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문제 정의
- 이렇듯, 바로 누운 자세에서 일어서기의 연령별, 남녀별 운동 형태를 분석한 연구는 많았으나, 동작 분석과 근활성도를 분석한 연구는 부족한 실정이며, 특히 신체적 기능장애를 가지고 있는 뇌졸중 환자를 대상으로 한 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구는 누운 자세에서 일어서기 동작의 초기 단계인 누운 자세에서 앉기까지의 동작을 노인과 뇌졸중 환자들이 가장 많이 사용하는 운동 형태인 한 손을 바닥을 밀고, 체간과 두부를 부분적으로 회전하며 일어나는 형태의 생체 역학적 특성을 비교하여, 뇌졸중 환자의 일상생활 동작 훈련의 효율적인 방법을 제시하고자 한다.
- 본 연구는 누운 자세에서 앉기 동작 시 뇌졸중 환자와 연령이 비슷한 건강한 노인의 동작과 근활성도의 차이를 알아보고자 연구를 실시하였다. 연구 결과 동작 수행 시 소요시간의 차이는 동작의 I단계와 III단계에서는 그룹 간 통계적인 차이를 보였다(p<0.
- 14°로 차이가 대조군에서 더 큰 변화를 보여 그룹 간 차이를 보였으나, 두 그룹 모두 선행연구의 결과보다 더 적은 각도변화를 보였다. 본 연구에서는 실험군과 대조군 모두 한 손을 지지하며 앉기 동작을 수행하여 체간을 들어 올리는 시기에 체간 하부의 굴곡과 더불어 회전 운동이 나타나 시상면에서 관찰되는 체간의 구부러짐이 양손을 지지하지 않고 앉는 운동 형태에 비해 더 감소된 각도 변화를 보였을 것이라 생각되고, 실험군은 체간을 들어 올릴 때 비마비측으로 몸을 밀며 회전시키는 전략을 사용하여 동작을 수행하였기 때문에 대조군에서 보다 더 적은 각도 변화를 보였으리라 생각된다.
제안 방법
- 25 신호의 표본수집률은 1,000 Hz로 설정하였으며, 250∼500 Hz 주파수 영역 필터(bandwidth)와 60 Hz 노치필터(notch filter)를 이용하였다.
- 각각의 동작은 3회 반복 측정하여 평균값을 구하였고, 동작의 구간 분류는 시작부터 끝 지점까지를 I단계 앞이마에 부착한 마커가 움직이는 시점부터 상부체간이 바닥에서 들어지는시점까지, II단계는 상부체간이 바닥에서 들어지는 시점부터 하부체간이 바닥에서 들어지기 시작하는 시점까지, 마지막 III 단계는 하부 체간이 바닥에서 들어지기 시작하는 시점에서 앞 이마에 부착한 마커가 멈추는 시점으로 하여 3단계로 구분하고, 각 단계에서의 각도 변화와 소요되는 시간을 산출하였다.
- 근육의 부착 부위는 동작 시 목의 굴곡근 활성도를 알아보기 위해 목빗근, 체간의 굴곡근과 회전근의 활성도를 알아보기 위해 배곧은근과, 바깥 배 빗근, 엉덩 관절의 굴곡근의 활성도와 하지 근활성도를 알아보기 위해 넓다리곧은근에 부착하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부 표면의 저항을 제거하기 위해서 면도칼로 제모 후, 소독용 알코올로 피부 지방을 제거하고, 전극을 피부에 부착하고 전극을 가볍게 눌러 전극 내 근전도용 전해질 겔(electrolytic gel)이 피부와 전극 사이에서 유지 되게 하였다.
- 7-9 그 중 우리나라와 같은 생활환경에서 많이 필요로 되는 기능인 바로 누운 자세에서 서기까지를 분석한 연구들은 발달학적 패턴을 근거로 상지, 두부와 체간, 하지의 세 분절로 나누어 각각의 분절에서 움직임의 형태를 묘사하여 분석한 연구들이 대부분이었다. 누운 자세에서 일어서기시 상지에서는 양손을 바닥을 밀고 난 후 팔을 뻗어 체간을 일으키는 형태, 비대칭적으로 한 손은 바닥을 밀고, 다른 손을 뻗으며일으키는형태,대칭적으로양손을바닥을밀며 일어나는 형태, 양손을 모두 지지하지 않고, 체간을 일으키는 형태로 분류하였고, 두부 및 체간에서는 완전한 회전과, 부분적인 회전을 하는 형태 체간의 회전 없이 몸을 일으키는 형태로 움직임의 형태를 관찰하여 정리하였다.10-12 누운 자세에서 일어서기까지의 운동 형태의 정립을 바탕으로 나이, 성별, 질환에 따른 운동 형태의 변화에 대한 연구가 이루어졌다.
- 동적 적외선 피부 마커의 부착부위는 실험군은 마비측, 대조군은 비우세측의 이마 앞, 관자놀이, 어깨 봉우리, 여덟 번째 갈빗대, 열 번째 갈빗대, 열두 번째 갈빗대, 다리의 위 앞 엉덩뼈가시, 큰돌기, 넙다리뼈의 가쪽위관절융기 및 정강뼈의 가 쪽 복사뼈에 부착하였다. 목 움직임의 각도는 이마 앞과 관자놀이 및 어깨 봉우리를 잇는 선 사이의 각도, 윗 몸통 움직임의 각도는 어깨 봉우리와 여덟 번째 갈빗대 및 열 번째 갈빗대를 잇는 선 사이의 각도, 아래 몸통 움직임의 각도는 열두 번째 갈빗대와 다리의 위 앞 엉덩뼈가시 및 큰 돌기를 잇는 선 사이의 각도, 골반 움직임의 각도는 위 앞 엉덩뼈가시, 큰 돌기 및 수평면을 잇는 선 사이의 각도, 고관절 움직임의 각도는 위 앞 엉덩뼈가시, 큰 돌기 및 넙다리뼈의 가쪽 위 관절융기를 잇는 선 사이의 각도로 정의하였다.
- 본 연구에서는 누운 자세에서 앉기 시 실험군과 대조군의 목빗근, 배곧은근, 바깥배빗근과 넓다리곧은근의 근활성도의 차이를 비교 분석하였다. 목 빗근의 근활성도는 실험군 20.
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2. 실험방법
실험군과 대조군은 누운 자세에서 앉기 시 운동 형태 중 노인과 뇌졸중 환자들이 가장 많이 사용하는 운동 형태인 한쪽 팔의 지지를 통하여 체간의 부분적인 회전을 통해 앉는 운동과제를 수행하게 하였고,11,12 운동과제를 수행하는 동안 동작과 근활성도를 분석하였다.
- 운동과제를 수행하는 동안 목빗근, 배곧은근, 바깥배빗근, 넙다리곧은근의 근전도 신호 수집과 신호처리를 위해 MP100 system의 4채널 무선 표면 근전도(Biopac System Inc., Santa Barbara, CA, USA)를 이용하여 수집하였으며 활성 전극은 두 개의 스테인리스 스틸 패드(stainless steel pad)로 구성되었고, 전극의 직경은 11.4 mm, 전극 간 간격은 20 mm로 하였다. 4개의 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.
- 근육의 부착 부위는 동작 시 목의 굴곡근 활성도를 알아보기 위해 목빗근, 체간의 굴곡근과 회전근의 활성도를 알아보기 위해 배곧은근과, 바깥 배 빗근, 엉덩 관절의 굴곡근의 활성도와 하지 근활성도를 알아보기 위해 넓다리곧은근에 부착하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부 표면의 저항을 제거하기 위해서 면도칼로 제모 후, 소독용 알코올로 피부 지방을 제거하고, 전극을 피부에 부착하고 전극을 가볍게 눌러 전극 내 근전도용 전해질 겔(electrolytic gel)이 피부와 전극 사이에서 유지 되게 하였다.25 신호의 표본수집률은 1,000 Hz로 설정하였으며, 250∼500 Hz 주파수 영역 필터(bandwidth)와 60 Hz 노치필터(notch filter)를 이용하였다.
대상 데이터
- 연구대상자들은 실험 방법을 충분히 이해하였으며 연구에 자발적으로 참여하고 연구 참여 동의서를 작성하였다. 대상자는 만 55세 이상의 남, 여로 건강한 노인 15명과 뇌졸중 환자 15명으로 총 30명을 선정하였다. 실험군은 유병기간이 6개월 이상인 만성 뇌졸중 환자들로, 독립적으로 누운 자세에서 앉기 동작을 수행할 수 있고 앉은 자세에서 자세 조절이 가능하였다.
- 본 연구의 기간은 2012년 5월 1일부터 2012년 9월 16일까지 시행하였다. 연구대상자들은 실험 방법을 충분히 이해하였으며 연구에 자발적으로 참여하고 연구 참여 동의서를 작성하였다.
- 대상자는 만 55세 이상의 남, 여로 건강한 노인 15명과 뇌졸중 환자 15명으로 총 30명을 선정하였다. 실험군은 유병기간이 6개월 이상인 만성 뇌졸중 환자들로, 독립적으로 누운 자세에서 앉기 동작을 수행할 수 있고 앉은 자세에서 자세 조절이 가능하였다. 연구에 참가한 모든 대상자들은 MiniMental State Examination-Korean version이 24점 이상으로 의사소통 및 인지기능에 제한이 없는 자였으며,23 대조군과 실험군 모두 기타 다른 내, 외과적 소견이 없는 자로 선정하였다(Table 1).
- 실험군은 유병기간이 6개월 이상인 만성 뇌졸중 환자들로, 독립적으로 누운 자세에서 앉기 동작을 수행할 수 있고 앉은 자세에서 자세 조절이 가능하였다. 연구에 참가한 모든 대상자들은 MiniMental State Examination-Korean version이 24점 이상으로 의사소통 및 인지기능에 제한이 없는 자였으며,23 대조군과 실험군 모두 기타 다른 내, 외과적 소견이 없는 자로 선정하였다(Table 1).
데이터처리
- 4 mm, 전극 간 간격은 20 mm로 하였다. 4개의 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.8.1 소프트웨어 (Biopac System Inc.)를 이용하여 저장 및 분석하였다.24
- 25 신호의 표본수집률은 1,000 Hz로 설정하였으며, 250∼500 Hz 주파수 영역 필터(bandwidth)와 60 Hz 노치필터(notch filter)를 이용하였다. 동작 수행 동안의 근육의 활동전위를 정량화하기 위하여 평균제곱(root mean square)을 처리하여 분석하였다.
- 운동과제를 수행하는 동안 목, 체간, 골반, 엉덩 관절의 동작은 동작분석 시스템(LUKOtronic AS 202, Lutz-KovacsElectronics, Innsbruck, Austria)을 사용하여 분석되었다. 6개의 적외선 카메라와 동적 적외선 피부 마커로 구성되고, 마커의 움직임은 100 Hz로 포착되었다.
- 측정된 자료는 SPSS ver. 19.0 for Window (IBM Co., Armonk, NY,USA)를 이용하여 통계처리하였으며, 두 집단 간의 정규성 검정과 동작 및 근활성도의 차이를 검증하기 위해 독립표본 t 검정을 사용하였다. 통계학적 유의수준은 0.
성능/효과
- 3 우리나라의 주택구조는 대부분 온돌 방식으로 좌식생활과 같은 생활 방식이 형성되었고 바닥에서의 생활이 보편화 되어있다.4 이러한 좌식생활 환경에서는 의자나 침대에서 일어서기 뿐만 아니라 바닥에서 일어서기도 중요하다.
- 넓다리곧은근의 근활성도는 실험군 1.52±0.30 mV, 대조군 2.54±0.67 mV로 실험군에서 낮은 근활성도를 보였고 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001).
- 본 연구 결과 뇌졸중 환자의 누운 자세에서 앉기 동작능력을 향상시키기 위해서는 체간을 들어 올리는 시기에 목과 상부 체간의 가동성을 확보하고, 비마비측으로 밀며 일어나는 보상작용을 줄이고, 골반과 엉덩 관절의 움직임을 증가시켜 체간을 들어 올리는 시기에 골반과 엉덩 관절의 협응 운동 유도가 필요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 넓다리곧은근은 체간의 굴곡을 보조해 주고, 하지의 안정성을 제공해주는 요소로, 과도한 체간 근육의 사용을 줄이고, 동작을 효율적으로 수행하기 위해 근력 강화가 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 본 연구는 연구대상자 선정기준에 적합한 일부만을 대상으로 시행된 연구였고, 누운 자세에서 앉기 시 사용되는 몇 가지 운동형태 중 노인과 뇌졸중환자가 가장 많이 사용하는 운동 형태를 분석하였다는 제한점이 있었다.
- 본 연구 결과 뇌졸중 환자의 누운 자세에서 앉기 동작능력을 향상시키기 위해서는 체간을 들어 올리는 시기에 목과 상부 체간의 가동성을 확보하고, 비마비측으로 밀며 일어나는 보상작용을 줄이고, 골반과 엉덩 관절의 움직임을 증가시켜 체간을 들어 올리는 시기에 골반과 엉덩 관절의 협응 운동 유도가 필요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 넓다리곧은근은 체간의 굴곡을 보조해 주고, 하지의 안정성을 제공해주는 요소로, 과도한 체간 근육의 사용을 줄이고, 동작을 효율적으로 수행하기 위해 근력 강화가 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 동작의 II단계에서 대조군 8.93±4.21°, 실험군 5.87±3.14°로 차이가 대조군에서 더 큰 변화를 보여 그룹 간 차이를 보였으나, 두 그룹 모두 선행연구의 결과보다 더 적은 각도변화를 보였다.
- Galli 등26의 연구에서는 건강한 성인과 뇌졸중 환자의 의자에서 서기까지 동작의 시간을 비교하였는데, 총 3구간 중 마지막 단계만을 제외한 전 구간에서 건강한 성인에 비해 느린 속도를 보였다. 비록 운동 과제는 다르지만, 본 연구와 비슷한 결과로 뇌졸중 환자는 건강한 성인과 노인에 비해 동작의 수행 속도가 느려짐을 나타냈다. 뇌졸중 환자는 일어서는 동작시기에 무게중심을 안정화하는 데 있어 더 많은 시간이 필요하며,27 중추신경계의 손상으로 나타나는 근력의 약화와 효율적인 근육동원의 문제로 인해 기능적인 동작 수행에 있어 속도가 저하되는 것으로 생각된다.
- 연구 결과 동작 수행 시 소요시간의 차이는 동작의 I단계와 III단계에서는 그룹 간 통계적인 차이를 보였다(p<0.001, p<0.01).
- Fuziwara 등32은 머리뼈통과자기자극(transcranial magnetic stimulation)을 사용해서 손상쪽과 비손상쪽 반구를 자극하였을 때 마비측과 비마비측 체간근육의 운동신경 유도전위를 20명의 뇌졸중 집단과 11명의 대조 집단에서 조사한 결과 비손상쪽의 반구에 대한 자극에서 11명의 뇌졸중 환자 중 10명에서 양쪽의 몸통 근육에 운동전위가 유발되었다. 이는 뇌졸중 후의 몸통기능 회복에는 비손상쪽 반구에 의한 몸통근육의 활동의 증가가 관여하고, 몸통기능의 회복에서 비교차로의 보상적인 역할이 있다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 이유로 누운 자세에서 앉기의 기능적 동작을 수행 시 마비측의 체간근육의 활성도가 대조군에 비해 높았을 거라 사료된다.
- Cordo 등22은 건강한 성인을 대상으로 손을 지지하지 않고 대칭적으로 몸을 일으키며 앉는 운동 형태를 분석한 결과 움직임의 시작점부터, 체간이 구부러지는 시점까지 목이 30° 정도 구부러지다가 이후 종료 시까지 점차 신전되어 종료 시에는 시작점보다 10° 정도 신전된 상태에서 앉기를 수행한다 하였다. 이러한 결과는 각도의 차이는 있었으나, 본 연구의 대조군에서 나타나는 각도 변화와 유사하였고, 동작의 전 구간에서 목의 각도 변화가 크게 없었던 실험군의 결과와는 차이를 보였다. 뇌졸중 환자는 성인과 노인에 비해 마비측 신체 분절의 가동성이 부족하고 특히 뇌졸중 환자에게서 동작 수행 중 나타나는 강직과 비정상적인 공동작용의 영향으로 근육을 동원시키고 순차적으로 움직이는 능력이 부족하여 동작의 초기 목관절의 움직임이 제한되었을 것이라 생각되며, 대조군과 비교해 고정된 형태로 동작을 수행했을 것이라 생각된다.
- Cordo 등22은 건강한 젊은 성인을 대상으로 누운 자세에서 앉기 동작을 수행 시 목 빗근의 근활성도는 동작의 시작 시점에서부터 상부 체간을 들어 올리는 시점까지 25(%maximum voluntary contraction)로 전체구간 중 가장 높은 근활성도를 나타낸다고 하였다. 이러한 결과로 미루어 볼 때본 연구에서 목빗근의 근활성도가 실험군이 대조군에서 보다 더 낮은 활성도를 보인 것은 동작의 초기에 목을 구부리는 움직임이 적게 일어났고, 목을 구부리기보다는 비손상측으로 밀며 일어나는 뇌졸중 환자의 움직임 특성상 목빗근의 근활성도가 감소한 것로 생각된다.
후속연구
- 또한, 넓다리곧은근은 체간의 굴곡을 보조해 주고, 하지의 안정성을 제공해주는 요소로, 과도한 체간 근육의 사용을 줄이고, 동작을 효율적으로 수행하기 위해 근력 강화가 필요하다는 결론을 얻을 수 있었다. 본 연구는 연구대상자 선정기준에 적합한 일부만을 대상으로 시행된 연구였고, 누운 자세에서 앉기 시 사용되는 몇 가지 운동형태 중 노인과 뇌졸중환자가 가장 많이 사용하는 운동 형태를 분석하였다는 제한점이 있었다. 향후 연구를 더 발전시켜 누운 자세에서 서기까지의 동작분석연구와 환자의 환경적 요인을 고려한 다양한 운동형태의 분석들이 이루어져야 할 것이다.
- 본 연구는 연구대상자 선정기준에 적합한 일부만을 대상으로 시행된 연구였고, 누운 자세에서 앉기 시 사용되는 몇 가지 운동형태 중 노인과 뇌졸중환자가 가장 많이 사용하는 운동 형태를 분석하였다는 제한점이 있었다. 향후 연구를 더 발전시켜 누운 자세에서 서기까지의 동작분석연구와 환자의 환경적 요인을 고려한 다양한 운동형태의 분석들이 이루어져야 할 것이다.
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