[논문]동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향

이문규; 김종만

동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향
The Effect of Action Observational Training on Arm Function in People With Stroke 원문보기

한국전문물리치료학회지 = Physical Therapy Korea, v.18 no.2, 2011년, pp.27 - 34

이문규 (광주 씨티재활병원 재활센터) , 김종만 (서남대학교 보건학부 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to determine the effect of action-observation training on arm function in people with stroke. Fourteen chronic stroke patients participated in action-observation training. Initially, they were asked to watch video that illustrated arm actions used in daily activities; this was followed by repetitive practice of the observed actions for 3 times a week for 3 weeks. Each training session lasted 30 min. All subject participated 12 training session on 9 consecutive training days. For the evaluation of the clinical status of standard functional scales, Wolf motor function test was carried out at before and after the training and at 2 weeks after the training. Friedman test and Wilcoxon signed rank test was used to analyze the results of the clinical test. There was a significant improvement in the upper arm functions after the 3-week action-observation training, as compared to that before training. The improvement was sustained even at two weeks after the training. This result suggest that action observation training has a positive additional impact on recovery of stroke-induced motor dysfunctions through the action observation-action execution matching system, which includes in the mirror neuron system.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 만성 뇌졸중 환자들에게 일상생활동작을 관찰하도록 요구하였고 이 동작들은 대상자들이 운동 경험을 가지고 있으며 대상자들의 운동 레퍼토리에 이미 들어 있는 동작들이었다. 또한 대상자들은 모두 만성 뇌졸중 환자들이었으며 물리치료와 작업치료를 포함하는 재활 훈련을 3개월 이상 받은 사람들이었기 때문에 본 연구의 결과는 동작관찰 훈련의 긍정적 효과를 입증하였으며 동작관찰 훈련을 전통적 재활 중재에 포함시키면 추가적인 기능적 효과를 얻을 수 있다는 가능성을 입증하는 것이다.
이는 동작관찰과 실행의 신경 기전이 서로 유사하며 움직임의 처리과정은 여기에 기초한다는 것을 말해준다. 본 연구에서 만성 뇌졸중 환자들이 수행한 동작관찰훈련은 대상자들의 운동 레퍼토리(motor repertoire)에 들어 있는 동작을 관찰하고 이를 모방하려는 과정에서 운동시스템을 동원시켰을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 뇌졸중 후 상지의 기능적 향상을 위한 재활의 프로그램으로써 동작관찰 훈련의 가능성을 알아보기 위해 한 집단의 뇌졸중 환자들을 훈련시켰으며 대조군은 없었다. 따라서 이러한 실험 설계의 제한점으로 인해, 동작관찰 훈련의 효과에 대한 인과관계를 명확하게 설명할 수는 없다.
본 연구에서는 만성 뇌졸중 환자들에게 일상생활동작을 관찰하도록 요구하였고 이 동작들은 대상자들이 운동 경험을 가지고 있으며 대상자들의 운동 레퍼토리에 이미 들어 있는 동작들이었다. 또한 대상자들은 모두 만성 뇌졸중 환자들이었으며 물리치료와 작업치료를 포함하는 재활 훈련을 3개월 이상 받은 사람들이었기 때문에 본 연구의 결과는 동작관찰 훈련의 긍정적 효과를 입증하였으며 동작관찰 훈련을 전통적 재활 중재에 포함시키면 추가적인 기능적 효과를 얻을 수 있다는 가능성을 입증하는 것이다.
운동상상이 스포츠 분야와 재활분야에 유용한 방법으로 제안되고 있으나(Page 등, 2001) 아직 체계화되어 있지는 않으며 그 유용성에 대한 검증도 부족하다. 본 연구의 목적은 뇌졸중 환자를 대상으로 하여 난이도를 체계화한 기능적 동작을 관찰하고 이를 집중적으로 훈련하는 동작관찰 훈련을 진행하여 동작관찰 훈련이 뇌졸중 재활에서 손과 팔의 기능을 향상시키는데 사용될 수 있을 것인가에 대한 그 가능성을 검토하는 것이다.

제안 방법

나중에 이 도구는 17개 항목으로 줄었으며 2가지 근력측정과 15개의 기능적 과제가 포함되어 있다(Wolf 등, 2001). 15가지 과제를 하는 동안 수행 시간(performance time)과 기능 점수 척도(functional ability scale; FAS)를 측정한다. 이 도구의 측정자간 신뢰도와 측정-재측정 신뢰도는 높다(Morris 등, 2001).
훈련 과정은 3주였으며, 대상자들은 주 3회, 회당 30분의 동작관찰 훈련에 참가하였다. 3주간의 동작관찰 훈련을 시행한 후 상지 기능 평가를 재시행하였다. 동작관찰 훈련의 효과가 유지되는가를 알아보기 위해 훈련 종료 2주 후에 상지 기능 평가를 다시 시행하였다.
훈련 과정에서 제시한 기능적 동작들은 일상생활에 필수적인 동작들을 물리치료사 6명이 논의하여 결정하고 각 과제별로 난이도에 따라 3개의 과제로 나누어 촬영하였다. 각 동작들은 난이도와 복잡성이 점진적으로 증가하도록 하였다. 예를 들어, 수도꼭지 열고 잠그기 과제는 위, 아래로 개폐되는 형태의 수도꼭지를 가장 쉬운 것으로, 90˚ 각도로 수평으로 개폐되는 형태의 수도꼭지는 중간으로, 360˚ 회전하여 개폐되는 형태의 수도꼭지는 가장 어려운 것으로 난이도를 구분하였다(그림 1).
대상자들은 조용한 방에서 편안하게 앉아 컴퓨터 화면에서 나오는 기능적 과제를 수행하는 동작들이 포함된 비디오 장면들을 주의 깊게 관찰하였다. 관찰한 후에 대상자들은 관찰한 동작을 반복적으로 모방하며 연습하였다. 동작을 관찰하는 과정에서 대상자들이 동작관찰에 집중하도록 치료사가 개입하여 동작의 중요한 특징이나 움직임을 설명해주었다.
동영상 관찰 시, 처음에는 일반적인 속도로 동영상을 관찰하였으며 두 번째에는 2배속 느린 속도로 세 번째에는 다시 일반적인 속도로 관찰하도록 하였다. 각 난이도별 과제 동영상 관찰 시간은 약 3∼4분이었다.
3주간의 동작관찰 훈련을 시행한 후 상지 기능 평가를 재시행하였다. 동작관찰 훈련의 효과가 유지되는가를 알아보기 위해 훈련 종료 2주 후에 상지 기능 평가를 다시 시행하였다. 모든 과정을 완수한 대상자들의 상지 기능 평가 점수를 비교 분석하였다.
동영상에서는 과제에 따라 한 손 또는 두 손을 이용하여 물건을 조작하는 것을 보여주었으며 관찰 후 대상자들에게 동작을 모방하도록 요구하였다. 또한 각 과제별 동영상은 앞쪽, 옆쪽, 뒤쪽 각도에서 촬영하여 3차원에서 관찰할 수 있도록 편집하였다.
각 난이도별 과제 동영상 관찰 시간은 약 3∼4분이었다. 비디오 관찰 후, 대상자들은 치료사의 도움을 받으며 비디오에서 나온 것과 동일한 물건을 가지고 마비쪽 상지 또는 양손을 이용하여 관찰한 동작을 각 과제 당 약 5분 동안 반복적으로 연습하였다. 훈련 기간은 주 3회, 3주 동안 실시하였다.
대상자들이 2분 이내에 과제를 완료할 수 없으면 시도를 중단하고 기능능력점수는 1점을 주며 수행 시간은 120초로 기록한다(Morris 등, 2001). 수행시간 항목의 경우 대부분의 뇌졸중 대상자들이 검사 과제를 수행하는데 너무 오랜 시간이 걸리기 때문에 수행시간 측정 값이 너무 많게 나오는 바닥효과(floor effect)가 발생할 가능성이 있으며(Lin 등, 2009), 본 연구의 목적이 근력보다는 기능적 수행능력을 평가하는 것이기 때문에 본 연구에서는 일상생활의 과제를 수행하는데 필요한 상지의 움직임을WMFT FAS 점수로만 평가하였다. 움직임의 질은 6점 척도로 점수를 매기며, 가장 낮은 점수인 0점은 ‘수행되지 않음’으로, 가장 높은 점수인 5점은 ‘정상 움직임’으로 되어 있다.
동작을 관찰하는 과정에서 대상자들이 동작관찰에 집중하도록 치료사가 개입하여 동작의 중요한 특징이나 움직임을 설명해주었다. 처음 관찰 시에는 손을 움직이지 않도록 하였으며 그 이후로는 동작을 관찰하며 연습을 할 수 있도록 하였다.
동작관찰 훈련 과정에서 제시한 수도꼭지 열고 잠그기, 각기 다른 병 뚜껑 열기, 전화 걸기 등의 일상생활 동작과제들은 모두 12가지였다. 훈련 과정에서 제시한 기능적 동작들은 일상생활에 필수적인 동작들을 물리치료사 6명이 논의하여 결정하고 각 과제별로 난이도에 따라 3개의 과제로 나누어 촬영하였다. 각 동작들은 난이도와 복잡성이 점진적으로 증가하도록 하였다.
훈련 전에 모든 대상자들의 상지 기능을 평가하였다. 훈련 과정은 3주였으며, 대상자들은 주 3회, 회당 30분의 동작관찰 훈련에 참가하였다. 3주간의 동작관찰 훈련을 시행한 후 상지 기능 평가를 재시행하였다.
비디오 관찰 후, 대상자들은 치료사의 도움을 받으며 비디오에서 나온 것과 동일한 물건을 가지고 마비쪽 상지 또는 양손을 이용하여 관찰한 동작을 각 과제 당 약 5분 동안 반복적으로 연습하였다. 훈련 기간은 주 3회, 3주 동안 실시하였다. 1일당 훈련시간은 30분이였으며 총 훈련횟수는 각 대상자마다 9회였다.
훈련 전에 모든 대상자들의 상지 기능을 평가하였다. 훈련 과정은 3주였으며, 대상자들은 주 3회, 회당 30분의 동작관찰 훈련에 참가하였다.
동작관찰 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 뇌졸중 환자들의 중재 전과 후, 2주 후 재측정 시의 WMFT FAS 값은 비모수 검정인 Friedman 검정으로 분석하였으며 각 측정 시점간의 차이를 알아보기 위해 Wilcoxon 부호순위검정으로 비교하였다. 훈련 전후의 차이 크기를 알아보기 위한 효과크기(effect size)는 훈련 전 WMFT FAS평균과 훈련 후 WMFT FAS 평균의 차이를 훈련 전 표준편차로 나누어 계산하였다(Portney와 Watkins, 2008). 효과크기 .

대상 데이터

동작관찰 훈련에 참가한 뇌졸중 환자들의 일반적 특성은 표 1에 제시하였다. 대상자 중 남자는 11명이었으며 발병전 우세손이 오른쪽인 사람은 모두 12명이었다. 뇌경색으로 인한 뇌졸중은 9명, 뇌출혈로 인한 뇌졸중은 5명이었으며 마비측이 오른쪽인 사람은 9명이었다.
동작관찰 훈련에 참여한 뇌졸중 대상자들은 뇌졸중 진단을 받고 지역 재활센터에서 치료를 받고 있는 뇌졸중 발생 후 6개월 이상이 경과한 사람 17명을 대상자로 선정하였다. 대상자들은 간이 정신상태 검사(Mini Mental Status Examination-Korean version; MMSE-K) 24점 이상으로 인지지각 장애가 없으며 지시에 따를 수 있고, 시력과 청력이 정상 범위에 있는 사람들이었다. 또 최근 3개월 동안 물리치료와 작업치료를 받고 있으며 마비쪽 손으로 5×5 ㎝의 정육면체를 잡을 수 있는 자를 대상으로 하였다.
동작관찰 훈련에 참여한 뇌졸중 대상자들은 뇌졸중 진단을 받고 지역 재활센터에서 치료를 받고 있는 뇌졸중 발생 후 6개월 이상이 경과한 사람 17명을 대상자로 선정하였다. 대상자들은 간이 정신상태 검사(Mini Mental Status Examination-Korean version; MMSE-K) 24점 이상으로 인지지각 장애가 없으며 지시에 따를 수 있고, 시력과 청력이 정상 범위에 있는 사람들이었다.
또 최근 3개월 동안 물리치료와 작업치료를 받고 있으며 마비쪽 손으로 5×5 ㎝의 정육면체를 잡을 수 있는 자를 대상으로 하였다.

데이터처리

대상자들의 일반적 특성을 알아보기 위해 기술통계를 시행하였다. 동작관찰 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 뇌졸중 환자들의 중재 전과 후, 2주 후 재측정 시의 WMFT FAS 값은 비모수 검정인 Friedman 검정으로 분석하였으며 각 측정 시점간의 차이를 알아보기 위해 Wilcoxon 부호순위검정으로 비교하였다.
대상자들의 일반적 특성을 알아보기 위해 기술통계를 시행하였다. 동작관찰 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 뇌졸중 환자들의 중재 전과 후, 2주 후 재측정 시의 WMFT FAS 값은 비모수 검정인 Friedman 검정으로 분석하였으며 각 측정 시점간의 차이를 알아보기 위해 Wilcoxon 부호순위검정으로 비교하였다. 훈련 전후의 차이 크기를 알아보기 위한 효과크기(effect size)는 훈련 전 WMFT FAS평균과 훈련 후 WMFT FAS 평균의 차이를 훈련 전 표준편차로 나누어 계산하였다(Portney와 Watkins, 2008).
동작관찰 훈련의 효과가 유지되는가를 알아보기 위해 훈련 종료 2주 후에 상지 기능 평가를 다시 시행하였다. 모든 과정을 완수한 대상자들의 상지 기능 평가 점수를 비교 분석하였다.

이론/모형

뇌졸중 환자군의 상지 기능을 평가하기 위한 Wolf 운동기능 검사(Wolf motor function test; WMFT)는 동작관찰 훈련 전과 후 그리고 2주 후에 시행하였다. 이 도구는 강제움직임유도치료를 받은 만성 뇌졸중 환자들의 상지 장애를 평가하기 위해 개발되었다(Wolf 등, 1989).

성능/효과

연구 대상자 17명 중 1명은 2주차에 건강상의 이유로 훈련을 중단하였으며, 2명은 훈련 후 재측정에 참가하지 않아 분석에서 제외하였다. 3주간의 훈련 과정을 마치고 2주 후 추적 평가까지 완수한 대상자는 모두 14명이었다. 동작관찰 훈련에 참가한 뇌졸중 환자들의 일반적 특성은 표 1에 제시하였다.
Bonferroni 교정법으로 유의수준을 조정하여 Wilcoxon 부호순위 검정으로 사후분석한 결과, 훈련 후의 WMFT FAS 점수는 훈련 전보다 유의하게 증가하였다(p<.01).
난이도에 따른 과제 분류의 예. a: 난이도가 가장 쉬운 상하에 개폐되는 수도꼭지, b: 난이도가 중간 정도인 90˚로 개폐되는 수도꼭지, c: 난이도가 가장 높은 360˚로 개폐되는 수도꼭지.
Calvo-Merino 등(2005)은 전통 발레 무용가와 브라질 전통 무예인 카포에라(capoeira) 전문가들이 발레와 카포에라 동작을 관찰하게 하여 활성화되는 뇌영역을 알아봄으로써 이를 검증하였다. 그 결과 대상자들은 자신들의 운동 레퍼토리에 들어 있지 않은, 운동학적으로 비슷한 동작을 관찰할 때보다 운동 레퍼토리에 들어 있는 동작을 관찰할 때 운동앞겉질, 마루엽겉질, 위관자엽고랑을 포함하는 MNS 영역들이 더 강하게 활성화됨을 보였다. 또한 Haslinger 등(2005)은 전문 화가들이 피아노 연주를 관찰하는 동안 음악에 친숙하지 않는 대조군보다 MNS가 더 강하게 활성화되었다고 하였다.
뇌졸중 재활에서 동작관찰 훈련의 적용 가능성을 알아보기 위해 뇌졸중 후 편마비가 있는 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 3주간의 동작관찰 훈련을 실시한 결과, 중재 후 뇌졸중 환자의 상지 기능이 중재 전에 비해 향상되었다. 그 효과는 훈련 종료 후 2주 시점까지 유지되는 것으로 나타났다. 재활의 일반적인 목표가 기존의 기능적 활동을 재학습하는 것이기 때문에 MNS가관여하는 관찰 실행 맞추기 기전을 통한 동작관찰 훈련을 전통적 재활 중재에 포함시키면 추가적인 기능적 효과를 얻을 수 있다는 가능성을 입증하였다.
뇌졸중 재활에서 동작관찰 훈련의 적용 가능성을 알아보기 위해 뇌졸중 후 편마비가 있는 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 3주간의 동작관찰 훈련을 실시한 결과, 중재 후 뇌졸중 환자의 상지 기능이 중재 전에 비해 향상되었다. 그 효과는 훈련 종료 후 2주 시점까지 유지되는 것으로 나타났다.
대상자들은 조용한 방에서 편안하게 앉아 컴퓨터 화면에서 나오는 기능적 과제를 수행하는 동작들이 포함된 비디오 장면들을 주의 깊게 관찰하였다. 관찰한 후에 대상자들은 관찰한 동작을 반복적으로 모방하며 연습하였다.
본 연구 결과, 손의 기능적 동작을 관찰하고 집중적이고 반복적으로 관찰한 동작을 모방하는 3주간의 훈련을 통해 뇌졸중 환자들의 상지 기능이 향상되었다. 또한 그 효과는 훈련 종료 2주 후까지 유지된 것으로 나타났다. 동작관찰은 실행 시와 유사한 운동시스템을 활성화시키며 뇌졸중 재활의 목표가 되는 동작들의 내적 투사를 만들며 동작관찰이 동작 조절의 운동겉질의 마지막 영역에 직접적으로 영향을 줄 수 있다고 제안되고 있다(Rizzolatti과 Craighero, 2004).
또한 중재 완료 2주 후에 재평가한WMFT FAS 점수는 중재 후 값과 유의한 차이가 없었다(p<.01).
본 연구 결과, 손의 기능적 동작을 관찰하고 집중적이고 반복적으로 관찰한 동작을 모방하는 3주간의 훈련을 통해 뇌졸중 환자들의 상지 기능이 향상되었다. 또한 그 효과는 훈련 종료 2주 후까지 유지된 것으로 나타났다.
OTI 동안의 신경활동은 동작관찰과 실행 시에 활성화되는 영역들과 겹치기때문에(Garrison 등, 2010), OTI는 뇌졸중 재활에서 물리치료를 보완할 수 있는 접근법에 적용 될 수 있다(Buccino 등, 2006; Ertelt 등, 2007). 이 연구 결과들은OTI와 운동 훈련을 결합하면 운동기능을 유의하게 향상시킬 수 있으며 MNS가 포함된 운동 관련 뇌영역들의 신경활동을 증진시킬 수 있다는 것을 의미한다. 뇌졸중 재활에서 MNS에 기반을 둔 방법들로 뇌손상 이전에 형성된 운동 경험이 있는 동작들을 운동 시스템에 투사시킨다면 더 많은 이점을 얻을 수 있다.
그 효과는 훈련 종료 후 2주 시점까지 유지되는 것으로 나타났다. 재활의 일반적인 목표가 기존의 기능적 활동을 재학습하는 것이기 때문에 MNS가관여하는 관찰 실행 맞추기 기전을 통한 동작관찰 훈련을 전통적 재활 중재에 포함시키면 추가적인 기능적 효과를 얻을 수 있다는 가능성을 입증하였다.

후속연구

재활과정에서는 손 기능뿐 아니라 다양한 기능적 활동을 재학습해야 하기 때문에 걷기, 앉기, 일어서기 등의 다양한 기능적 활동을 관찰하고 훈련하는 것에 대한 연구도 진행되어야 한다. 또한 앞에서 언급하였던 Ewan 등(2010)의 연구에서처럼 개인에게 의미있는 동작을 파악하고 그와 관련이 있는 자극과 움직임들로 이루어진 동작관찰 훈련을 환자 개개인에 맞도록 구성하여 진행하는 연구가 진행된다면 뇌졸중 재활에 중요한 암시를 주는 연구가 될 것이다.
앞서 언급한 연구들과 본 연구의 결과를 토대로, MNS는 동작관찰과 관련된 운동기능의 회복과 운동학습에 중요한 역할을 하기 때문에 추후 연구에서는 동작관찰 훈련의 효과를 입증할 수 있는 대조군을 추가한 실험설계가 이루어져야 한다. 재활과정에서는 손 기능뿐 아니라 다양한 기능적 활동을 재학습해야 하기 때문에 걷기, 앉기, 일어서기 등의 다양한 기능적 활동을 관찰하고 훈련하는 것에 대한 연구도 진행되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동작관찰훈련은 어떠한 것에 기초를 두고 있나?	동작관찰훈련은 동작을 관찰하고 관찰한 동작을 모방하여 반복적으로 훈련하는 방법이다. 이 방법은 거울신경세포 시스템(mirror neuron system; MNS)에 이론적 기초를 두고 있다(Small 등, 2010). 거울신경세포(mirror neuron)란특정한 움직임을 할 때나 다른 개체가 수행하는 움직임을 관찰할 때 활동하는 세포로 원숭이에서 처음 발견되었다(Rizzolatti 등, 1996).
	거울신경세포란 무엇인가?	이 방법은 거울신경세포 시스템(mirror neuron system; MNS)에 이론적 기초를 두고 있다(Small 등, 2010). 거울신경세포(mirror neuron)란특정한 움직임을 할 때나 다른 개체가 수행하는 움직임을 관찰할 때 활동하는 세포로 원숭이에서 처음 발견되었다(Rizzolatti 등, 1996). 거울신경세포라는 명칭은 동작을 수행할 때 활성화되는 뇌 영역이 그 동작을 관찰할때에도 활성화되는 거울과 같은 특성 때문에 붙여진 것이다(Rizzolatti 등, 1996).
	강제움직임유도치료란 무엇인가?	강제움직임유도치료는 뇌졸중 이후 학습된 비사용 증후군을 제거함으로써 상지의 기능 향상을 목적으로 하는 치료법이다(Wolf 등, 2006). 이러한 반복적이고 집중적인 훈련으로 인해 향상된 기능적 수행능력은 움직임에 직접적으로 관여하는 신경 네트워크의 실질적 변화 때문인 것으로 여겨진다(Nudo, 2006a).

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원문보기 상세보기
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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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