The Effects of Mechanical Horseback Riding Exercise on the Dynamic Balance in Patients with Cerebral Infarction
승마기구 운동이 뇌경색 환자의 동적균형에 미치는 영향
Purpose: The purpose of this study was to determine the effect of mechanical horseback riding exercise on dynamic balance in patients with cerebral infarction.
Methods: The subjects of this study were 30 cerebral infarction patients. Subjects in the control group received physical therapy for 45 minutes, three times per week, and those in the experimental group received mechanical horseback riding exercise for 30 minutes, three times per week, with physical therapy for 45 minutes, three times per week, during a period of six weeks. For evaluation of dynamic balance ability, limit of stability (LOS) was measured and TUG test was performed.
Results: According to the test result, LOS showed a significant increase after the exercise, and TUG showed a significant decrease after the exercise. However, no significant correlation was observed between LOS difference and TUG difference.
Conclusion: Mechanical horseback riding exercise is effective for improvement of dynamic balance in patients with cerebral infarction. Mechanical horseback riding exercise is a useful indoor exercise program for clinical use for improvement of dynamic balance.
Key Words:Cerebral infarction, Dynamic balance, Mechanical horseback riding Ah-Young Choi1, Woon-Soo Cho2
1Department of Physical Therapy, Graduate School of Public Health, Nambu University, 2Department of Physical Therapy, Nambu University,
최아영1, 조운수2
1남부대학교 보건경영대학원 물리치료학과, 2남부대학교 물리치료학과
The Journal of Korean Society of Physical Therapy Original articles
Ⅰ. 서론
운동부족과 식습관의 변화에서 오는 생활습관과 관련된 질환 중 하나인 뇌졸중은 발생률과 사망률이 높고, 생존하더라도 대부분이 장애를 갖게 되는 질병이다.1,2 뇌졸중은 뇌의 산소
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Received Mar 18, 2014 Revised Apr 13, 2014 Accepted Apr 15, 2014
Corresponding author Woon-Soo Cho, [email protected]
공급 부족으로 인해 혈액을 공급하는 혈관이 막혀서 생기는 허혈성 뇌졸중과 혈관이 터져서 발생하는 출혈성 뇌졸중으로 나눌 수 있는 뇌혈관 질환으로 신체의 한쪽이 마비되는 편 마비가 주된 증상이다. 최근에는 전체 뇌졸중의 70-80%
정도를 허혈성 뇌졸중이 차지할 정도로 허혈성 뇌졸중의 비 율이 높아지는 추세이고, 앞으로도 서구화된 생활습관과 고 령화로 인해 계속해서 뇌경색의 비율이 높아질 전망이다.3,4
뇌경색으로 인한 편마비 환자들은 일반적으로 근육 약화 및 감각 변화로 인한 몸통 조절의 어려움과 불안정성을 보이며, 보행 능력의 저하, 섬세한 기능을 수행하는 운동 능력의 상실 및 일상생활 기능 동작의 어려움과 같은 증상을 보인다.5 특히
운동과 감각의 문제들로 인해 선 자세에서의 균형을 유지하는 데 상당한 어려움에 직면하게 되며 마비측으로의 체중 이 동능력이 감소되어 균형에 어려움을 겪게 된다.6 균형은 바 닥면 안에 중력 중심을 위치시켜 자세 안정성을 유지하는 능 력이며,7 균형 능력의 향상은 편마비 환자에게 있어 중요한 재활 목표 중의 하나이다.8
편마비 환자들의 재활에 있어서 특히 강조되는 것은 보행, 방향 전환과 같은 동적인 이동성에 관한 것이다.9 그리고 낙 상의 요인 대부분이 움직이는 동안에 발생하기 때문에 동적 균형능력을 갖추는 것은 편마비 환자의 일상생활활동에 있 어서 매우 중요하다.10 동적 균형을 증진시키기 위한 치료적 중 재방법으로는 불안정한 면에서의 운동,11 피드백 치료법,12,13 고유수용성신경근촉진법,14,15 체중 지지 훈련,16 과제 지향 훈 련17,18 등이 있다.
이외에 환자의 흥미를 유발하기 위해 동물을 이용하는 방 법이 각광을 받고 있는데 그 중 하나가 승마운동이다. 승마 운 동은 말의 보법을 통해 운동기능이 손상되었거나 신체 활동에 장애가 있는 자들의 기능을 촉진시키는 방법이다.19 승마를 통 한 리드미컬하고 반복적인 말의 움직임은 보행 시 골반에서 일어나는 앞쪽 기울임과 뒤쪽 기울임, 좌우 옆쪽 기울임이 반복되는 움직임 패턴과 유사한 정보를 제공하여 보행 및 균 형능력과 협응능력 향상에 도움을 준다.20
하지만, 승마운동은 비용이 많이 들고 접근성이 좋지 않으 며, 전문치료사의 필요 및 인프라가 부족하다는 어려움으로 인해 환자들에게 대중적으로 적용하기가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점의 대안으로 제시할 수 있는 방 법이 승마모형의 기계를 이용한 승마기구 운동이다.21,22
승마기구 운동이 균형에 미치는 영향을 알아본 선행연구 들을 살펴보면, Cho 등23은 30명의 정상인을 대상으로 6주간 승마기구 운동을 실시한 결과 신체의 균형능력 조절과 관련 이 있는 안뜰계와 고유수용성감각에 영향을 미쳐 균형능력 증 진에 효과가 있었다고 하였다. 또한, Park24은 12명의 정신 지체아동을 대상으로 하여 16주 동안 승마운동 적용 후 안 뜰계에 대한 측정결과 운동 8주 후, 16주 후에서 평형성이 향상되었다고 보고하였다.
뇌졸중 환자들을 대상으로 한 연구로는 Kim25이 승마기구 운동을 적용하여 동적균형 및 동요면적, 동요거리, 최대 동요속도 등의 전반적인 균형능력이 증진되었다고 보고함 으로써 새로운 치료적 대안으로 제시하였다. Park 등26은 자 세균형에 미치는 영향을 알아보기 위해 연구한 결과 승마 기 구 운동군에서 정적 및 동적균형 능력이 향상되었다고 보고
하였다.
아직까지 승마 또는 승마기구에 대한 대부분의 연구대상 자는 뇌성마비 아동이 주를 이루었지만,27-29 본 연구는 뇌졸중 환자 중에서도 뇌경색으로 진단을 받은 환자들만을 대상으로 선정하여 연구를 진행하였다. 또한 승마기구 운동을 통해 정적 균형에 미치는 효과를 알아본 연구는 있었지만,23,30,31 동적 균형을 알아본 논문은 부족한 실정이다. 따라서 본 연 구는 승마기구 운동이 뇌경색 환자의 동적 균형에 어떠한 영 향을 미치는지 알아보고, 그 결과를 토대로 뇌경색 환자의 동 적 균형 운동 프로그램에 대한 기초자료를 제시하고자 한다.
II. 연구방법
1. 연구대상
본 연구는 G 광역시에 위치한 A 병원에서 신경과 전문의로 부터 뇌경색으로 진단을 받고 발병 후 6개월이 지나 입원치 료를 받고 있는 환자 30명을 대상으로 하였다. 대상자는 타인 의 도움 없이 혼자서 설 수 있고, 실내에서 10 m 이상 독립 보 행이 가능한 자를 대상으로 하였다. 또한, 하위 운동 신경 병변이나 상, 하지의 정형외과적 질환이 없으며, 연구 내용을 이해하는 데 있어 의사소통이 가능한 자를 대상으로 하였다.
연구에 대해 충분한 설명을 들은 후 연구에 참여 하고자 하는 사람에 한하여 참가 동의서에 서명한 후 진행하였다.
2. 실험방법
승마기구 운동군과 대조군은 모두 hot pack 15분, 전기치료 와 초음파 치료를 30분간 주 3회 실시하였고, 일반적인 운동 치료를 매일 30분씩 실시하였다. 승마기구 운동군은 별도의 시간에 6주 동안 주 3회, 회당 30분씩 승마기구 운동을 실시 하였다. 승마기구 운동은 준비운동 5분, 본운동 20분, 마무리 운동 5분으로 구성되었다. 준비운동 및 마무리운동은 간단한 스트레칭으로 실시하였고, 본운동 시간에 승마기구 운동을 실 시하였다.
장비는 대원포티스 사의 FORTIS-101 모델을 승마기구로 선정하여 사용하였다. 이 승마기구는 실제 말과 유사한 크 기와 무게를 갖추었고, 100가지의 코스 프로그램이 내장되 어 있어 다양한 프로그램을 선택하여 사용할 수 있게 설계되 었다. 코스 프로그램 중 상하, 앞뒤의 움직임이 가장 큰 코 스를 선택하여 사용하였다. 운동기간 동안 환자가 승마기 구의 속도에 적응하여 기구에 대한 민감도가 낮아지는 것을 방지하기 위해 1주 차에는 50으로 시작하여, 3주 차에는 60,
5 주 차에는 70의 속도로 운동을 진행하였다(Figure 1).32 환자들을 승마기구에 태우기 위해 높낮이 조절이 가능한 테이블을 사용하였다. 치료사의 보조 또는 감독 하에 환자를 테이블 위에 올라가서 서게 한 후 테이블의 높이를 승마기구 의 안장에 올라가기 쉽도록 조절하였다. 환자는 지지대를 잡 고 치료사의 도움을 받아 선 자세에서 다리를 벌려서 안장에 앉거나, 엉덩이를 안장에 놓은 후 몸을 돌린 다음 다리를 벌 려서 안정적으로 앉는 방법을 사용하여 승마기구 위에 올라 가도록 하였다. 환자들의 심리적 두려움과 낙상의 위험을 예 방하기 위해 실험 전에 방법과 절차를 설명하여 승마기구에 익숙해지도록 하였다.
3. 측정도구 및 측정방법 1) 안정성 한계
선 자세에서의 동적균형 능력을 측정하기 위해 균형측정 장비(Biorescue, RM INGENIERIE, France)를 사용하였다.
이 장비는 일반인, 운동선수뿐만 아니라 신경계 손상 환자의 동적 균형 능력을 검사하기 위한 목적으로 많이 사용되는 장
비이다.33-35 압력중심(center of pressure; COP)이 움직인 거
리를 감지할 수 있는 발판(platform), 컴퓨터 분석 프로그램 및 스크린으로 구성되어 있다.
동적균형을 검사하기 위해 안정성 한계를 측정하였다. 대 상자는 선 자세에서 능동적으로 움직여 전방의 모니터에 나 타나는 8개의 방향 중, 4개의 직선 방향인 마비측, 비마비측, 앞, 뒤와 4개의 사선 방향인 마비측 앞, 마비측 뒤, 비마비측 앞, 비마비측 뒤로 압력중심을 최대로 움직이도록 하였다.
대상자에게 측정방법 및 절차를 설명하기 위해 먼저 1회
시범을 보인 후 측정을 실시하였다. 측정 간에는 1분간 휴식 시간을 갖도록 하였다.
2) TUG test (Timed Up and Go Test)
대상자의 동적균형 능력을 측정하기 위하여 TUG (timed up and go) test를 적용하였다. TUG test는 3회 측정하여 평균 값을 구하였으며, 안전을 위해서 1명의 물리치료사가 뒤에서 지켜보도록 하였다.
이 검사는 기능적인 운동성과 이동능력, 그리고 균형을 측 정할 수 있는 검사로, 팔걸이가 있는 의자에 앉은 상태에서 출 발신호와 함께 일어나 가능한 빠르고 안정적인 속도로 3 m 거리를 걸어서 다시 되돌아와서 앉는 시간을 측정하는 방법 이다. 뇌졸중 환자에게 높은 신뢰도를 보이는 측정도구이며,36 20초 이상이면 기능적인 운동 손상이 있음을 의미한다.
4. 통계 방법
모든 자료는 SPSS 18.0 버전을 사용하여 분석하였다. 대 상자의 일반적 특성은 기술 통계를 사용하였고, 두 집단의 정규성 검정을 하기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정과 Shapiro-Wilk 검정을 시행하였다. 운동에 따른 집단 간 차이 는 Independent t-test를 사용하였고, 기간에 따른 변화는 Paired t-test를 이용하여 분석하였다. 그리고 안정성 한계와 TUG의 상관관계를 분석하기 위해 Pearson’s correlation을 적용하였다. 모든 자료의 통계학적 유의수준 α=0.05로 설정 하였다.
III. 결과
1. 연구대상자의 일반적인 특성
본 연구에 참여한 연구 대상자 총 30명 중 남성은 14명이고, 여성은 16명이었다. 승마기구 운동군의 평균 연령은 54.20
±9.21세, 평균 신장은 163.67±10.17 cm, 평균 체중은 6 2.21±7.88 kg, 평균 체질량 지수는 23.20±1.82 kg/m2 이고, 대조군의 평균 연령은 54.00±8.79세, 평균 신장은 16 5.23±8.48 cm, 평균 체중은 62.31±7.22 kg, 평균 체질량 지수는 22.80±1.80 kg/m2이다. 연구대상자의 일반적 특 성에 대한 두 그룹간 유의한 차이는 없었으며, 등분산성과 정 규성을 만족하였다(p>0.05).
2. 승마기구 운동군과 대조군의 시기별 차이 값에 대한 유의성 검정
Figure1. Mechanical horseback riding exercise
Figure2. Correlation between LOS difference and TUG difference 승마기구 운동군과 대조군의 시기별 차이값을 비교하기 위해 대응표본 t-검정을 실시한 결과는 다음과 같다(Table 1). 승 마기구 운동군의 시기별 차이 분석 결과 LOS와 TUG 모두 운동 후 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 대조군의 시기별 차이 분석 결과 LOS와 TUG 모두 운동 후 유의한 차이가 없었다(p>0.05).
3. 승마기구 운동군과 대조군의 집단간 차이에 대한 유의성 검정 승마기구 운동군과 대조군의 운동 전·후 변화량 차이 값에
대한 두 집단 간의 비교를 위해 독립표본 t-검정을 실시한 결과는 다음과 같다(Table 1). LOS의 집단 간 비교 결과 운동 후에 유의한 차이가 나타났고, 전·후 차이값에서도 유의한 차이가 나타났다(p<0.05). TUG의 집단 간 비교 결과 전·후 차이값에서 유의한 차이가 나타났다(p<0.05).
4. 안정성 한계의 전·후 차이값과 TUG의 전·후 차이값 사이의 상관관계 분석
안정성 한계와 TUG 사이의 상관성을 알아보기 위해 각각 전·후 차이값의 상관관계를 실시한 결과 안정성 한계와 TUG 는 유의한 관계를 보이지 않았다(p>0.05)(Figure 2, Table 2).
IV. 고찰
뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 가장 큰 문제 중 하나는 신체의 비대칭성으로 인한 균형과 보행능력의 저하이다.
일정한 환경 안에서 과제를 수행하기 위해 신체의 균형을
Conditions Compared Variables MHREG CG t p
LOS( ㎟ )
Pre-test 868.40 ± 393.18 917.87 ± 486.04 0.31 0.08
Post-test 1923.00 ± 1067.26 1119.20 ± 597.62 2.55 0.02*
difference -1054.60 ± 988.62 -201.33 ± 366.91 3.13 0.01*
t -4.13 -2.13
p 0.00* 0.05
TUG(sec)
Pre-test 20.41 ± 6.91 22.05 ± 8.19 -0.59 0.56
Post-test 17.86 ± 6.07 21.78 ± 8.40 -1.47 0.15
difference 2.55 ± 2.66 0.27 ± 2.33 2.50 0.02*
t 3.71 0.44
p 0.00* 0.66
Table 1. The comparison of changes in LOS & TUG between pre and post test in mechanical horseback riding exercise group and control group
All values are shown in means±standard deviation
*p<0.05
difference = pre value - post value
MHREG: Mechanical Horseback Riding Exercise Group CG: Control Group
LOS: Limit of Stability TUG: Timed Up and Go
TUG difference
LOS difference Pearson coefficient -0.24
p 0.20
Table 2. Correlation between LOS difference and TUG difference (n=30)
*p<0.05
LOS: Limit of Stability TUG: Timed Up and Go
*p<0.05
LOS: Limit of Stability TUG: Timed Up and Go
고 하였다. 또한 기능적 동적균형 능력을 측정하기 위해 TUG test를 실시한 결과 시기별 비교에서 대조군에 비해 승마기 구 운동군에서 유의한 차이를 나타내었고, 집단간 비교에서 전·후 차이값에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이는 의자에 앉은 상태에서 일어나 정해진 거리를 다시 돌아와 의 자에 앉는 데까지 걸린 시간이 감소한 것을 의미하므로 동 적균형 능력이 향상되었다고 할 수 있다.36
Kim25의 연구에서는 뇌졸중으로 인한 편마비 환자를 대 상으로 하였으나 본 연구는 뇌졸중 중에서도 뇌경색 환자만 을 대상으로 하였다는 점에서 차이가 있었고, 승마기구 운동 군과 대조군 모두 유의한 차이가 나타난 Kim25의 연구와 달리 본 연구는 승마기구 운동군에서만 유의한 증가를 나타냈다는 점에서 차이가 발생하였다. 이는 본 연구의 대조군은 일반적 인 운동치료만 실시하였으나 Kim25은 대조군의 일반적인 물리치료에 체중을 싣고 움직이는 전방보행 운동이 포함되어 대조군에서도 유의한 차이가 나타난 것으로 생각된다.
그리고 안정성 한계와 TUG의 상관관계를 분석한 결과 안 정성 한계와 TUG 사이에서는 유의한 상관관계가 없는 것으 로 나타났다. Lee39의 Fugl-Meyer 평가 척도와 보행속도, Timed Up and Go 검사와의 상관관계를 알아보는 연구에서 보행이 가능한 뇌졸중 환자를 대상자로 선정하였기 때문에 균형 항목에서 모두 높은 점수를 보이는 경향이 있어서 균형 항목이 보행속도와 TUG에 높은 상관관계를 보이지 못했다고 하였다. 본 연구 또한 대상자들을 독립보행이 가능할 정도의 균형을 갖춘 환자들로 선정하였기 때문에 균형 항목인 LOS와 TUG 사이의 유의한 상관관계가 나타나지 않은 것으로 생각 된다.
반면 Cheng 등40은 컴퓨터 동적 자세 검사를 통해 신체중 심을 다양한 방향으로 움직여 측정된 복합균형점수와 임 상 균형 검사들의 복합균형점수와의 상관관계를 분석한 연구에서는 컴퓨터 동적 자세 검사의 복합균형점수와 임상 균형 검사들 중 TUG와는 유의한 상관관계가 있다고 보 고하였는데 이는 본 연구와는 달리 안뜰감각에 장애가 있는 환자를 대상으로 하였고, 1회 측정하여 그 결과를 분석한 연 구라는 점에서 본 연구와 방식을 달리하였기 때문인 것으로 생각된다.
본 연구는 뇌졸중 환자 중 뇌경색 환자를 대상으로 하여 승마기구 운동이 동적균형에 미치는 영향을 알아봄으로써 실내에서 수행할 수 있는 동적균형 프로그램의 기초자료를 제시했다는 점에서 임상적인 의의가 있다고 할 수 있다. 향 후 연구에서는 추적검사를 통해 뇌졸중 환자를 대상으로 한 유지하는 능력은 중요시 되는 운동조절요소 중 하나이다. 선
자세에서의 균형이 불안정해지면 비마비측 하지로 더 많은 체중을 지지하게 되어 신체가 비대칭해지고, 또한 체중을 지 지한 자세에서 균형을 잃지 않고 움직일 수 있는 능력이 감 소된다.37 그러므로 뇌졸중 환자에게 있어 균형능력의 회복은 가장 선행적으로 이루어져야 될 기능적 과제 중 하나이다.
승마운동은 자세교정 및 균형향상에 도움을 주어 운동능 력이 떨어지는 환자에게 많이 적용되고 있다. 하지만 실제 살아있는 말을 이용하여 임상에 적용하는데 어려움이 있어 실제 말과 유사한 형태와 보법을 보이는 승마기구를 이용한 운동으로 동일한 효과를 알아보는 연구들이 제시되고 있다.
특히 몸통과 균형증진에 많은 도움이 되는 승마기구 운동은 다양한 질환에 적용되고 있지만 아직까지 뇌졸중 환자를 대상으로 동적 균형능력의 변화를 알아보는 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 발병한지 6개월 이상이 지난 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 적용한 승마기구 운동이 동적 균형에 어떠한 영향을 미치는지를 연구하였다.
Kim21은 승마기구 운동이 노인의 균형능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 노인 32명을 대상 으로 안정성 한계를 측정한 결과 운동 전에 비해 운동 후의 면적이 유의하게 증가하였다.
Kim38 또한 승마기구와 움직임이 흡사한 승마운동이 몸통 안정화 운동, 균형운동과 비교하여 균형능력에 미치는 효 과를 알아보기 위해 정상 성인 30명을 대상으로 주 2회 6주 간 운동을 실시하여 COP가 표적에 도달한 후 돌아오는 데 걸린 시간과 거리를 측정하여 동적균형 능력을 알아본 결과 승마운동군에서 유의한 차이가 있었다고 하였다. 본 연구에서도 동적균형을 알아 보기 위해 전후좌우로 COP가 이동한 총면적을 측정하여 안정성 한계를 검사한 결과 시 기별 비교에서 대조군에 비해 승마기구 운동군에서 유의한 차이를 나타내었고, 집단간 비교에서도 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 승마기구 운동으로 인해 지속적으로 촉진된 골반의 움직임과 몸통의 몸중심 이동능력 증진이 하지의 가동성을 향상시켜 안정성 한계의 결과에 영 향을 미쳤기 때문인 것으로 생각된다.
Park 등26은 67명의 뇌졸중 환자를 대상으로 승마기구 운 동이 자세 균형에 미치는 영향을 알아 보기 위해 말 안장모 형으로 설계된 s-rider모델을 승마기구로 선정하여 8주간 운동을 실시한 후 TUG를 측정한 결과 운동 후에 유의한 차 이가 나타나 동적균형 능력이 증진되었다고 하였다. 또한 Kim21도 노인을 대상으로 한 승마기구 운동 후 TUG값이 유의하게 감소하여 동적균형 능력에 유의한 효과가 나타났다
승마기구 운동의 효과가 지속적으로 나타나는지의 임상 실 험연구가 필요할 것으로 생각되며, 뇌졸중 환자의 마비측과 비마비측에 대한 대칭성을 알아보는 후속연구 또한 필요할 것으로 생각된다.
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