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문제 정의
- 이러한 연구들은 편마비 환자들이 갖는 비대칭적인 하지기능 손상과 그로 인해 나타나는 비마비측의 과도한 보상 활동을 통한 균형유지 전략에 대한 문제는 고려하지 않았고, 비대칭적인 하지 근활성도에 관한 연구들도 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 편마비 환자의 동적인 활동 시 양 하지에 적용되는 체중지지면의 형태가 편마비 환자의 체중분포와 하지 근활성도에 미치는 영향을 분석함으로서 비대칭적인 체중분포율과 하지 근활성도를 해결할 수 있는 방법을 모색하고, 편마비 환자의 균형재활훈련에 필요한 정보를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 대칭적인 체중지지 능력을 증진시키기 위해 사용되는 불안정판과 안정판을 이용하여 양 하지에 다양한 형태의 지지면을 제공하였을 때, 반 쪼그려 앉기 동작 시 양 하지의 근활성도와 체중분포율의 차이를 분석하고자 하였다.
- 본 연구는 편마비 환자 32명을 대상으로 비대칭적인 체중지지를 개선시키기 위해 흔히 사용 되어지는 불안정판을 이용하여 양측 하지의 지지면의 형태에 변화를 주어 반 쪼그려 앉기 동작 시 양측 하지의 근활성도와체중 분포율의 변화를 보고자 하였다. 지지면의 형태는 불안정판과 안정판을 이용하여 4가지 조건으로 나누어 실시하였고, 반 쪼그려 앉기 동작 시 무릎의 굴곡되는 단계와 신전되는 단계를 나누어 하지의 안쪽 넓은근, 앞정강근, 가쪽 뒤넙다리근, 가쪽 장딴지근에 근전도 전극을 부착하여 근활성도와 체중분포율을 동시에 측정하였다.
- 본 연구에서는 편마비 환자들에게서 나타나는 비대칭적인 체중분포에 영향을 미치는 비마비측의 보상작용의 증가를 제한하고 마비측으로의 체중이동을 유도하기 위하여 양측 하지의 지지면의 형태를 다르게 하여 반 쪼그려 앉기 동작 시 MTD-Balance system와 표면근전도를 이용하여 양측 하지의 체중분포율 차이와 양측 하지 근육의 근활성도 차이를 측정하여 대칭성이 증가되는지 알아보았다. 그리고, 움직이는 지지면과 불안정한 지지면을 이용하면 자세 반응이 더 빠르게 나타나고, 환경의 변화를 통하여 다양한 효과를 확인하고자 불안정한 지지면을 사용한 선행연구를 바탕으로 불안정한 지지면으로 임상에서 흔히 사용되고 있는 균형판을 이용하였다(Di Fabio, 1995; Taube 등, 2008).
제안 방법
- 조건 1은 양 하지에 모두 안정판을 적용하였고, 조건 2는 비마비측에 불안정판, 마비측에 안정판을 적용하였고, 조건 3은 비마비측에 안정판, 마비측에 불안정판을 적용하였고, 조건 4는 양 하지 모두 불안정판을 적용하였다. 4가지 조건은 무작위순서로 적용하였으며, 각 조건의 적용사이에 1분의 휴식시간을 가졌다. 측정은 조건별로 3회 실시하였으며, 평균값을 측정값으로 사용하였다.
- 이때, 대상자는 3초 동안 천천히 무릎을 굴곡시키고, 무릎관절이 60°가 되었을 때 2초간 유지한 후 다시 3초 동안 무릎관절을 신전시키도록 하였다. 근수축 속도 변화가 조건에 따른 자료 값의 변화를 통제하기 위해 메트로놈을 사용하여 무릎관절의 굴곡과 신전에 걸리는 시간을 통제하였다. 또한, 측정 시 대상자들의 체중이동에 영향을 미칠 수 있는 시각적 되먹임을 제거하기 위해 MTD-system의 모니터는 대상자의 반대쪽으로 돌려 볼 수 없게 위치시켰다.
- 근전도 측정 전에 피부 저항을 감소시키기 위해 부착 부위 주변에 면도를 실시한 후 가는 사포를 이용하여 3∼4회 문질러 피부각질층을 제거하고 알코올을 이용하여 소독하였다.
- 근활성도는 동작 개시 후 처음 .5초를 제외하고 3초가 지난 시점까지의 신호를 굴곡 단계 신호로 수집하였고, 무릎을 구부린 상태에서 2초 유지 후에 펴기 시작한 후 처음 .5초를 제외하고 3초간의 신호를 신전 단계 신호로 처리하였다. 신호는 각 조건별로 3회 시행 후 평균값을 이용하여 사용하였다.
- 표준화하기 위하여 %RVC 값을 계산하였다. 기준값을 설정하기 위하여 제자리에서 안정적으로 똑바로 선 자세에서 5초간 지속하게 하여 준비하고, 동작 시 하지의 4개 근육, 양측 총 8개 근육에서 전후 1초를 제외한 3초간의 신호를 RVC 값으로 구하였다.
- 본 연구의 실험대상자는 힘판 위에 올라가서 발의 위치가 자세 흔들림의 크기와 속도에 영향을 미치지 않도록 양 발의 너비가 20 ㎝로 일정하도록 위해 발판에 표시를 함으로써 모든 대상자가 동일한 부분을 밟고 서있도록 하고 초기 기립자세 유지 시 흔들림으로 인한 오류를 최소화하기 위하여 힘판 위에서 5초 동안 유지 후 측정하였다. 대상자는 다른 지지면 조건에서 정면을 주시하고 반 쪼그려 앉기 동작 시 양측의 체중지지 분포 차이를 측정한다. 똑바로 서있는 자세에서 무릎관절이 60°가 되는 구간까지의 평균과 무릎관절이 60°인 자세에서 똑바로 서있는 자세까지의 평균을 수집하였다.
- 대상자들은 양 하지 근육들의 근활성도와 체중지지 분포를 측정하기 위해 양측의 안쪽 넓은근, 앞정강근, 가쪽 뒤넙다리근, 가쪽 장딴지근을 이용하여, 양측으로 총 8개 근육에 근전도 전극을 부착하고 MTD-Balance system 위에서 각각 다른 지지면의 조건에 따라 측정하였다.
- 대상자들이 반 쪼그려 앉기(semi-squat) 동작을 수행할 때 무릎관절의 각도를 제어하기 위해 60°에서 정지하도록 제작한 각도계를 양측 무릎관절 외측부에 부착하였다.
- 또한, 측정 시 대상자들의 체중이동에 영향을 미칠 수 있는 시각적 되먹임을 제거하기 위해 MTD-system의 모니터는 대상자의 반대쪽으로 돌려 볼 수 없게 위치시켰다. 대상자와 조건별 매회 측정 간에 영점(calibration)작업을 수행하여 오류를 최소화하였다. 반 쪼그려 앉기 동작은 사전에 대상자에게 교육하고 숙지하도록 연습하였고, 복장은 반바지를 착용하도록 하였다.
- 이 장비는 양발의 체중부하량을 비교하여 자세의 흔들림을 측정하여 균형을 검사하는 장비이다. 두개의 힘판(force plate) 위에 양발을 한쪽씩 위치시키고 선 자세로 측정한다. 측정된 값은 N(newton)으로 표시되며, 모니터에 체중분포의 변화가 실시간으로 제공된다.
- 또한, 근활성도 측정 도구인 표면 근전도를 사용하여 지지면의 조건에 따른 양 하지의 안쪽 넓은근, 앞정강근, 가쪽 뒤넙다리근과 가쪽 장딴지근의 근활성도를 측정하여, 그 차이를 비교하였다. 그 결과, 굴곡 단계와 신전 단계에서 조건 2의 경우 다른 조건과 비교하여 양측 근활성도 차이가 통계학적으로 유의하게 감소함을 볼 수 있었고(p<.
- 똑바로 서있는 자세에서 무릎관절이 60°가 되는 구간까지의 평균과 무릎관절이 60°인 자세에서 똑바로 서있는 자세까지의 평균을 수집하였다.
- 결과 데이터는 아스키(ASCII) 파일로 저장한 후 엑셀 프로그램을 이용하였다. 마비측과 비마비측의 체중분포율과 그 차이는 마비측과 비마비측의 체중분포량을 각각 백분율(%)로 환산한 후에 비마비측 체중분표율과 마비측 체중분포율의 차이를 구하여 사용하였다.
- 근육 부착부위는 안쪽 넓은근은 대퇴 전, 내측 슬개골에서 약 6 ㎝ 위, 앞정강근은 슬개골 중심에서 외측복사뼈까지 거리의 1/2위치, 가쪽 뒤넙다리근은 슬와부 주름과 둔부 주름의 1/2지점의 외측에 부착하고, 가쪽 장딴지근은 슬와부 중심선에서 하행 2 ㎝ 거리의 외측 표면에 부착하였다(Katsuo 등, 2006). 모든 전극은 최초 부착한 상태로 모든 조건에서 측정하게 하였다.
- 무릎관절 외측에 부착된 각도계에 60°를 표시하고 무릎이 굴곡되어 60°가 되었을 때 연구자가 움직임을 중지시키고 자세를 유지하도록 하였다.
- 본 연구의 실험대상자는 힘판 위에 올라가서 발의 위치가 자세 흔들림의 크기와 속도에 영향을 미치지 않도록 양 발의 너비가 20 ㎝로 일정하도록 위해 발판에 표시를 함으로써 모든 대상자가 동일한 부분을 밟고 서있도록 하고 초기 기립자세 유지 시 흔들림으로 인한 오류를 최소화하기 위하여 힘판 위에서 5초 동안 유지 후 측정하였다. 대상자는 다른 지지면 조건에서 정면을 주시하고 반 쪼그려 앉기 동작 시 양측의 체중지지 분포 차이를 측정한다.
- 그리고, 움직이는 지지면과 불안정한 지지면을 이용하면 자세 반응이 더 빠르게 나타나고, 환경의 변화를 통하여 다양한 효과를 확인하고자 불안정한 지지면을 사용한 선행연구를 바탕으로 불안정한 지지면으로 임상에서 흔히 사용되고 있는 균형판을 이용하였다(Di Fabio, 1995; Taube 등, 2008). 양 하지지지면 조건에서 조건 1은 양측 하지에 모두 안정판, 조건 2는 비마비측에 불안정판과 마비측에 안정판, 조건 3은 비마비측에 안정판과 마비측에 불안정판을 적용하였고, 조건 4는 양측 모두 불안정판을 적용하여 모두 4가지 방법으로 지지면의 조건을 설정하였다. 그 결과, 지지면의 조건에 따른 양측 체중분포율 차이에서 비마비측에 불안정판과 마비측에 안정판을 적용한 조건 2의 경우 굴곡 단계에서 18.
- 이때, 대상자는 3초 동안 천천히 무릎을 굴곡시키고, 무릎관절이 60°가 되었을 때 2초간 유지한 후 다시 3초 동안 무릎관절을 신전시키도록 하였다.
- 측정 시 지지면의 조건은 양 하지에 적용된 지지면의 형태에 따라 4가지 조건으로 나누어졌다. 조건 1은 양 하지에 모두 안정판을 적용하였고, 조건 2는 비마비측에 불안정판, 마비측에 안정판을 적용하였고, 조건 3은 비마비측에 안정판, 마비측에 불안정판을 적용하였고, 조건 4는 양 하지 모두 불안정판을 적용하였다. 4가지 조건은 무작위순서로 적용하였으며, 각 조건의 적용사이에 1분의 휴식시간을 가졌다.
- 편마비 환자가 땅을 딛고 서면 하지의 근육들은 마비에 대한 보상작용으로 활동성에 변화가 오게 된다. 즉, 마비측의 근력 약화와 반응의 지연에 대한 보상반응으로 편마비 환자의 기립 동작과 동시에 비마비측의 내전근은 가능한 빨리 근력을 발휘하고 정상시보다 훨씬 강한 긴장을 유지하려 한다. 이러한 결과, 비마비측의 하지는 마비측의 체중을 지지하기 위해 정상 상태에서보다 더 많은 힘을 발생시켜야 한다, 이러한 자세가 지속되면 마비가 오지 않은 쪽에 더욱 더 많은 힘이 가해져 결국은 정상적인 자세를 회복하는데 방해가 된다(Kirker 등, 2000).
- 본 연구는 편마비 환자 32명을 대상으로 비대칭적인 체중지지를 개선시키기 위해 흔히 사용 되어지는 불안정판을 이용하여 양측 하지의 지지면의 형태에 변화를 주어 반 쪼그려 앉기 동작 시 양측 하지의 근활성도와체중 분포율의 변화를 보고자 하였다. 지지면의 형태는 불안정판과 안정판을 이용하여 4가지 조건으로 나누어 실시하였고, 반 쪼그려 앉기 동작 시 무릎의 굴곡되는 단계와 신전되는 단계를 나누어 하지의 안쪽 넓은근, 앞정강근, 가쪽 뒤넙다리근, 가쪽 장딴지근에 근전도 전극을 부착하여 근활성도와 체중분포율을 동시에 측정하였다. 그 결과, 굴곡 단계와 신전 단계에서 양측 체중분포율 차이에서 비마비측에 불안정판을 적용하고 마비측에 안정판을 적용한 조건 2에서 다른 조건과 비교하여 감소하였다(p<.
- 반 쪼그려 앉기 동작은 사전에 대상자에게 교육하고 숙지하도록 연습하였고, 복장은 반바지를 착용하도록 하였다. 측정 시 지지면의 조건은 양 하지에 적용된 지지면의 형태에 따라 4가지 조건으로 나누어졌다. 조건 1은 양 하지에 모두 안정판을 적용하였고, 조건 2는 비마비측에 불안정판, 마비측에 안정판을 적용하였고, 조건 3은 비마비측에 안정판, 마비측에 불안정판을 적용하였고, 조건 4는 양 하지 모두 불안정판을 적용하였다.
- 측정은 일어선 자세에서 10초간 유지하여 자세를 안정시킨 후에 측정자의 ‘시작’이라는 구두 지시와 함께 시작하였다.
- 근전도 신호의 표본 수집율은 1024 ㎐이었으며 잡음을 제거하기 위하여 60 ㎐ 대역 정지 필터(band stop filter)와 20∼500 ㎐ 대역 통과 필터(band pass filter)를 사용하였다(Dixon과 Howe, 2007). 표준화하기 위하여 %RVC 값을 계산하였다. 기준값을 설정하기 위하여 제자리에서 안정적으로 똑바로 선 자세에서 5초간 지속하게 하여 준비하고, 동작 시 하지의 4개 근육, 양측 총 8개 근육에서 전후 1초를 제외한 3초간의 신호를 RVC 값으로 구하였다.
- 근전도 측정 전에 피부 저항을 감소시키기 위해 부착 부위 주변에 면도를 실시한 후 가는 사포를 이용하여 3∼4회 문질러 피부각질층을 제거하고 알코올을 이용하여 소독하였다. 활성전극(active electrode)과 기준전극(reference electrode)을 근섬유방향과 평행하도록 근복(muscle belly)에 부착하였다. 접지전극(ground electrode)은 피하근육조직이 적고 움직임에 방해가 되지 않도록 부착하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 뇌졸중으로 인해 편마비 환자 32명을 대상자로 하였다. 대상자들은 뇌졸중 발병 후 6개월 이상 지나고 30초 이상 독립적으로 기립 자세 유지가 가능한 자로, 연구에 참여에 관한 충분한 설명을 듣고 연구 참여에 동의한 자를 대상자로 선정하였다.
- 불안정판으로 임상에서 균형 훈련시 흔히 사용하고 있는 에어렉스 균형패드(50 ㎝×41 ㎝×6 ㎝)4)를 사용하였고, 안정판은 나무판(50 ㎝×41 ㎝×6 ㎝)으로 균형패드와 동일한 규격으로 제작하여 사용하였다.
- 그리고, 의사소통과 연구자의 지시에 적절하게 따를 수 있는 자로 하였다. 연구대상자 32명 중 남성 17명(53.1%), 여성 15명(46.9%)이었으며, 평균 연령은 55.8세, 평균 신장은 163.3 ㎝, 그리고 평균 몸무게는 62.1 ㎏이었다. 또한, 유병기간은 평균 17.
- 입력임피던스 (Input Impedance)는 1012 Ω이며, 60 ㎐에서 공통모드제거비(CMRR)가 106 ㏈이었다. 전극은 20 ㎜ 크기의 bipolar silver/silver chloride EMG electrodes2)를 이용하였다.
데이터처리
- 사후 검정방법으로 본 페로니(Bonferroni) 방법을 사용하였으며, 통계학적 유의성을 검정하기 위한 유의수준 α=.05로 하였다.
- 5초를 제외하고 3초간의 신호를 신전 단계 신호로 처리하였다. 신호는 각 조건별로 3회 시행 후 평균값을 이용하여 사용하였다.
- 0 프로그램을 사용하였다. 지지면의 조건에 따른 체중지지 분포 차이 변화와 양측 근활성도 차이 변화를 보기 위하여 반복 측정된 일요인 분산분석(one-way ANOVA with repeated measures)을 사용하였다. 사후 검정방법으로 본 페로니(Bonferroni) 방법을 사용하였으며, 통계학적 유의성을 검정하기 위한 유의수준 α=.
- 4가지 조건은 무작위순서로 적용하였으며, 각 조건의 적용사이에 1분의 휴식시간을 가졌다. 측정은 조건별로 3회 실시하였으며, 평균값을 측정값으로 사용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 편마비 환자들에게서 나타나는 비대칭적인 체중분포에 영향을 미치는 비마비측의 보상작용의 증가를 제한하고 마비측으로의 체중이동을 유도하기 위하여 양측 하지의 지지면의 형태를 다르게 하여 반 쪼그려 앉기 동작 시 MTD-Balance system와 표면근전도를 이용하여 양측 하지의 체중분포율 차이와 양측 하지 근육의 근활성도 차이를 측정하여 대칭성이 증가되는지 알아보았다. 그리고, 움직이는 지지면과 불안정한 지지면을 이용하면 자세 반응이 더 빠르게 나타나고, 환경의 변화를 통하여 다양한 효과를 확인하고자 불안정한 지지면을 사용한 선행연구를 바탕으로 불안정한 지지면으로 임상에서 흔히 사용되고 있는 균형판을 이용하였다(Di Fabio, 1995; Taube 등, 2008). 양 하지지지면 조건에서 조건 1은 양측 하지에 모두 안정판, 조건 2는 비마비측에 불안정판과 마비측에 안정판, 조건 3은 비마비측에 안정판과 마비측에 불안정판을 적용하였고, 조건 4는 양측 모두 불안정판을 적용하여 모두 4가지 방법으로 지지면의 조건을 설정하였다.
- 양 하지의 체중분포를 측정하기 위해 Measurement Training and Documentation-Balance System(MTD-Balance system)3)을 이용하였다. 이 장비는 양발의 체중부하량을 비교하여 자세의 흔들림을 측정하여 균형을 검사하는 장비이다.
- 하지 근육의 근활성도 측정은 LXM 3208-RF1)를 이용하였다. 입력임피던스 (Input Impedance)는 1012 Ω이며, 60 ㎐에서 공통모드제거비(CMRR)가 106 ㏈이었다.
성능/효과
- 굴곡 단계에서 양측 안쪽 넓은근, 앞정강근, 가쪽 뒤 넙다리근, 가쪽 장딴지근 근활성도 차이에서 유의한 감소를 보였으며(p<.05), 다른 조건들에 비하여 조건 2에서 유의한 감소를 보였다(p<.05)(표 3).
- 굴곡과 신전 단계에서 양측 체중분포율 차이는 지지면의 조건에 따라 유의한 차이가 있었으며, 다른 조건들에 비하여 조건 2에서 유의한 감소를 보였다(p<.05)(표 2).
- 그 결과, 굴곡 단계와 신전 단계에서 양측 체중분포율 차이에서 비마비측에 불안정판을 적용하고 마비측에 안정판을 적용한 조건 2에서 다른 조건과 비교하여 감소하였다(p<.05).
- 그 결과, 굴곡 단계와 신전 단계에서 조건 2의 경우 다른 조건과 비교하여 양측 근활성도 차이가 통계학적으로 유의하게 감소함을 볼 수 있었고(p<.05), 이는 양측의 대칭성이 증가한 체중분포율 차이의 결과와 유사하게 나타났다.
- 그 결과, 지지면의 조건에 따른 양측 체중분포율 차이에서 비마비측에 불안정판과 마비측에 안정판을 적용한 조건 2의 경우 굴곡 단계에서 18.69%와 신전 단계에서 19.38%로 조건 1, 3, 4와 비교하여 유의하게 감소함을 보였다(p<.05).
- 05), 이는 양측의 대칭성이 증가한 체중분포율 차이의 결과와 유사하게 나타났다. 본 연구에서는 마비측의 근활성도를 비교한 결과 조건 2에서 다른 조건들보다 유의하게 증가함을 보였는데 양측 근활성도 차이의 결과와 종합해 보면, 조건 2에서 마비측의 근활성도가 증가하고, 비마비측의 근활성도가 감소하여 양측의 근활성도 차이가 감소하였다. 이것은 양측 하지의 근활성도에서 실험 전과 비교하여 대칭성이 증가하였음을 보여준 것이다.
- 신전 단계에서 양측 안쪽 넓은근, 가쪽 장딴지근 근활성도 차이에서 유의한 감소를 보였으며(p<.05), 다른 조건들에 비하여 조건 2에서 유의한 감소를 보였다 (p<.05)(표 4).
- 연구 결과, 편마비 환자의 반 쪼그려 앉기 동작 시, 마비측 하지에 안정한 지지면을 적용하고 비마비측에 불안정한 지지면을 적용한 경우에 양 하지의 체중분포 율과 양 하지의 근활성도의 차이가 감소하여 양 하지의 대칭성이 증가하였다. 이는 비마비측의 불안정판이 적절한 고유수용성감각입력에 혼란을 주고, 안정판에 지지하고 있는 마비측으로의 체중이동을 촉진되어 마비측으로의 체중지지와 근활성도가 증가되어 나타난 결과라고 사료된다.
후속연구
- 본 연구에서는 대상자의 수가 적고 제한된 조건하에서 일부분의 환자만을 대상으로 연구가 진행되었기 때문에 편마비 환자 전체에게 일반화하기에는 제한이 있고, 여러 조건의 지지면 위에서 반 쪼그려 앉기 동작시 체간의 움직임을 적절하게 제한하지 못함으로써 체 간에 움직임에 의한 체중이동의 요인을 적절하게 통제하지 못했다. 또한, 대상자들의 발병원인 및 마비측과 같은 특성들을 적절하게 통제하지 못함으로써 특성에 따른 전체 환자들에게 일반화하기가 어렵다.
- 앞으로 편마비 환자의 비대칭성으로 인한 자세 조절의 문제를 개선 시키기 위하여 비마비측의 과도한 보상 작용을 제한하고 마비측의 활동을 증가시키기 위하여 지지면 형태의 변화를 주어 기능적인 훈련을 할 수 있는 방법들이 개발되어야 할 것이다.
- 또한, 대상자들의 발병원인 및 마비측과 같은 특성들을 적절하게 통제하지 못함으로써 특성에 따른 전체 환자들에게 일반화하기가 어렵다. 추후 편마비 환자의 하지의 고유수용성 감각을 적절히 촉진시키고 과도한 보상작용을 제한하고 마비측의 활동을 증가 시켜 적절한 체중분배와 하지 근육의 활동을 증진시킬 수 있는 효율적인 평가방법과 훈련방법에 대하여 계속적인 연구가 이루어져야 할 것이다.
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