NEUROTHERAPY 2011 대한신경치료학회지제 15 권제 1 호 조기훈, 김지혜 1, 이경보 2 서울시북부병원물리치료실, 1 라파재활센터, 2 빈센트병원물리치료실 The Effect of Balance and Gait Ability through ankle joint strengthening exercise in stroke patient Ki-Hun Cho, PT, MS, Ji-Hye Kim, PT, Ph.D 1, Kyoung-Bo Lee, PT, MS 2 Dept. of Physical Therapy, Seoul Bukbu Hospital 1 Rapha Rehabilitation Center 2 Dept. of Physical Therapy, The Catholic University of Korea, St. Vincent's Hospital Purpose This study was to investigate the effect of balance and gait ability through ankle joint strengthening exercise in stroke patient. Method The patient received physical therapy for 5 session 30 minutes per week during 6 weeks and ankle joint strengthening exercises on 30 minutes a day, five days a week during six weeks. Results were evaluated by static balance, dynamic balance and gait function. Result There was improvement by ankle joint strengthening exercise that the postural sway velocity with open eye and close eye, the dynamic balance, and the gait function. Conclusion Ankle joint strengthening exercise improves static balance, dynamic balance and gait function. These results suggest that ankle joint strengthening exercise is feasible and suitable for individuals with stroke. key words Balance, Gait, Stroke, Upper motor neuron. 교신저자김지혜, sweety7905@naver.com 논문접수일 2011년 8월 25일수정접수일 2011년 9월 25일게재승인일 2011년 10월 15일 Ⅰ. 서론상위운동신경손상과관련된조절이상의특징은비정상적인운동행동으로강직 (spasticity) 과근긴장의증가가나타나는긍정적특징 (positive sign) 과근육의힘자체가약화되어서나타나는마비와약증, 그리고운동조절자체의문제로인해기민성 (dexterity) 이상실되는부정적특징 (negative sign) 으로구분된다 (Landau, 1980). 상위운동신경원질환에서나타나는문제를이해하고새로운지식과이론을받아들여환자의운동장애를해결하고기능적수행능력을향상시키기위해다양한노력들이진행되어왔다. 1970년대에는운동장애를일으키는다양한요소들중에강직과비정상적인반사항진에주로초점을맞추어왔으나실제로는근력약화와선택적인운동조절의문제로인식되고있다 (Carr과 Shephered, 1998). 뇌졸중은대표적인상위운동신경원손상질환으로, 뇌졸중으로인해사망에이르지않더라도신체적인손상이나기능적인제 한이나타나게되며, 이러한장애는평생을걸쳐지속된다 (Kelley-Moore & Ferraro, 2004). 뇌졸중이발병하게되면손상부위와정도에따라차이가있기는하나일반적으로운동기능, 감각기능, 언어기능, 인지지각기능, 시지각기능의약화나소실이나타나고 (Duncan, et al., 1997), 비균형적인체중이동으로인한균형유지능력의약화가나타난다 (Dettmann, Linder, & Sepic, 1987). 또한뇌졸중이발병하면근섬유크기의감소, 흥분비율의감소, 2형근섬유의위축, 피로증가, 운동단위수의감소그리고운동단위동원의변화 (Bohannon & Walsh, 1992) 로인해편측으로의근력약화가나타나는데 (Nyberg & Gustafson, 1995), 발병후장기간동안마비측사지보다는비마비측을사용하므로이러한근력약화는더욱심해진다 (Campbell, Ashburn, Pickering, & Burnett, 2001). 근력약화는임상적으로뇌졸중환자의기능적향상을방해하는중요한요소이며, 근력의측정은뇌졸중환자의이동능력을예측하는기본요소가된다.(Bohannon, 2007). 뇌졸중환자 35
NEUROTHERAPY 2011;15(1):35-39 의하지근력약화는비대칭적인자세와비균형적인체중부하를야기해자세동요 (postural sway) 를증가시키는원인이되고, 같은연령대의정상인에비해자세동요가약두배정도커지게한다 (Marigold & Eng, 2006). 또한체중부하의비대칭과자세동요로인해균형의감소가나타나는데, 이로인해뇌졸중환자는정상인에비해자세를조절하지못하고갑작스런요동시느린반응속도를보이며마비된방향으로넘어지게된다 (Ikai, Kamikubo, Takehara, Nishi, & Miyano, 2003). 자세안정성을위한균형조절에는고관절과족관절이중요한역할을하게되는데, 자세동요가큰경우에는고관절이작용하며, 자세동요가작은경우에는족관절이작용하게된다 (Runge, Shupert, Horak, & Zajac, 1999). 그중발목관절은자세동요에대해균형을조절하고보행시충격을흡수하며하지의전진을제공하는데이를위해발목의근력이필요하다 (Wilson, Madigan, Davidson, & Nussbaum, 2006). 하지만뇌졸중환자는하퇴삼두근의근긴장도가비정상적으로증가하고, 배측굴곡근의능동적조절의어려움으로족하수가발생하며 (Burridge, Taylor, Hagan, Wood, & Swain, 1997), 이러한요인으로인해뇌졸중환자는균형조절에어려움을겪고보행능력의제한을갖게된다 (Sharp & Brouwer, 1997). 따라서본연구에서는뇌졸중환자를대상으로발목관절근력강화운동을실시하여균형및보행에미치는효과를분석하고자한다. II. 연구방법 1. 연구대상본연구의대상자는서울시 B 노인병원에입원중인 66세의남자환자로발병후 7개월이경과하였으며, 보조도구없이 10 분이상서있는것이가능하였고, 독립적으로 10m 이상보행이가능하였다. 또한시각적장애및시야결손이없었으며, 양하지에정형외과적질환이없었다. 그외대상자의일반적특성은다음과같다 (Table 1). 2. 연구절차본연구의대상자는물리치료사에의해일대일로관절가동범위훈련 10분, 기능적매트훈련 10분, 보행훈련 10분총 30분의보존적물리치료를 6주간주 5회받았으며, 추가적으로 6주간 주 5회하루 30분씩발목관절근력강화훈련을실시하였다. 연구진행중대상자의의학적상태변화로인해총 30회의훈련중 4회의훈련에불참하였다. 연구대상자는사진및동영상촬영을하지않는다는조건하에실험에참여하기로동의하였다. 3. 발목관절근력강화훈련방법본연구에서실시한발목관절근력강화훈련방법은다음과같다. 대상자는앉은자세를취하고치료사는대상자의마비측부위에서대상자의무릎과발목의정렬을맞춘후마비측비복근과가자미근의짧아진부위를잡아신장시키면서안쪽방향으로정렬을맞추었다. 짧아진아킬레스건을신장시키기위하여마비측아킬레스건의윗부분발목을잡아저측굴곡과배측굴곡을반복적으로시행하였으며, 그뒤한손은환자의뒤꿈치그리고다른손은발가락부위를전체적으로잡아정렬을맞추면서배측굴곡근강화훈련을실시하였다. 4. 연구도구및측정방법 1) 발목근력측정본연구에서발목근력은마비측배측굴곡근을도수근력검사기 (Manual Muscle Tester, Lafayette, 미국 ) 를사용하여평가하였다. 도수근력검사기는고강도에서 0.2kg 단위로 0~136.1 kg 범위까지측정가능하며, 저강도에서 0.1kg 단위로 0~22.6kg 범위까지측정이가능하고측정의오차는 ±1% 이다. 근육은최대등척성수축시나타나는압력을측정하였다. 마비측배측굴곡근의측정은무릎을펴고앉은자세 (long sitting) 에서발등의원위부에압력판을대고측정하였으며 (Krebs, Scarborough, & McGibbon, 2007), 1회연습후 3회반복측정하여평균값을기록하였다. 2) 정적균형능력측정정적균형능력측정을위해 Good Balance System (Metitur Ltd, 핀란드 ) 을사용하여대상자의자세동요면적을측정하였다. 이장비는노인과신경학적손상환자의균형을측정하고훈련할수있는목적으로상용화되어널리사용되는장비로 (Era, et al., 2006), 삼각형으로구성된힘판과 3-채널의직류증폭기에연결되어있으며증폭기의신호는 12-바이트변환기로사용되고, 근거리무선통신의기능을사용하고있다. 대상자는힘판위에선자세에서눈을뜬상태 (EO) 로어깨넓이정도로 Table 1. General characteristics of subject characteristics Gender Paretic side Age (yrs) Height (cm) Weight (kg) MMSE-K (point) Duration (month) Man Left 66 172 73 26 7 36 The Effect of Ankle joint Strengthening Exercise on Balance and Gait Ability in Stroke patient
조기훈, 김지혜, 이경보 다리를벌린후전방모니터에나타나는숫자를주시하며 30초간유지하도록하여 3회, 눈을감은상태 (EC) 에서 30초간유지하도록하여 3회의자세동요면적을측정한뒤결과값의평균값을구하여 mm 2 /s로표시하였다. 3) 동적균형능력측정동적균형능력을측정하기위해일어나걸어가기검사와버그균형척도를사용하였다. (1) 일어나걸어가기검사 (Timed Up and Go; TUG) 이검사는기본적인운동성과균형을빠르게측정할수있는검사법으로평편한바닥에팔걸이가있는높이 46cm의의자를놓고앉은다음에 시작 이라는구령에따라의자에서일어나 3m 지점까지보행한후돌아와다시의자에앉기까지의시간을 3회측정하여평균값을구하였다. 이때자신이평상시착용하던신발을신었으며보조도구는사용할수있으나타인의도움을받지않았다. 이검사의측정자내신뢰도는 r = 0.99이고, 측정자간신뢰도는 r = 0.98로신뢰할만한도구이다 (Podsiadlo & Richardson, 1991). (2) 버그균형척도 (Berg Balance Scale, BBS) 버그균형척도는낙상의위험이높은노인과신경계환자의균형능력을평가하기위한목적으로사용되며자세유지, 수의적운동에의한자세조절, 외부동요에대한반응등 3가지측면을고려한기능적균형검사방법이다. 모두 14개항목을수행하는데 0점부터 4점까지 5점척도로구성되어있으며총 56 점만점이다 (Berg, Wood-Dauphinee, & Williams, 1995). 4) 보행능력측정보행능력은보행분석기 (GAITrite, CIR system Inc, 미국 ) 를이용하여대상자의시공간적보행능력을측정하였다. 보행분석기는길이 5m, 폭 61cm, 높이 0.6cm인전자식보행판으로, 직경 1cm의센서 16,128개가 1.27cm마다보행판을따라수직으로배열되어시간적, 공간적변수에대한정보를수집한다. 수집된정보는 GAITrite GOLD, version 3.2b (CIR system Inc, 미국 ) 소프트웨어로처리하였다 (McDonough, Batavia, Chen, Kwon, & Ziai, 2001). 실험진행은대상자를보행판전방에서있도록한다음검사자의구두신호에의하여가장편안한보행속도로걸어서보행판밖으로나오게하여보행속도및분속수를컴퓨터화된분석을통해기록하였다. III. 결과 훈련전후발목관절배측굴곡근력의변화, 자세동요면적으로측정한정적균형능력의변화와 BBS, TUC로측정한동적균형능력의변화, 그리고보행속도와분속수로측정한보행능력의변화는다음과같다 (Table 2). Table 2. Comparison of variables between pretest and posttest Variables pretest posttest change Muscle test Ankle dorsi flexor (kg) 2.51 3.05 0.54 Static balance EO (mm 2 /s) 20.3 12.9-7.4 EC (mm 2 /s) 53.9 39.7-14.2 Dynamic balance BBS (point) 35 37 2 TUG (sec) 28.11 27.45-0.66 Gait abilities Velocity (cm/s) 36.6 40.8 4.2 Cadence (steps/min) 65.2 71.8 6.6 EO: Eye Open, EC: Eye Close BBS: Berg Balance Scale, TUG: Timed Up and Go test IV. 논의 본연구는보바스이론에근거를둔발목관절근력강화훈련을뇌졸중환자를대상으로 6주간실시하여발목배측굴곡근의근력과정적, 동적균형능력및보행능력의훈련전후변화를알아보기위해실시하였다. 뇌졸중환자에게발생하는근력약화로인한악영향을방지하기위해고유수용성신경근촉진법을통한훈련 (Wang, 1994), 고강도저항훈련 (Ouellette, et al., 2004), 점진적저항과제훈련 (Yang, Wang, Lin, Chu, & Chan, 2006) 등다양한훈련에대한연구가이루어져왔다. 특히발목근력의약화는기능적회복을제한하는요소중하나이며, 환자의자신감결여로낙상에영향을미치기때문에발목근력을강화하기위한훈련이연구분야의초점이되었다 (Almeida, Carvalho, & Talis, 2006). 박유형 (2008) 의연구에서뇌졸중환자를대상으로고유수용성운동조절프로그램을시행후배측굴곡근의근력이 29.54N에서 6주후 49.39N으로향상되었으며, 최경우 (2010) 는뇌졸중환자 12명에게 6주간점진적과제지향저항훈련을실시한결과발목배측굴곡근의근력이 2.62kg에서 4.78kg으로향상되었다고보고하였다. 본연구에서는발목관절근력강 37
NEUROTHERAPY 2011;15(1):35-39 화운동을실시한후배측굴곡근의근력이 2.51kg에서 3.05kg 으로향상되었다. 이는선행연구들과일치하는결과로보바스이론에근거한발목관절근력강화훈련이뇌졸중환자의발목관절배측굴곡근의근력강화에효과적인영향을미쳤음을입증하였다. 본연구에서는대상자의정적균형능력의변화를알아보기위해자세동요면적을측정하였다. 그결과눈을뜬상태에서의자세동요면적은 20.3mm 2 /s에서 12.9mm 2 /s로감소하였고, 눈을감은상태에서의자세동요면적은 53.9mm 2 /s에서 39.7mm 2 /s로감소하였다. 또한 BBS와 TUG로측정한동적균형능력은 BBS 에서 35점에서 37점으로향상되었고, TUG에서 28.11초에서 27.45초로향상되었다. 박유형 (2008) 은고유수용성운동조절프로그램을실시한후눈을뜬상태에서의자세동요면적이 12.29mm 2 /s에서 7.65mm 2 /s로감소하였고, 눈을감은상태에서의자세동요면적은 25.63mm 2 /s 에서 13.62mm 2 /s로감소하였으며, 이는고유수용성운동조절프로그램을통하여고유수용성감각이향상됨으로대상자의정적균형능력의향상을야기한결과라보고하였다. 또한 TUG는 20.47초에서 15.27초로감소하였는데이는발목관절고유수용성운동조절을통해발목관절의위치감각이나근력및다양한체중지지율의증가에따른동적균형능력이향상되었기때문이라보고하였다. 하지만본연구대상자의유병기간은 7개월임에도불구하고유병기간이평균 53개월인선행연구에비해저조한향상을나타내었는데, 이는선행연구의대상자들은입원환자가아닌지역사회에거주하면서독립적인생활을하고있는뇌졸중환자이기때문으로사료된다. 본연구에서는대상자의보행능력의변화를알아보기위해보행속도와분속수를측정하였다. Dean 등 (2000) 의연구에서발병후 2~3년이지난뇌졸중환자를대상으로 4주간순환식과제지향적훈련을실시한결과보행속도에서평균 12.6cm/s의향상이있었으며, Yang 등 (2006) 의연구에서는 4주간과제지향적훈련을실시한결과분속수가 97.4steps/min에서 103.7steps/min 으로향상되었다. 본연구에서도선행연구와일치하는결과로보행속도가 36.6cm/s에서 40.8cm/s로향상되었고, 분속수는 65.2steps/min에서 71.8steps/min로향상되었다. 본연구의결과를종합해보면보바스이론에근거한발목관절근력강화훈련을통해뇌졸중환자의발목관절배측굴곡근의근력이향상되었으며, 정적, 동적균형능력이향상되었고, 보행능력의향상되었다. 하지만본연구에서는발목관절근력강화훈련을실시한대상자에비교할수있는대조군이없었기때문에정확한분석을할수없었으며, 한명의대상자의결과이기때문에일반화하기에어려움이있었다. V. 결론 본연구는보바스이론에근거한발목관절근력강화훈련이뇌졸중환자의발목관절배측굴곡근의근력과정적, 동적균형능력그리고보행능력에미치는효과를알아보기위해실시하였다. 대상자는 6주간주 5회하루 30분간의보존적물리치료에더해 6주간주 5회하루 30분의발목관절근력강화훈련을실시하였으며, 그결과발목관절배측굴곡근의근력과정적, 동적균형능력그리고보행능력에서향상을나타내었다. 본연구의결과를통하여보바스이론에근거한발목관절근력강화훈련이뇌졸중환자의재활훈련에있어적극적으로활용되어야할것이며, 뇌졸중환자의지역사회복귀를원활히하기위해보다효과적인훈련방법이개발되어야할것이라고생각된다. 참고문헌 1. 박유형. (2008). 발목관절고유수용성운동조절프로그램이뇌졸중환자의균형및보행에미치는효과. 미출판석사학위논문, 삼육대학교, 서울. 2. 최경우. (2010). 점진적과제지향저항훈련이뇌졸중환자의하지근력, 균형및보행에미치는효과. 미출판석사학위논문, 삼육대학교, 서울. 3. Almeida, G. L., Carvalho, R. L., & Talis, V. L. (2006). Postural strategy to keep balance on the seesaw. Gait Posture, 23(1), 17-21. 4. Berg, K., Wood-Dauphinee, S., & Williams, J. I. (1995). The Balance Scale: reliability assessment with elderly residents and patients with an acute stroke. Scand J Rehabil Med, 27(1), 27-36. 5. Bohannon, R. W. (2007). Muscle strength and muscle training after stroke. J Rehabil Med, 39(1), 14-20. 6. Bohannon, R. W., & Walsh, S. (1992). Nature, reliability, and predictive value of muscle performance measures in patients with hemiparesis following stroke. Arch Phys Med Rehabil, 73(8), 721-725. 7. Burridge, J. H., Taylor, P. N., Hagan, S. A., Wood, D. E., & Swain, I. D. (1997). The effects of common peroneal stimulation on the effort and speed of walking: a randomized controlled trial with chronic hemiplegic patients. Clin Rehabil, 11(3), 201-210. 8. Campbell, F. M., Ashburn, A. M., Pickering, R. M., & Burnett, M. (2001). Head and pelvic movements during a dynamic reaching task in sitting: implications for physical therapists. Arch Phys Med Rehabil, 82(12), 1655-1660. 38 The Effect of Ankle joint Strengthening Exercise on Balance and Gait Ability in Stroke patient
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