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문제 정의
- 본 연구는 2014년 3월까지 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동의 관절통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과를 비교 검토하고자 수행된 체계적 문헌고찰 및 메타분석 연구로, 무릎 골관절염 환자의 운동중재를 위한 근거기반 실무적용 및 향후 연구 방향을 제시하기 위하여 이루어졌다. 문헌의 선택배제과정을 통해 최종 7편[16,22-27]이 분석에 포함되어 통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과크기를 비교한 결과, 통증은 수중운동이 지상운동에 비해 효과적이었으나, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질 등은 두 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다.
- 본 연구는 국내 및 국외에서 발표된 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동의 효과를 비교한 무작위 대조군 실험 연구 7편[16,22-27]을 토대로 종합적으로 분석하여 무릎 골관절염 환자와 의료진이 더 적절한 운동을 선택하는데 있어 합리적 근거와 기초자료를 제공하고자 시도되었다. 2014년 3월까지 문헌 데이터베이스에 수록된 수중운동과 지상운동의 효과를 비교한 287편의 문헌이 1차적으로 검색되었으나 선택배제기준에 따라 최종 7편[16,22-27]의 문헌이 본 연구의 메타분석에 포함되었다.
- 본 연구는 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동을 비교하여 관절통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과를 검증한 무작위 대조군 실험연구를 토대로 체계적 문헌고찰 및 메타분석을 수행한 연구이다. Preferred Reporting Items for Systematic review and Meta-Analysis (PRISMA) 그룹이 제시한 Reporting guideline을 참고하여 수행되었다[20].
- 본 연구는 수중운동이 지상운동에 비해 무릎 골관절염환자에게 효과적인지 비교하기 위해 메타분석을 실시하였다. 그러나 최종 선택문헌이 7편[16,22-27]에 불과하여 운동의 종류, 횟수, 중재시간 등에 따른 세부분석을 적용하기에는 한계가 있었다.
- 이에, 본 연구에서는 체계적 문헌고찰 및 메타분석을 통해 무릎 골관절염에 대한 수중운동과 지상운동의 효과를 비교하여 검토해 보고자 하였다.
제안 방법
- 개별 연구에서 제시되고 있는 운동의 유형은 American College of Sports Medicine에서 제시하고 있는 분류에 따라 유산소(Aerobic/Endurance) 운동, 저항(Resistance/Strengthening) 운동, 균형감각(Balance/Proprioceptive), 유연성(Stretching/Range of Motion)으로 구분하여 제시하였다[Table 1] [12]. 최종 선택된 7편[22-28]의 문헌 모두에서 유산소 운동을 포함하고 있었으며, 저항 운동은 6편[16,22-25,27]에서 포함하고 있었다.
- 본 분석에 포함된 연구에서 운동효과를 측정하기 위해 사용된 척도는 모두 11가지였으며, 이중 통증에 대한측정도구는 총 4개로 즉, Visual Analogue Scale(VAS), Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), Brief Pain Inventory(BPI), Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score(KOOS)였다. 관절가동범위는 총 2개로 Knee Isokinetic Test와 ROM이 사용되었고, 신체적 기능은 총 1개로 WOMAC의 신체기능지표가 사용되었다. 우울은 1개로Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS 21)이, 삶의 질은 총 3개로 KOOS, SF-12, SF-36이 사용되었다.
- 무릎 골관절염의 중재목표가 대상자의 통증과 강직경감, 관절운동능력 유지 및 개선, 장애의 최소화, 삶의 질 개선 등에 있으며, 관절운동범위 유지나 근력강화운동 등은 무릎이나 고관절 관절염 환자의 통증이나 활동능력을 개선시키는 것으로 알려져 있어[11-15] 통증, 관절가동범위, 신체기능, 삶의 질 등을 결과변수로 하여 중재효과를 비교분석하였다.
- 본 분석에 포함된 연구에서 운동효과를 측정하기 위해 사용된 척도는 모두 11가지였으며, 이중 통증에 대한측정도구는 총 4개로 즉, Visual Analogue Scale(VAS), Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC), Brief Pain Inventory(BPI), Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score(KOOS)였다. 관절가동범위는 총 2개로 Knee Isokinetic Test와 ROM이 사용되었고, 신체적 기능은 총 1개로 WOMAC의 신체기능지표가 사용되었다.
- 수중운동의 효과를 지상운동과 비교하기 위해 사용된 결과변수로는 통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질 등이 사용되었다.
- 종속변수인 통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질의 효과크기(Effect Size, ES)는 SMD와 95% 신뢰구간(Confidence Interval, CI)으로 산출하였다. 전체 연구결과의 타당성을 평가하기 위한 출판비뚤림 위험(publication bias)은 funnel plot으로 검토하였다.
- 개별 연구들의 동질성 여부는 I²로 확인하였고, 평균효과크기는 각 연구의 연구방법, 표본, 중재방법, 평가도구 등이 서로 다양하다는 점을 인정하여 임의효과모형(random effect model)을 적용하여 산출하였다. 종속변수인 통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질의 효과크기(Effect Size, ES)는 SMD와 95% 신뢰구간(Confidence Interval, CI)으로 산출하였다. 전체 연구결과의 타당성을 평가하기 위한 출판비뚤림 위험(publication bias)은 funnel plot으로 검토하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 국내 및 국외에서 발표된 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동의 효과를 비교한 무작위 대조군 실험 연구 7편[16,22-27]을 토대로 종합적으로 분석하여 무릎 골관절염 환자와 의료진이 더 적절한 운동을 선택하는데 있어 합리적 근거와 기초자료를 제공하고자 시도되었다. 2014년 3월까지 문헌 데이터베이스에 수록된 수중운동과 지상운동의 효과를 비교한 287편의 문헌이 1차적으로 검색되었으나 선택배제기준에 따라 최종 7편[16,22-27]의 문헌이 본 연구의 메타분석에 포함되었다. 수중운동 프로그램의 효과에 대해서는 여러 연구결과가 보고되고 있으나, 거의 대부분은 류마티스 관절염 환자를 대상으로 하고 있고, 골관절염 환자를 대상으로 한 연구는 거의 없는 실정이며, 게다가 지상운동과 수중운동을 비교한 문헌은 매우 적었다.
- 문헌 검색결과 CINAHL 68편, Cochrane Library CENTRAL 69편, Ovid-Medline 48편, KISS 44편, RISS 57편, Google Scholar 1편으로 총 287편의 문헌이 검색되었으며, 중복 문헌(55편) 제거 후 문헌선택배제기준에 따라 232편이 배제되어 최종 7편의 문헌이 분석에 포함되었다[Fig 1].
- 문헌검색은 Ovid-Medline, CINAHL, Cochrane Library CENTRAL에서 검색어 ((osteoarthriti* OR OA)AND (aqua* OR water OR hydrotherap*))를 이용하였고 국내 DB 한국학술정보(Korean Studies Information Service System, KISS), 학술연구정보서비스(Research Information Sharing Service, RISS)에서 검색어 ‘관절염’과 ‘수중운동’을 이용하였다.
- 문헌이 출판된 기간은 2001∼2011년이었고, 연구가 수행된 국가는 호주 2편, 브라질, 대만, 덴마크, 미국, 한국 각 1편이었다.
- 문헌이 출판된 기간은 2001∼2011년이었고, 연구가 수행된 국가는 호주 2편, 브라질, 대만, 덴마크, 미국, 한국 각 1편이었다. 연구에 포함된 총 대상자수는 449명이었으며, 연령의 분포는 45～88세였다.
- 문헌검색은 Ovid-Medline, CINAHL, Cochrane Library CENTRAL에서 검색어 ((osteoarthriti* OR OA)AND (aqua* OR water OR hydrotherap*))를 이용하였고 국내 DB 한국학술정보(Korean Studies Information Service System, KISS), 학술연구정보서비스(Research Information Sharing Service, RISS)에서 검색어 ‘관절염’과 ‘수중운동’을 이용하였다. 추가적으로 Google Scholar를 이용하여 검색하였으며 최종 검색일은 2014년 3월 30일이였다. 문헌 선택 과정은 연구자 3인에 의하여 수행되었으며 의견이 다를 경우 논의를 통해 의견을 수렴하였다.
데이터처리
- 3)을 이용하여 메타분석을 수행하였다. 자료 분석 시 연속변수의 경우, 중재 결과의 평균값과 표준편차를 사용하였으며, 종속변수를 측정하는 척도가 다른 경우 표준화된 평균차이(Standardized Mean Differences, SMDs)로 평가하였다. 개별 연구들의 동질성 여부는 I²로 확인하였고, 평균효과크기는 각 연구의 연구방법, 표본, 중재방법, 평가도구 등이 서로 다양하다는 점을 인정하여 임의효과모형(random effect model)을 적용하여 산출하였다.
- 종합적인 효과크기 분석은 Cochrane Review Manager software (RevMan 5.3)을 이용하여 메타분석을 수행하였다. 자료 분석 시 연속변수의 경우, 중재 결과의 평균값과 표준편차를 사용하였으며, 종속변수를 측정하는 척도가 다른 경우 표준화된 평균차이(Standardized Mean Differences, SMDs)로 평가하였다.
이론/모형
- 본 연구는 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동을 비교하여 관절통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과를 검증한 무작위 대조군 실험연구를 토대로 체계적 문헌고찰 및 메타분석을 수행한 연구이다. Preferred Reporting Items for Systematic review and Meta-Analysis (PRISMA) 그룹이 제시한 Reporting guideline을 참고하여 수행되었다[20].
- 개별 연구들의 동질성 여부는 I²로 확인하였고, 평균효과크기는 각 연구의 연구방법, 표본, 중재방법, 평가도구 등이 서로 다양하다는 점을 인정하여 임의효과모형(random effect model)을 적용하여 산출하였다.
- 관절가동범위는 2편[16,26]의 연구에서 활용되었으며 Knee Isokinetic Test와 Range Of Motion (ROM)이 각각 사용되었고, 신체적 기능은 3편[16,24,27]의 연구에서 WOMAC의 신체기능지표를 사용하여 측정되었다. 우울은 1편[27]의 연구에서 Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS 21)을 사용하여 측정되었고, 삶의 질은 5편[16,22,24,26,27]에서 제시하고 있었으며 측정도구는 KOOS가 2편[22,26], SF-12가 2편[24,27], SF-36이 1편[16]에서 적용되었다[Table 1].
- 관절가동범위는 총 2개로 Knee Isokinetic Test와 ROM이 사용되었고, 신체적 기능은 총 1개로 WOMAC의 신체기능지표가 사용되었다. 우울은 1개로Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS 21)이, 삶의 질은 총 3개로 KOOS, SF-12, SF-36이 사용되었다.
- 관절가동범위는 2편[16,26]의 연구에서 활용되었으며 Knee Isokinetic Test와 Range Of Motion (ROM)이 각각 사용되었고, 신체적 기능은 3편[16,24,27]의 연구에서 WOMAC의 신체기능지표를 사용하여 측정되었다. 우울은 1편[27]의 연구에서 Depression Anxiety Stress Scale-21 (DASS 21)을 사용하여 측정되었고, 삶의 질은 5편[16,22,24,26,27]에서 제시하고 있었으며 측정도구는 KOOS가 2편[22,26], SF-12가 2편[24,27], SF-36이 1편[16]에서 적용되었다[Table 1].
- 평가문헌에 대한 질 평가는 SIGN (Scottish Intercollegiate Guidelines Network)에서 제시한 무작위임상시험 평가도구를 사용하였다[21]. 연구자 2인이 독립적으로 시행하였으며, 연구자 간 합의를 이루지 못한 경우 제 3자의 의견을 반영하였다.
성능/효과
- 관절가동범위(ROM)의 경우 수중운동과 지상운동 간에 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 수중운동이 관절가동범위가 크며 움직임이 다양하고, 수온의 변화에 따른 관절의 긴장성을 완화시켜 주므로 무릎 관절가동범위 향상을 위해 효과적인 것으로 알려진 기존의 연구결과[28]와는 다른 결과를 제시해주고 있다.
- 관절가동범위는 2편[16,26]의 문헌이 분석에 포함되었으며, 중재 후 실험군과 대조군의 굴곡 관절가동범위차이는 SMD -0.12(95% CI -0.51, 0.27, p=0.53, I²=0%)로 두 군간 통계적으로 유의한 차이는 없었고, 중재 후 실험군과 대조군의 신전 관절가동범위 차이에도 SMD-0.04(95% CI -0.55, 0.48, p=0.89, I²=43%)로 두 군간 통계적으로 유의한 차이가 없었다[Fig. 2 (b, c)].
- 본 연구는 2014년 3월까지 무릎 골관절염 환자를 대상으로 수중운동과 지상운동의 관절통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과를 비교 검토하고자 수행된 체계적 문헌고찰 및 메타분석 연구로, 무릎 골관절염 환자의 운동중재를 위한 근거기반 실무적용 및 향후 연구 방향을 제시하기 위하여 이루어졌다. 문헌의 선택배제과정을 통해 최종 7편[16,22-27]이 분석에 포함되어 통증, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질에 미치는 효과크기를 비교한 결과, 통증은 수중운동이 지상운동에 비해 효과적이었으나, 관절가동범위, 신체기능, 우울, 삶의 질 등은 두 군 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 이는 최근 무릎 골관절염 환자를 대상으로 한 수중운동 적용이 증가하고 있는 상황에서 현재 시점에서의 문헌적 근거를 토대로 객관적이고 비판적인 효과검토를 통해 임상 현장이나 지역사회 내 보건의료현장에서 제시할 수 있는 표준적 기준을 세우는데 유용할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 수행된 총 7편[16,22-27] 의 수중운동과 지상운동의 효과는 통증의 경우 수중운동이 지상운동에 비해 통계적으로 유의하게 통증을 감소시키는 것으로 나타났다. 이는 수중운동이 지상운동 및 운동을 실시하지 않는 것보다 통증에 효과가 있다고 보고한 기존의 연구와 유사한 결과이다[17-19].
- 분석에 포함된 연구에서 사용된 운동의 유형은 크게4가지로 유산소(aerobic/endurance) 운동, 저항(resistance/strengthening) 운동, 균형감각(balance/proprioceptive), 유연성(stretching/ROM)으로 구분해 볼 수 있었으며, 대부분의 문헌에서 네 가지 운동을 병합하여 적용하고 있었고 실험군과 대조군의 차이는 대부분 수중과 지상이라는 공간의 차이만 있었다.
- 삶의 질은 4편[16,22,26,27]의 문헌이 분석에 포함되었으며, 삶의 질 지표 중 KOOS를 사용한 연구의 경우중재 후 실험군과 대조군의 삶의 질 차이가 SMD-0.15(-0.54, 0.24, p=0.46, I²=0%)로 두 군간 통계적으로 유의한 차이는 아니었고, SF-12나 SF-36을 사용한 연구에서도 신체요소점수(PCS)의 경우 중재 후 실험군과 대조군의 삶의 질 차이가 SMD -0.19(-0.05, 0.13, p=0.25, I²=0%)로 두 군간 유의한 차이가 없었으나, 정신요소점수(MCS)의 경우에는 중재 후 실험군과 대조군의 삶의 질 차이가 SMD 0.33(0.01, 0.64, p=0.04,I²=0%)로 실험군이 대조군보다 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났다[Fig. 2 (f,g,h)].
- 최종 선택된 7편[22-28]의 문헌 모두에서 유산소 운동을 포함하고 있었으며, 저항 운동은 6편[16,22-25,27]에서 포함하고 있었다. 실험군과 대조군의 운동 유형은 7편[16,22-27] 모두수중과 지상의 차이만 있을 뿐 유산소, 저항, 균형감각, 유연성 등을 포함하여 동일하거나 유사한 운동을 적용하고 있었다[Table 1].
- 연구결과의 타당성을 검증하기 위한 출판 비뚤림의 위험에 대한 분석으로는 일반적으로 권장되고 있는 funnel plot 분석을 통해 확인하였으며, 문헌의 수가 적은 제한점이 있으나 Fig. 3과 같이 시각적으로 좌우 대칭적이라 볼 수 있어 심각한 출판 비뚤림은 없는 것으로 판단하였다.
- 중재 후 실험군과 대조군의 통증 차이는 SMD -0.26(95% CI -0.49,-0.03)으로 실험군이 대조군에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였으며(p=0.03), I²=14%로 분석에 포함된 문헌은 동질적이라고 할 수 있다[Fig. 2 (a)].
- 최종 선택 문헌의 비뚤림 위험을 평가해 본 결과 모든 문헌에서 연구주제가 명확하였고, 무작위 추출방법, 실험군 및 대조군의 동질성 확보, 타당도와 신뢰도가 확보된 도구 사용, 탈락률 20%이하 등을 근거로 6편[16,22,24-27]은 ‘++’, 1편[23]은 ‘+’로 판정하였다[Table 1].
후속연구
- 삶의 질에서도 수중운동과 지상운동간 전반적인 효과 차이는 없는 것으로 나타났고, 이는 기존의 연구[29]결과와도 일치한다. 그러나 삶의 질을 측정한 변수 중 정신요소점수만 구분하여 비교해 볼 때는 수중운동이 지상운동에 비해 효과가 있는 것으로 나타나 정신적인 측면에서의 삶의 질과 운동과의 상관성에 대한 연구도 추후 더 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구는 수중운동이 지상운동에 비해 무릎 골관절염환자에게 효과적인지 비교하기 위해 메타분석을 실시하였다. 그러나 최종 선택문헌이 7편[16,22-27]에 불과하여 운동의 종류, 횟수, 중재시간 등에 따른 세부분석을 적용하기에는 한계가 있었다. 하지만 국내외 관련 문헌의 효과를 통합적으로 확인하고 임상적 근거를 제시하기위해 구체적으로 처음 시도된 연구라는 점에서 간호학적 의의가 있다고 하겠다.
- 기존에 고관절 환자를 대상으로 한 수중운동과 지상운동을 비교한 체계적 문헌고찰 연구[17]나 지상운동과 비치료군을 비교한 체계적 문헌고찰 및 메타분석연구[17-19]는 수행된 바 있다. 그러나, 수중운동과 비치료군을 비교했거나 고관절 환자만을 대상으로 하였기 때문에 기존 연구결과를 토대로 무릎 골관절염 환자의 지상운동과 수중운동 효과를 비교 적용하는 데에 한계가 있다. 고관절과 무릎관절은 하지의 관절이지만 그 형태와 부하에 있어서 차이가 있으므로 무릎관절과 고관절에 영향을 미치는 운동 효과는 분리되어 측정하는 것이 이상적이며[18], 비치료군보다는 수중운동과 지상운동을 비교하여 검토하는 것이 환자에게 적절한 운동을 추천함에 있어 실질적 도움이 될 것이다.
- 현재까지 무릎 골관절염환자를 대상으로 수중운동과 지상운동의 효과를 분석한 무작위 대조군 실험설계 연구수가 비교적 적어 효과크기에 대한 확증적 결과를 얻는 데에는 제한이 있었다. 따라서, 무릎 골관절염 환자를 위한 운동중재 프로그램 내용이나 장기적인 효과검증에 대한 노력이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 이는 최근 무릎 골관절염 환자를 대상으로 한 수중운동 적용이 증가하고 있는 상황에서 현재 시점에서의 문헌적 근거를 토대로 객관적이고 비판적인 효과검토를 통해 임상 현장이나 지역사회 내 보건의료현장에서 제시할 수 있는 표준적 기준을 세우는데 유용할 것으로 사료된다. 또한 향후 골관절염 환자를 위한 중재 프로그램 개발이나 임상실무에서 근거기반 의사결정 시 활용될 수 있을 것이다.
- 우울에 대한 효과는 수중운동이 지상운동에 비해 효과가 있는 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 차이가 아니었으며, 이에 대해 보고된 문헌은 1편[27]에 불과하므로 추후 후속연구 결과가 누적되어야 할 것이다.
- 신체기능의 효과에 있어서는 수중운동이 운동을 시행하지 않은 대조군에 비교해 효과적인 것으로 나타난 메타분석연구[20]도 있었으나, 본 연구에서 수중운동과 지상운동을 비교한 결과 신체기능에 두 군간 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 이는 지상운동과 수중운동 모두 신체기능을 향상시키기에 유용하지만, 사두근 강화운동은 지상운동에서 더 유의한 효과가 있음을 보고한 연구[24] 등을 고려해볼 때, 분석에 포함된 문헌의 수가 적어 추후 신체기능에 대한 반복적인 후속 연구가 필요한 것으로 사료되며 운동의 방법에 따른 비교도 필요할 것으로 판단된다.
- 이는 수중운동이 관절가동범위가 크며 움직임이 다양하고, 수온의 변화에 따른 관절의 긴장성을 완화시켜 주므로 무릎 관절가동범위 향상을 위해 효과적인 것으로 알려진 기존의 연구결과[28]와는 다른 결과를 제시해주고 있다. 이에 관절가동범위 향상에 도움이 되는 중재 종류, 기간, 강도에 따른 효과 등에 대한 비교연구가 추후 더 필요할 것으로 사료된다.
- 체계적 문헌고찰 및 메타분석은 개별 연구결과를 통합하여 체계적으로 분석함으로써 종합적인 결론을 제공할 수 있고, 불필요한 반복 연구를 지양할 뿐 아니라 임상적 의사결정을 하는데 있어 합리적이고 타당한 근거를 제공할 수 있다. 이에 본 연구는 향후 무릎 골관절염 환자를 위한 중재를 계획하고 의사결정 하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
- 이에, 무릎 골관절염 환자를 대상으로 최상의 운동방법을 교육하고 중재하기 위해서는 현존하는 문헌적 근거를 토대로 객관적인 효과비교가 선행되어야 할 것이다.
- 체계적 문헌고찰 및 메타분석은 개별 연구결과를 통합하여 체계적으로 분석함으로써 종합적인 결론을 제공할 수 있고, 불필요한 반복 연구를 지양할 뿐 아니라 임상적 의사결정을 하는데 있어 합리적이고 타당한 근거를 제공할 수 있다. 이에 본 연구는 향후 무릎 골관절염 환자를 위한 중재를 계획하고 의사결정 하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
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