Journal of The Korean Society of Integrative Medicine, 2016, 4(4), 53~65 https://doi.org/10.15268/ksim.2016.4.4.053 ISSN 2288-1174(Print) ISSN 2383-9651(Online) 가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 이효정 고지은 한국교통대학교물리치료학과 Effects of Virtual Reality Based Exercise Program on Gross Motor Function and Balance of Children with Spastic Cerebral Palsy Lee Hyojeong, PT, Ph.D Go Jieun, PT Dept. of Physical Therapy, Korea National University of Transportation Abstract Purpose : The purpose of this study is to evaluate the effects of virtual reality based exercise program on gross motor function and balance of children with spastic cerebral palsy. Method : Subjects of this study, among the children who received the diagnosis spastic cerebral palsy, for children total of 8 people have agreed to research. Experimental group 4 people, control group 4 people, was a total of 8 people. Group-specific arbitration method, was applied to Nintendo Wii Fit game (experimental group) and exercise program (control group). Each training courses 30 minutes for 4 weeks, examined the changes in Gross Motor Function Measure(GMFM) and Pediatrics Balance Scale(PBS) ability to examine a total of 4-week course effectively. The intervention were compared by measuring before and after. Result : There were significant improvements in the subscales of the gross motor function and balance test of those who practiced with the Nintendo Wii Fit game, while the control group showed no significant changes. Conclusion : Therefore, the virtual based on exercise is effective in improvement of to improve the gross motor function and balance in children with spastic cerebral palsy. Key Words : gross motor function measure(gmfm), pediatrics balance scale(pbs), virtual reality based exercise program 교신저자 : 고지은 leehj@ut.ac.kr 논문접수일 : 2016 년 8 월 28 일 수정일 : 2016 년 9 월 23 일 게재승인일 : 2016 년 12 월 12 일 53
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 Ⅰ. 서론 대부분의뇌성마비아동은비정상적인근긴장도및반사, 비정상중추자세조절기전, 감각운동정보를통합하는작용의손상등으로인하여경직, 신체의비대칭및흔들림, 관절의변형등의신체적이상이나타난다 (Gomley, 2001; Krigger, 2006; O shea, 2008). 손상부위의신경마비로서로다른근육간의협응과감각기관과의협응에장애가초래되고, 이로인해정상적인움직임을통한자세유지가어렵다 (Pope 등, 1994; Gudjonsdottir & Mercer, 1997; Brogren 등, 2001). 특히몸통및양측하지의무게중심을체중지지면위에유지하는능력등이감소하여대칭적인자세유지에필요한체중부하이동이어렵게된다 (Woollacott & Shumway-Cook, 2005). 이러한영향으로앉기, 서기, 보행등과같은활동시자세조절능력이저하되고, 일상생활동작에심각한기능장애가발생한다 (Krigger, 2006; Woollacott 등, 1998). 뇌손상의정도와상관없이거의모든뇌성마비아동들에게나타나는대동작기능손상은다른아동들과의상호작용하는사회활동의참여를제한하여삶의질을감소시키는하나의중요한요인이다 (Shikako-Thomas 등, 2012). 또한균형의문제는뇌성마비아동이흔히갖고있는문제점이다 (Rosenbaum 등, 2003). 뇌성마비아동들은사지제어나자세조절능력이매우불안정하기때문에 (Winter 등, 1987; 허정식, 2000), 비정상적반사및비정상적근긴장도등으로발생되는신체의비대칭, 비정상적흔들림, 평형능력의장애로인해기립이나보행에비정상적인정형화패턴을보이게되고 (Bertoti와 Gross, 1988; 허정식, 2000에재인용 ), 신체의비대칭으로인하여환측다리가균형적인체중지지면의위치에대하여인식하지못하는감각정보의손상과양측엉덩관절사이의무게중심을체중지지면위에유지하는능력의감소때문에비정상적인몸의흔들림이증가하게되어균형적인서기자세를조절하기어렵게된다 (Shumway-Cook & Horak, 1986). 또한균형능력의문제가발생하면상지의보상적인사용이많아지면서상지의움직임이제한되어상지의기능과일상생활수행및학습활동에제한을가져올수있으며 (Koman 등, 2000), 연속적인움직임및이동의제한으로사회적 역할과지역사회참여등의제한을보인다 (Yonetsu 등, 2009). 뇌성마비의기존치료법들은개별상해를중심으로치료하기보다활동위주로중재를제공하기를권장하는최근연구결과를잘반영하지못하며 ( 김원호와박은영, 2013), 아동의치료흥미를유발하는데어려움이있다 (Harris & Reid, 2005; Ketelaar 등, 2001). 실제로치료에대한환자의흥미가적은경우와스스로효과에대한기대치가낮은경우는치료의예후가좋지않게나타났다 (Forkan 등, 2006). 단순히반복적인동작으로구성된재활운동의방식은환자의흥미를끌기에부족하였고환자의움직임과정에대한정확한분석과피드백과정이없기때문에잘못된동작으로계속수행할경우오류의누적으로인해훈련효과가감소된다는지적이있었다 (Burdea, 2003; Flynn 등, 2007). 2000년대에들어서며컴퓨터의발달로현실적인환경을제공하는가상현실 (Virtual reality) 이환자의재활치료에사용되기시작했다 (Yang 등, 2008). 가상현실이란컴퓨터로어떤특정한환경이나상황을만들어서, 그것을사용하는사람이마치실제주변상황 환경과상호작용을하고있는것처럼만들어주는인간과컴퓨터사이의인터페이스로 (Holden, 2005), 비디오캡쳐시스템 (video capture system) 을적용하여스크린에자신의모습이표현되고화면을통해나타나는과제와상호작용하여문제를해결하는방식을사용한다 (Weiss 등, 2004). 재활영역에서의가상현실치료프로그램은뇌손상으로운동기능, 인지기능장애로실제환경에적응하지못하는환자에게쌍방향으로안전하게적용될수있다 (Rose 등, 1999). 또한물체를옮기고조작하며정해진과제를수행하는등가상의노력을통해실제적인반응을보이게되며 (Weiss 등, 2004), 1990년대후반부터가상현실은재활분야에서다양한환자들에적용되어기능을증진시켜왔다 (Holden, 2005). 이러한접근방법의특징은신경발달촉진및비정상적인반사등의억제를내용으로하는전통적인중재방법의감각통합적인요소를포함하고있으면서또동시에최근행해지고있는근력운동이나유산소운동등의적극적인신체움직임의요소까지치료목표에포함하고있다. 또한가상현실기반활동은상호작용적이고, 활동에대한충분한동기력과흥미유발, 안전한환경조성 54
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 등의특징을가지고있고, 스스로동기부여가높아지는효과가있어뇌성마비아동의중재프로그램으로관심을끌고있다 (Flynn 등, 2007; Reid, 2002). 최근 Sony의 EyeToy와 Nintendo 의 Wii Fit 등의사용하기쉽고경제적인가상현실기반게임들이치료적도구로서주목을받기시작했다 (Deutsch 등, 2008). 위게임들은에너지소비를증진시키고, 신체적건강을향상시킴과아울러자세조절에있어증진을촉진시킨다 (Graves 등, 2008; Lanningham-Foster 등, 2009; Lotan 등, 2009; Deutsch 등, 2008; Shin 등, 2010). 2008년 Nintendo company 에서출시한 Nintendo Wii Fit System을이용한게임은시각과청각생체되먹임, 신체활동, 손동작촉진이가능하며즐겁고능동적인참여를유도할수있는기기로서뇌졸중과같은신경계질환에효과적인접근법으로보고되고있다 (Shin 등, 2010). 이처럼가상현실기반의운동프로그램중재효과에관한연구가진행되고있지만, 뇌성마비아동에적용하여균형및보행에관한효과를보기위한연구는단일사례연구이거나 ( 김대환등, 2013), 단일실험군설계 (Jelsma 등, 2013), 또는눈-손협응에관한연구 (Shin 등, 2010) 등으로미비한실정이다. 따라서본연구는상호작용적이고, 활동에대한충분한동기력과흥미유발, 안전한환경조성등의특징을가진가상현실기반운동프로그램을뇌성마비아동에게적용하여대동작기능및균형에서의변화를알아보고자하였고가상현실프로그램의효과를임상가들에게알리고, 지역사회뇌성마비아동들의치료적중재의효율성을높이는데목적이있다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상자본연구는 C시에위치한아동발달센터를다니는아동 8 명을대상으로하였고, 대상자선정기준은다음과같다. 뇌성마비진단을받은아동, 독립적으로선자세유지및보행이가능한아동, 가상현실기반운동프로그램에필요한시력및청력에이상이없는아동, 가상현실기반운동프로그램을이해할수있는적절한인지수준을가진아동, 아동본인및보호자가본연구의참여를동의한아동을대상자로선정했다. 또한대상자제외기준은경기약을복용중인아동, 항경련성약물을복용중인아동, 실험 6개월이내에하지의 BOTOX 주사를투여하였거나정형외과적수술을받은아동은제외하였다. 선정기준에근거한경직형뇌성마비아동 8명을대상으로가상현실프로그램을적용한실험군과일반운동프로그램을적용한대조군으로나누어배정하였고, 각군의대상자는중재전에운동기능과균형능력을측정하였다. 측정은평가자가아동에게구두로지시를하면그지시를수행하는정도를확인하고점수화하였으며, 아동이잘이해하지못할경우 1회만시범을보여준뒤수행할수있도록하였다. 2. 연구방법본연구는뇌성마비아동의보행에필요한대동작기능및균형능력을향상시키기위한목적으로총 4단계로구성된가상현실프로그램을개발하였으며두그룹모두에주 2회, 회기당 30분씩 4주간각각의운동프로그램을중재한후동일한측정검사도구로동일한측정자가사후검사를실시한다. 그효과를검정하기위한것으로, 중재전 후검사를실시하여변화량을비교하였다. 1) 가상현실기반운동프로그램군 ( 실험군 ) 초기 10분동안준비운동으로치료사에의한엉덩관절및발목관절의가동운동및근육의신장운동을실시한후, 20분을가상현실기반운동프로그램을적용하여회기당총 30분씩주 2회총 4주간수행하였다. 가상현실기반운동프로그램으로 Nintendo Wii Fit System의게임프로그램을이용한다. Nintendo Wii Fit System은이용자의압력중심 (center of pressure) 과체중의분배를측정하는네개의센서와힘판 (force plate) 이포함된균형판으로구성되어있다. 이러한정보는이용자가선자세에서자신의몸의압력중심점을움직임으로서스노우보드, 스키, 헤딩또는외줄타기등의균형게임에서활용된다. 화면을통해반영된이용자의모습을보면서위의게임들을수행하며, 자신의체중을앞뒤그리고좌우로이 55
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 동하고게임점수충족을위해순서와타이밍을수정함으로서가상현실상황에참여하게된다. 실험군의주차별운동프로그램은다음과같다 ( 부록 1). 2) 일반운동프로그램군 ( 대조군 ) 의정렬, 척추, 엉덩관절, 무릎관절및발목관절의가동운동및근육의신장운동을실시한후, 20분동안일반운동프로그램을적용하여회기당총 30분씩주 2회총 4주간수행하였다. 대조군의주차별운동프로그램방법은다음과같다 ( 표 1). 초기 10 분동안준비운동으로치료사에의한목, 몸통 표 1. 대조군의주차별운동프로그램방법 운동자세 바로누운자세 (10 분 ) 앉은자세 (10 분 ) 선자세 (10 분 ) 몸통굽힘, 폄, 회전근강화운동 1) 목, 몸통, 상하지의정렬 2) 척추가동운동 3) 상 하지의관절및근육의가동운동 앉은자세에서의정적, 동적균형훈련 1) 몸통근육의촉진, 활성화 2) 근육의동시수축훈련 내용 선자세에서의정적, 동적균형훈련 1) 항중력근육촉진, 대둔근, 중둔근, 하퇴삼두근강화훈련 2) 골반과하지의분리된움직임연습 3. 연구도구본연구는뇌성마비아동의대동작기능및균형능력증진을위하여가상현실기반운동프로그램을적용하고그효과를검증하기위한무작위임상실험으로실험군과대조군선정후동일한측정자에의해사전검사를실시한다. 두그룹모두에주 2회, 회기당 30분씩 4주간각각의운동프로그램을중재한후동일한측정검사도구로동일한측정자가사후검사를실시한다. 보행에필요한능력중대동작기능에대해서는 GMFM( 대동작기능평가 ) 중 C, D, E 항목을이용하여평가하였고, 균형능력에대해서는 PBS( 소아균형척도 ) 를사용하여평가하였다. 1) 대동작기능평가 (Gross Motor Function Measure; GMFM) 본연구에서는 GMFM-88 을이용하여각뇌성마비아동의대동작기능을측정하였다. 검사에사용한항목은 C, D, E 항목으로각각기기와무릎서기, 서기, 걷기와달리 기및뛰기항목이다. 기기와무릎서기 15문항 45점만점, 서기 15문항 45점만점, 걷기와달리기및뛰기 18문항 54점만점으로구성되어있으며, 각항목의점수는해당하는동작을수행할수없는경우 0점, 동작과제의 10 % 이하를수행하는경우 1점, 동작과제의 10 %~90 % 사이를수행할때 2점, 해당하는동작을 100 % 완벽하게수행할때 3점을부가하여각각의척도에서계산하며 ( 아동의점수 / 최대점수 100), 전체점수는각척도의백분율을더한후 5로나눈다 ( 김선웅, 2008). 각각의항목들은점수가높을수록대동작운동기능이좋은것을의미한다. 이검사는준거참조관찰평가로각항목은자발적으로행하는동작을관찰하고, 간단한지시를하거나시범을보여아동이따라할수있게끔한뒤검사항목을평가한다 ( 성인영등, 2002; Han & Chung, 2016). 이검사는뇌성마비아동에게적용하였을때 0.91의높은타당도를보였고 (Palisano 등, 2000), 또한검사자간신뢰도는 0.77, 검사- 재검사신뢰도는 0.88이다 (Nordmark 등, 1997). 56
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 2) 소아균형척도 (Pediatric Balance Scale) 본연구에서는 PBS를이용하여각뇌성마비아동의균형능력을측정하였다. 이아동용균형능력평가도구는학교, 집과지역사회에서독립적이고안정적인기능활동의수행이가능한지알아보기위해설계되었다. 총 14항목으로구성되어있으며, 앉은자세에서일어나기, 의자에서의자로이동하기, 한다리로서있기, 제자리에서 360 회전하기, 뒤돌아보기, 바닥에있는물건을집어올리기등의전체 14항목으로구성되어있다. 각각의항목들은점수가높을수록균형기능이좋은것을의미하는 0~4점배점방식의 5점 Likert 척도로점수화되어있다. 이검사는 6~10세의뇌성마비아동 31명을대상으로연구된측정자간상관계수 r=.97로비교적높은신뢰도를가진것으로보고되어있다 ( 고명숙등, 2008). 4. 자료처리본연구의분석은 SPSS/windows(ver. 20.0) 통계프로그램을이용하여분석하였다. 카이제곱검정 (chi-square test) 과독립표본 t검정을통해두집단의동질성검정을실시하였다. 연구의결과값은 Kolmogorov-smirnov 검사와 Shapiro-Wilk 검사를통해정규성검정을하였으며, 정규분포를따르지않는다고가정되어비모수통계처리방식인 Wilcoxon 부호순위검정 (Wilcoxon signed ranks test) 을이용하여집단내중재방법에따른종속변수의전 후비교를처리하였고, Mann-Whitney U 검정을이용하여집단간운동방법에따른종속변수의변화량을비교하였다. 모 든통계적유의수준 α=.05 로설정하였다. Ⅲ. 연구결과 이연구는가상현실프로그램의적용에따른뇌성마비아동의대동작과균형에미치는효과를알아보고자연구목적에따라대동작기능및균형능력에대한변화를분석및기술하였다. 그결과는다음과같다. 1. 대상자의일반적특성본연구의대상자는 8명으로, 남자 5명, 여자 3명으로구성되었고실험군 4명대조군 4명으로분류하였다. 대상아동의구체적인특성은표 2와같다. 성별은실험군에서남자 2명, 여자 2명, 대조군에서남자 3명여자 1명으로각군별성별에유의한차이가없었다. 평균연령은실험군에서 13.60±2.88세, 대조군에서 14.00±2.36세로각군별유의한차이가없었다. 키는실험군에서 155.33±22.03 cm, 대조군에서 157.00±12.49 cm으로각군별유의한차이가없었다. 몸무게는실험군에서 43.60±16.04 kg, 대조군에서 59.00±30.61 kg으로각군별유의한차이가없었다. 진단명은실험군에서편마비 2명, 양마비 2명, 대조군에서편마비 2명, 양마비 2명으로각군별유의한차이가없었다. 뇌성마비기능분류시스템에따른등급은실험군에서 Ⅰ 등급 2명, Ⅱ등급 2명이였고, 대조군에서 Ⅰ등급 2명, Ⅱ 등급 2명통계적으로유의한차이를보이지않아동일한집단으로나타났다. 표 2. 연구대상자의일반적특성 Experimental(n=4) Control(n=4) Χ 2 or t p Sex Male 2 3 Female 2 1 1.20.50 Age(year) 13.60±2.88* 14.0±2.36 -.11.92 Height(cm) 155.33±22.03 157.00±12.49 -.11.92 Weight(kg) 43.60±16.04 59.00±30.61 -.77.49 Diagnosis Hemiplegia 2 2 Dieplegia 2 2.00.80 *Mean±SD GMFCS Ⅰ 2 2 (grade) Ⅱ 2 2.00.80 57
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 2. 사전동질성검정실험군과대조군의중재전종속변수의연관성을알아보기위해동질성검정을실시하였다. GMFM-C 에서는실험군은중재전평균값이 88.00±8.18(%), 대조군은중재전평균값이 82.33± 20.23(%) 으로각군에서유의한차이가나타나지않았다. GMFM-D 에서는실험군은중재전평균값이 70.00±22.86(%), 대조군은중재전평균값이 72.33±21.22(%) 으로각군에서유의한차이가나타나지않았다. GMFM-E 에서는실험군은중재전평균값이 61.33± 30.85(%), 대조군은중재전평균값이 64.33±20.13(%) 으로각군에서유의한차이가나타나지않았으며, 소아균형척도에서는실험군의중재전평균값이 41.33±8.08(%), 대조군의중재전평균값은 43.00±7.54(%) 으로각군에서통계적으로유의한차이를보이지않아동일한집단으로나타났다 ( 표 3). 표 3. 사전동질성검정 ( 단위 : %) Gross Motor Function Measure Balance (score) Experimental group (n=4) Control group (n=4) GMFM-C 88.00±8.18 82.33± 20.23.00 1.00 GMFM-D 70.00±22.86 72.33±21.22 -.44 0.65 GMFM-E 61.33±30.85 64.33±20.13 -.00 1.00 PBS 41.33±8.08 43.00±7.54 -.26 0.86 t p 3. 대동작기능의변화 1) 기기와무릎서기사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군의차이값이대조군의차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-1.964, p<.05). 각집단의사후점수가사전점수보다유의하게증가하였는지검증하기위하여 Wilcoxon 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군에서사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였지만 (z=-8.660, p<.001), 대조군은사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다 (z=-1.342, p>.05)( 표 4). 표 4. 대동작기능 ( 기기와무릎서기 ) 의비교 ( 단위 : %) Experimental (n=4) Control (n=4) Pre 88.00±8.18 82.33±20.23 Mann-Whitney U 검증 GMFM -C Post Post-Pre 93.00±7.54 5.00±1.00 84.00±21.70 1.66±1.52 z=-1.964* Wilcoxon 검증 z=-8.660*** z=-1.342 * p<0.05, *** p<.001 2) 서기 사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실 험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증 을실시하였다. 검증결과, 실험군의차이값이대조군의 차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-2.09, p<.05). 각집단의사후점수가사전점수보다유 58
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 의하게증가하였는지검증하기위하여 Wilcoxon 검증을 실시하였다. 검증결과, 실험군에서사후점수는사전점수보 다통계적으로유의하게증가하였지만 (z=-7.56, p<.001), 대 조군은사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다 (z=-1.74, p>.05)( 표 5). 표 5. 대동작기능 ( 서기 ) 의비교 ( 단위 : %) Experimental (n=4) Control (n=4) Pre 70.00±22.86 72.33±21.22 Mann-Whitney U 검증 GMFM-D Post 76.66±24.21 75.33±21.22 Post-Pre 6.66±1.52 3.00±0.00 z=-2.09* Wilcoxon 검증 z=-7.56*** z=-1.74 * p<0.05, *** p<.001 3) 걷기와달리기및뛰기사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군의차이값이대조군의차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-1.96, p<.05). 각집단의사후점수가사전점수보다유 의하게증가하였는지검증하기위하여 Wilcoxon 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군에서사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였지만 (z=-14.00, p<.001), 대조군은사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다 (z=-1.34, p>.05)( 표 6). 표 6. 대동작기능 ( 걷기와달리기및뛰기 ) 의비교 ( 단위 : %) Experimental (n=4) Control (n=4) Pre 61.33±30.85 64.33±20.13 Mann-Whitney U 검증 GMFM-E Post 66.00±31.43 65.33±20.74 Post-Pre 5.33±1.52 1.00±1.00 z=-1.96* Wilcoxon 검증 z=-14.00*** z=-1.34 * p<0.05, *** p<.001 3. 균형능력의변화사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군의차이값이대조군의차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-1.99, p<.05). 각집단의사후점수가사전점수보다유의하게증가하였는지검증하기위하여 Wilcoxon 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군에서사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였지만 (z=-17.00, p<.001), 대조군은사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다 (z=-1.60, p>.05)( 표 7). 59
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 표 7. 균형능력의비교 ( 단위 : %) Experimental (n=4) Control (n=4) Pre 41.33±8.08 43.00±7.54 Mann-Whitney U 검증 PBS Post 47.00±8.54 45.00±7.00 Post-Pre 5.66±0.57 2.00±1.00 z=-1.99* Wilcoxon 검증 z=-17.00*** z=-1.60 * p<0.05, *** p<.001 Ⅳ. 고찰 뇌성마비아동에대한다양한접근방법중하나인가상현실운동프로그램은가상환경을이용해치료받은환자는치료과정을즐기면서과제를수행할수있고, 치료에대한동기유발이증대된다 (Jack 등, 2001). 또한환자스스로훈련과학습을할수있고, 환자자신의과제수행결과를점검할수있어서, 환자의장애정도에따라또는환자의회복진행에따라개개인에맞는가상의환경을만들어수준에맞는적합한훈련을할수있다 (Flynn 등, 2007; Rizzo & Buckwalter, 1997; Schultheis & Rizzo, 2001). 이와더불어, 가상현실은뇌성마비아동이가상의스포츠시설이나기구에쉽게접근할수있다는점과운동상해를예방할수있다는점, 실제사회에서얻기힘든활발한상호작용을할수있다는장점등 (Merians 등, 2002) 으로인해그효과가기대된다. 이에본연구에서는가상현실운동프로그램을적용하여경직성뇌성마비아동의대동작기능과보행능력에미치는영향을알아보고자하였다. 뇌성마비아동에대한대동작기능 (GMFM) 평가는보행능력과서로상관성이있으며, 이는뇌성마비아동의일반적인운동정도를대표한다. 이둘은서로상호보완적이며, GMFM 의 D( 서기 ) 영역과 E( 걷기와달리기및뛰기 ) 영역은이동에대한예측도로사용할수도있을정도로타당도와신뢰도가높은검사이다 (Drouin 등, 1996). 본연구결과, 실험군에서대동작기능의기기와무릎서기항목 (GMFM-C) 에서사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였고 (z=-8.660, p<.001), 서기항목 (GMFM-D) 에서는사후점수는사전점수보다통계적으로 유의하게증가하였다 (z=-7.56, p<.001). 또한걷기와달리기및뛰기항목 (GMFM-E) 에서는사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였다 (z=-14.00, p<.001). 이에반해일반운동프로그램을적용한대조군은위의세항목에서사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다. 또한사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증을실시하였다. 검증결과, 기기와무릎서기항목에서는실험군의차이값이대조군의차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났고 (z=-1.964, p<.05) 서기항목에서도통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-2.09, p<.05) 또한걷기와달리기및뛰기항목에서통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-1.96, p<.05). Cho 등 (2016) 은 18명의뇌성마비아동에게가상현실프로그램을적용하여대조군에비해실험군에서대동작기능의평균 9.1의유의한증가를보였다 (p<.05). 또한김대환등 (2013) 에서는뇌성마비아동 1명에게비디오게임을 5주간적용한후대동작기능에서 5.1(%) 의증가를보였다. 강유석 (2011) 은뇌성마비아동 14명을대상으로 Wii fit 프로그램을적용하여대조군에비해실험군에서운동능력의전 후비교에서평균 6.14로유의한증가를보여본연구의결과와일치하는결과를보였다. 이는가상현실운동프로그램이아동이적극적으로운동에참여함으로기능적활동능력을증진시켰다고보며활동위주의중재를제공해야한다는김원호와박은영 (2013) 의주장을뒷받침한다고볼수있으며뇌성마비아동이자신의수준에맞는가상현실게임을통해성취감을느끼고집중력을키움으로인해다양한운동패턴과신체조절능력을경험하여운동기능이향상된것으로사료된다. 60
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 뇌성마비아동이독립적으로서거나걷는것, 그외의다양한운동발달의지연은대부분균형조절능력이떨어지기때문이며, 기립자세를유지하는데있어균형은중요한역할을담당한다 (David, 2003). 본연구결과실험군에서균형능력 (PBS) 의사후점수는사전점수보다통계적으로유의하게증가하였지만 (z=-17.00, p<.001), 대조군은사전점수와사후점수간에유의한차이가없었다 (z=-1.60, p>.05), 사후점수에서사전점수를뺀차이값이대조군보다실험군에서더큰지검증하기위하여 Mann-Whitney U 검증을실시하였다. 검증결과, 실험군의차이값이대조군의차이값보다통계적으로유의하게더큰것으로나타났다 (z=-1.99, p<.05). AlSaif 와 Alsenany(2015) 는단일군으로 14명의뇌성마비아동에게게임을적용하여균형능력에유의한증가를보였다. 김대환등 (2013) 에서는뇌성마비아동 1명에게비디오게임을 5주간적용한후균형능력에서 8(%) 의증가를보였으며강유석 (2011) 은뇌성마비아동 14명을대상으로 Wii fit 프로그램을적용하여대조군에비해실험군에서균형능력의평균 9.3의유의한증가를보여줬고 Cho 등 (2016) 은 18명의뇌성마비아동에게가상현실프로그램을적용하여대조군에비해실험군에서균형능력 (PBS) 의평균 3.3의유의한증가를 (p<.05) 보여본연구와일치하는결과를보였다. 이는가상현실운동프로그램이뇌성마비아동에게시각과청각자극을다양하게제공하여균형능력과연관된공간감각, 안뜰감각, 고유수용성감각을조절하며통합할수있도록하는연습을통해균형능력과안정성회복, 그리고조절능력이향상된것으로사료된다. 비록이연구들은모두동일한균형능력평가도구를사용한것은아니지만다양한기능적평가도구를사용해가상현실및게임중재후대상자가활동시신체조절과균형능력이향상되었음을보고하였고, 이는본연구의결과를지지해준다. 이와같이본연구의결과를종합해보면, 뇌성마비아동에게적용한가상현실운동프로그램은목표성취를위한주의집중력을향상시켜적극적으로치료에동참할수있도록동기를유발하는치료효과가있다고볼수있다. 가상현실은연습의강도와긍정적인피드백을주는훈련환경을만들어주며 (Sveistrup 등, 2004; 김대환, 2013에서 재인용 ) 수행능력을증진시켜준다고하였다. 이에본연구에서도뇌성마비아동이자신의수준에맞는가상현실게임을통해적극적으로동참하여성취감을느끼고집중력을키움으로인해다양한운동패턴과신체조절능력을경험하여, 운동기능과균형조절능력의향상에영향을미쳤다고생각할수있다. 본연구의제한점및제언은다음과같다. 첫째, 본연구에서는소수의경직성뇌성마비아동 8명만을대상으로한사례연구이기에연구결과를일반화하기어려워, 향후연구에서더많은대상자를적용한연구가필요하다. 둘째, 본연구에서는뇌성마비아동중가장많은경직형뇌성마비경증아동을대상으로진행하였지만추후연구에서는다양한유형과다양한수준의뇌성마비아동을대상으로적용할필요가있다. 셋째, 본연구에서는보행과관련하여대동작기능과균형능력을대상으로아동의운동능력을평가하였지만, 추후의연구에서는더다양한방식의, 실질적인보행을통한평가나일상생활과연관되는평가방법을통하여변화의수준을측정해야할필요가있다. 넷째, 본연구에서는균형능력의평가에대해기능적평가도구를사용하였지만, 그외에표준화된측정기계를이용하여측정할필요가있다. Ⅴ. 결론 본연구에서는경직성뇌성마비아동에게가상현실운동프로그램이대동작기능과균형에미치는영향을알아보고자하였다. 경직성뇌성마비아동 8명을대상으로 4주동안실험군 4명에게가상현실운동프로그램을적용하였고, 대조군인 4명에게일반운동프로그램을적용하였다. 대동작기능의기기와무릎서기, 서기와걷기와달리기및뛰기항목에서실험군의사후점수는사전점수보다증가하였고위의세항목에서실험군의차이값이대조군의차이값보다더큰것으로나타났다. 균형은실험군의사후점수는사전점수보다증가하였고실험군의차이값이대조군의차이값보다더큰것으로나타났다. 이상의결과를종합해볼때, 4주간의가상현실운동프로그램의적용은경직성뇌성마비아동의대동작기능과 61
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 균형능력의향상에유용하다고할수있다. 현재우리나라의가상현실운동프로그램은뇌성마비아동에게는보편화되지못하였으며, 성인이아닌아동에대한연구는더욱미비한실정이다. 앞으로다양한연구를통해가상현실운동프로그램을발전시켜나간다면뇌성마비아동의재활에많은도움이될수있을것으로생각된다. 참고문헌 강유석 (2011). 비디오게임을이용한가상현실운동프로그램이뇌성마비학생의기능성운동능력, 시지각능력및균형능력에미치는영향. 한국운동재활학회지, 7(4), 79-89. 고명숙, 이남현, 이정아등 (2008). 한글판아동균형척도 (Pediatric Balance Scale) 의측정자간신뢰도. 한국전문물리치료학회지, 15(1), 86-95. 김대환, 김미래, 류치승등 (2013). 가상현실비디오게임운동이뇌성마비아동의균형과대동작에미치는영향 ; 단일사례연구. 한국신경재활학회지, 3(1), 9-16. 김선웅 (2008). 경직성양마비아의연령에따른 QUEST와 GMFM 의상관관계. 용인대학교재활보건과학대학원, 석사학위논문. 김원호, 박은영 (2013). 뇌졸중후보행훈련 : 위-아래접근중심으로. 한국신경재활학회지, 3(2), 21-27. 성인영, 조성찬, 이남현 (2002). 정상발달어린이의월령에따른대동작기능평가. 대한재활의학회지, 26(4), 398-402. 허정식 (2000). 뇌성마비아동과정상아동의보행동작의운동학적분석. 한국스포츠리서치, 11(2), 127-138. AlSaif AA, Alsenany S(2015). Effects of interactive games on motor performance in children with spastic cerebral palsy. J Phys Ther Sci, 27(6), 2001-2003. Bertoti DB, Gross AL(1988). Evaluation of biofeedback seat insert for improving active sitting posture in children with cerebral palsy. Phys Ther, 68(7), 1109-1113. Brogren E, Forssberg H, Hadders-Algra M(2001). Influence of two different sitting positions on postural adjustments in children with spastic diplegia. Dev Med Child Neurol, 43(8), 534-546. Burdea GC(2003). Virtual rehabilitation-benefits and challenges. Methods Inf Med, 42(5), 519-523. Cho CH, Hwang W, Hwang S, et al(2016). Treadmill training with virtual reality improves gait, balance, and muscle strength in children with cerebral palsy. Tohoku J Exp Med, 238(3), 213-218. David JM(2003). 정형도수치료진단학 [Orthopedic physical assesment]. ( 대한정형도수치료학회역 ). 서울, 현문사. Deutsch JE, Borbely M, Filler J, et al(2008). Use of a low-cost, commercially available gaming console (Wii) for rehabilitation of an adolescent with cerebral palsy. Phys Ther, 88(10), 1196-1207. Drouin LM, Malouin F, Richards CL, et al(1996). Corelation between the gross motor function measure and gait apatiotemporal measures in children with neurological impairment. Dev Med Child Neurol, 38(11), 1007-1019. Flynn S, Palma P, Bender A(2007). Feasibility of using the Sony playstation 2 gaming platform for an individual poststroke: a case report. J Neurol Phys Ther, 31(4), 180-189. Forkan R, Pumper B, Smyth N, et al(2006). Exercise adherence following physical therapy intervention in older adults with impaired balance. Phys Ther, 86(3), 401-410. Gormley ME Jr(2001). Treatment of neuromuscular and musculoskeletal problems in cerebral palsy. Pediatr Rehabil, 4(1), 5-16. Graves LE, Ridgers ND, Stratton G(2008). The contribution of upper limb and total body movement to adolescents energy expenditure whilst playing Nintendo Wii. Eur J Appl Physiol, 104(4), 617-623. Gudjonsdottir B, Mercer VS(1997). Hip and spine in children with cerebral palsy: Musculoskeletal development and clinical implications. Pediatr Phys Ther, 9(4), 179-185. Han HK, Chung YJ(2016). Effects of task-oriented training for gross motor function measure, balance and gait function in persons with cerebral palsy. Korean Acad Phys Ther Rehabil Sci, 5(1), 9-14. 62
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 Harris K, Reid D(2005). The influence of virtual reality play on children s motivation. Can J Occup Ther, 72(1), 21-29. Holden MK(2005). Virtual environments for motor rehabilitation: review. Cyberpsychol Behav, 8(3), 187-211. Jack D, Boian R, Merians AS, et al(2001). Virtual reality-enhanced stroke rehabilitation. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng, 9(3), 308-318. Jelsma J, Pronk M, Ferguson G, et al(2013). The effect of the Nintendo Wii Fit on balance control and gross motor function of children with spastic hemiplegic cerebral palsy. Dev Neurorehabil, 16(1), 27 37. Ketelaar M, Vermeer A, Hart H, et al(2001). Effects of a functional therapy program on motor abilities of children with cerebral palsy. Phys Ther, 81(9), 1534-1545. Koman LA, Mooney JF 3rd, Smith BP, et al(2000). Botulinum toxin type a neuromuscular blockade in the treatment of lower extremity spasticity in cerebral palsy: A randomized, double-blind, placebo controlled trial. BOTOX Study Group. J Pediatr Orthop, 20(1), 108-115. Krigger KW(2006). Cerebral palsy: An overview. Am Fam Physician, 73(1), 91-100. Lanningham-Foster L, Foster RC, McCrady SK, et al(2009). Activity-promoting video games and increased energy expenditure. J Pediatr, 154(6), 819-823. Lotan M, Yalon-Chamovitz S, Weiss PL(2009). Improving physical fitness of individuals with intellectual and developmental disability through a virtual reality intervention program. Res Dev Disabil, 30(2), 229-239. Merians AS, Jack D, Boian R, et al(2002). Virtual reality-augmented rehabilitation for patients following stroke. Phys Ther, 82(9), 898-915. Nordmark E, Hagglund G, Jarnlo GB(1997). Reliability of the gross motor function measure in cerebral palsy. Scand J Rehabil Med, 29(1), 25-28. O Shea TM(2008). Diagnosis, treatment, and prevention of cerebral palsy in near-term/term infants. Clin Obstet Gynecol, 51(4), 816. Palisano RJ, Hanna SE, Rosenbaum PL, et al(2000). Validation of a model of gross motor function for children with cerebral palsy. Phys Ther, 80(10), 974-985. Pope PM, Bowes CE, Boothe E(1994). Postural control in sitting. The SAM system: Evaluation of use over three years. Dev Med Child Neurol, 36(3), 241-252. Reid DT(2002). Benefits of virtual play rehabilitation environment for children with cerebral palsy on perceptions of self-efficacy: a pilot study. Pediatr Rehabil, 5(3), 141-148. Rizzo AA, Buckwalter JG(1997). Virtual reality and cognitive assessment and rehabilitation: the state of the art. Stud Health Technol Inform, 44, 123-145. Rose FD, Brooks BM, Attree EA, et al(1999). A preliminary investigation into the use of virtual environments in memory retraining after vascular brain injury: indication for future strategy?. Disabil Rehabil, 21(12), 548-554. Rosenbaum PL, Walter SD, Hanna SE, et al(2003) Prognosis for gross motor function in cerebral palsy: Creation of motor development curves. Obstetrical & Gynecological Survey, 58(3), 166-168. Schultheis MT, Rizzo AA(2001). The application of virtual reality technology in rehabilitation. Rehabil Psychol, 46(3), 296-311. Shikako-Thomas K, Dahan-Oliel N, Shevell M, et al(2012). Play and be happy? Leisure participation and quality of life in school-aged children with cerebral palsy. Int J Pediatr, 387280. doi: 10.1155/2012/387280. Shin WS, Lee DY, Lee SW(2010). The effects of rehabilitation exercise using a home video game (PS2) on gait ability of chronic stroke patients. J Korea Acad Industr Coop Soc, 11(1), 368 374. Shumway-Cook A, Horak FB(1986). Assessing influence sensory interaction on balance. Phys Ther, 66(10), 1548-1550. Sveistrup H, Thornton M, Bryanton C, et al(2004). Outcomes of intervention programs using flatscreen virtual reality. In Engineering in Medicine and Biology Society, 26th Annual International Conference of the IEEE, 2, 4856-4858. 63
대한통합의학회지제 4 권제 4 호 Weiss PL, Rand D, Katz N, et al(2004). Video capture virtual reality as a flexible and effective rehabilitation tool. J Neuroeng Rehabil, 1(1), 12. Winter TF Jr, Gage JR, Hicks R(1987). Gait patterns in spastic hemiplegia in children and young adults. J Bone Joint Surg Am, 69(3), 437-441. Woollacott MH, Burtner P, Jensen J, et al(1998). Development of postural response during standing in healthy children and children with spastic diplegia. Neurosci Biobehav Rev, 22(4), 583-589. Woollacott MH, Shumway-Cook A(2005). Postural dysfunction during standing and walking in children with cerebral palsy : what are the underlying problems and what new therapies might improve balance?. Neural Plast, 12(2-3), 211-219. Yang YR, Tsai MP, Chuang TY, et al(2008). Virtual reality-based training improves community ambulation in individuals with stroke: A randomized controlled trial. Gait Posture, 28(2), 201-206. Yonetsu R, Nitta O, Surya J(2009). Patternizing' standards of sit-to-stand movements with support in cerebral palsy. NeuroRehabil, 25(4), 289-296. 64
가상현실프로그램이경직성뇌성마비아동의대동작기능및균형에미치는영향 부록 1. 실험군의주차별운동프로그램방법 가상현실기반운동프로그램군 ( 실험군 ) 준비운동 1주차 2주차 3주차 4주차 목적 자세 적용 목적자세 적용 목적 척추, 골반, 양쪽하지의관절가동운동및신장운동을포함한항중력폄근육의촉진 1. 바로누운자세 2. crossed hook lying 자세 3. 옆으로누운자세 1. 바로누운자세에서양쪽하지를들어올려엉덩관절을 90 도이상구부려골반의후방경사를만든다. 위자세에서양하지를잡고원을그리듯크게돌리며골반의가동운동을실시. 2. 바로누운자세에서한쪽발씩발목을잡고원을그리듯돌리며발목의가동운동을실시. 3. 바로누운자세에서무릎관절폄, 발목을배측굽힘하여하지를들어올려뒤쪽의 hamstring 및 calf muscle 의신장운동을실시. 4. 바로누운자세에서양쪽엉덩관절과무릎관절을 90 도록들어올리고유지하기. 5. crossed hook lying 자세에서아래쪽다리방향으로무릎을보낸후다시가운데로가져오게한다. 점차저항을주며강도를늘린다. 양쪽반복하여실시. 6. 옆으로누운자세에서 spine 의 styloid process 를하나씩잡고가동운동을실시한다. 7. 옆으로누운자세에서위로올라온쪽골반을뒤로보낸후다시앞으로가져가게한다. 8. 옆으로누운자세에서위로올라온쪽엉덩관절을벌린다. 9. 옆으로누운자세에서위로올라온쪽엉덩관절을벌림과동시에골반을앞으로보낸다. ( 편마비아동의경우 7-10 동작은약한쪽만실시 ) 선자세에서좌, 우로의무게중심이동을통한균형의향상 1. balance board 위에다리를자연스럽게벌리고선자세 1-1. 준비운동후 crossed hook lying 자세에서아래쪽다리방향으로다리를보낸후다시가운데로가져오게한다. 점차저항을주며강도를늘린다. 양쪽반복하여실시한다. 1-2. bridge 운동을실시한다. 1-3. 옆으로누운자세에서골반을앞으로보내어 roll to prone side 훈련을실시한다. 2. Nintendo wii fit 의명상하기프로그램을통해아동이정적으로앉은자세를유지하도록한후시간을체크한다. 선자세에서의골반움직임을통한동적균형의향상 자세 1. balance board 위에선자세에서치료사가아동의몸통과골반을잡고움직임을보조한다. 적용 1. Nintendo wii fit 의훌라후프돌리기프로그램을수행하며양쪽발을바닥에붙인상태로골반을크게돌리도록하고치료사가골반의움직임을보조한다. 고개의과도한폄및상지와상부몸통에서의과도한보상작용이나타나지않도록지도하여골반의움직임에집중하며, 양쪽모두실시한다. 2. 아동이점차적으로적응함에따라치료사의보조를줄여나가며게임의난이도를올린다. 목적 발목에서의무게중심의이동을통한발목전략의향상 자세 1. balance board 위에선자세에서치료사가아동의발뒤꿈치가바닥에서떨어지지않도록보조한다. 적용 1. Nintendo wii fit 의 segway challange 프로그램을통하여고정된발목위에서의무게중심의이동을훈련하며, 특히 calf muscle 의원심성수축에집중한다. 고개의과도한폄및상지와상부몸통에서의과도한보상작용이나타나지않도록지도한다. 2. 아동이점차적으로적응함에따라치료사의보조를줄여나가며게임의난이도를올린다. 목적 선자세에서골반의움직임을통한동적균형및타이밍의향상 자세 1. balance board 위에선자세에서치료사가아동의몸통및골반의움직임을보조한다. 적용 1-1. 스키점프, 펭귄시소프로그램을통하여선자세에서의무게중심의이동및움직임의타이밍을훈련한다. 1-2. 외줄타기프로그램을통하여동적안정성이요구되는상황 ( 보행 ) 에서의균형유지및움직임의타이밍을학습한다. 1-3. 게임을하는동안고개의과도한폄및상지와상부몸통에서의과도한보상작용이나타나지않도록지도한다. 2. 아동이점차적으로적응함에따라치료사의보조를줄여나가며게임의난이도를올린다. 65