Ⅰ. 서 론

뇌졸중(stroke)은 전 세계적으로 매년 약 1,370만 명의 새로운 환자가 발생하고 있는 주요 질환으로 장애와 사망의 두 번째 원인으로 알려져 있다(Saini et al., 2021). 뇌졸중은 중추신경계 손상으로 인해 편마비가 발생하며, 그 결과 마비측 하지의 근육 불균형으로 체중 지지 능력 감소와 체중 이동 장애가 나타나고 이는 균형 및 자세 조절 능력 저하로 이어진다(Hsiao et al., 2020). 이러한 기능 장애는 신체 기능과 일상생활 수행 능력의 감소로 이어지며, 뇌졸중 환자의 기능 회복과 독립적인 생활을 위해 체계적인 재활 중재가 필요하다(Lee et al., 2021).

뇌졸중 환자의 기능 회복을 위해 근력 강화 훈련과 기능적 과제 기반 훈련이 효과적인 중재 방법으로 제시되고 있다. 최근 체계적 문헌고찰에 따르면 저항성 근력 훈련은 뇌졸중 환자의 하지 근력 향상에 긍정적인 효과를 보이며, 균형 및 보행 능력에도 잠재적인 개선 효과가 보고되고 있다(Pereira et al., 2023). 또한 Hyun et al. (2021)은 실시간 시각적 피드백을 활용한 sit-to-stand 훈련이 하지 근력과 기능적 수행 능력을 유의하게 개선한다고 보고하였다. 이러한 결과는 기능적 과제 기반 훈련이 뇌졸중 환자의 운동 기능 회복에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.

스쿼트 운동은 엉덩관절, 무릎관절 및 발목관절의 협응적 움직임이 요구되는 폐쇄사슬 운동으로 주요 하지 근육의 동시 활성을 유도하는 대표적인 기능적 운동이다(Bae et al., 2015). 뇌졸중 환자를 대상으로 한 선행연구에서 스쿼트 운동은 마비측 하지의 넙다리곧은근 및 넙다리두갈래근을 포함한 주요 근육의 신경근 활성을 유의하게 향상시키는 것으로 보고되어, 뇌졸중 후 하지 운동 기능 재활을 위한 효과적인 기능적 훈련으로 인정받고 있다(Gray et al., 2012). 또한, 뇌졸중 환자에서 스쿼트 수행 시 마비측 하지의 근활성 패턴은 건강한 성인과 유의하게 다르며, 정강근의 과활성 및 장딴지근의 활성 저하가 나타나는 것으로 보고되었다(Lee et al., 2015). 특히, Ki et al. (2014)은 지면 경사 조건의 변화가 뇌졸중 환자의 스쿼트 수행 중 하지 근활성도 패턴에 유의한 영향을 미침을 확인하였으며, 무릎 굽힘 각도 및 지면 조건에 따라 하지 근육 활성이 달라진다는 Han et al. (2017)의 결과와 함께, 지지면 조건이 스쿼트 훈련의 신경근 효과를 결정하는 핵심 변인임을 시사한다. 또한, 불안정 지지면에서 수행되는 운동은 자세 동요를 증가시켜 균형 유지를 위한 신경근 조절을 요구하며, 안정된 지지면에 비해 근육의 활성도를 증가시키는 것으로 보고되고 있다(Jung et al., 2015). 특히, 하지 근육의 신경근 조절 및 균형 전략의 향상은 보행 시 체중 이동과 추진력 생성 능력 개선으로 이어질 수 있으며, 이는 보행 수행 능력 향상에 기여할 가능성이 있다(Hsiao et al., 2020).

최근에는 운동 중 근육의 생리학적 반응을 평가하기 위한 지표로 근육 산소포화도(muscle oxygen saturation, SmO₂)가 주목받고 있다(Perrey et al., 2024). 근적외선 분광법(near-infrared spectroscopy, NIRS)을 통해 측정되는 근육 산소포화도는 근육 조직 내 산소 공급과 소비 간의 균형을 반영하며, 운동 수행 중 근육의 국소적 대사 활동을 평가하는 중요한 생리학적 지표로 활용되고 있다(Peikon et al., 2025). 특히 근활성도와 함께 분석할 경우 근활성 변화와 산소 대사 반응 간의 상호관계를 확인할 수 있어 운동 수행 중 나타나는 신경근 반응과 근육의 대사적 반응을 보다 종합적으로 이해하는 데 도움이 되는 것으로 보고되고 있다(Song et al., 2025). 또한, 근활성도와 근산소포화도를 함께 분석함으로써, 서로 다른 지지면 조건에서 유도되는 신경근 활성 변화가 실제 국소 근육의 산소 이용 및 대사 반응 변화와 동반되는지를 보다 구체적으로 확인할 수 있다(Peikon et al., 2025; Song et al., 2025). 이러한 접근은 지지면 조건에 따른 운동 효과의 신경근 및 생리학적 기전을 보다 통합적으로 이해하는 데 중요한 정보를 제공할 수 있다.

그러나 이전 선행 연구들은 주로 기능적 수행 결과에 초점을 맞추어 왔으며, 근육의 생리학적 대사 반응을 분석한 연구는 제한적이다. 또한 대부분의 연구는 단일 지지면 조건에서 수행된 운동을 중심으로 이루어져, 서로 다른 지지면 조건에서 동일한 기능적 운동을 수행할 때 나타나는 근육의 신경생리학적 반응을 비교한 연구는 아직까지도 부족한 실정이다. 특히, 불안정 지지면이 신경근 활성 증가를 유도하는 과정에서 실제 근육의 산소 이용 및 기능적 수행 능력에 어떠한 영향을 미치는지에 대해서는 명확히 규명되지 않았다.

따라서 본 연구의 목적은 서로 다른 지지면에서 수행되는 스쿼트 훈련이 뇌졸중 환자의 근육 산소포화도, 근활성도 및 보행 능력에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 본 연구는 다음과 같은 가설을 설정하였다. 첫째, 불안정 지지면에서의 스쿼트 훈련은 안정 지지면 대비 하지 주요 근육의 근활성도를 더 크게 증가시킬 것이다. 둘째, 불안 정 지지면에서의 스쿼트 훈련은 안정 지지면과 비교하여 근육 산소포화도의 반응 양상에 차이를 나타낼 것이다. 셋째, 불안정 지지면에서의 스쿼트 훈련은 안정 지지면 대비 보행 능력이 더 크게 증가시킬 것이다. 이러한 연구 결과는 뇌졸중 환자의 개별화된 운동 처방 프로토콜 개발 과 근거 기반 임상 실무 구축에 기여하며, 지지면 조건을 고려한 효과적인 재활 중재 전략 수립에 실용적 지침을 제공할 것으로 기대된다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상

본 연구는 M시 소재 요양병원에 입원 중인 뇌졸중 환자를 대상으로 수행되었으며, 헬싱키 선언(declaration of helsinki)의 윤리 원칙을 준수하였다. 모든 대상자는 연구의 목적과 절차에 대해 충분한 설명을 듣고 연구 중 불편감이나 참여가 어려운 경우 언제든지 중단할 수 있다는 내용이 있는 서면 동의서를 작성한 자를 모집하였다. 연구에 필요한 표본 수는 G*Power 3.1의 F 검정 ANOVA, repeated measures, within-between interaction을 사용하여 산출하였다(Kang, 2021). 산출 기준은 효과 크기(f)=0.30, 유의수준(α)=0.05, 검정력(1–β)=0.80, 반복측정 간 상관관계 0.5, 구형성 보정치(ε)=1로 하였으며, 효과 크기 0.30은 Cohen (2013)이 제시한 중간(f=0.25)에서 큰(f=0.40) 수준의 중간 값으로, 뇌졸중 재활 분야 하지 저항성 훈련의 근활성도 관련 중재 효과에 대한 보수적 추정치로 적용하였다(Pereira et al., 2023). 산출 결과, 24명의 대상자가 필요한 것으로 도출되었으며, 중도 탈락자를 고려하여 총 30명의 대상자를 모집하였다. 대상자의 선정 및 제외 기준은 다음과 같다. 선정기준은 MRI 및 CT에 의해 전문의에게 뇌졸중 진단을 받고 발병기한이 1년 이상 3년 미만인 자, MMSE-K 점수 21점 이상으로 의사소통이 가능하여 연구 진행이 가능한 자, 하지 측정에 문제가 없는 자, 중재 이행에 문제가 없는 자, 기능적 보행지수(functional ambulation categories, FAC) 점수 2점 이상으로 간헐적 도움 및 독립 보행이 가능한 자로 하였고 뇌졸중 외 다른 신경학적 질환이 있는 자, 하지에 정형외과적 질환이 있는 자 및 다리 통증으로 연구 진행이 불가능한 자는 제외하였다. 중재는 6주 동안 주 3회 실시되었으며, 연구 기간 동안 이상반응은 보고되지 않았고 중도 탈락자는 없었다. 대상자의 일반적인 특성은 Table 1에 제시하였다.

2. 연구 설계

본 연구는 CONSORT 지침에 따른 무작위 대조 연구이며, 총 30명의 대상자는 무작위 배정 프로그램(Random allocation software version 1.0)을 통해 실험군(experimental group, EG)과 대조군(control group, CG)으로 각각 15명씩 무작위 배정되었다. 배정 은닉(allocation concealment)을 보장하기 위해 연구에 직접 참여하지 않은 자가 순차적으로 번호가 매겨진 불투명 봉투를 준비하였으며, 각 대상자는 사전 평가가 완료된 후 개봉하여 배정 군을 확인하였다. 중재 특성상 치료사와 대상자의 눈가림(blinding)은 불가능하였다. 그러나 사전 및 사후 평가는 배정 군에 대한 정보를 알지 못하는 평가자가 실시하였으며, 평가자와 대상자 모두에게 연구 기간 동안 배정 군에 대한 정보를 공개하거나 추측하지 않도록 사전 교육하였다.

모든 대상자는 중재 시작 전에 사전 검사를 받았으며, 중재가 종료된 후 사후 검사를 받았다. 사전 사후 측정은 근산소포화도와 근활성도, 보행 능력을 평가하였다. 모든 대상자는 일반적인 물리치료와 스쿼트 운동을 수행하였으며, 실험군(EG)은 밸런스 패드를 이용한 불안정한 지지면에서 스쿼트 운동을 실시하였고 대조군(CG)은 안정된 지지면에서 동일한 스쿼트 운동을 수행하였다. 모든 중재는 전문 교육을 이수한 3년 이상의 물리치료사의 감독하에 진행되었다. 중재 전 과정에 걸쳐 담당 물리치료사는 매 회기 시작 전 대상자의 전반적인 상태(통증, 피로, 어지러움 등)를 구두로 확인하고 기록하였으며, 훈련 중에는 균형 손실 및 낙상 예방을 위해 대상자 옆에 상시 대기하였다. 불안정 지지면 훈련의 낙상 위험을 고려하여, 모든 스쿼트 훈련은 평행봉 또는 안전 바 옆에서 실시하였고, 대상자가 필요 시 즉시 지지할 수 있도록 하였다. 이상반응(통증, 관절 부종, 낙상, 어지러움, 심혈관계 증상 등)이 발생한 경우 즉시 중단하고 담당 의사에게 보고하도록 사전에 프로토콜을 수립하였다. 또한, 연구자는 매 회기 종료 후 이상반응 발생 여부를 표준화된 이상반응 기록지에 기록하였다. 또한, 평가 및 중재는 21 °C의 열중립 환경에서 수행되었다(Figure 1).

Figure 1

Study flow diagram

3. 측정 방법

1) 근육 산소포화도

하지 근육의 산소포화도(SmO₂)는 휴대용 근적외선 분광법 장치(Train red fyer 2.0, Train.Red, Netherlands)를 이용하여 측정하였다. 본 장비는 LED 광원과 64 픽셀 수신기가 내장되어 있다. 또한, 760 nm와 850 nm의 이중 파장을 사용하여 100 Hz의 샘플링 주기로 데이터를 수집하며, SmO₂는 산소혈색소(oxyhemoglobin)와 탈산소혈색소(deoxyhemoglobin)의 상대적 비율을 기반으로 하여 자동적으로 산출된다(Miranda-Fuentes et al., 2021).

측정 근육은 보행 시 체중 수용과 추진력 생성에 중요한 역할을 하는 마비측 가쪽넓은근(vastus lateralis, VL)과 안쪽장딴지근(medial gastrocnemius, MG)으로 설정하였다(Quaresima et al., 2002; Stathopoulos et al., 2024). 센서 부착 위치는 선행연구를 참고하여 VL은 넙다리뼈 큰돌기(greater trochanter)와 무릎뼈 가쪽면 사이의 50% 지점으로 하였으며(Miyamoto et al., 2020), MG는 무릎관절에서 10 cm 아래쪽과 안쪽 3 cm 지점으로 설정하였다(Stathopoulos et al., 2024). 각 근육의 SmO₂ 측정에 대한 검사-재검사 신뢰도는 VL ICC=0.77, MG ICC=0.87로 보고되었다(Biddulph et al., 2023). 센서 부착 전 피부 표면의 털 및 이물질을 제거하고 알코올 솜으로 닦아 광 투과성을 확보하였으며, 운동 중 발생할 수 있는 동작 인공산물(motion artifact)을 최소화하기 위해 고정용 스트랩을 이용하여 센서를 안정적으로 부착하였다.

SmO₂는 휴식 상태와 운동 수행 중에 실시간으로 측정하였다. 휴식 시 측정은 조용한 실내 환경에서 바로 누운 자세로 3분간 안정 상태를 유지하며 실시하였으며, 외부의 빛 간섭을 최소화하기 위해 눈 가리개를 착용하도록 하였다. 운동 중 측정은 휴식 측정 직후 실시하였으며, 대상자는 휴식 시간 측정 및 30 m 직선 구간을 왕복하여 걷는 6분 보행 검사(6-Minute Walk Test, 6MWT)를 수행하는 동안 SmO₂를 연속적으로 기록하였다.

2) 하지 근활성도

하지 근활성도는 무선 sEMG(BTS FreeEMG 1000, BTS Bioengineering, Italy)을 사용하여 측정하였다. 이 장비는 잡음 제거를 위해 대역 필터 20-450 Hz, 노치 필터 60 Hz가 적용되었으며, 근전도 신호는 1,000 Hz로 샘플링 되었다(Silva et al., 2018). 전극은 Ag-AgCl 유착성 전극(3M EKG 일렉트로드 2225H)을 사용하였으며, 전극 간 거리는 2 cm로 유지하였다. 부착 전 전극과의 피부 저항을 최소화하기 위해 부착 부위의 털과 이물질을 소독용 알코올 솜으로 제거하였다. 전극 부착 부위는 SENIAM(surface electromyography for the non-invasive assessment of muscle)의 가이드라인 지침을 참고하였으며, 마비측 하지의 넙다리곧은근(rectus femoris, RF), 넙다리두갈래근(biceps femoris, BF), 안쪽장딴지근(MG)을 측정하였다. 전극은 근섬유 방향과 평행하도록 부착하였다.

측정 시 근전도 신호의 정규화를 위해 바로 선 자세(standing position)를 기준 값(reference value)으로 설정하였다. 대상자가 바로 선 자세를 5초 동안 유지하는 동안 마비측 하지 근육의 근활성도를 측정하였으며, 처음과 마지막 1초 구간을 제외한 중간 3초 구간의 평균값을 기준 값으로 산출하였다(Arabzadeh et al., 2023). 이후 앉았다 일어나기(sit-to-stand) 동작 수행 중 측정된 근활성도는 기준 값에 대해 정규화하여 % 기준 수축 값(% reference contraction)으로 산출하였다(Lee et al., 2024).

앉았다 일어나기 동작은 엉덩관절 및 무릎관절의 굽힘-폄 주기를 포함하는 폐쇄사슬 기능적 동작으로, 본 연구에서 측정한 넙다리곧은근, 넙다리두갈래근, 안쪽장딴지근이 동시에 활성화되어 스쿼트 동작과 유사한 하지 근활성화 패턴을 보인다(Slater & Hart, 2017). 또한, 앉았다 일어나기 동작은 의자 높이를 표준화할 경우 동작의 시작 및 종료 지점이 명확하게 정의되어 편마비를 가진 뇌졸중 환자에서 높은 측정 재현성과 표준화가 가능하다는 장점이 있다(Prudente et al., 2013). 뇌졸중 환자는 편마비로 인해 신뢰할 수 있는 최대 수의적 수축(maximal voluntary contraction, MVC) 수행이 어렵기 때문에, 기능적으로 표준화된 앉았다 일어나기 동작을 측정 과제로 선정하여 스쿼트 훈련에 의한 신경근 적응이 일상생활 기능 동작으로 전이되는 효과를 평가하였다(Wang et al., 2022). 앉았다 일어나기 동작의 시작 시점은 대상자의 엉덩이가 의자에서 떨어지는 순간으로 정의하였으며, 종료 시점은 완전히 직립 자세에 도달한 시점으로 설정하였다. 표면근전도 신호는 동작 수행 직전부터 종료 시점까지 연속적으로 기록되었다.

모든 측정은 대상자가 측정의 적응을 위해 1회 연습 후 3회 반복 수행하였으며, 분석에는 각 근육별 측정값의 평균을 사용하였다. 이 장비는 검사자 내 신뢰도가 0.85~0.95의 수준을 보인다(Jang et al., 2018).

3) 6분 보행 검사

6분 보행 검사(6minute walk test, 6MWT)는 신경계 질환 및 심장·호흡기 질환 환자 등 다양한 임상 집단에서 심폐 지구력과 보행 지속 능력을 평가하기 위해 사용되는 보행 검사이다. 이 검사는 실제 일상생활에서 요구되는 장거리 보행 수행 능력을 반영하는 평가 방법으로 알려져 있다. 평가는 조용하고 장애물이 없는 실내 공간에서 30 m 보행 구간을 왕복하도록 하여 실시하였으며, 대상자는 가능한 빠른 속도로 6분 동안 지속적으로 보행하도록 지시하였다(Holland et al., 2014). 검사 동안 평가자는 일정한 간격으로 격려 문구를 제공하였으며, 최종 결과 값은 6분 동안 이동한 총 보행 거리로 기록하였다. 6MWT는 평가자 간 신뢰도가 0.95로 보고되어 높은 신뢰도를 보이는 평가 도구이다(Cheng et al., 2020).

4. 실험절차

1) 일반적인 물리치료

일반적인 물리치료는 30분씩 진행되었으며, 관절 가동 범위 운동, 근력 강화 운동, 균형 훈련 및 보행 훈련으로 구성되었다. 관절 가동 범위 운동은 수동 및 능동 관절 운동과 근육 스트레칭을 포함하여 실시하였다. 근력 강화 운동은 엉덩관절과 무릎관절의 등척성 및 등장성 운동을 포함하여 브릿지 운동과 앉았다 일어서기와 같은 기능적 동작을 중심으로 수행하였다. 균형 훈련은 체중 이동 훈련과 단하지 지지 유지 훈련을 중심으로 실시하였으며, 보행 훈련은 보조 기구를 활용한 평지 보행 연습으로 진행하였다. 이러한 중재는 뇌졸중 환자의 운동 기능 향상을 촉진하는 데 중점을 두고 실시하였다.

2) 스쿼트 훈련

본 연구에서 모든 대상자는 스쿼트 훈련을 실시하였다. 이 훈련은 양 발을 어깨 넓이보다 약간 넓게 벌린 선 자세에서 팔을 교차하여 가볍게 팔짱을 끼고 체간을 곧게 유지한 후 무릎 관절을 70도까지 굽힌 후 다시 폄하도록 하여 진행되었다(Han et al., 2017; Kim & Song, 2010). 실험군은 추가로 밸런스 패드(balance pad, AIREX AG, Switzerland, 50 cm × 41 cm × 6 cm)를 사용하여 불안정한 지지면에서 실시하였다. 본 훈련은 1세트당 15회로 5세트 실시하였으며, 세트당 휴식 시간은 2분으로 설정하였다. 불안정 지지면 훈련 시 대상자의 심리적 불안감을 최소화하고 낙상을 예방하기 위해 담당 치료사가 대상자 옆에 상시 대기하며 안전 상태를 지속적으로 확인하였다. 또한, 과도한 체간 기울임, 비대칭 체중 지지 및 보상 움직임이 나타나지 않도록 무릎과 발끝 정렬 및 체간의 중립 자세 유지를 지속적으로 구두 피드백하며 감독하였다.

5. 자료 분석

모든 자료 분석은 IBM SPSS 27.0(IBM Co.)를 사용하여 수행되었으며, 모든 자료 분석은 평균과 표준편차(mean ± standard deviation, SD)로 제시하였다. 모든 변수의 정규성 검정은 Shapiro-Wilk 검정을, 등분산 검정은 Levene 검정을 실시하였으며, 검사 결과 두 집단 간 각 특성 및 각 변수의 사전값(pre)에는 차이가 없음을 확인하였다. 중재 전·후 집단의 주효과, 시간의 주효과 및 집단×시간에 따른 상호작용 효과를 분석하기 위해 이원 혼합 설계 분산분석(two-way mixed design ANOVA)을 실시하였다. 또한, 시간의 주효과 및 상호작용 효과가 유의한 경우, 각 집단의 시간에 따른 변화를 파악하기 위해 단순 효과 분석(simple effect analysis)을 추가로 실시하였다. 집단 내 분석은 대응표본 t-검정(paired t-test)을, 집단 간 분석은 독립표본 t-검정(independent t-test)으로 분석하였다. 모든 통계 분석의 유의수준은 α=.05로 설정하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 중재에 따른 근육 산소포화도 전·후 비교

VL의 근육 산소포화도에서는 시간에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=9.983, p=0.004, partial η²=0.263, 95% CI=0.437, 2.051)(p<0.05), 집단 간 차이 및 집단×시간 상호작용 효과는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 11.11±3.14%에서 중재 후 12.53±3.60%로 증가하였으며, 대조군 또한 10.63±2.21%에서 11.69±3.21%로 증가하였다(p<0.05).

MG의 근육 산소포화도에서도 시간에 따른 주효과가 유의하게 나타났으며(F=21.596, p<0.001, partial η²=0.435, 95% CI=0.487, 1.254), 집단 간 차이 및 집단×시간 상호작용 효과는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 8.42±4.55%에서 중재 후 9.57±4.24%로 증가하였으며, 대조군은 9.27±4.49%에서 10.09±5.03%로 증가하였다(Table 2)(p<0.05).

2. 중재에 따른 근활성도 전·후 비교

RF의 근활성도에서는 시간에 따른 주효과(F=181.979, p<0.001, partial η²=0.867, 95% CI=20.763, 28.198)와 집단×시간 상호작용 효과(F=15.575, p<0.001, partial η²=0.357, 95% CI=26.385, 36.899)가 유의하게 나타났으며(p<0.05), 집단 간 차이는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 327.90±61.48%에서 중재 후 359.54±63.28%로 증가하였고, 대조군은 307.83±77.64%에서 325.15±76.92%로 증가하였다(p<0.05). 단순 효과 분석 결과 두 집단 모두 중재 후 유의한 증가가 확인되었으며, 집단×시간 상호작용 효과는 실험군의 증가 폭이 대조군보다 더 크게 나타났음을 의미한다.

BF의 근활성도에서도 시간에 따른 주효과(F=59.337, p<0.001, partial η²=0.679, 95% CI=15.378, 26.520)와 집단×시간 상호작용 효과(F=11.901, p=0.002, partial η²=0.298, 95% CI=22.453, 38.210)가 유의하게 나타났으며(p<0.05), 집단 간 차이는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 264.49±58.08%에서 중재 후 294.82±60.28%로 증가하였고, 대조군은 247.22±55.43%에서 258.79±60.38%로 증가하였다(p<0.05). 단순 효과 분석 결과 두 집단 모두 중재 후 유의한 증가가 확인되었으며, 실험군이 대조군에 비해 더 큰 증가 폭을 보였다.

MG의 근활성도에서는 시간에 따른 주효과(F=35.779, p<0.001, partial η²=0.561, 95% CI=13.209, 26.968)와 집단×시간 상호작용 효과(F=5.094, p=0.032, partial η²=0.154, 95% CI=17.940, 37.398)가 유의하게 나타났으며(p<0.05), 집단 간 차이는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 101.00±26.49%에서 중재 후 128.67±29.60%로 증가하였으며(p<0.05), 대조군은 105.79±21.89%에서 118.30±37.17%로 증가하였다. 단순 효과 분석 결과 실험군에서만 중재 후 유의한 증가가 확인되었다(Table 3).

3. 중재에 따른 6분 보행 검사 전·후 비교

6MWT에서는 시간에 따른 주효과(F=21.520, p<0.001, partial η²=0.435, 95% CI=8.299, 21.422)와 집단×시간 상호작용 효과(F=4.286, p=0.048, partial η²=0.133, 95% CI=12.212, 30.772)가 유의하게 나타났으며, 집단 간 차이는 유의하지 않았다. 실험군은 중재 전 236.01±31.48 m에서 중재 후 257.50±25.83 m로 증가하였고(p<0.05), 대조군은 243.60±26.79 m에서 251.83±24.10 m로 증가하였다. 단순 효과 분석 결과 실험군에서만 중재 후 유의한 증가가 확인되었다(Table 4).

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 지지면의 차이에 따른 스쿼트 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 하지 근산소포화도, 근활성도 및 보행능력에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 근산소포화도는 가쪽넓은근과 안쪽장딴지근 모두에서 시간에 따른 주효과는 유의하게 나타났으나, 집단×시간 상호작용 효과는 유의하지 않아 지지면 조건에 따른 추가적인 차이는 확인되지 않았다. 반면 근활성도에서는 일부 근육에서 상호작용 효과가 나타났고 특히 안쪽장딴지근에서 실험군의 유의한 증가가 크게 나타났다. 또한 보행 능력은 실험군만 유의한 차이가 나타났으며, 이는 지지면에 따른 스쿼트 훈련이 기능적 회복에 효율적임을 시사한다.

근활성도의 변화는 특히 안쪽장딴지근에서 집단×시간 상호작용 효과가 유의하게 나타났으며, 실험군에서 대조군보다 더 큰 증가 폭이 확인되었다. 이는 불안정한 지지면에서 수행되는 운동이 자세 동요를 증가시키고, 자세 안정성을 유지하기 위해 발목 주변 근육의 활성화를 증가시킬 수 있다(Jung et al., 2015). 또한, 본 연구에서 관찰된 안쪽장딴지근의 활성 증가는 불안정 지지면 환경에서 자세 안정성을 유지하기 위한 원위부 근육의 신경근 조절 요구가 증가하였기 때문일 가능성을 시사한다. 이러한 결과는 불안정 지지면에서 근활성도가 증가한다는 Jung et al. (2015)과 Park et al. (2013)의 연구와 일치하며, 지지면의 불안정성이 자세조절을 위한 신경근 활성 증가를 유도함과 동시에 본 연구에서 관찰된 장딴지근 활성 증가와 같은 원위부 근육의 역할을 뒷받침한다. 또한 스쿼트 수행 조건에 따라 근활성도가 달라진다는 Gray et al. (2012) 및 Ki et al. (2014)의 결과를 고려할 때, 지지면 변화는 하지 근육의 활성 패턴에 영향을 미치는 중요한 요인으로 작용하며, 본 연구에서 관찰된 하지 근육의 활성 증가 역시 이러한 환경 변화에 따른 신경근 반응의 결과로 해석된다. 특히, 이러한 결과는 마비측 하지의 경직 및 비정상적인 근긴장으로 인해 체중 지지와 추진력 생성이 제한되는 만성 뇌졸중 환자에서 중요한 임상적 의미를 가진다. 뇌졸중 환자는 기능적 움직임 수행 시 비마비측 하지에 의존하는 보상 전략을 사용하는 경우가 많으나, 본 연구에서 불안정 지지면 훈련 후 마비측 안쪽장딴지근의 근활성 증가가 나타났다는 점은 반복적인 기능적 과제가 마비측 하지의 선택적 근활성 및 체중 지지 전략 향상과 관련될 가능성을 시사한다. 이는 단순한 근활성 증가를 넘어 보행 시 추진력 생성과 기능적 이동 능력 회복 측면에서도 임상적 의미를 가질 수 있다.

근산소포화도의 경우 가쪽넓은근과 안쪽장딴지근 모두에서 시간에 따른 유의한 증가가 나타났으나 집단 간 차이는 명확하지 않았다. 따라서 본 연구 결과는 지지면 조건에 따른 차이라기보다는 두 집단 모두에서 중재 전후 시점에 따라 SmO₂가 증가한 경향을 보였음을 의미한다(Whyte et al., 2023). 그러나 이 연구에서는 근육의 산소 전달 및 이용 기전과 관련된 생리학적 변인을 직접 측정하지 않았기 때문에, 이러한 변화가 어떠한 요인이나 기전을 통해 나타났는지 명확하게 설명하기에는 제한이 있다. 따라서 본 연구 결과는 반복적인 하지 운동 참여에 따른 전반적인 생리적 반응의 가능성을 시사하는 수준에서 해석되어야 한다. 또한, 근산소포화도는 신경근 조절뿐 아니라 말초 순환, 국소 혈류 및 대사적 요인의 영향을 받을 수 있으므로, 지지면 변화에 따른 추가적인 효과는 제한적으로 해석되어야 한다.

본 연구 결과는 선행연구들과 전반적으로 일치하는 경향을 보인다. Bayouk et al. (2006)은 감각 입력을 조작한 과제지향적 훈련이 균형 향상에 효과적이라고 보고하였으며, 이는 본 연구에서 지지면 변화가 기능적 향상으로 이어진 결과와 유사하다. 또한 Lee (2022), Tsaih et al. (2018), Hyun et al. (2021)의 연구에서는 biofeedback 또는 감각 기반 훈련이 근활성도, 균형 및 보행을 포함한 기능적 수행 능력 향상에 기여할 수 있음을 보고하였다. 이는 본 연구에서 관찰된 장딴지근을 포함한 근활성 증가와 보행능력 향상이 감각 자극에 기반한 운동학습 및 신경근 조절 전략의 변화와 관련될 가능성을 시사한다. 또한, Weiss et al. (2000)의 연구에서 근력 증가가 기능 향상으로 이어졌다는 결과는 본 연구의 기능적 개선 결과와도 일치한다.

본 연구에서 6MWT는 실험군에서만 유의한 향상이 나타났으며, 이는 하지 근활성도의 변화와 함께 해석할 필요가 있다. 특히, 본 연구에서 안쪽장딴지근의 근활성 증가가 함께 나타났다는 점은, 불안정 지지면 훈련이 보행 시 추진력 생성과 체중 지지 기능에 관여하는 하지 근육의 신경근 활성 향상과 관련될 가능성을 시사한다. 반면 SmO₂에서는 집단×시간 상호작용 효과가 유의하지 않았으므로, 보행 능력 향상은 특정 대사적 변화보다는 감각 자극 기반의 신경근 조절 및 기능적 움직임 전략 변화와 보다 관련될 가능성이 있다.

그러나 일부 변수에서 제한적인 결과가 나타난 점도 주목할 필요가 있다. 특히 근산소포화도에서 집단 간 차이가 명확하지 않았고, 일부 근육에서는 상호작용 효과가 제한적으로 나타났다. 이는 Amala & Chippala (2024)의 연구에서 단순 sit-to-stand 훈련이 근력은 증가시키지만 균형 및 기능적 수행에는 제한적인 영향을 보였다는 결과와 유사한 맥락으로 해석할 수 있다. 즉, 기능적 향상을 위해서는 단순 반복 운동보다는 감각 자극, 피드백 및 환경 변화가 결합된 복합적 중재가 필요함을 시사한다.

임상적 관점에서 본 연구 결과는 지지면에 따른 스쿼트 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 재활에 효과적인 중재가 될 수 있음을 시사한다. 특히 운동 시작 초기 단계에서는 안정된 지지면에서 기본적인 운동 패턴을 학습한 후, 점진적으로 불안정 지지면을 적용하여 감각-운동 통합을 유도하는 단계적 접근이 필요하다. 또한 환자의 균형 능력 및 낙상 위험을 고려하여 안전장치(보조자, 난간 등)를 병행해야 하며, 개인의 기능 수준에 따라 지지면의 불안정성, 운동 강도 및 반복 횟수를 개별화하는 것이 중요하다. 재활 단계별로는 초기에는 근력 및 기본 자세조절을 중심으로, 중기에는 감각 자극 및 균형 전략 훈련을 병행하고, 후기에는 기능적 과제 수행 및 보행 전이를 목표로 적용할 수 있다. 이러한 접근은 감각 재가중과 운동학습을 동시에 촉진하여 보다 효율적인 기능 회복을 유도할 수 있다. 또한 이러한 중재는 별도의 고가 장비 없이도 적용 가능하여 비용적으로 부담이 적어 효과적이며, 임상 현장에서 쉽게 적용할 수 있고 기존 재활 프로그램과 병행하여 활용할 수 있다는 장점을 가진다.

본 연구는 몇 가지 한계를 가진다. 첫째, 표본 수가 제한적으로 연구 결과의 일반화에 신중한 해석이 필요하다. 둘째, 중재 기간이 비교적 짧아 장기적인 효과를 확인하기에는 제한이 있다. 셋째, 근산소포화도, 근활성도 및 보행능력에 국한된 변수만을 측정하여 심리적 요인이나 일상생활 수행능력 등 다양한 기능적 변수를 포함하지 못하였다. 또한, 본 연구에서는 뇌졸중 환자의 기능 회복에 직접적으로 관련된 마비측 하지 근육만을 분석하였으며, 비마비측 하지의 근활성도 및 근산소포화도 변화는 평가하지 못하였다. 비마비측은 보상 전략에 의해 영향을 받을 가능성이 있으므로, 향후 연구에서는 양측 하지의 신경근 및 생리학적 반응을 함께 비교·분석할 필요가 있다. 넷째, 본 연구에서는 근활성도를 스쿼트가 아닌 앉았다 일어나기 동작 중에 측정하였다. 두 과제는 유사한 근활성 패턴을 보이지만, 과제 특이적 신경근 적응을 보다 정확히 평가하기 위해서는 스쿼트 수행 중 측정이 더 타당하다. 향후 연구에서는 훈련 과제와 평가 과제를 일치시키거나, 두 과제 간 근활성도 차이를 비교하는 설계가 필요하다. 따라서 향후 연구에서는 더 큰 표본과 장기 추적 설계를 통해 지속적인 효과를 검증할 필요가 있으며, 다양한 기능적 및 생리적 지표를 포함한 다차원적 접근이 요구된다.

이처럼 지지면에 따른 스쿼트 훈련은 만성 뇌졸중 환자의 하지 근산소포화도 및 근활성도 증가와 보행 능력 향상에 긍정적인 영향을 미치며, 감각-운동 통합을 촉진하는 효과적인 재활 전략으로 활용될 수 있다. 그러나 일부 생리적 변수에서는 제한적인 결과가 나타났으나, 기능적 측면에서의 유의한 개선은 임상적 적용 가능성을 뒷받침한다. 따라서 본 중재는 기존 재활 프로그램에 보완적으로 적용될 수 있으며, 향후 다기관 무작위 대조 연구와 장기 추적을 통해 그 효과를 확장하고 표준화된 프로토콜을 개발할 필요가 있다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 지지면에 따른 스쿼트 훈련이 만성 뇌졸중 환자의 하지 근산소포화도, 근활성도 및 보행 능력에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과, 불안정 지지면에서의 스쿼트 훈련은 장딴지근을 포함한 근활성 증가와 보행 능력 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 감각 자극을 기반으로 한 운동학습 과정이 신경근 조절 전략의 변화를 유도할 가능성을 시사한다. 따라서 불안정 지지면을 활용한 스쿼트 훈련은 만성 뇌졸중 환자의 기능적 회복을 위한 효과적인 재활 접근으로 활용될 수 있다. 향후 다기관 무작위 대조 연구와 장기 추적을 통해 그 효과를 검증하고 표준화된 중재 프로토콜을 확립할 필요가 있다.