, 실험에 대한 동의서에 자발적으로 서명하였다. 환자군의 요부 통증 수준을 알아보기 위해 시각 상사 척도를 평가하였다. 연구 대상자들의 일반적 특성을 표 1에 제시하였다.
- 검사 동안 호흡 가스는 Cortex사의 Metalyzer II1)를 이용하여, 매 10초마다 분당 심박수(heart rate; HR), O2 섭취량(volume of oxygen consumption; VO2), CO2배출량(volume of CO2 excretion; VCO2), 환기량 (ventilation; VE), 호흡수(breathing frequency; BF) 등을 비롯한 여러 생리학적 지표를 측정하였다. 그리고 Metasoft 32) 프로그램을 이용하여, 측정된 지표를 숫자와 그래프로 자동적으로 기록, 저장 그리고 분석하였다.
- 그리고 Metasoft 32) 프로그램을 이용하여, 측정된 지표를 숫자와 그래프로 자동적으로 기록, 저장 그리고 분석하였다. 매 실험 시 최소 30분 전부터 기기의 전원을 켜놓았으며, 정확한 측정을 위하여 매주 디지털 기압계(digital barometer)를 이용한 압력 분석기 교정(pressure analyzer calibration)과 가스 교정 장비를 이용한 2점 가스 교정(2-point gas calibration)을 시행하였으며, 매일 최초 실험 전에 부피 변환기 교정(volume transducer calibration)을 실시하였다.
- 좌, 우 양끝에 “통증 없음”과 “매우 심한 통증”이 적혀 있는 10 ㎝의 수평 직선에 대상자가 현재 느끼고 있는 통증을 직접 펜으로 표시하여 평가하였다.
- 실험실 환경은 동일한 조건을 유지하기 위하여 온도는 22±2℃, 습도는 55±5%로 설정 하였다.
- 본 연구의 실험은 사전 예비 실험과 본 실험으로 나누어 서울아산병원 재활의학과 외래 운동치료실에서 실시하였다. 실험실 환경은 동일한 조건을 유지하기 위하여 온도는 22±2℃, 습도는 55±5%로 설정 하였다.
- 실험실 환경은 동일한 조건을 유지하기 위하여 온도는 22±2℃, 습도는 55±5%로 설정 하였다. 모든 대상자들은 실험시작 24시간 전부터 음주 및 과식을 비롯한 비정상적인 생활습관을 자제하도록 하였으며, 실험 당일 대상자들은 실험 시작 2시간 전까지 식사를 마치게 하였다. 실험실에 도착한 대상자들은 신장과 체중을 측정하고, 10분간에 걸쳐 트레드밀 적응훈련 및 비상 멈춤 스위치의 사용방법 교육을 시행 한 후, 30분간 충분한 휴식을 취하도록 하였다.
- 모든 대상자들은 실험시작 24시간 전부터 음주 및 과식을 비롯한 비정상적인 생활습관을 자제하도록 하였으며, 실험 당일 대상자들은 실험 시작 2시간 전까지 식사를 마치게 하였다. 실험실에 도착한 대상자들은 신장과 체중을 측정하고, 10분간에 걸쳐 트레드밀 적응훈련 및 비상 멈춤 스위치의 사용방법 교육을 시행 한 후, 30분간 충분한 휴식을 취하도록 하였다.
- 각 대상자는 심박수를 측정하기 위해 Polar 심박수 전송 벨트4)를 가슴에 착용시켰으며, 피부 접촉을 최적화하기 위하여 젤을 사용하였다. 운동 중의 호흡 가스를 측정하기 위해 자동 호흡 가스 분석기에 연결된 호흡 마스크를 착용시켰으며, 공기가 새어나가지 않도록 끈을 조절하거나 거즈를 이용하였다.
- 를 가슴에 착용시켰으며, 피부 접촉을 최적화하기 위하여 젤을 사용하였다. 운동 중의 호흡 가스를 측정하기 위해 자동 호흡 가스 분석기에 연결된 호흡 마스크를 착용시켰으며, 공기가 새어나가지 않도록 끈을 조절하거나 거즈를 이용하였다. 운동부하 검사 전환자군의 안정 시 요부 통증을 시각 상사 척도를 이용 하여 평가하였다.
- 운동 중의 호흡 가스를 측정하기 위해 자동 호흡 가스 분석기에 연결된 호흡 마스크를 착용시켰으며, 공기가 새어나가지 않도록 끈을 조절하거나 거즈를 이용하였다. 운동부하 검사 전환자군의 안정 시 요부 통증을 시각 상사 척도를 이용 하여 평가하였다. 운동초기의 갑작스런 과환기 자극을 주지 않게 하기 위해 트레드밀 위에 의자를 놓고 5분간 안정을 시켰다.
- 3 mph로 고정한 상태에서 매 1분마다 트레드밀의 경사를 1%씩 증가하였다. 실험의 목적에 맞게 대상자에게 최대 운동을 격려하지는 않았으며, 호흡교환율(respiratory exchange ratio; RER)이 1 이상인 상태에서 자발적인 운동 중단으로 비상 멈춤 스위치를 누를 때까지 실험을 진행하였다. 자발적인 운동 중단 의사가 없는 경우 16분 동안 운동을 허락하였다.
- 자발적인 운동 중단 의사가 없는 경우 16분 동안 운동을 허락하였다. 마지막으로 실험 종료 후 환자군의 요부 통증을 재평가하였고, 운동 강도를 평가하기 위해 운동자각도(ratings of perceived exertion; RPE)를 측정하였다.
- 무산소성 역치수준은 Yeh 등(1983)이 제시한 호흡가스에서 측정된 이산화탄소 배출량이 산소섭취량을 완전히 넘어서는 지점으로 결정하였다. 즉 산소섭취량에 대한 이산화탄소 배출량의 비율을 나타내는 호흡교환율이 1을 완전히 넘어서는 지점의 시간과 분당 산소섭취량, 심박수, 호흡수 그리고 대사당량(metabolic equivalents; METs)을 측정하였다.
- 따라서 요통환자의 유산소성 운동 능력을 정상인과 비교하여 정확하고 안전하게 측정할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 비특이성 만성요통이있는 50대 성인 여성과 연령, 신장, 체중 그리고 신체 활동수준이 비슷한 요통이 없는 여성을 대상으로 증상 제한성점증부하 트레드밀 검사를 통해 무산소성 역치수준을 측정하여 유산소성 운동 능력을 비교하였다.
- 현재까지도 위의 여러 비침습적 방법들의 타당성과 신뢰성에 대한 논란이 많지만, 최근 비침습적인 방법으로 얻은 환기역치와 침습적인 방법으로 얻은 젖산 역치와의 관련성에 대해 Nikooie 등(2009)과 Solberg 등(2005)은 호흡교환율을 이용한 방법이 다른 방법에 비해 무산소성 역치수준을 추정하기에가장 정확하고 유용하다고 주장하였다. 따라서 본 연구 에서는 선행 연구를 기준으로 호흡교환율을 이용하여 무산소성 역치수준을 결정하였다.
- 본 연구는 50대 성인 여성 중 비특이성 만성요통이 있는 환자 15명과 정상인 15명에게 증상 제한성 점증 부하 트레드밀 검사 중 호흡 가스 분석을 통하여 무산소성 역치수준을 측정하여 유산소성 운동능력을 비교하였다. 연구결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- 본 실험은 비특이성 만성요통을 호소하고 있는 50대 여성 15명과 연령, 신장, 체중 그리고 신체 활동수준이 비슷한 건강한 여성 15명을 대상으로 하였다.
- 대상자 선정은 주 1회 이상 숨이 찰 정도의 주기적인 운동을 하지 않은 50대 여성 중에서, 환자군은 최소한 6개월 이상 지속된 요통을 호소하고 안정 시 시각 상사 척도(visual analog scale; VAS)가 3점 이상인 요통환자를 선발하였다. 정상군은 최근 1년 이내 요통을 경험한 적이 없고, 3일 이상 지속된 요통을 평생 동안 경험하지 않았으며(Van Daele 등, 2009), 보행에 지장을 주는 근골격계 질환이 없는 자로 선정하였다.
데이터처리
- ), 환기량 (ventilation; VE), 호흡수(breathing frequency; BF) 등을 비롯한 여러 생리학적 지표를 측정하였다. 그리고 Metasoft 32) 프로그램을 이용하여, 측정된 지표를 숫자와 그래프로 자동적으로 기록, 저장 그리고 분석하였다. 매 실험 시 최소 30분 전부터 기기의 전원을 켜놓았으며, 정확한 측정을 위하여 매주 디지털 기압계(digital barometer)를 이용한 압력 분석기 교정(pressure analyzer calibration)과 가스 교정 장비를 이용한 2점 가스 교정(2-point gas calibration)을 시행하였으며, 매일 최초 실험 전에 부피 변환기 교정(volume transducer calibration)을 실시하였다.
- 환자군과 정상 군의 무산소성 역치수준의 도달시간, 분당 심박수, 호흡수, 산소섭취량, 단위체중당 산소섭취량(relative VO2) 그리고 대사당량의 차이를 알아보기 위해 독립 t-검정 (independent t-test)을 시행하였으며, 군 간 운동자각도의 차이와 환자군의 실험 전과 후에 평가된 시각 상사 척도의 차이를 알아보기 위해 윌콕슨의 부호순위 검정 (Wilcoxon's signed-rank test)을 시행하였다.
- 실험 대상자의 증상 제한성 점증부하 운동검사를 위해 트레드밀은 Intertrack 61003)을 Metasoft 3 프로그램을 이용하여 조작하였다.
- 실험을 통해 수집된 자료들은 윈도우용 SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) 17.0 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 대상자의 일반적 특성은 기술 통계량인 평균과 표준편차로 나타냈다. 환자군과 정상 군의 무산소성 역치수준의 도달시간, 분당 심박수, 호흡수, 산소섭취량, 단위체중당 산소섭취량(relative VO2) 그리고 대사당량의 차이를 알아보기 위해 독립 t-검정 (independent t-test)을 시행하였으며, 군 간 운동자각도의 차이와 환자군의 실험 전과 후에 평가된 시각 상사 척도의 차이를 알아보기 위해 윌콕슨의 부호순위 검정 (Wilcoxon's signed-rank test)을 시행하였다.
이론/모형
- 환자군의 요부 통증 수준을 평가하기 위하여 시각 상사척도를 사용하였다. 좌, 우 양끝에 “통증 없음”과 “매우 심한 통증”이 적혀 있는 10 ㎝의 수평 직선에 대상자가 현재 느끼고 있는 통증을 직접 펜으로 표시하여 평가하였다.
- 운동초기의 갑작스런 과환기 자극을 주지 않게 하기 위해 트레드밀 위에 의자를 놓고 5분간 안정을 시켰다. 점증 부하 운동 방법은 발케법(Balke protocol)을 사용하였으며, 휴식기 1분, 운동기 14분, 회복기 1분을 포함하여 총 16분으로 설정하였다. 운동 부하는 속도를 3.
- 무산소성 역치수준은 Yeh 등(1983)이 제시한 호흡가스에서 측정된 이산화탄소 배출량이 산소섭취량을 완전히 넘어서는 지점으로 결정하였다. 즉 산소섭취량에 대한 이산화탄소 배출량의 비율을 나타내는 호흡교환율이 1을 완전히 넘어서는 지점의 시간과 분당 산소섭취량, 심박수, 호흡수 그리고 대사당량(metabolic equivalents; METs)을 측정하였다.
- 만성요통 환자의 54%가 검사로 인한 통증으로 측정을 중단한 Wittink 등(2001)의 연구에서 이용한 트레드밀 검사법은 속도와 경사를 함께 단계적으로 증가시키는 변형된 브루스법을 사용하였다. 본 연구에서는 속도를 일정하게 유지한 상태에서 경사를 단계적으로 증가시키는 발케법을 사용하였으며, 환자군에서 요통의 증가로 인해 실험을 중단한 사례가 없었던 점으로 보아 이전 연구에서 이용한 변형된 브루스법에 비해 비교적 안전하다고 생각된다.
성능/효과
- 환자군과 정상군에서 발케법으로 진행한 증상 제한성 점증 부하 트레드밀 검사의 운동자각도는 정상군이 14.3이었고 환자군이 15.3으로 군 간 유의한 차이는 없었다(p>.05)(표 2).
- 또한 실험 후 측정한 정상군과 환자군의 운동자각도에서 유의한 차이가 발견되지 않았으며, 모든 대상자들이 ‘힘들다’는 수준의 운동 강도로 발케법이 무산소성 역치수준의 측정에 적절한 방법이 될 수있을 것으로 생각된다.
- 실험 후 측정한 환자군의 요부 통증 수준이 실험 전에비해 유의한 차이가 나타나지 않았지만, 감소하는 경향이있었다. 이는 환자군의 안정 시 요부 통증이 기존 연구들에 비해 상대적으로 낮았으며, 속도를 고정한 상태에서경사도만을 이용하여 운동 강도를 점증 부하하는 발케법의 특성이 원인이 될 수 있다.
- 본 연구에서 측정된 무산소성 역치수준에서의 분당 호흡수는 정상군과 환자군 간 차이가 없었으나, 무산소성 역치수준의 도달시간, 심박수, 분당 산소섭취량과 단위 체중당 산소섭취량, 그리고 대사당량은 환자군이 정상군에 비해 유의하게 낮게 나타났다. 이는 비특이성 만성요통 환자가 비슷한 호흡에서의 인체 내 산소 이용률이 정상인에 비해 낮으며, 낮은 운동 강도에서 젖산이 급격히 축적되기 시작하는 무산소성 대사가 발생한 결과라고 생각된다.
- 1. 발케법으로 진행한 증상 제한성 점증부하 트레드밀 검사에서 운동자각도는 군 간 유의한 차이가 없었다(p>.05).
- 3. 무산소성 역치수준의 분당 호흡수는 군 간 차이가 없었으나(p>.05), 무산소성 역치수준의 도달 시간, 분당 심박수, 분당 산소섭취량과 상대적 산소섭취량 그리고 대사당량은 환자군이 정상군에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타났다(p<.05).
- 2. 환자군의 실험 후 시각 상사 척도는 실험 전에 비해 낮았으나, 유의한 차이가 없었다(p>.05).
- 본 연구의 결과로 비특이성 만성요통 환자의 유산소성운동능력은 정상군에 비해 저하되어 있는 것을 알 수 있었다. 그러므로 임상에서 비특이성 만성요통 환자의 유산소성 운동능력 증진을 위한 재활 프로그램이 고려되어야 할 것이며, 향후 비특이성 만성요통 환자의 감소된 유산소성 운동능력의 원인에 대한 다양한 연구가 필요할 것이다.
- 만성요통 환자의 54%가 검사로 인한 통증으로 측정을 중단한 Wittink 등(2001)의 연구에서 이용한 트레드밀 검사법은 속도와 경사를 함께 단계적으로 증가시키는 변형된 브루스법을 사용하였다. 본 연구에서는 속도를 일정하게 유지한 상태에서 경사를 단계적으로 증가시키는 발케법을 사용하였으며, 환자군에서 요통의 증가로 인해 실험을 중단한 사례가 없었던 점으로 보아 이전 연구에서 이용한 변형된 브루스법에 비해 비교적 안전하다고 생각된다. 또한 실험 후 측정한 정상군과 환자군의 운동자각도에서 유의한 차이가 발견되지 않았으며, 모든 대상자들이 ‘힘들다’는 수준의 운동 강도로 발케법이 무산소성 역치수준의 측정에 적절한 방법이 될 수있을 것으로 생각된다.
후속연구
- 또한 실험 후 측정한 정상군과 환자군의 운동자각도에서 유의한 차이가 발견되지 않았으며, 모든 대상자들이 ‘힘들다’는 수준의 운동 강도로 발케법이 무산소성 역치수준의 측정에 적절한 방법이 될 수있을 것으로 생각된다. 마지막으로 이전 연구에서는 최대산소섭취량을 측정하기 위해 대상자에게 전력을 다하도록 독려하였지만, 본 연구에서는 무산소성 역치수준을 파악하기 위하여 대상자에게 전력을 요구할 필요가 없었다. 따라서 최대 산소섭취량의 결과에 영향을 미칠 수 있는대상자의 탈진에 대한 노력 여하를 배제할 수 있었다.
- 본 연구의 제한점은 50대 여성만을 대상으로 비특이성 만성요통 환자와 정상인의 유산소성 운동능력을 평가하였고, 적은 대상자 수로 인해 위의 결과가 모든 비특이성 만성요통 환자들에게 일반화 할 수 없다. 향후연구에서는 비특이성 만성요통 환자와 정상인의 유산소성 운동능력을 다양한 연령과 활동수준, 그리고 성별을 통해 알아볼 필요가 있다.
- 본 연구의 제한점은 50대 여성만을 대상으로 비특이성 만성요통 환자와 정상인의 유산소성 운동능력을 평가하였고, 적은 대상자 수로 인해 위의 결과가 모든 비특이성 만성요통 환자들에게 일반화 할 수 없다. 향후연구에서는 비특이성 만성요통 환자와 정상인의 유산소성 운동능력을 다양한 연령과 활동수준, 그리고 성별을 통해 알아볼 필요가 있다.
- 본 연구의 결과로 비특이성 만성요통 환자의 유산소성운동능력은 정상군에 비해 저하되어 있는 것을 알 수 있었다. 그러므로 임상에서 비특이성 만성요통 환자의 유산소성 운동능력 증진을 위한 재활 프로그램이 고려되어야 할 것이며, 향후 비특이성 만성요통 환자의 감소된 유산소성 운동능력의 원인에 대한 다양한 연구가 필요할 것이다.
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