[논문]가상현실 기술을 이용한 뇌졸중 마비환자의 재활훈련

김아름; 이수원; 지영준

문제 정의

이러한 문제들을 재활을 통해 해결할 수 있다. 뇌졸중 환자의 재활은 신경학적인 악화 및 손상을 제한시켜 기능적 장애를 최소화하고, 일상 생활에서의 기능 복귀, 의사소통 능력 회복, 인지 및 지각 기능 증진 및 운동을 통해 최대한 기능적 회복을 증가시켜 뇌졸중 환자가 가능한 정상에 가까운 생활을 할 수 있게 돕는 것을 목표로 한다.
수 많은 가상현실 기반의 재활 훈련 시스템 중에서 의학적 효과를 보기 위한 실험을 보고한 세 가지 대표적인 시스템과 이를 이용한 뇌졸중 마비환자의 재활 훈련 결과에 대해 알아보았다. 가상현실을 이용한 재활 훈련은 전통적인 방법에 의한 재활 훈련과 비슷한 효과를 나타낸다.
이러한 임상시험이 진행되고 발표된 사례라고 모두 유효하고 유익한 시스템이라 할 수는 없으나, 엄정한 임상시험의 진행과 보고는 필수적 단계이다. 여기서는 임상시험 결과가 보고된 대표적인 가상현실 재활 훈련 시스템 세 가지를 요약 비교해 보고자 한다.
이는 가상환경이 인공적인 성질을 가짐에도 불구하고, 다양한 감각정보를 제공하고, 상당한 현실감을 줄 수 있어 기존의 재활치료가 제한된 환경에서 제한된 치료사에 의해 수행되는 한계를 극복하고 또한 동일한 조건에서 지속적으로 치료를 시행할 수 있다는 장점을 갖기 때문이다[8]. 현재 많은 재활 분야에서 가상현실이 이용되고 있지만 본고에서는 성인 마비의 가장 큰 원인인 뇌졸중 환자의 가상현실 재활에 대해서 살펴보고자 한다.

제안 방법

1998~2010 이탈리아 산카밀로 병원의 뇌혈관 질환 센터 환자들을 대상으로 하여 It-NIHSS(Italian version of the National Institutes of Health Stroke Scale)에 근거한 motor arm subscore 중증도가 1~3이며, 기능 회복을 방해할 정도의 신경 심리학적 장애가 있는 환자들을 제외한 총 376명의 뇌졸중 환자를 대상으로 실험을 진행하였다. 376명의 환자들은 전통적인 재활과 가상현실이 결합된 재활을 받는 실험군과 전통적인 재활만을 받는 대조군으로 나누었으며 하루에 2시간씩 총 4주간 실험이 진행되었다. 실험군은 하루에 한 시간은 전통적인 방법의 재활 훈련과 한 시간의 가상현실을 이용한 재활 훈련을 받았으며, 대조군은 하루에 두 시간 전통적인 방법으로 재활 훈련을 받았다.
뇌졸중 발병 후 1년 이상 지난, 운동 기능의 회복을 위해 재활 훈련을 하였으나 정체기에 돌입하여 어떠한 변화도 없는 상태의, 팔 다리를 60°이상 뻗을 수 있는 환자를 대상으로 진행하여 실험 기간 동안 어떠한 치료도 받지 않는 대조군과 실험 기간 동안 가상 현실을 이용해 재활을 계속 이어나가는 VR 치료 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다.
376명의 환자들은 전통적인 재활과 가상현실이 결합된 재활을 받는 실험군과 전통적인 재활만을 받는 대조군으로 나누었으며 하루에 2시간씩 총 4주간 실험이 진행되었다. 실험군은 하루에 한 시간은 전통적인 방법의 재활 훈련과 한 시간의 가상현실을 이용한 재활 훈련을 받았으며, 대조군은 하루에 두 시간 전통적인 방법으로 재활 훈련을 받았다. 실험군과 대조군 모두 마비 환자의 운동기능 회복에 차도를 보였지만 가상현실을 통해 재활을 한 실험군의 운동기능 회복이 더욱 두드러지게 나타났다[16].
뇌졸중 발병 후 1년 이상 지난, 운동 기능의 회복을 위해 재활 훈련을 하였으나 정체기에 돌입하여 어떠한 변화도 없는 상태의, 팔 다리를 60°이상 뻗을 수 있는 환자를 대상으로 진행하여 실험 기간 동안 어떠한 치료도 받지 않는 대조군과 실험 기간 동안 가상 현실을 이용해 재활을 계속 이어나가는 VR 치료 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다. 실험은 IREX 소프트웨어 중 그림 2에서 보는 바와 같이 정확한 보행을 수행할 수 있게 도와주는 Stepping up/down, Sharkbait, Snowboarding 프로그램을 사용하였으며 하루에 1시간씩 각 프로그램을 5번씩 사용하여 재활을 수행하였으며, 총 4주간 진행되었다. 가상현실을 이용하여 재활을 진행한 그룹인 VR 치료 그룹의 LI(laterality index) 증가 폭이 아무런 재활을 받지 않은 대조군보다 증가 폭 보다 훨씬 커서 마비 환자의 운동 기능이 가상 현실을 이용한 재활 훈련 시스템의 효과가 있을 가능성을 제시하였다[13].
43이상, 기본적인 임상 시험에 의한 평가에서 편측 무시, 실행증, 인지장애가 없고, 영어나 프랑스어로 간단한 지시 사항을 이해할 수 있는 남성 18명, 여성 2명과 총 20명의 환자들과 건강한 사람 10명을 대상으로 실험이 진행되었다. 실험은 건강한 사람들로 구성된 대조군과 뇌졸중 환자들로 구성된 실험군으로 나누어 진행되었으며, CAREN을 사용하여 팔의 운동 기능을 평가하였다. 실험 결과, 가상현실의 사용이 상지 재활하는데 있어 상당한 정도의 긍정적 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
소프트웨어는 환자의 개인정보와 훈련 기록을 저장할 수 있어서 재활 훈련에 적합하다. 프로그램은 실생활을 응용한 작업치료 개념의 게임으로, 물건 집기, 큰 순서대로 나열하기 와 같은 일상생활에서 하는 동작들로 만들었다.

대상 데이터

1998~2010 이탈리아 산카밀로 병원의 뇌혈관 질환 센터 환자들을 대상으로 하여 It-NIHSS(Italian version of the National Institutes of Health Stroke Scale)에 근거한 motor arm subscore 중증도가 1~3이며, 기능 회복을 방해할 정도의 신경 심리학적 장애가 있는 환자들을 제외한 총 376명의 뇌졸중 환자를 대상으로 실험을 진행하였다. 376명의 환자들은 전통적인 재활과 가상현실이 결합된 재활을 받는 실험군과 전통적인 재활만을 받는 대조군으로 나누었으며 하루에 2시간씩 총 4주간 실험이 진행되었다.
Caren의 재활 훈련 효과를 보기 위한 실험은 주로 상지에 대해 진행되었다[14-15]. 뇌졸중 발병 후 6개월 이상 지났으며 Arm Section of the Chedoke McMaster Stroke Recovery stage score가 0.43이상, 기본적인 임상 시험에 의한 평가에서 편측 무시, 실행증, 인지장애가 없고, 영어나 프랑스어로 간단한 지시 사항을 이해할 수 있는 남성 18명, 여성 2명과 총 20명의 환자들과 건강한 사람 10명을 대상으로 실험이 진행되었다. 실험은 건강한 사람들로 구성된 대조군과 뇌졸중 환자들로 구성된 실험군으로 나누어 진행되었으며, CAREN을 사용하여 팔의 운동 기능을 평가하였다.
IREX를 사용한 재활 훈련의 효과를 보기 위한 실험은 한국인 연구그룹에 의해 진행되어 2005년 Stroke 지에 보고되었다. 실험은 남성 6명, 여성 4명으로 총 10명의 환자들을 대상으로 진행되었다. 뇌졸중 발병 후 1년 이상 지난, 운동 기능의 회복을 위해 재활 훈련을 하였으나 정체기에 돌입하여 어떠한 변화도 없는 상태의, 팔 다리를 60°이상 뻗을 수 있는 환자를 대상으로 진행하여 실험 기간 동안 어떠한 치료도 받지 않는 대조군과 실험 기간 동안 가상 현실을 이용해 재활을 계속 이어나가는 VR 치료 그룹으로 나누어 실험을 진행하였다.

성능/효과

실험은 건강한 사람들로 구성된 대조군과 뇌졸중 환자들로 구성된 실험군으로 나누어 진행되었으며, CAREN을 사용하여 팔의 운동 기능을 평가하였다. 실험 결과, 가상현실의 사용이 상지 재활하는데 있어 상당한 정도의 긍정적 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 재미있는 것은 가상현실을 구성하는데 있어 HMD(Head Mounted Display)보다 SPS(Screen Projection System) 가 더 효과적이라고 말하고 있다[14-15].

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국제보건기구의 정의한 뇌졸중은?	국제보건기구(WHO)에 의하면, 뇌졸중(腦卒中, Stroke)은 뇌혈관의 폐색 또는 뇌혈관의 파열(뇌출혈) 로 인하여 갑자기 국소 신경학적 장애 또는 의식 장애가 발생하여 24시간 이상 지속하는 경우라고 정의하고 있다. 뇌졸중은 암, 심장병과 함께 우리 나라 3대 사망 원인 중에 한 가지로 알려져 있으며 성인병의 증가와 더불어 그 발생빈도 역시 증가되고 있는 추세이다.
	재활 훈련용 가상현실 시스템으로 가장 널리 알려진 솔루션은?	재활 훈련용 가상현실 시스템으로 가장 널리 알려진 솔루션이 GestureTek Health사의 IREX (Interactive Rehabilitation and Exercise System)이다. IREX는 소프트웨어를 지칭하고 필요한 장치는 Cyber Glove와 같은 외부 장치를 연결해서 사용한다[9].
	뇌졸중 발생 후 환자들에게서 첫 주에 가장 많이 관찰되는 것은?	뇌졸중 발생 후 환자들은 여러 가지 증상들을 보인다. 그 중 뇌졸중 발생 첫 주에 73%~88%의 환자에서 편마비가 관찰된다. 편마비가 계속되면 환자는 관절의 운동장애, 일상활동 수행능력 장애, 보행장애, 낙상가능성의 증가 등 신체적 문제와 우울, 불안, 자존감 저하 등의 심리적 문제, 사회적 적응문제 등에 접하게 된다.

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