척수손상환자에서가상운전시 4 점식 안전띠착용이승모근의근활성도와 목자세에미치는영향 연세대학교보건환경대학원 인간공학치료학전공 류장환
척수손상환자에서가상운전시 4 점식 안전띠착용이승모근의근활성도와 목자세에미치는영향 지도권오윤교수 이논문을석사학위논문으로제출함 2012 년 6 월 연세대학교보건환경대학원 인간공학치료학전공 류장환
류장환의석사학위논문을인준함 심사위원 심사위원 심사위원 인 인 인 연세대학교보건환경대학원 2012 년 6 월
감사의글 삶에변화를주고자시작한 2년반동안의여정을마치고목적지에다다르려고합니다. 긴여정에도움을주신모든분들께감사의마음을전하려합니다. 늦게시작한대학원생활에몸상하지말라고늘염려해주시고힘이되어주신부모님께먼저감사를드립니다. 공부하는사위를자랑스러워하시며용기를주신장인, 장모님감사드립니다. 대학원생활을허락해주시고올바른치료사의길이무엇인지큰가르침을주신권오윤교수님께깊은감사를드립니다. 언제나인자한웃음으로맞아주시고자상한가르침을주신이충휘교수님, 대학원수업과논문까지세심한배려와소통을위해조언해주신신헌석교수님께도감사드립니다. 매학기마다좋은가르침을주신인간공학치료학모든교수님께감사의인사를올립니다. 교수님들의도움이없었다면지금의제가있을수없었습니다. 앞으로교수님앞에부끄럽지않은제자가되기위해더욱더노력할것입니다. 논문실험을위해도움을주신강릉영동대황윤태교수님, 아낌없는격려를주신이우진교수님, 논문자료에도움을주신경북전문대조용호교수님께도감사의마음을전합니다. 대학원생활동안서로힘이되어주었던동기생인김솔비, 안형태, 최혁재, 선생님께감사의마음을전하며대학원을무사히마칠수있도록배려해주신강릉아산병원송선홍과장님, 구정회교수님께감사드립니다. 물리치료사의길을다시한번열어주시고성장할수있게이끌어주신유형근차장님, 실험을도와주신황주문과장님, 김정민, 박현관, 남준희, 전태규, 이상희, 김희윤, 김명규선생님께감사드립니다. 실험도구제작에도움을주신고운석사우에게도감사드립니다. 논문실험을위해먼길마다하지않고달려와도움을주신척수손상환자분들께도감사드립니다. 힘들때마다용기를주고힘이되어준사랑하는아내정명신, 많은시간을아빠와함께하지못해도노력하는아빠를자랑스러워하는딸경아, 아들동훈에게감사드리며사랑의마음을전합니다. 변화된삶을통해바른치료사가되도록노력할것을약속드리며모두에게이논문을바칩니다. 2012년 6월류장환드림
차 례 그림차례 ⅲ 표차례 ⅳ 국문요약 ⅴ 제1장서론 1 제2장연구방법 3 2.1 연구대상자 3 2.2 실험기기및도구 5 2.2.1 표면근전도측정시스템 5 2.2.2 가상운전대와플레이스테이션 6 2.2.3 비디오동작분석시스템 7 2.3 실험방법 8 2.3.1 표면근전도전극의부착 8 2.3.2 자발적기준수축 (%RVC) 8 2.3.3 실험설계 9 2.4 분석방법 11 2.4.1 자료처리및표준화 11 2.4.2 통계방법 11 제3장결과 12 3.1 4점식과 3점식안전띠착용에따른상부승모근의근활성도 12 -i-
3.1.1 4점식과 3점식안전띠착용시우측상부승모근의근활성도비교 12 3.1.2 4점식과 3점식안전띠착용시좌측상부승모근의근활성도비교 12 3.2 목전방전위거리비교 14 3. 2. 1 3 점식안전띠착용시 14 3. 2. 2 4 점식안전띠착용시 14 3. 3 4 점식과 3 점식안전띠착용시목전방전위변화량 16 3.3.1 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위변화량비교 16 제4장고찰 17 제5장결론 21 참고문헌 23 -ii-
그림차례 그림 1. 가상운전대와운전용게임기 6 그림 2. 목전방전위거리측정 7 그림 3. 4점식안전띠착용 10 그림 4. 근전도전극의부착위치와운전자세 10 그림 5. 좌, 우승모근의근활성도비교 13 그림 6. 목전방전위거리비교 15 -iii-
표차례 표 1. 연구대상자의특성 4 표 2. 상부승모근의근활성도비교 13 표 3. 목전방전위거리비교 15 표 4. 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위변화량비교 16 -iv-
국문요약 척수손상환자에서 4 점식안전띠착용이 가상운전시승모근의근활성도와 목자세에미치는영향 본연구는척수손상환자를대상으로가상운전대에서가상운전시 4점식과 3 점식안전띠착용에따른목자세및상부승모근의근활성도차이를알아보기위해실시하였다. 척수손상환자 16명을대상으로 4점식과 3점식안전띠를각각착용한조건에서 4분간가상운전을실시하였으며상부승모근의근활성도와운전수행초기와종료시의목자세의전방전위거리차이를측정하였다. 상부승모근의근활성도는표면근전도를이용하여측정하였다. 양측상부승모근의근활성도를측정하고 %RVC로정규화하였다. 목의전방전위거리측정은비디오동작분석시스템을이용하였다. 근활성도는 4점식과 3점식안전띠를착용한상태에서가상운전시 2분동안을측정한근활성도와목의전방전위거리에차이가있는지알아보기위해짝비교 t-검정 (paired t-test) 을실시하였다. 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위거리변화량을비교하기위해짝비교 t-검정 (paired t-test) 을실시하였다. 좌, 우측상부승모근의근활성도는 3점식안전띠를착용하고운전시유의하게높았다 (p<0.05). 가상운전초기와종료시목전방전위거리차이를비교한결과 3 점식안전띠를착용하고가상운전시목전방전위거리차이가유의하게컸다 (p<0.05). 3점식안전띠보다 4점식안전띠를착용시목전방전위거리의변화량이유의하게감소하였다 (p<0.05). -v-
따라서 4 점식안전띠착용이가상운전시상부승모근의과도한근수축을감소 시키고목전방전위를감소시키기때문에척수손상환자운전에도움을줄수있다 고사료된다. 핵심되는말 : 척수손상, 근활성도, 4 점식안전띠, 목전방전위, 승모근. -vi-
제 1 장서론 신체적으로장애를가진사람에있어자동차운전은그들의활동범위와능력을확대하고사회에참여하는데있어서매우중요하며, 대중교통을이용하기힘든장애인들은병원, 직장, 백화점, 여행등의일상생활을위하여자동차는필수적이다 ( 신오수등 2000). 척수손상환자의하루평균운전시간은 1~2시간으로지속적으로앉은자세에서운전하는것으로보고하고있다 ( 김수일등 2003). 척수손상환자의앉은자세는본질적으로안정적인자세가아니기때문에이자세에서팔을뻗거나물건을잡거나들어올리게되면더욱불안정한자세가된다 (Klefbeck et al. 1996). 척수손상환자는앉은자세에서평형과안정성을유지하기위해자신의팔과손을사용하기보다안정된앉는자세또는외부체간지지가필요하다 (EngstrÖ m 1991). 척추자세는골반의후방회전이감소하는경우좋은자세를유지하기가용이하다 (Shields, and Cook 1992). 체간의자세기능의손상은골반의후방경사로인해요추가굴곡되고, 흉추후만이증가하여경추신전을증가시킨다 (Harms 1990). 척수손상환자의비기능적앉은자세는강직, 구축, 욕창, 목과어깨의통증을증가시키는요인이다 (Manser, and Boeker 1993). 척수손상환자의기능적이고인간공학적앉은자세는 2차합병증을방지하고독립적인생활에반드시필요하다 (Samuelsson et al. 1996). 자세변화와어깨통증증후군사이에도관계가존재하는데, 장기간의비대칭적자세변화로인한한쪽측면의연부조직이늘어나고, 동시에반대측의연부조직이짧아진다는이론에근거한것이다 (Kendall et al, 2005; Novak et al, 1997; Sahrmann 2002). 척수손상환자에서의근골격계통증의요인및빈도 -1-
는증가하고있으며그들의삶전반에걸쳐나타날뿐아니라대부분의근골격계통증은불안정한자세나근육의과다사용으로인해나타난다 (Irwin, Restrepo, and Sherman 2007). 대부분의통증은적당한신체역학, 자세교육을통하여예방하고치료할수있다 (Irwin, Restrepo, and Sherman 2007). 하지마비환자의경우가속페달과브레이크를손으로만조작할수있도록레버형식으로만든다. 이러한운전조작시스템변화를통해하지마비환자의운전을가능하게해준다. 하지마비환자의운전자세는환자의특성상한쪽손은운전대를잡아야하고다른손으로는가속페달과브레이크를조절하는운전보조장치를잡고운전해야한다. 자세의불편함은상부경추의신전과하부경추의굴곡이동반된전방머리자세 (forward flexed head posture) 를만들어 (Szeto, Straker, and Raine 2002) 경부근육과관절에부하를증가시키고 (Gooch, and Randle 1993), 목과어깨의만성적인통증을유발시키는주요원인이된다 (Grace, Sarlani, and Reid 2002). 전방전위자세가지속되면반복적이고비정상적인움직임이가해짐으로인해근피로가나타나고근육들의조절능력이저하되어경추의불안정성이발생되면서통증이유발될수있다 ( 김재철등 2007; Hermans, and Spaepen 1995). 흉추후만 (kyphosis) 이증가되어있는경우에도승모근의약화가나타날수있고, 이근육의점진적이고지속적인염좌는목, 어깨부위에통증을일으킬수있다 (Kendall et al. 2005). 따라서본연구의목적은하지마비환자에서 4점식과 3점식안전띠착용에따른가상운전시상부승모근의근활성도와목전방전위거리에차이가있는지를알아보는것이다. -2-
제 2 장연구방법 2.1 연구대상자 본연구는연구의목적과방법에대한설명을들은후실험의참가에동의하고척수손상으로치료를위해강릉아산병원을내원하는하지마비환자중운전보조도구를사용하여자동차운전이가능하고휠체어에서자동차로이동이가능한 16명을대상으로시행하였다. 뇌손상을동반된환자, 인지능력이떨어지는환자, 강직이나이소성골화로인해앉은자세를유지못하는환자, 장애인운전면허증이없는대상자는실험대상자에서제외하였다. 연구대상자는모두남성이었고, 평균나이는 45.9±8.3세이었다. 하루평균운전시간은 1.9±1.6시간이었고, 척수손상후운전경력은평균 6.6±3.5년이었다. 체질량지수 (BMI) 는평균 22.8±3.0로정상범위에있었다. 대상자의기능적독립측정도구 (FIM) 는평균 114.5±1.4점이었다. 척수손상정도는모두완전마비환자였으며흉추 10번손상 6명, 흉추 11번손상 3명, 흉추 6번손상 2명, 흉추 2번손상 2명, 흉추 4번, 1번, 12번손상이각각 1명이었다. 실험참가자들은모두오른손이우세손이였다. 연구대상자들의일반적인특성은표 1과같다. -3-
표 1. 연구대상자의특성 N=16( 남성 ) 특성 평균 ± 표준편차 범위 나이 ( 세 ) 45.9 ± 8.3 33 ~ 59 운전시간 ( 시간 ) 1.9 ± 1.6 1 ~ 8 운전경력 ( 년 ) 6.6 ± 3.5 1 ~ 16 FIM( 점 ) 114.5 ± 1.4 112 ~ 116 BMI( 지수 ) 22.8 ± 3.0 17.3 ~ 27.5 키 ( cm ) 170.2 ± 6.3 161 ~ 180 몸무게 (kg) 66.3 ± 11.0 53 ~ 87 사고빈도 ( 년 / 회 ) 1.1 ± 1.3 0 ~ 5 사고유형 운전차종 산업재해 (12 명 ), 교통사고 (2 명 ), 일반사고 (2 명 ) 승용차 (14), SUV(2) -4-
2.2 실험기기및도구 2.2.1 표면근전도측정시스템근활성도를측정하기위한표면근전도시스템은 Noraxon사의무선근전도 ( 모델명 Telemyo2400) 를사용하였다. 근전도시스템에는접지전극 (ground electrode), 활성전극 (active electrode) 과기준전극 (reference electrode) 으로구성된바이폴라스냅전극 (2-poles electrode shield cable) 이측정전극으로연결되었다. 직경은 3.8 cm, 전극간의거리는 2cm로유지하게하여근섬유방향에평행하게부착하였다. 2개의채널에서들어오는표면근전도신호들은다중채널원격제어시스템에의해디지털신호로전환되었으며블루투스방식으로컴퓨터에전송되었다. 표면근전도시스템에서디지털처리된표면근전도신호는개인용컴퓨터에서 MR-XP 프로그램를이용해처리하였다. 표면근전도신호의표본추출률 (sampling rate) 은 1024Hz이었다. 20~500Hz 대역필터 (band pass filter) 와 60Hz의노치필터 (notch filter) 를사용하였다. 가상운전시승모근의표면근전도신호는제곱평균제곱근법 (root mean square: RMS) 으로처리하여분석하였다. -5-
2.2.2 가상운전대와플레이스테이션가상운전장치는 기아자동차의카니발운전석을개조하여사용하였다. 가상운전대는운전석에고정하여가상운전시움직임을최소로하였다. 로지텍사의휠타입게임용운전대를운전석에고정하여사용하였다. 피실험자의운전시운전석과운전대의높이를조절할수있도록제작하였다. 운전대와운전석의거리는대상자가평소운전시편안한운전자세가될수있도록조절할수있게하였다. 가상운전은플레이스테이션에서실험용으로설계된운전프로그램을실행시킨후, 플레이스테이션운전프로그램서울서킷게임을 4분동안운전하게하였다. 플레이스테이션운전프로그램은모니터에나오는가상의서울시내를보면서게임용운전대를이용하여운전하는게임프로그램이다. 운전자의눈높이에모니터를설치하여대상자가모니터상의도로주행상황을보면서가상운전을할수있도록하였다 ( 그림 1). 그림 1. 가상운전대와운전용게임기 -6-
2.2.3 비디오동작분석시스템대상자들의목전방전위거리정도를측정하기위해비디오동작분석시스템을사용하였다. 측정장비로 IXUS 700 IS 카메라로촬영하였다. 피실험자의이주 (tragus) 와 C7에직경 0.5cm 마커를부착하여비디오분석시기준점으로사용하였다. 목받침대에수직으로 30cm의표식자 (marker) 를설치하여눈금자로사용하였다. 운전수행초기와종료시목의전방전위거리를측정하기위하여가상운전대측면으로부터 70cm떨어진지점에서카메라를설치하여촬영하였다. 촬영된비디오자료를통해운전시작 5초지점과운전종료전 5초지점을선택하여비디오동작분석시스템 (Kinovea-0.815) 을사용하여목전방전위거리정도를측정하였다. 목의전방전위거리는 7번경추의수직축과이주 (tragus) 를연결하는수직축간의거리를측정하였다 ( 그림 2). 그림 2. 목전방전위거리측정 -7-
2.3 실험방법 2.3.1 표면근전도전극의부착가상운전시의승모근의근활성도를측정하기위하여전극의부착위치는 Kasman 등 (1998) 의문헌을참고하여부착하였다. 상부승모근의맨손근력검사 (manual muscle testing: MMT) 를시행하여최대근수축이뚜렷이보이는근복 (muscle belly) 에전극부착위치를표시하였다. 부착부위피부표면의각질제거를위해가는사포질을 3~4회한후, 탈지면에소독용알코올을적셔피부표면을깨끗이닦고전극을부착시켰다. 전극의보호지를벗겨내고전해질이덮여있는전극의표면을피부의표시위치에정확히맞춘후스티커영역과피부에단단히부착하였다. 전극은근섬유의주행방향에따라부착하였고근육이수축할때근복의위치변화를고려하였다. 7번째목뼈극돌기와어깨뼈봉우리중간사이에활성전극을붙인후활성전극에서 2cm떨어진흉추 2번극돌기에기준전극을붙였다 ( 그림 4). 2.3.2 자발적기준수축 (%RVC) 측정대상근육의활동전위를정량화하기위해승모근의자발적기준수축 (reference voluntary contraction: RVC) 을측정하였다. 승모근의측정을위하여양손손등을위쪽으로향하게한후어깨관절을 90 벌린상태에서 5초동안유지하는동작을 3번반복하여각각의중간 3초동안의근활성도를측정하여산출된평균값을 100%RVC로사용하였다. -8-
2.3.3 실험설계척수손상수준이다양한피실험자들이편안한상태로운전할수있도록하였다. 피실험자들은상체를탈의한상태에서운전석에앉아 3점식안전띠를착용한상태와 4점식안전띠를착용한상태에서운전할수있도록하였다. 순서는제비뽑기를통해무작위로하였다. 피실험자들에게운전후충분한휴식시간을주었다. 대부분의피실험자들이게임용가상운전에익숙하지않았으므로실험을시작하기전에 10분동안사용하도록하여가상운전환경에서운전이익숙하도록훈련시켰다. 피실험자의척수손상수준이다르고가상운전수행수준이다르기때문에가상운전속도는 100km로속도를제한하였다. 4점식안전띠는운전석좌, 우측고관절에서시작하여반대편좌, 우측어깨를단단히고정하도록하였다 ( 그림 3). 피실험자의시선은모니터와수평선상에서 10~15 아래를내려보게하였고, 운전석등받이각도는 100 로고정하였다. 운전대와운전석의거리는본인의평소운전자세와비슷한거리를유지하게하였다. 운전대를잡는왼손의위치는 10시방향으로하였고가속페달과브레이크장치가있는운전보조도구를잡는오른손의위치는피실험자가편안한위치로하였다. 운전석에본인이사용하는에어쿠션방석을놓아앉게하였다. 운전석에앉을때는깊숙이앉아의자등받이에피실험자의골반과등이충분히지지되도록하고, 목은최대한중립자세가되도록하였다. 무릎의각도는 129 ±10 전후가되도록하였고 ( 박성준, 2006), 필요한경우발받침대를사용하였다. 피실험자는운전시작시편안한상태로평소운전과비슷한자세로운전할수있도록하여실험을하였다. -9-
그림 3. 4 점식안전띠착용 그림 4. 근전도전극의부착위치와운전자세 -10-
2.4 분석방법 2.4.1 자료처리및표준화본연구에서는두가지가상운전시각각 4분동안운전하게하였고, 가상운전프로그램에익숙하지않은점을고려한처음 1분과근육의피로를고려한마지막 1분을제외한 2분동안의근전도자료를측정하여제곱평균제곱근법 (root m e a n s q u a r e : R M S ) 처리를한후, 그값을 % RVC 값으로 정규화 (normalization) 하였다. 목의전방전위거리는 7 번경추의수직축과 이주 (tragus) 를연결하는수직축간의거리를측정하였고, 비디오동작분석 시스템을이용하여거리차이를비교하였다. 2.4.2 통계방법가상운전시 4점식과 3점식안전띠착용에따른가상운전시좌, 우승모근의근활성도와목전방전위거리차이를알아보기위하여짝비교 t-검정 (paired t- test) 을실시하였다. 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위변화량을비교하기위해짝비교 t-검정 (paired t-test) 을하였다. 본연구의통계학적유의성을검정하기위한유의수준 α= 0.05로하였다. 통계처리를위해서는상용프로그램인윈도용 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences) 14.0을사용하였다. -11-
제 3 장결과 3.1 4 점식과 3 점식안전띠착용에따른상부승모근의근활성도 3.1.1 4점식과 3점식안전띠착용시우측상부승모근의근활성도비교 3점식안전띠를착용하고가상운전시피실험자들의우측상부승모근의근활성도는평균 33.95%RVC, 4점식안전띠를착용하고가상운전시우측상부승모근의근활성도는평균 23.63%RVC이었다. 우측상부승모근의경우 3점식안전띠착용시근활성도가유의하게높았다 (p<0.05). 3.1.2 4점식과 3점식안전띠착용시좌측상부승모근의근활성도비교 3점식안전띠를착용하고가상운전시피실험자들의좌측상부승모근의근활성도는평균 44.97%RVC, 4점식안전띠를착용하고가상운전시좌측상부승모근의근활성도는평균 35.51%RVC이었다. 좌측상부승모근의경우 3점식안전띠착용시근활성도가유의하게높았다 (p<0.05). -12-
표 2. 상부승모근의근활성도 (%RVC) 비교 (N=16) 근육 3 점식 4 점식 t- 값 p 오른쪽승모근 33.95±14.64 a 23.63±15.66 2.79.014 왼쪽승모근 44.97±19.15 35.51±20.12 2.30.036 a 평균 ± 표준편차 그림 5. 좌, 우승모근의근활성도비교 -13-
3.2 목전방전위거리비교 3.2.1 3 점식안전띠착용시 3 점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작시의목전방전위거리평균은 10.04 cm이었고, 종료시거리는 10.99 cm로유의하게증가하였다 (p<0.05). 3.2.2 4점식안전띠착용시 4점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작시의목전방전위거리평균은 9.84cm이었고, 종료시거리는 10.01cm로증가는하였지만유의한차이는없었다 (p>0.05). -14-
표 3. 목전방전위거리 ( cm ) 비교 (N=16) 안전띠시작종료 t- 값 p 3 점식착용 10.04±1.52 a 10.99±1.71-4.38.001 4 점식착용 9.84 ±1.50 10.01±1.50-0.97.347 a 평균 ± 표준편차 그림 6. 목전방전위거리비교 -15-
3.3 4 점식과 3 점식안전띠착용시목전방전위변화량 3.3.1 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위변화량비교 3점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작과종료시의목전방전위거리변화량의평균은 0.95cm이었고, 4점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작과종료시의목전방전위거리변화량의평균은 0.17cm이었다. 4점식과 3점식안전띠착용시목전방전위거리변화량에유의한차이가있었다 (p<0.05). 표 4. 4 점식과 3 점식안전띠착용시목전방전위변화량 ( cm ) 비교 안전띠 3 점식 4 점식 t- 값 p 거리변화량 0.95±0.94 a 0.17±0.71 2.40.030 a 평균 ± 표준편차 -16-
제 4 장고찰 사회가발전함에따라교통사고, 산업재해로인한척수손상환자의발생비율이날로증가하고있다. 척수손상후주로휠체어에서생활하는척수손상환자에있어앉은자세에서의기능적인수행은재활의중요한목표중의하나이다. 척수손상환자의경우체간근육의마비로인한체간의조절기능이감소된다 (DahllÖ f et al. 1988). 척수손상환자의앉은자세는공통적으로 C-모양의앉은자세를유지한다 (EngstrÖ m 1991). 척수손상후나타나는흉추후만의앉은자세는휠체어를운전하거나, 자동차운전을하거나, 일상생활동작을하는동안개개의문제를해결하는데중요한요소로작용한다 (Bolin et al. 2000). 척수손상으로인한체간근육의약화와마비는앉은자세에서균형과안정성을유지하기어렵게한다 (Potten et al. 1999). Hobson 등 (1992) 은생체역학적인안정성과일상생활에서의기능적인수행을가능하게하기위해기능적인앉은자세가제공되어야한다고하였으며, Bolin 등 (2000) 은척수손상환자는정상인과비교하여중립자세로앉을때 15 정도골반이더후방경사된다고보고하였다. 부적절한자세는경추의이상을초래하고, VDT작업자등에서나타나는목부위에서의과도한전방굴곡이경추부의압력을증가시켜퇴행성변화를초래한다는연구들이있다 ( 안창식등 2006). Piccinni 등 (1992) 은부적절한자세와경추의만곡이상이연관되어있음을보고하였다. 본연구는척수손상환자들이운전시발생하는목과어깨통증과관련이있는흉추의안정성을 3점식안전띠와 4점식안전띠착용후가상운전시두가지방법에따라상부승모근의근활성도에차이가있는지알아보기위하여실시하였다. 그 -17-
결과 4점식안전띠를착용하고가상운전시상부승모근의근활성도가 3점식안전띠를착용할때보다유의하게감소하였다. 이러한결과는 3점식안전띠를착용할때보다 4점식안전띠착용시에흉추안정성의증가로승모근의근활성도가감소된것으로판단된다. 척수손상환자의경우정상인과달리척추의근육마비로인해척추의안정성이감소되어있다 (Potten et al. 1999). 척추와같은근위부의안정성은상지말단부의사용시움직임의효율성을위하여본질적으로필요하다. 3점식안전띠의경우몸통을가로지르기때문에왼쪽의몸통은지지해주지만안전띠가걸쳐있지않는오른쪽에는안정성을충분히제공하지못한반면 4점식안전띠는몸통을교차하여좌, 우어깨를고정해주기때문에몸통의안정성향상에기여했을것으로판단된다. 이러한몸통의안정성이상지의움직임에효율성을증가시킴으로써양쪽승모근의근활성도가감소된것으로판단된다. 척수손상환자의부적절한앉은자세로인한흉추후만의증가는구조적인자세사슬 (postural chain) 이반시계방향 (counterclockwise) 으로작용하여경추신전에영향을미치며, 목전방전위자세를증가시킨다 (BrÜ gger 2000). Szeto 등 (2005) 은체간근육의약화는습관적인잘못된앉은자세로인해나타나며, 안정적인앉은자세를유지하기위해자세교정을강조하였다. Bolin 등 (2000) 의연구에의하면척수손상환자에서앉은자세의중재가골반의후방경사를감소시키고, C-모양의앉은자세가개선되며, 목근육의긴장과통증을감소시킨다고하였다. McLean(2005) 는목과어깨의통증을치료하기위해부적절한앉은자세를교정하기위한자세교육과운동이필요하다고하였다. 목전방전위로인한머리의중력중심선 (COG) 의전방전위는머리와목의자세반사와경추관절의기계적수용기를이끌어내며, 머리의중력중심선아래에체간의중력중심선을적응시키기위한자세반응으로나타난 -18-
다 (Morningstar et al. 2004). 전방전위자세가지속되면경추및상부흉추에통증이유발될수있다 (Harms, and Ekholm 1986). 이는전방전위자세가경추관절에서의전단력을증가시키고머리무게로인한머리압박력을증가시키므로경추의불안정성이발생되면서통증이유발될수있다. 근골격계통증의발생은부적절한자세에서지속적이고반복되는동작을수행할때근육길이변화에의해발생한다 (Bergqvist et al. 1995). 목의전방전위자세는경추후부신전근의단축이일어나고경추앞부분의목근육단축과연관이있다 (Kebaetse et al. 1999). 비정상적인목전방전위자세와연관된어깨통증을예방하기위하여기능적인활동과팔운동을하는동안목의중립자세를유지할것을강조하였다 (Edmondston et al. 2007; McLean 2005). 정영민과최종덕등 (2010) 은경추, 흉추후만, 어깨의자세, 전방으로나온어깨, 목전방굴곡자세가어깨통증에영향을미친다고하였다. Ludewig 등 (1996) 의연구에의하면견갑골의움직임과견갑골면에서의어깨상승이목자세에영향을주지않는다고하였다. 그러나 Haughie 등 (1995) 은일반적으로목전방굴곡자세가목과어깨, 턱의만성통증에기여한다고하였다. 경추나목의자세는견갑골안정화근육에영향을미치며, 전방머리자세에서어깨관절을굴곡시목의중립자세에서전거근의활성도는유의하게감소하였고, 상대적으로상부승모근의근활성도는유의하게증가한다 (Weon et al. 2010). 이는목전방굴곡자세가앉은자세에서견관절을굴곡하는동안목과어깨관절의근수축을변화시킨다. 목전방전위자세의생체역학적인변화는근수축에영향을미친다. 목전방전위자세는경추의굴곡모멘트를증가시키고, 경추굴곡근활성도의증가는반대의대항력 (counterbalance) 으로작용하는경추신전근활성도를증가시킨다. 본연구에서 3점식안전띠와 4점식안전띠착용시목전방전위에차이가있는 -19-
지알아보았다. 그결과, 3점식에서는가상운전초반과후반에측정한목전방전위거리는후반부에유의하게증가하였지만, 4점식안전띠착용시에서는유의한차이가없었다. 3점식안전띠와 4점식안전띠착용시가상운전초반과후반에목전방전위변화량의차이에서유의하게 3점식안전띠착용조건에서증가하였다. 이러한연구결과는 4점식에서목전방전위거리가감소함에따라견갑골안정화근육작용의효율을높여승모근의근활성도감소에기여한것으로판단된다. 또한흉추각도를직접측정하지는않았지만 4점식안전띠착용이몸통의전방동요를방지하여흉추후만을감소시켜목의전방전위거리를감소시켰을것으로판단된다. 앞으로 4점씩안전띠착용이실제운전상황에서목과어깨통증감소나예방에직접적으로효과가있는지알아보는연구가필요할것이다. 본연구의제한점으로는첫째, 흉추손상남자환자만을대상으로하였기에대상자의손상정도와손상부위의분포가고르지않아본연구결과를모든척수손상자에게일반화하기에는제한점이있다. 둘째, 가상운전대에서의운전수행이실제자동차에서의운전과다르기때문에이연구결과가실제운전상황에확대해서해석하는데제한점이있다. 앞으로의연구에서는손상정도와손상부위의분포를고려한실제의운전시 4점씩안전띠착용에대한효과를알아보는연구가필요할것이다. -20-
제 5 장결론 본연구는척수손상환자 16 명을대상으로 4 점식과 3 점식안전띠착용에따른 가상운전시좌, 우상부승모근의근활성도와목의전방전위거리를비교하였다. 연구결과는다음과같다. 1. 3 점식안전띠를착용하고가상운전시우측상부승모근의근활성도가 4 점식 안전띠를착용하고가상운전시우측상부승모근의근활성도보다유의하게증가하 였다 (p<0.05). 2. 3 점식안전띠를착용하고가상운전시좌측상부승모근의근활성도가 4 점식 안전띠를착용하고가상운전시좌측상부승모근의근활성도보다유의하게증가하 였다 (p<0.05). 3. 3 점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작시와종료시의목전방전 위거리를비교한결과는종료시의목전방전위거리가유의하게증가하였다 (p<0.05). 4. 4 점식안전띠를착용하고가상운전시운전시작시와종료시의목전방전 위거리를비교한결과는목전방전위거리가증가하였으나시작과종료시의목전 방전위거리에유의한차이가없었다 (p>0.05). -21-
5. 3 점식안전띠와 4 점식안전띠를착용하고가상운전시시작과종료시의거리 변화량을비교한결과는 3 점식안전띠를착용하고가상운전시시작과종료시의목 전방전위거리변화량이 4 점식에서보다유의하게증가하였다 (p<0.05). 따라서가상운전시 4점식안전띠의착용이상부승모근의근활성도를낮추어상부승모근의부담을줄일수있어지속적인자세로운전하는척수손상환자의근골격계질환의예방과관리에도움을줄수있다는가능성을시사한다. 또한 4점식안전띠착용이목의전방전위거리를감소시켜불안정한자세로운전하는척수손상환자에목의통증과어깨통증을줄여줄수있을것으로사료된다. -22-
참고문헌 김수일, 나은우, 김덕용, 배하석. 2003. 척수손상장애인의자가운전특성에관한 연구. 한국전문물리치료학화지. 10(2): 72-82. 김재철, 전혜선, 이충휘, 권오윤, 오덕원. 2007. 경부통증유무에따른심부경부 굴곡근의근력과지구력비교. 대한인간공학회지. 22(4): 25-31. 박성준. 2006. 다변량통계기법을활용한표준운전자세의도출. 대한인간공학회 지. 25(1): 27-33. 신오수, 장순자, 김완호등. 2000. 국립재활원의장애인자동차운전훈련프로그램 적용결과분석. 대한재활의학회지. 24: 618-623. 안창식, 이명희, 안윤희. 2006. 작업대높이가승모근의근긴장도에미치는영향. 대한물리치료학회지. 18(6): 67-74. 정영민, 최종덕. 2010. 편측견부통증환자의안정시견갑골자세와통증수준과의 상관성연구. 한국전문물리치료학회지. 17(2): 25-32. Bergqvist U, Wolgast E, Nilsson B, and Voss M. 1995. Musculoskeletal disorders among visual display terminal workers: Individual, ergonomic, and -23-
work organizational factors. Ergonomics. 38(4): 763-776. Bolin I, Bodin P, and Kreuter. 2000. Sitting position-posture and performance in C5-C6 tetraplegia. Spinal Cord. 38: 425-434. BrÜ gger A. 2000. Lehbruch der Funktionelln StÖ rungen des Bewegungssystems. Textbook of the functional disturbances of the movement system. Zollikon/Benglen, Switzerland: Brugger-Verlag. DahllÖ f AG, HÖÖk O, Stiernberg L. In: HÖÖk, O(ed). 1988. Medicinsk Rehabilitering. A&W, Stockholm. pp: 301-312. Edmondston SJ, Chan HY, Ngai GC, Warren ML, Williams JM, Glennon S et al. 2007. Postural neck pain: An investigation of habitual sitting posture, perception of good posture and cervicothoracic kinaesthesia. Man Ther. 12:363-371. EngstrÖ m B. 1991. Ergonomics, Wheelchairs and Positioning. Posturali Books: Sweden. Gooch J, and Randle J. 1993. Force perception before and after maximal voluntary contraction. Percept Mot Skill. 76(2): 399. -24-
Grace E, Sarlani E, and Reid B. 2002. The use of an oral exercise device in the treatment of muscula TMD. J Craniomandibular Prac. 20(3): 204. Harms M. 1990. Effect on wheelchair design on posture and comfort of users. Phys Ther. 76: 226-271. Harms-Ringdahl K, and Ekholm J. 1986. Intensity and character of pain and muscular activitylevels elicited by maintained extreme flexion position of the lower-cervical-upper-thoracic spine. Scand J Rehabil Med. 18: 117 126. Haughie LJ, Fiebert IM, Roach KE. 1995. Relationship of forward head posture and cervical backward bending to neck pain. J Man Manip Ther. 3: 91-97. Hermans V, and Spaepen A. 1995. Perceived discomfort and electromyographic activity of the upper trapezius while working at a VDT- Station. Int J Occup Saf Ergon. 1(3): 208. Hobson DA, Tooms RE. 1992. Seated lumbar/pelvic alignment. A comparison between spinal-cord injured and non-injured groups. Spine. 17: 293-298. Irwin RW, Restrepo JA, and Sherman A. 2007. Musculoskeletal pain in persons with spinal cord Injury. Top Spinal Cord Inj Rehabil. 13(2): 43 57. -25-
Kasman G, Cram J, and Wolf J. 1998. Clinical applications in surface electromyography: chronic musculoskeletal pain. Aspen Publishers. Kebaetse M, McClure P, Peatt Na. 1999. Thoracic position effect on shoulder range of motion, strength, and three-dimentional scapular kinematics. Arch Phy Med Rehabil. 80(8): 945-950. Kendall FP, McCreary EK, Provance PG et al. 2005. Muscles: testing and function with posture and pain. 5 th ed. Williams & Wilkins. Klefbeck B, Mattsson E, Weinberg J. 1996. The effect of trunk support on performance during arm ergonometry in patients with cervical cord injuries. Paraplegia. 34: 167-172. Ludewig PM, Cook TM, Nawoczenski DA. 1996. Three dimensional scapular orientation and muscle activity at selected positions of humeral elevation. J Orthop Sports Phys Ther. 24(2): 57-65. Manser S, Boeker C. 1993. Seating considerations: Spinal cord injuries. PT Magazine. Dec: 47-51. McLean L. 2005. The effect of postural correction on muscle activation amplitudes recorded from the cervicobrachial region. J Electromyogr -26-
Kinesiol. 15: 527-535. Morningstar M et al. 2004 Idiopathic scoliosis treatment using the pettibon corrective procedures: A case report. J Chiropr Med. 3: 96-103. Novak CB, Mackinonon SE. 1997. Repetitive use and hand static posture: A source of never compression and pain. J Hand Ther. 10(2):151-159. Piccinni S, Marchi A, Lorusso, and Magarotto G. 1992. The prevalence of spondylopathies among the crane operators in the port of Venice. La Medicina Del lavoro. 83(2): 146. Potten YJ, Seelen HA, Drukker J, Reulen JP, and Drost MR. 1999. Postural muscle responses in the spinal cord injured persons during forward reaching. Ergonomics. 42(9): 1200-1215. Sahrmann SA. 2002. Diagnosis and Treatment of Movement Impairment Syndromes. St. Louis, Mosby Inc. Samuelsson K, Larsson H, Thyberg M, Tropp H. 1996. Back pain and spinal deformity common among wheelchair users with spinal cord injuries. Scand J Occupational Ther. 3: 28-32. Shields RK, Cook TM. 1992. Lumbar support thickness: Effect on seated -27-
buttock pressure in individuals with and without spinal cord injury. Phys Ther. 72: 218-216. Szeto GP et al. 2005. A comparison of symptomatic and asymptomatic office Workers performing monotonous keyboard work-2: Neck and shoulder kinematics. Man Ther. 10: 281-291. Szeto G, Straker L, and Raine S. 2002. A field comparison of neck and shoulder postures in symptomatic and asymptomatic office workers. Appl Ergon. 33(1): 75-84. Weon JH, OH JS, Cynn HS, Kim YO, Kwon OY, Yi CH. 2010. Influence of forward head posture on scapular upward rotaters during isometric shoulder flexion. J Bodywork Mov Ther. 14: 367-374. -28-
ABSTRACT Effects of 4-point Seat Belt on Muscle Activity of Upper Trapezius and Neck Posture during Simulated Driving in Individuals with Spinal Cord Injury Jang-Hwan Ryu Dept. of Ergonomic Therapy The Graduate School of Health and Environment Yonsei University The purpose of this study was to compare the neck posture and muscle activity of upper trapezius (UT) between fastening the 4-point and 3-point seat belts during simulated driving in individuals with spinal cord injury. Sixteen subjects with spinal cord injury participated in this study. Neck posture and muscle activity of UT was measured during performing 4-minute driving simulation. Surface electromyography was used to measure muscle activity of UP, distance of forward neck displacement (DFN) was calculated by video motion analysis system. A paired t-test was used to identify differences in muscle activity of UT and DFN between fastening the 3-point seat belt and the -29-
4-point seat belt. The results showed that the muscle activity of UT in both sides was significantly increased in the 3-point seat belt condition compared to the 4-point seat belt condition (p<0.05). DFN also was significantly longer in the 3-point seat belt condition than 4-point seat belt condition (p<0.05). These results indicate that a 4-point seat belt can be used to decrease the muscle activity of UT and DFN during driving in individuals with spinal cord injury. Further study is needed to determine the effect of the 4-point seat belt on prevention neck and shoulder pain during driving in individuals with spinal cord injury. Key Words: Spinal cord injury, Four-point seat belt, Forward neck posture, Upper trapezius. -30-