Freezing of gait is a severely problem in people with Parkinson's disease. The purpose of this study was to investigate the muscle activities of adductor longus, gluteus medius, gluteus maximus, biceps femoris, rectus femoris, gastrocnemius, and tibialis anterior using Noraxon 8 channels EMG system ...
Freezing of gait is a severely problem in people with Parkinson's disease. The purpose of this study was to investigate the muscle activities of adductor longus, gluteus medius, gluteus maximus, biceps femoris, rectus femoris, gastrocnemius, and tibialis anterior using Noraxon 8 channels EMG system during stop task in patients with Parkinson's disease. Seven parkinson's patients and age matched normal participants were recruited in the study. Filtered EMG signals were rectified, smoothed and integrated. To control for the altered timing and magnitude of activity, iEMG was normalized for time and peak value. The results indicated that the patients with Parkinson showed decreased gait cycle, stance phase, swing phase time, swing phase time ratio and increased stance phase time ratio than normal participants. The patients with Parkinson showed decreased gastrocnemius muscle activity time ratio, while increased tibialis anterior muscle activity time ratio than normal participants. During stance phase before stop, the patients with Parkinson showed relatively lower average and peak iEMG in anterior tibialis and gastrocnemius muscle than normal participants. During swing phase before stop, the patients with Parkinson showed relatively higher average iEMG in gastrocnemius muscle than normal participants. During stop phase, the patients with Parkinson showed relatively lower average and peak iEMG in anterior tibialis and gastrocnemius muscle than normal participants.
Freezing of gait is a severely problem in people with Parkinson's disease. The purpose of this study was to investigate the muscle activities of adductor longus, gluteus medius, gluteus maximus, biceps femoris, rectus femoris, gastrocnemius, and tibialis anterior using Noraxon 8 channels EMG system during stop task in patients with Parkinson's disease. Seven parkinson's patients and age matched normal participants were recruited in the study. Filtered EMG signals were rectified, smoothed and integrated. To control for the altered timing and magnitude of activity, iEMG was normalized for time and peak value. The results indicated that the patients with Parkinson showed decreased gait cycle, stance phase, swing phase time, swing phase time ratio and increased stance phase time ratio than normal participants. The patients with Parkinson showed decreased gastrocnemius muscle activity time ratio, while increased tibialis anterior muscle activity time ratio than normal participants. During stance phase before stop, the patients with Parkinson showed relatively lower average and peak iEMG in anterior tibialis and gastrocnemius muscle than normal participants. During swing phase before stop, the patients with Parkinson showed relatively higher average iEMG in gastrocnemius muscle than normal participants. During stop phase, the patients with Parkinson showed relatively lower average and peak iEMG in anterior tibialis and gastrocnemius muscle than normal participants.
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문제 정의
(2004) 의 제안처럼 파킨슨 환자들에게서 나타나는 보행 멈춤 시 동결과 관련된 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 파킨슨 환자들이 걷다가 멈출 때 작용하는 하지의 근육활동을 규명하는데 있다.
본 연구는 파킨슨 환자들이 걷다가 멈출 때 작용하는 하지의 근육활동을 규명하는 것이다.
본 연구의 목적은 파킨슨 환자의 멈춤 보행 시 작용하는 하지의 근육활동을 규명하는데 있으며, 이를 위해 장내전근, 중둔근, 대둔근, 대퇴이두근, 대퇴직근, 비복근과 전경골근의 근전도 패턴을 분석하였다. 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 보행 주기 시간, 지지구간 시간, 스윙구간 시간은 더 짧게 나타났으며, 지지구간 시간 비율은 증가하였으며 스윙구간 시간 비율은 감소하였다.
제안 방법
8채널 무선 근전도 시스템(Telemyo; Noraxon USA Inc., Scottsdale, AZ)을 사용하여 하지의 근육활동을 측정하였다. 7채널은 근육의 활동을 기록하고 나머지 1채널은 보행주기를 결정 하는 시점을 찾기 위해서 풋 스위치에서 발생된 신호를 기록하였다[Figure 1].
최대 적분 근전도치는 실제 보행 시 나타난 근전도 값을 분석구간 동안 나타난 최대 값으로 나누어 구간 내에서 50 ms 이동 평균치를 통해 계산한 자료값 중 최고 값이다(Kim & Chae, 2007). 구간별 평균 및 최대 적분근전도치를 제시하기 위해서 보행 멈추기 바로 전 지지구간, 바로 전 스윙구간, 멈춤 구간으로 나누었다. 구간의 분류는 근전도 화면에 나타난 풋 스위치 신호를 이용하였다[Figure1].
보행주기에서의 시간 특성을 비교하기 위해서 파킨슨 환자의 환측 부위와 정상노인의 주동발(굴려준 볼을 차는 발)의 지면접촉에서 다음 번 지면접촉까지를 보행주기로 정하였다. 근육활동의 시간 특성을 알아보기 위해 지지활동 시간(%지지구간), 스윙활동 시간(%스윙구간) 및 멈춤 활동 시간(%멈춤구간)을 산출하였다.
근전도 신호를 증폭기(Biocommunication Electronics, 모델 215, input impedance > 109 Ω, CMRR > 100 dB Nonlinearity <0.01%)를 사용하여 증폭하였다.
근전도 자료(raw EMG)를 필터링(recursive digital filter, Matlab Elliptic filter, 10-350 Hz band pass)하였다. 정파 정류를 시킨 후 표준화를 시켰다.
연구대상자에게 연구실에 도착하면 연구의 목적, 실험방법, 주의사항 등을 설명하였으며, 평소의 자연스러운 걸음걸이 동작을 수행할 수 있도록 충분한 연습을 실시하였다. 멈춤 보행시 작용하는 근육들의 활동을 측정하기 위해 7쌍의 표면 전극을 파킨슨 환자의 환측 부위와 정상노인의 주동발(굴려준 볼을 차는 발)의 관련 부위에 부착하였다. 5 m의 보행로를 걸어가다가 목표 지점에 도착하면 멈추도록 하였다.
87 초로 정하였다. 보행주기에서의 시간 특성을 비교하기 위해서 파킨슨 환자의 환측 부위와 정상노인의 주동발(굴려준 볼을 차는 발)의 지면접촉에서 다음 번 지면접촉까지를 보행주기로 정하였다. 근육활동의 시간 특성을 알아보기 위해 지지활동 시간(%지지구간), 스윙활동 시간(%스윙구간) 및 멈춤 활동 시간(%멈춤구간)을 산출하였다.
접지 전극(ground electrode)은 상전장골극(ASIS)에 부착하였으며, 전극의 각 쌍은 작용하는 근육 선에 평행하게 부착하였다. 전극이 부착 될 지점 위의 피부는 부착하기 전에 알코올로 잘 닦았다.
근전도 자료(raw EMG)를 필터링(recursive digital filter, Matlab Elliptic filter, 10-350 Hz band pass)하였다. 정파 정류를 시킨 후 표준화를 시켰다. 피험자의 특성상 일반적으로 사용되는 표준화 기법인 최대정적수축(IMVC)을 얻기가 곤란하여, 분석구간에서 나타난 최대 값(100 %)을 구해 모든 자료를 표준화 한 후 구간별 평균 및 최대 적분 근전도치를 계산하였다(Kean et al.
파킨슨 환자들과 정상노인들이 걷다가 멈출 때 중요하게 작용하는 근육활동을 기록하기 위하여 7쌍의 표면 전극을 하지의 해당부위에 부착하였다. 7개 근육 이름과 표면전극의 부착위치는 [Table 2]와 같다(Cram & Kasman, 1998).
정파 정류를 시킨 후 표준화를 시켰다. 피험자의 특성상 일반적으로 사용되는 표준화 기법인 최대정적수축(IMVC)을 얻기가 곤란하여, 분석구간에서 나타난 최대 값(100 %)을 구해 모든 자료를 표준화 한 후 구간별 평균 및 최대 적분 근전도치를 계산하였다(Kean et al., 2009). 평균 적분 근전도치는 실제 보행 시 나타난 근전도 값을 분석구간 동안 나타난 최대 값으로 나누어 정해진 구간에서의 평균값이다.
대상 데이터
01%)를 사용하여 증폭하였다. 노락슨(Noraxon USA, Inc.) 사의 소프트웨어 프로그램(MyoResearch v4.0)을 통하여 1,000 Hz로 데이터를 기록하였다.
본 연구의 대상은 S시에 소재한 A 병원의 파킨슨 내원환자 7명으로 본인과 담당의사의 실험 참가 동의서를 얻어 실험에 참여하였다. 파킨슨 환자의 신체적 특성은 [Table 1]과 같다.
파킨슨 환자와의 비교를 위해 일반 노인 7명(나이: 64.7±5.9세, 신장: 167.8±7.9 cm, 체중: 62.1±6.5 kg)도 본인의 동의서를 얻어본 실험에 참여하였다.
피부 움직임으로 인한 신호의 왜곡(signal artifacts)을 최소화하기 위해서, 프리앰프 회로(on-site preamplification circuitry)를 가진 전극(Liberty Technology MYO115 electrode, gain = 1,000 input impedance > 1014 Ω, CMRR > 90 dB frequency response = bandpass 3 dBat 90 and 500 Hz 중심 간의 거리=1.5 cm을 사용하였다.
데이터처리
풋 스위치는 연구대상자의 분석 발의 후족부위의 발바닥에 부착하였다. 근전도 자료는 근전도 프로그램 (MyoResearch v4.0)을 사용하여 분석하였다.
집단별로 종속변인들의 평균과 표준편차를 산출하였다. 두 집단(파킨슨 환자집단 대 정상노인 집단)의 효과를 검증하기 위하여 독립 t-test를 실시하였다.
집단별로 종속변인들의 평균과 표준편차를 산출하였다. 두 집단(파킨슨 환자집단 대 정상노인 집단)의 효과를 검증하기 위하여 독립 t-test를 실시하였다.
성능/효과
027). 또한, 실험집단은 통제집단에 비해 멈춤구간에서 비복근의 평균 적분 근전도가 더 낮게 나타났으며(p=0.009), 전경골근의 평균 적분 근전도도 더 낮게 나타났다(p=0.013).
파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 보행을 멈추기 전 지지구간에서 비복근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도가 더 낮게 나타났으며, 전경골근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도도 더 낮게 나타났다. 또한, 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 체공구간에서 비복근의 평균 적분근전도가 더 높게 나타났고, 멈춤구간에서 비복근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도가 더 낮게 나타났으며, 전경골근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도도 더 낮게 나타났다. Mitoma et al.
본 연구에서 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 통계적인 차이가 나타난 전경골근과 비복근뿐만 아니라 통계적인 차이는 나타나지 않았지만 대부분의 하지 근육활동이 줄어든 것으로 나타났다. 이와 관련해서 Morris, Huxham, McGinley와 Iansek(2001)은 대뇌기저핵(basal ganglia)이 순차적인 움직임을 만드는 운동의 조절기능을 제대로 통제하지 못했을 때, 움직임이 느려지고 그 결과로 근육활동이 감소된 것이라고 하였다.
본 연구에서는 스윙 전구간과 지지구간에서 일반 노인들에 비해 파킨슨 환자들의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도가 낮게 나타난 것으로 보아, 이는 발뒤꿈치 착지가 없는 비정상적인 발의 접지 때문인 것으로 사료된다(Nieuwboer et al., 2004; Ueno, Yanagisawa & Takami, 1993).
연구결과, 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 보행주기 시간, 지지구간 시간, 스윙구간 시간은 더 짧게 나타났으며, 지지구간 시간 비율은 증가하였으며 스윙구간 시간 비율은 감소하였다. Nieuwboer et al.
연구대상자에게 연구실에 도착하면 연구의 목적, 실험방법, 주의사항 등을 설명하였으며, 평소의 자연스러운 걸음걸이 동작을 수행할 수 있도록 충분한 연습을 실시하였다. 멈춤 보행시 작용하는 근육들의 활동을 측정하기 위해 7쌍의 표면 전극을 파킨슨 환자의 환측 부위와 정상노인의 주동발(굴려준 볼을 차는 발)의 관련 부위에 부착하였다.
파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 멈춤구간에서 비복근의 활동 시간은 더 낮은 비율로 나타났으며, 전경골근의 활동 시간은 더 높은 비율로 나타났다. 이는 보행을 멈춘 후 자세의 불안정을 극복하기 위해 발목 관절을 펴는 전경골근의 활동이 더 오랫동안 작용한 것으로 판단된다.
연구결과, 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 보행주기 시간, 지지구간 시간, 스윙구간 시간은 더 짧게 나타났으며, 지지구간 시간 비율은 증가하였으며 스윙구간 시간 비율은 감소하였다. Nieuwboer et al.
파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 보행을 멈추기 전 지지구간에서 비복근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도가 더 낮게 나타났으며, 전경골근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도도 더 낮게 나타났다. 또한, 파킨슨 환자들은 일반 노인들에 비해 체공구간에서 비복근의 평균 적분근전도가 더 높게 나타났고, 멈춤구간에서 비복근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도가 더 낮게 나타났으며, 전경골근의 평균 적분근전도 및 최대 적분근전도도 더 낮게 나타났다.
후속연구
, 2004). 따라서 신체의 고유수용기 기능의 향상을 통해, 자세조절과 스텝조절의 협응력을 향상시키는 운동을 지속적으로 수행해야 할 것으로 판단된다.
그들은 동결이 나타나기 전에 전경골근과 비복근의 근육활동이 발생되어짐을 보고하였으며, 비복근에 비해서 전경골근의 근육활동이 더 크게 나타났다고 하였다. 이는 스윙 중에 다리를 당기는 보상 전략이라고 하면서, 동결과 관련해서 여러 가지 조건에서의 근전도 연구가 더 진행되어야 한다고 제안하였다.
파킨슨 환자가 부드럽고 자연스러운 멈춤 동작을 수행하기 위해선 보행 시 작용하는 하지의 근신경 능력을 향상시켜야 하는데, 특히 전경골근과 비복근의 기능 강화가 필요하다. 향후 파킨슨 환자 대상자간 또는 대상자내 다양성(variability) 연구와, 재활 운동 전․후의 파킨슨 환자의 근육 동원 양상 변화에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
8채널 무선 근전도 시스템을 이용하여 어떻게 근육을 측정하였는기?
, Scottsdale, AZ)을 사용하여 하지의 근육활동을 측정하였다. 7채널은 근육의 활동을 기록하고 나머지 1채널은 보행주기를 결정 하는 시점을 찾기 위해서 풋 스위치에서 발생된 신호를 기록하였다[Figure 1]. 풋 스위치는 연구대상자의 분석 발의 후족부위의 발바닥에 부착하였다.
파킨슨병 무엇인가?
파킨슨병은 신경전달물질인 도파민의 분비저하로 인해 발생 되는 퇴행성 뇌질환이다(Kim & Won, 2004; Yu & Lim, 2008). 파킨슨병의 원인으로는 뇌염 및 뇌질환, 그리고 약물 중독 등으로 추정하는데, 아직까지 정확한 원인은 규명되지 않았다 (Lee, 2005).
파킨슨병의 원인은 무엇인가?
파킨슨병은 신경전달물질인 도파민의 분비저하로 인해 발생 되는 퇴행성 뇌질환이다(Kim & Won, 2004; Yu & Lim, 2008). 파킨슨병의 원인으로는 뇌염 및 뇌질환, 그리고 약물 중독 등으로 추정하는데, 아직까지 정확한 원인은 규명되지 않았다 (Lee, 2005). 파킨슨병은 주로 노인들에게서 발병되며, 평균발병 연령은 60세이다.
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