대한물리의학회지제 5 권제 1 호 (Belgen 등, 2006). 우리나라성인의주요사망원인중뇌졸중을포함한순환기계질환은점차발생률과사망률이증가하고있는데우리나라인구 10만명당사망률이남자 97.8명, 여자 101.9명으로남자사망원인 2위와여자사망원인제 1위를차지하는질병으로 (

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여진 염
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1 대한물리의학회지제 5 권제 1 호,2010 년 2 월 Vol.5,No.1,February2010.p.63~70 1) 가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력에미치는영향 이성란 배성수 1 경남정보대학작업치료과, 1 대구대학교재활과학대학물리치료학과 Effects of Virtual Reality Program on Standing-Balance in Stroke with Sensory Deficit Seong-ran Lee, PT, PhD, Sung-soo, Bae, PT, PhD 1 Department of Occupational Therapy, Kyungnam College of Information and Technology 1 Department of Physical Therapy, College of Rehabilitation Science, Daegu University <Abstract> Purpose:The purpose of this study was to investigate the effects of virtual reality(vr) program on standing balance in stroke with sensory deficit. Methods:Subjects were assigned randomly to either VR group (n=28) or the control group (n=31) when study began. Both groups were conducted electricity therapy, exercise therapy 5 times per week during six weeks, and a group who have VR group 3 times per week during six weeks. Both groups assessed for standing balance before and after virtual reality program. Results:In standing balance, the virtual reality program which have sensory deficit in stroke group, open eyes from the center area of the body and center line significantly reduced the training period(p<.05). The virtual reality program to instantly move the weight through maximum voluntary safety limits to sensory deficit of virtual reality program(p<.05). Conclusion:Stroke patients with sensory deficit affects the recovery of the standing balance. In addition, virtual reality program was stroke patients with sensory deficit affects the recovery of standing balance. Key Words:Stroke, Virtual reality program, Standing balance Ⅰ. 서 론 뇌졸중은전세계적인주요건강문제로서매년 10만명이상의환자가발생되는것으로추정된다 교신저자 : 이성란, ranny-red@hanmail.net 논문접수일 :2010 년 01 월 17 일 / 수정접수일 :2010 년 02 월 18 일 / 게재승인일 :2010 년 02 월 24 일 - 63-

2 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 (Belgen 등, 2006). 우리나라성인의주요사망원인중뇌졸중을포함한순환기계질환은점차발생률과사망률이증가하고있는데우리나라인구 10만명당사망률이남자 97.8명, 여자 101.9명으로남자사망원인 2위와여자사망원인제 1위를차지하는질병으로 ( 통계청, 2008) 발병후에는손상된뇌조직과그기능을완전히회복시킬수없다. 대부분의뇌졸중환자는운동, 감각, 인지및정서손상이복합된장애를가진다. 감각- 운동 (sensorimotor) 손상의결과로발생되는자세조절 (postural control) 의장애는뇌졸중환자의독립적인일상생활활동의성취와퇴원후지속되는장애를예측하는중요한인자이다 (de Haart 등, 2004). 뇌졸중발병후살아남은환자의절반이상은오랜기간운동과감각및인지와정서적장애를가진다 (Wolfe, 2000). 이중운동과감각의이상은뇌졸중환자의자세조절에가장큰어려움을가져오게된다 (Geurts 등, 2005). 감각이상을갖는뇌졸중환자들은촉각이나고유수용성감각의손상과같은체성감각 (somatosensory) 의손상을의미하며이러한감각이상이있는뇌졸중환자들은순수하게운동기능손상을가진뇌졸중환자들보다기능적예후또한떨어지는것이사실이다 (Lin 등, 2004). 감각이상은좌우편마비모두에게서나타날수있으며이는자세의불안정과균형및보행에어려움을준다 (Smania 등, 2003). 안정된기립자세를유지하는데체성감각이중요한역할을하며, 건강한성인이균형을조절하는데주로선택하는감각입력은지지기저면에접촉한발바닥으로부터의체성감각정보이다. 이처럼체성감각계는성인에서균형에관한정보를제공하는데가장중요하다 (Teasdale 과 Simoneau, 2001; Shumway- Cook과 Wollacott, 2000). 따라서발바닥면의피부기계적수용기를자극하면감각입력이변화되어지고, 이러한수용기에의해자세반응이유도되며, 신경과근육의활성도에도영향을미친다 (Woollacott 와 Shumway-Cook, 2002; Peterka, 2002). 이러한체성감각은뇌졸중환자의 50% 에서촉각과고유수용성감각의손상을보이며감각이상과운동기능의문제를동시에가지는뇌졸중환자의예후는순수 하게운동기능의문제가있는뇌졸중환자보다떨어지게된다 (Lin 등, 2004; Winward 등, 2002). 균형은안정성과운동성이잘조화를이룬역동적인현상이다. 또한이것은똑바른자세를성취하기위하여감각입력의수용과조직화, 운동의계획과실행을포함하는복합적인과정이다. 선자세에서균형은한쪽하지로체중을이동하는능력과밀접한관련이있는데, 이는기능적인가동성과일상생활을영위하는데있어필수조건이며, 이는일어서기, 이동하기, 걷기, 방향바꾸기, 계단오르기등의활동을위하여중요하다 (Eng과 Chu, 2002). Cheng 등 (2004) 은뇌졸중환자에게시각되먹임훈련을통한율동적좌우체중이동훈련이동적균형을높여주는데효과가있다고하였으며, 구봉오등 (2002) 은뇌졸중환자에게시각을이용한안구운동이선자세에서의정적및동적균형수행력에도움을준다고하였다. 컴퓨터의개발과발달에따라 1980년대부터컴퓨터를재활분야에응용하기시작하면서현재과학의비약적인발전과함께여러장애를가진환자를대상으로한활동향상을위한도구로서가상현실프로그램이도입되고있으며, 그효과에대한연구가활발히진행되고있다 (Zhang 등, 2001). Jack 등 (2001) 은가상현실에서의활동참여가치료를위한환자의동기를유발시켜능동적인치료참여를이끌어내는데효과적이라고하였으며, 뇌졸중환자의손에대한기능훈련을위하여컴퓨터에기반을둔가상현실을고안하였으며, 사이버장갑과힘되먹임장갑을고안하여가상환경과뇌졸중환자가체성감각의되먹임을통하여상호작용할수있도록하였으며, 훈련후의미있는손의활동수행력의회복이있었음을보고하였다. 한층발달된컴퓨터기술인가상현실은실제경험과비슷한시공간학적자극을줄수있고, 참여자의직접적인상호작용 (interaction) 과되먹이기 (feedback) 를통해다양한기술을학습시킬수있는수준으로발달되어가고있다 (Zhang 등, 2001). 현재가상현실은뇌졸중, 외상성뇌손상, 관절염, 척수손상, 주의력결핍장애, 파킨슨씨병, 다발성경화증, 정형외과적장애그리고알츠하이머병등다 - 64-

3 가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력에미치는영향 양한질병을개선할목적으로활동수행훈련분야에도입되어그타당성과가능성에대한많은연구와임상적시도가진행되고있다 (Broeren 등, 2004). 이러한균형감각활동의향상에관한여러가지치료적중재들을통하여효과성이입증되었지만가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력회복에어떠한영향을미치는지에대한연구는미미하다. 따라서본연구는감각이상이있는뇌졸중환자를대상으로가상현실프로그램이뇌졸중환자들의균형능력회복에미치는영향을비교분석하였다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상본연구의대상자는뇌졸중으로인한편마비로진단을받고치료중인환자로본연구의내용을이해하고참여할것을동의한자로경남 병원, 병원에서입원및외래치료를받고있으며다음의조건을만족하는총 59명의대상자를선정하였다. 1 뇌졸중으로인한편마비진단을받은지 4주이상경과하였으며재발하지않은환자. 2 기타뇌졸중을제외한균형능력에이상을줄수있는질환 ( 예, 파킨슨, 외상성뇌손상등 ) 이없는환자. 3 연구에영향을주는정형외과적질환이없는환자. 4 혼자서아무도움없이서서균형을잡을수있는환자. 5 발과종아리에감각검사를실시하여감각이상이있는환자. 본연구의대상자는가상현실프로그램을실시한그룹 28명과실시하지않은그룹 31명으로나누어 6주간본연구를실시하였으며대상자의균형능력과감각이상은다음의검사를통해선정하였다. 1) 균형능력검사본연구의대상자를선정하기위한사전검사로브루넬균형검사 (Brunel balance assessment, BBA) 를 실시하였다. 이평가도구는뇌졸중이후의균형능력을측정하는도구로 (Tyson 등, 2006) 균형능력범위는팔을지지한자세로앉아있기에서한발로서서자세를바꾸는동작과같은넓은수행능력범위를가지고있다. 이검사는총 12개의수행동작들이순서대로정리되어있으며각각의균형능력을수행할수있으면그점수를측정한다. 1점부터 3점은앉은자세를유지하는그룹이고, 4점에서 6점은서서균형잡기그룹이며, 7점에서 12점은걷기가가능한그룹이다. 본연구에서는 BBA 점수가정적인균형을유지할수있는환자군으로 15초동안아무런도움없이서서건측팔을 3회이상올렸다내릴수있는능력을나타내는 5점이상인환자를대상으로선정하였다. 2) 감각이상검사본연구에서감각이상을알아보기위하여 Smania 등 (2003) 이제시한감각검사중에촉각검사를마비측발과종아리에실시하였다. 최고점수를 18점으로하여 0에서 6점의경우를완전감각이상, 7점에서 12점의경우감각손상, 13점에서 18점인경우는경한손상혹은감각양호로구분하였는데본연구에서는 12점이하의감각손상이있는경우를감각이상이있는군으로선정하여연구를실시하였다 (Tyson 등, 2006; Winward 등, 2002). 2. 연구설계및측정방법 1) 연구설계본연구의대상자는가상현실프로그램을실시한실험군과실시하지않은대조군으로나누어실험군과대조군모두매일 hot pack 20분, 전기자극 20 분, 치료사와환자 1:1 매트및보행훈련 30분의치료를실시하였으며, 실험군은주당 3회 30분간실시하였다. 2) 측정방법 (1) 정적안정성검사 (RT) 대상자의선자세에서의정적안정성을검사하기위하여 Biorescue 장비 (RM INGENIERIE, France) 의 - 65-

대한물리의학회지제 5 권제 1 호 프로그램을이용하여환자는바로선자세에서 30 정도다리를벌린후전방을주시하게한후실험방법을동영상을통해설명한후먼저시범을보인다음실시하였다. 환자는눈을뜬자세에서각각 30 초간중심을잡도록한후몸의중심점총이동거리와면적을측정하여정적안정성을평가하였다.

시하고환자의활동수행능력에따라단계별로조절이가능한가상현실프로그램을이용하여모니터에나타나는여러가지가상현실에서자발적으로체중을이동할수있도록실시하였다. 환자는전방에설치한모니터를향해주시하도록하고신체의중력중심점 (center of gravity) 을측정하는 30초동안몸을움직이지않고선자세를유지하도록한다음측정이끝난후실시되는가상현실프로그램을실시하였다.

City walk Hot air balloon Bubble Fig 1. Virtual reality program 후먼저시범을통하여체중이동방법을설명하였다. 환자는바로선자세에서모니터에서지시하는방향으로체간을움직여이동정도를분석하는것이아니라발목전략을사용하여균형을잃지않고스스로움직일수있는최대의범위로체중을이동하며그이동정도를분석하였다.

4 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 프로그램을이용하여환자는바로선자세에서 30 정도다리를벌린후전방을주시하게한후실험방법을동영상을통해설명한후먼저시범을보인다음실시하였다. 환자는눈을뜬자세에서각각 30 초간중심을잡도록한후몸의중심점총이동거리와면적을측정하여정적안정성을평가하였다. (2) 안정성한계 (limit of stability) 이평가는환자가선자세에서자발적으로움직여안정성을유지할수있는최대한계를측정하기위한것으로측정도구는정적안정성검사와동일한 Biorescue 장비로전방의모니터에서지시하는 8개의방향중동, 서, 남, 북방향즉전, 후, 좌, 우로체중이동시중심점에서의거리를측정하여분석하였으며, 환자에게모니터를통하여동영상을보여준 시하고환자의활동수행능력에따라단계별로조절이가능한가상현실프로그램을이용하여모니터에나타나는여러가지가상현실에서자발적으로체중을이동할수있도록실시하였다. 환자는전방에설치한모니터를향해주시하도록하고신체의중력중심점 (center of gravity) 을측정하는 30초동안몸을움직이지않고선자세를유지하도록한다음측정이끝난후실시되는가상현실프로그램을실시하였다. 균형감각운동은주 3회 30분씩실시하였으며 6주간의균형훈련결과를분석하였다. 가상현실프로그램은선자세에서좌우의체중이동을위하여도로걷기 (city walk) 와상하의체중이동을위하여열기구 (Hot air balloon) 와상하좌우전체적인체중이동을위한물방울 (bubble) 등과같은가상프로그램을적용하였다 (Fig 1). City walk Hot air balloon Bubble Fig 1. Virtual reality program 후먼저시범을통하여체중이동방법을설명하였다. 환자는바로선자세에서모니터에서지시하는방향으로체간을움직여이동정도를분석하는것이아니라발목전략을사용하여균형을잃지않고스스로움직일수있는최대의범위로체중을이동하며그이동정도를분석하였다. 3) 치료방법본연구에서는지지기저면의상태를조절하여고유수용성을자극하고강화시키는치료방법으로 Biorescue 장비 (RM INGENIERIE, France) 에구성되어있는가상현실프로그램을실시하였다. 환자의선자세에서자발적체중이동의분석단계에서얻어진안정성한계측정값을통해안정적인훈련을실 3. 통계처리자료처리는 SPSS(version 12.0) 통계프로그램을이용하였고가상현실프로그램적용그룹과미적용그룹간가상현실프로그램적용전과후의균형능력의유의성을검사하기위하여 paired t-test를실시하였으며모든자료의유의수준은.05로하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 연구대상자의일반적특성연구대상자는대조군 31명, 실험군 28명으로모든대상자의일반적특성은아래 Table 1과같다

5 가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력에미치는영향 Table 1. General characteristics of subjects (Mean±SE) Groups Control group Experimental group Total Variable (n=31) (n=28) (n=59) Age(year) 64.05± ± ±1.6 Duration(month) 28.65± ± ±2.4 Type Infarction Hemorrhage Paretic side Right Left Sex Male Female 본연구에참가한대상자의평균연령은 60.36±1.6 세였으며, 평균발병기간은 24.27±2.4 개월로대조군과실험군간의유의한차이는없었다 (p>.05). 2. 정적안정성비교 Biorescue 를이용하여정적안정성을측정한결과는다음과같다 (Table 2). 눈뜨고정적안정성을평가한신체중심이동면적 (surface area), 이동거리 (length) 를비교한결과실험군은가상현실프로그램적용후면적과거리에서유의하게감소하였으나, 대조군에서는유의한차이가없었다 (p<.05). Table 2. The comparision of RT between pre and post training with different group Control group Experimental group *p<.05, **p<.01 Area Length Area Length Pre Post t p ± ± ± ± ± ± ± ± (mm 2, cm) * 0.000** Table 3. The comparision of limit of stability between pre and post training with different group Control group Forward Backward Left Right Experimental group Forward Backward Left Right *p<.05, **p<.01 Pre Post t p. 1.24± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ** 0.015* ** (cm) - 67-

6 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 3. 안정성한계비교 Biorescue 를이용하여안정성한계를측정한결과는다음과같다 (Table 3). 정적선자세에서앞, 뒤, 왼쪽, 오른쪽에대한신체중심이동거리를비교한결과실험군은앞, 뒤, 오른쪽으로유의하게증가하였으나 (p<.05) 왼쪽으로는증가하였으나통계학적으로유의하지않았으며, 대조군에서는유의한차이가없었다. Ⅳ. 고찰균형은일상생활의모든동작수행에필수적이며, 신체를평형상태로유지시키는능력으로자세의균형을조절하는능력은제자리에서있거나수의적으로움직일때, 또는외부로부터가해지는힘에반응할때자신의신체중심 (center of gravity: COG) 을지지면위에서최소의자세동요 (postural sway) 하에유지시키는능력을말한다 (Gillette 등, 2008; Liaw 등, 2009; Masani 등, 2008). 뇌졸중환자는근력약화, 비정상적인근긴장과비정상적인운동양상으로인해운동조절을못하는문제로상하지의움직임이줄고 (de Haart 등, 2004), 정적기립자세에서자세의흔들림이증가되는것으로 (Dickstein 과 Abulaffio, 2000; de Haart 등, 2004), 특히하지마비환자에서신체동요에의한평형감각반응이느리게나타나고그반응에따라예측된자세조정이지연된다 (de Haart 등, 2004). 시각계는움직이는속도에대한정보를제공하여사물주변의움직임에대한정보를제공하며 (Carrie, 2004), 개인의움직임이나주위환경에따라적절하게공간에서머리의움직임과위치를유지할수있게한다고하였으며 ( 박래준등, 2002), 이건철과윤정규 (2002) 는시각적되먹임이뇌졸중환자의동적인움직임시균형자세에미치는영향을조사한결과모든방향에서의반응시간, 이동속도, 방향조절능력이향상됨으로써균형능력이좋았음을보고하였다. 박유형 (2009) 은발목관절고유수용성운동프로그램을적용한그룹에서신체동요가눈을뜬상태에서실험전보다실험후에유의하게감소하였다고보고하였으며, 이동진등 (2007) 은 6개월이상의만성뇌졸중환자를대상으로전통적인물리치료와과제운동프로그램을추가한실험군과전통적인물리치료만받은대조군과의균형능력비교연구에서눈은뜬상태에서동요면적은훈련전에는유의한차이가없었으나, 훈련후에는실험군과대조군이유의한차이를보였다고하였다. 본연구에서도정적선자세에서최대한발을움직이지않고체중을이동하도록설정되어있는가상현실프로그램을 6주동안적용한그룹에서신체의동요가눈뜬상태에서실험전보다실험후유의하게감소하는것으로선행연구의연구결과와일치한다는것이입증되었으며, 이는뇌졸중환자의동작수행시발목관절에대한고유수용성감각이나적절한체중분배기능의저하로인한균형능력의감소가균형감각운동을통해이러한기능을향상시키며환자의자세안정성을증가시키고균형능력을향상시키는것으로사료된다. Matjacic 등 (2003) 은중도의편측무시가있는뇌졸중환자에게하루 20 분씩주 5회컴퓨터모니터를통한시각되먹임훈련을실시한결과 2주후에비마비측으로자발적인체중지지의증가를보였으며최대자발적체중이동능력도향상되었다고하였다. 본연구에서도감각이상이있는뇌졸중환자그룹에서가상현실프로그램을적용한실험군의환자의안정성한계값이실험전에비하여실험후에유의하게증가하는것으로나타났다. 이는감각이상이있는경우체성감각보다시각을통한정보입력을많이하기때문에가상현실프로그램과같은시각적균형훈련이더효과적이라사료되며, 시각적균형훈련을실시한그룹이균형훈련을하지않은그룹보다안정성한계가증가한것은정적선자세에서발목전략을이용한마비측과비마비측의체중이동이효과적으로나타난것으로사료된다. de Haart 등 (2004) 은뇌졸중환자에있어서체중이동에대한속도와정확도, 지지정도및이동정도등의부분을평가하는것은뇌졸중환자의균형능력의회복을알아보는데유일한정보이며이러한정보들은뇌졸중환자의기능적활동에관계되는체중지지정도를증가시킬수있는새로운치료계획을세우는데지침이될것이라하였다

7 가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력에미치는영향 본연구에서도가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의자세안정성과최대자발적체중이동을이용한안정성한계값이증가하는것으로나타났으며이는감각이상이있는뇌졸중환자의시각적자극을이용한균형감각운동이균형능력의회복을이끌어내며이러한균형능력향상은보행과깊은연관성을가진다고할수있다. Ⅴ. 결론본연구는가상현실프로그램이감각이상이있는뇌졸중환자의균형능력에미치는영향에대해알아보았으며다음과같은결론을얻을수있었다. 감각이상이있는뇌졸중환자그룹중가상현실프로그램을실시한그룹의경우정적안정성이대조군에비해향상된결과를보였으며, 안정성한계에있어서도가상현실프로그램을실시한그룹의경우왼쪽을제외한나머지앞, 뒤, 오른쪽방향으로유의하게증가한것을볼수있었다. 이상의연구결과로볼때, 감각이상이있는뇌졸중환자의경우가상현실프로그램등을이용한균형감각운동이환자의균형수행능력을변화시킨다는것을알수있었으며이는균형능력향상으로인한보행능력향상까지기대할수있을것으로사료된다. 그러나현재연구되고있는가상현실프로그램은비몰입가상현실훈련으로동작이자유로운장점은있지만동작에대한정확한감각되먹임을하기어렵다는제한점이있다. 따라서앞으로감각이상이있는뇌졸중환자들에게가상현실프로그램과같은시각적훈련을실시할때정확한동작을수행하여훈련할수있도록보다다양한접근방법과프로그램을제시하는연구가수행되어야할것으로사료된다. 참고문헌구봉오, 배성수, 김한수등. 안구운동이성인편마비환자의마비측에따른균형증진에미치는영향. 대한물리치료학회. 2002;14(4):1-14. 박래준, 김상수, 김용건등. 수중운동이노인여성의 한발서기균형능력에미치는영향. 대한물리치료학회. 2002;14(1): 박유형. 발목관절고유수용성운동조절프로그램이뇌졸중환자의균형및보행에미치는효과. 삼육대대학원. 석사학위논문 이건철, 윤정규. 시지각적되먹임훈련이뇌졸중환자의동적자세균형에미치는영향. 대한물리치료학회. 2002;9(2): 이동진, 조유미, 이완희. 과제관련훈련이뇌졸중환자의정적균형과보행에미치는영향. 한국스포츠리서치. 2007;18(6): 통계청. 사망원인통계연보. 통계청 Belgen B, Beninato M, Sullivan PE et al. The association of balance capacity and falls self-efficacy with history of falling in community-dwelling people with chronic stroke. Arch Phys Med Rehabil. 2006;87(4): Broeren J, Rydmark M, Sunnerhagen KS. Virtual reality and haptics as a training device for movement rehabilitation after stroke: a single-case study. Arch Phys Med Rehabil. 2004;85(8): Carrie M Hall. Therapeutic Exercise: Moving Toward Function. 2nd. LIPPINCOTT WILLIAMS & WILKINS Cheng PT, Wu SH, Liaw MY et al. Symmetrical body-weight distribution training in stroke patients and its effect on fall prevention. Arch Phys Med Rehabil. 2001;82(12): de Haart M, Geurts AC, Huidekoper SC et al. Recovery of standing balance in postacute stroke patients: a rehabilitation cohort study. Arch Phys Med Rehabil. 2004;85(6): Dickstein R, Abulaffio N. Postural sway of the affected and nonaffected pelvis and leg in stance of hemiparetic patients. Arch Phys Med Rehabil. 2000;81(3): Eng JJ, Chu KS. Reliability and comparison of weigh-bearing ability during standing tasks for individuals with chronic stroke. Arch Phys Med Rehabil. 2002;83(8):

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