[논문]파킨슨 환자들의 질병등급척도가 보행 시 하지의 근육활동에 미치는 영향

김창환; 김미영; 문제헌; 임비오

doi:10.5103/kjsb.2014.24.3.287

파킨슨 환자들의 질병등급척도가 보행 시 하지의 근육활동에 미치는 영향
Effects of Hoehn-Yahr Scale on the Activation of Lower-Extremity Muscles during Walking with Parkinson's Patients 원문보기

한국운동역학회지 = Korean journal of sport biomechanics, v.24 no.3, 2014년, pp.287 - 293

김창환 (인하대학교 의학전문 대학원 재활의학교실) , 김미영 (인하대학교 의학전문 대학원 재활의학교실) , 문제헌 (국민체육진흥공단 한국스포츠개발원) , 임비오 (중앙대학교 사범대학 체육교육과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the effects of Hoehn-Yahr scale on the activation of lower-extremity muscles during walking. Electromyography (EMG) analysis was carried out on 36 patients with Parkinson's disease in the off phase of the medication cycle. We recorded EMG signals of the tibialis anterior (TA), medial gastrocnemius (MG), lateral gastrocnemius (LG), soleus (SOL), rectus femoris (RF), vastus lateralis (VL), semitendinosus (ST) and biceps femoris (BF) using Noraxon 16 channels EMG system during walking at preferred speed. Rectified EMG signals were normalized to reference voluntary contractions (RVC) over a gait cycle at the preferred speed, allowing for an assessment of how the activity was distributed over the gait cycle. Compared to the H & Y Scale 1, H & Y Scale 3 exhibited greater activation of the vastus lateralis during mid-stance and greater activation of the medial gastrocnemius during terminal swing. Compared to the H & Y Scale 1, H & Y Scale 2 and 3 exhibited less activation of the tibialis anterior during initial swing. We conclude that the more Hoen & Yahr Scale increase, the more abnormal lower-extremity muscles activation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 Kim 등 (2013)이 수행한 연구의 후속연구로써, 파킨슨 환자들을 대상으로 종합적인 관점에서 보행의 차이를 규명하기 위해서 호엔야르 척도 등급별로 보행 동작에서 나타나는 근육활동의 차이를 분석하였다. 연구대상자는 파킨슨 진단과 치료를 받고 있는 50세 이상 환자 36명(호엔야르 1등급 13명, 2등급 15명, 3등급 8명)으로 16채널 무선 표면근전도 시스템을 사용하여 근전도를 기록하였다.
본 연구는 파킨슨 환자들의 질병등급척도가 보행 시 하지의 근육활동에 미치는 영향을 규명하는 것이다.
이러한 제언을 기반으로, 본 연구는 Kim 등 (2013)이 수행한 연구의 후속연구로써, 파킨슨 환자들을 대상으로 종합적인 관점에서 보행의 차이를 규명하기 위해서 호엔야르 척도 등급별로 보행 동작에서 나타나는 근육활동의 차이를 분석하는 것이다. 본 연구의 목적은 파킨슨 환자들의 질병등급척도가 보행 시 하지의 근육활동에 미치는 영향을 규명하는 것이다.
이러한 제언을 기반으로, 본 연구는 Kim 등 (2013)이 수행한 연구의 후속연구로써, 파킨슨 환자들을 대상으로 종합적인 관점에서 보행의 차이를 규명하기 위해서 호엔야르 척도 등급별로 보행 동작에서 나타나는 근육활동의 차이를 분석하는 것이다. 본 연구의 목적은 파킨슨 환자들의 질병등급척도가 보행 시 하지의 근육활동에 미치는 영향을 규명하는 것이다.

제안 방법

연구대상자의 부상을 방지하기 위하여 10분 동안의 준비운동을 실시하도록 유도하였으며 실험에 참여할 준비가 되었다는 의사표시가 있은 후 근육활동의 표준화를 위해 RVC(Reference Voluntary Contractions) 테스트를 실시하였다(Sousa & Tavares, 2012). RVC 테스트는 연구대상자가 오른발 들기, 왼발 들기, 앞꿈치 들기, 뒷꿈치 들기를 실시하는 동안 10초의 근 활성도를 녹화하였다. 본 실험인 보행 동작은 10 m 거리의 주로를 설치하여 3회의 보행 동작을 실시하게 유도한 후 파킨슨 전문의가 비교적 올바른 동작이라 판단한 1회의 동작을 분석하였다.
보행실험은 I병원 실험실에서 수행되었다. 연구대상자별로 실험 시간을 알려주고, 실험 6시간에서 12시간 전에 약을 복용하도록 하였다.
RVC 테스트는 연구대상자가 오른발 들기, 왼발 들기, 앞꿈치 들기, 뒷꿈치 들기를 실시하는 동안 10초의 근 활성도를 녹화하였다. 본 실험인 보행 동작은 10 m 거리의 주로를 설치하여 3회의 보행 동작을 실시하게 유도한 후 파킨슨 전문의가 비교적 올바른 동작이라 판단한 1회의 동작을 분석하였다.
근 활성도의 크기를 파악하기 위한 정량화는 근육별로 측정한 국면별 평균 EMG 값을 RVC 측정비율로 제시하였다(Konrad, 2005; Shweta, Ashish, & Singh, 2008). 양쪽 다리 중에 증상이 더 심한 한쪽 다리만을 분석하였다.
보행실험은 I병원 실험실에서 수행되었다. 연구대상자별로 실험 시간을 알려주고, 실험 6시간에서 12시간 전에 약을 복용하도록 하였다. 약을 복용한 후 6시간에서 12시간은 약의 효과가 거의 없거나 사라진 기간이다(Nieuwboer et al.
연구대상자의 부상을 방지하기 위하여 10분 동안의 준비운동을 실시하도록 유도하였으며 실험에 참여할 준비가 되었다는 의사표시가 있은 후 근육활동의 표준화를 위해 RVC(Reference Voluntary Contractions) 테스트를 실시하였다(Sousa & Tavares, 2012).
원 자료는 데이터 획득 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 bandwidth = 10-500 Hz로 필터를 적용 후 RMS window = 50 ms 평활화 하였다(Schmitz, Silder, Heiderscheit, Mahoney, & Thelen, 2009).
연구결과, 약의 복용은 파킨슨 질환의 증상을 감소시켰으며, 움직임 속도를 증가시키고, 첫 번째 주동근 활성 크기를 증가시켰지만, 일시적인 근전도 활성 패턴은 변하지 않았다고 보고하였다. 이 연구에 참여한 파킨슨 환자들은 호엔야르 2등급(2명), 3등급(5명), 4등급(1명)으로 총 8명인데, 파킨슨 질병 등급을 고려하지 않고, 일률적으로 집단화하였다. Nieuwboer 등 (2004)는 파킨슨 질환 중에 동결보행은 심각한 문제를 일으키므로, 동결보행과 관련한 근전도 활동을 분석하였다.
원 자료는 데이터 획득 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 bandwidth = 10-500 Hz로 필터를 적용 후 RMS window = 50 ms 평활화 하였다(Schmitz, Silder, Heiderscheit, Mahoney, & Thelen, 2009). 이후 Perry와 Davids(1992)가 제시한 보행 주기를 참조하여 loading response(LR, 0-10%의 보행 주기), mid-stance (MS, 10-30%), terminal stance and pre-swing (TSPS, 30-60%), initial swing (IS, 60-73%), terminal swing (TS, 87-100%)으로 구분하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 장비는 무선 표면 근전도 시스템(Noraxon, USA)으로 16개의 채널을 데이터 수집에 사용하였다(input impedence = 10 milliohm A/D converter with ±5 V input range).
본 연구는 Kim 등 (2013)이 수행한 연구의 후속연구로써, 파킨슨 환자들을 대상으로 종합적인 관점에서 보행의 차이를 규명하기 위해서 호엔야르 척도 등급별로 보행 동작에서 나타나는 근육활동의 차이를 분석하였다. 연구대상자는 파킨슨 진단과 치료를 받고 있는 50세 이상 환자 36명(호엔야르 1등급 13명, 2등급 15명, 3등급 8명)으로 16채널 무선 표면근전도 시스템을 사용하여 근전도를 기록하였다.
연구대상자는 파킨슨 진단과 치료를 받고 있는 50세 이상 환자 36명(호엔야르 1등급 13명, 2등급 15명, 3등급 8명)으로 본인, 보호자 및 담당 의사의 실험 참가 동의를 얻어 선정하였다(Table 1). 호엔야르 등급척도에서 다음 기준을 만족하는 환자들을 선정하였다.
연구결과, 근육이 활동하는 시간이 줄어서 하지근(정강근과 장딴지근)의 근육활동 크기가 감소되었다고 하였다. 이 연구에 참여한 파킨슨 환자들도 호엔야르 3등급(4명), 4등급(7명)으로 총 11명인데, 파킨슨 질병 등급을 고려하지 않고, 일률적으로 집단화하였다. 선행연구들에서처럼 질환 등급별로 나누지 않고, 일률적으로 집단화하여 분석하고 일반화 할 경우, 연구의 신뢰도가 현저히 낮아져서 자료의 신빙성이 매우 떨어지게 된다(del Olmo & Cudeiro, 2005; Morris et al.
연구대상자는 파킨슨 진단과 치료를 받고 있는 50세 이상 환자 36명(호엔야르 1등급 13명, 2등급 15명, 3등급 8명)으로 본인, 보호자 및 담당 의사의 실험 참가 동의를 얻어 선정하였다(Table 1). 호엔야르 등급척도에서 다음 기준을 만족하는 환자들을 선정하였다. 첫째, 독립보행이 가능한 환자 둘째, 협심증, 비정상 혈압을 갖고 있지 않는 환자 셋째, 신경학적 장애, 간질 질환 등의 합병증이 없는 환자 마지막으로, 진행하고 있는 염증성 관절염이 없는 환자이다(Kim et al.

데이터처리

자료 분석은 Noraxon 사에서 제공하는 프로그램(MyoResearch 1.07 XP, Noraxon, USA)을 사용하였다. 원 자료는 데이터 획득 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 bandwidth = 10-500 Hz로 필터를 적용 후 RMS window = 50 ms 평활화 하였다(Schmitz, Silder, Heiderscheit, Mahoney, & Thelen, 2009).
파킨슨 등급에 따른 집단의 통계적 차이를 검증하기 위하여 일원분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였으며 집단 간 사후검증은 Tukey를 사용하였다. 모든 통계적 분석은 PASW Statistics ver.

이론/모형

근 활성도의 크기를 파악하기 위한 정량화는 근육별로 측정한 국면별 평균 EMG 값을 RVC 측정비율로 제시하였다(Konrad, 2005; Shweta, Ashish, & Singh, 2008).

성능/효과

첫째, 중간지지기(mid-stance [MS]) 동안에 가쪽넓은근(vastus lateralis [VL])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 둘째, 초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강근(tibialis anterior [TA])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다. 셋째, 스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 안쪽장딴지근(medial gastrocnemius [MG])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다.
셋째, 스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 안쪽장딴지근(medial gastrocnemius [MG])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 마지막으로 스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 넙다리두갈래근(biceps femoris [BF])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.
본 연구에서 파킨슨 호엔야르 등급이 높아질수록 앞정강근과 넙다리두갈래근의 하지 근육활동이 감소하였다. 이는 대뇌기저핵(basal ganglia)이 순차적인 움직임을 만드는 운동의 조절기능을 제대로 통제하지 못했을 때, 움직임이 느려지고 그 결과로 근육활동이 감소된 것이다(Morris et al.
정상보행에서 스윙전구간(pre-swing phase, 보행주기의 50-60%)에서 발가락을 들기 위해 발목을 배측굴곡시키는데 이때 앞정강근의 근육활동이 최대가 되며(Winter & Yack, 1987; Yang & Lim, 2012), 발을 지지하는 부하반응구간에서도 근육활동이 최대가 된다(Perry & Davids, 1992; Yang & Lim, 2012). 본 연구에서는 이 구간에서 파킨슨 등급이 증가할수록 앞정강근의 근육활동이 낮게 나타났는데, 이는 파킨슨 등급이 높아질수록 앞정강근의 역할이 감소된 것을 의미한다. 선행연구에서 발뒤꿈치 착지가 없는 비정상적인 발의 접지 때문에 앞정강근의 역할이 감소되었다고 하였는데(Nieuwboer et al.
McGibbon과 Krebs (2004)는 노인들은 젊은 사람들에 비해 엉덩 신전근과 굴곡근의 파워생성(power generation)을 증가시키면서 발목 신전근의 파워는 감소시키면서 걷는다고 하였다. 본 연구에서는 호엔야르 3등급 파킨슨환자들 집단에서 노인들과 유사하게 발목신전근인 안쪽장딴지의 근육활동이 크게 나타났다.
초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강근(tibialis anterior [TA]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났다. 사후검증 결과, 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.
연구결과, [Table 2]와 [Figure 2]에 나타난바와 같이 중간지지기(mid-stance [MS]) 동안에 가쪽넓은근(vastus lateralis [VL])근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났다. 사후검증 결과, 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다.
둘째, 초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강근(tibialis anterior [TA])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다. 셋째, 스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 안쪽장딴지근(medial gastrocnemius [MG])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 마지막으로 스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 넙다리두갈래근(biceps femoris [BF])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.
스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 넙다리두갈래(biceps femoris [BF]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났으며, 사후검증 결과 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다. 넙다리두갈래근은 2개의 관절을 거쳐 부착된 근육(two joint muscle)으로서 보행 시 엉덩이를 펴고, 무릎을 굽히는 주동근이다.
스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 넙다리두갈래근(biceps femoris [BF]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났다. 사후검증 결과, 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.
스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 안쪽장딴지(medial gastrocnemius [MG]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났으며, 사후검증 결과 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 안쪽장딴지근은 보행 시 발목 관절을 펴는 주동근으로서, 정상인의 보행에서는 초기 스윙(initial swing [IS]) 구간에서 중요한 역할을 수행하는데(Neptune, Kautz, & Zajac, 2001; Schmitz et al.
스윙기말기(terminal swing [TS]) 동안에 안쪽장딴지근(medial gastrocnemius [MG]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났다. 사후검증 결과, 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다.
Nieuwboer 등 (2004)는 파킨슨 질환 중에 동결보행은 심각한 문제를 일으키므로, 동결보행과 관련한 근전도 활동을 분석하였다. 연구결과, 근육이 활동하는 시간이 줄어서 하지근(정강근과 장딴지근)의 근육활동 크기가 감소되었다고 하였다. 이 연구에 참여한 파킨슨 환자들도 호엔야르 3등급(4명), 4등급(7명)으로 총 11명인데, 파킨슨 질병 등급을 고려하지 않고, 일률적으로 집단화하였다.
이상의 결과를 종합해보면, 파킨슨 호엔야르 등급이 높아질수록 앞정강근과 넙다리두갈래근 뿐만 아니라 통계적인 유의한 차이는 나타나지 않았지만, 대부분의 하지 근육활동이 감소하였으며, 비정상적인 근육활동이 관찰되었다.
중간지지기(mid-stance [MS]) 동안에 가쪽넓은(vastus lateralis [VL]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났으며, 사후검증 결과 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 가쪽넓은근은 보행 시 무릎을 펴는 주동근으로서, 중간지지기(mid-stance [MS]) 구간에서 중요한 역할을 수행한다.
본 연구를 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 첫째, 중간지지기(mid-stance [MS]) 동안에 가쪽넓은근(vastus lateralis [VL])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 작게 나타났다. 둘째, 초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강근(tibialis anterior [TA])에서 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.
오히려 중간지지기 구간에서 파킨슨 호엔야르 3등급 환자들의 근육활동이 1등급 환자들에 비해 유의하게 크게 나타났는데, 이는 비정상 보행을 의미한다. 초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강(tibialis anterior [TA]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났으며, 사후검증 결과 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다. 이는 파킨슨 등급이 증가할수록 앞정강근의 근육활동이 낮게 나타난 것을 의미한다.
초기스윙기(initial swing [IS]) 동안에 앞정강근(tibialis anterior [TA]) 근육에서 파킨슨 환자 등급별로 유의한 차이가 나타났다. 사후검증 결과, 파킨슨 호엔야르 1등급 환자들은 2등급 및 3등급 환자들에 비해 근육활동이 더 크게 나타났다.

후속연구

, 2004; Yang & Lim, 2012). 따라서, 파킨슨 환자들을 대상으로 한 재활운동 프로그램을 통해 약화된 근육들의 강화와 양쪽 다리 근력의 균형 능력을 향상 시켜야 할 것으로 판단된다.
50세 이상 파킨슨 환자 33명(1, 2, 3등급 각 11명씩)을 대상으로 연구한 결과, 호엔야르척도 3등급 환자들은 1, 2등급 환자들과 비교하여 다른 보행특성을 보였다. 이 연구에서 파킨슨 환자들을 대상으로 보행 연구를 할 때에는 질병 등급별로 보행 동작에서 큰 편차를 보이므로 이러한 요인을 고려해야 하며, 보다 종합적인 관점에서 보행의 차이를 규명하기 위해서는 보행 시 운동학적 특성뿐만 아니라 근육활동의 차이도 규명해야 한다고 제언하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	파킨슨병이 객관적인 평가가 힘든 이유는?	파킨슨병은 운동, 인지기능, 그리고 정신과적 증상이 함께 나타나므로 증상과 징후의 객관적인 평가가 쉽지 않다(Kim, Kim & Lim, 2013). 그럼에도 불구하고, 임상의 사이에 의견을 표준화하고 새로운 약물에 대한 임상시도를 위하여 증상과 징후를 구분하는 임상적인 계측 방법이 개발되어 왔다(Kim et al.
	파킨슨 환자들 보행에 영향을 미치는 것들은 무엇인가?	파킨슨 환자들에게서 관찰되는 운동완서(bradykinesia), 근육의 강직(rigidity), 진전(tremor), 자세 불안정(postural instability) 및 평형성 이상은 보행에 영향을 미치며, 보행은 일상생활과 환자의 삶의 질에 가장 많은 영향을 주는 요소이다(Kim et al., 2013).
	파킨슨병 임상시도를 위한 계측 척도 방법 중 가장 널리 알려져 있는 것은?	, 2013). 이러한 척도들 중에 가장 널리 알려져 있는 것이 1967년 호엔야르(Hoehn-Yahr)가 발표한 호엔야르척도(Hoehn-Yahr Scale)이다(Kim et al., 2013).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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