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문제 정의
- 본 연구는 만성 뇌졸중으로 인한 편마비시 반복경두개자기자극이 경직형 발목관절의 관절가동 범위 향상, 경직 감소 및 H-반사 억제에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 수행되었다..
- 또한 Peinemann 등(2004)은 건강한 성인에서 역치하자극을 150, 900, 1,800 회로 각각 시행하여 피질척수로의 활성도 변화를 관찰한 연구에서 1,880 회의 자극을 주었을 때 30 분 이상 피질척수로의 활성도가 증가되는 것을 확인하였으나 900 회의 자극을 주었을 때는 5분까지만 활성도가 증가되었으며, 150 회 자극 시에는 활성도의 변화를 확인할 수 없었음을 보고하였다. 본 연구에서는 뇌졸중 환자에서 고빈도 반복경두개자기자극을 시행한 후 발목관절에서 운동기능의 회복 뿐 아니라 H-반사와 경직을 평가한 것이 지금까지의 연구에 비해 특이한 점이라 하겠다. 즉, 본 연구에서는 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 환자에서 반복경두개자기자극 치료군이 운동치료군에 비해 수정된 Ashworth 척도 점수를 낮추었고, 발목 관절의 관절운동 범위를 증가시켰으며, 가자미근의 H-반사 억제 지수도 증가시켜 뇌졸중 환자에서 증가된 척수의 흥분성이 감소됨을 확인할 수 있다.
- 또한, 만성 뇌졸중 환자에서 경직을 완화시키기 위해 H-반사의 감소를 관찰한 연구는 일부 발견되고 있으나, 반복경두개자기자극을 적용하여 H-반사의 감소와 발목관절의 관절운동 범위의 향상을 연계하여 관찰한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구는 만성뇌졸중 환자에서 반복경두개자기자극을 이용하여 경직성 발목관절의 관절운동 범위 향상, 경직의 감소 및 H-반사 감소를 유도하는 연구의 시급성을 느껴 실행되었다.
제안 방법
- 기본자세는 무릎을 편 상태에서 발뒤꿈치를 검사대 끝에 위치시켜 누운 자세를 취하고 측정도구는 goniometer를 사용하였다. Goniometer 사용법은 고정팔을 종아리뼈(fibula)와 평행하게 하며, 운동팔은 발뒤꿈치 외측과 5 번째 발허리뼈 머리(5th metatarsal head)와 연결한 선에 평행하게 하여 측정하였다.
- 발목관절의 수동적 발등쪽굽힘 시행자와 측정자는 매 시도마다 동일인으로 하였다. 기본자세는 무릎을 편 상태에서 발뒤꿈치를 검사대 끝에 위치시켜 누운 자세를 취하고 측정도구는 goniometer를 사용하였다. Goniometer 사용법은 고정팔을 종아리뼈(fibula)와 평행하게 하며, 운동팔은 발뒤꿈치 외측과 5 번째 발허리뼈 머리(5th metatarsal head)와 연결한 선에 평행하게 하여 측정하였다.
- )에 대해 지속시간 1 msec의 전기자극을 하여 유발되는 반사의 최대진폭을 기록하였다. 반복경두개자기자극 적용 전과 반복경두개자기자극 적용 후에, 보편적 운동치료 적용 전과 적용 후에 및 위자극 적용 전과 적용 후에 H반사를 검사하여 최대진폭의 비를 구하여 H-반사 억제(H-reflex inhibition) 지수로 하였다.
- 피험자를 일인용 소파에 편안한 자세로 비스듬히 기대어 앉혀 양팔을 최대한 편하게 팔걸이에 얹어 놓게 하고 반복경두개자기자극을 시행하였다. 운동 피질의 하지영역 부위를 1cm 간격으로 이동하면서 역치상 강도로 자극하여 진폭이 크게 나타나는 집점을 hot spot으로 표시하고, 이 지점에서 자극의 강도를 40%부터 1~2% 간격씩 상향 조정하면서 10회의 자극 중 5 회 이상에서 50 ㎶ 이상의 진폭을 보이는 운동유발전위가 얻어지는 최소한의 강도를 운동역치(motor threshold)로 정하였다. 각 피험자의 운동역치의 90% 강도로 하지영역 부위의 hot spot을 자극하였다.
- 운동치료는 환자를 치료대에 바로 누운 상태에서 발바닥쪽굽힘근의 경직이 있는 동측의 발목 아킬레스 힘줄(Achilles tendon)을 치료사의 손으로 감싸 쥐고 발바닥을 치료사의 팔 안쪽부분으로 받쳐주면서 시행하였다. 운동치료는 먼저 수동적 최대 발등 쪽굽힘(dorsiflexion) 각도에서 정적신장을 5 초간 시행 한 후 장딴지근(gastrocnemius m.)의 등척성 수축을 10 초간 수행하였고, 마지막으로 앞정강근(tibialis anterior m.)의 수축을 5 초간 시행하였다. 휴식은 40 초 이상을 주고 10 회 반복 시행하였으며, 위의 과정을 주 5 일, 4 주간 반복하였다.
- 운동치료는 환자를 치료대에 바로 누운 상태에서 발바닥쪽굽힘근의 경직이 있는 동측의 발목 아킬레스 힘줄(Achilles tendon)을 치료사의 손으로 감싸 쥐고 발바닥을 치료사의 팔 안쪽부분으로 받쳐주면서 시행하였다. 운동치료는 먼저 수동적 최대 발등 쪽굽힘(dorsiflexion) 각도에서 정적신장을 5 초간 시행 한 후 장딴지근(gastrocnemius m.
- 각 피험자의 운동역치의 90% 강도로 하지영역 부위의 hot spot을 자극하였다. 자극은 매일 5 Hz의 빈도로 5 초간 자극하고, 55 초간 휴식하는 과정을 10 회 반복하였으며, 위의 과정을 주 5 일, 4 주간 반복하였다. 대조군의 경우 8 자 코일의 자극기를 적정 두피 위치에서 반대로 회전시키고 나머지 조건은 동일하게 하여 자극을 하였으며, 대상자가 치료과정을 알아보지 못하게 하였다.
- 피험자를 일인용 소파에 편안한 자세로 비스듬히 기대어 앉혀 양팔을 최대한 편하게 팔걸이에 얹어 놓게 하고 반복경두개자기자극을 시행하였다. 운동 피질의 하지영역 부위를 1cm 간격으로 이동하면서 역치상 강도로 자극하여 진폭이 크게 나타나는 집점을 hot spot으로 표시하고, 이 지점에서 자극의 강도를 40%부터 1~2% 간격씩 상향 조정하면서 10회의 자극 중 5 회 이상에서 50 ㎶ 이상의 진폭을 보이는 운동유발전위가 얻어지는 최소한의 강도를 운동역치(motor threshold)로 정하였다.
- )의 수축을 5 초간 시행하였다. 휴식은 40 초 이상을 주고 10 회 반복 시행하였으며, 위의 과정을 주 5 일, 4 주간 반복하였다.
대상 데이터
- 만성뇌졸중으로 인하여 D 지역 ○○ 병원에 내원하고 있는 환자들로 뇌졸중 발병 후 1 년 이상 경과하였고, 연구자의 지시에 따라 하지 동작을 수행할 수 있을 정도의 인지능력이 있으며, 발바닥쪽굽힘근(plantar flexor m.)에 경직이 있는 남녀 30 명의 환자를 대상으로 제한하였고, 실험에 참가한 모든 피험자는 본인 또는 보호자가 본 연구의 연구방법에 동의하였다. 연구 대상의 선정 기준은 발목관절이 10° 이상 발바닥쪽굽힘으로 족하수(foot drop)가 유발된 상태 및 경직 정도가 수정된 Ashworth 척도 (modified Ashworth scale, MAS)가 2.
- 반복경두개자기자극은 Magpro®(Medtronic Inc., Skovlunde, 덴마크)에 연결된 70 mm 8 자형 집형 코일, MCF B-65®(Medtronic Inc., Skovlunde, 덴마크)을 사용하였다.
- 5 이상인 자로 제한하였다. 실험대상은 실험군1(반복경두개자기자극 치료군), 실험군2(보편적 운동치료 군) 및 대조군(위자극군)으로 분류하였으며, 각 군당 10 명(남 5명, 여 5 명)씩 할당하였다.
- 연구 대상의 선정 기준은 발목관절이 10° 이상 발바닥쪽굽힘으로 족하수(foot drop)가 유발된 상태 및 경직 정도가 수정된 Ashworth 척도 (modified Ashworth scale, MAS)가 2.5 이상인 자로 제한하였다.
- 연구대상자는 만성 뇌졸중으로 인해 발목관절에 경직이 있는 환자로 일반적인 특성은 나이는 평균 연령이 남자의 경우 58.82 세, 여자의 경우 60.03세였으며, 체중은 남자의 경우 64.12 kg, 여자의 경우 56.17 kg이었고, 신장은 남자의 경우 166.37 cm, 여자의 경우 156.48 cm였다. 연구대상자의 뇌졸중 발병원인은 뇌출혈이 14 명(47%)이었고, 뇌경색이 16 명(53%)이었다.
데이터처리
- 05)에서 경직 감소의 통계학적 유의성을 관찰할 수 있었다. 또한, 일원배치분산분석을 실시한바 시간대별 변화 사이에서 통계학적 유의성(p<.05)이 관찰되었다. 보편적 운동치료군의 경직은 다소 감소하는 양상을 보였으나, 대조군의 경직은 거의 변화가 없었으며, 보편적 운동치료군과 대조군에서 통계학적 유의성을 관찰할 수 없었다(p>.
- 05)에서 경직 감소의 통계학적 유의성을 관찰할 수 있었다. 또한, 일원배치분산분석을 실시한바 시간대별 변화 사이에서 통계학적 유의성(p<.05)이 관찰되었다. 보편적 운동치료군의 경직은 다소 감소하는 양상을 보였으나, 대조군의 경직은 거의 변화가 없었으며, 보편적 운동치료군과 대조군에서 통계학적 유의성을 관찰할 수 없었다(p>.
- 실험결과 자료의 통계처리는 SPSS-PC ver 17.0 for windows 프로그램을 이용하여 t-test와 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고, 각 군 간의 차이를 검증하기 위하여 이원배치분산분석 후 Dunnett multiple comparison test로 사후 검정을 하였으며, 본 연구의 통계학적 유의수준은 p<.05로 하였다.
이론/모형
- 경직의 평가를 위한 Ashworth 척도는 주관적 판정에 따른 정량화 방법으로 초기에 5 등급으로 분류되었으나, 현재는 6 등급으로 나뉘어 수정된 Ashworth 척도를 통상적 방법으로 이용하였다.
성능/효과
- 이는 반복경두개자기자극에 의한 피질척수로의 활성으로 Ia 신경섬유 말단의 연접전 억제(presynaptic inhibition)와 척수 내 알파신경세포의 흥분성에 변화를 일으켜 나타난 결과로 추정할 수 있다. 또한, 8 자 코일의 자극기를 적정 두피 위치에서 반대로 회전시키고 나머지 조건은 동일하게 하여 자극한 위 자극군에서는 경직 감소, 발목관절의 관절가동 범위 증가 및 가자미근의 H-반사 억제 지수의 감소를 관찰할 수 없어서, 반복경두개자기자극이 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 족하수(foot drop)의 개선에 유용한 치료 수단이 될 수 있음을 알 수 있었다.
- 또한, 시간 변화에 따라 치료 2 주 후와 3 주 후에 반복경두개자기자극 치료군, 운동치료군 및 위자극군의 세 집단 간에 유의한 차이를 보여(p<.05), 반복경두개자기자극이 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 족하수(foot drop)의 개선에 유용한 치료수단이 될 수 있음을 알 수 있었다.
- 만성 뇌졸중으로 인한 편마비시 반복경두개자기자극 적용 후 환측 하지의 장딴지근의 H-반사 억제지수를 측정한 결과 H-반사 억제 지수는 증가하는 양상을 띄었다. 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2 주 후 사이에서(p<.
- 만성 뇌졸중으로 인한 편마비시 환측 하지의 발목관절의 관절가동 범위를 증강시키기 위하여 반복경두개자기자극 치료를 적용한 결과 관절가동 범위는 증가하는 양상을 띠었다. 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2 주 후 사이에서(p<.
- 만성 뇌졸중으로 인한 편마비시 환측 하지의 발바닥 쪽 굽힘근의 경직을 감소시키기 위하여 반복경두개자기자극을 적용한 후 발목관절의 경직 정도를 측정한 결과 경직은 감소하는 양상을 나타냈다. 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2주 후 사이에서(p<.
- 반복경두개자기자극 치료군은 운동 치료군에 비해 경직을 월등히 감소시켰고(p<0.01), 발목관절의 관절가동 범위를 증가시켰으며(p<0.01), 가자미근의 H-반사 억제 지수를 증가시켰다(p0.05).
- 이러한 결과는 비침습적 대뇌피질 자극법으로 15 명의 만성 뇌졸중 환자에서 병변측 대뇌반구에 10 Hz의 반복경두개자기자극을 실시하여 위자극에 비하여 실제 자극에서의 운동기술 획득의 정확도 및 반응시간의 호전과 운동유발전위의 진폭의 상승을 확인한 결과(Kim 등, 2006)와 비슷하여 유사한 기전으로 피질척수 흥분도에 영향을 미쳐 상지기능이 향상되었음을 생각해 볼 수 있다. 본 연구에서는 만성 뇌졸중 환자에서 환측 뇌반구에 5 Hz의 고빈도 반복경두개자기자극을 시행하였는데 그 결과 하지의 관절운동 범위가 향상되었고 위자극군인 대조군에서는 통계적 차이가 없어 병변측의 고빈도 반복경두개자기자극이 만성 뇌졸중 환자의 발목관절의 경직 감소에서 효과가 있었음을 확인할 수 있었다. 이는 반복경두개자기자극이 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 시 발목관절을 지배하는 하행성 피질척수로(corticospinal tract)의 신경가소성(neuroplasticity)을 유발시켜 발목관절의 관절운동 범위를 활성화시켰으며, 대뇌피질에서 척수로 투사되는 하행성 억제를 활성화시켜 발목관절의 경직이 감소된 것으로 생각된다.
- 01)(Fig 1). 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동 치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비 검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 2 주 후와 3 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 01)(Fig 1). 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동 치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비 검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 2 주 후와 3 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 01)(Fig 1). 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동 치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비 검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 2 주 후와 3 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 시간 경과에 따른 H-반사 변화에 있어 각 군간 유의한 차이가 있는지 알아본 결과 치료 2 주 후와 3 주 후에 반복경두개자기자극 치료군, 보편적 운동치료군 및 대조군의 세 집단 간에 유의한 차이를 보였다(p<.01)(Fig 4).
- 시간 경과에 따른 경직 변화에 있어 각 군간 유의한 차이가 있는지 알아 본 결과 치료 2 주 후와 3 주 후에 반복경두개자기자극 치료군, 보편적 운동치료군 및 대조군의 세 집단간에 유의한 차이를 보였다(p<.01)(Fig 1).
- 시간 경과에 따른 관절가동 범위 변화에 있어 각 군간 유의한 차이가 있는지 알아본 결과 치료 2 주 후와 3 주 후에 반복경두개자기자극 치료군, 보편적 운동치료군 및 대조군의 세 집단간에 유의한 차이를 보였다(p<.01)(Fig 2,3).
- 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2 주 후 사이에서(p<.01), 2 주 후와 3 주 후 사이(p<.05)에서 통계학적 유의성을 관찰할 수 있었다.
- 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2 주 후 사이에서(p<.05), 2 주 후와 3 주 후 사이에서 통계학적 유의성을 관찰할 수 있었다(p<.01).
- 시간 경과에 따른 통계학적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t-test를 실시한 결과 치료 1 주 후와 2주 후 사이에서(p<.01), 2 주 후와 3 주 후 사이(p<.05)에서 경직 감소의 통계학적 유의성을 관찰할 수 있었다.
- 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동 치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비 검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 2 주 후와 3 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 3 주 후와 4 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 사후분석으로 Duncan test를 시행한 결과 반복경두개자기자극 치료군과 보편적 운동치료군, 반복경두개자기자극 치료군과 위자극군에서 유의한 차이를 나타내었지만 보편적 운동 치료군과 위자극군에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 시간대별 대비 검정을 실시한 바 반복경두개자기자극 적용 1 주에 비해 2 주 후와 3 주 후에 유의한 차이를 나타내었다.
- 본 연구에서는 뇌졸중 환자에서 고빈도 반복경두개자기자극을 시행한 후 발목관절에서 운동기능의 회복 뿐 아니라 H-반사와 경직을 평가한 것이 지금까지의 연구에 비해 특이한 점이라 하겠다. 즉, 본 연구에서는 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 환자에서 반복경두개자기자극 치료군이 운동치료군에 비해 수정된 Ashworth 척도 점수를 낮추었고, 발목 관절의 관절운동 범위를 증가시켰으며, 가자미근의 H-반사 억제 지수도 증가시켜 뇌졸중 환자에서 증가된 척수의 흥분성이 감소됨을 확인할 수 있다. 이는 반복경두개자기자극에 의한 피질척수로의 활성으로 Ia 신경섬유 말단의 연접전 억제(presynaptic inhibition)와 척수 내 알파신경세포의 흥분성에 변화를 일으켜 나타난 결과로 추정할 수 있다.
후속연구
- 이 결과로 물리치료 임상에서 통상적 운동치료로 만성 뇌졸중 환자의 발목관절의 관절운동 범위와 경직의 개선이 유발되지 않을 시 반복경두개자기자극이 유용한 치료적 중재로 활용될 수 있음을 시사한다. 그러나 본 연구의 결과로는 반복경두개자기자극의 특성상 대뇌피질 외의 다른 부위의 활성 여부가 명확이 구별되지 않아 향후 이에 대한 구체적 연구가 진행되어야 할 것으로 생각해 볼 수 있다.
- 이는 반복경두개자기자극이 만성 뇌졸중으로 인한 편마비 시 발목관절을 지배하는 하행성 피질척수로(corticospinal tract)의 신경가소성(neuroplasticity)을 유발시켜 발목관절의 관절운동 범위를 활성화시켰으며, 대뇌피질에서 척수로 투사되는 하행성 억제를 활성화시켜 발목관절의 경직이 감소된 것으로 생각된다. 이 결과로 물리치료 임상에서 통상적 운동치료로 만성 뇌졸중 환자의 발목관절의 관절운동 범위와 경직의 개선이 유발되지 않을 시 반복경두개자기자극이 유용한 치료적 중재로 활용될 수 있음을 시사한다. 그러나 본 연구의 결과로는 반복경두개자기자극의 특성상 대뇌피질 외의 다른 부위의 활성 여부가 명확이 구별되지 않아 향후 이에 대한 구체적 연구가 진행되어야 할 것으로 생각해 볼 수 있다.
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