[논문]뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위한 경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합 중재 효과에 대한 체계적 고찰

김선호

doi:10.22683/tsnr.2019.8.4.007

뇌졸중 환자의 상지기능 향상을 위한 경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합 중재 효과에 대한 체계적 고찰
Impact of Transcranial Direct Current Stimulation Combined With Constraint-Induced Movement Therapy on Upper Limb Function in Chronic Stroke: A Systematic Review 원문보기

Therapeutic science for rehabilitation = 재활치료과학, v.8 no.4, 2019년, pp.7 - 18

김선호 (원주 영광 병원 작업치료실)

초록
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목적 : 경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재를 적용한 뇌졸중 환자의 회복과 관련된 연구 동향을 알아보고, 중재 계획 시, 도움이 될 수 있는 정보 및 근거를 제시하는 데 목적이 있다. 연구방법 : 전자 데이터베이스 PubMed, NDSL 등을 이용하여 2009년 1월부터 2018년 12월까지 10년간 온라인 데이터에 등록된 논문을 검색하였다. 주요 검색어로 'Transcranial direct current stimulation' or 'tDCS', 'Constraint-induced movement therapy' or 'CIMT', 'Upper extremity function', 'Upper limb', 'Stroke'을 혼용하여 사용하여 본 연구의 선정기준과 배제기준에 부합하는 6편의 논문을 최종 선정하여 분석하였다. 결과 : 경두개 직류 자극의 적용 전류의 세기, 적용시간 등과 강제 유도 운동 치료의 프로토콜은 다양한 방법으로 이루어져 있었지만, 경두개 직류 자극 직 후 CIMT를 시행하는 중재 절차는 동일하게 시행되었다. 중재 효과를 알아보기 위해 상지기능, 일상생활동작, 대뇌피질 활성도 평가 등이 사용되었다. 경두개직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재는 뇌졸중 환자의 상지기능과 일상생활동작 개선에 효과적인 것으로 나타났으며, 대뇌피질의 활성화에도 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다. 결론 : 본 연구를 통해 경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재 적용에 필요한 정보 제공 및 근거를 마련하였다. 추후 연구를 통해, 경두개 직류 자극의 자극시간과 전류의 세기, 전극의 부착 위치 등에 대한 일반화가 필요할 것이며 가장 적절한 강제 유도 운동 치료 프로토콜을 사용하여 큰 모집단을 대상으로 장기간 추적 관찰을 포함한 무작위 대조군 실험연구가 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Objective : This systematic review aimed to investigate the impact of transcranial direct current stimulation combined with constraint-induced movement therapy (CIMT) in patients with stroke Methods : PubMed and NDSL databases were employed to review literature published between January 2009 and December 2018. The main search terms were "Transcranial direct current stimulation" or "tDCS," "Constraint-induced movement therapy" or "CIMT," "Upper extremity function," "Upper limb," and "Stroke." Based on the inclusion and exclusion criteria, 6 articles were selected. Furthermore, intervention effects on upper extremity function, activities of daily living, and cortical activity were assessed. Results : The current intensity, application time, and protocol of the CIMT varied the between studies. However, the intervention procedures to perform CIMT immediately after transcranial direct current stimulation was the same. Transcranial direct current stimulation combined with CIMT was effective in improving upper limb function and activities of daily living in patients with stoke and had a significant effect on cerebral cortex activation. Conclusions : This study provides information on transcranial direct current stimulation combined with CIMT for use by clinical therapists. Further studies are needed to standardize the stimulation time, current intensity, and electrode attachment position. Furthermore, randomized controlled trials, including long-term follow up, are needed for larger populations using the most appropriate CIMT protocol.

주제어

표/그림 (4)

그림 Figure 1. PRISMA Flow Diagram for Literature Search and Study Inclusion
표 Table 1. General Characteristic of the Studies
표 Table 2. PEDro Scale for Researches
표 Table 3. Research Analysis of tDCS and CIMT

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구를 통해 최근 10년간 외국 학술지에 실린 tDCS와 CIMT의 결합된 중재를 적용한 뇌졸중 환자의 회복과 관련된 연구 동향을 알아보고자 하였다. 이는 tDCS와 CIMT의 결합된 중재 계획 시, 도움이 될 수 있는 정보 및 근거를 제시해 줄 수 있을 것이다.
현재 국내외에서 뇌졸중 환자를 위한 tDCS의 효과와 CIMT의 효과에 관한 연구들이 많이 이루어지고 있지만, tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과에 관한 무작위 대조군 실험 연구 6편을 대상으로 체계적 고찰을 통해 뇌졸중 환자의 상지기능 및 대뇌피질 활성도 회복에 대해 알아보았다.
본 연구는 경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재를 적용한 뇌졸중 환자의 회복과 관련된 연구 동향을 알아보고, 중재 계획 시, 도움이 될 수 있는 정보 및 근거를 제시하고자 하였다.

제안 방법

이 중 2편의 연구가 Dual tDCS와 CIMT를 결합한 중재를 사용하였다. 1편의 연구에서 anodal tDCS와 CIMT를 사용하였으며, 다른 1편의 연구에서는 anodaltDCS와 CIMT, cathodal tDCS + CIMT를 각각 사용하였다. anodal tDCS을 사용한 다른 1편의 연구에서는 적용부위를 달리하여 M1에 anodal tDCS 와 CIMT를 PMC영역에 anodal tDCS 와 CIMT를 각각 사용하였다.
tDCS의 적용 부위는 자극의 종류에 따라 병변 동측과 반대측(ipsilesional and contralesionalarea)의 C3와 C4 부위에 적용되었다. 5편의 연구의 위상 치료군에서 사용된 sham tDCS는 전류를 초기 30초만 흐르게 한 후 자동으로 꺼지도록 설정하여 진행하였으며, 전극의 적용 부위는 실험군과 같게 적용되었다. 다른 1편은 위상 치료 군이 설정되지 않았다.
6편의 연구에 적용된 CIMT는 중재 기간은 총 2주에서 4주, 하루 2시간에서 6시간, 건측의 움직임을 제한한 채 집중적 과제 훈련을 실시했으며, tDCS를 시행한직 후 진행되었다.
7-2mA 와 적용시간은 20분에서 3시간의 범위로 다양하게 나타났다. tDCS의 적용 부위는 자극의 종류에 따라 병변 동측과 반대측(ipsilesional and contralesionalarea)의 C3와 C4 부위에 적용되었다. 5편의 연구의 위상 치료군에서 사용된 sham tDCS는 전류를 초기 30초만 흐르게 한 후 자동으로 꺼지도록 설정하여 진행하였으며, 전극의 적용 부위는 실험군과 같게 적용되었다.
문헌의 수집과 선별은 저자가 개별적으로 검토하여 진행하였다. 자료 선별을 위해 PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) flow diagram을 사용하여 자료를 선별하고 분석하였다(Figure 1).
본 연구에서 최종적으로 선정된 6편의 연구에 대해 질적 평가도구인 Physiotherapy Evidence Database(PEDro) Scale의 10가지 내부 타당도 항목을 사용하여 근거 수준을 검토하였다. PEDro scale은 임상시험의 신뢰성 및 통계적 정보를 기반으로 점수를 주는 도구로 임상시험을 평가하기 위한 도구로 폭넓게 사용되고 있다(de Morton, 2009).
음극 전류 자극(cathodal current)은 대뇌 흥분성을 감소시키며, 양극 전류 자극(anodal current)은 대뇌 흥분성을 증가시키는 기능이 있다. 이중 전류 자극(dual current)은 위 두 가지의 전류를 동시에 자극하는 것으로 환측 반구의 대뇌 흥분성 감소와 건측 반구의 대뇌 흥분성 증가를 동시에 발생시키는 자극으로 6편의 연구 모두 tDCS와 CIMT를 결합하여 중재를 시행하였다. 이 중 2편의 연구가 Dual tDCS와 CIMT를 결합한 중재를 사용하였다.
문헌의 수집과 선별은 저자가 개별적으로 검토하여 진행하였다. 자료 선별을 위해 PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) flow diagram을 사용하여 자료를 선별하고 분석하였다(Figure 1).
나머지 1편의 연구는 CIMT 적용 전에 Dual tDCS와 PNMES를적용하여 시행하였다. 중재는 2주 또는 4주, 회기는 9회, 10회, 12회로 다양하게 적용되었다(Table 3).
해외 데이터베이스는 PubMed, NDSL 등을 이용하였고, 주요검색어로 ‘Transcranial direct current stimulation’or ‘tDCS’, ‘Constraint-induced movement therapy’ or ‘CIMT’, ‘Upper extremity function’,‘Upper limb’, ‘Stroke’을 혼용하여 사용하였다.

대상 데이터

해외 데이터베이스는 PubMed, NDSL 등을 이용하였고, 주요검색어로 ‘Transcranial direct current stimulation’or ‘tDCS’, ‘Constraint-induced movement therapy’ or ‘CIMT’, ‘Upper extremity function’,‘Upper limb’, ‘Stroke’을 혼용하여 사용하였다. 검색 결과 중에서 본 연구의 선정기준과 배제기준에 부합하는 6편의 논문을 최종 선정하여 분석하였다(Figure 1).
문헌 검색 기간은 2009년 1월부터 2018년 12월까지 10년간 온라인 데이터에 등록된 논문을 포함하였다. 해외 데이터베이스는 PubMed, NDSL 등을 이용하였고, 주요검색어로 ‘Transcranial direct current stimulation’or ‘tDCS’, ‘Constraint-induced movement therapy’ or ‘CIMT’, ‘Upper extremity function’,‘Upper limb’, ‘Stroke’을 혼용하여 사용하였다.
이중 전류 자극(dual current)은 위 두 가지의 전류를 동시에 자극하는 것으로 환측 반구의 대뇌 흥분성 감소와 건측 반구의 대뇌 흥분성 증가를 동시에 발생시키는 자극으로 6편의 연구 모두 tDCS와 CIMT를 결합하여 중재를 시행하였다. 이 중 2편의 연구가 Dual tDCS와 CIMT를 결합한 중재를 사용하였다. 1편의 연구에서 anodal tDCS와 CIMT를 사용하였으며, 다른 1편의 연구에서는 anodaltDCS와 CIMT, cathodal tDCS + CIMT를 각각 사용하였다.

이론/모형

tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과를 알아보기 위한 평가도구로, 대뇌피질 활성도를 알아보기 위해 Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), 강직 평가를 위해 Modified Ashworth Scale (MAS)를 사용했으며, 상지 기능 평가도구로는 Fugl-Meyer Assessment(FMA), Motricity Index (MI), Jebsen Taylor Hand Function Test(JTHFT), Wolf motor function test-Functional Ability Scale (WMFT-FAS), Wolf motor function-performance time (WMFT-TIME), Box and Block Test(BBT), Action Research Arm Test (ARAT), Grip strength,Arm strength, Motor Activity Log (MAL), Medical Research Council (MRC)가 사용되었다. 또한, 1편의 연구에서 tDCS 적용 시 부작용이 발생하는지 알아보기 위해tDCS side effects questionnaire를 사용하였다.
tDCS와 CIMT의 결합된 중재의 효과를 알아보기 위해, 6편의 논문에 대한 결과를 PICO(Patient-Intervention-Comparison-Outcome) 방법으로 제시하였다.
tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과를 알아보기 위한 평가도구로, 대뇌피질 활성도를 알아보기 위해 Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), 강직 평가를 위해 Modified Ashworth Scale (MAS)를 사용했으며, 상지 기능 평가도구로는 Fugl-Meyer Assessment(FMA), Motricity Index (MI), Jebsen Taylor Hand Function Test(JTHFT), Wolf motor function test-Functional Ability Scale (WMFT-FAS), Wolf motor function-performance time (WMFT-TIME), Box and Block Test(BBT), Action Research Arm Test (ARAT), Grip strength,Arm strength, Motor Activity Log (MAL), Medical Research Council (MRC)가 사용되었다. 또한, 1편의 연구에서 tDCS 적용 시 부작용이 발생하는지 알아보기 위해tDCS side effects questionnaire를 사용하였다.

성능/효과

또한, anodal tDCS와CIMT가 cathodal tDCS와 CIMT보다 상지 기능 회복 효과적이었으며, anodal tDCS를 primary motor cortex 부위에 자극 했을 때 premotor cortex부위를 자극했을 때 보다 독립성과 상지기능 및 강직 회복에 더 효과적인 것으로 나타났다. 1편의 연구에서 결합중재의 효과에 대해 TMS를 사용한 대뇌피질의 활성화 정도를 평가한 결과, tDCS와 CIMT를 결합한 중재 군만 손상 측 대뇌반구에서 비 손상측 대뇌반구로 경 뇌량 억제(transcallosal inhibition)의 감소를 보이며, 손상 측 반구에서의 대뇌피질의 흥분성 증가를 보인 것으로 나타났다.
6편의 연구 결과를 분석한 결과, 근력 평가를 제외한상지기능평가에서는 tDCS와 CIMT를 결합했을 때 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한, anodal tDCS와CIMT가 cathodal tDCS와 CIMT보다 상지 기능 회복 효과적이었으며, anodal tDCS를 primary motor cortex 부위에 자극 했을 때 premotor cortex부위를 자극했을 때 보다 독립성과 상지기능 및 강직 회복에 더 효과적인 것으로 나타났다.
, 2002), 양극 부위에서의 자극은 흥분성을 증가시키고 국소 뇌 혈류량을 증가시키며, 음극 부위에서의 자극은 흥분성을 감소시켜 국소 뇌 혈류량을 감소시킨다(Schlaug &Renga, 2008). CIMT도 tDCS와 유사한 신경학적 원리를 가지고 시행되고 있으며 두 가지 중재를 결합해서 사용했을 때, 효과가 더욱 증진되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 선정된 연구 중 5편의 연구에서 CIMT를 단독으로 사용하였을 때보다 tDCS와 CIMT를 병행했을 때 상지기능의 회복과 대뇌피질의 활성도 변화에 긍정적인 영향을 주는 것으로 나타났으며(Andrade et al.
tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과를 알아보기 위해 사용된 상지기능 평가는 Fugl-Meyer Assessment(FMA), Motricity Index (MI), Jebsen Taylor Hand Function Test (JTHFT), Wolf motor function test-Functional Ability Scale (WMFT-FAS), Wolf motor function-performance time (WMFT-TIME), Box and Block Test(BBT), Action Research Arm Test (ARAT), Modified Ashworth Scale (MAS), Motor Activity Log (MAL), Medical Research Council (MRC), Grip strength, Arm strength 가 사용되었으며 모든 연구에서 CIMT만 단독으로 사용하는 것보다 tDCS와 CIMT의 결합중재를 사용하는 것이 더 효과적인 것으로 나타났다. 한편, 이전 많은 연구를 통해 밝혀진 CIMT의 상지기능 회복에 대한 긍정적인 효과에도 불구하고, Rocha 등(2016)의 연구에서는 CIMT만 실시한 대조군에서 Grip strength, Arm strength와 같은 근력 관련 평가에서만 유의한 변화가 나타났는데, 이는 뇌 자극이 없는 치료가 뇌졸중 환자의 운동회복에 큰 영향을 미치지 않았음을 시사하는 것이라 보고하고 있다.
tDCS와 CIMT의 결합 효과에 관한 최종 6편의 연구에 대한 일반적 특성에 대한 분석 결과, 평균 연령은 42.57세에서 61세, 평균 유병 기간은 1.78개월에서 44.42개월의 범위로 6편의 연구 중 1편 (아급성기 대상)을 제외한 나머지 연구는 모두 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 시행하였다(Table 1).
경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재는 뇌졸중 환자의 상지기능과 일상생활동작 개선에 효과적인 것으로 나타났으며, 대뇌피질의 활성화에도 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다. 추후 연구를 통해, 경두개 직류 자극의 자극시간과 전류의 세기, 전극의 부착 위치 등에 대한 일반화가 필요할 것이며 가장 적절한 강제 유도 운동 치료 프로토콜을 사용하여 큰 모집단을 대상으로 장기간 추적 관찰을 포함한 무작위 대조군 실험연구가 필요하다.
또한, 자극의 종류에 따라 전극의 부착 부위는 6편 중 5편은 손상측 또는 비 손상측 일차운동 피질(M1)의 C3, C4, 동일 부위에 부착하는 것으로 나타났다. 다른 1편은 M1부위에 C3, C4외에 M1영역 2.5cm 앞부분의 PMC(premotor cortex) 자극 군과 비교하였으며, 모든 연구에 적용된 tDCS 자극 전류와 적용시간은 다양한 범위로 나타났지만 CIMT와 결합하여 중재를 시행했을 때 CIMT를 단독으로 시행하는 것보다 상지기능 회복에 긍정적인 효과가 있었다. 대조군에서 단독 실시한 CIMT도 마찬가지로 다양한 과제훈련시간과 총 중재 기간, 건측 제한 시간을 보였지만 1편의 연구를 제외한 모든 연구에서상지 기능 회복에 개선 효과를 보고하고 있다.
6편의 연구 결과를 분석한 결과, 근력 평가를 제외한상지기능평가에서는 tDCS와 CIMT를 결합했을 때 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한, anodal tDCS와CIMT가 cathodal tDCS와 CIMT보다 상지 기능 회복 효과적이었으며, anodal tDCS를 primary motor cortex 부위에 자극 했을 때 premotor cortex부위를 자극했을 때 보다 독립성과 상지기능 및 강직 회복에 더 효과적인 것으로 나타났다. 1편의 연구에서 결합중재의 효과에 대해 TMS를 사용한 대뇌피질의 활성화 정도를 평가한 결과, tDCS와 CIMT를 결합한 중재 군만 손상 측 대뇌반구에서 비 손상측 대뇌반구로 경 뇌량 억제(transcallosal inhibition)의 감소를 보이며, 손상 측 반구에서의 대뇌피질의 흥분성 증가를 보인 것으로 나타났다.
PNMES 자극을 추가적으로 사용한 1편을 제외하면, tDCS 직후에 CIMT를 적용하였다. 또한, 자극의 종류에 따라 전극의 부착 부위는 6편 중 5편은 손상측 또는 비 손상측 일차운동 피질(M1)의 C3, C4, 동일 부위에 부착하는 것으로 나타났다. 다른 1편은 M1부위에 C3, C4외에 M1영역 2.

후속연구

현재 국내의 tDCS와 CIMT의 결합중재 효과에 관한 연구는 국외에 비하여 활발하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다. tDCS와 CIMT의 결합 중재의 효과를 극대화시키기 위해서는 tDCS의 자극시간과 전류의 세기 전극의 부착 위치 등의 대한 일반화가 필요할 것이며 적절한 CIMT 프로토콜을 사용하여 큰 모집단을 대상으로 장기간 추적 관찰을 포함한 무작위 대조군 실험연구가 필요할 것으로 판단된다.
경두개 직류 자극과 강제 유도 운동 치료의 결합된 중재는 뇌졸중 환자의 상지기능과 일상생활동작 개선에 효과적인 것으로 나타났으며, 대뇌피질의 활성화에도 유의미한 효과가 있는 것으로 나타났다. 추후 연구를 통해, 경두개 직류 자극의 자극시간과 전류의 세기, 전극의 부착 위치 등에 대한 일반화가 필요할 것이며 가장 적절한 강제 유도 운동 치료 프로토콜을 사용하여 큰 모집단을 대상으로 장기간 추적 관찰을 포함한 무작위 대조군 실험연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	tDCS의 장점은 무엇인가?	,2009; Stagg & Nitsche, 2011). tDCS는 자극 부위가 넓어 국소자극이 어렵지만, 이동이 간편하고 장비 가격이 저렴하며 소음이 적고 통증이나 불편감이 적은 장점이 있어 최근 임상에서 흔히 사용되고 있다(Jo et al.,2009).
	강제유도운동치료의 원리는?	뇌졸중 발병 이후 자발적인 신체 기능의 회복은 뇌안에서 신경가소성의 변화에 의하게 되는데, 재활 훈련 중 하나인 강제유도운동치료(constraint-induced movementtherapy; CIMT)는 건측의 제한을 통해 동측 대뇌반구의 흥분성을 억제 시키고, 환측의 집중적인 과제훈련을 통해 손상 측 대뇌반구의 흥분성을 증가시키는 원리를 바탕으로 임상에서 시행되고 있으며(Liepert,2000), 많은 연구를 통해 대뇌피질의 활동성 변화와 더불어 상지 기능의 회복을 보고하고 있다 (Brunneret al., 2012; Hammer & Lindmark, 2009).
	경두개 직류 자극의 긍정적인 영향은 무엇인가?	tDCS는 비침습적 뇌 자극기법으로 자극 부위에서 직접적으로는 전위의 흥분성을 변화시키고, 간접적으로 반대편 대뇌에 일치하는 부위에서의 흥분성을 변화시켜 대뇌피질의 신경가소성을 변화를 유도하여 환측의 운동기능에 긍정적인 영향을 준다(Nowak et al.,2009; Stagg & Nitsche, 2011).

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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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