NEUROTHERAPY 대한신경치료학회지장우남, 민원규제20, 권이혜경제2호 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 장우남 *, 민원규, 이혜경 연세대학교세브란스재활병원물리치료실 The Effects of Assisted Resp

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정산 정
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1 NEUROTHERAPY 대한신경치료학회지장우남, 민원규제20, 권이혜경제2호 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 장우남 *, 민원규, 이혜경 연세대학교세브란스재활병원물리치료실 The Effects of Assisted Respiratory Training using Functional Electrical Stimulation on Respiratory Function in Patients with Tetraplegia Woo-Nam Chang *, Won-Kyu Min, Hye-Kyeong Lee Department of Physical Therapy, Severance Rehabilitation Hospital, Yonsei University, Seoul, Korea Purpose Paralysis of abdominal muscles is the main cause of respiratory dysfunctions in patients with cervical spinal cord lesion. Activation of the abdominal muscles using functional electrical stimulation (FES) improved respiratory function in these patients. However, studies evaluating the effect of assisted respiratory training using FES on abdominal muscles in tetraplegia with cervical spinal cord lesion are sparse. Methods FES was applied to the abdominal muscles. Respiratory function tests were performed before and after therapy, and at 2 weeks follow-up. In addition to chest physical therapy, patients received training to improve respiratory function (experimental group) or training for increasing muscle tone of lower limb (control group). Both groups received 10 hours of additional training on FES; 30 minutes a day, 5 times a week, for 4 weeks. Results After 4-week therapy, both groups displayed significant improvement in their MIC, FVC, FEV1, assisted PCF, and unassisted PCF (p<0.05). At the follow-up test (2 weeks after 4-week therapy), the experimental group was improved cough capacity (APCF and UPCF), compared with in the control group (p<0.05). Conclusion Our results suggest that, in addition to chest physical therapy, FES over the abdominal muscles aimed at improving respiratory function and cough capacity in cervical spinal cord injury with tetraplegia have beneficial effects on maintaining and developing a cough function. Key words spinal cord injury, tetraplegia, functional electrical stimulation, respiratory function, cough capacity 책임저자 Woo-Nam Chang (bobathjang@hanmail.net) 논문접수일 2016 년 4 월 10 일수정접수일 2016 년 5 월 13 일게재승인일 2016 년 6 월 24 일 I. 서론 경수및상부흉수손상환자는복부근및흉곽근의기능저하및기능소실에의해호흡기능에문제를발생시킨다. 1) 선행연구에서는폐활량은 30-50% 정도, 기능적잔기량 (functional residual capacity) 은 25% 정도, 그리고호기예비량 (expiratory reserve volume) 은 75% 까지감소한다고하였다. 2-3) 호흡기능의저하는호흡양상의변화와기침기능감소로인해분비물제거기능의약화등을유발하게되고폐렴, 무기폐등의합병증이만들어지는원인이되며, 결국환자를사망에이르게할수있다. 4) 기침은유해물질에의해분비물이생길때이분비물을외부로배출시켜폐렴등의합병증을발생하지않게하는우리몸의중요한보호기능이다. 3) 이러한기침을효율적으로시행하 기위해서는흡입 (inspiratory phase), 압박 (compression phase), 배출 (expulsive phase) 의기침의 3단계가정상적으로이루어져야한다. 그러나척수가손상되면이러한기침기전이정상적으로이루어지지않기때문에보조적인방법을사용하여기침을유발함으로서기도내분비물을제거할수있다. 복부근결핍과가슴의호기근활동은기침과분비물제거를위한능력을감소시킨다. 비효과적인기침과가래의유지는사지마비환자의폐확장부전과폐렴과같은폐합병증에대한주요원인이며, 기침의효율성을강화하는전략들과더불어급성기경수손상환자에게있어서기관지분비물의제거를향상시키는전략은매우중요하다. 경수손상으로인하여늑간및복부근육이마비되면흡입후흡입된공기배출시호기근수축이충분히발생하지않기때문에흡입된공기로팽창된폐및흉곽이수동적으로원상태로줄어드는정도로호기가이루어짐으 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 39

2 NEUROTHERAPY NEUROTHERAPY 2016;20(2):39-46 로환자는적절한기침을못하게된다. 그러므로상부척수손 상환자에있어서능동적인호기능력의증가는기침능력을증가시키고객담배출능력을증가시킬수있다. 1) 호흡근근력강화를위한치료로복부근부하훈련, 폐활량측정기를사용한동기유발, 안면마스크, 양압훈련과저항을이용한흡기근훈련들은경수손상에의한사지마비환자들에게폐기능을향상하는데사용되어왔다. 그러나경수손상환자의폐기능에대한호흡근훈련의효과에대한연구는아직까지미흡한상태이며, 의견의명확성도떨어진다. 사지마비환자의능동호기는대흉근의쇄골부에대해크게의존한다는것을관찰하였다. 5) 결과적으로이러한근육군의근력과지구력증가를위한구체적인훈련프로그램을작성하는것들이제안되었다. Estenne 등은대흉근쇄골부의등척성운동훈련은사지마비환자들을위한기침능력뿐만아니라호기기능을향상시킬것이라고하였다. 6-7) McBain 등은그들의연구에있어서복부를압박하는보조를사용하였을때최대호기량이 13.8% 증가되었고, 도수압박또는양압환기에의해증가된기침능력을보고하였다. 3) 또다른저자들은사지마비환자들의복부근에대한 FES를사용하였으며, 복부근의전기자극은기침능력을향상시킬수있다는것을보았다. 신경근전기자극은손상되거나기능할수없는신경계를활성화시키기위한전류의안전한수준에서적용하는방법이다. 척수손상에따른신경근전기자극의기능적사용은서기, 보행, 손의쥐기, 호흡보고, 배뇨또는배변과성기능회복에적용되고있다. 이연구는기침효력과폐기능이사지마비환자들의대흉근과복부근에대해신경근전기자극의적용을통해서향상되어질수있을지를알아보기위해설정되어졌다. 경수손상환자의폐합병증을막기위한신경근전기자극의효과를평가한다. 선행연구들에서는경수손상으로인한사지마비환자의호흡훈련을위해기능적전기자극기 (FES) 을적용한경우호흡기능과관련된측정지표들에향상을보였다고하였다. 2,3,8) 복강근에만기능적전기자극을적용하는수동적훈련프로그램이사지마비로인한복강근의자발적수축을할수없는환자에게호흡기능개선을위해효과적인지에대한연구는미비한실정이다. 본연구는척수손상환자의일반적호흡재활프로그램과추가적인능동호흡패턴훈련과복강근에기능적전기자극을사용하여호흡패턴훈련을하였을때급성기경수손상환자의호흡기능에어떤영향을미치는것알아보고자한다. II. 연구방법본연구는경수손상으로인해사지마비로진단받고연세대학교세브란스병원에입원하여치료를받고 25명을대상으로시행하였으며, 그들중 13명은완전손상이었다. 참여한모든대상자는독립적인호흡이가능하였지만복부근을사용하여호흡하지못했으며폐활량이현저히감소된자들이었다. 연구제외대상자는휠체어앉아서 30분이상호흡패턴훈련을할수없는자, 척추보조기착용으로호흡패턴에제한적요소를가진자등은제외하였다. 본연구에참여한자는연구의취지를이해하고동의한자들을대상자로선정하였다. 연구참여대상자는경수손상환자를위한일반적호흡물리치료중인자들로흡기근저항운동 (inspiratory resistive exercise) 와폐유순도유지운동 (maintenance of pulmonary compliance) 을 1일 10분씩주 5회물리치료사와함께훈련하였다. 연구대상자들은추가적으로기능적전기자극을사용한호흡패턴훈련을 1일 20분씩주 5회실시하였다. 사전평가는기능적전기자극적용전에하였으며, 4주간의치료중재후사후검사를시행하였다. 사후검사는치료중재를중단한후 2주후에시행하는것으로연구를마무리하였다. 경피복강기능적전기자극은 Microstem (SN. K12909, Germany) 를사용하여복직근과외복사근위에적용하였다. 기능적전기자극변수값은펄수폭 (pulse-width) 250ms, 주파수 50Hz의기준값으로설정하였으며, 자극강도는복부외측과복벽의수축변화를시각적으로평가하여근수축이호흡패턴훈련을편안하게지속할수있는범위로조정한다. 자극강도에의해서복강근수축외에다른신체분절의변화가나타나지않도록하였다. 펄스폭 (pulse-width) 과주파수의조정은시각적근수축의동일한수준을유지하도록조정하였다. 매훈련시작시이전강도를적용하였으며, 가장좋은반응을보이도록전류강도값으로조정하였다. 전기자극은대상자의호기시도와함께동시에이루어지도록설정하였다. 1. 호흡기능평가호흡기능평가에사용되는측정지표들의향상은호흡근마비로인한호흡기능감소와그와관련된합병증의감소에긍정적상관관계를입증하는것으로사용되었다. 2,3) 본연구의환기용량 (ventilator capacity) 의측정은최대주입용량 ((Maximum insufflation capacity, MIC), 노력성폐활량 (forced vital capacity, FVC), 1초간노력성호기용량 (forced exhaled volume in 1 second, FEV1), 최대기침유량 (Peak cough flow, PCF) 검사등이포함된다. 평가는먼저최대주입용량 (maximum insufflation capacity, MIC) 측정하였다. 최대주입용량측정은앉은자세 40 The Effects of Assisted Respiratory Training using Functional Electrical Stimulation on Respiratory Function in Patients with Tetraplegia

3 장우남, 민원규, 이혜경 에서환자가스스로최대로숨을들이마시고, 도수소생기 (manual resuscitator) 백으로비구강마스크를통해주입할수있는양만큼최대한공기를추가로주입시킨후폐활량측정기를통해그용량을측정한다. 측정은휴대용스파이로미터 (CareFusion U.K. 232 Ltd., UK) 를사용하였다. 노력성폐활량 (FVC), 1초간노력성호기용적 (FEV1) 과최대기침유량 (PCF) 순으로측정하였다. 최대기침유량은 ASSESS FULL RANGE PEAK FLOW METER (Respironics New Jersey Inc., USA) 를사용하였으며, 앉은자세에서최대한힘차게기침을하게하여최대기침유량의측정값을얻었다. 2-5,8,9) 대상자들은각검사당 3회씩측정하였으며, 측정값간의차이가 20% 이내로측정된 3회값의평균값을기록하였다. 검사는연구자한사람이하였으며, 검사시대상자들이최선의노력을할수있도록격려하였다. 상자의일반적특성은기술통계를사용하여평균값과표준편차를구하였으며, 측정된자료의정규성에대한검증위해 1-표본 Kolmogorov-Smirnov 분석을실시한결과정규성을확인하였다. 연구군과대조준의최대주입용량 ((Maximum insufflation capacity, MIC), 노력성폐활량 (forced vital capacity, FVC), 1초간노력성호기용량 (forced exhaled volume in 1 second, FEV1), 최대기침유량 (Peak cough flow, PCF) 검사에대한사전, 사후, 추적검사의변화값은반복측정분산분석을시행하였고, 양측비교 t 검정 (paired t-test) 으로분석하였고, 그룹간의변화는독립 t 검정 (independent samples t-test) 으로분석하였다. 모든통계처리의유의수준은 α= 0.05 로하였다. 2. 분석및결과측정본연구의분석방법은 SPSS(Statisical Package for the Social Sciences) version 20을이용하여분석하였다. 연구대 III. 결과 본연구의대상자는연구군 10 명과대조군 10 명이었으며, 남 Table 1. General characteristics of subjects group Subject gender age height Weight E x p e r I m e n t (n=10) C o n t r o l (n=10) Injury level post injury (months) Cause of injury ASIA grade FIM score 1 m C2 2 TA C m C4 3 FD C f T2 3 TA A m C4 2 FD A m C4 2 FD C m C2 2 FD A f C4 1 TA A m C4 2 FD A m C4 3 FD A m T3 2 FD A m C7 2 FD A m C4 3 FD A m C2 3 FD C m C4 3 FD B f C2 2 FD C f C4 2 FD B m C4 2 TA A m C4 2 TA B f C2 3 TA C f C4 3 TA B SCIM 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 41

4 NEUROTHERAPY NEUROTHERAPY 2016;20(2):39-46 Table 2. Functional electrical stimulation using breathing training on Climate Change and respiratory function, value comparison between the group after a breathing exercise. Pulmonary function Experimental group Control group Pre-test change Post-test change FU-test Pre-test change Post-test change FU-test MIC(cc) ± ± ±519.0*** 46.0± ± ± ± ±421.8*** 66.0± ±392.5*** FVC(cc) ± ± ±383.5*** 31.0± ±399.0*** ± ± ±418.5*** 46.0± ±421.2 FEV1(cc) ± ± ± ± ±390.0*** ± ± ±398.3** 21.0± ±376.5 FEV1/FVC(%) 76.7± ± ± ± ± ± ± ± ± ±3.2 FVC/MIC(%) 79.9± ± ± ± ± ± ± ± ± ±6.0 APCF 180.0± ± ±62.9*** 14.0± ±63.2*** 224.0± ± ±72.8* 6.0± ±70.5 UPCF 129.0± ± ±58.3** 13.5± ±61.8*** 190.0± ± ±66.5* 3.0± ±59.6 MIC: Maximum insufflation capacity; FVC: forced vital capacity; FEV1: forced exhaled volume in 1 second APCF: Assisted Peak Cough Flow; UPCF: Unassisted Peak Cough Flow 성 14명, 여성은 6명이었다. 연구군의평균나이는 60.9세이었으며 55.2세이었다. 최대주입용량은연구군과대조군모두유의한변화가있었다. 두그룹간의치료전-후및추적관찰한검사의결과는다음과같다. MIC의경우, 실험군은치료전 1,764±494.7cc 에서 4주간치료후 1,930.0±519.0cc로유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에는 1,976.0±612.8cc로꾸준한증가를보였다. 대조군은치료전 2,313.0±420.6cc에서 4주간치료후 2,730.0±421.8cc로유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에도 2,793.0±392.5cc로유의한차이를보였다. FVC의경우는실험군에서치료전 1,388.0±422.0cc에서 4주간치료후 1,519.5±383.5cc로유의하게차이를보였고, 2 주후추적관찰시에도 1,550.5±399.0cc로유의한차이를보였다. 대조군은치료전 1,951.0±381.1cc에서 4주간치료후 2,333.0±418.5cc로유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시 2,372.0±421.2cc로꾸준한증가를보였다. FEV1은실험군에서 4주간치료후증가되고, 2주간추적관찰시에유의한차이를보였다. 반면에대조군에서는 4주간치료후에는유의한차이를보이고, 2주간추적관찰후에는작은차이를보였다. APCF의경우는실험군에서치료전 180.0±56.2L/min에서 4주간치료후 217.5±62.9L/min로매우유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에도 231.5±63.2L/min로매우유의한차이를보였다. 반면에대조군에서는치료전 224.0±91.7L/min 에서 4주간치료후 279.0±72.8L/min로유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에 284.0±70.5L/min로증가하였다. UPCF의경우는실험군에서치료전 129.0±62.6L/min에서 4주간치료후 151.0±58.3L/min로매우유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에도 164.5±61.8L/min로매우유 의한차이를보였다. 반면에대조군에서는치료전 190.0±89.3L/min에서 4주간치료후 245.0±66.5L/min로유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에 248.0± 59.6L/min로증가하였다. 두그룹간의치료전-후및추적관찰한검사의차이값을비교해보면, MIC, FVC, FEV1 모두 4주간치료후및 2주간추적관찰시에지속적으로증가를보였다. FEV1의경우는실험군에서 4주간치료후의변화량보다 2 주간추적관찰시의변화량이더증가하였다. FEV1/FVC(%) 값의변화를보면, 실험군은 4주간치료후및 2주간추적관찰시모두증가하여 FEV1의상대적인증가가보이는반면, 대조군은 4주간치료후및 2주간추적관찰시모두감소하여 FEV1보다 FVC의중가가더크게나타났다. FVC/MIC(%) 의변화를보면, 실험군은감소하다가증가, 대조군은증가하다가감소하여결국치료전비율과동일한비율을보였다. APCF와 UPCF 값의변화량에서도실험군은 4주간치료에증가하고, 2주간추적관찰시에도꾸준한증가를보인반면, 대조군에서는 4주간의치료시에증가한변화량에비해 2주간추적관찰시의변화량이실험군에비하여적게증가하였다. Ⅳ. 고찰호흡기능의문제는급성및만성경수손상환자에있어서사망률의주요원인이며, 이러한문제는복근, 늑간근과횡격막기능의부분또는완전소실에기인한다. 호흡기능의회복을위한방법으로복근부하훈련, 폐활량증가훈련, 폐용적확장훈련등이며, 이러한양압과저항을이용한훈련은척수손상으로인해발생된호흡기능에문제가있는환자들의폐기능향상을위해 42 The Effects of Assisted Respiratory Training using Functional Electrical Stimulation on Respiratory Function in Patients with Tetraplegia

5 장우남, 민원규, 이혜경 사용되어왔다. 2-4,8) 하지만경수손상으로인한사지마비환자의 폐기능향상에대한호흡기능훈련의효과에대해서는아직까지연구가미흡하다. 경수손상으로인한신체마비의형태는사지마비로나타난다. 손상수준과심각성에따라, 사지와체간근의마비정도와감각소실에영향을미친다. 이러한마비에의해손상받는주호흡근은횡격막, 늑간근, 복직근등이다. 일반적으로, 경수 3 번이하의운동신경완전손상인경우인공호흡기를사용하지않고호흡을유지할수있을만큼횡격막의기능을가지고있다. 하지만, 늑간근과복강근의마비로인해폐활량의감소가나타나고, 호흡기능저하와관련된합병증으로입원기간이길어지거나재입원의주요원인이된다. 2) 일반적인호흡은흡기와호기의두단계로구분되며흡기에관여하는구조로는횡경막이전체흡기에서약2/3를담당하고, 그외경수부신경의지배를받는호흡보조근육들이나머지를담당하고있다. 호기에관여하는구조로는흉수 6번에서 12번까지신경지배를받는복부근육들이가장중요하며, 그외늑간근, 대흉근. 광배근. 대원근등이보조적인역할을담당하고있다. 따라서상부척수손상환자는늑간근과복근이마비되기떄문에호기는주로흉곽이팽창되면서생기는탄력성에의존하여수동적으로폐속의공기가빠져나가면서발생한다. 이때기도내분비불제거에필수적으로요구되는능동적인호기, 즉기침능력이소실되게된다.2) 이와같은호흡장애는복강근의마비로인해하위경수손상뿐만아니라상위흉수손상을가진환자에서도발생한다. 복강근은체간정위자세에서숨내뱉기, 효과적인숨들이마시기와기침을가능하게한다. 1993년이후로여러연구에서설명됨으로서기침은복강근에부착된 FES에의해보조되어질수있었다. 3,10-12) 이들모두발표는기침능력은이방법에의해향상되며도수로보조된기침유도방법만큼효과적이라고제안하고있다. 4) 호흡보조, FES 보조기침의효율성향상과지속적인보호자의도움이기침을하기위해필요하다. 사지마비환자의기침능력을향상하는것은그들의폐기능을증강하는것이며, 결과적으로폐의합병증을예방하는것이다. 선행연구는사망률에있어서가장높은시기는외상후초기 6-12개월내에나타난다고보고하고있다. 5) 폐합병증과사망률감소를위해서, 3개월내에손상을입은급성경수손상환자에게기침능력을향상시켜폐합병증을예방하는것이필요하다. 강제호기용량은호흡계의최대출력용량을측정한다. 강제호기용량은호흡기전에포함된모든호흡요소들의능력을의미한다. 복부근결핍과가슴의호기근활동은기침과분비물제거를위한능력을감소시킨다. 비효과적인기침과가래의유지는사지마비환자의폐확장부전과폐렴과같은폐합병증에대한 주요원인이며, 기침의효과성을강화하는전략들과더불어경수손상환자의급성기에있어서기관지분비물의제거를향상시키는전략은매우중요하다. 1-3,5,12,13) 사지마비환자의능동호기는대흉근의쇄골부에대해크게의존한다는것을관찰하였다. 결과적으로그들은이러한근육그룹의근력과지구력증가를위한구체적인훈련프로그램을작성하는것을제안하였고, 대흉근의쇄골부의등척성운동훈련은사지마비환자들을위한기침능력뿐만아니라호기기능을향상시킬것이라고하였으나, 14,15) 본연구에서는상위경수손상환자의분포가높아대흉근의근수축이나오지않는경우가대부분이라이에대한연구는제외하였다. Estenne 등은그들의연구에있어서복부를압박하는보조를사용하였을때최대호기량이 13.8% 증가를보였다. 7) 사지마비환자들의복부근에대한 FES를사용한선행연구에서는, 복부근의전기자극이기침능력을향상시킬수있다고보고되었다. 신경근전기자극은손상되거나기능을잃은손상된신경계를활성화시키기위해안전한수준에서의전류를적용하는방법이다. 척수손상에따른신경근전기자극의기능적사용은서기, 보행, 손의쥐기, 호흡보고, 배뇨또는배변과성기능회복에적용되고있으나, 13,16-29) 경수손상환자의복부근에신경근전기자극에대한연구, 특히일반적인호흡운동과비교한연구는미비하다. 본연구는기침효력과폐기능이사지마비환자들의복부근에대해신경근전기자극의적용을통해서향상되어질수있을지를알아보고자하였다. 또한경수손상환자의폐합병증을막기위한신경근전기자극의효과를평가하기위함이다. 기침은원칙적으로후두, 호흡관과기관지로부터어떤유해한점액과입자를방출하기위한높은연속적인속도를제공하는강제적호기활동이다. 분비물조절은폐확장부전과폐렴을방지하기위한폐관리에있어서매우중요하다. 6,8,15) 환기용량 (ventilator capacity) 의일반적측정은노력성폐활량 (forced vital capacity, FVC), 1초간노력성호기용량 (forced exhaled volume in 1 second, FEV1), 최대호기유량 (Peak expiratory flow, PEF), 최대호기압력 (maximum expiratory pressure, MEP) 등이포함된다. 이러한측정은건강한사람과척수손상의결과로사지마비가된환자의호흡기능을비교하는데사용되어왔다. 호흡기능평가에사용되는측정지표들의향상은호흡근마비로인한호흡기능감소와그와관련된합병증의감소에긍정적상관관계를입증하는것으로사용되었다. 2,3,6,8,15) 본연구에서도선행연구처럼최대주입용량 (Maximum insufflation capacity, MIC) 검사와최대기침유량검사를하였으며, 두그룹모두최대주입용량이모든시기에서증가하였다. 이는약해진호흡근육뿐만아니라늑간근의스트레칭도 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 43

6 NEUROTHERAPY NEUROTHERAPY 2016;20(2):39-46 함께이루어지면서최대폐용적까지충분히팽창하게되어, 최소잔기량까지압축시키는흉곽의유순도 (compliance) 를 측정할수있다. 이러한유순도의변화는기침과객담제거능 력을감소시킴으로써호흡기계위생에심각한문제를일으킬 수있다. 최대기침유량 (peak cough flow, PCF) 검사를통해 기도분비물배출을충분히시킬수있는지검사할수있다. 기침능력은최대유량측정 (peak flow meter) 를사용하여환 자에게최대한힘차게기침을하게하여최대기침유량을측정 함으로파악할수있다. 실험군과대조군의최대주입용량의평 균값의차이가나는것은두그룹간구성원들의호흡능력의 차이가있다고볼수있으나, 실험군의 4 주훈련의변화값대 비추적관찰시변화값의차이가대조군의변화값의차이보다 상대적으로커서복부근에신경근전기자극훈련후추적관찰 시에도꾸준한변화가있음을알수있었다. 선행연구들에서도경수손상으로인한사지마비환자의호 흡훈련을위해기능적전기자극기 (FES) 을적용한경우호흡기능과관련된측정지표들에향상을보였다고하였다. 1,2,5,8,30) Linder 등은경수손상환자의능동적호흡훈련시기능적전기 자극기를사용하여호기배출을돕도록하는상호작용프로그램을사용하였다. 8) McLachlan 등은환자의능동적참여없이 수동적훈련프로그램을사용하여대흉근과복강근에대한기능적전기자극의반복된패턴을적용했다. 4) 복강근에만기능적전기자극을적용하는수동적훈련프로그램이사지마비로인한복강근의자발적수축을할수없는환자에게호흡기능개선을위해효과적인지에대한연구는미비한실정이다. 본연구에서복부근기능적전기자극의실행은 4주간의단기간동안이루어졌다. 그러나 FVC, FEV1, 과 PEF에있어서증가는정체기가아니었으며, 이것은호흡훈련기간이장기간이루어진다면더많은변화를얻게될수도있다고제안할수있을것이다. FEV1과 PEF의경우, 이것은통계적으로유의한변화를초래한다. FEV1의경우는실험군에서 4주간치료후의변화량보다 2 주간추적관찰시의변화량이더증가하였는데, 이는초기환자의복부근의긴장도가점차적으로증가하는것으로지속적인관찰이요구된다. FEV1은실험군에서 4주간치료후에는증가되고, 2주간추적관찰시에는유의한차이를보여전기자극이복부근육의근긴장도에변화를주는것으로보이는반면, 복부근에전기자극을하지않은대조군에서는 4주간치료후에는일반적인호흡훈련의결과로유의한차이를보였으나, 2주간추적관찰후에작은변화를보인것은평소호흡운동이경수손상환자의호흡능력에도움을주었을것으로생각된다. 지속적인추적관찰이있을경우, 복부근의신경근전기자극의효과뿐만아니라일반적인호흡운동이경수손상환자의폐기능향상에미치는영향까지알수있을것이다. 단순수치비교가아닌환자개개인의폐능력의향상을평가를위해 FEV1/FVC(%) 값의변화를보면, 실험군은 4주간치료후및 2주간추적관찰시모두증가하면서 FEV1의상대적인증가가보이는반면, FES를복부에하지않았던대조군은 FEV1/FVC(%) 값이 4주간치료후및 2주간추적관찰시모두감소하였는데, 이는기본적인폐운동을하게되면서늑간근유순도가증가되면서 FVC는증가되었으나, 1초당호기양인 FEV1은변화가적어기침능력감소에영향을주었다. 선행연구에서는추적관찰에대한연구가미비하여본연구의결과를토대로볼때, 4주라는짧은기간의복부근육에전기자극치료를하는것이복부근육의근긴장도를증가시켜폐활량의증가에영향을주는것도중요하지만, 기침을유도하는복부근육의근긴장도에기능적전기자극이영향을주는것으로보여진다. 복부근육의긴장도를간접적으로평가할수있는도움받은최대호기유량 (Assisted Peak Cough Flow, APCF) 의경우는실험군, 대조군모두에서 4주간치료후매우유의하게차이를보였으나, 2주후추적관찰시에는실험군이매우유의한차이를보인반면에대조군에서는증가하였다. 이는복부근육에신경근전기자극이복부근육에근긴장도에영향을주어약간의도움에도기침하는능력이증가함을알수있었다. 본연구에서가장관심있게본것은도움받지않은최대호기유량 (Unassisted Peak Cough Flow, UPCF) 값이다. 실험군과대조군모두에서 4주간치료후매우유의하게차이를보였고, 2주후추적관찰시에는실험군에서매우유의한차이를보인반면에대조군에서는아주작은수치의증가를보였다. 이는복부근육에신경근전기자극이복부근육에근긴장도에영향을주어전기자극이진행되지않음에도시간이흘러도주위의도움없이기침하는능력이증가함을알수있었다. 본실험을계획하면서경수손상환자에게보호자의도움없이기침을할수있는능력을키우는것이가장큰치료의목표였으며, 이를달성하였다. 그러나그보다더의미있는것은실험에참여한환자스스로가기침을할수있는능력이증가하고있고, 그능력이유지되고있다는것을환자가느끼고있던것이다. 결론적으로척수손상환자의일반적호흡재활프로그램과추가적인능동호흡패턴훈련과복강근에기능적전기자극을사용하여 4주동안의호흡패턴훈련을하였을때전기자극을시행한그룹의급성기경수손상환자그룹이일반적인호흡운동을한그룹에비해호흡기능에영향을주었고, 2주간의관찰후에서도꾸준한증가를보였다. 제한점으로는입원기간의제한으로추적관찰의기간이짧아서복구근육의근긴장도의변화에대한지속적으로추적관찰연구가필요하다. 44 The Effects of Assisted Respiratory Training using Functional Electrical Stimulation on Respiratory Function in Patients with Tetraplegia

7 장우남, 민원규, 이혜경 참고문헌 1. Kandare F, Exner G, Jeraj J, et al. Breathing induced by abdominal muscle stimulation in individuals without spontaneous ventilation. Neuromodulation. 2002;5(3): Lee BB, Boswell-Ruys C, Butler JE, et al. Surface functional electrical stimulation of the abdominal muscles to enhance cough and assist tracheostomy decannulation after high-level spinal cord injury. J Spinal Cord Med. 2008;31(1): McBain RA, Boswell-Ruys CL, Lee BB, et al. Abdominal muscle training can enhance cough after spinal cord injury. Neurorehabil Neural Repair; McLachlan AJ, McLean AN, Allan DB. et al. Changes in pulmonary function measures following a passive abdominal functional electrical stimulation training program. J Spinal Cord Med. 2013;36(2): Jarosz R, Littlepage MM, Creasey G, et al. Functional electrical stimulation in spinal cord injury respiratory care. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2012;18(4): Estenne M, Van Muylem A, Gorini M, et al. Evidence of dynamic airway compression during cough in tetraplegic patients. Am J Respir Crit Care Med.l 1994;150(4): Estenne M, Van Muylem A, Gorini M, et al. Effects of abdominal strapping on forced expiration in tetraplegic patients. Am J Respir Crit Care Med. 1998;157(1): Linder SH. Functional electrical stimulation to enhance cough in quadriplegia. Chest. 1993;103(1): Keith MW, Peljovich A. Surgical treatments to restore function control in spinal cord injury. Handb Clin Neurol. 2012;109: Hardin E, Kobetic R, Murray L, et al.. Walking after incomplete spinal cord injury using an implanted FES system: a case report. J Rehabil Res Dev. 2007;44(3): Hoshimiya N, Naito A, Yajima M, et al. A multichannel FES system for the restoration of motor functions in high spinal cord injury patients: a respiration-controlled system for multijoint upper extremity. IEEE Trans Biomed Eng. 1989;36(7): Onders RP. Functional electrical stimulation: restoration of respiratory function. Handb Clin Neurol. 2012;109: Ragnarsson KT. Functional electrical stimulation after spinal cord injury: current use, therapeutic effects and future directions. Spinal Cord. 2008;46(4): De Troyer A. [Respiration mechanics in tetraplegia]. Bull Mem Acad R Med Belg, 1997;152(1):91-7;discussion De Troyer A, Estenne M, Heilporn A. Mechanism of active expiration in tetraplegic subjects. N Engl J Med. 1986;314(12): Askari S, Chao T, Conn L, et al. Effect of functional electrical stimulation (FES) combined with robotically assisted treadmill training on the EMG profile. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011; Bajd T, Cikajlo I, Savrin R, et al. FES Rehabilitative Systems for Re-Education of Walking in Incomplete Spinal Cord Injured Persons. Neuromodulation. 2000;3(3): Braz GP, Russold M, Davis GM. Functional electrical stimulation control of standing and stepping after spinal cord injury: a review of technical characteristics. Neuromodulation. 2009;12(3): Cikajlo I, Matjacic Z, Bajd T, et al. Sensory supported FES control in gait training of incomplete spinal cord injury persons. Artif Organs. 2005;29(6): Donaldson N, Perkins TA, Fitzwater R, et al. FES cycling may promote recovery of leg function after incomplete spinal cord injury. Spinal Cord. 2000;38(11): Duffell LD, Donaldson Nde N, Newham DJ. Power output during functional electrically stimulated cycling in trained spinal cord injured people. Neuromodulation. 2010;13(1): Giangregorio L, Craven C, Richards K, et al. A randomized trial of functional electrical stimulation for walking in incomplete spinal cord injury: effects on body composition. J Spinal Cord Med. 2012;35(5): Hamzaid NA, Pithon KR, Smith RM, et al. Functional electrical stimulation elliptical stepping versus cycling in spinal cord-injured individuals. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2012;27(7): Kapadia NM, Zivanovic V, Furlan JC, et al. Functional electrical stimulation therapy for grasping in traumatic incomplete spinal cord injury: randomized control trial. Artif Organs. 2011;.35(3): Martin R, Sadowsky C, Obst K, et al. Functional electrical stimulation in spinal cord injury:: from theory to practice. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 2012;18(1): Steers WD, Wind TC, Jones EV, et al. Functional electrical 기능적전기자극을사용한호흡보조훈련이사지마비환자의호흡기능에미치는효과 45

8 NEUROTHERAPY NEUROTHERAPY 2016;20(2):39-46 stimulation of bladder and bowel in spinal cord injury. J Long Term Eff Med Implants. 2002;12(3): Stein RB, Chong SL, James KB, et al. Electrical stimulation for therapy and mobility after spinal cord injury. Prog Brain Res. 2002;137: Taylor JA, Picard G, Widrick JJ. Aerobic capacity with hybrid FES rowing in spinal cord injury: comparison with arms-only exercise and preliminary findings with regular training. Pm r. 2011;3(9): Thrasher TA, Ward JS, Fisher S. Strength and endurance adaptations to functional electrical stimulation leg cycle ergometry in spinal cord injury. NeuroRehabilitation Carty A, McCormack K, Coughlan GF, et al. Increased aerobic fitness after neuromuscular electrical stimulation training in adults with spinal cord injury. Arch Phys Med Rehabil. 2012;93(5): The Effects of Assisted Respiratory Training using Functional Electrical Stimulation on Respiratory Function in Patients with Tetraplegia

012임수진

012임수진 Received : 2012. 11. 27 Reviewed : 2012. 12. 10 Accepted : 2012. 12. 12 A Clinical Study on Effect of Electro-acupuncture Treatment for Low Back Pain and Radicular Pain in Patients Diagnosed with Lumbar