Ⅰ. 서 론

외상성 뇌손상(Traumatic Brain Injury, TBI)은 퇴행성 이 아닌 외부 충격에 의해 뇌손상을 입는 것을 말하며, 뇌손상의 가장 흔한 원인이다(Flanagan et al., 2006). 각 종 산업재해, 폭행, 낙상, 교통사고 등에 의해 주로 발생 하며, 이중 교통사고에 의한 것이 가장 큰 비중을 차지한 다(Stein & Hoffman, 2003). 흔히 균형 및 보행능력 저 하, 운동·감각 기능저하, 인지장애, 언어장애, 기억력 감 퇴, 적응장애와 행동장애 등 많은 신경 기능적 합병증이 수반되어 장기적으로 심각한 문제를 갖게 된다(Rimel & Jane, 1983). 그 중 균형 및 보행능력은 기능저하 외상성 뇌손상 환자의 재활에 큰 문제가 되며 재활과정의 저해 요인으로서 기능회복을 방해한다. 균형을 유지하기 위해 서는 환경적 요인과 감각적 요소들이 작용하며, 신체의 무게 중심을 지주 기저면내에서 자세의 동요를 최소화하 여 자세를 유지시키고 보행 시와 같이 새로운 움직임이 유발될 때 새로운 지주 기저면으로 빠르게 전환시키는 능 력을 자세 균형 조절이라 한다(Huxham, Goldie, & Patla, 2001). 외상성 뇌손상 환자들 중 일부는 보행 능력이 향상 되기도 하지만 여전히 많은 환자들은 보행능력과 지구력 이 감소되어 생화하며, 가정이나 사회에서 독립적인 이동 이 제한된다 (Chen & Patten, 2006). Basford 등(2011)의 연구에 의하면 불안정을 호소하는 외상성 뇌손상 환자와 외상성 뇌손상이 없는 일반인을 대상으로 보행 평가하여 분석한 결과 보행에 거리와 속도가 그룹 간에 유의하게 차이가 나타났다고 보고하였다. 따라서 보행능력의 향상 은 독립성을 회복하는데 중요하며 환자의 재활에 있어 중 요한 목표가 된다(Werner et al., 2002).

체중지지 트레드밀 보행은 단지 서기만을 위한 치료가 아니라 근력 강화, 균형 그리고 보행 패턴의 운동 조절을 재인식 시키며(Dobkin, 2004), 치료 시점에 독립 보행이 가능한 대상자들은 체중지지 트레드밀 보행이 보행 개선 에 효과가 있다고 하였다(Moseley et al., 2003). 체중지 지 트레드밀 보행 중 체중 지지를 통하여 하지의 협응과 운동조절을 촉진하고 자세 지지를 할 수 있으며 체중지지 비율을 감소시킴으로서 보행 중 자신감을 높이고 보행에 필요한 근육사용을 최소로 하여 효과적인 운동전략 발달 을 가능하게 한다(Miller, Quinn, & Seddon, 2002).

후방보행(backward walking)은 일상생활 중에 필요한 기능적 보행의 일부분으로 고려되고 있다(Alder, Beckers, & Buck, 2008). 후방 보행은 전방보행에 비해 운동학적으 로 다리의 운동 방향이 반대이지만 동일한 보행패턴을 나 타내는 것으로 보고되고 있다(Thorstenssom, 1986). 그러 나 Vilensky 등(1987) 은 후방보행의 관절 역학적인 면에 서 전방보행 과는 실제적으로 다르다고 보고 하였고, 후방 보행은 하지의 근력과 균형능력을 증가 시키며(Therlkeld, Horn, & Wojtowitcz, 1989), Yang등 (2005)은 뇌손상 환 자를 대상으로 후방보행 훈련을 바닥에서 실시한 결과 비 대칭적인 보행패턴이 향상되었음을 보고 하였다. Thomas 와 Fast (2000)는 후방보행이 균형과 보행능력을 증가 시 킨다고 보고하였다. Devita(1991)는 후방보행에서 전방보 행에 비해 다리의 보다 긴 입각기 지속 시간으로 넙다리네 갈래근이 상대적으로 더 많은 에너지 필요로 하는 편심성 수축을 하고 또한 후방보행 시 넙다리네갈래근이 가속 근 육으로 작용해 stride빈도 증가로 대사량 증가가 나타난 다고 보고하였다. 이처럼 체중지지 트레드밀 보행훈련 전 기능적 전기자극을 선행하는 것이 보행 재활 훈련이 매우 중요한 요소이다.

그러나 현재 뇌손상 환자의 보행향상과 기능증진을 위 해서 후방보행과 관련된 선행연구들은 적으며, 보행에 중 요한 요소인 근육에 기능적 전기자극치료와 관련하여 국 내에서의 연구는 드문 실정이다. 따라서 본 연구에서는 체중지지 트레드밀 후방보행훈련과 기능적 전기자극치료 가 외상성 뇌손상 환자의 균형능력 및 보행능력에 미치는 효과를 알아보고 장기간의 치료가 요구되는 외상성 뇌손 상 환자들의 균형능력과 보행능력 증진을 위한 치료적 접 근법에 기초자료를 제공하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상자

본 연구는 외상성 뇌손상 환자 5명을 대상으로 연구를 진행하였다<Table 1>. 본 연구의 선정기준은 1) 처음으로 외상성 뇌손상을 진단을 받은 뒤 6개월 이상 경과한 자, 2) MMSE-K 24점 이상으로 인지 손상이 없는 자, 3) 독립 적으로 기립과 보행이 가능한자, 4) 환자 본인 및 환자의 보호자가 연구의 목적을 이해하고 연구 참여에 동의한 자 이며, 제외기준은 1) 중재에 영향을 미치는 체성감각의 결 손자, 2) 근골격 질환으로 균형과 보행에 영향을 받는 자 이다. 사전 평가 전 대상자들은 연구의 목적과 방법에 대 해 이해하고, 중재에 대한 동의하에 연구를 진행하였다.

본 연구는 서울시에 위치한 S병원에 내원하여 보존적 치료를 시행중인 평균 53.4 ± 6.61 세의 환자 5명을 대상 으로 실시하였다. 본 연구는 2019년 4월 1일부터 5월 31일 까지 실시하였으며, 대상자들의 일반적인 특성은 다음과 같다<Table 1>.

2. 측정도구 및 실험도구

1) 임상적 검사

경기도 성남시에 위치한 B병원에서 컴퓨터 단층화 촬 영(Computed tomography, CT) <Figure 1A>혹은 자기공 명영상(Magnetic resonance imaging, MRI)으로 외상성 뇌손상 진단을 받았다<Figure 1B>.

2) Biorscue (COP, LOS)

선 자세에서의 균형능력을 알아보기 위해 선 자세의 압 력중심점(COP)의 총 이동 거리를 측정하였다. Biorecue (Analysis system by biofeedback, AP1153 biorescue., France)장비를 사용하였으며, COP의 이동거리는 대상자 를 바로 선 자세에서 30°정도 하지를 벌리게 하여 선 후, 전방을 주시하게 한 뒤, 1분간 바로 서 있도록 하여 신체 중심점의 총 이동거리를 측정하였다. COP수치는 작을수 록 적은 동요가 나타나는 것을 의미하며, 모든 대상자들 은 3번 측정 하여 평균값을 선정하였다. LOS 측정은 장비 에 내재된 프로그램을 이용하여 앞·뒤, 좌·우, 대각선 총 8개 방향으로 대상자가 중력중심점을 움직여 이동 면 적을 측정한다. 대상자가 힘 판에 서면 무작위로 컴퓨터 화면에 특정 방향으로의 화살표 방향이 발생하며 이때 대 상자는 화살표 방향으로 체중을 이동시킨다. 대상자의 양 발은 항상 힘 판에 있어야 하며, 만약 발이 떨어지는 경우 에는 다시 측정을 하였다. COP는 자세조절의 척도로 사 용되며 변인 측정은 지면반발력의 합성된 지점의 변화를 의미하는 것으로 지면과 접촉하고 있는 모든 압력 점의 평균을 의미 한다고 하였다(Latash et al., 2003).

3) Berg Balance Scale (BBS)

본 연구에서 대상자의 균형을 검사하기 위해 버그 균형 척도를 사용하였다. 버그 균형 척도는 모두 14개의 항목 으로 구성되며 자세 변화의 3개영역으로 나눌 수 있다. 최소 0점에서 최고 4점을 적용하고 14개 항목이 있으며 균형에 대한 총합은 56점이다. 이 측정도구는 측정자 내 신뢰도(r = .99)와 측정자 간 신뢰도(r = .97)로 균형능력 을 평가하는 데 높은 신뢰도와 내적 타당도를 가지고 있다 (Berg et al., 1992; Bogle & Newton, 1996). 연구 대상자 는 전체 문항이 끝나고 다시 반복하여 총 3회를 실시 측정 하여 평균값을 기록하였다.

4) 옵토게이트(OptoGait)

보행검사는 환자의 보행 유형에 대한 양적인 보행 분석의 자료를 수집하기 위하여 보행 분석기(OptoGait, Microgate S.r.l, Italy, 2010)을 사용하였다. 보행 분석기는 전체 4 ｍ 길이의 송·수신 바 2개와 웹캠(Logitech Webcam Pro 9000)으로 구성되어 있으며 양쪽의 바는 폭은 1 m로 바닥 에 설치하였다. 바 안쪽면으로 1 ㎝의 LED가 설치되어 있 으며, 송신 바에서 적외선으로 통신하고 있다. 통신하고 있는 송·수신바 사이에서 총 10 ｍ를 편안한 속도로 대상 자를 걷게 하여 처음 3 ｍ와 마지막 3 ｍ를 제외하고 나머 지 4 ｍ를 걷는 동안 대상자의 발이 감지되며 이것이 보행 변수에 대한 정보로 수집된다. 웹캠으로 보행 동영상을 저장하여 대상자의 발의 순서와 발 겹쳐짐으로 발생하는 인식오류 등을 보완했다. 수집된 보행 변수에 대한 정보 는 소프트웨어(OptoGait, Version 1.5.0.0)로 처리하였 다. 본 연구에서 보행의 특성으로는 환측 보장(affected step length, ASL), 활보장(stride length, SL), 환측 한발 지지기(affected single support, ASS), 분속수(cadence) 를 분석하였다. OptoGait검사는 3번 측정하여 평균값을 기록하였다. 측정자내 신뢰도·검사 재검사간 신뢰도는 r = .99·r = .98 ∼.99이다(Glatthorn et al., 2011).

5) 10미터 보행검사(10 m walk test, 10 m WT)

10 m 보행검사는 두 지점간의 직선거리를 폭 10 ㎝의 테이프를 이용해 14 m를 연결한 보행통로로 구성되며, 시 작과 끝의 각 2 m는 가속과 감속을 위한 거리로 설정하였 다(Dean et al., 2000). 보행통로의 10 m의 거리에 대하여 초시계로 보행시간을 측정하고 거리와의 계산으로 속도 를 구한 뒤 측정 변수로 사용하였다. 모든 연구 대상자들 은 3번 측정 후 평균값을 결과 값으로 사용하였다.

3. 실험절차

체중지지 트레드밀훈련과 기능적전기자극 치료는 주 5 회 총 8주, 30분간 시행하였으며, 대상자들은 공통적으로 보존적 물리치료를 주 5회, 30분씩 받았다. 먼저 기능적 전기자극치료를 시행한 후 트레드밀에서 현수장치를 이 용하여 후방보행훈련을 진행하였다.

기능적 전기 자극은 기능적 전기자극 치료기 Microstim (Medel GmbH, Germant, 2008)을 사용하였으며, 대상자는 앉은 자세에서 환측 하지의 Knee flexor, Knee extensor, Tibialis anterior, Foot Evertor에 전극을 붙이고, 직각파 형, 펄스 폭 400 ㎲, 자극 주파수는 40 ㎐로 고정, 자극강도는 근육의 정확한 움직임을 유도해 내기 위해 치료사의 관찰을 통해 총비골신경에 30 ~ 70 ㎃으로 조절하였다. 전기 자극 상승 및 하강은 0.3 sec로 하고 전기 자극으로 인한 근 수축 및 피로도를 최소화하기 위해 주어진 전기 자극은 대상자에게 안정 시 역치 이하로 적용하였다. 기능적 전기 자극은 총 15분간 실시하였다(Lindquist et al., 2007).

트레드밀 보행훈련은 Adbel-aziem 등(2016)의 연구를 바탕으로 실시하였다. 현수장치를 이용하여 후방보행 훈 련을 총 15분간 시행하였으며, 후방보행훈련은 트레드밀 (Deutschland, HP COSMOS, QUASAR MED) 위에서 보 행을 실시하며, 훈련시작 시 체중의 40%를 체중지지하면 서 보행 훈련을 시작하였으며, 이후 30%, 0%로 점차적으 로 체중지지를 줄여나갔다(Sousa et al., 2011;Visintin et al., 1998). 환자는 체중부하정도와 안전을 위해서 현수 장치를 하여 훈련을 하였다. 트레드밀 속도는 지면보행 동안 환자가 선택한 적절한 보행속도를 선택하였으며, 속 도는 기능이 개선될 때 회당 0.1 km/hr씩 증가시켰다 (Ditor et al., 2005). 보조 물리치료사가 대상자의 바로 뒤에 위치하여 체중지지 및 하지의 운동조절을 보조 하면 서 보행패턴을 교정 해 주도록 하였다. 또한 적절한 음성 명령으로 대상자의 후방 보행패턴을 촉진하였다. 대상자 의 운동능력에 따라 10분이 안되더라도 훈련을 유지할 수 없으면 즉시 중지 하였다. 또한 훈련 중 피로감, 통증 호 소, 호흡이상, 안색변화 등을 보이면 5분간의 휴식을 허용 하였다(Kesar et al., 2011).

보존적치료는 중추신경계발달재활치료로서 대상자들에 게 관절가동운동, 신장운동, 근력강화운동과 같은 신경생 리학적 치료법으로 구성된 보존적 물리치료를 실시하였다.

4. 자료분석

본 연구에서 수집된 자료는 SPSS v. 18.0 통계 프로그 램을 이용해서 분석하였고, “중재 전·후의 유의한 차이 를 비교하기 위해 Wilcoxon signed-rank test를 실시하 였다. 통계적 유의성을 검정하기 위하여 유의수준은 α = .05로 설정 하였다.

Ⅲ. 연구 결과

본 연구에 참여한 5명의 대상자의 일반적 특성은 다음 과 같으며<Table 1>, 8주간의 중재 후 결과는 다음과 같았 다<Table 2>.

1. 균형 능력의 변화

균형 능력의 전·후 비교에서 COP, LOS, BBS를 비교 분석한 결과 사후 검사에서 COP(p = 0.039), LOS(p = 0.043), BBS(p = 0.042) 변수에서 유의한 차이가 나타났 다(p>.05)<Table 2>.

2. 보행능력의 변화

보행 능력의 전·후 비교에서 Optogait, 10mWT를 비 교 분석한 결과 사후 검사에서 ASL(p = 0.043), SL(p = 0.043), ASS(p = 0.043), Cadence(p = 0.042), 10m WT(p = 0.042) 유의한 차이가 나타났다(p>.05)<Table 2>.

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 체중지지 트레드밀 후방보행훈련과 기능적 전기자극 치료가 외상성 뇌손상 환자의 균형과 보행능력 에 미치는 효과를 알아보고자 하였다. Finding et al. (2011)은 경증 외상성 뇌손상환자로 편타연합장애를 가진 44명과 경증 외상성 뇌손상 없이 편타연합장애를 가진 36 명을 대상으로 연구한 결과 두 그룹 모두에서 체간의 흔들 림이 줄어들었다고 보고하였으며, Frenceschini 등(2009) 은 트레드밀 보행훈련으로 뇌손상 환자의 체간 조절능력 이 증진되어 균형능력과 보행능력이 향상되었다고 보고 하였다. Park(2018)는 만성 뇌졸중 환자 35명을 대상으로 30분씩, 주 3회, 6주간 중재를 실시하였고 전방 보행에 비해 후방 보행 훈련에서 균형, 보행 능력이 향상을 보고 하였다. 또한 Silsupadol 등(2009)의 연구에서는 균형 손 상을 가진 노인 21명을 대상으로 3가지 다른 균형 훈련을 실시 한 결과 훈련 그룹에서 자세 동요가 감소 한 것으로 효과적으로 균형의 상승이 나타났다고 하였다. 본 연구서 도 균형능력의 변화를 알아보기 위해 COP와 LOS, BBS를 사용하였으며, 실험 전·후 차이가 나타났다. 결과에서 COP와 LOS변화에서 증진이 나타났으며, BBS에서 또한 점수의 향상을 보여 사전 연구와 일치하였다. Hyndman et al. (2003)은 뇌손상 환자 중 균형 능력의 감소로 인해 낙상을 가진 군이 낙상 경험이 없는 군에 비해 BBS 점수 가 유의하게 낮다고 하였으며, 이러한 결과로 볼 때 체중 지지 트레드밀 후방 보행훈련과 기능적 전기자극치료가 외상성 뇌손상 환자에게 의미 있는 증진을 가져오는 것으 로 확인되었다. 이는 트레드밀 보행훈련이 체중을 지지한 상태에서 실제로 유사한 후방보행 환경을 반복적으로 제 공해줌으로써 근력이나 지구력이 향상된 것으로 생각되 며, 뇌손상 환자의 균형 능력 증진으로 낙상위험 저하에 도움이 될 수 있다.

보행의 여러 지표 중 보행속도를 측정하는 것은 환자의 일상생활 능력과 기능 수준을 파악하고 예후를 예측하는 데 된다고 하였다 (Bohannon & Leary, 1987). Ada 등 (2003)의 연구에서는 트레드밀 보행 훈련과 지상보행훈련 군이 하지 스트레칭과 근력강화훈련군을 비교한 결과 트 레드밀 보행훈련과 지상보행훈련을 시행한 군이 보행속 도와 지구력에서 실험 전·후 유의한 차이가 있다고 보고 하였으며, 또한 Scherer (2007)은 외상성 뇌손상 진단을 받은 36세 남성군인을 대상으로 물리치료 중재인 체중지 지 트레드밀 보행 훈련을 적용한 결과 6분 보행거리와 최 장 거리가 증가하였다. 본 연구에서 외상성 뇌손상 환자 의 보행능력의 증진을 평가할 수 있는지 알아본 결과 optogait의 보행요소와 10 m WT에서 실험 전·후 속도가 향상됨을 볼 수 있었다. Nadeau, Amblard와 Mesure (2003)은 현재 운동생리학 연구에서 살펴보면 후방보행과 전방보행은 다른 운동생리적인 특징이 가지고 있고 보행 시 시간과 공간에서의 특징이 보행빈도 증가 및 지구력을 연장시킬 수 있다고 보고 하였다. 이러한 결과를 살펴보 면 체중지지 상태에서 후방 보행 시 운동 패턴이 바뀌게 되고 무릎의 안정성과 동작을 수행 시 근육의 활성도가 증가 하며, 특히 신근의 활동이 증가하여 올바른 체중지 지를 통해 발목관절의 움직임을 많이 사용하기 때문에 수 행력의 향상이 가져 온 것으로 사료된다. 이와 같은 보행 능력의 증진은 체중지지 트레드밀 후방보행훈련과 기능 적 전기자극 치료의 접근법이 임상환경에서 외상성 뇌손 상 환자의 균형과 보행능력 증진에 효과적일 수 있다는 것을 나타낸다.

본 연구의 제한점은 치료시간 이외의 일상생활을 통제 하지 못 하였고, 환자의 뇌가소성으로 인한 자연회복, 보 존적 물리치료의 효과 등의 외적인 요인을 완전히 배제하 지 못 하였으며, 환자 5명을 대상으로 연구를 시행하였기 때문에 외상성 뇌손상 환자에게 일반적으로 해석하는데 어려움이 있다. 향후 연구에서는 위의 제한점을 보안하여 외상성 뇌손상 환자의 균형과 보행능력의 증진을 위한 치 료프로그램에서 과학적으로 입증하는 다양한 연구들이 실행되어야 할 것이다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서 체중지지 트레드밀 후방 보행훈련과 기능 적전기자극 치료가 외상성 뇌손상 환자를 대상으로 균형 및 보행능력의 향상에 효과가 있음을 발견하였다. 향후 본 연구 결과를 바탕으로 외상성 뇌손상 환자의 균형 및 보행에 대한 중재 방법으로 활용될 수 있다고 사료된다.