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문제 정의
- 따라서 이 연구에서는 기능적 전기자극치료의 효과를 극대화하기 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극치료가 뇌졸중환자의 균형과 보행에 미치는 효과를 알아보고자 한다.
- 이 연구는 뇌졸중환자의 전⋅후 체중지지와 좌⋅우 체중지지, 안정성지수, 보행속도와 걸음거리의 증가를 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극치료를 적용하여 뇌졸중환자의 기능향상을 위한 보다 효과적인 운동방법을 제시하고자 하였다.
- 이 연구는 실제 실험에 들어가기 전 대상자들에게 균형과 보행에 대한 관계를 설명하고, 실험목적과 방법에 대해 환자와 보호자의 동의를 받았다. 대상자 모두 입원환자로 일반적인 물리치료 처방인 중추신경계발달치료, 보행훈련 및 기능적 전기자극치료를 받는 자이다.
- 하지 대퇴부의 최대비의 변화율 평가에서도 큰 차이가 없었으며, 대퇴둘레의 증가가 일부 환자에게만 나타나거나(Bremner 등, 1992) 나타나지 않았다는 연구도 있다(Jin 등, 1995). 이를 보완해 줄 수 있는 능동적 프로그램이나 새로운 치료방법의 필요성 이 대두되고 있는 상황에서 이러한 제한점을 해결 할 수 있는 치료방법으로 운동학습이 되지 않았거나 잊어 버렸어도 지속적인 관찰을 통해 동작을 모방 할 수 있도록 하는 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 치료의 효과를 입증하고자 하였다. 동작관찰 신체훈련은 대뇌겉질의 운동영역을 자극함으로써 정적 균형과 동적 균형에 모두 유의한 향상을 보였다(Lee와 Lee, 2010).
제안 방법
- 뇌 손상으로 인한 인지적 문제는 수동적 관찰은 가능하나 관찰을 통한 이미지 재생으로 뇌의 활성화를 유발 시키지 못하 며, 심상훈련이 제대로 수행되었는지에 대한 정확한 평가가 어렵다는(Dijkerman 등, 2004) 연구결과도 찾아 볼 수 있었다. 그래서 이 연구에서는 인지검사를 통해 대상자를 선정하였고, 제한된 공간에서 보조 진행자에 의해 지속적인 모니터링과 주의를 통해 최대한 집중 할 수 있는 상황을 유도하였다.
- 기능적 전기자극치료기는 Microstim (Microstim, MedelGBH, Germany)을 이용하여 활동전극은 깊은 종아리신경을 선택적으로 자극 할 수 있도록 부착하였고, 기준 전극은 앞정강근에 배치시켜 깊은 종아리신경의 신경지배를 받는 발목관절 및 발가락의 근육들이 선택적으로 자극되도록 하였다.
- 보행훈련 동영상은 일반적인 속도로 걷는 모습을 정중앙 앞쪽과 뒤쪽, 오른쪽과 왼쪽에서 카메라의 줌 기능(zooming)을 사용하여 줌 인(zoom in)과 줌 아웃 (zoom out)으로 발목관절의 움직임을 부각시켜 촬영하였고, 수평을 유지하고 회전을 제어할 수 있도록 삼각대 헤드의 틸트 조절레버를 이용해 위와 아래로 움직이지 않도록 고정하였다. 동영상에 나오는 보행자는 시각적 혼란을 최소화 할 수 있는 단색의 반바지를 입은 성인으로 의식적인 움직임을 제한하기 위해 반복하여 촬영하였으며, 자세히 관찰하기 위해 편집과정에서 각각의 촬영 방향에서 1.5배 저속을 첨가하였다. 촬영내용은 평지보행, 경사로보행 및 계단보행으로 각각 구성하였다.
- 대상자 모두 입원환자로 일반적인 물리치료 처방인 중추신경계발달치료, 보행훈련 및 기능적 전기자극치료를 받는 자이다. 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극군은 Han (2012)의 연구를 참고하여 기능적 전기자극치료를 받는 15분 동안 독립된 공간에서 운동 멀미감(motion sickness)과 사이버씨크니스(cyber sickness)를 고려하여 편안히 앉은 자세에서 눈높이와 평행하게 보행훈련 동영상을 시청하게 하였고(Joseph, 2000), 기능적 전기자극 군은 동영상 시청 없이 흰색 화면만 보면서 기능적 전기자극치료를 15분간 시행한 후, 실제 보행훈련으로 두군 모두 평지보행, 경사로보행 및 계단보행훈련을 20분 간 동일한 치료사에 의해 실시하였다.
- 보행속도와 걸음거리를 알아보기 위해 보행특성을 측정 할 수 있는 GAITRite (GAITRite, CIR system Inc., USA)를 이용하여 측정하였다. 보행분석기의 구성은 길이 5 m, 폭 61 ㎝, 높이 0.
- 보행훈련 동영상은 일반적인 속도로 걷는 모습을 정중앙 앞쪽과 뒤쪽, 오른쪽과 왼쪽에서 카메라의 줌 기능(zooming)을 사용하여 줌 인(zoom in)과 줌 아웃 (zoom out)으로 발목관절의 움직임을 부각시켜 촬영하였고, 수평을 유지하고 회전을 제어할 수 있도록 삼각대 헤드의 틸트 조절레버를 이용해 위와 아래로 움직이지 않도록 고정하였다. 동영상에 나오는 보행자는 시각적 혼란을 최소화 할 수 있는 단색의 반바지를 입은 성인으로 의식적인 움직임을 제한하기 위해 반복하여 촬영하였으며, 자세히 관찰하기 위해 편집과정에서 각각의 촬영 방향에서 1.
- 27㎝ 마다 수직으로 배열되어 시⋅공간적 변수에 대한 정보를 제공하여 보행속도, 분속 수, 보행 주기의 시간적 특성과 걸음거리의 공간적 특성을 수집할 수 있다. 이 연구에서는 보행 판에서 정확한 결과 값을 얻기 위해 3 m 전방에서 보행의 시작을 지시하여 가장 편안한 속도로 보행 판을 걷게 하고 보행 판을 지나 3m 되는 지점을 표시하여 정지 하도록 하여 가속과 감속 구간을 설정하였다. 측정하는데 의식하지 않도록 측정 전 연습 후 3회 반복 측정하여 그 평균 값을 사용하였다.
- 기능적 전기자극치료기는 Microstim (Microstim, MedelGBH, Germany)을 이용하여 활동전극은 깊은 종아리신경을 선택적으로 자극 할 수 있도록 부착하였고, 기준 전극은 앞정강근에 배치시켜 깊은 종아리신경의 신경지배를 받는 발목관절 및 발가락의 근육들이 선택적으로 자극되도록 하였다. 전기자극에 대한 근육의 가시적 수축이 유발되는 환자가 견딜 수 있는 강도로 적용하였고, 자극조건으로 파형은 대칭 이상파로 펄스 폭 150 ㎲, 주파수 25 HZ로 하였다(Lindquist 등, 2007; Yang 등, 2009).
- 중재기간은 6주 간 주 5회에 걸쳐 훈련을 실시하고 기능평가는 TETRAX와 GAITRite를 이용하여 실험 전 측정을 실시하고 훈련 종료 후 동일한 방법으로 균형기능인 체중지지도와 안정성지수를 측정하고 보행기능인 보행속도와 걸음거리를 측정하였다.
- 5배 저속을 첨가하였다. 촬영내용은 평지보행, 경사로보행 및 계단보행으로 각각 구성하였다. 실험 전 보조진행자에게 진행과정을 설명하였고 동영상을 시청하는 동안 집중하기 위해 제한된 공간을 제공하면서 보조진행자가 지속적으로 모니터링을 하며 주의를 주었다.
- 이 연구에서는 보행 판에서 정확한 결과 값을 얻기 위해 3 m 전방에서 보행의 시작을 지시하여 가장 편안한 속도로 보행 판을 걷게 하고 보행 판을 지나 3m 되는 지점을 표시하여 정지 하도록 하여 가속과 감속 구간을 설정하였다. 측정하는데 의식하지 않도록 측정 전 연습 후 3회 반복 측정하여 그 평균 값을 사용하였다.
대상 데이터
- 보행분석기의 구성은 길이 5 m, 폭 61 ㎝, 높이 0.6 ㎝인 보행 판으로 16128개의 센서가 1.27㎝ 마다 수직으로 배열되어 시⋅공간적 변수에 대한 정보를 제공하여 보행속도, 분속 수, 보행 주기의 시간적 특성과 걸음거리의 공간적 특성을 수집할 수 있다.
- 이 연구의 대상은 C 대학병원에서 뇌 손상으로 진단 받고 2015년 1월부터 2015년 3월까지 입원중인 뇌졸중 환자 20명을 선정하였으며, 신뢰할 수 있는 통계학적 유의성을 얻기 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군 10명과 기능적 전기자극 군 10명으로 무선 할당하였다. 연구대상자의 선정조건은 발병기간으로부터 6개월이 넘고 24개월 이하인 뇌졸중환자로 도수근력검사(MMT)에서 불가(Trace)이상 양(Fair)이하이며, Modified Ashworth 척도(MAS) 값이 0~2단계의 경직을 보이는 자(Yang 등, 2009), 의사소통이 가능한 자로 한국형간이 정신상태검사(MMSE-K)에서 24점 이상을 받은 자(Tombaugh와 McIntyre, 1992), 보조장비 없이 15 m 이상 보행이 가능한 자로 선정하였다(Table 1).
- 이 연구의 대상은 C 대학병원에서 뇌 손상으로 진단 받고 2015년 1월부터 2015년 3월까지 입원중인 뇌졸중 환자 20명을 선정하였으며, 신뢰할 수 있는 통계학적 유의성을 얻기 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군 10명과 기능적 전기자극 군 10명으로 무선 할당하였다. 연구대상자의 선정조건은 발병기간으로부터 6개월이 넘고 24개월 이하인 뇌졸중환자로 도수근력검사(MMT)에서 불가(Trace)이상 양(Fair)이하이며, Modified Ashworth 척도(MAS) 값이 0~2단계의 경직을 보이는 자(Yang 등, 2009), 의사소통이 가능한 자로 한국형간이 정신상태검사(MMSE-K)에서 24점 이상을 받은 자(Tombaugh와 McIntyre, 1992), 보조장비 없이 15 m 이상 보행이 가능한 자로 선정하였다(Table 1).
데이터처리
- 0) 통계프로그램을 사용하여 대상자들의 일반적 특성은 빈도분석을 사용하였다. Shapiro-wilk 검정방법을 통해 변수들의 정규성 검정을 하였고, 정규분포가정을 모두 만족하여 모수 검정을 실시하였다. 체중지지도와 안정성지수 및 보행속도와 걸음거리의 상호작용을 알아보기 위하여 반복측정 분산분석을 이용하였다.
- 이 연구의 자료는 Window용 SPSS (ver. 18.0) 통계프로그램을 사용하여 대상자들의 일반적 특성은 빈도분석을 사용하였다. Shapiro-wilk 검정방법을 통해 변수들의 정규성 검정을 하였고, 정규분포가정을 모두 만족하여 모수 검정을 실시하였다.
- Shapiro-wilk 검정방법을 통해 변수들의 정규성 검정을 하였고, 정규분포가정을 모두 만족하여 모수 검정을 실시하였다. 체중지지도와 안정성지수 및 보행속도와 걸음거리의 상호작용을 알아보기 위하여 반복측정 분산분석을 이용하였다. 통계학적 유의수준 α는 0.
이론/모형
- 체중지지도와 안정성지수를 알아보기 위해 균형 진단과 바이오 피드백 훈련 시스템인 TETRAX (TETRAX, Sunlight Inc., ISRAEL)를 사용 하였다. 넓이 83 ㎝, 폭 69 ㎝, 높이 105 ㎝인 플랫폼으로 체중지지도는 오른발 앞쪽과 뒤쪽, 왼발 앞쪽과 뒤쪽에 각각 4개의 힘 판에 실린 체중을 의미하며 한 개의 힘 판에 체중의 25％가 실리면 체중을 잘 분포시킨 것이라는 개념으로 계산한 것이며 이 연구에서의 전⋅후, 좌⋅우는 발바닥 앞쪽과 뒤꿈치, 오른발과 왼발을 의미하여 각각 50％에 가까울수록 향상된 값을 가진다.
성능/효과
- 결론적으로 뇌졸중환자의 전⋅후 체중지지와 좌⋅ 우 체중지지, 안정성지수, 보행속도와 걸음거리의 향상 을 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 치료가 기간과 그룹 간 상호작용에 보다 효과적인 것으로 나타났다(p<0.05).
- 이 연구는 뇌졸중환자의 전⋅후 체중지지와 좌⋅우 체중지지, 안정성지수, 보행속도와 걸음거리의 증가를 위해 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극치료를 적용하여 뇌졸중환자의 기능향상을 위한 보다 효과적인 운동방법을 제시하고자 하였다. 동작관찰 신체훈련은 일반적인 기능적 전기자극치료의 효과인 기능적 훈련의 반복효과를 위해 능동적이고 반복적인 운동학습으로 근력의 향상과 함께 목적 있는 움직임을 관찰하고 상상하여 다양한 감각자극으로 대뇌겉질에 영향을 미쳐 뇌의 가역성에 변화를 줄 수 있었다는 결과를 얻었다.
- 실험 전⋅후 비교에서 기능적 전기자극 군 보다 동작 관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군에서 크게 감소를 보여 두 군 간 변화량은 유의한 차이가 있었고 (p<0.05), 중재방법에 따른 결과 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석을 실시한 결과 기간과 그룹 간 상호 작용 효과도 있었다(p<0.05)(Table 6, Table 7).
- 실험 전⋅후 비교에서 기능적 전기자극 군 보다 동작 관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군에서 크게 증가를 보여 두 군 간 변화량은 유의한 차이가 있었고 (p<0.05), 중재방법에 따른 결과 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석을 실시한 결과 기간과 그룹 간 상호 작용 효과도 있었다(p<0.05)(Table 4, Table 5).
- 실험 전⋅후 비교에서 기능적 전기자극 군과 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군 모두에서 증가를 보여 두 군 간 변화량은 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05), 그러나, 중재방법에 따른 결과 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석을 실시한 결과 기간과 그룹 간 상호작용 효과는 있었다(p<0.05)(Table 8, Table 9).
- 실험 전⋅후 비교에서 기능적 전기자극 군과 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군 모두에서 증가를 보여 두 군 간 변화량은 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05), 그러나, 중재방법에 따른 결과 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석을 실시한 결과 기간과 그룹 간 상호작용 효과는 있었다(p<0.05)(Table 10, Table 11).
- 실험 전⋅후 비교에서 기능적 전기자극 군은 약간의 감소를 보였고, 동작관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극 군에서 크게 증가를 보여 두 군 간 변화량은 유의한 차이를 보였다(p<0.05).
- 동작관찰 신체훈련은 대뇌겉질의 운동영역을 자극함으로써 정적 균형과 동적 균형에 모두 유의한 향상을 보였다(Lee와 Lee, 2010). 이 연구에서도 체중지지와 안정성의 향상으로 정적 균형과 보행속도와 걸음거리의 향상으로 동적 균형에 영향을 미쳤다. 또한, Choi와 Park(2009)의 연구에서도 실제훈련과 운동심상을 병행한 집단이 균형능력과 기능적 활동개선에 효과를 보였고, 동작관찰 신체훈련은 운동시스템을 동원시켜(Jenannerod, 2001) 뇌졸중 환자의 기능향상(kang, 2013)과 운동기능 회복에 도움을 줄 수 있다고 하였다(Lotze와 Cohen, 2006).
- 이 연구의 결과 동작 관찰 신체훈련을 병행한 기능적 전기자극치료는 감각적 요소와 운동학습에 작용하여 뇌졸중환자의 정적 균형능력인 전⋅후 체중지지와 좌⋅우 체중지지에 영향 을 미쳤고, 동적 균형능력인 안정성을 향상시켜 결과적으로 체중심의 연속적인 움직임인 보행속도와 걸음거리를 증가시켰다고 할 수 있겠다.
- 중재방법에 따른 결과 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산분석을 실시한 결과 기간과 그룹 간의 상호작용 효과가 있었다(p<0.05) (Table 2, Table 3).
후속연구
- 또한 동작관 찰 신체훈련은 시각적 관찰과 목적 있는 움직임 그리 고 운동상상의 과정을 모두 포함하는 광범위한 신경 네트워크가 포함된다(buccino 등, 2006). 따라서 뇌졸 중환자의 소실된 신경학적 기능을 회복시킬 수 있는 기능적 전기자극치료의 효과를 극대화하기 위해서 다양한 감각적 자극과 이전에 학습되어 있던 운동기능을 회복시키기 위해 동작관찰 신체훈련을 병행하는 것이 더욱 효과적일 것으로 생각되며, 궁극적으로 뇌의 가역성을 변화시킬 수 있는 새로운 방법으로 시도될 수 있을 것이다. 현재 일반인과 운동선수들을 대상으로 동작관찰 신체훈련의 연구가 시도 되었으며 (Atienza 등, 1998; Roure 등, 1999), 결과적으로 주목 할만한 성과를 보이고 있으나 다양한 연구를 통해 일반화의 필요성이 있다고 생각된다.
- 실제로 동작실행을 연습하기 전 다양한 시청각 자료를 이용한 운동프로그램이 개발된다면 선행학습과 개별학습인 홈 프로그램으로 이어질 수 있을 것으로 생각되며, 또한 치료실에서 시간적인 제약을 최소화 할 수 있어 치료의 극대화를 이룰 수 있을 것으로 생각된다.
- 05). 앞으로는 더욱 다양한 동작을 학습할 수 있는 동작관찰 신체훈련실을 개발하여 신경계환자의 균형과 보행뿐만 아닌 다양한 기능향상을 위한 동작관찰 신체훈련의 시도가 지속되어야 할 것 으로 생각된다.
- 이 연구의 제한점은 성별에 따라 같은 행위를 관찰할 때 감정과 이해의 정도가 달라서 뇌 활성화에 차이를 보인다고 하였으나(Lee 등, 2010) 이를 구분하지 못한 아쉬움이 있었고, 직접적인 거울신경의 활성을 규명하지 못하고 간접 규명만으로 이루어져 있어 이후 연구에서는 이 연구의 제한점을 충분히 고려한 연구가 필요할 것이다.
- 또한, 뇌졸중환자의 기능향상 요소는 환자의 능동적 참여를 통한 운동프로그램이 기능적 수행동작의 효율성을 높일 수 있다는 연구보고가 있다(Yoon 등, 2005). 현재 임상에서 적용되는 기능적 전기자극치료의 보완방법으로 다양한 감각자극과 능동적 근 수축을 유도하기 위한 방법적 개선이 필요할 것으로 생각된다.
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