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문제 정의
- 그러나 이 연구의 경우 훈련의 내용은 단순히 체중이동의 동작을 전, 후, 좌, 우, 대각선 방향으로 단순하게 훈련 하였다는 한계가 있었다. 따라서 가상현실 게임을 이용한 보다 더 다양한 방향과 속도의 변화를 요하는 균형 과제가 포함된 훈련의 효과를 알아보기 위한 연구가 필요하여 본 연구를 통해 자가 거울 균형 운동과 Wii Fit 게임을 이용한 가상현실 균형운동이 만성뇌졸중 환자의 균형능력과 무릎관절 고유수용성감각 향상에 미치는 효과를 비교해 보고자 하였다.
- 이는 신체의 움직임을 시각적으로 확인하면서 주어진 과제를 수행하였기 때문인데, Ji 등 (2011)의 연구에서 전신 거울이 없는 장소와 전신 거울 앞에서 뇌졸중 환자에게 균형 운동을 시킨 결과, 거울 앞에서 운동한 그룹의 균형 능력이 더 향상되었다. 이에 본 연구는 시각적 피드백을 이용한 Wii 균형 게임과 프로그램 된 자가 거울 균형 운동을 환자가 수행 했을 때, 균형기능과 무릎관절 고유수용성감각에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다.
가설 설정
- 실험자의 체중을 100%로 환산하여 환측 체중지지 값(X)%과 건측 체중지지 값(100-X)%을 구한 후, 환측 값에서 건측 값을 뺀 값에 절대값을 씌워 집단 내 전후 값 및 집단 간 비교를 하였다. 수들의 차이값은 0에 가까울수록 환측과 건측으로 균등하게 체중지지를 하고 있다고 가정하였다. 그리고 동적 균형능력의 변화는 1) 버그균형척도(BBS) 2) 동적보행지수(DGI) 3) 일어서 걷기검사(TUGT) 평가척도를 사용하여 비교하였다.
제안 방법
- 둘째, WBB 위에서 바로 선 자세에서 양쪽 다리에 체중을 균등하게 지지할 수 있는지의 정도로 정적 균형능력을 비교하였다. 실험자의 체중을 100%로 환산하여 환측 체중지지 값(X)%과 건측 체중지지 값(100-X)%을 구한 후, 환측 값에서 건측 값을 뺀 값에 절대값을 씌워 집단 내 전후 값 및 집단 간 비교를 하였다.
- 고유수용성감각은 복잡한 체지각 양상(somatosensory modality)으로 근육, 관절, 피부로부터 감각신경으로의 입력이 움직였을 때의 감각(kinesthesia)과 정적일 때의 감각(joint position sense) 두 부분으로 구성 된다(Gandevia등, 2002). 때문에 하지에서의 고유수용성감각 소실은 균형과 보행에 직접적인 영향을 미치므로(Dietz, 2002) 본 연구에서는 고유수용성감각검사를 실시하여 두 운동 중재가 고유수용성감각향상에 기여하는지 알아보았다. 측정할 때, 체중지지를 하면, 촉각 및 압력 수용기로부터 감각신경으로 입력되는 체지각(somatosensory)의 피드백으로 인해 고유수용성감각의 소실을 보상할 수 있기 때문에(Winstein 등, 1989) 누운 자세에서 검사하였다.
- 움직이는 중심압의 최종위치를 기준으로 실험자의 체중을 100%로 환산하여 환측 체중지지 값(X)%과 건측 체중지지 값(100-X)%을 구한 후, 환측 값에서 건측 값을 뺀 값에 절대값을 씌워 측정값을 구하였다. 또한 두 가지 균형훈련이 양쪽 무릎관절의 고유수용성 감각의 향상에 미치는 영향을 평가하기 위해, 두 대의 연속수동관절운동기구(continuous passive motion; CPM)(CPS-1000, Stratek, Anyang, Korea)을 사용하여 관절 각도를 측정하였다. 대상자들의 인지능력 평가를 위해 MMSE-K를 사용하였고, 동적 균형 능력 평가를 위해 버그균형척도(Berg Balance Scale; BBS), 동적보행지수(Dynamic Gait Index; DGI), 그리고 일어서 걷기검사(Timed Up-and-Go test; TUGT)를 실시하였다.
- 이전 연구에서는 만성 뇌졸중환자의 고유수용성 감각 평가를 위해 수동 각도 재현(passive angle reproduction, PAR)을 사용하였는데, PAR은 고유수용성 감각 중에서 특정한 위치를 재현에 내는 관절위치감각을 측정하는 방법으로 1°단위로 관절운동의 측정이 가능한 등속성 역량계(Cybex 770, Lumex, New York, USA)를 사용하였다(Kim 등, 2012). 본 연구에서는 기존 연구를 참조하여 등속성 역량계인 CPM을 사용하여 측정을 하였고, 더 나아가 CPM 기기 2대를 사용하여 한쪽 무릎을 수동으로 90도 굴곡 고정 시킨 후 다른 쪽 무릎을 동일한 각도까지 능동적으로 굴곡 시키는 위치-재위치 검사를 통하여보다 정량적으로 양쪽 무릎관절의 고유수용성감각을 평가하였다. 실험 결과 두 집단 모두에서 유의하게 감각향상을 보였고 집단 간 차이가 환측 하지의 무릎 고유수용성감각만 제외하고, 다른 변수들은 차이가 없는 것으로 보아 두 운동 모두 효과가 있다고 사료된다.
- 재활병원에 입원 재활 치료 중인 발병 6개월 이상이며 보행 보조기구 없이 독립적인 보행이 가능한 20명의 만성 뇌졸중 환자들을 선정하여 Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단에 각각 10명씩 무작위로 배정하였다. 뇌졸중 외의 기타 근골격계 및 신경계 질환을 가진 자, 한글판 간이 정신상태 검사(Mini-Mental State Examination-Korean version; MMSE-K) 시 심각한 인지능력 결손이 있는 자(MMSE-K≤20), 편측 무시와 시각적인 문제가 있는 자는 연구 대상자에서 배제하였다.
- 정적 균형능력을 검사하기 위해 사용한 WBB를 통해 환자가 체중지지를 할 때, 환측 또는 건측으로 얼마만큼 나누어 서있는 자세를 유지하고 있는지 알 수 있었다. 그 차이 값이 0에 가까울수록 체중이 좌우로 잘 분배되었다고 할 수 있는데, 두 운동의 적용 전과 후에 유의하게 건측과 환측의 체중지지 값의 차가 0에 가까워졌다.
대상 데이터
- 재활병원에 입원 재활 치료 중인 발병 6개월 이상이며, 동시에 인지결손이 없고 시각적인 문제가 없는 독립적인 보행이 가능한 20명의 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단에 각각 10명씩 훈련 프로그램을 적용하였다. 측정은 고유수용성감각검사는 두 대의 CPM 기기를 사용하여 측정하였고, 정적균형검사는 WBB를 사용하여 측정하였다.
데이터처리
- 첫날에는 훈련 전 평가를 실시하였다. 가장 먼저 대상자 선정 기준에 맞는지 판별하기 위해 시각적인 문제가 없는지 확인하였고, MMSE-K 검사를 통해 대상자의 인지 능력이 모집기준(20점 이상)에 맞는지 확인하였으며, 도움 없이 독립보행이 가능한지 확인하였다. WBB를 사용한 정적 균형 평가를 실시한 후, BBS, DGI, TUGT 평가척도를 이용하여 동적 균형 평가를 하였다.
- 집단 간 대상자들의 연령, 키, 몸무게, 발병 후 기간, body mass index 등의 변수와 동질성을 확인하기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)을 실시했다. 각각 Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단 내, 집단 간(Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단) 실험 전후 차이는 이원혼합분산분석(two-way mixed analysis of variance)을 사용하였다. 모든 통계학적 유의수준은 α=.
- 측정은 고유수용성감각검사는 두 대의 CPM 기기를 사용하여 측정하였고, 정적균형검사는 WBB를 사용하여 측정하였다. 동적균형검사는 BBS, DGI, TUGT를 측정하였다. 연구 결과 두 집단 모두에서 대부분 유의한 향상을 가져와 고유수용성감각 및 균형능력 증진을 보였다.
- 전체 대상자의 정규성 검정을 위해 콜모고로프-스미르노프 검정(Kolmogorov-Smirnov test)을 실시한 결과 모든 연속변수는 정규분포 하였다. 성별, 뇌졸중 유형(stroke type: hemorrhage/infarction), 마비부위(paretic side: left/right)는 비연속 변수로 정규분포를 이루지 않아 만-휘트니 검정(Mann-Whitney U test)을 사용하였다. 집단 간 대상자들의 연령, 키, 몸무게, 발병 후 기간, body mass index 등의 변수와 동질성을 확인하기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)을 실시했다.
- , Chicago, IL, USA)프로그램을 사용하였다. 전체 대상자의 정규성 검정을 위해 콜모고로프-스미르노프 검정(Kolmogorov-Smirnov test)을 실시한 결과 모든 연속변수는 정규분포 하였다. 성별, 뇌졸중 유형(stroke type: hemorrhage/infarction), 마비부위(paretic side: left/right)는 비연속 변수로 정규분포를 이루지 않아 만-휘트니 검정(Mann-Whitney U test)을 사용하였다.
- 성별, 뇌졸중 유형(stroke type: hemorrhage/infarction), 마비부위(paretic side: left/right)는 비연속 변수로 정규분포를 이루지 않아 만-휘트니 검정(Mann-Whitney U test)을 사용하였다. 집단 간 대상자들의 연령, 키, 몸무게, 발병 후 기간, body mass index 등의 변수와 동질성을 확인하기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)을 실시했다. 각각 Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단 내, 집단 간(Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단) 실험 전후 차이는 이원혼합분산분석(two-way mixed analysis of variance)을 사용하였다.
이론/모형
- 가장 먼저 대상자 선정 기준에 맞는지 판별하기 위해 시각적인 문제가 없는지 확인하였고, MMSE-K 검사를 통해 대상자의 인지 능력이 모집기준(20점 이상)에 맞는지 확인하였으며, 도움 없이 독립보행이 가능한지 확인하였다. WBB를 사용한 정적 균형 평가를 실시한 후, BBS, DGI, TUGT 평가척도를 이용하여 동적 균형 평가를 하였다. 그리고 눈을 가린 상태에서 CPM 2대를 사용하여 고유수용성 감각을 평가했다(Figure 2).
- Wii 균형 게임의 수행과 정적 균형 평가를 위해 닌텐도사에서 개발한 Wii 보드 밸런스 시스템을 사용하였다. 이 시스템은 Wii 본체(Nintendo, Kyoto, Japan), Wii 균형 보드(Nintendo, Kyoto, Japan), 모니터, 리모콘, 그리고 균형 게임 프로그램이 내장된 디스크로 구성되어 있다.
- 수들의 차이값은 0에 가까울수록 환측과 건측으로 균등하게 체중지지를 하고 있다고 가정하였다. 그리고 동적 균형능력의 변화는 1) 버그균형척도(BBS) 2) 동적보행지수(DGI) 3) 일어서 걷기검사(TUGT) 평가척도를 사용하여 비교하였다. 실험결과 정적, 동적 균형값들은 ‘시간×집단’의 유의미한 상호작용(interaction)이 없었고, 집단 간에 주 효과도 발견되지 않았다 (p>.
- 또한 두 가지 균형훈련이 양쪽 무릎관절의 고유수용성 감각의 향상에 미치는 영향을 평가하기 위해, 두 대의 연속수동관절운동기구(continuous passive motion; CPM)(CPS-1000, Stratek, Anyang, Korea)을 사용하여 관절 각도를 측정하였다. 대상자들의 인지능력 평가를 위해 MMSE-K를 사용하였고, 동적 균형 능력 평가를 위해 버그균형척도(Berg Balance Scale; BBS), 동적보행지수(Dynamic Gait Index; DGI), 그리고 일어서 걷기검사(Timed Up-and-Go test; TUGT)를 실시하였다.
- 동적 균형은 기능적인 균형 평가 척도인 BBS, DGI, TUGT을 사용하여 평가하였다(Blum과 Korner-Bitensky, 2008; Shumway-Cook 등, 2000). 동적 균형 능력의 분석을 위해 실시한 BBS, DGI는 운동 전과 후에 수행능력이 유의하게 증가하였고(p<.
- 재활병원에 입원 재활 치료 중인 발병 6개월 이상이며, 동시에 인지결손이 없고 시각적인 문제가 없는 독립적인 보행이 가능한 20명의 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단에 각각 10명씩 훈련 프로그램을 적용하였다. 측정은 고유수용성감각검사는 두 대의 CPM 기기를 사용하여 측정하였고, 정적균형검사는 WBB를 사용하여 측정하였다. 동적균형검사는 BBS, DGI, TUGT를 측정하였다.
성능/효과
- 20명의 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 한 연구결과, Wii 균형 게임과 프로그램 된 자가 거울 균형 운동 모두 중재 후 무릎관절 고유수용성감각 및 균형능력 향상에 유미의한 효과를 보였다(p<.05). 밀기증후군을 가진 뇌졸중 환자들을 대상으로 한 Yang 등 (2015)의 연구에서 Wii 균형 게임과 같은 가상현실 프로그램을 적용한 집단이 거울을 이용한 균형 운동 보다 더 효과적이라고 발표한 결과와 달리, 본 연구에서는 환측 무릎의 위치-재위치 오류 검사를 제외한 모든 변수들에서 그룹 간에 유의한 차이가 없었다(p>.
- Wii 균형 게임 집단과 자가 거울 균형 운동 집단에 속한 대상자들의 훈련 전 성별, 발병원인, 평균 연령, 키, 몸무게, 신체질량지수, 발병 시기, 인지수준(Table 1), 고유수용성 감각과 정적/동적 균형 능력에 차이가 있는지 알아보기 위해 훈련 전 평가 점수들 값을 독립 t 검정으로 비교한 결과, 환측 무릎의 위치-재위치 오류(position-re-position error) 값(p=.03)을 제외한 모든 점수들이 두 집단 간에 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(p>.05).
- 치료 전후 값을 집단 간 비교한 결과, 치료 전에는 자가 거울 균형 운동 집단에서 오류값이 유의하게 작았으나, 치료 후 값은 집단 간에 차이가 없었다. 건측 무릎의 위치-재위치 검사, 환측 무릎을 수동으로 90도 굴곡 고정 시킨 후 건측 무릎을 동일한 각도까지 능동적으로 굴곡 시키는 위치-재위치 검사, 그리고 건측 무릎을 수동으로 90도 굴곡 고정 시킨 후 환측 무릎을 동일한 각도까지 능동적으로 굴곡 시키는 위치-재위치 검사에서의 오류값들에서는 유의미한 상호작용(interaction)이 없었고, 집단 간에 주효과도 발견되지 않았다(p>.05). 그러나 시간의 주 효과가 발견되었으므로, 치료 후 오류값이 치료 전 값에 비에 감소한 것으로 나타났다(p<.
- 동적 균형은 기능적인 균형 평가 척도인 BBS, DGI, TUGT을 사용하여 평가하였다(Blum과 Korner-Bitensky, 2008; Shumway-Cook 등, 2000). 동적 균형 능력의 분석을 위해 실시한 BBS, DGI는 운동 전과 후에 수행능력이 유의하게 증가하였고(p<.05), TUGT는 유의하게시간이 감소하였다(p<.05). 이는 Seo 등 (2013)의 거울을 이용한 치료 연구결과와 일치했으며, Kim 등 (2011)의 Wii Fit 프로그램을 이용한 연구결과와도 일치했다(Kim 등, 2011; Seo 등, 2013).
- 05). 본 실험에서 환측 무릎의 고유수용성감각에서 Wii 균형 게임이 자가 거울 균형 운동보다 향상됨을 보였으나(p<.05), 이는 실험 전 초기값부터의 동질성을 확보하지 못하였기 때문에, 통계적 결과만으로 Wii 균형 게임이 자가 거울 균형 운동보다 효과적이었다고 결론 내리기에는 주의가 필요하다(Table 2). 대체적으로 집단 간에 치료효과의 차이가 없게 나타난 이유는 다양하게 생각해볼 수 있다.
- 본 연구에서 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동집단 간에 차이가 있는지 알아보았으나 환측 하지의 무릎 고유수용성감각을 제외하고 운동 후 유의하게 차이가 없었다. 이는 가상현실게임과 전신거울을 이용한 치료방법이 시청각 피드백을 이용하는 동일한 방법이었기 때문으로 사료된다.
- 연구 결과 두 집단 모두에서 대부분 유의한 향상을 가져와 고유수용성감각 및 균형능력 증진을 보였다. 본연구로 볼 때 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동 모두 짧은 중재기간임에도 불구하고 고유수용성감각 및 균형능력 증진에 효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 만성 뇌졸중 환자들이 병원뿐만 아니라 가정에서도 효과적이고 독립적으로 할 수 있는 운동프로그램의 한 방편으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 기존 연구를 참조하여 등속성 역량계인 CPM을 사용하여 측정을 하였고, 더 나아가 CPM 기기 2대를 사용하여 한쪽 무릎을 수동으로 90도 굴곡 고정 시킨 후 다른 쪽 무릎을 동일한 각도까지 능동적으로 굴곡 시키는 위치-재위치 검사를 통하여보다 정량적으로 양쪽 무릎관절의 고유수용성감각을 평가하였다. 실험 결과 두 집단 모두에서 유의하게 감각향상을 보였고 집단 간 차이가 환측 하지의 무릎 고유수용성감각만 제외하고, 다른 변수들은 차이가 없는 것으로 보아 두 운동 모두 효과가 있다고 사료된다. 환측 하지의 무릎 고유수용성감각이 Wii 균형 게임에서 더 효과가 좋게 나왔던 것은 환자군이 자가 거울 균형 운동 환자군 보다 초기에 고유수용성감각이 유의하게 차이가 날 정도로 떨어졌기 때문에 운동 후 더 큰 효과를 보였을 것이라고 추측한다.
- 동적균형검사는 BBS, DGI, TUGT를 측정하였다. 연구 결과 두 집단 모두에서 대부분 유의한 향상을 가져와 고유수용성감각 및 균형능력 증진을 보였다. 본연구로 볼 때 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동 모두 짧은 중재기간임에도 불구하고 고유수용성감각 및 균형능력 증진에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 정적 균형은 자세의 동요(postural sway)가 최소한으로 일어나도록 유지해야 함으로 체중이동을 요하는 동작과 관련이 높다(Nichols, 1997). 전신거울 또는 Wii Fit 프로그램은 환자가 시각적 피드백을 받으며, 고정된 기저면(base of support) 안에서 여러 방향으로의 체중이동과 체중지지를 스스로 목적을 가지고 자세조절을 하도록 하여, 정적 균형능력 향상에 기여했다고 사료된다.
- 실험에 사용된 모든 측정변수들의 집단 별 치료 전후 평균값과 이원혼합분산분석 결과는 Table 2에 제시되어 있다. 첫째, Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동이 고유 수용성 감각기능에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 절대오차값(참값과 결과값 오차의 절대값; ｜X-90°｜)을 이원혼합 분산분석을 사용하여 통계학적으로 분석한 결과, 하나의 CPM을 사용하여 측정한 환측 무릎의 위치-재위치 오류는 ‘시간(치료 전후)×집단’의 상호작용(interaction)이 있었으며(p<.001), 집단 별로 치료 전후 값을 반복측정 된 t-test로 비교하였을 때, Wii 균형 게임 집단에서만 유의미하게 위치-재위치 오류가 감소된 것으로 나타났다(p<.001). 치료 전후 값을 집단 간 비교한 결과, 치료 전에는 자가 거울 균형 운동 집단에서 오류값이 유의하게 작았으나, 치료 후 값은 집단 간에 차이가 없었다.
후속연구
- 본 연구의 제한점으로는 중재기간이 짧고 연구에 참여한 연구 대상자의 수가 적었으며, 시각적인 문제가 없는 경한 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 했기 때문에 일반화시키기에 어려움이 있었고, 발목관절의 고유수용성감각을 측정하지 못하고 무릎관절에 대한 평가를 실시하여 균형에 큰 영향을 미치는 발목관절의 고유수용성감각을 평가하지 못했다는 점이다. 그리고 추적연구(follow up study)를 하지 못해 치료효과가 이어지는지 여부를 알 수 없었다. 추후 연구에서는 발목관절의 고유수용성감각을 평가하는 방법을 고안하여 균형평가와 함께 시행하여 보다 직접적인 관계를 평가할 수 있는 방안을 찾고, 중재의 기간, 빈도, 대상자의 수 그리고 대조군까지 고려된 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 본 연구는 만성 뇌졸중 환자들이 병원뿐만 아니라 가정에서도 효과적이고 독립적으로 할 수 있는 운동프로그램의 한 방편으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 나아가 보다 다양한 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동 프로그램을 개발하여 일반인뿐만 아니라 환자에게도 적용될 수 있도록 개선, 보완해야 하겠다.
- 본연구로 볼 때 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동 모두 짧은 중재기간임에도 불구하고 고유수용성감각 및 균형능력 증진에 효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구는 만성 뇌졸중 환자들이 병원뿐만 아니라 가정에서도 효과적이고 독립적으로 할 수 있는 운동프로그램의 한 방편으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 나아가 보다 다양한 Wii 균형 게임과 자가 거울 균형 운동 프로그램을 개발하여 일반인뿐만 아니라 환자에게도 적용될 수 있도록 개선, 보완해야 하겠다.
- 본 연구의 제한점으로는 중재기간이 짧고 연구에 참여한 연구 대상자의 수가 적었으며, 시각적인 문제가 없는 경한 만성 뇌졸중 환자들을 대상으로 했기 때문에 일반화시키기에 어려움이 있었고, 발목관절의 고유수용성감각을 측정하지 못하고 무릎관절에 대한 평가를 실시하여 균형에 큰 영향을 미치는 발목관절의 고유수용성감각을 평가하지 못했다는 점이다. 그리고 추적연구(follow up study)를 하지 못해 치료효과가 이어지는지 여부를 알 수 없었다.
- 그리고 추적연구(follow up study)를 하지 못해 치료효과가 이어지는지 여부를 알 수 없었다. 추후 연구에서는 발목관절의 고유수용성감각을 평가하는 방법을 고안하여 균형평가와 함께 시행하여 보다 직접적인 관계를 평가할 수 있는 방안을 찾고, 중재의 기간, 빈도, 대상자의 수 그리고 대조군까지 고려된 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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