[논문]시각 되먹임을 이용한 균형 훈련과 체성감각을 이용한 균형훈련이 균형 향상에 미치는 영향

이준철

doi:10.17703/jcct.2020.6.4.677

시각 되먹임을 이용한 균형 훈련과 체성감각을 이용한 균형훈련이 균형 향상에 미치는 영향
The effect of balance improvement on balance training with visual feedback and somatosensory 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.6 no.4, 2020년, pp.677 - 684

이준철 (영안이공대학교 물리치료과)

초록
AI-Helper

본 연구는 대구 Y대학교에 재학 중인 20대 대학생 15명을 무작위로 선발하였다. 실험 군은 총 3군으로 실험 전 각 실험 대상자들의 균형능력을 측정한 후, 시각되먹임을 이용한 균형운동으로 닌텐도 Wii(Nintendo -RVL-001(KOR)를 사용한 집단, 시각과 토구를 이용한 균형운동 집단, 시각을 차단하고 토구를 이용한 균형운동 집단 등 각 집단 5명을 훈련시킨 후 MFT와 EMG를 이용하여 측정하였다. MFT측정 결과 시각되먹임을 이용한 균형 훈련과 시각되먹임과 체성감각을 병행한 균형 훈련과의 상관관계에서는 유의한 결과를 나타내었고, 시각되먹임과 체성감각을 병행한 균형훈련과 체성감각만을 이용한 균형 훈련에서도 유의한 결과를 나타내었다(p<.05). EMG 측정 결과 시각되먹임을 이용한 훈련과 시각되먹임과 체성감각을 병행한 균형훈련과의 상관관계는 유의한 결과를 나타냈고(p<.05), 시각되먹임을 이용한 훈련과 체성감각만을 이용한 균형훈련, 그리고 체성감각만을 이용한 균형훈련과 시각되먹임을 병행한 체성감각훈련 사이에서는 유의한 결과가 나타나지 않았다. 본 실험에서는 시각되먹임만을 이용한 균형훈련보다 체성감각훈련을 병행하는 것이 더욱 효과적이었다. 따라서 균형능력이 감소된 환자들의 균형감각능력증진에 체성감각훈련이 좌우차이와 좌우빈도를 맞추는데 효과적이고 시각되먹임은 동적 균형 증진에 효과적이므로 이 두 훈련을 병행하는 것이 가장 효과적일 것이라고 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Our country is already in the aging corner and fall down is the elderly personal, social and economic problems are causing. therefore, executed this study for inquiring into an athletic effect for the balance ability increase that was a main variable of an fall down. The purpose of this study, to find the effect of balance training using visual feedback and somatosensory. Experimental group divided the three groups, objects measured balance ability of each experimental groups before experiment, the balance exercise group used visual feedback by Nintendo Wii(company - model), the balance exercise group used visual and TOGU, the balance exercise group used blind and TOGU. 4 experimental of each groups measured MFT and EMG value after training. having rest time, 4 experimental of each groups measured MFT and EMG value after training used balance pad. MFT - visual feedback with somatosensory training is most efficient but, indifferent both balance training with visual feedback and balance training with somatosensory. EMG - training with somatosensory is more efficient than training with visual feedback. Conclusion : in the process of improving equilibrium ability of patient who is lack of balance ability, somatosensory training is effective to correct different of left, right and frequency of left, right. visual feedback is the most effective way to improve dynamic balance sensory, so parallel of these two practice is thought to be the most effective.

주제어

표/그림 (8)

그림 그림 1. Nintendo-Wii ( visual feedback을 이용한 balance 훈련도구) Figure 1
그림 그림 2. TOGU (somatosensory를 이용한 balance 훈련도구)
그림 그림 3. MFT balance(My Firness Trainer: MFT Back Fit Board, USA)
그림 그림 4. 유선 표면근전도(MP150CE(BIOPAC Systems, Inc.)
표 Table 1. 연구 대상자의 일반적 특성 (N=14)
표 Table 2. 각 그룹간 MFT 측정값 비교 p<.05*
표 Table 3. 각 그룹간 넙다리네갈래근의 근활성도 비교 p<.05*
표 Table 4. 각 그룹간 뒤넙다리근의 근활성도 비교 p<.05*

AI 본문요약
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문제 정의

이와 같이 균형을 유지하는데는 시각감각계와 체성감각계가 중추적인 역할을 한다. 따라서 본 연구의 목적은 시각적 피드백을 이용한 균형 훈련과 체성감각을 이용한 균형훈련의 효과를 비교해 보고자 한다.

제안 방법

각 그룹간의 특성은 정규분포하였다(p<.05).
USA)를 이용하여 30~500Hz에서 구간 필터링하고 60Hz로 노치필터(notch filter)한 다음 신호를 처리하였다. 각 근육에 대한 표면 전극(Ag-Ag/CI ; Biopac, diameter 2cm, inter-electrode distance 2cm)의 부착부위는 근육이 가장 활성화되는 부분인 근복에 부착하였으며, 전극 부착 전 피부저항을 최소화하기 위해 전극 부착부위를 면도한 후 알코올로 닦아내고, 전극 부착 부위가 완전히 마른 후에 전해질 겔이 도포된 두 개의 활성전극과 접지전극을 이용하여 Quadriceps와 Hamstring에 수직방향으로 부착하여 측정하였다.
근전도 측정값을 수집하기 위하여 표면근전도(MP150, BIOPAC System Inc. CA. USA)를 이용하였다. 근전도의 전극계는 전극, 증폭기, 기록기 등으로 구성되며, 전극에는 근 섬유의 활동 전위가 합성된 것을 근육 위에 있는 피부로부터 유도하기 위하여 표면 전극을 사용하였고, 근전도 신호획득률(sampling rate)은 1,000Hz로 수집 후, 완파정류(full-wave rectification) 처리를 하고, 실효값(root mean square: RMS)을 컴퓨터 파일로 저장하여 자료처리에 이용하였다(그림 4).
USA)를 이용하였다. 근전도의 전극계는 전극, 증폭기, 기록기 등으로 구성되며, 전극에는 근 섬유의 활동 전위가 합성된 것을 근육 위에 있는 피부로부터 유도하기 위하여 표면 전극을 사용하였고, 근전도 신호획득률(sampling rate)은 1,000Hz로 수집 후, 완파정류(full-wave rectification) 처리를 하고, 실효값(root mean square: RMS)을 컴퓨터 파일로 저장하여 자료처리에 이용하였다(그림 4).
실험 군은 총 3군으로 실험 전 각 실험 대상자들의 균형능력을 측정한 후, 시각적 되먹임을 이용한 균형운동으로 닌텐도 Wii(Nintendo –RVL-001(KOR)를 사용한 집단, 시각과 토구를 이용한 균형운동 집단, 시각을 차단하고 토구를 이용한 균형운동 집단 등 각 집단 4명을 (10분간 총 3회 이월 효과를 방지하기 위해 충분한 휴식 – 1 분) 훈련시킨 후 MFT와 EMG를 이용하여 측정하였다.
실험 군은 총 3군으로 실험 전 각 실험 대상자들의 균형능력을 측정한 후, 시각적 되먹임을 이용한 균형운동으로 닌텐도 Wii(Nintendo –RVL-001(KOR)를 사용한 집단, 시각과 토구를 이용한 균형운동 집단, 시각을 차단하고 토구를 이용한 균형운동 집단 등 각 집단 5명을 훈련 시킨 후 MFT와 EMG를 이용하여 측정하였다.
자료저장과 처리를 위한 소프트웨어(Acqknowledge 3.8.1, BIOPAC System Inc. USA)를 이용하여 30~500Hz에서 구간 필터링하고 60Hz로 노치필터(notch filter)한 다음 신호를 처리하였다. 각 근육에 대한 표면 전극(Ag-Ag/CI ; Biopac, diameter 2cm, inter-electrode distance 2cm)의 부착부위는 근육이 가장 활성화되는 부분인 근복에 부착하였으며, 전극 부착 전 피부저항을 최소화하기 위해 전극 부착부위를 면도한 후 알코올로 닦아내고, 전극 부착 부위가 완전히 마른 후에 전해질 겔이 도포된 두 개의 활성전극과 접지전극을 이용하여 Quadriceps와 Hamstring에 수직방향으로 부착하여 측정하였다.

대상 데이터

본 연구는 20대 대학생 15명을 무작위로 선발하였다. 실험 군은 총 3군으로 실험 전 각 실험 대상자들의 균형능력을 측정한 후, 시각적 되먹임을 이용한 균형운동으로 닌텐도 Wii(Nintendo –RVL-001(KOR)를 사용한 집단, 시각과 토구를 이용한 균형운동 집단, 시각을 차단하고 토구를 이용한 균형운동 집단 등 각 집단 5명을 훈련 시킨 후 MFT와 EMG를 이용하여 측정하였다.
본 연구의 대상자는 대구 Y대학교에 재학 중인 20대 대학생 15명을 무작위로 선발하였다. 연구에 참가한 대상자들의 선발기준은 신체 구조적 결함이 없는 자, 균형 유지 능력에 영향을 주는 약물을 복용하지 않는 자, 실험에 영향을 줄 수 있는 시각 혹은 체성감각에 심각한 손상이 없는 자, 최근 3개월 동안 꾸준한 운동을 하지 않는 자, 균형이나 보행에 영향을 줄 만한 신경학적 손상이 없는 자 등으로 하였다.

데이터처리

0) 프로그램을 이용해 비모수 검정으로 처리하였다. 비모수 검정의 방법은 Kruskal-Wallis 검정을 사용하였고, 수정된 Mann-Whitney 검정을 사용하였다. 통계적 유의성을 검증하기 위해 유의수준은 p<.

이론/모형

본 연구에서는 균형능력을 증가시키기 위한 훈련을 하기 위하여 한국 닌텐도 회사에서 생산한 Wii 보드 밸런스 시스템을 시각적 피드백을 이용한 훈련도구로 사용하였고, 독일에서 생산한 토구 다이나믹 에어쿠션 XXL을 체성감각 피드백을 이용한 훈련도구로 사용하였다. Wii Fit Balance game은 재미를 줄 뿐만 아니라 균형능력의 증진이라는 목적을 가지고 보완된 기능적 게임이다.

성능/효과

EMG 측정 결과 시각적 피드백을 이용한 훈련과 시각적 피드백과 체성감각을 병행한 균형훈련과의 상관관계는 유의한 결과를 나타냈고(p<.05), 시각적 피드백을 이용한 훈련과 체성감각만을 이용한 균형훈련, 그리고 체성감각만을 이용한 균형훈련과 시각적 피드백을 병행한 체성감각훈련 사이에서는 유의한 결과가 나타나지 않았다.
MFT측정 결과 시각적 피드백을 이용한 균형 훈련과 시각적 피드백과 체성감각을 병행한 균형 훈련과의 상관관계에서는 유의한 결과를 나타내었고, 시각적 피드백과 체성감각을 병행한 균형훈련과 체성감각만을 이용한 균형 훈련에서도 유의한 결과를 나타내었다(p<.05).
넙다리네갈래근(Table 3)과 뒤넙다리근(Table 4)의 EMG 측정 결과 시각적 피드백을 이용한 훈련과 시각적 피드백과 체성감각을 병행한 균형훈련과의 상관관계는 유의한 결과를 나타냈고(p<.05), 시각적 피드백을 이용한 훈련과 체성감각만을 이용한 균형훈련, 그리고 체성감각만을 이용한 균형훈련과 시각적 피드백을 병행한 체성감각훈련 사이에서는 유의한 결과를 나타나지 않았다.
불안정한 지지면에서 평형 훈련은 눈감고 선 자세의 체중 지지율의 좌우차이와 좌우빈도를 더욱 증강시키는 데에 효과적이라 할 수 있다 [22] [23] [24]. 뇌졸중으로 인해 균형과 보행에 어려움을 보이는 성인 편마비 환자에게 기능적으로 가장 중요한 치료 목표 중 하나인 균형능력과 보행능력의 회복에 시각적 되먹임을 이용한 체중이동 훈련을 시행할 경우 균형 능력 및 보행속도 전반에 걸쳐 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 자세동요와 체중분포, 동적 균형, 보행속도를 알아봄으로써 뇌졸중환자의 물리치료적용가능성을 살펴보고, 시각적 되먹임을 이용한 체중이동 훈련이 효과적인 영향을 미치는지에 대해 편마비 환자 18명을 대상으로 알아본 결과, 보존적인 운동 프로그램과 더불어 시각적 되먹임을 이용한 체중지지 훈련을 실시한 연구군이 훈련 전보다 훈련 후에 체성감각은 불안정한 지지면 상태에서 더 활성화되어 자세 안정성의 효과가 더 크게 증가하였다. 장애물을 건너는 동안 체성감각이 인가되었을 때 족부압력은 고른 분포를 보였으며, 체중심 이동속도 역시 낮아져서 장애물 건너기 과제에서 자세를 안정화 시키는 역할을 하는 것으로 분석되었다.
본 실험에서는 시각적 피드백만을 이용한 균형훈련보다 체성감각훈련을 병행하는 것이 더욱 효과적이었다. 따라서 균형능력이 감소된 환자들의 균형감각능력증진에 체성감각훈련이 좌우차이와 좌우빈도를 맞추는데 효과적이고 시각적 피드백은 동적 균형 증진에 효과적이므로 이 두 훈련을 병행하는 것이 가장 효과적일 것이라고 생각된다.
하지만 시각적 피드백을 이용한 균형훈련과 체성감각만을 이용한 균형 훈련에서는 유의한 결과를 나타내지 못하였다. 따라서 시각적 피드백과 체성감각훈련을 병행한 균형 훈련이 가장 효과적이고, 시각적 피드백을 이용한 균형훈련과 체성감각만을 이용한 균형 훈련 사이에는 별다른 차이가 없었다(Table 2).
본 실험에서는 시각적 피드백만을 이용한 균형훈련보다 체성감각훈련을 병행하는 것이 더욱 효과적이었다. 따라서 균형능력이 감소된 환자들의 균형감각능력증진에 체성감각훈련이 좌우차이와 좌우빈도를 맞추는데 효과적이고 시각적 피드백은 동적 균형 증진에 효과적이므로 이 두 훈련을 병행하는 것이 가장 효과적일 것이라고 생각된다.
균형 능력이 떨어지는 사람들에 대한 균형감각 훈련에서 시각적 피드백을 이용한 균형훈련, 눈을 뜨고 실시하는 체성감각균형훈련, 눈을 감고 실시하는 체성감각훈련 모두 균형감각 능력을 증진시키는데 효과적이라는 결과가 나왔다 [32]. 본 연구결과 균형능력증진을 위해서는 시간적 피드백을 이용한 균형훈련과 체성감각만을 이용한 훈련 모두 균형 증진에 효과적이나, 이 둘을 병행한 균형훈련이 가장 효과적이라고 생각된다.
뇌졸중 환자에게 시각을 이용한 안구운동이 선 자세에서의 정적 및 동적 균형 수행력에 도움을 준다고 하였고 [27], 시각정위는 자세조절에서 중요한 영역이며, 공간인지기능으로 균형을 조절하는데 중요한 역할을 하고, 운동이 일어나는 면과 형태 등의 환경을 묘사한다 [28]. 본 연구에서는 자세 동요 및 체중분포, 동적균형, 보행속도에 통계적으로 유의한 향상을 보였지만, 운동프로그램만 실시한 그룹과의 훈련 전후 변화량 차이 비교에서는 보행속도를 제외하고는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 하지만 대부분의 평가 항목에서 연구군이 더 좋은 향상을 보였기에 보존적인 방법의 물리치료와 더불어 시각적 되먹임을 이용한 체중이동훈련을 더 하여 치료한다면 균형능력 및 보행능력에 더 많은 도움을 줄 것으로 생각된다.
자세조절에 어려움을 겪는 뇌졸중 환자를 대상으로 힘판(force platform)을 이용한 시각 되먹임을 통한 훈련으로 자세 안정성과 시각적 되먹임의 효과를 알아본 결과 힘판(force platform)을 이용한 시각 되먹임 훈련 프로그램은 편마비 또는 뇌졸중 후 실조증(ataxia)를 가진 환자에서 양측 자세 조절의 객관적인 측정치를 개선 시킨다고 하였고 [18], 힘판 생체 되먹임(Force platform biofeedback) 훈련을 통하여 뇌졸중 환자에게 균형훈련의 효과성을 보고 하였다 [19]. 본 연구에서도 시각적 피드백과 체성감각훈련을 병행한 실험군에서 균형 능력이 효과적으로 증진된 결과를 나타냈다. 이와 같은 현상은 발란스 패드 등을 이용한 체성감각 훈련이 균형능력 증진에 효과적임을 보여주고 있다.
체성감각은 불안정한 지지면 상태에서 더 활성화되어 자세 안정성의 효과가 더 크게 증가하였다. 장애물을 건너는 동안 체성감각이 인가되었을 때 족부압력은 고른 분포를 보였으며, 체중심 이동속도 역시 낮아져서 장애물 건너기 과제에서 자세를 안정화 시키는 역할을 하는 것으로 분석되었다. 즉, 하지에 입력된 체성감각은 즉각적인 피드백을 제공하여 자세를 안정화 시키는데 효과가 있었다 [13].
안정된 기립자세를 유지하는데도 체성감각이 중요한 역할을 하며 건강한 성인이 균형을 조절하는 데 주로 선택하는 감각은 지지면에 접촉한 발바닥으로부터의 체성감각 정보이다 [12]. 체성감각은 불안정한 지지면 상태에서 더 활성화되어 자세 안정성의 효과가 더 크게 증가하였다. 장애물을 건너는 동안 체성감각이 인가되었을 때 족부압력은 고른 분포를 보였으며, 체중심 이동속도 역시 낮아져서 장애물 건너기 과제에서 자세를 안정화 시키는 역할을 하는 것으로 분석되었다.

후속연구

본 연구에서는 자세 동요 및 체중분포, 동적균형, 보행속도에 통계적으로 유의한 향상을 보였지만, 운동프로그램만 실시한 그룹과의 훈련 전후 변화량 차이 비교에서는 보행속도를 제외하고는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 하지만 대부분의 평가 항목에서 연구군이 더 좋은 향상을 보였기에 보존적인 방법의 물리치료와 더불어 시각적 되먹임을 이용한 체중이동훈련을 더 하여 치료한다면 균형능력 및 보행능력에 더 많은 도움을 줄 것으로 생각된다.

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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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