Ham, Sin-Cheol
(Department of Graduate School of Public Health, College of Health Science, Gachon University)
,
Lim, Chae-Gil
(Department of Physical Therapy, College of Health Science, Gachon University)
Purpose: This study was conducted to assess the effects of robot-assisted gait training with visual feedback on gait, balance, and balance confidence in patients with chronic stroke. Methods: Thirty subjects with chronic stroke were randomly assigned to two groups: the experimental group (n=15) and ...
Purpose: This study was conducted to assess the effects of robot-assisted gait training with visual feedback on gait, balance, and balance confidence in patients with chronic stroke. Methods: Thirty subjects with chronic stroke were randomly assigned to two groups: the experimental group (n=15) and the control group (n=15). The experimental group performed robot-assisted gait training for 30 minutes and the control group performed gait training with assisted devices training for 30 minutes after both groups performed conventional physical therapy for 30 minutes. Both groups performed the therapeutic interventions for 5 days per week, for a period of 4 weeks. For assessment of the 10 m walking test (10 MWT), Figure of 8 on the walk test (F8WT), Timed-Up and Go test (TUG), and Berg Balance Scale (BBS) were used to test the gait and balance, and the Korean version of the Activities-specific Balance Confidence Scale was used to test the balance confidence. Results: The experimental group showed significant improvement in the 10 MWT and the K-ABC (p<0.05), and the control group showed significant improvement in the BBS and the TUG (p<0.05). In four measurements, there were significant differences between the two groups (p<0.05), and the control group showed significant improvement in the F8WT at pre and post intervention (p<0.05). Conclusion: This study demonstrated that Robot-assisted gait training with visual feedback is an effective intervention for improving straight gait abilities and balance confidence, while the control group showed some improvement in curve gait and balance. Thus, we suggest both Robot-assisted gait training with visual feedback and gait training with assisted devices training exercise as a therapeutic intervention in chronic stroke rehabilitation.
Purpose: This study was conducted to assess the effects of robot-assisted gait training with visual feedback on gait, balance, and balance confidence in patients with chronic stroke. Methods: Thirty subjects with chronic stroke were randomly assigned to two groups: the experimental group (n=15) and the control group (n=15). The experimental group performed robot-assisted gait training for 30 minutes and the control group performed gait training with assisted devices training for 30 minutes after both groups performed conventional physical therapy for 30 minutes. Both groups performed the therapeutic interventions for 5 days per week, for a period of 4 weeks. For assessment of the 10 m walking test (10 MWT), Figure of 8 on the walk test (F8WT), Timed-Up and Go test (TUG), and Berg Balance Scale (BBS) were used to test the gait and balance, and the Korean version of the Activities-specific Balance Confidence Scale was used to test the balance confidence. Results: The experimental group showed significant improvement in the 10 MWT and the K-ABC (p<0.05), and the control group showed significant improvement in the BBS and the TUG (p<0.05). In four measurements, there were significant differences between the two groups (p<0.05), and the control group showed significant improvement in the F8WT at pre and post intervention (p<0.05). Conclusion: This study demonstrated that Robot-assisted gait training with visual feedback is an effective intervention for improving straight gait abilities and balance confidence, while the control group showed some improvement in curve gait and balance. Thus, we suggest both Robot-assisted gait training with visual feedback and gait training with assisted devices training exercise as a therapeutic intervention in chronic stroke rehabilitation.
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문제 정의
따라서 본 연구는 만성뇌졸중 환자에게 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 실시하고 대조군과 치료 전· 후의 보행, 균형, 균형자신감에 대한 효과를 알아보고자 하였다.
본 연구는 균형 능력을 측정하기 위하여 BBS 검사를 수행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. BBS 검사는 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 한 실험군에서 중재 전 39.
본 연구는 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련이 균형 능력과 균형자신감 그리고 보행 능력의 개선이 미치는 효과를 규명하기 위하여 시행되었으며, 다음과 같은 결과를 입증하였다. 첫째, 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련은 뇌졸중 편마비 환자의 직선보행능력과 균형자신감을 유의하게 개선시켰다.
가설 설정
20,21 임상현장에서는 이미 환자가 보행하는 동안 손으로 보조하여 보행하거나, 트레드밀에서 치료사가 보조하여 훈련하는 방법, 트레드밀에서 체중을 부분적으로 지지한 채 치료사가 보조하는 방법들이 사용되어 왔고, 오랜시간 치료사가 지속적으로 보조하여 과도한 신체노동이 요구되어 문제적으로 제시되어 왔지만 보행능력이 향상되었다고 보고하였다.22 본 연구의 실험군에서는 환자에게 제공되는 체중 부하 장치로 인하여 환자 스스로의 체간의 안정성 확보 없이도 반복적인 보행훈련이 가능하도록 되어 있었지만, 대조군에서는 보행 훈련 시 치료사의 도움에 의한 환자 스스로의 체간 조절이 경험되었을 것이다. 이러한 대조군의 체간 조절 경험은 뇌졸중 환자들의 체간 조절 능력에 향상을 가져왔고 이를 통해 기능적인 균형능력을 평가하는 BBS에서 차이가 있었을 것으로 사료된다.
제안 방법
14 이 도구는 총 16항목으로 구성되며 각 문항은 “전혀 자신 없다” 0에서부터 “완전 자신 있다” 100으로 되어있어 자가 보고식으로 측정하며, 16개의 일상생활 활동에 대한 균형자신 점수를 합산하여 평균을 산출하였다.
18 의자에서 일어나 3 m 전방을 걸어가기, 돌기, 걸어서 돌아오기, 의자에 앉기 순으로 진행되며, 이와 같은 일련의 동작을 수행하는 데 소요되는 시간을 기록하여 측정한다. 본 검사는 .
반면 대조군은 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련으로 평행봉 걷기, 보조도구 이용한 걷기로 30분, 일반적인 운동치료는 30분간 실험군과 동일하게 적용하였다. 4주간의 중재 후 동일한 측정자에 의하여 사후 평가를 시행하였다.
뇌졸중 환자의 직선보행과 곡선보행능력을 측정하기 위해 10 MWT, F8WT 와 TUG 검사를 시행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
실험군은 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 회당 30분, 주 5회, 4주간 시행하였다. 또한 추가적으로 일반적인 운동치료를 회당 30분, 주 5회, 4주 동안 시행하였다. 반면 대조군은 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련으로 평행봉 걷기, 보조도구 이용한 걷기로 30분, 일반적인 운동치료는 30분간 실험군과 동일하게 적용하였다.
또한 추가적으로 일반적인 운동치료를 회당 30분, 주 5회, 4주 동안 시행하였다. 반면 대조군은 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련으로 평행봉 걷기, 보조도구 이용한 걷기로 30분, 일반적인 운동치료는 30분간 실험군과 동일하게 적용하였다. 4주간의 중재 후 동일한 측정자에 의하여 사후 평가를 시행하였다.
15 총 14 m를 최고 속도로 걷게 하고 처음 2 m와 마지막 2 m는 측정에서 제외하였다. 보행속도 단위는 초(sec)이고 대상자가 한번 걷게 하여 적응하도록 한 후 3회 실시하여 각각의 평균값을 사용하였다. 이 측정도구는 측정자 내 신뢰도, 측정자 간 신뢰도 r=0.
본 연구는 30명의 만성뇌졸중 환자를 실험군과 대조군으로 각각 15명씩 무작위로 배정하였다. 실험군은 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 회당 30분, 주 5회, 4주간 시행하였다.
이는 환자가 가상현실에서 보이는 환경에서 나타는 반응을 다시 LokomatⓇ의 센서가 반응함으로써 상호적인 영향을 받는다. 본 연구에서 사용된 프로그램은 주어진 시간 동안 가상현실의 숲속을 보행하면서 장애물을 피하며 동물을 잡는 프로그램으로 동물을 잡을 경우 점수를 획득하는 방식으로 환자의 반응 및 동기부여를 끌어낼 수 있도록 하였다.
본 연구는 30명의 만성뇌졸중 환자를 실험군과 대조군으로 각각 15명씩 무작위로 배정하였다. 실험군은 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 회당 30분, 주 5회, 4주간 시행하였다. 또한 추가적으로 일반적인 운동치료를 회당 30분, 주 5회, 4주 동안 시행하였다.
그리고 시작점으로 돌아오면 된다. 완주한 거리에 대한 보행 시간을 3회 측정하였고, 그 평균값을 사용하였다. 이 측정도구는 측정자 내 신뢰도 r=0.
모든 측정을 3회 실시하여 평균값을 구하였다. 측정 오차를 최소화하기 위하여 전후 동일한 측정자가 동일한 장소에서 평가를 실시하였고, 모두 맹검된 상태에서 시행하였다.
대상 데이터
24 또한 원하는 곳으로 이동하기 위해서는 다양한 방향의 곡선으로 회전하며 걷는 것은 166도에서 210도 범위 사이를 사용한다. 본 연구에는 직선보행능력의 평가를 위해서 10 MWT와 TUG를 사용하였다. TUG검사가 곡선 보행을 포함하고 있지만, 단 한 번의 회전과 같은 방향으로의 회전만 포함되어 있고, 그 회전 또한 간단한 회전에 불과하다.
F8WT에서는 실험군에서 약 7%의 향상이 있었으나 중재 전후 유의한 차이가 없었고, 대조군에서 약 18%의 유의한 향상이 있었으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 개선되었다. 본 연구에서 사용된 LokomatⓇ은 자세제어용 로봇 보행 보조장치와 체중 부하 장치로 구성되어있으며 Woodway treadmill (Weil am Rhenin, Germany)과 연동하여 작동되며 정상 보행 양식을 모방하여 안전하고 반복적인 직선보행 훈련을 수행하는 장비이다.23 하지만 실제 삶과 연루되어 있는 일상생활 동작에서는 단순한 직선보행만을 하지 않는다고 하였다.
본 연구의 대상은 2015년 1월부터 6월까지 인천광역시 소재 M재활병원에 입원한 환자 중 연구 참여에 동의하고 동의서를 작성한 40명의 환자 중 퇴원과 기타 이유로 탈락한 10명을 제외하고 요건을 충족한 30명으로 선정하였다.
실험군은 LokomatⓇ (Hocoma AG, Zurich, Switzerland)을 사용하여 보행훈련을 받았다. LokomatⓇ은 자세제어용 로봇 보행 보조장치와 체중 부하 장치로 되어있으며 Woodway treadmill (Weil am Rhenin, Germany)과 연동하여 작동된다.
데이터처리
대상자의 일반적인 특성은 카이검정과 독립표본 t 검정을 사용하여 비교하였다. 각 집단 내의 중재 전후를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정을 실시하였고, 집단 간의 차이를 분석하기 위하여 독립표본 t 검정을 실시하였다. 모든 결과는 평균과 표준편차를 표시하였으며, 모든 통계적 유의검증수준은 0.
모든 대상자는 Shapiro-Wilk 검정방법을 사용하여 정규성 검정을 시행하였다. 대상자의 일반적인 특성은 카이검정과 독립표본 t 검정을 사용하여 비교하였다. 각 집단 내의 중재 전후를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정을 실시하였고, 집단 간의 차이를 분석하기 위하여 독립표본 t 검정을 실시하였다.
각 집단 내의 중재 전후를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정을 실시하였고, 집단 간의 차이를 분석하기 위하여 독립표본 t 검정을 실시하였다. 모든 결과는 평균과 표준편차를 표시하였으며, 모든 통계적 유의검증수준은 0.05 이하로 하였다.
0 (IBM, Somers, NY, USA)을 이용하여 측정치의 평균 및 표준편차를 구하였다. 모든 대상자는 Shapiro-Wilk 검정방법을 사용하여 정규성 검정을 시행하였다. 대상자의 일반적인 특성은 카이검정과 독립표본 t 검정을 사용하여 비교하였다.
균형 능력을 측정하기 위하여 Berg Balance Scale (BBS) 검사, 균형자신감검사를 위해 Korean version of Activities-specific Balance Confidence Scale (K-ABC)를 시행하였으며, 보행 능력은 10 m walking test (10 MWT), Figure of 8 walk test (F8WT) 와 Timed-Up and Go test (TUG) 검사를 이용하였다. 모든 측정을 3회 실시하여 평균값을 구하였다. 측정 오차를 최소화하기 위하여 전후 동일한 측정자가 동일한 장소에서 평가를 실시하였고, 모두 맹검된 상태에서 시행하였다.
본 실험의 자료는 SPSS Version 18.0 (IBM, Somers, NY, USA)을 이용하여 측정치의 평균 및 표준편차를 구하였다. 모든 대상자는 Shapiro-Wilk 검정방법을 사용하여 정규성 검정을 시행하였다.
이론/모형
균형 능력을 측정하기 위하여 Berg Balance Scale (BBS) 검사, 균형자신감검사를 위해 Korean version of Activities-specific Balance Confidence Scale (K-ABC)를 시행하였으며, 보행 능력은 10 m walking test (10 MWT), Figure of 8 walk test (F8WT) 와 Timed-Up and Go test (TUG) 검사를 이용하였다. 모든 측정을 3회 실시하여 평균값을 구하였다.
뇌졸중 환자의 균형자신감 측정을 위해 개발된 척도13를 우리나라의 실정에 맞게 수정 보완한 한국어판 활동 특이적 균형 자신감 척도라는 도구를 사용하였다.14 이 도구는 총 16항목으로 구성되며 각 문항은 “전혀 자신 없다” 0에서부터 “완전 자신 있다” 100으로 되어있어 자가 보고식으로 측정하며, 16개의 일상생활 활동에 대한 균형자신 점수를 합산하여 평균을 산출하였다.
성능/효과
F8WT에서 실험군은 중재 전 27.86초에서 중재 후 25.79초로 유의한 감소가 없었던 반면(p>0.05), 대조군은 중재 전 20.57초에서 중재 후 16.86초로 유의한 감소를 보였다(p0.05) (Table 2).
TUG는 실험군과 대조군에서 각각 약 4%와 15%로 유의한 감소를 보였으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 향상되었다. F8WT에서는 실험군에서 약 7%의 향상이 있었으나 중재 전후 유의한 차이가 없었고, 대조군에서 약 18%의 유의한 향상이 있었으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 개선되었다. 본 연구에서 사용된 LokomatⓇ은 자세제어용 로봇 보행 보조장치와 체중 부하 장치로 구성되어있으며 Woodway treadmill (Weil am Rhenin, Germany)과 연동하여 작동되며 정상 보행 양식을 모방하여 안전하고 반복적인 직선보행 훈련을 수행하는 장비이다.
직선보행과 곡선보행에 대한 평가결과 10 MWT는 실험군이 약 28%의 유의한 향상을 나타낸 반면, 대조군은 약 7%의 유의하지 않은 향상을 보였다. TUG는 실험군과 대조군에서 각각 약 4%와 15%로 유의한 감소를 보였으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 향상되었다. F8WT에서는 실험군에서 약 7%의 향상이 있었으나 중재 전후 유의한 차이가 없었고, 대조군에서 약 18%의 유의한 향상이 있었으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 개선되었다.
TUG에서 실험군은 중재 전 24.19초에서 중재 후 23.18초로 유의한 감소를 보였고(p<0.05), 대조군도 중재 전 19.89초에서 중재 후 16.91초로 유의한 감소를 보였다(p<0.05).
균형능력의 평가항목으로, 만성 뇌졸중 환자에게 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련은 BBS 검사에서 약 6%의 균형 능력을 향상시킨 반면, 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련은 BBS 검사에서 약 2%의 유의하지 않은 증가를 나타냈다. 이를 통하여 만성 뇌졸중 환자에게 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련은 균형 기능을 효과적으로 증진시킬 수 있음을 유추할 수 있다.
균형자신감에 대한 평가결과 실험군에서 약 23%로 유의하게 향상되었고, 대조군에서는 0.2%의 유의하지 않은 차이를 보였다. 실험군이 대조군에 비해 통계적으로 유의한 향상을 나타내었다.
두 그룹 간의 성별, 연령, 신장, 체중, 유병기간 및 인지기능에서 유의한 차이는 없었다(p>0.05).
첫째, 편마비 환자 30명을 대상으로 측정하였으나, 대상수가 부족하기 때문에 치료의 명확한 효과를 규명하기 위해서는 추후 연구를 통한 검증이 필요하다. 둘째, 대상자의 연령대가 40-70대로 한정되었기 때문에, 기타 연령대 및 연령간 효과는 불분명하다. 셋째, 중재는 4주만 적용하였기 때문에 운동 기간에 의한 명확한 효과 규명은 불분명하며, 기타 운동 강도 및 운동 시점, 중재 횟수(session)에 대한 치료적 운동 규례의 최적화는 불분명하다.
첫째, 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련은 뇌졸중 편마비 환자의 직선보행능력과 균형자신감을 유의하게 개선시켰다. 둘째, 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련은 뇌졸중 환자의 균형능력과 곡선보행능력을 효과적으로 향상시켰다.
이러한 대조군의 체간 조절 경험은 뇌졸중 환자들의 체간 조절 능력에 향상을 가져왔고 이를 통해 기능적인 균형능력을 평가하는 BBS에서 차이가 있었을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서의 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련에서는 환자의 균형에 유의한 차이가 없었던 것으로 생각된다. 따라서 임상에서 만성 뇌졸중 환자의 균형 기능 재활 훈련에서 치료사의 보조나 보조기구를 이용한 훈련과 로봇-보조 보행훈련과 적절하게 교대로 사용한다면 효과적인 균형 향상을 가져올 것으로 사료된다.
본 연구결과를 통하여 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련이 만성 뇌졸중 환자의 직선보행능력과 균형자신감의 개선에 효과적임을 증명하였고, 또한 치료사의 보조나 보조기구를 통한 보행훈련이 균형과 곡선보행에 더 효과적임을 보았다. 이를 통하여 임상에서 치료사의 보조와 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 적절하게 혼합하여 적용한다면 다양한 균형과 보행 능력 개선에 타당한 방법임을 알 수 있었다.
엉덩관절, 무릎관절의 각도와 힘의 조절은 각 관절에 내장된 센서를 통해 조절이 가능하며 트레드밀의 속도와 체중 지지도 조절이 가능하다. 속도는 환자가 치료시간 동안 수행할 수 있는 최대의 속도로 진행하였으며, 토크의 조절과 체중 지지 강도를 환자가 치료시간 동안 수행할 수 있을 정도로 지지 비율을 감소시켰다. 로봇-보조 보행 훈련 시 전방에 스크린은 가상현실 시스템을 사용하였고, 가상현실 시스템은 LokomatⓇ를 사용하는 동안 시각적 되먹임을 제공한다.
2%의 유의하지 않은 차이를 보였다. 실험군이 대조군에 비해 통계적으로 유의한 향상을 나타내었다. 시각은 뇌졸중 환자에게 신체상(body image)을 형성하게 하는 데 중요한 역할을 하는데,30 이러한 시각적 정보는 중추신경계에서 통합하여 시각 인지가 완성되며 다른 영역과 서로 상호 협력하여 운동을 조절하게 된다.
본 연구결과를 통하여 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련이 만성 뇌졸중 환자의 직선보행능력과 균형자신감의 개선에 효과적임을 증명하였고, 또한 치료사의 보조나 보조기구를 통한 보행훈련이 균형과 곡선보행에 더 효과적임을 보았다. 이를 통하여 임상에서 치료사의 보조와 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 적절하게 혼합하여 적용한다면 다양한 균형과 보행 능력 개선에 타당한 방법임을 알 수 있었다. 또한 추후 연구에서는 두 방법의 혼합운동프로그램이 더욱 효과적인지 규명해야 할 것이다.
직선보행과 곡선보행에 대한 평가결과 10 MWT는 실험군이 약 28%의 유의한 향상을 나타낸 반면, 대조군은 약 7%의 유의하지 않은 향상을 보였다. TUG는 실험군과 대조군에서 각각 약 4%와 15%로 유의한 감소를 보였으며, 대조군이 실험군보다 유의하게 향상되었다.
본 연구는 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련이 균형 능력과 균형자신감 그리고 보행 능력의 개선이 미치는 효과를 규명하기 위하여 시행되었으며, 다음과 같은 결과를 입증하였다. 첫째, 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련은 뇌졸중 편마비 환자의 직선보행능력과 균형자신감을 유의하게 개선시켰다. 둘째, 보조 및 보조도구를 이용한 보행훈련은 뇌졸중 환자의 균형능력과 곡선보행능력을 효과적으로 향상시켰다.
후속연구
셋째, 중재는 4주만 적용하였기 때문에 운동 기간에 의한 명확한 효과 규명은 불분명하며, 기타 운동 강도 및 운동 시점, 중재 횟수(session)에 대한 치료적 운동 규례의 최적화는 불분명하다. 따라서 추후에는 이를 규명하는 연구를 시행해야 할 것이다.
이를 통하여 임상에서 치료사의 보조와 시각적 되먹임 로봇-보조 보행훈련을 적절하게 혼합하여 적용한다면 다양한 균형과 보행 능력 개선에 타당한 방법임을 알 수 있었다. 또한 추후 연구에서는 두 방법의 혼합운동프로그램이 더욱 효과적인지 규명해야 할 것이다.
본 연구는 다음과 같은 제한점이 있다. 첫째, 편마비 환자 30명을 대상으로 측정하였으나, 대상수가 부족하기 때문에 치료의 명확한 효과를 규명하기 위해서는 추후 연구를 통한 검증이 필요하다. 둘째, 대상자의 연령대가 40-70대로 한정되었기 때문에, 기타 연령대 및 연령간 효과는 불분명하다.
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