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문제 정의
- 본 연구에서는 뇌졸중 환자를 대상으로 4주간 닫힌 사슬 운동이 보행에 미치는 영향에 대해 규명하고자 하였다. 운동의 방식에 따라 실험군과 대조군으로 나누어 각 군의 운동 효과에 따른 TUG, FGA, 시⋅공간적보행검사, 체중심의 흔들림 각도를 측정하여 초기⋅4주 후의 변화를 비교하였다.
- Kim (2008)은 뇌졸중 환자의 하지에 닫힌 사슬 운동을 적용하였을 때 보행속도를 향상시킨다고 하였고 닫힌 사슬 운동을 통한 근력의 증가는 골반 및 체간 안정성의 향상을 가져올 수 있으며 이것이 보행 시 에너지 효율을 높이고 정상적인 보행패턴을 훈련하는 과정에서 필수적이라고 하였다. 이처럼 닫힌 사슬 운동과 열린 사슬 운동이 신체에 미치는 영향은 일반적으로 닫힌 사슬 운동이 더 효과적이라고 하였지만 실제로 적용 하였을 때 보행의 요소 중 어떤 부분에 영향을 미치는가에 대한 연구가 필요하다고 생각되며 사지 움직임 및 보행에 지대한 영향을 미치는 체간의 움직임을 3차원으로 분석하여 보행변수를 좀 더 세부적이고 신뢰도 및 타당도 높게 규명해보고자 한다.
제안 방법
- 1set를 완료하지 못하고 대상자가 근피로를 느끼거나 통증을 호소할 때 또는 협응능력이 감소하면 즉시 운동을 중지하였고(Bae 등, 1999) 시행한 횟수가 6회 이하이면 근피로를 고려하여 1분간의 휴식 후 남은 횟수를 모두 시행하였으며(Kurugant 등, 2006) 7회 이상인 경우는 1set로 간주하고 1분간 휴식 후 다음 set로 진행하였다. 1set가 끝난 후에는 1분간 휴식하였고 하루 1회 4주간 주 5회 실시하였다.
- 셋째 주 역시 둘째 주와 동일한 방식으로 실시하였고 넷째 주에는 저항을 증가시키지 않고 현재까지 증가된 근력에 대해 같은 횟수로 반복하여 지속효과(carry over)를 이끌어내기 위한 훈련을 실시하였다. 1set를 완료하지 못하고 대상자가 근피로를 느끼거나 통증을 호소할 때 또는 협응능력이 감소하면 즉시 운동을 중지하였고(Bae 등, 1999) 시행한 횟수가 6회 이하이면 근피로를 고려하여 1분간의 휴식 후 남은 횟수를 모두 시행하였으며(Kurugant 등, 2006) 7회 이상인 경우는 1set로 간주하고 1분간 휴식 후 다음 set로 진행하였다. 1set가 끝난 후에는 1분간 휴식하였고 하루 1회 4주간 주 5회 실시하였다.
- 양측마비, 소뇌질환, 의사소통 불능 및 중력에 대항하여 하지근력이 불충분한 자는 제외하였다. 50명의 환자를 닫힌 사슬 운동군(실험군 25명)과 열린 사슬 운동군(대조군 25명)으로 제비를 뽑는 방식을 이용하여 무작위로 배치하였다. 이때 대상자에게 제비에 적힌 숫자 1과 2의 의미에 대한 설명은 하지 않았고 시행될 각각의 검사 방법과 훈련방법은 사전에 충분하게 설명하였다.
- FGA는 총 10개의 항목으로 각 항목별로 0점에서 3점까지 줄 수 있는 4점 척도로 되어 있으며 최대 30점에서 최소 0점까지 줄 수 있고 총 3회 측정 후 총점의 평균값을 구하였다. 뇌졸중 대상자에게서 측정자내 급내상관계수 r=.
- TUG 검사를 위해 팔걸이가 있는 의자에 앉아 일어서서 3m 거리를 걸어서 반환점을 비마비측으로 돈 후 되돌아와 의자에 앉게 하였고 총 3회 측정 후 평균값을 구하였다. 뇌졸중 대상자에게서 측정자내 신뢰도는 r=.
- 대상자가 1m 지점을 통과하여 첫 발이 땅에 내딛는 순간부터 측정을 시작하였고 4m 지점을 통과하여 첫 발을 내딛는 순간에 측정을 멈추었으며 1m를 더 보행 한 후 ‘그만’이라고 멈춤 신호를 하였다.
- 대조군은 실험군과 같은 방식의 저항양 및 반복횟수를 설정하였다. 다만 열린 사슬 운동용 공압식 기구(Leg extension/calf rehab, HUR, Finland)를 이용하여 앉은 자세에서 슬관절 90도 굴곡자세를 시작점으로 하여 가능한 범위까지 최대한 신전하였다.
- 운동은 총 10회 3set로 첫째 주에 대상자의 1RM을 측정 하였으며 1set는 1RM의 20%, 2set는 40%, 3set는 60%로 설정하였다. 둘째 주 다시 1RM을 측정하여 증가된 1RM의 20%, 40%, 60%를 시행하였다. 셋째 주 역시 둘째 주와 동일한 방식으로 실시하였고 넷째 주에는 저항을 증가시키지 않고 현재까지 증가된 근력에 대해 같은 횟수로 반복하여 지속효과(carry over)를 이끌어내기 위한 훈련을 실시하였다.
- 둘째 주 다시 1RM을 측정하여 증가된 1RM의 20%, 40%, 60%를 시행하였다. 셋째 주 역시 둘째 주와 동일한 방식으로 실시하였고 넷째 주에는 저항을 증가시키지 않고 현재까지 증가된 근력에 대해 같은 횟수로 반복하여 지속효과(carry over)를 이끌어내기 위한 훈련을 실시하였다. 1set를 완료하지 못하고 대상자가 근피로를 느끼거나 통증을 호소할 때 또는 협응능력이 감소하면 즉시 운동을 중지하였고(Bae 등, 1999) 시행한 횟수가 6회 이하이면 근피로를 고려하여 1분간의 휴식 후 남은 횟수를 모두 시행하였으며(Kurugant 등, 2006) 7회 이상인 경우는 1set로 간주하고 1분간 휴식 후 다음 set로 진행하였다.
- 실험군은 1명씩 공압식 기구에 올라앉은 자세에서 슬관절 90도 굴곡자세를 시작점으로 하여 “다리를 쭉 펴보세요”라는 지시를 주어 가능한 범위까지 최대한 신전하였다가 최대굴곡자세까지 굴곡하였다.
- 저항의 양은 Kim 등(2010), Holten(1994), Prentice (1990)와 Saunders (1990)의 연구를 참고하여 약한 저항양에서 점진적으로 저항의 양을 증가시키는 방법으로 설정하였다. 운동은 총 10회 3set로 첫째 주에 대상자의 1RM을 측정 하였으며 1set는 1RM의 20%, 2set는 40%, 3set는 60%로 설정하였다. 둘째 주 다시 1RM을 측정하여 증가된 1RM의 20%, 40%, 60%를 시행하였다.
- 운동의 방식에 따라 실험군과 대조군으로 나누어 각 군의 운동 효과에 따른 TUG, FGA, 시⋅공간적보행검사, 체중심의 흔들림 각도를 측정하여 초기⋅4주 후의 변화를 비교하였다.
- 체중심의 흔들림각도는 회전의 거리 도(°)를 회전 값 라디안(radian, rad)으로 변환하여 회전에 대한수치를 정밀하게 표시하도록 하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상자는 서울시에 소재하고 있는 R 병원에서 뇌졸중으로 진단 받고 입원한 환자 중 본 연구의 내용을 이해하고 실험참여를 서면으로 동의한 50명의 환자를 대상으로 총 4주간 실험 전⋅후 비교 방식을 사용하여 실시하였다. 대상자는 발병 6개월 이상 경과한 환자 중 양 하지에 정형외과 질환이 없으며 하지의 경직이 수정된 Ashworth 척도(modified Ashworth scale) 2단계 이하의 독립적 보행이 가능한 자를 대상으로 하였다. 양측마비, 소뇌질환, 의사소통 불능 및 중력에 대항하여 하지근력이 불충분한 자는 제외하였다.
- 본 연구의 대상자는 서울시에 소재하고 있는 R 병원에서 뇌졸중으로 진단 받고 입원한 환자 중 본 연구의 내용을 이해하고 실험참여를 서면으로 동의한 50명의 환자를 대상으로 총 4주간 실험 전⋅후 비교 방식을 사용하여 실시하였다.
데이터처리
- General characteristics and dependent variables are calculated by Chi-squared test and Independent t-test.
- 각 군의 군내 훈련 전⋅후 차이 비교를 위해 대응표본 t 검정(paired t-test)을 실시하였고 군간 사후 종속변수의 차이를 비교하기 위해 독립표본 t 검정을 이용하였다.
- 모든 변수의 자료는 Kolmogorov-Smirnov검정으로 정규분포함을 확인하였다. 대상자의 일반적인 특성을 비교하기 위해 카이제곱 검정(Chi-squared test) 및 독립표본 t 검정(independent t-test)을 실시하였고 각 군의 사전 종속변수의 동질성 검정을 위해 독립표본 t 검정을 실시하였다. 각 군의 군내 훈련 전⋅후 차이 비교를 위해 대응표본 t 검정(paired t-test)을 실시하였고 군간 사후 종속변수의 차이를 비교하기 위해 독립표본 t 검정을 이용하였다.
- 0을 이용하였다. 모든 변수의 자료는 Kolmogorov-Smirnov검정으로 정규분포함을 확인하였다. 대상자의 일반적인 특성을 비교하기 위해 카이제곱 검정(Chi-squared test) 및 독립표본 t 검정(independent t-test)을 실시하였고 각 군의 사전 종속변수의 동질성 검정을 위해 독립표본 t 검정을 실시하였다.
이론/모형
- 대상자의 시⋅공간적 보행변수 및 체중심의 흔들림 각도를 측정하기 위하여 무선 3축 가속도계(wireless3axis accelerometer)(G-WALK, BTS S.T.A., Italy)를 사용하였다.
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2. 실험방법
실험군은 병원에서 시행되는 치료 후에 닫힌 사슬 운동용 공압식 기구(Leg press incline rehab, HUR,Finland)를 이용하여 시행하였다. 실험군은 1명씩 공압식 기구에 올라앉은 자세에서 슬관절 90도 굴곡자세를 시작점으로 하여 “다리를 쭉 펴보세요”라는 지시를 주어 가능한 범위까지 최대한 신전하였다가 최대굴곡자세까지 굴곡하였다.
- 실험군은 1명씩 공압식 기구에 올라앉은 자세에서 슬관절 90도 굴곡자세를 시작점으로 하여 “다리를 쭉 펴보세요”라는 지시를 주어 가능한 범위까지 최대한 신전하였다가 최대굴곡자세까지 굴곡하였다. 저항의 양은 Kim 등(2010), Holten(1994), Prentice (1990)와 Saunders (1990)의 연구를 참고하여 약한 저항양에서 점진적으로 저항의 양을 증가시키는 방법으로 설정하였다. 운동은 총 10회 3set로 첫째 주에 대상자의 1RM을 측정 하였으며 1set는 1RM의 20%, 2set는 40%, 3set는 60%로 설정하였다.
성능/효과
- FGA점수 변화는 실험군과 대조군 모두 실험 전⋅후 유의하게 증가하였고(p<.05) 군간 비교에서 실험군이 대조군에 비해 유의하게 증가하였다(p<.05)(Table 3).
- TUG점수 변화는 실험군과 대조군 모두 실험 전⋅후 유의하게 감소하였고(p<.05) 군간 비교에서 실험군이 대조군에 비해 유의하게 감소하였다(p<.05)(Table 3).
- X축, Y축, Z축을 중심으로 한 체중심의 흔들림 각도에서 두군 모두 유의한 감소를 보였다. An 등(2010)은 체간조절이 팔, 다리의 운동기능 및 보행과 매우 밀접한 관계가 있다고 하였고 Kim (2008)은 뇌졸중 환자에게 시행한 닫힌 사슬 운동을 통한 골반의 안정성은 보행 시 에너지 효율을 높이고 정상적인 보행패턴을 훈련하는 과정에서 중요한 요소라고 하였다.
- 09m/s 로 모두 유의하게 증가하였다. 군간 비교 시 실험군에서 유의한 향상을 보였다. Squat 자세 등으로 구성된 닫힌 사슬 운동을 뇌졸중 환자에게 시행한 Cramp 등(2006)의 연구에서 슬관절 신전근의 등척성 수축력이 58%, 구심성 수축력은 51% 증가한 것에 따라 보행속도가 유의하게 향상 되었다고 하였다.
- 대조군은 실험군과 같은 방식의 저항양 및 반복횟수를 설정하였다. 다만 열린 사슬 운동용 공압식 기구(Leg extension/calf rehab, HUR, Finland)를 이용하여 앉은 자세에서 슬관절 90도 굴곡자세를 시작점으로 하여 가능한 범위까지 최대한 신전하였다.
- 또한 본 연구결과 보행속도 증가량이 실험군에서 0.39±0.34m/s, 대조군에서 0.09±0.09m/s 로 모두 유의하게 증가하였다.
- 또한 본 연구에서 양하지지지율이 실험군 및 대조군 모두 유의하게 감소하였고 실험군에서 대조군에 비해 유의하게 감소하였다. 발뒤꿈치가 지면에 제대로 잘 닿기 위해서는 근위부 슬괵근의 선택적인 활성화, 슬관절의 선택적인 신전, 원위부 슬괵근과 다리 뒤쪽 골격근의 원심성 길이 확보 및 족관절의 배측굴곡근과 중족지절관절 신전근이 능동적으로 수축해야 가능할 것이다(Crenna, 1998).
- 보행속도 변화는 실험군과 대조군 모두 실험 전⋅후 유의하게 증가하였고(p<.05) 군간 비교에서 실험군이 대조군에 비해 유의하게 증가하였으며(p<.05) 분속수 변화는 실험군과 대조군 모두 실험 전⋅후 유의하게 향상되었고(p<.05) 군간 비교에서 실험군이 대조군에 비해 유의하게 향상되었다(p<.05).
- 그러나 뇌졸중 환자를 대상으로 2주간 슬라이딩 재활기구를 이용한 닫힌 사슬 운동을 시행하고 Functional Ambulatory Category를 측정한 Nam 등(2006)의 연구에서는 일반적인 운동치료를 시행한 군에 비해 향상이 유의하지 않아 본 연구와 상반된 결과를 보였다. 본 연구는 4주간 실시한대 비해 2주간의 짧은 기간만 시행하여 근력증가로 인한 기능의 향상이 미비했던 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 TUG 및 FGA를 측정 하였는데 두 변수 모두 실험군 및 대조군에서 유의하게 향상 되었으며 실험군의 향상이 대조군 보다 유의하였다. Byun 등(2011)은 2주간 뇌졸중 환자를 대상으로 슬라이딩 재활기구를 이용한 닫힌 사슬 운동이 TUG의 증가를 보였다고 하여 본 연구의 결과를 뒷받침해준다.
- 본 연구에서는 공간적 보행변수 또한 측정 하였는데활보장의 증가량은 실험군에서 약 15%, 대조군에서 4%로 유의하였다. 실험군의 증가량이 더 유의하였다.
- 본 연구의 실험군은 79.78±23.87steps/min, 대조군은 82.10±23.14steps/min로 비슷한 수치를 보였으며 실험 후 실험군은 93.25±24.09steps/min, 대조군은 87.22±23.78steps/min로 향상 되어 두 군 모두 향상이 유의하였다.
- 시상면, 관상면, 횡단면에서 각각 측정한 체중심의 흔들림 각도의 실험 전⋅후 비교 결과 모든 면에서 실험군과 대조군 모두 유의하게 감소하였으며(p<.05) 군간 비교 시 모든 면에서 실험군이 유의하게 감소하였다(p<.05)(Table 5).
- 실험군과 대조군의 성별, 연령, 신장, 체중, 손상진단, 마비측 및 발병기간의 일반적인 특성과 TUG, FGA, 보행속도, 분속수, 활보장, 양하지지지율 및 체중심의 흔들림 각도의 사전 동질성 검정결과 모든 변수에서 유의하지 않아 동질한 것으로 나타났다(p>.05)(Table 1, 2).
- 연구 결과 기능적 보행변수, 시⋅공간적 보행변수, 체중심 흔들림 각도에서 두 군 모두 유의한 향상을 보였으며 실험군이 대조군에 비해 높은 향상을 보였다.
- 활보장은 실험 전⋅후 실험군과 대조군 모두 유의하게 향상 되었으며(p<.05) 군간 비교 시 실험군에서 유의하게 향상 되었고(p<.05) 양하지지지율은 실험군과 대조군 모두 실험 전⋅후 유의하게 감소하였으며(p<.05) 군간 비교에서 실험군이 유의하게 감소하였다(p<.05)(Table 4).
후속연구
- 닫힌 사슬 운동은 과제수행의 역할이 한층 강화된 운동이며 단일 관절이 아닌 다면적 근력강화라는 측면이 본 연구의 성과에 대한 중요한 이유 중 하나라고 생각 된다. 또한 선행연구를 바탕으로 보았을 때 닫힌 사슬 운동이 열린 사슬 운동보다 하지 근력의 동원이 더욱 원활하여 하지 관절의 안정성을 증가시켜 보다 효율적이라고 생각되며 현재 임상에서 시행하고 있는 도수 운동법과 부가하여 사용하면 뇌졸중 환자의 기능향상에 더욱 도움을 줄 수 있을 것이라 생각된다. 또한 장비를 사용한 닫힌 사슬 운동을 통해 자가 운동을 함으로써 인력의 소요를 줄일 수 있는 효과적인 치료방법이라고 생각된다.
- An 등(2010)은 체간조절이 팔, 다리의 운동기능 및 보행과 매우 밀접한 관계가 있다고 하였고 Kim (2008)은 뇌졸중 환자에게 시행한 닫힌 사슬 운동을 통한 골반의 안정성은 보행 시 에너지 효율을 높이고 정상적인 보행패턴을 훈련하는 과정에서 중요한 요소라고 하였다. 본 연구에서 닫힌 사슬 운동을 통해 체중심의 흔들림을 감소시킴으로써 에너지 효율을 높였으며 상체와 하체의 중심기능향상으로 좀 더 리드미컬한 보행이 가능해 졌다고 생각된다.
- 또한양측하지를 동시에 운동을 시행함으로써 건측의 보상작용의 완전 제거가 힘들었다는 점이 있었다. 추후에는 여러 병원과 지역에서 더 많은 대상자를 대상으로 한 실험이 시행되어야 하고 환측의 선택적인 저항운동을 통한 연구가 진행되어야 한다고 사료된다.
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