Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 14, No. 11 pp. 5730-5736, 2013 http://dx.doi.org/10.5762/kais.2013.14.11.5730 지상구 1, 차현규 1*, 이동걸 2 1 을지대학교병원재활센터, 2 충남대학교병원물리치료실 The Effects of Trunk Pattern Training in Proprioceptive Neuromuscular Facilitation on Muscle Activity of Lower extremity and Static Balance in Stroke Patients Sang-Goo Ji 1, Hyun-Gyu Cha 1* and Dong-Geol Lee 2 1 Dept. of Physical Therapy, Eulji University Hospital 2 Dept. of Physical Therapy, Chungnam University Hospital 요약본연구는뇌졸중환자에게고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련과체중이동훈련이하지근활성도와정적균형능력에어떠한영향을미치는지알아보기위하여실시하였다. 본연구에는총 20명의뇌졸중환자가참여하였으며, 대상자들은무작위추출법으로고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련군 10명과체중이동훈련군 10명으로각각배정되었다. 모든대상자들은전통적물리치료를 6주동안주 5회, 하루 30분씩시행하였으며, 고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련과체중이동훈련을하루에 20분씩각각추가적으로실시하였다. 연구결과고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련이체중이동훈련에비해마비측하지의대퇴직근, 비복근의활성도와정적균형능력에서유의한차이를보였다 (p<.05). 이것으로고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련이체중이동훈련에비해뇌졸중환자의회복에효과적이었다고할수있다. 따라서고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련은뇌졸중환자에게적용가능한유익한훈련이될수있을것이다. Abstract The study was conducted to determine the effect of trunk pattern training in proprioceptive neuromuscular facilitation(pnf) and weight-shift training on the muscle activity and static balance in patients with hemiplegia due to stroke. Twenty patients with hemiplegia due to stroke were assigned to the trunk pattern training in PNF group(n=10) or weight-shift training group(n=10). Both groups were executed conventional treatment for 5 times per week for 6 weeks 30 minutes per session. Each group performed additional training for 20 minutes. Post training, compared to the weight-shift training group, trunk pattern training in PNF group showed significantly increased on muscle activity of rectus femoris, gastrocnemius and static balance(p<.05). These results support the perceived benefits of trunk pattern training in PNF to augment on the static balance and muscle activity of stroke patients. Therefore, trunk pattern training in PNF is feasible and suitable for stroke patients. Key Words : Muscle activity, Proprioceptive neuromuscular facilitation, Static balance, Stroke 1. 서론 뇌졸중의원인으로는허혈 (ischemia) 또는출혈 (hemorrhage) 이있으며, 대표적인임상적증상으로는인 지, 감각, 운동, 언어장애등이있다 [1]. 뇌졸중이발병하면신체의한쪽이마비되는편마비 (hemiplegia) 가특징적으로나타나며, 이로인하여근력이약화되고, 균형과보행에장애가발생한다 [2]. 균형은최소한의동요 * Corresponding Author : Hyun-Gyu Cha(Eulji Univ. Hospital) Tel: +82-42-611-3648 email: niceguy-chatty@hanmail.net Received July 30, 2013 Revised (1st August 28, 2013, 2nd September 5,2013) Accepted November 7, 2013 5730
(perturbation) 로지지면내에서신체의중력중심을유지하는능력으로, 균형을유지하기위해서는정상적인감각입력, 고위중추에서의적절한통합조절, 적절한근력이필요하다 [3]. 하지근육약화는균형유지에부정적영향을미치는중요한요인중의하나로, 낙상의위험을증가시키게된다 [4]. 뇌졸중환자의하지근력증진을통해균형을향상시키는재활치료적접근방법으로는시각적되먹임훈련 [5], 과제지향훈련 [6], 보바스접근법 [7], 고유수용성신경근촉진법 (proprioceptive neuromuscular facilitation, PNF)[8] 등이널리사용되고있다. 이러한치료방법들중 PNF는특유의나선형및대각선패턴을사용하여고유수용기를자극함으로써신경근반응을촉진하여기능적움직임을증진시키는방법으로신경근육계자극반응을통해협응력을증가시켜운동단위 (motor unit) 가최대로반응하도록함으로써근력, 유연성, 균형능력을증진시킬수있는효과적인기법으로알려져있다 [9]. PNF의치료적원리중의하나로방산 (irradiation) 이있으며, 이것은비마비측사지에저항운동을가함으로써마비측사지의근수축력을촉진시킬수있다 [10], 이는편측의훈련이신체다른부위에영향을준다는교차훈련 (cross training) 또는반대측효과라고도하였으며 [11], Myers[12] 는머리, 체간, 상지, 하지의해부학적인기능적연결성을설명함으로써이러한관점을지지하였다. Kofotolis와 Kellis[13] 는정상인을대상으로한연구에서한쪽하지에 PNF의하지패턴훈련을적용하고반대쪽하지의근력을측정한결과유의한증가가있었다고하였으며, Kim[14] 은정상성인들에게 PNF의편측상지와체간패턴을적용한결과반대측하지의근활성도에서유의한증가가있었다고하였다. 그리고 Jeon[15] 은요통환자들에게 PNF의상지들어올리기와내려치기패턴훈련을실시한결과균형능력이유의하게증가하였다고하였다. 이와같이정상인과근골격계손상환자에게 PNF의방산을이용하여효과를확인한연구는많으나뇌졸중환자를대상으로양측견갑골의움직임에대한도수저항만을적용하여체간근육을촉진시킴으로써마비측하지근육활성과균형을증진시켰다고한연구는거의없다. 이에본연구는 PNF의견갑골움직임에대한도수저항을이용한체간패턴훈련을앉은자세와기립자세의 2가지조건에서뇌졸중환자에게적용하였을때마비측하지의근활성도와정적균형능력에어떠한영향을미치는지알아보고자실시하였다. 2. 연구방법 2.1 연구대상 본연구는대전 E 대학교병원에서 2013년 1월 14일부터동년 4월 19일까지시행하였으며, 입원환자중뇌졸중으로인해편마비로진단받은환자 20명을대상으로하였다. 연구대상자들은무작위로실험군과대조군으로각각 10명씩배정되었다. 대상자의선정조건은하지에정형외과적문제가없고관절구축이없는자, 보조기구를사용하지않고 10분동안안정된지면에서서기자세가가능한자, 간이정신상태검사 (mini-mental state examination-korean version) 에서 24점이상인자로하였다. 2.2 연구절차치료군배정은각각의치료군을의미하는 2개의카드가포함되어있는상자에서 1개의카드를뽑도록하여실험군과대조군으로정하였다. 모든대상자들은 6주동안주 5회, 하루 30분씩전통적물리치료를시행하였으며, 이에추가하여실험군은고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련, 대조군은일반적인체중이동훈련을각각 20분씩시행하였다. 본연구에참여한대상자는 24명이었으나 3명이훈련도중퇴원하였고, 1명이중환자실로이동하여최종실험까지 20명이참여하였다. 2.3 훈련방법 2.3.1 고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련 Alder 등 [16] 이제시한방법을토대로훈련을시행하였으며, 앉은자세에서 10분, 기립자세 10분으로총 20 분동안시행하였다. 앉은자세에서의훈련은환자에게양발을어깨넓이로바닥에대고고관절 90도, 슬관절 90도골곡상태가되도록치료용테이블의높이를조절하여앉도록한다. 그리고난후환자로하여금마비측견갑골의전 상방 (anterior elevation) 움직임과비마비측견갑골의후 상방 (posterior elevation) 움직임이동시에유발되도록하였으며, 곧바로마비측견갑골의후 하방 (posterior depression) 움직임과비마비측견갑골의전 하방 (anterior depression) 움직임이근육이완 (relaxation) 없이교대로계속해서일어나도록하였다. 이때치료사는환자의견갑골움직임반대방향에서계속해서교대로저항을주도록하였다. 움직임순서는구심성수축 (concentric contraction), 등척성수축 (isometric contraction), 원심성수축 (eccentric contraction) 순으로진행을하였으며, 등척성수축은 5초동안유지하도록하였고, 이러한반복동작은 10분동안총 30회실시하였 5731
한국산학기술학회논문지제 14 권제 11 호, 2013 다. 훈련도중환자의상태에따라적당한휴식을취할수있도록하였으며, 저항의강도는환자의근력을고려하여적절하게조절하였다. 기립자세에서의훈련은양발을어깨넓이로벌린상태에서앉은자세에서의훈련과동일한방법으로수행하였다. 2.3.2 체중이동훈련 Verheyden 등 [17] 이제시한방법을기초로훈련을시행하였으며, 앉은자세에서 10분, 기립자세에서 10분으로총 20분동안시행하였다. 앉은자세에서의훈련초기자세는실험군에서제시한방법과동일하게적용하였다. 그리고난후환자로하여금무게중심을유지하면서체중이동을할수있는최대한의범위까지전방으로이동하여전방끝범위에서 5초동안유지한후곧바로후방으로이동하여후방끝범위에서 5초동안유지하는동작을휴식없이 5분동안 20회반복적으로시행하도록하였다. 다음으로앉은자세에서전 후방이동훈련과동일한형태로좌측과우측으로의체중이동훈련을시행하도록하였으며, 훈련도중환자의상태에따라적당한휴식을취할수있도록하였다. 기립자세에서의훈련초기자세는실험군에서와동일하게하였으며, 앉은자세에서의훈련과동일한방법으로전 후방이동훈련 5분, 좌 우측이동훈련 5분, 총 10분동안실시하도록하였다. 2.4 연구도구 2.4.1 근활성도근전도측정장비로 EMG/EP system(oxford Medelec, U.K) 을사용하였으며, 환자의피부저항을최소화하기위해알코올로피부를소독한후 TECA사의은전극표면활성도자 (silver surface activity electrode) 에겔을바른후각근육의표면에부착하여측정하였다. 대퇴직근의부착부위는전상장골극 (anterior superior iliac spine) 에서슬개골상극점까지거리의 1/2지점, 대퇴이두근은슬와부주름과둔부주름의 1/2 지점외측, 전경골근은경골선상 2cm거리의외측표면, 비복근은슬와부중심선에서하행 2cm거리의외측표면으로하였으며, 참고전극 (reference electrode) 은활성전극에서약 4 cm정도의간격을두고부착하였다. 그리고잡음 (noise) 을최소화하기위하여접지전극 (ground electrode) 을하퇴전ㆍ외측부에부착하였다 [18]. 측정에사용되는근전도장비의대역여과필터는 5 0~60Hz (notch filter), 대역통과필터는 20Hz~10kHz였고, 환자로하여금누운자세또는엎드린자세에서각근육별로최대수의적등척성근수축 (maximum voluntary isometric contraction, MVIC) 을 5초간, 3회씩유도하도록하여 RMS값을산출하였다 [19]. 2.4.2 정적균형능력기립자세에서양쪽발바닥의압력분포와자세동요 (disturbance) 를측정하기위하여 Gaitview System (AFA-50, 알푸스 ( 주 ), 대한민국 ) 을이용하였다. Gaitview System은전체크기가 550 480 35 mm이며, 압력센서의두께는 0.15 mm, 센서의크기는 0.73 cm2, 센서의수는 2,304(48 48) 개, 최대압력은 100 N/ cm2이다. 자료의처리는 Gaitview software version 1.0.1을이용한 Static test mode를이용하여측정한값을엑셀로변환하여분석하였다. 정적균형능력을측정하기위하여 foot scan board를바닥에설치하고, 컴퓨터와연결시킨후 Gaitview system을실행시켰으며, static test mode를선택한후환자를 foot board 위로올라가게하여 최대한똑바른자세로유지하세요 라는구두지시를하고 10초동안양쪽발의전체압력분포와자세동요의정도를측정하였으며, 훈련시작전과훈련시작 6주후에각각 3회씩측정하여평균데이터를구하였다. 2.5 자료처리본연구의모든통계적분석은 SPSS 12.0을이용하여평균과표준편차를산출하였다. 정규분포여부를알아보기위한검정결과정규분포를나타내지않아비모수통계방법을이용하여분석하였다. 훈련전 후결과차이를비교하기위하여윌콕슨부호순위 (Wilcoxon Signed-ranks) 검정을이용하였고, 군간비교를위하여맨휘트니 (Mann-Whitney) U 검정을이용하였다. 두군의훈련전 후변화양상을분석하기위하여개체간요인이있는반복측정분산분석 (2 2) 을실시하였으며, 통계적유의수준은 α=.05로정하였다. 3. 연구결과 3.1 대상자의일반적특성 본연구에참여한대상자의성별, 나이, 몸무게, 키, 뇌졸중유형, 마비측, 병력기간등에대한동질성검정은 Pearson 카이제곱과맨휘트니 (Mann-Whitney) U 검정방법을이용하였으며, 두군간유의한차이가없었다 (p>.05)[table 1]. 5732
[Table 1] General and Medical Characteristics of Subjects EG(n=10) CG(n=10) z Age(year) 49.40±12.86 a 50.30±11.34 -.04 Gender (male/female) 7/3 6/4 -.46 Affected side (left/right) 6/4 7/3 -.46 Causes (infarction/ 5/5 6/4 -.44 hemorrhage) Since onset (month) 6.40±2.50 7.50±2.27-1.03 Weight(kg) 65.40±8.49 63.60±8.54 -.45 Height(cm) 166.10±8.90 167.65±8.12 -.27 a mean±s.d. EG : Experimental Group CG : Control Group 3.2 고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련과체중이동훈련의하지근활성도비교실험군은훈련전과비교하여훈련후에대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근, 비복근에서유의한근활성도의증가를보였으며 (p<.05), 대조군은대퇴직근, 대퇴이두근, 비복근에서유의한증가를보였으나 (p<.05), 전경골근에서는유의한차이가없었다 (p>.05). 훈련후에대퇴직근과비복근에서두군간유의한차이가있었고 (p<.05), 대퇴이두근과전경골근에서는유의한차이가없었다 (p>.05). [Table 2] Comparison of muscle activity between groups (unit: μv ) EG(n=10) CG(n=10) z Pre 97.50±7.66 a 91.20±12.31-1.21 RF Post 119.00±9.79 109.90±6.82-1.97 * BF TA GM z -2.81 ** -2.79 ** Pre 53.80±8.86 54.70±10.32-1.11 Post 73.40±13.19 69.10±16.87.72 z -2.60 ** -1.67 * Pre 53.40±13.08 56.00±18.13 -.15 Post 68.10±14.54 58.40±20.13-1.97 z -2.55 * -1.48 Pre 79.60±12.41 77.40±11.82 -.45 Post 103.30±14.68 87.00±13.78-2.08 * z -2.79 ** -2.82 ** a mean±s.d. EG : Experimental Group CG : Control Group RF : Rectus Femoris, BF : Biceps Femoris, TA : Tibialis Anterior, GM : Gastricnemius *p<.05, **p<.01 반복측정분산분석을이용하여개체-간효과검정을실시한결과대퇴직근에서두군간에유의한차이가있었으며 (F=5.39, p<.05), 나머지변수에서는유의한차이가없었다. 측정시점에대한개체-내효과검정에서대퇴직근 (F=60.74, p<.01), 대퇴이두근 (F=32.54, p<.01), 전경골근 (F=392.17, p<.01), 비복근 (F=90.52, p<.01) 에서유의한차이가있었다. 군과측정시점간의상호작용효과에서대퇴직근 (F=19.88, p<.01) 과비복근 (F=16.23, p<.01) 은유의한차이가있었으며, 대퇴이두근과전경골근은유의한차이가없었다 [Table 2]. 3.3 고유수용성신경근촉진법의체간패턴훈련과체중이동훈련의기립시정적균형능력비교훈련전과비교하여실험군은발의압력비율, 자세동요, 전체압력분포에서유의한차이를보였으며 (p<.01), 대조군에서는전체압력분포에서유의한증가를보였다 (p<.05). 그러나발의압력비율, 자세동요에서는유의한차이가없었다. 두군간비교에서자세동요, 전체압력분포에서유의한차이가있었으나 (p<.05), 발의압력비율에서는유의한차이가없었다 (p>.05). 반복측정분산분석을이용하여개체-간효과검정을하였을때두군간에유의한차이가없었으며, 측정시점에대한개체-내효과검정에서발의압력비율 (F=21.73, p<.01), 자세동요 (F=24.95, p<.01), 전체압력분포 (F=32.49, p<.01) 에서유의한차이가있었다. 또한군과측정시점간의상호작용효과에서발의압력비율 (F=12.05, p<.01), 자세동요 (F=17.52, p<.01), 전체압력분포 (F=9.09, p<.01) 에서유의한차이가있었다 [Table 3]. [Table 3] Comparison of static balance between groups (N=20) EG(n=10) CG(n=10) z Pressure (%) Postural sway ( mm ) Total pressure ( kpa ) a mean±s.d. EG : Experimental Group CG : Control Group *p<.05, **p<.01 Pre 38.18±9.73 a 37.45±11.03 -.39 Post 45.64±9.79 38.55±11.31-1.19 z -2.80 ** -.95 Pre 122±18.74 121.73±22.68 -.31 Post 100.36±17.34 119.82±.25 -.93 * z -.2.84 ** -.61 Pre 76.82±11.63 75.36±10.84 -.39 Post 92.45±10.46 80.18±9.21-2.39 ** z -2.80 ** -2.22 * 2.68 ** 5733
한국산학기술학회논문지제 14 권제 11 호, 2013 4. 논의 Kendall과 McCreary[20] 는편측견갑골의전 하방움직임과반대측견갑골의후 하방움직임이동시에일어나면, 반대측으로체간이굴곡, 회전되어편측외복사근, 반대측내복사근, 그리고복직근이강화된다고하였으며, 편측견갑골의후 상방움직임과반대측견갑골의전 상방움직임이동시에일어나면, 편측으로체간이신전, 회전이일어나반대측다열근과회전근, 그리고등의모든신전근을강화시킬수있다고하였다. 또한강화된체간근육으로인해하지근육의활성이촉진될수있는데, 이는방산효과로설명되어질수있을것이다. 방산은저항에대항하는노력으로인해발생한근수축반응이다른부위로확산되는것으로 PNF의기본원리라고할수있다 [21]. 본연구는뇌졸중으로인한편마비환자에게훈련을하는동안앉은자세와기립자세에서양발을지면에지지하도록한닫힌사슬 (closed-kinetic chain) 상태로마비측과비마비측의견갑골에동시에저항을적용하여체간근육을활성화시킴으로써, 이를통해마비측하지의근활성도와균형에어떠한영향을미치는지알아보고자하였다. 닫힌사슬운동은고정된원위부에대한근위부의움직임으로표현되며, 이것은근육협응, 관절의적합성을증가시켜관절의동적안정성과자세유지를제공하여기능적위치에서점진적인기계적압력을통해더많은고유수용기를자극할수있다고하였다 [22]. 본연구결과뇌졸중환자에게 6주동안적용한 PNF 의체간패턴훈련군이체중이동훈련군보다마비측하지의대퇴직근과비복근의근활성도를유의하게증가시켰다. 이것은앉은자세와기립자세에서실시한 PNF 훈련이체간근육의활동을촉진시켜마비측하지근육의활성에도영향을미친것이라고할수있다. Lee[23] 는뇌졸중환자 18명을대상으로 PNF의하지패턴훈련을적용한결과마비측상지의상완이두근과상완삼두근의활성도가증가하였다고하였으며, Pink[24] 는 PNF의상지패턴을적용하여반대측상지에서발생하는근육활동을근전도로알아본연구에서반대측상지근육모두에서전기적활동이증가하였다고보고하였다. 그리고 Kim[14] 은 20명의정상성인에게누운자세에서 PNF의편측상지와체간패턴을적용하면서반대측하지근육중내측광근, 대퇴이두근, 전경골근, 비복근의활성도를확인한결과내측광근, 대퇴이두근, 전경골근에서유의한증가를보였다고하여본연구와다소차이가있었으나, 이는대상자의선정기준과기법의적용자세, 훈련방법과기간등의영향때문일것이라 생각된다. 정적균형측정결과에서는 PNF의체간패턴훈련이체중이동훈련에비해자세동요는유의하게감소하였으며, 마비측하지의전체발압력분포는유의한증가를보여균형능력이향상되었다는것을알수있었다. Jeon[15] 은 30명의요통환자에대하여 PNF의상지를이용한체간패턴훈련프로그램군 15명, 단순체간훈련프로그램군 15명으로나누어 6주동안훈련을실시한결과 PNF 훈련군이동적, 정적균형능력에서유의한차이를보이며향상되었다고하였으며, Geiger 등 [25] 은편마비환자를대상으로 PNF 훈련군과시각훈련군으로나누어연구를시행한결과 PNF 훈련군에서균형능력이유의하게증가하였다고하였다. 그리고 Ji[26] 는 14명의편마비환자에게 PNF 훈련을마비측하지에 6주동안적용하였을때대퇴사두근의활성도와동적균형능력에서유의한증가를보고하여본연구와같은결과를보였다. 최근 PNF 접근법에서는여러형태의손상이있는신체부위의문제를해결하기위하여가능한신체부분들을최대한동원시켜방산효과를극대화하는것을강조한다 [27]. 본연구는편마비환자에게앉은자세와기립자세의 2가지조건에서마비측과비마비측견갑골의움직임에대한도수저항을적용한결과마비측하지의근활성도와정적균형능력에효과가있다는것을확인할수있었다. 하지만연구대상자의수가적고, 추적관찰 (follow-up) 을통한효과의지속성을확인하지못하였으며, 보행분석을통한좀더기능적인평가를하지못하였다. 차후연구에서는이러한문제점들을보완하여뇌졸중환자들에게적용되는 PNF 기법의효과에대한연구가활발히이루어져야할것이다. 5. 결론 본연구를통해뇌졸중환자에게양측견갑골움직임에대한저항을이용한 PNF 기법이체간근육을촉진시켜마비측하지근육과정적균형능력을향상시킬수있는효과적인재활방법임을확인하였다. 따라서뇌졸중환자들의기능회복을위한수단으로 PNF적접근방법을보다광범위하게적용함으로써독립적인활동을용이하게하여가정과사회로의복귀에근본적인도움을줄수있도록해야할것이다. 5734
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