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문제 정의
- 그 이유는 바로 누운 자세에서는 복부의 장기나 근육들이 가로막을 압박하기 때문에 측정값이 낮게 나타날 수 있다고 보고되었다[8]. 따라서 본 연구에서는 호흡기능의 정확한 측정을 위하여 엉덩관절과 무릎관절 90˚ 구부려 바르게 앉고 허리와 가슴은 바로 편 자세에서 실시하였으며, 대상자에게 충분한 설명을 하고 측정자가 직접 시범을 보인 다음 호흡기능 측정을 실행하였다. 측정은 각 지표를 총 3번을 측정하고 그에 따른 평균값을 최종값으로 사용하였다.
- 이처럼, 가상현실 프로그램이 다양한 대상자들에게 적용되어 효과적인 결과들이 보고되었지만, 현재 가상현실 프로그램을 호흡훈련으로 사용한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 흉곽 가동성의 제한이 있는 성인 여성을 대상으로 일반적인 호흡재활 프로그램과 가상현실을 이용하는 호흡재활 프로그램을 적용하였을 때 가로막 움직임과 호흡기능에 미치는 영향을 비교하고자 한다.
- 본 연구는 가상현실 흡기근 저항운동이 흉곽움직임 제한이 있는 여성 환자의 가로막 움직임과 호흡기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 시행되었다. 그 결과, 실험군은 흉곽하부를 제외한 모든 종속변수에서 실험 전에 비해서 향상되었으며, 대조군은 최대호기속도와 흉곽하부를 제외한 변수들이 향상되었다.
- 본 연구는 체간 가동성이 제한되어 있는 여성 40명에게 가상현실을 이용한 흡기근 저항운동이 가로막 움직임과 호흡기능에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 그 결과 가상현실 호흡운동이 전통적 흡기근 호흡운동에 비해 흉곽 가동성 및 가로막 움직임 향상, 그리고 호흡 기능에 더 효과적인 것으로 나타났다.
- 본 연구는 호흡훈련과 관련되어 가상현실 프로그램을 이용한 호흡훈련법에 관심을 가졌다. 가상현실 프로그램을 이용한 훈련은 환자들에게 가상의 환경과 재미가 추가된 훈련의 장을 제공하여 전통적인 훈련법과는 다른 다양한 장점을 가지고 있다[14].
제안 방법
- 이때 이 사이클 모드의 한 챕터를 끝내는데 2분 정도 소요되는데 총 세 번의 챕터를 실행하였고 흡기근의 피로도를 고려하여 챕터 간 1분의 쉬는 시간을 설정하였다. 가상프로그램을 이용한 훈련이 끝난 후 10 분 휴식 후, 가로막 호흡운동을 추가적으로 진행하였다. 가로막 호흡 운동은 실험군과 대조군 모두 동일하게 적용하였다.
- 먼저 대상자는 바로 선 자세를 취하고 팔을 양쪽으로 벌린 상태에서 겨드랑이 부위(axillary)를 첫 번째 지점으로 설정한다. 그 후 칼돌기(xiphoid process)부위를 두 번째 지점으로 설정하고 마지막으로 칼돌기와 배꼽부위의 중앙지점을 마지막 지점으로 설정함으로써 총 세 지점을 설정하였다[22]. 설정된 세 곳의 위치가 달라지지 않도록 측정 전에 먼저 테이프로 각 위치에 맞게 표시를 한 뒤에 각각 위치에 줄자를 위치시켜 호흡 전의 흉곽 상부, 흉곽 중부, 흉곽 하부의 둘레를 측정하고 최대 흡기 시 둘레를 재측정하였다(Fig.
- 대조군은 Threshold inspiratory muscle trainer (Respironics Health Scan, Inc., USA)를 사용하여 흡기근 저항운동을 실행하였다(Fig. 3). 이 기구는 스프링 가중 벨브가 내장된 원통형의 도구로써 흡기 시에는 스프링의 위치를 변동시켜 미리 설정해놓은 일정한 압력 이상으로 흡입할 때만 벨브가 열리게 되도록 구성이 되어 있어 대상자에게 훈련시키고자 하는 흡입력을 미리 설정하여 운동을 하게 할 수 있다.
- 이에 따라 본 연구에서 최대호흡을 네 번씩 실행하며 총 다섯 세트(20회 호흡)를 수행하였다. 또한 흡기근의 피로도를 고려하여 세트 간 30초씩 쉬는 시간을 설정하였다. 이후, 실험군과 동일한 가로막 호흡운동을 실행하였다.
- 가로막 호흡 운동은 주동근인 가로막에 초점을 두고 초음파 장비로 대상자에게 가로막의 움직임을 실시간으로 보여주어 시각적 되먹임을 제공하는 운동법이다. 먼저 측정자는 대상자에게 가로막을 이용한 올바른 호흡법을 교육하였다. 이후, 대상자 스스로 교육받은 호흡법을 10회 2세트 진행하였고 대상자가 익숙해질 때에 측정자는 초음파를 이용하여 가로막의 움직임을 보여주면서 정상적인 가로막 호흡을 10회 1세트 추가 진행하였다.
- 이 기구에는 다양한 형식의 프로그램이 설정되어있는데 그 종류에는 비눗방울 불기, 종이비행기 날리기, 달리기, 수영, 배구, 사이클, 역도, 농구, 조정, 격파하기 등 총 12가지의 호흡 훈련 게임이 설정되어 있다. 본 연구에서는 그 중에서 사이클 모드로 호흡 훈련을 진행하였다. 사이클 모드는 자전거를 타며 언덕을 오르는 형식의 게임으로써 설정된 12가지의 게임 중 제일 단순하다고 판단되어 호흡 훈련 프로그램으로 사용하였다(Fig.
- 그 후 칼돌기(xiphoid process)부위를 두 번째 지점으로 설정하고 마지막으로 칼돌기와 배꼽부위의 중앙지점을 마지막 지점으로 설정함으로써 총 세 지점을 설정하였다[22]. 설정된 세 곳의 위치가 달라지지 않도록 측정 전에 먼저 테이프로 각 위치에 맞게 표시를 한 뒤에 각각 위치에 줄자를 위치시켜 호흡 전의 흉곽 상부, 흉곽 중부, 흉곽 하부의 둘레를 측정하고 최대 흡기 시 둘레를 재측정하였다(Fig. 1). 이후, 호흡 전의 둘레와 최대 흡기 시 둘레의 차이 값을 산출하여 분석하였다.
- 운동법에 따른 대상자들의 호흡기능을 호흡기능 측정기(Pony FX, Cosmed. Inc., Korea)를 사용하여 측정하였다. 호흡기능 측정을 위해 사용한 Pony FX는 측정자 내 신뢰도가 .
- 또한 다른 연구에서는 만성폐쇄성 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease)이 있는 환자에게 흡기근 저항운동을 20분간 적용하였을 때 폐용적과 폐활량, 흉곽움직임이 시행 전보다 유의하게 증가하였다고 보고하였다[25]. 이에 따라 본 연구에서 최대호흡을 네 번씩 실행하며 총 다섯 세트(20회 호흡)를 수행하였다. 또한 흡기근의 피로도를 고려하여 세트 간 30초씩 쉬는 시간을 설정하였다.
- 먼저 측정자는 대상자에게 가로막을 이용한 올바른 호흡법을 교육하였다. 이후, 대상자 스스로 교육받은 호흡법을 10회 2세트 진행하였고 대상자가 익숙해질 때에 측정자는 초음파를 이용하여 가로막의 움직임을 보여주면서 정상적인 가로막 호흡을 10회 1세트 추가 진행하였다.
- 또한 흡기근의 피로도를 고려하여 세트 간 30초씩 쉬는 시간을 설정하였다. 이후, 실험군과 동일한 가로막 호흡운동을 실행하였다.
- 1). 이후, 호흡 전의 둘레와 최대 흡기 시 둘레의 차이 값을 산출하여 분석하였다. 흉곽 가동성의 감소는 폐의 탄력성과 가동성이 감소되었다는 것을 의미한다.
- 99로 매우 높음으로 보고되었다[23]. 측정 지표는 노력성 폐기량(forced vital capacity, FVC), 1초 노력성 호기량(forced expiratory volume in 1sec, FEV), 최대호기속도(peak expiratory flow, PEF)를 측정하였다. 노력성 폐기량(FVC)은 최대 노력 호기 중 한 번의 호흡으로 나간 총 호기량을 나타내는 지표이다.
- 측정을 위해 둥근형 탐촉자를 사용하였고 심부측정을 위해 M모드로 설정한 뒤 측정하였다. 측정을 위해 대상자는 편안하게 바로 누운 자세로 편안한 호흡을 하는 상태에서 둥근 탐촉자를 신체의 직각 방향으로 흉벽에 비추어서 갈비뼈 8번과 9번 사이의 부위를 촉지하고 측정하였다 [18]. 흡기 시 가로막이 수축하면 탐촉자에 가까워지면서 초음파의 M-모드 영상에서 상방 굴곡(upward inflexion) 으로 나타나며 호기 시는 가로막이 제자리로 돌아가면서 하방굴곡(downward inflexion)되는 양상이 나타난다[19].
- , New Jersey, USA)를 사용하였다. 측정을 위해 둥근형 탐촉자를 사용하였고 심부측정을 위해 M모드로 설정한 뒤 측정하였다. 측정을 위해 대상자는 편안하게 바로 누운 자세로 편안한 호흡을 하는 상태에서 둥근 탐촉자를 신체의 직각 방향으로 흉벽에 비추어서 갈비뼈 8번과 9번 사이의 부위를 촉지하고 측정하였다 [18].
- 흡기 시 가로막이 수축하면 탐촉자에 가까워지면서 초음파의 M-모드 영상에서 상방 굴곡(upward inflexion) 으로 나타나며 호기 시는 가로막이 제자리로 돌아가면서 하방굴곡(downward inflexion)되는 양상이 나타난다[19]. 측정자는 상방 굴곡 최고점과 하방굴곡 최저점 간의 거리를 가로막이 움직이는 거리(cm)로 측정하였다. 가로막이 움직이는 거리가 작다는 것은 호흡 시 가로막 보다 호흡 보조근을 이용한 호흡을 수행한다는 것을 의미한다.
- 흡입력은 실험군과 대조군 모두 중간 단계의 저항력으로 설정하였다. 치료사는 중재 전 대상자에게 적절한 훈련방법을 설명하고 직접 시범을 보이고 나서 대상자는 직접 벨브를 조절하여 강도를 조절하였다. 이 흡기근 저항기구를 이용한 이전 선행연구에서는 이 기구를 이용하여 호흡운동 20회 2세트를 수행하였고 그 결과 가로막의 움직임과 폐활량이 실험 전에 비해서 유의하게 증가하였다고 보고하였다[24].
대상 데이터
- 8명을 대상으로 한 pilot study 결과값을 G*power 프로그램 (Effect size 3.62, α err prob 0.05, Power 0.95)을 사용하여 산출된 인원에 탈락자를 고려하여 40명으로 선정하였다.
- 본 연구에는 흉곽 움직임이 제한된 여성 40명이 동원 되었으며 Microsoft Excel 2010의 RAND 함수를 이용하여 연구대상자 40명을 실험군(experimental group)과 대조군(control group)에 무작위로 20명씩 배정하였다. 8명을 대상으로 한 pilot study 결과값을 G*power 프로그램 (Effect size 3.
- 5 cm 이하일 경우 흉곽 가동성 제한이라 표현하였다. 본 연구에서는 실험 전 측정한 흉곽 하부의 가동성은 실험군은 2.4 cm, 대조군은 1.9 cm이였으며, 호흡 훈련 후 실험군은 2.9 cm, 대조군은 2.1 cm으로 측정되었다. 실험군과 대조군 모두 흉곽하부의 둘레 변화의 유의한 차이는 나지 않았다.
데이터처리
- 또한 실험군과 대조군의 중재 전후의 가로막 움직임, 흉곽 가동성, 호흡기능의 차이를 비교하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test) 를 실시하였다. 그 후 각 군간 차이값 비교를 위해 독립 t-검정(independent t-test)를 실시하였고, 통계학적 유의 수준은 .05로 설정하였다.
- , Chicago, USA)를 이용하였다. 대상자의 일반적 특성은 기술통계량을 이용하였고 콜로고 로프-스미르노프(Kolmogorov-Smirnov) 검정법을 이용 하여 정규성 검정을 시행하였다. 또한 실험군과 대조군의 중재 전후의 가로막 움직임, 흉곽 가동성, 호흡기능의 차이를 비교하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test) 를 실시하였다.
- 대상자의 일반적 특성은 기술통계량을 이용하였고 콜로고 로프-스미르노프(Kolmogorov-Smirnov) 검정법을 이용 하여 정규성 검정을 시행하였다. 또한 실험군과 대조군의 중재 전후의 가로막 움직임, 흉곽 가동성, 호흡기능의 차이를 비교하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test) 를 실시하였다. 그 후 각 군간 차이값 비교를 위해 독립 t-검정(independent t-test)를 실시하였고, 통계학적 유의 수준은 .
이론/모형
- 가상현실 흡기근 저항운동(Virtual Reality Inspiratory Muscle Training)은 사물인터넷 기반기구의 호흡 훈련 도구인 Breath-on (Breath-on, HUWANT, Republic of Korea)을 사용하였다. 이 호흡 훈련 장비는 무선으로 노트북 또는 스마트 폰에 연동되는 Voice On 이라는 어플리케이션을 통해 호흡 운동을 수행할 수 있다.
- 본 연구에서는 두 가지 운동법에 따른 가로막의 움직임을 측정하기 위해서 초음파기기 LOGIQ P6 PRO (GEInc., New Jersey, USA)를 사용하였다. 측정을 위해 둥근형 탐촉자를 사용하였고 심부측정을 위해 M모드로 설정한 뒤 측정하였다.
- 운동법에 따른 흉곽의 움직임 정도를 측정하기 위해 원형줄자(Hoechtmass, HIVER, Genmany)를 이용한 흉곽둘레 줄자측정법(cloth tape measurement technique)을 사용하였다. 이 줄자 측정법은 흉곽운동성을 알아보기 위한 측정법으로 급간내 상관계수(intraclass corelation coefficient)는 .
성능/효과
- 본 연구는 체간 가동성이 제한되어 있는 여성 40명에게 가상현실을 이용한 흡기근 저항운동이 가로막 움직임과 호흡기능에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 그 결과 가상현실 호흡운동이 전통적 흡기근 호흡운동에 비해 흉곽 가동성 및 가로막 움직임 향상, 그리고 호흡 기능에 더 효과적인 것으로 나타났다. 연구 결과에 따라 임상에서 호흡기능이 제한된 대상자에게 가상현실 프로그램을 이용한 호흡운동법은 기존 운동법과 더 많은 효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 단순한 호흡 운동 보다 가상현실을 통해 재미를 느낄 수 있어 운동법에 대한 환자의 이행(complience)에 긍정적으로 작용할 것으로 사료된다.
- 따라서, 가로막 움직임 향상을 위해 실험군과 대조군 모두 호흡훈련 프로그램으로 실시간 초음파 영상을 통한 시각적 되먹임을 제공하였다. 그 결과, 실험군과 대조군 각각 실험 전보다 2.03, 0.45 cm 향상되었다. 특히, 실험군 대상자들의 가로막 움직임이 매우 크게 향상되었다는 것은 대상자가 가상현실 프로그램을 사용하여 호흡 훈련을 수행할 때, 가상현실에서 캐릭터의 자전거 전진을 위해 보다 더 열심히 호흡을 수행하였다고 추측된다.
- 본 연구는 가상현실 흡기근 저항운동이 흉곽움직임 제한이 있는 여성 환자의 가로막 움직임과 호흡기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 시행되었다. 그 결과, 실험군은 흉곽하부를 제외한 모든 종속변수에서 실험 전에 비해서 향상되었으며, 대조군은 최대호기속도와 흉곽하부를 제외한 변수들이 향상되었다. 훈련 후 실험군과 대조군 간 차이 비교에서 실험군은 대조군에 비해 노력성 폐기랑, 흉곽가동성, 가로막 움직임이 유의하게 더 큰 것으로 나타났다.
- 대조군은 PEF와 흉곽하부를 제외하고 모든 지표에서 운동 전 · 후 유의한 차이가 있다고 나타났다 (p<.05).
- 본 연구의 결과도 이전 연구들과 동일하게 대조군에서 수행한 흡기근 저항운동에 의해 가로막 움직임과 호흡기능, 그리고 흉곽가동성이 유의하게 증가하였다.
- 실험군은 흉곽하부 움직임을 제외하고 모든 종속변수에서 운동 전 · 후 유의한 차이가 있다고 나타났다 (p<.05).
- 그 결과 가상현실 호흡운동이 전통적 흡기근 호흡운동에 비해 흉곽 가동성 및 가로막 움직임 향상, 그리고 호흡 기능에 더 효과적인 것으로 나타났다. 연구 결과에 따라 임상에서 호흡기능이 제한된 대상자에게 가상현실 프로그램을 이용한 호흡운동법은 기존 운동법과 더 많은 효과를 가져올 수 있을 뿐만 아니라, 단순한 호흡 운동 보다 가상현실을 통해 재미를 느낄 수 있어 운동법에 대한 환자의 이행(complience)에 긍정적으로 작용할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 결과도 이전 연구들과 동일하게 대조군에서 수행한 흡기근 저항운동에 의해 가로막 움직임과 호흡기능, 그리고 흉곽가동성이 유의하게 증가하였다. 이에 더 나아가, 본 연구에서는 가상현실 프로그램을 이용한 호흡훈련이 기존의 호흡 훈련에 비해 다양한 지표에서 보다 더 효과적인 결과를 유도할 수 있다는 것이 나타났다. 특히, 대상자가 실험 전 가지고 있던 흉곽 제한이 감소하여 흉곽가동성이 증가되었고, 호흡 근육 중 가장 중요한 가로막 움직임이 향상되었다는 것은 임상적으로 큰 의의가 있다고 사료된다.
- 중재 후 군간 비교에서, 실험군은 대조군에 비해 FVC, FEV , 흉곽가동성, 가로막 움직임이 유의하게 더 큰 것으로 나타났다(p<.05)(Table 2)(Fig. 4)(Fig. 5).
- 그 결과, 실험군은 흉곽하부를 제외한 모든 종속변수에서 실험 전에 비해서 향상되었으며, 대조군은 최대호기속도와 흉곽하부를 제외한 변수들이 향상되었다. 훈련 후 실험군과 대조군 간 차이 비교에서 실험군은 대조군에 비해 노력성 폐기랑, 흉곽가동성, 가로막 움직임이 유의하게 더 큰 것으로 나타났다.
후속연구
- 또한, 본 연구는 단면적 연구실험이기 때문에 장기적으로 대상자를 관찰하지 못하였다. 따라서, 향후 연구에서는 더 많은 대상자와 다양한 연령대를 동원하여 호흡재활에 대한 장기적인 영향을 알아보는 연구가 필요하다고 사료된다.
- 본 연구는 흉곽 가동성이 제한이 있는 여성을 동원하였는데 확정된 호흡계 병변을 진단받은 환자가 아니였으며, 여성만 대상자로 선정하여 본 연구결과를 모든 연령과 성별에 일반화하기에는 어려움이 있다고 판단된다. 또한, 본 연구는 단면적 연구실험이기 때문에 장기적으로 대상자를 관찰하지 못하였다. 따라서, 향후 연구에서는 더 많은 대상자와 다양한 연령대를 동원하여 호흡재활에 대한 장기적인 영향을 알아보는 연구가 필요하다고 사료된다.
- 이와 같은 가상현실의 장점은 이미 다양한 연구들을 통해 나타났지만[6,14,15], 본 연구는 이전 연구들과는 다르게 호흡훈련과 관련하여 가상현실 프로그램의 효과를 분석하였기에 그 의미가 더 크다고 사료된다. 본 연구 결과는 호흡재활의 미래지향 적인 방향을 제시할 수 있으며 향후 임상에서 가상현실을 통한 호흡훈련 적용 시 중요한 지표가 될 수 있다고 사료된다.
- 본 연구는 흉곽 가동성이 제한이 있는 여성을 동원하였는데 확정된 호흡계 병변을 진단받은 환자가 아니였으며, 여성만 대상자로 선정하여 본 연구결과를 모든 연령과 성별에 일반화하기에는 어려움이 있다고 판단된다. 또한, 본 연구는 단면적 연구실험이기 때문에 장기적으로 대상자를 관찰하지 못하였다.
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