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문제 정의
- 뇌졸중 환자는 자세 조절 능력의 상실과 근 약화가 나타나며, 신체의 중심을 건측으로 이동시켜 비대칭적으로 체중을 지지함으로써 비정상적인 자세조절 전략을 이용하게 되므로 기능적 과제 수행시 건측과 환측 근육의 비대칭적 움직임이 나타나게 된다. 이러한 이유로 본 연구는 일어서기 동작시 보행 능력에 따른 건측과 환측의 체간과 하지 근육의 근 활성 패턴을 비교하고자 하였다. 그 결과, 일어서기 과제 수행시 뇌졸중환자의 환측과 건측의 체간 심부 근육과 하지 근육은 비대칭적으로 작용하였고, 뇌졸중환자의 보행 수준에 따라 비대칭 양상은 다르게 나타날 수 있음을 알 수 있었다.
- 특히 편마비 환자의 체간과 하지의 좌우 양측의 동시수축을 필요로 하는 일어서기 동작과 같은 일상적인 동작시 편마비 환자의 건측과 환측의 비대칭 정도에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 이에 본 연구는 일어서기 과제를 수행하는 동안 뇌졸중환자들이 환측과 건측의 체간과 하지근육의 근활성도와 근 수축 개시시간 사이의 비대칭성을 알아보고자 하였다. 본 연구의 가설은 일어서기 동작시 건측과 환측의 체간과 하지근육의 근 활성 형태가 뇌졸중 환자의 보행 능력에 따라 차이가 있을 것이다로 설정되었다.
가설 설정
- 이에 본 연구는 일어서기 과제를 수행하는 동안 뇌졸중환자들이 환측과 건측의 체간과 하지근육의 근활성도와 근 수축 개시시간 사이의 비대칭성을 알아보고자 하였다. 본 연구의 가설은 일어서기 동작시 건측과 환측의 체간과 하지근육의 근 활성 형태가 뇌졸중 환자의 보행 능력에 따라 차이가 있을 것이다로 설정되었다.
제안 방법
- 모든 대상자는 일어서기 동작 시 먼저 무릎을 향해 체간을 굽히면서 의자에서 엉덩이를 떼어 들어 올리도록 교육하였다(Goulart와 Valls-Solé, 1999). 건측 체간의 비대칭적 기울림을 방지하기 위해 환자 정면에 거울을 배치하고 양쪽 어깨에서 3 ㎝ 떨어진 곳에 각각 2 m 막대를 평행하게 적용하였고 양쪽 막대에 부딪힘 없이 일어서기 과제를 수행하도록 교육하였다. 모든 측정은 조절된 신호음에 따라 일어서기 과제를 수행하는 5초 동안 측정되었다 (Goulart와 Valls-Solé, 1999).
- 특히, 일어서기 과제 수행시 체간 신전근과 대퇴 사두근과 슬괵근과 같은 하지근육은 의자에서 엉덩이를 들어올리고 신체를 기립자세로 세우기 위해 지속적으로 활동하는 일차적 근육으로 알려져 있으며, 원활한 움직임을 위하여 좌우측 근육들의 대칭적이고 조화로운 운동조절이 요구된다(Goulart와 Valls-Solé, 1999). 그러나 양측 체간와 하지근육들의 근 수행 능력과 움직임 조절을 직접적으로 평가하는 것이 어렵기 때문에 정량적인 값을 제공하기 위해 본 연구에서는 표면 근전도를 이용하였다. 또한 본 연구는 보행 속도가 빠른군과 느린군으로 구분하여 뇌졸중 환자들의 체간과 하지의 비대칭성을 비교/분석하였다.
- 근전도 신호는 제곱 평균 제곱근법(root mean square; RMS)으로 처리하여 분석하였다. 근수축 개시 시간의 측정을 위하여 쉬는 자세에서 근전도 기준선(baseline)과 표준편차를 측정하였으며, 근육활동이 표준편차의 2배 범위를 넘어서 30 ㎳ 이상 동안 유지되었을 때 근육 수축이 시작된 것으로 정의하였다(Winzeler-Mercay와 Mudie, 2002).
- 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1024 ㎐로 하였고, 20-450 ㎐의 주파수 대역폭(bandpass-filtered)을 설정하였으며, 60 ㎐ 노치필터(notch filter)를 사용하여 전기신호에 의한 잡파를 제거하였다. 수집된 모든 자료에 대한 근활성도와 근 수축 개시 시간은 MyoResearch Master 1.
- 그러나 양측 체간와 하지근육들의 근 수행 능력과 움직임 조절을 직접적으로 평가하는 것이 어렵기 때문에 정량적인 값을 제공하기 위해 본 연구에서는 표면 근전도를 이용하였다. 또한 본 연구는 보행 속도가 빠른군과 느린군으로 구분하여 뇌졸중 환자들의 체간과 하지의 비대칭성을 비교/분석하였다. 뇌졸중 환자에서 보행속도는 환측 하지 근육의 수행능력에 따라 달라질 수 있으며( Kim과 Eng, 2003; Bohannon 등, 1992), 특히 대퇴사두근에 대한 조절 능력과 근력은 보행속도를 결정짓는 중요한 변수로써 보행속도와 밀접하게 관련되어 있다 (Kim과 Eng, 2003; Bohannon 등, 1992).
- 모든 대상자는 일어서기 동작 시 먼저 무릎을 향해 체간을 굽히면서 의자에서 엉덩이를 떼어 들어 올리도록 교육하였다(Goulart와 Valls-Solé, 1999).
- 모든 측정은 조절된 신호음에 따라 일어서기 과제를 수행하는 5초 동안 측정되었다 (Goulart와 Valls-Solé, 1999).
- 복부 앞쪽에서 환측 손을 건측 손으로 잡아 고정시키고 바로 앉은 자세에서 “준비, 시작” 구령과 함께 디지털 메트로 놈에 의해 조절된 신호음을 통해 5초 동안 과제를 수행을 하도록 지시하였다.
- 연구 대상자는 발이 바닥에 닿은 상태로 무릎이 100 ∼105도, 발목관절이 10도 배측 굴곡 되도록 하여 등받이가 없는 의자에 앉았다(Cheng 등, 2004). 실험은 양말과 신발을 벗은 상태에서 시행되었으며, 발을 어깨 너비만큼 벌리고 발끝을 평행하게 전방으로 향하도록 위치시켰고 두 무릎을 평행하게 유지시켰다. 복부 앞쪽에서 환측 손을 건측 손으로 잡아 고정시키고 바로 앉은 자세에서 “준비, 시작” 구령과 함께 디지털 메트로 놈에 의해 조절된 신호음을 통해 5초 동안 과제를 수행을 하도록 지시하였다.
- 를 이용하였다. 은/연화은(Ag/AgCl) 표면 전극을 이용하여 건측과 환측의 다열근, 척추기립근, 슬괵근, 대퇴사두근에 평행하게 부착하였다. 전극 부착 전에 피부저항을 줄이기 위해 털을 제모하고 사포로 문질러 알코올로 소독한 후 부착부위를 펜으로 표시했다.
- 이에 따라 본 연구에서는 10 m 보행속도를 평가한 후 보행 속도 .8 ㎧이하인 느린군(9명, .5±.2 ㎧)과 .8 ㎧이상인 빠른군(11명, 1.3±.7 ㎧)으로 구분하였다.
-
그림 2. 일어서기 동안 건측에 대한 환측 다열근, 척추 기립근, 슬괵근 그리고 대퇴
사두근의 근수축 개시 시간 비 비교. - 그림 1. 일어서기 동안 건측에 대한 환측 다열근, 척추 기립근, 슬괵근, 대퇴사두근의 근활성도 비 비교.
- 일어서기 동작 수행시 환측과 건측의 근 활성도를 알아보기 위해 8 채널 근전도1)를 이용하였다. 은/연화은(Ag/AgCl) 표면 전극을 이용하여 건측과 환측의 다열근, 척추기립근, 슬괵근, 대퇴사두근에 평행하게 부착하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 뇌졸중 환자 20명을 대상으로 하였다. Hill 등(1997)과 Perry 등(1995)은 뇌졸중 후 독립적인 보행을 위해 .
- 연구 대상자는 발이 바닥에 닿은 상태로 무릎이 100 ∼105도, 발목관절이 10도 배측 굴곡 되도록 하여 등받이가 없는 의자에 앉았다(Cheng 등, 2004).
데이터처리
- 모든 측정은 조절된 신호음에 따라 일어서기 과제를 수행하는 5초 동안 측정되었다 (Goulart와 Valls-Solé, 1999). 각 측정 간 1분의 휴식 시간을 두어 총 5회 일어서기 동작을 반복하였고, 그 평균값을 분석에 이용하였다.
- 0 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 측정된 자료는 평균값과 표준편차로 표시하였다. 느린군과 빠른군의 대상자들 사이에 일반적 특성의 차이를 알아보기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)과 카이 제곱 검정 (chi-square test)을 사용하였다. 또한 느린군과 빠른군 간에 건측과 환측의 근 활성도와 근수축 개시시간을 비교하기 위하여 반복 측정된 이요인 분산분석(repeated two-way ANOVA)를 사용하였다.
- 느린군과 빠른군의 대상자들 사이에 일반적 특성의 차이를 알아보기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)과 카이 제곱 검정 (chi-square test)을 사용하였다. 또한 느린군과 빠른군 간에 건측과 환측의 근 활성도와 근수축 개시시간을 비교하기 위하여 반복 측정된 이요인 분산분석(repeated two-way ANOVA)를 사용하였다. 일어서기 동작시 모든 대상자들의 각 근육에 대한 건측과 환측의 근활성도와 근수축 개시 시간을 비교하기 위해 독립표본 t-검정을 사용하였다.
- 일어서기 동작시 모든 대상자들의 각 근육에 대한 건측과 환측의 근활성도와 근수축 개시 시간을 비교하기 위해 독립표본 t-검정을 사용하였다. 또한 느린군과 빠른군 간에 건측에 대한 환측의 근 활성도 비와 근수축 개시시간 비를 비교하기 위해 독립표본 t-검정을 시행하였다. 통계학적 유의 수준은 α=.
- 본 연구에서 수집된 자료들은 SPSS ver. 12.0 프로그램을 이용하여 분석하였으며, 측정된 자료는 평균값과 표준편차로 표시하였다. 느린군과 빠른군의 대상자들 사이에 일반적 특성의 차이를 알아보기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)과 카이 제곱 검정 (chi-square test)을 사용하였다.
- 또한 느린군과 빠른군 간에 건측과 환측의 근 활성도와 근수축 개시시간을 비교하기 위하여 반복 측정된 이요인 분산분석(repeated two-way ANOVA)를 사용하였다. 일어서기 동작시 모든 대상자들의 각 근육에 대한 건측과 환측의 근활성도와 근수축 개시 시간을 비교하기 위해 독립표본 t-검정을 사용하였다. 또한 느린군과 빠른군 간에 건측에 대한 환측의 근 활성도 비와 근수축 개시시간 비를 비교하기 위해 독립표본 t-검정을 시행하였다.
이론/모형
- )를 통해 분석되었다. 근전도 신호는 제곱 평균 제곱근법(root mean square; RMS)으로 처리하여 분석하였다. 근수축 개시 시간의 측정을 위하여 쉬는 자세에서 근전도 기준선(baseline)과 표준편차를 측정하였으며, 근육활동이 표준편차의 2배 범위를 넘어서 30 ㎳ 이상 동안 유지되었을 때 근육 수축이 시작된 것으로 정의하였다(Winzeler-Mercay와 Mudie, 2002).
성능/효과
- 표 2는 일어서기 동작시 느린 군과 빠른 군 사이의 건측과 환측 다열근, 척추기립근, 슬괵근과 대퇴사두근의 근 활성도를 보여주고 있다. 건측과 환측 비교에 대한 주효과는 다열근(F1,18=7.553, p=.013), 슬괵근(F1,18=10.058, p=.005), 대퇴사두근(F1,18=20.546, p=.000)에서 나타났으나, 척추기립근(F1,18=.507, p=.486)에서는 나타나지 않았다. 또한 모든 근육에서 느린군과 빠른군 사이에 주효과는 나타나지 않았다(다열근: F1,18=.
- 이러한 이유로 본 연구는 일어서기 동작시 보행 능력에 따른 건측과 환측의 체간과 하지 근육의 근 활성 패턴을 비교하고자 하였다. 그 결과, 일어서기 과제 수행시 뇌졸중환자의 환측과 건측의 체간 심부 근육과 하지 근육은 비대칭적으로 작용하였고, 뇌졸중환자의 보행 수준에 따라 비대칭 양상은 다르게 나타날 수 있음을 알 수 있었다. 이것은 뇌졸중 환자들이 건측으로 환측 체간과 하지의 근력 약화와 근 수축 지연을 보상하게 되고 이러한 비대칭적 활동 패턴은 보행 수준에 따라 달라질 수 있다는 것을 의미한다.
- 느린군과 빠른군 간에 다열근(느린군: .89±.26, 빠른군: .85±.11)(t=-.395, p=.701), 척추기립근(느린군: 1.06±.40, 빠른군: 1.08±.24)(t=.125, p=.903) 그리고 슬괵근(느린군: .78±.39, 빠른군; .72±.45)(t=-.541, p=.596)의 건측에 대한 환측의 근 활성도 비는 유의한 차이가 없었으나 대퇴사두근(느린군: .55±.24, 빠른군: .77±.22)(t=2.157, p=.046)의 건측에 대한 환측의 근 활성도 비는 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 일어서기 과제 수행시 환측의 대퇴사두근과 슬괵근은 건측에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타 났다. 또한 대퇴사두근의 근수축 개시시간 또한 건측에 비해 환측에서 유의하게 지연되었다. 편마비 환자는 일어서기 동작시 환측 근육의 동원이 어려워 빠르게 근육을 수축시킬 수 없기 때문에 슬관절의 전후 안정성 조절이 어려워지므로 균형을 잃게 되면서 넘어질 수도 있다(Cheng 등, 2004; Nyberg와 Gustafson, 1995).
- 그러므로 일상에서 반복적으로 이루어지는 일어서기 동작에 대한 건측과 환측의 근 활성도에 대한 분석은 보행과 같은 기능적 움직임의 비대칭성을 예측하는데 있어서 중요한 정보가 될 수 있을 것이다(Campbell 등, 2001; Cheng 등, 2004; Dickstein 등, 2004; Eng와 Chu, 2002; Pareira 등, 2011). 본 연구는 뇌졸중 환자의 일어서기 동작시 체간과 하지 근육에서 보행 능력에 따라 건측과 환측 근 활성 패턴의 비대칭성이 나타나는지를 알아보 는 것이었고, 그 결과 보행 능력과의 상호작용은 없었지만 다열근, 슬괵근, 그리고 대퇴사두근의 비대칭적 활동 패턴이 나타났다.
- 본 연구에서 일어서기 과제 수행시 환측의 대퇴사두근과 슬괵근은 건측에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타 났다. 또한 대퇴사두근의 근수축 개시시간 또한 건측에 비해 환측에서 유의하게 지연되었다.
- 본 연구에서 일어서기 동작시 건측과 환측의 척추기립근의 근 활성도와 근 수축 개시시간 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 비록 편측 뇌손상으로 인해 하지근육은 약화될 수 있으나 피질척수로에 의해 체간 근육이 양측성 지배를 받기 때문에 대칭적으로 동시 활성이 가능하다는 것을 의미하는 것이다 (Fujiwara et al.
- 이는 뇌졸중 환자들에게 있어서 근전도 신호를 정량화하는 대체방법으로 제시되고 있다(Soderberg와 Knutson, 2000). 본 연구에서도 건측 근 활성도를 이용하여 환측 근 활성도 비를 알아보았고, 그 결과 보행 속도가 느린 군에서 대퇴사두근 비가 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 이것은 일어서기 과제 수행 동안 느린군이 환측 대퇴사두근을 덜 사용하여 비대칭성이 높았다는 것을 의미한다(Oh 등, 2008).
- 본 연구의 결과, 뇌졸중 환자들은 일어서기 과제 수행시 건측에 비해 환측 다열근의 근 활성도는 감소되고 근수축 개시시간이 지연되는 것으로 나타났다. 다열근은 체간과 사지의 움직임 동안 척추 분절을 견고하게 미리 준비시키고 중립지대에서 척추를 조절하는 근육으로써 보행과 일어서기와 같은 하지의 기능적인 과제 수행 동안 체간 안정화를 위해 중요한 역할을 한다 (Moseley, 2004; Panjabi, 1992).
- 일어서기 동작시 각 근육별 건측과 환측의 근 활성도 비교에서 건측에 비해 환측 다열근, 슬괵근과 대퇴사두근의 근 활성도가 유의하게 감소된 것으로 나타났다(p<.05).
- 일어서기 동작시 각 근육별 건측과 환측의 근수축 개시시간 비교에서 건측에 비해 환측 다열근과 대퇴사두근의 수축 개시시간은 건측보다 유의하게 늦게 나타났다(p<.05).
후속연구
- 마지막으로, 측정된 근전도 신호를 분석함에 있어서 정량화 과정을 시행하지 않았기 때문에 절대적인 기준에서 근전도 측정값을 비교하여 결론을 내리기는 어려울 수 있을 것이다. 그러므로 향후에는 다양한 특성을 보이는 연구대상자들을 많이 포함시켜 기능적 움직임시 편마비 환자의 건측과 환측의 역학적인 요소와 움직임 변화를 보다 명확히 제시하여야 할 것이다.
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이러한 결과는 본 연구 가설을 지지하는 것으로 뇌졸중 환자들이 하지의 기능적 과제를 수행하는 동안 나타나는 체간과 하지 근육의 비대칭성을 예측하는데 도움이 될 것이다. 또한 이는 기능 수준을 향상시킬 수 있도록 뇌졸중 환자의 재활 과정에 근육 사용의 비대칭성을 개선시키기 위한 방안이 필요하다는 것을 보여주는 것으로 뇌졸중 치료의 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 연구의 특성상 앉은 자세에서 일어서기 동작이 가능할 정도로 기능 수준이 좋은 환자에게만 적용하였기 때문에 다양한 기능수준을 보이는 모든 뇌졸중환자에게 적용하기에는 제한이 따른다. 마지막으로, 측정된 근전도 신호를 분석함에 있어서 정량화 과정을 시행하지 않았기 때문에 절대적인 기준에서 근전도 측정값을 비교하여 결론을 내리기는 어려울 수 있을 것이다. 그러므로 향후에는 다양한 특성을 보이는 연구대상자들을 많이 포함시켜 기능적 움직임시 편마비 환자의 건측과 환측의 역학적인 요소와 움직임 변화를 보다 명확히 제시하여야 할 것이다.
- 이것은 뇌졸중 환자들이 건측으로 환측 체간과 하지의 근력 약화와 근 수축 지연을 보상하게 되고 이러한 비대칭적 활동 패턴은 보행 수준에 따라 달라질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 결과는 본 연구 가설을 지지하는 것으로 뇌졸중 환자들이 하지의 기능적 과제를 수행하는 동안 나타나는 체간과 하지 근육의 비대칭성을 예측하는데 도움이 될 것이다. 또한 이는 기능 수준을 향상시킬 수 있도록 뇌졸중 환자의 재활 과정에 근육 사용의 비대칭성을 개선시키기 위한 방안이 필요하다는 것을 보여주는 것으로 뇌졸중 치료의 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.
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