[논문]스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상생활 수행에 미치는 영향

고근범; 문상현

doi:10.21598/jkpnfa.2019.17.3.369

스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상생활 수행에 미치는 영향
The Effects of Virtual Reality-Based Task Training Using a Smart Glove on Upper Extremity Function and Activity of Daily Living in Stroke Patients 원문보기

PNF and movement, v.17 no.3, 2019년, pp.369 - 378

고근범 (드림병원 재활치료센터) , 문상현 (바른움직임연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: This study investigated the effects of virtual reality-based task training (VRBTT) using a smart glove on upper extremity function and activity of daily living in stroke patients. Methods: Twenty-nine patients with chronic stroke disease were randomly allocated to two groups: the VRBTT group (n=14) and the control group (n=15). All patients received 30 minutes of standard occupational therapy, 5 times a week, for 8 weeks. The VRBTT group performed an additional 30 minutes of virtual reality-based rehabilitation training, 5 times a week, for 8 weeks. Results: Both groups showed significant improvements in upper extremity function, yielding an increase in FMA and K-WMFT (p<0.05). There was a more significant increase in the VRBTT group before and after interventions (p0.05); however, there was a significant increase for the VRBTT group (p<0.05). In the activities of daily living, there was a significant difference in the values for K-MBI (p<0.05). In addition, both groups showed a significant increase for K-MBI and K-RNLI (p<0.05). Conclusion: This study showed that VRBTT using smart gloves can have a more positive effect on upper extremity function and activities of daily living in stroke patients than conventional intervention methods. A variety of virtual reality-based contents and glove-shaped wearable devices will help stroke patients in rehabilitation clinics recover and return to society.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. General characteristics of subjects (n=29)
그림 Fig. 1. Smart glove rehabilitation training game.
그림 Fig. 2. Virtual reality-based task training using a smart glove.
그림 Fig. 3. Evaluation in ICF conceptual framework.
표 Table 2. Between the two group of homogeneity test (n=29)
표 Table 3. Change Compared After the Interventions (n=29)
표 Table 4. Change in the Both Group Before and After the Interventions (n=29)

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

특히, 기존의 임상에서의 일반적인 작업치료(standard occupational therapy)보다 뇌졸중 환자의 상지 기능 회복과 일상생활 수행에 얼마나 긍정적이며 효과적인지에 대한 비교 연구는 매우 부족하다. 따라서 본 연구에서는 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련을 뇌졸중 환자에게 적용함으로써 상지 기능과 일상생활 수행에 미치는 영향을 알아보고, 일반적인 작업치료와 치료 효과를 비교하고자 하였다.
본 연구는 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상생활 수행에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 그 결과 가상현실기반 과제 훈련을 적용한 집단에서 기존의 일반적인 작업치료를 적용한 대조군보다 상지 기능 및 일상생활 수행에 보다 높은 영향을 나타냈다.

제안 방법

본 연구에서 가상현실기반 과제 훈련의 결과 FMA와 K-WMFT의 점수 향상이 나타났다. Jeon (2017)의 연구에서 실시간 피드백을 병행한 가상현실기반의 상지 훈련을 뇌졸중 환자 22명에게 30분간 주 5회, 4주간 적용하였다. 그 결과 가상현실기반의 상지 훈련이 뇌졸중 환자의 손 원위부 관절가동범위와 손의 근력, 그리고 기능에 효과적임을 확인하였고, 재활 임상에서 더욱 효과적인 중재 방법으로 활용될 수 있을 것으로 보고하였다.
1). 먼저 독립된 공간에서 환자의 손 크기에 맞는 스마트 글러브를 착용하고 블루투스를 통해 재활 솔루션에 연결해 재활 훈련 게임을 진행하였다. 훈련의 유형은 관절가동범위 증진을 위한 13가지의 반복 단순(simple) 훈련 중 환자가 가장 흥미를 느끼는 게임 2가지를 선택하여 진행하였다.
총 29명의 연구 대상자는 치료 과정과 관련성이 없는 치료사가 난수표를 통해 실험군 14명과 대조군 15명으로 무작위 배정하였다. 모든 연구의 대상자들에게 8주간, 주 5회, 일 1회, 30분간의 일반적인 작업치료를 제공하였고, 실험군에는 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련을 부가적으로 30분간 제공하였다. 치료적 중재는 두 집단 모두 상지 원위부 기능 회복에 초점을 맞추었고, 중재 후 재검사를 실시하여 변화된 값을 비교 분석하였으며, 모든 결과 측정은 중재에 참여하지 않은 치료사가 실시하여 편입견을 방지하였다.
본 연구는 중재에 스마트 글러브를 이용하였으며, 환측의 엎침과 뒤침(forearm pronation and supination), 손목의 굽힘과 폄(wrist flexion and extension), 손목의 자측과 노측 치우침(wrist radial and ulnar deviation), 손가락의 굽힘과 폄(finger flexion and extension)움직임을 통해 게임의 특정 움직임과 과제들을 수행하였다. 게임들은 손목을 좌우로 움직여 책장을 넘기거나, 상하로 움직여 식칼로 도마 위에 재료를 손질하기, 손가락에 힘을 주어 쥐며 과즙을 짜기, 손목을 움직여 프라이팬의 내용물을 뒤집는 등 특정 움직임의 요소를 포함한 28가지 과제로 구성되어 있다(Fig.
대조군 중재는 마비측 상지 기능 회복에 초점을 맞춰 실시하였고, 입원중인 병원에서의 치료 계획에 따라 시행되었다. 일반적인 작업치료 임상에서 시행되는 과제에 대해 집중 반복 훈련(intensive functional repetitive practice)을 하였으며, 강도와 횟수, 속도 등은 뇌졸중 환자의 손상과 회복 단계에 따라 기능적 수준에 맞추어 진행되었다. 관절가동범위 훈련(range of motion training), 근력 운동(strengthening exercise), 테이블 탑 활동(table top activity), 일상생활 수행을 위한 훈련 등도 포함되었으며, 연구에 영향을 미칠 수 있는 강제유도운동치료(constraint-induced movement therapy, CIMT), 로봇 치료, 가상 거울(virtual mirror)훈련을 포함하지 않았다.

대상 데이터

본 연구는 뇌졸중으로 인한 편측 마비를 진단받고, 발병일이 6개월 이상인 29명을 대상으로 하였다. 한국어판 간이정신상태 검사(mini-mental status examination Korean version, MMES-K)가 24점 이상으로 지시에 따를 수 있고, 청각, 청각적 장애 및 시야결손이 없으며, 상지에 정형외과적 질환이 없는 자, 본 연구의 의도와 실험 전반에 관한 내용을 이해하고 자발적 실험에 동의한 자로 하였으며, 상지 부분의 modified Ashworth scale G3 이상으로 스마트 글러브 조작이 불가하거나, 30분 이상 앉기 유지가 불가능 한 자를 제외하였다.
본 연구에서는 가상현실기반 과제 훈련 중재를 위해 라파엘 스마트 글러브(Rapael Smart Glove, NEOFECT, Korea)를 사용하였다. 스마트 글러브는 중추신경계질환 환자들의 재활을 돕기 위해 디자인되었고, 기본적인 훈련 콘텐츠는 만성 뇌졸중 환자들의 뇌 가소성 유도와 근육의 재학습을 목적으로 제작되었다.
총 29명의 연구 대상자는 치료 과정과 관련성이 없는 치료사가 난수표를 통해 실험군 14명과 대조군 15명으로 무작위 배정하였다. 모든 연구의 대상자들에게 8주간, 주 5회, 일 1회, 30분간의 일반적인 작업치료를 제공하였고, 실험군에는 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련을 부가적으로 30분간 제공하였다.

데이터처리

0(SPSS, USA)을 사용하였다. 일반적인 특성은 평균과 표준편차를 이용하여 산출 비교하였고, 두 집단의 변수는 카이제곱 검정과 독립표본 t 검정을 통해 동질성을 검정하였다. 본 연구에서 수집된 자료는 정규성 검사를 실시하였고, 정규성을 만족하여 모수 검정을 실시하였다.
본 연구에서 수집된 자료는 정규성 검사를 실시하였고, 정규성을 만족하여 모수 검정을 실시하였다. 중재 전 두 집단의 상지 기능과 일상생활 수행의 동질성 검증을 위해 독립표본 t 검정을 실시하였고, 중재 전과 후의 변화를 알아보기 위하여 대응표본 t 검정을 실시하였다. 집단 간 변화를 비교하기 위하여 독립표본 t 검정을 실시하였으며, 유의수준은 0.
중재 전 두 집단의 상지 기능과 일상생활 수행의 동질성 검증을 위해 독립표본 t 검정을 실시하였고, 중재 전과 후의 변화를 알아보기 위하여 대응표본 t 검정을 실시하였다. 집단 간 변화를 비교하기 위하여 독립표본 t 검정을 실시하였으며, 유의수준은 0.05로 하였다.

이론/모형

본 연구에서는 국제기능장애건강분류(ICF)에서 개념의 틀(conceptual framework)을 사용하였다. Matthew & Teasell (2013)이 제시한 신뢰도와 타당도가 높은 평가 중 신체 기능과 구조(body function & body structure) 영역, 활동(activity) 영역, 참여(participation) 영역을 포함하며, 상지 기능과 일상생활 수행에 관련하여 측정 가능한 도구들을 선택하였다(Fig. 3).
본 연구에서는 국제기능장애건강분류(ICF)에서 개념의 틀(conceptual framework)을 사용하였다. Matthew & Teasell (2013)이 제시한 신뢰도와 타당도가 높은 평가 중 신체 기능과 구조(body function & body structure) 영역, 활동(activity) 영역, 참여(participation) 영역을 포함하며, 상지 기능과 일상생활 수행에 관련하여 측정 가능한 도구들을 선택하였다(Fig.

성능/효과

본 연구는 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능과 일상생활 수행에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 그 결과 가상현실기반 과제 훈련을 적용한 집단에서 기존의 일반적인 작업치료를 적용한 대조군보다 상지 기능 및 일상생활 수행에 보다 높은 영향을 나타냈다. 따라서 가상현실을 기반으로 하는 다양한 콘텐츠와 글러브 형태의 웨어러블 장치는 재활 임상에서 뇌졸중 환자들의 상지 기능 회복과 일상생활 수행의 증가를 나타내고, 사회로의 복귀에 도움을 줄 것으로 사료된다.
그 결과 가상현실기반 과제 훈련을 적용한 집단에서 기존의 일반적인 작업치료를 적용한 대조군보다 상지 기능 및 일상생활 수행에 보다 높은 영향을 나타냈다. 따라서 가상현실을 기반으로 하는 다양한 콘텐츠와 글러브 형태의 웨어러블 장치는 재활 임상에서 뇌졸중 환자들의 상지 기능 회복과 일상생활 수행의 증가를 나타내고, 사회로의 복귀에 도움을 줄 것으로 사료된다.
본 연구에서 가상현실기반 과제 훈련의 결과 FMA와 K-WMFT의 점수 향상이 나타났다. Jeon (2017)의 연구에서 실시간 피드백을 병행한 가상현실기반의 상지 훈련을 뇌졸중 환자 22명에게 30분간 주 5회, 4주간 적용하였다.
본 연구에서 일상생활 수행의 변화량을 비교하고 확인한 결과, K-MBI에서 중재 전과 후 집단 간의 변화량에서 가상현실기반 과제 훈련군이 유의한 차이를 보였다. 집단 내 일상생활 수행의 변화량을 비교한 결과에서는 K-MBI와 K-RNLI 총점이 두 집단 모두에서 유의한 차이를 보여주었다.
본 연구의 결과를 종합해보면, 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반 과제 훈련은 뇌졸중 환자에게 있어 상지 기능 회복에 매우 효과적이며 일상생활 수행에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 국내 연구 데이터베이스에서 1995년부터 2014년까지 게재된 연구들을 ICF 분류 기준을 근거로 하여 메타분석 연구 결과, 활동 영역과 참여 영역에서 효과가 입증되었고, 기존의 임상에서 이루어지는 중재 방법에 대한 대체 혹은 보조로서 충분한 가능성을 보여주었다(Kwon, 2015).
집단 내 일상생활 수행의 변화량을 비교한 결과에서는 K-MBI와 K-RNLI 총점이 두 집단 모두에서 유의한 차이를 보여주었다. 하지만 K-MBI와 K-RNLI의 총점 변화량이 대조군에 비해 가상현실기반 과제 훈련군에서 더욱 유의하게 변화를 나타내어, 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반 과제 훈련이 일상생활 수행 증가에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다.

후속연구

마지막으로 스마트 글러브와 같이 적용이 용이하고 기능 회복에 효과적인 의료용 가상현실 기반 장비들이 개발되고, 하루빨리 임상 재활 현장에 도입이 되어야 할 것이다. 그리고 4차 산업혁명 시대에 따라 급변하는 기술적 발전 속도에 맞춰 근거 마련을 위한 연구들이 계속적으로 이루어져야 하며, 임상 치료사들의 지속적인 관심이 필요 할 것이다.
그리고 대부분의 선행 연구 사용된 가상현실 프로그램은 닌텐도 Wii처럼 상업적 장비들로 이루어져 스마트 글러브를 이용한 가상현실기반의 중재로 상지 기능과 일상생활 수행을 확인한 선행 연구가 부족하였으며, 이에 직접적인 효과의 비교가 어려웠던 점이 아쉬움으로 남는다. 향후 많은 연구 결과들을 바탕으로 한 고찰이 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스마트 글러브이란 무엇인가?	스마트 글러브(smart glove)는 뇌졸중 환자의 손에 직접 착용하며, 가상현실을 기반으로 하는 각각의 게임을 통해 특정한 움직임과 관련된 과제들을 수행시켜 상지 기능 향상을 돕고, 게임을 통해 일상생활 활동을 시뮬레이션(simulation)하며, 쉽게 숙지하고, 작업을 수행할 수 있도록 하여 동기부여를 한다(Shin et al., 2016).
	뇌졸중 발생 후 편측 마비를 경험하는 환자의 비율은?	하지만 뇌졸중 발생 후 편측 마비를 경험하는 환자가 85% 이상이나 나타나며, 69% 이상이 상지 운동 장애를 경험한다(Kim et al., 2012).
	웨어러블 장치의 장점은 무엇인가?	그리고 스마트 글러브와 같은 장치들이 적용되는 사례가 증가하고 있다. 이러한 장치들을 사용하여 가상현실을 기반과제 훈련을 하면 단순하게 반복하는 전통적 재활 훈련과 다르게 게임 요소가 가미되어 환자가 지루하지 않고, 상호작용을 통해 이기고자 하는 욕구로 동기부여와 자아 만족도를 증가시킨다(Kim et al., 2014). 가상현실을 기반으로 한 게임을 통해 환자들에게 의미 있는 활동에 참여하게 하는 장점을 가지며, 신체적, 정신적 활동의 병행으로 재미와 몰입도를 증가시키고, 스트레스 해소 등 여러 효과를 기대하게 한다(Kim, 2014). 또한 Guidali 등(2011)의 연구에서 가상현실기반 과제 훈련 시스템의 적용이 상지 기능과 더불어 일상생활 수행 능력까지 증가시킨다는 것이 확인하였다. 결국 가상현실을 적용하여 적합한 환경과 동작을 재현시켜 뇌졸중 환자에게 중재할 경우 상당한 효과가 있다고 할 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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