Ⅰ. 서 론

심혈관질환(cardiovascular diseases; CVD)은 심장과 혈관의 장애를 의미하는 포괄적인 질환으로서, 세계보건 기구(World Health Organization; WHO, 2021)의 발표에 따르면 CVD는 2019년 기준 전 세계 사망원인의 약 32%를 차지하는 1위 질환이다. 우리나라의 경우 심장질환이 전 체 사망률의 45%를 차지하는데, 사망원인에 관한통계청 자료에 의하면, 심장질환으로 인한 사람이 10만 명당 63 명으로 악성신생물(10만 명당 160명) 다음으로 높은 비중 을 차지하는 것으로 나타났다(KOSIS, 2020). 하지만 심장 질환뿐 아니라 혈관 장애까지 포함하는 포괄적인 개념인 뇌혈관질환의 관점에서 살펴보면, 뇌혈관질환으로 인한 사망인구 10만 명당 42.6명, 당뇨병으로 인한 사망인구 10만 명당 16.5명 그리고 고혈압성 질환으로 인한 사망인 구는 10만 명당 11.9명까지 포함됨으로써, CVD 및 CVD 위험요인으로 인한 사망률은 더욱 높아지고 있다.

심혈관 질환 중 뇌졸중은 뇌혈관 손상에 의해 야기되 는 복합적인 기능 장애로 신체 한쪽의 편마비 또는 마비 증세를 일으키는 상위운동 신경기능 장애로 정의되어지 며 손상의 기전, 위치, 범위에 의해 환자의 증상이나 예후 가 결정된다(Le Danseu, 2020). 뇌졸중 증상은 운동 및 감각마비, 호흡 및 연하장애 등 다양한 양상을 보인다. 그 중 연하장애(dysphagia)는 연하곤란 또는 삼킴장애로 표현되기도 하며, 음식물이 구강에서 위까지 전달되는 경로에서의 기능장애로 인한 식이섭취 장애상태를 말한 다(Terré, 2020). 심한 경우에는 흡인성 폐렴, 영양실조, 탈수, 패혈증 등의 합병증으로 인하여 환자의 예후에 큰 영향을 미친다.

연하장애 환자를 위한 재활 방법으로는 식사 시 자세 변경, 구강 운동 조절과 운동 범위 훈련, 감각운동 조절 방법, 신경근 전기자극치료 등이 있다(Matos et al., 2022). 최근 임상에서 뇌졸중 환자를 대상으로 한 기능적 전기자극 치료에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다(Assoratgoon et al., 2023). 기능적 전기자극 치료는 마비된 근육의 치료 를 목적으로 신경이나 근육에 전기를 이용한 이래로 계속 발전되어 온 치료방법으로서 정상적인 신경지배를 받지 못하는 근육에 전기자극으로 근수축을 유도하여 기능적인 동작을 할 수 있도록 하는 방법이다. 기능적 전기자극치료 는 마비측 말초운동신경에 전기적으로 자극하여 근육을 수축시켜 관절 움직임을 만들고 더 나아가 기능적인 움직임 을 만들어주는 방법이다. 연하기능 향상을 위한 기능적 전기자극치료는 대표적인 장비인 VitalStim® 전기자극기 (SME Inc., USA)를 이용하여 임상현장에서 적용되어 왔으 며, 주로 설골상근과 설골하근 부위에 부착하여 시행된다 (Jung et al., 2005). 그러나 미주신경(vagus nerve)은 경동 맥 초(carotid sheath) 내에서 총경동맥 및 내경동맥과 함께 주행하며, 설골 높이(C3 수준)에서 설골 주변을 통과한다. 이에 따라 설골상·하근 부위에 적용되는 전기자극은 인접 한 미주신경을 자극할 가능성이 있으며, 이는 자율신경계 기능에 영향을 미칠 수 있다. 특히 뇌졸중과 같은 중추신경 계 질환을 가진 대상자의 경우, 자율신경계 조절 능력이 저하되어 있어 전기자극에 의한 자율신경계 불균형이 더욱 쉽게 발생할 수 있으며, 이로 인해 미주신경성 실신 (vasovagal syncope)과 같은 증상이 유발된 가능성도 배제 할 수 없다.

자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 나뉘며, 일 정한 균형을 유지하고 있는데 이 균형이 깨지게 되면 스트 레스나 다양한 질환에 노출될 가능성이 커진다(Tiwari et al., 2021). 교감신경계 활성이 감소되면 혈지질 농도가 상승하고 지방축적이 증가하는 경향이 생기며, 반대로 교 감신경계가 지속적으로 항진되면 다한증, 갈증, 고혈압을 유발할 가능성이 증가한다. 선행 연구를 보았을 때 자율신 경계를 측정하여 인체의 질환 가능성이나 항상성 적응성을 유추 판단 할 수 있다. 자율신경계의 활성은 내부 및 외부 환경 변화에 대해서 심박수의 주기적인 변화를 일으키게 되는데, 이를 심박 변이도(heart rate variability; HRV)라 고 한다. HRV는 심장주기의 R-R 간격의 시간적 변동을 측정하여 정량화한 것이다. HRV는 스트레스나 통증에 대 한 불안에 대해서 자율신경계의 활성을 판정하는데 사용될 수 있으며 또한 심장 질환 예측 및 사망지표 등으로 활용될 수 있어 특정 질환에서 또는 특정 중재를 제공하였을 때 자율신경계가 어떠한 상태인지 해석하는데 사용된다 (Buchman, et al., 2002). 인체가 안정 상태에 있을 경우 HRV 변화율은 매우 크고 복잡한 양상을 가지지만, 스트레 스나 질환에 놓일 경우 일정한 상태를 유지한다.

오늘날 재활에서 연하치료 시 사용되는 대표적인 전기 치료 방법으로 전기자극 치료를 사용하는 치료가 적용되 어 왔다. 전기자극 치료가 연하기능에 미치는 영향을 분 석하는 연구는 많았지만 전기자극치료에 대한 기존 선행 연구들은 대부분 전기자극치료의 치료적 효과에 대한 연 구이며(Farooq et al., 2023;Liang et al., 2021), HRV를 이용하여 전기자극에 의해 받게 되는 심혈관계 스트레스 의 관계에 대한 연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 연하기능을 위한 기능적 전기자극치료를 하기 전과 후의 자율신경계에 미치는 영향을 알아봄으로써 임상 환경에 서 연하기능을 위한 기능적 전기자극치료를 적용할 때 근 거 자료를 제공하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상자

본 연구의 대상자는 부산시에 소재하는 T 재활병원 재 활의학과에서 삼킴 장애로 진단받아 삼킴 치료가 의뢰된 입원환자들 중 조영제를 이용한 비디오 투시 검사 (videofluoroscopic swallowing study; VFSS)에서 연하기 능 장애가 확인된 성인 17명(남자 13명, 여자 4명)을 대상 으로 실험을 실시하였다. 본 연구에 참여한 모든 대상자 는 PAS(penetration–aspiration scale) 5점 이상의 점수로 재활의학과 의사에게 연하장애 기능적 전기자극치료를 처방 받아 치료를 받는 대상이며, 인지기능 저하로 검사 자의 지시에 협조하지 못하는 환자와 전기자극 치료가 금 기된 환자들은 제외하였다. 연구 대상자의 평균 연령은 67.70±12.84세, 체중은71.41±7.41 ㎏, 평균 신장은 170.35±9.82 ㎝이며, 발병원인은 뇌출혈 9명, 뇌경색 8 명, 평균 유병기간은 10.52±6.71개월 이었다. 모든 대상 자는 연구에 대한 의의와 설명을 듣고 자발적으로 연구 참여에 동의하였고, 모두 서면으로 동의서를 작성하여 실 험에 참여 하였다. 본 연구의 모든 과정은 헬싱키 선언 (Declaration of Helsinki)에 따라 연구 윤리를 준수하여 수행되었다.

2. 측정도구 및 실험도구

1) 연하기능을 위한 기능적 전기자극치료

연하기능 향상을 위한 기능적 전기자극치료는 VitalStim® 전기자극기(SME Inc., USA)를 이용하여 시행하였다. 치료 는 1회 30분, 주 5회, 총 4주 동안 진행되었으며, 모든 중재는 연하재활 5년 이상의 임상경험을 가진 작업치료사에 의해 실시되었다. 대상자가 통증을 호소하거나 불편감을 느끼는 경우에는 자극 강도를 즉시 조절하였고, 이상 반응이 발생할 시 치료를 중단하도록 하였다(Jung et al., 2005).

전극 부착은 선행연구에서 제시된 방법을 기반으로 설골 상근과 설골하근 부위에 적용하였다. 전극은 근섬유의 방향 과 평행하게 위치하도록 부착하였으며, 부착 전 피부 저항을 최소화하기 위해 털 제거, 각질층의 가벼운 마찰, 그리고 알코올을 이용한 피부 청결 과정을 동일하게 수행하였다. 자극의 파라미터는 기존 임상 및 연구에서 사용된 프로토콜 을 참고하여 주파수 80Hz, 펄스 폭 300μs로 설정하였으며, 강도는 대상자가 통증 없이 견딜 수 있으며 목 부위 근육의 가벼운 수축이 관찰되는 수준에서 조절되었다.

2) 자율신경계 측정

자율신경계 활성도의 평가는 Ubioclip 맥파측정기 (Biosensecreative, Korea)를 사용하여 실시하였다. 측정은 자율신경계에 영향을 미칠 수 있는 외생 변수를 모두 통제하 였다. 실험실 온도는 23℃, 습도는 65%로 설정하였으며, 외부의 소음을 차단 하였다. 실험 24시간 전부터 음주, 카페인섭취, 과도한 운동을 제한하였으며, 실험시간은 오후 5시에서 7시 사이 식전으로 통제하였다. 측정 자세는 등받이 와 팔걸이가 있는 편안한 의자에서 팔과 등받이에 기댄 자세에서 수행되었으며, 의자에 앉은 자세에서 10분간의 안정을 취한 뒤 좌측 검지 손가락에 측정기(pulsoximeter)를 부착하여 측정되었다(Kim et al., 2015). 모든 측정은 전기자 극치료 실시 직전과 직후에 동일한 환경에서 진행되었다. 측정된 변수는 평균 심박수(mean HR), 교감 신경계의 활성 을 반영하는 low frequency(LF), 부교감 신경계의 활성을 반영하는 high frequency(HF), 그리고 교감 신경계와 부교 감 신경계의 균형을 반영하는 LF/HF 비율이다. 그리고 심전도 R-R 간격의 표준 편차인 SDNN(standard deviation of normal-to-normal intervals)와 R-R 간격의 RMS(root mean square) 평균으로 측정된 RMSSD(root mean square of successive differences)를 측정하였는데, SDNN은 심혈 관계 건강과 밀접하게 관련되어 있으며, 값이 낮을수록 심혈관질환의 발생 위험과 높은 사망률과 연관이 있으며 (Kim et al., 2014), RMSSD는 자율신경계의 안정성과 회복 능력을 반영하는 지표로, 감소는 스트레스 반응 및 자율신경 계의 불균형을 의미할 수 있다(Shin et al., 2015).

3. 실험절차

측정은 모든 대상자에게 연구 목적과 실험 방법을 충분히 설명한 후 실시하였다. 대상자들은 치료 효과에 따른 생리적 변화를 정확하게 비교하기 위해 전기자극 중재를 시행하기 전에 안정 상태에서 자율신경계 지표를 먼저 측정하였다. 측정은 조용하고 외부자극이 최소화된 동일한 환경에서 이루어졌으며, 대상자들은 편안한 자세로 앉아 5분간 안정 을 취한 후 맥파측정기(Ubioclip, Biosensecreative, Korea) 를 이용하여 기초 자율신경계 신호를 기록하였다.

안정 시 측정이 완료된 후, 대상자에게 전기자극치료에 대한 절차와 주의 사항을 다시 설명한 뒤 VitalStim 전극 부착을 진행하였다. 전극 부착 부위의 피부저항을 최소화 하기 위해 털 제거, 각질 정리, 알코올 소독 과정을 동일하 게 수행하였다. 전극은 선행연구에서 제시된 표준화된 위 치에 따라 설골상근군과 설골하근군 위에 근섬유의 방향 과 평행하도록 부착하였다. 모든 대상자는 동일한 치료 강도 조절 방식에 따라 목 주변 근육에서 미세한 수축이 확인될 때까지 점진적으로 전기자극 강도를 증가시켰다.

중재는 30분 동안 진행되었으며, 대상자가 통증이나 불 편감을 호소하지 않는 범위에서 치료가 유지되었다. 치료 중 대상자의 호흡, 표정, 불편감 여부를 지속적으로 관찰 하여 이상 반응이 발생하지 않도록 관리하였다. 치료가 종료된 직후, 동일한 환경에서 자율신경계 지표를 다시 측정하였으며, 측정 절차는 사전 평가와 동일하게 수행하 였다. 전후 평가 간의 환경적 오차를 최소화하기 위해 모 든 측정은 동일한 시간대와 동일한 자세에서 이루어졌다.

수집된 생리 신호는 평균 심박수(mean HR), LF, HF, LF/HF 비율, SDNN, RMSSD 값으로 이를 분석 대상으로 하였다.

4. 자료분석

본 연구에서 수집된 자료는 SPSS v. 26.0 통계 프로그 램을 이용해서 분석하였고, 평균 심박수(mean HR), LF, HF, LF/HF 비율, SDNN, RMSSD 값을 비교 분석하기 위 해서 대응 t검정을 실시하였다. 통계적 유의수준은 .05로 정하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 대상자의 일반적 정보

본 연구에 참여한 연구대상자의 일반적 정보는 다음 Table 1과 같다.

2. 연하기능을 위한 기능적 전기자극 치료 후 자율 신경계 활성도 변화

연하기능을 위한 기능적 전기자극 치료 후 자율신경계 활성도는 LF, HF, LF/HF, BPM, SDNN, 그리고 RMSSD 모든 값에서 통계학적으로 유의미한 차이를 보이지 않았 다(p<.05)(Table 2).

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 연하장애 환자에게 기능적 전기자극치료를 시행했을 때 자율신경계에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 하였다. 기존의 연구들에서는 전기자극치료가 연 하장애 환자에게 미치는 치료 효과에 대한 많은 연구가 존재하지만, 전기자극치료가 자율신경계에 미치는 영향 을 구체적으로 다룬 연구는 상대적으로 부족하여 연하장 애 환자에게 기능적 전기자극치료를 시행할 때 자율신경 계 기능에 대한 변화를 관찰하고자 하였다.

연구 결과, 기능적 전기자극치료가 자율신경계에 미치 는 영향을 평가한 모든 항목(LF, HF, LF/HF, BPM, SDNN, RMSSD)에서 통계적으로 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 전기자극치료가 자율신경계에 직 접적인 영향을 미치지 않음을 시사하며, 연하장애 환자에 게 기능적 전기자극치료를 시행하는 것이 상대적으로 안 전함을 확인할 수 있었다. 기존 연구들과 마찬가지로(Kim et al., 2015; Shin et al., 2014), 본 연구에서도 중재 적용 후 자율신경계의 지표들이 통계학적 유의미한 차이를 보 이지 않음으로써 해당 중재가 자율신경계에 미치는 영향 이 미미함을 알 수 있었다. 이에 본 연구 또한 전기자극치 료가 연하장애를 위한 전기자극이 자율신경계에서 유의미 한 변화 없이 안전하게 적용될 수 있음으로 생각된다.

그리고 SDNN과 RMSSD 값에서 통계학적 유의성은 없 었지만 감소된 경향을 확인할 수 있었다. SDNN(시간 영 역에서의 심박수 변동성)은 심혈관계 건강과 밀접하게 관 련되어 있으며, 값이 낮을수록 심혈관질환의 발생 위험과 높은 사망률과 연관이 있다(Kim et al., 2014). RMSSD(고 빈도 영역의 심박수 변동성)는 자율신경계의 안정성과 회 복 능력을 나타내는 지표로, 감소는 스트레스 반응 및 자 율신경계의 불균형을 의미할 수 있다. 따라서 SDNN과 RMSSD의 감소는 심혈관 및 자율신경계에 미치는 잠재적 인 부정적 영향을 시사할 수 있으며, 이러한 결과는 전기 자극치료 적용 시 주의가 필요함을 알린다. 이와 관련하 여, 이전 연구에서는 전기자극이 자율신경계의 반응을 변 화시킬 수 있다는 보고가 있었다(Shin et al., 2015). 이에 연하치료에 적용되는 기능적 전기자극은 안전하나, 주의 할 필요는 있음으로 보인다.

하지만 본 연구의 결과는 모든 환자 및 대상에게 일반 화하기에는 연구 대상이 부산시에 위치한 한 재활병원의 입원 환자들로 한정되었기 때문에 다소 한계가 있다. 또 한 연구 참여자의 수가 17명으로 적어 통계적 검정력이 다소 부족할 수 있다. 이로 인해 본 연구의 결과를 일반화 하는 데 한계가 있을 수 있으며, 추후 연구에서는 대상자 의 수를 확대하여 보다 확실한 결론을 도출할 필요가 있 다. 또한, 본 연구는 전기자극치료가 자율신경계에 미치 는 영향을 단기적인 측면에서 평가하였으므로, 장기적인 영향에 대한 추가적인 연구도 필요한 것으로 보인다.

따라서 후속 연구에서는 보다 다양한 지역과 인구 집단 을 대상으로 더 많은 대상자를 표본으로 한 연구가 필요하 며, 정형스포츠물리치료 및 장애인스포츠 등의 현장에서 사용될 수 있는 전기자극치료에서도 자율신경계에 대한 영향을 보다 세밀하게 살펴보는 것이 중요하다. 이에 심 혈관계 질환과 관련된 변수들을 통합적으로 고려하여 정 형스포츠물리치료 및 장애인스포츠 등에서도 사용될 수 있는 전기자극치료가 자율신경계에 미치는 영향을 다각 적으로 분석하는 연구를 추후 수행할 예정이다.

Ⅴ. 결 론

본 연구의 결과에 따르면 연하기능을 위한 기능적 전기 자극치료는 연하장애 환자의 자율신경계에 영향을 미치 지 않아 안전하게 적용될 수 있음을 알 수 있다. 하지만 본 연구의 결과 중 SDNN과 RMSSD 수치가 다소 감소하 는 경향이 있어 적용 시 주의할 필요는 있음으로 보인다. 추후 연구에서는 심혈관계 질환과 관련된 변수들을 통합 적으로 고려하여 정형스포츠물리치료 및 장애인스포츠 등에서 사용될 수 있는 다양한 전기자극치료에서도 자율 신경계에 미치는 영향을 다각적으로 분석하는 연구를 수 행할 예정이다.