The Effect of Training Using Virtual Reality System on Sitting Balance and Activities of Daily Living for the Patient with Spinal Cord Injury

■

정재훈

■

국립재활원 물리치료실

The Effect of Training Using Virtual Reality System on Sitting Balance and Activities of Daily Living for the Patient with Spinal Cord Injury

Jae‐Hoon Chung, PT

Department of Physical Therapy, National Rehabilitation Center

Purpose: This study was examined the effect of training using a Virtual Reality System on the sitting balance and Activities of Daily Living for patients with a spinal cord injury.

Methods: The subjects were divided into an experimental (6 persons) and control group (5 persons). The experimental group trained the 5 programs, three times per week for 6 weeks using the Virtual Reality System and five days for week using conventional physical therapy. The control group trained five days for a week using conventional physical therapy.

Results: The difference in the mean Spinal Cord Independence Measurement (SCIM) score in the experimental and control groups was increased to 8.33 and 6.60 (p=0.79), respectively. The difference in the mean functional reaching test in experimental and control group increased to 4.21 and 1.09 (p=0.25), respectively. The difference in the mean sitting time in experimental and control group increased to 41.05 and 10.33 (p=0.66), respectively. There was a difference in the mean of all variances but these differences were not statistically significant.

Conclusion: These results suggest that training using the Virtual Reality System increased the SCIM, functional reaching test and sitting time in people with a spinal cord injury.

Keywords: Activities of Daily Living, Spinal Cord Injury, Virtual Reality System 논문접수일: 2009년 3월 2일

수정접수일: 2009년 5월 15일 게재승인일: 2009년 6월 4일 교신저자: 정재훈, [email protected]

척수손상환자의 앉기 균형 및 일상생활동작에 미치는 영향

The Journal Korean Society of Physical Therapy

I. 서론

최근 교통과 산업의 발달로 우리나라에서도 척수손상의 발생이 매년 급격히 증가하고 있으며, Chung

에 의하면 우리나라 척 수손상 환자의 발생빈도는 인구 백만 명당 20.5명으로, 그 중 42%가 교통사고에 의한 손상이었다.  척수손상 후에 나타나는 증상에는 운동 및 감각기능의 소실 , 대․소변 기능 장애, 성 기능 장애 등 여러 가지가 있으며 , 그 중 운동기능의 장애로 야기되 는 손상 부위 이하의 근력 감소와 감각소실로 인한 걷기, 서기, 앉기 자세에서의 균형 장애는 척수손상환자의 일상생활의 범위

를 제한하는 중요한 요인이라 할 수 있다 .

Nashner

의 연구에서 균형은 감각기관을 통하여 입력된 신

체의 움직임이 중추신경계로 들어가 통합 된 후, 근골격계를 통

해 적절하게 반응하는 복잡한 과정을 거쳐 신체의 중심을 기저

면내에 유지하는 능력이라고 하였다 .  안정적인 균형 능력은 일

상생활에서 기능적인 동작을 수행하는데 필수적인 요인이라고

하였으며 ,

또한, 보행이나 일상생활동작과 같은 기능적 동작이

균형능력과 높은 상관관계가 있다 .

몸통의 조절은 신경학적으

로 정상인 개인에 있어 상지 동작 수행의 조절에 중요한 요소

이다 .

 척수손상환자는 상지의 동작과 관계된 몸통 근육의 활

동을 할 수 없으며, 부분적인 근육의 신경지배가 남아있더라도 몸통의 안정성에 제한이 발생한다 .

 특히, 손상부위가 높을수 록 감각 및 근력의 손실이 증가하여 균형 유지의 노력이 요구 되어 진다 .

척수손상에 의해 나타나는 균형능력 장애와 관계 된 연구로서, Bolin 등

은 경추5‐6번(C5‐C6) 완전척수손상환 자에게 척추 후만증과 골반 경사를 감소시켰더니 균형감각 , 이 동능력, 휠체어 기술, 심폐기능 등이 향상되었다고 하였다.  또 한 , 척수손상환자를 대상으로 의자 등받이의 각도를 7-12도 정 도 눕히고 기능적 뻗기 검사를 실시한 결과 손상 수준이 낮을 경우 통계적으로 유의한 차이는 없었지만 , 평균값에서는 향상 이 있었다 .

  Aissaoui 등

은 휠체어를 사용하는 하지마비환자 에게 휠체어의 방석을 적당하게 조절한 결과 기능적 뻗기 검사 시 앉기 균형능력이 향상되었다고 보고하였다 . 위에서 살펴보았 듯이 척수손상 이후에 나타나는 균형능력 장애를 극복하기 위 한 치료는 환자의 신경학적 변화나 근골격계의 변화에 의한 것 이라기보다는 외부에서의 지지구조에 의한 것이 주된 방법이었 다. 이 연구에서 이용된 가상현실 시스템은 최근 들어 재활 분 야의 평가와 치료에 유용하게 사용되기 시작하였다 .

 가상현 실 시스템은 실제상황에서 직면할 수도 있는 위험을 줄이고, 실 제상황에서는 경험할 수 없는 상황을 안전한 조건하에서 환자 가 경험할 수 있는 기회를 제공한다 .

 또한, 치료에 대한 즐거 움과 동기를 증대시켜 환자가 스스로 치료에 참여하도록 만든 다.  이와 같은 이유로 가상현실 시스템은 음악치료, 기공치료, 근막치료 기술과 같이 대체 의술의 하나로 포함되고 있다 .

가 상현실 시스템의 효과는 자신의 동작을 관절 내에 존재하는 감 각기관이 아닌 다른 감각기관을 통해 관찰할 수 있는 되먹임 (feedback)을 제공한다.

  그리고 선 자세와 앉은 자세에서 가상현실 시스템을 이용한 치료결과 주위환경을 살피는 능력 , 자세와 머리를 조절하는 능력이 증진되고 균형, 근력, 관절가동 범위 , 협응능력의 증진에 효과가 있어 뇌손상, 척수손상, 다발 성경화증 , 파킨슨 증후군 환자의 치료에 유용하게 사용될 수 있 다 .

  또한, 뇌졸중, 척수손상, 언어장애 환자에게 시야 결손과 균형감각의 문제를 해결하기 위해 이용되기도 한다 . 가상현실 시스템을 중추신경계 손상환자에게 적용하였을 경우의 효과에 대한 연구들을 살펴보면 , Grealy 등

은 외상성 뇌손상 환자를 대상으로 4주 동안 가상현실 프로그램 만을 이용하여 운동시켰 더니 , 상징(p<0.01), 언어(p<0.01), 시각적 학습과제(p<0.05), 반응시간 (p<0.01), 동작시간(p<0.05)에서 모두 통계적으로 유 의한 증가가 있었다고 보고하였다. 또한, Kim과 Kim

은 뇌졸 중에 의한 편마비 환자를 대상으로 선 자세에서의 균형 능력 증진과 관계가 있는 가상현실 시스템을 이용한 훈련 전과 후를 비교한 결과 , 만성 뇌졸중 환자의 동적 자세 균형과 기능적 균 형 능력을 위한 중재도구로 효과가 있다고 하였다. 하지만 척수

손상환자에게 가상현실을 적용한 사례가 드물고 , 특히, 일상생 활과 밀접한 관계가 있는 균형능력과의 관계를 기술한 연구는 더욱 드물다 .

이 연구의 목적은 척수손상환자에게 가상현실 시스템을 이 용한 운동프로그램을 적용하였을 경우 앉기 균형감각과 일상생 활동작의 수행에 미치는 영향을 알아보는데 있다 .

II. 연구방법

1. 연구대상

이 연구는 ００시 ００재활병원에서 약 10개월간 실시되었으 며 , 대상자들은 임상적 진단과 신경학적 증상 소견에 있어 외상 성 및 질병에 의한 척수손상 진단을 받고 , 신경정신과적 질환의 기왕력이 없고 , 청력 및 시력에 이상이 없으며, 유병기간은 6개 월 이상이고 , 미국척수손상협회의 분류상 A, B 등급의 환자로 경수 6번에서 흉수 5번까지로 제한한 11명을 대상으로 실시하 였다 . 대상자 모두 연구의 의의와 가상현실을 이용한 운동프로 그램 참여에 동의 하였으며 , 이 연구에 제외시킨 환자군은 65 세 이상의 고령환자 , 욕창이 심하거나 정형외과적 문제가 있는 환자 , 경직이나 관절의 구축으로 인해 앉는 자세에서 평가의 어 려움이 있는 환자였으며 , 요로 감염 등으로 인해 전신 상태가 나쁜 환자는 치료 후 검사를 실시하였다 .

2. 실험방법 1) 측정도구

(1) 척수손상평가척도II(Spinal Cord Independence Measure- ment, SCIM)

척수손상평가척도

는 척수손상환자를 위해 Catz 등

에 의해 척수손상평가척도의 단점을 보완하여 개발된 평가도구로 자조 활동 , 호흡과 괄약근 조절, 이동의 세 영역으로 나누어져 있다. 

이중 자조활동은 식사 , 목욕(상체, 하체), 착탈의(상체, 하체), 세면 및 꾸미기 등 4개 항목으로 분류되며, 점수는 20점이다. 

호흡과 괄약근 조절은 호흡 , 방광 괄약근 조절, 장 괄약근 조절,

용변처리 4개 항목으로 40점으로 구성되어 있다. 마지막 이동은

총 40점으로 구성되어 있으며, 크게 방에서 화장실로의 이동 항

목과 실내 및 실외로의 이동항목으로 나누어지는데 , 방에서 화

장실로의 이동항목에는 침상동작 및 욕창 방지 동작 , 침대에서

의자차로 이동 , 의자차에서 화장실로 이동 및 욕조로 이동의 3

개 세부 항목으로 구분된다 . 실내 및 실외로의 이동항목에는

10m 이내의 실내이동, 10～100m의 중등도 이동, 100m 이상

의 실외 이동 , 계단이동, 의자차에서 자동차로 이동의 5개 세부

항목으로 구분된다 .

Figure 1. The used programs of Virtual Reality System

(2) 기능적 뻗기 검사(Functional Reaching Test, FRT) 앉은 자세에서 대상자의 어깨높이에 수평선을 긋고 1m 줄자를 붙인다. 대상자의 발목관절은 90도 굴곡되어 바닥에 닿도록 운 동용 매트 끝에 걸터앉는다 . 대상자는 오른쪽 어깨관절을 90도 굴곡시켜 최대한 앞으로 내밀도록 지시하고 , 척골의 경상돌기 의 이동거리를 cm 단위로 측정하였다. 측정간격은 5분으로 하 였으며, 쉬는 동안은 손을 짚고 편하게 쉬게 하였다. 3회의 측 정을 실시하여 평균값을 측정값으로 선택하였다 .

(3) 앉기 유지 시간(Sitting Time)

대상자에게 운동용 매트 끝에 고관절과 슬관절을 90도 굴곡하 고 발을 바닥에 닿게 하여 앉은 자세에서 허리를 가능한 펴고 앉아 (short sitting posture) 양쪽 어깨관절을 90도 외전시킨 자 세로 최대한 오래 버티도록 지시하고 , 손을 바닥이나 자신의 하 지에 짚지 않고 유지하는 시간을 초 단위로 측정하였다. 측정간 격은 5분으로 하였으며, 쉬는 동안은 손을 짚고 편하게 쉬게 하 였다 . 3회의 측정을 실시하여 평균값을 측정값으로 선택하였다.

2) 실험과정

대상자를 실험군과 대조군으로 나누었고 , 실험군은 전통적인 운동치료 프로그램과 6주간 1일 40분 주 3회의 가상현실 시스 템을 동시에 이용하였으며 , 대조군은 전통적인 운동치료 프로 그램만을 이용하였다 . 전통적 운동치료에는 하지와 상지의 관 절운동과 근력 강화 운동이 포함되고 , 척수손상환자를 위한 앉 기, 서기, 균형 훈련 등과 같은 기능증진 프로그램이 포함된다.

모든 대상자들은 실험 전 평가로 각 대상자의 척수손상평가척 도, 기능적 뻗기 검사, 앉기 유지 시간을 측정하였고, 실험적 처 치로 대조군은 6주 동안 주당 5회의 전통적인 물리치료만을 실

시하였고 , 실험군은 6주 동안 주 5회의 전통적인 물리치료와 주당 3회의 가상현실 시스템을 이용한 운동프로그램을 실시하 였다 . 6주가 지난 후에 실험 후 평가로 모든 대상자들의 척수손 상평가척도 , 기능적 뻗기 검사, 앉기 유지 시간을 측정하였다.

3) 가상현실 시스템(Virtual Reality System)

이 연구에 사용된 가상현실 시스템은 International Rehabili- tation and Exercise Systems(IREX, JesterTek Inc, 캐나다)으 로 대형 스크린 , 비디오카메라, 비디오 동작감지 장치, 개인용 컴퓨터로 구성되어 있다 .  비디오카메라에 의해 촬영된 영상을 비디오 동작감지 장치가 적색의 장갑이나 영상내의 신체를 감 지하여 스크린에 비치는 가상의 상황에 적용되도록 프로그램되 어 있으며 , 총 12가지 종류의 가상현실을 이용하여 운동하게 되어 있다 .

이 연구에서 사용된 가상현실 프로그램은 척수손상환자가 휠체어에 앉아서 몸통의 조절 능력과 균형감각을 증진시킬 수 있는 다음의 5가지이다(Figure 1).

(1) 낙하산 조정하기(Airborne)

화면 속의 낙하산을 조정하는 것으로 환자의 어깨관절이 내전 과 외전 됨에 따라 원하는 방향으로 조절할 수 있으며 , 몸통의 자세교정에 효과가 있다 .

(2) 풍선 터트리기(Birds & Balls)

화면의 바닥에서 올라오는 풍선을 양손을 이용하여 정확하게

건드리면 새로 변하여 날아간다 .  풍선이 올라오는 각도와 거리

가 변화되어 환자의 활동범위를 결정한다 . 어깨관절과 몸통의

근력 및 조절능력의 향상에 효과가 있다 .

(3) 컨베이어에서 상자 운반하기(Conveyor)

컨베이어를 따라 다가오는 상자를 반대편 컨베이어에 올려놓는 방식으로 동작을 수행한다 .  컨베이어의 높이와 거리, 그리고 속도를 조절하여 환자의 상태에 따라 운동량을 조절할 수 있 다. 이는 몸통의 회전 능력과 조절 능력, 어깨관절의 근력과 조 절능력을 향상시키는 효과가 있다 .

(4) 자동차경주하기(Formula Racing)

몸통의 움직임으로 화면 속의 트랙을 따라 자동차 경주를 벌이 는 것으로 몸통의 조절능력을 증진시키는 효과가 있다 .

(5) 스노우보드 타기(Snowboard)

몸통의 움직임으로 화면 속의 스노우보드를 조정하여 장애물을 피하거나 통과하는 것으로 몸통의 조절능력을 증진시키는 효과 가 있다.

3. 자료분석

이 연구에서는 Window용 SPSS(ver. 12.0) 통계패키지를 이용 하였으며 , 실험군과 대조군의 척수손상 평가척도, 기능적 뻗기 검사와 앉기 유지 시간의 실험 전과 실험 후 측정값의 차이를 비교하기 위해 윌콕슨 부호순위 검증 (Wilcoxon Signed Ranks Test)를 실시하였다. 그리고 각 측정값의 변화량에 대한 실험군 과 대조군 사이의 차이를 알아보기 위해 , 맨 위트니 유 검증 (Mann‐Whitney U Test)을 실시하였고, 유의수준

=0.05로 하였다 .

III. 결과

1. 연구 대상자의 일반적인 특성

이 연구의 대상자는 실험군 6명, 대조군 5명으로 총 11명 이었 다 . 성별 분포는 실험군은 남자 4명(66%), 여자 2명(34%)이었 고, 대조군은 남자 3명(60%), 여자 2명(40%)이었다. 손상원인 으로 실험군은 교통사고 5명(84%), 추락사고 1명(16%)이었고, 대조군은 교통사고 2명(40%), 추락사고 2명(40%), 스포츠상해 1명(20%)이었다. 손상 부위는 실험군이 경수 6번이 4명(66%) 이었고, 흉수 5번이 2명(34%)이었고, 대조군은 경수6번이 3명 (60%)이었고, 흉수1번 1명(20%), 흉수3번 1명(20%)이었다. 

합병증으로 실험군은 경직 2명(34%), 욕창 3명(50%), 통증 4 명 (66%), 기립성저혈압 2명(34%)이었고, 대조군은 경직 4명 (80%), 요로감염 2명(40%), 욕창 3명(60%), 통증 1명(20%), 기립성저혈압 3명(60%)이었다(Table 1).

Experimental Group(%)

Control Group(%)

Age(y) 18∼50 19∼56

Sex Male 4(66) 3(60)

Female 2(34) 2(40)

Injury

Car 5(84) 2(40)

Fall down 1(16) 2(40)

Sports 1(20)

Level

Cervical vertebra 6 4(66) 3(60)

Thoracic vertebra 1 1(20)

Thoracic vertebra 3 1(20)

Thoracic vertebra 5 2(34)

Complications

Spasticity 2(34) 4(80)

Urinary infection 2(40)

Sore 3(50) 3(60)

Pain 4(66) 1(20)

Orthostatic hypotension 2(34) 3(60)

Table 1. General characteristics of subjects

2. 가상현실 시스템을 이용한 실험 전·후 측정값의 비교 가상현실 시스템을 이용한 실험 전 ·후의 실험군과 대조군의 각 측정값의 평균을 비교한 결과는 다음과 같았다 (Table 2). 척수 손상평가척도의 평균 점수는 실험군에서 실험 전 42.33점에서 실험 후 50.67점으로 증가하였고, 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p=0.03). 대조군에서는 실험 전 33.80점에서 실험 후 40.40점으로 증가하였고, 통계적으로도 유의한 차이가 있었다 (p=0.04). 기능적 뻗기의 평균 거리는 실험군에서 실험 전 11.55cm에서 15.76cm로 증가하였고, 통계적으로 유의한 차이 가 있었다 (p=0.03). 대조군에서는 실험 전 7.46cm에서 8.49cm 로 평균값은 증가하였으나 , 통계적으로 유의하지는 않았다 (p=0.69). 앉기 유지 시간의 평균은 실험군에서 실험 전 95.45 초에서 148.16초로 평균값의 증가는 있었으나, 통계적으로 유 의하지는 않았다 (p=0.08). 대조군에서도 실험 전 144.47초에서 166.80초로 평균의 증가는 있었으나, 통계적으로 유의하지는 않았다 (p=0.11).

3. 측정값에 대한 집단간 평균차의 비교

가상현실 시스템을 이용한 실험 전 ·후의 실험군과 대조군의 각

측정값들의 평균차를 비교한 결과는 다음과 같다 (Table 3). 척

수손상평가척도의 실험 전 ·후 차이의 평균은 실험군이 8.33점,

대조군이 6.60점으로 평균의 차이는 있었으나 통계적으로 유의

하지는 않았다 (p=0.79). 기능적 뻗기는 실험군이 4.21cm, 대조

군이 1.09cm로 평균의 차이는 있었으나 통계적으로 유의하지

는 않았다 (p=0.25). 앉기 유지 시간도 실험 전·후 차이의 평균

은 실험군이 41.05초, 대조군이 10.33초로 평균의 차이는 있었 으나 통계적으로 유의하지는 않았다 (p=0.66).

Experimental Group Control Group pretest post‐test Z p pretest post‐test Z p SCIM

score 42.33±

20.81

50.67±

18.17 ‐2.21 0.03* 33.80±

13.31

40.40±

11.30 ‐2.02 0.04*

FRT 11.55±

13.47

15.76±

14.30 ‐2.20 0.03* 7.46±

4.76

8.49±

3.11 ‐0.41 0.69 ST 95.45±

102.17

148.16±

108.10 ‐1.76 0.08 144.47±

98.32

166.80±

100.64 ‐1.60 0.11

* p<0.05

SCIM : Spinal Cord Injury Measurement, FRT : Functional Reaching Test, ST : Sitting Time

Table 2. The comparison of variances between pretest and post‐test for experimental group and control group

Experimental Group Control Group Z p SCIM score 8.33±7.09 6.60±4.04 ‐0.37 0.79

FRT 4.21±2.66 1.09±4.53 ‐1.28 0.25

ST 41.05±57.63 10.33±12.07 ‐0.55 0.66

* p<0.05

SCIM : Spinal Cord Injury Measurement, FRT : Functional Reaching Test, ST : Sitting Time

Table 3. The comparison of mean changes for variances between experimental group and control group for mean difference

IV. 고찰

대부분의 척수손상환자는 집, 학교, 직장, 여가생활 등 일상생 활을 휠체어에 의존해야 하므로 휠체어는 이들에게 유일하고 필수적인 이동 (locomotion)수단으로 독립적인 생활에 기초 수 단이 되고 있다 . 척수손상환자가 독립적인 생활을 위해 손으로 휠체어를 미는 능력은 매우 중요하며 , 지역사회에서 재활의 중 요한 목표가 된다 . 이러한 독립적인 생활 능력의 효율적인 성취 를 위해서는 이동에서 자유로워 질 수 있어야 하지만 , 기본적인 이동의 요구가 쉽게 해결되지 못 할 경우에는 종종 사회적 분 리나 우울 , 역할의 소실이나 감소를 가져오는 결과가 나타난 다 .

 따라서 휠체어를 사용하는 장애인에게 건강을 유지하고 충분한 활동범위를 유지하기 위해서 상지운동과 더불어 휠체어 조작을 위한 근력과 균형 능력의 증진은 매우 중요하다 .

균형적인 자세의 유지를 위해서는 통증, 관절가동범위, 근 력과 지구력 등이 영향을 미치며 , 균형을 이루기 위해서는 효과 적인 운동 전략들이 필요하다. 균형을 유지하기 위한 이와 같은

운동전략들은 생체역학적인 문제와 신경학적인 문제를 수반하 는 시작자세의 정렬상태에 영향을 받게 된다 .

 척수손상환자들 은 손상 수준에 따라 보상작용을 하여 다른 부위를 이용하여 앉은 자세를 유지하며 , 혹은 주위 물건이나 가족들의 도움을 통 해서 앉은 자세를 유지하기도 하는데 이를 제대로 통제 하지 못하면 척추가 후만 되거나 변형을 유발 할 수 있다 . 이러한 이 유로 기능적인 움직임을 할 때 수동적인 관절의 움직임과 앉은 자세에서의 균형이 제어되어야 하기 때문에 바른 자세로 앉는 것이 중요하다 .

균형을 평가하는 방법에는 정적 선 자세 (Quiet standing), 동적 선 자세 (Active standing), 감각조절(Sensory manipul- ation) 등의 형태가 있으며, 또한, 동적인 상태에서의 평가 방법 에는 기능적 뻗기 검사 , 율동적 체중 이동 검사(Rhythmic Weight Shifts Test), 안정성 한계 검사(Limits of stability Test)가 있 다 .

 이 외에 컴퓨터 화면을 통해 제공되는 시각적 되먹임을 이용하여 평가와 치료를 병행할 수 있는 테트락스 (Tetrax, Sunlight and BeamMed Ltd, 미국)와 같은 고가의 장비를 필 요로 하는 평가 방법이 있기는 하였으나 임상에 적용하기에는 한계가 많았다 . 이러한 문제점으로 인해 Duncan 등

은 임상에 서 쉽게 적용 가능한 기능적 뻗기 검사 방법을 이용하여 동적 균형을 평가하였는데 , 이는 기립자세의 유지가 어려운 척수손 상환자의 평가에는 적용상의 어려움이 있었다 . 이러한 어려움 을 해결하기 위해 , Lunch등

이 앉은 자세에서 기능적 뻗기를 적용하여 평가를 실시하였는데 , 이 검사 방법의 신뢰도는 0.89 에서 0.94로 높은 수준이라 하였다. 또한 Kim과 Min

은 척수 손상환자에 대한 기능적 뻗기 검사의 신뢰도와 타당도가 0.97 로 척수손상자의 앉기 균형을 평가하는데 있어 신뢰도가 높고 , 적용이 용이한 평가 방법이라고 하였다 . 척수손상환자의 자세 유지를 위해 휠체어 , 방석 등에 대한 다양한 연구들이 진행 되 어 왔는데 , Aissaoui 등

은 세 가지 형식의 쿠션을 이용한 기 능적 뻗기 검사를 통하여 적절한 쿠션의 선택이 앉은 자세에서 균형유지에 중요한 영향을 주고 , 일상생활동작의 수행에 동적 인 안정성을 제공해 줄 수 있다고 하였다 . 또한, Janssen‐Potten 등

은 다양한 발판을 이용한 기능적 뻗기 검사에서 요수의 척 수손상환자는 경성 발판 (solid footrest)이 효과적이었으며, 흉수 의 척수손상환자는 탄력성 발판 (elastic footrest)이 더 효과적이 라고 하였다 . 또한, 휠체어의 설계 시 발판의 조건은 손을 이용 한 일상생활동작의 범위에 영향을 미친다고 하였다 . 

척수손상환자의 앉기 균형 능력과 균형 능력 향상을 위한

운동 프로그램이 일상생활동작에 미치는 효과에 대한 연구들을

살펴보면 , Chen등

은 하지마비 환자의 기능적인 수행능력과

앉은 자세에서의 안정성과의 관계에 대하여 손상 수준과 몸통

의 길이가 중요한 요인이며 , 몸통의 근육에 대한 강화훈련이 앉

은 자세의 안정성을 증가시킬 수 있다고 하였다. 그리고, Janssen‐Potten 등

은 척추기립근 (erector spinae)의 기능상실 을 광배근 (latissimus dorsi)과 승모근(trapezius)의 훈련으로 견 갑골의 하강과 후인을 예방하고 , 견갑대의 안정성과 앉은 자세 의 활동성을 증가 시킨다고 하였다. Minkel

은 앉은 자세에서 의 균형 능력이 증가하면 앉은 자세에서 힘이나 동적인 움직임 들에 대한 변화에 적응하게 되고 , 일상생활이나 기능적인 움직 임이 한결 더 쉬워지며 , 하위 손상 환자들은 독립적인 활동이 가능하게 되고 , 상위손상환자들은 보조 장치를 이용한 이동이 용이해진다고 하였다 . 또한, Gaal 등

은 사회환경에 맞는 휠체 어 활동에 대한 훈련이 실제적으로 진행이 이루어져야 한다고 하였다 .

일반적으로 척수손상환자를 위한 전통적인 물리치료 프로그 램에서는 환자의 손상 수준에 맞는 각각의 운동 방법 , 만성통증 을 조절할 수 있는 방법 , 손상과 재 손상을 예방하는 방법, 그 리고 , 합병증을 예방하고 최소화 하는 방법과 일상생활동작을 향상 시킬 수 있는 기술들을 교육하고 있다. 여기에 더불어, 가 정 운동 프로그램 및 자가 운동 프로그램 등을 교육하고 , 휠체 어를 조작하고 이동하는 방법 , 보조도구를 이용해 일상생활의 문제점을 해결하는 방법들을 교육하는데 치료 시간의 대부분을 사용하고 있는 실정이다 . 이러한 방법들은 근력을 강화하고 균 형을 증진 시키며 일상생활동작을 향상시키는데 지대한 역할을 해 왔다는 것은 사실이다 . 하지만, 다양한 환경적 변화에 따른 치료방법에는 한계가 있었다 .

이 연구는 척수손상환자의 균형과 일상생활동작의 기능향상 을 위해 가상현실 시스템을 이용한 운동프로그램을 척수손상환 자를 대상으로 6주간 1일 40분 주 3회 실시하였을 경우, 척수 손상평가척도와 기능적 뻗기 검사 , 앉기 유지 시간의 변화를 알 아보아 척수손상환자들에게 보다 다양한 재활 훈련 방법을 모 색하고자 실시하였다 . 이 연구에서는 전통적인 물리치료 프로 그램에서 제공하지 못했던 시각 및 청각 자극을 제공하는 가상 현실 시스템을 이용하여 척수손상환자의 균형증진 훈련을 실시 한 결과 , 척수손상평가척도의 평균 점수는 실험군(p=0.03)과 대조군 (p=0.04)에서 모두 실험 전보다 실험 후에 통계적으로 유의한 차이가 있었으며 , 기능적 뻗기의 평균 거리는 실험군에 서 통계적으로 유의한 차이가 있었으나 (p=0.03), 대조군에서는 통계적으로 유의하지는 않았다 (p=0.69). 앉기 유지 시간의 평 균은 실험군 (p=0.08)과 대조군(p=0.11)에서 모두 통계적으로 유의하지는 않았다.

가상현실 시스템을 이용한 실험 전 ·후의 실험군과 대조군의 각 측정값들의 평균의 차이를 비교한 결과는 , 척수손상평가척 도의 실험 전 ·후 차이의 평균은 실험군이 8.33점, 대조군이 6.60점으로 평균의 차이는 있었으나 통계적으로 유의하지 않았

으며 (p=0.79), 기능적 뻗기 검사도 실험군이 4.21cm, 대조군이 1.09cm로 평균의 차이는 있었으나 통계적으로 유의하지 않았 다 (p=0.25). 또한 앉기 유지 시간도 실험 전·후 차이의 평균이 실험군은 41.05초, 대조군은 10.33초로 평균의 차이는 있었으 나 통계적으로 유의하지 않았다 (p=0.66).

모든 측정값이 실험군과 대조군에서 실험 후의 값이 실험 전의 값보다 향상을 보이고 통계적으로 유의한 차이를 보이기 도 하였지만 , 실험군과 대조군 사이에 통계적으로 유의한 차이 를 보이지는 않았다 . 이는 앞서 연구되었던 뇌손상, 척수손상, 다발성경화증 , 파킨슨 증후군 환자의 치료의 치료를 위해, 선 자세와 앉은 자세에서 가상현실 시스템을 이용한 치료가 주위 환경을 살피는 능력 , 자세와 머리를 조절하는 능력을 증진시켜 균형 , 근력, 관절가동범위, 협응능력의 증진에 효과가 있다

는 결과나 , 뇌졸중 환자의 협응능력의 향상에 도움이 된다는 결과 와는 차이가 있었다 . 하지만, 가상현실시스템을 이용한 이전의 연구들에서는 가상현실 훈련이 만성 뇌졸중환자의 상지 기능 회복을 향상시킬 뿐 아니라 대뇌에서의 신경가소성을 유도할 것으로 추정하였으며 , 뇌성마비 환자에게 가상현실 훈련을 적 용하였을 경우에도 상지의 기능적 회복의 향상 뿐 아니라 , 기능 회복과 관련한 대뇌피질 재구성을 유도하는 것으로 추정 하였 다 .

또한 뇌졸중에 의한 편마비 환자에 대한 가상현실을 이용 한 운동 프로그램이 대상자의 선 자세 균형에 미치는 효과에 대한 연구에서는 정적 , 동적 균형 기능이 실험 전·후의 실험군 과 대조군 사이의 집단간에는 통계적으로 유의하지 않았으나 , 실험군과 대조군 모두에서 집단 내에서는 실험 전 ·후에 통계적 으로 유의한 차이가 있는 것으로 보고되었으며 , 만성 뇌졸중 환 자의 균형 능력의 개선을 위한 중재도구로 유용할 것이라고 결 론을 내렸으며 ,

본 연구의 결과와도 유사하였다.균형(balance) 이란 , 기립 자세의 목적을 달성하기 위한 인식과 감각 정보의 구조화를 포함하는 복잡한 과정이며 , 운동의 계획과 수행이다. 

운동능력을 측정하는 한 방법으로 균형은 최소한의 흔들림으로 지지 기저면 내에서 신체의 중력 중심을 유지하는 능력을 말한 다 . 또한 균형 조절 능력은 주어진 환경에서 체중을 지지 기저 면내에서 중력중심을 조절하기 위한 능력이다 .  자세와 균형 조 절 능력 , 즉 지지 기저면 내에 중력중심을 유지하는 것은 시각 계 (visual system), 전정계(vestibular system), 체성 감각계 (somatosensory system)의 입력 통합과 함께 조화로운 근 수축 인 운동조절 시스템의 출력을 포함하는 것으로서 , 지지 기저면 에 변동이 있을 때 , 이들 감각계는 그 변화를 발견해야 하며 운 동계는 자세의 새로운 요구에 적응해야 한다 . 그 결과로서 균형 은 유지될 수 있는 것이다 .

이렇듯 적절한 균형조절을 위해서는 전정기능 , 시각정보,

고유감각 , 근골격계와 인지능력들의 상호작용이 요구 된다.

 또

한 소뇌손상에 의해 균형 장애가 있는 대상자에게 비디오 게임 을 이용한 균형 훈련으로 기저면을 좁힐 수 있다는 사례연구도 보고되었다.

이렇듯 이전 연구에서 언급하였듯이 가상현실시 스템을 이용한 운동 프로그램이 이와 같은 대뇌기능에 영향을 미칠 것이라고 추측할 수 있었으며 , 이 연구에서의 결과도 실험 전 ·후의 실험군과 대조군 사이의 집단간에는 통계적으로 유의 하지 않았으나 , 실험군과 대조군 모두에서 집단 내에서는 실험 전 ·후에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타나 척수손 상환자의 균형능력 증진과 일상생활동작의 증진에 도움이 되는 신경계 기능의 활성화가 있었으리라 생각된다 .

이 연구는 한정된 기간 동안 한 병원에 입원한 환자들을 대 상으로 하였으며 , 그 대상자의 수가 적어 연구 결과에 손상 수 준별 회복과 환자의 특성이 잘 반영되지 못했다는 제한점을 내 포하고 있다 . 또한, 환자의 발병 전 성격이나, 환자 및 보호자들 의 재활에 대한 선호도와 장애에 대한 이해도, 치료 후 자가 운 동 등이 척수손상평가척도 , 기능적 뻗기 검사, 앉기 유지 시간 에 영향을 줄 것으로 생각이 되었으나 이러한 요인들이 배제되 어 있어 객관화하기 어려운 것이 제한점으로 생각된다 . 앞으로 이 연구의 결과를 토대로 많은 척수손상환자들에 대한 다양한 치료 방법과  척수손상평가척도, 기능적 뻗기 검사, 앉기 유지 시간 등에 영향을 미치는 요인들에 대한 연구가 필요할 것이다 .

V. 결론

이 연구에서는 가상현실 시스템을 이용한 낙하산 조정하기 , 풍 선 터트리기, 컨베이어에서 상자 운반하기, 자동차경주하기, 스 노우보드 타기 운동 방법이 척수손상평가척도 , 기능적 뻗기 검 사, 앉기 유지 시간에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고 비교함 으로써 척수손상환자의 일상생활동작 향상과 균형 증진에  바람 직한 운동 방법으로 사용되는데 도움을 주기 위해 실시하였다.

이 연구의 결과 척수손상평가척도 , 기능적 뻗기 검사, 앉기 유지 시간 등은 실험군이나 대조군 모두에서 실험 전 ·후에 통계 적으로 유의한 차이가 있어 긍정적인 결과를 보였으나 , 실험군 과 대조군의 사이에는 통계적으로 유의하지 않았다.  하지만 다 양한 치료적 접근에 대한 환자들에 대한 요구의 충족을 위해 척수손상환자의 일상생활동작 향상과 균형증진을 위해서는 효 율적인 치료 프로그램의 개발 및 적용이 필요하며 , 적절하고 다 양한 운동 프로그램에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 이 러한 관점에서 본 연구에서 척수손상환자의 균형 능력을 증진 시키기 위해 이용된 가상현실 시스템을 이용한 운동 프로그램 은 적절한 중재의 도구로 유용할 것이다 .

Author Contributions Research design: Chung JH Acquisition of data: Chung JH

Analysis and interpretation of data: Chung JH Drafting of the manuscript: Chung JH Research supervision: Chung JH

참고문헌

1. Chung NS, Chung CK, Lee WC et al. Estimation of incidence rate and factors related to occurrence of traumatic spinal cord injury in seoul. J Korean Acad Univ Trainde Phys Therapists. 1999;6(2):1‐15.

2. Nam YH, Juhn YS, Sung IY et al. Current stautu on 110 members in the korean welfare association of spinal cord disabled. J Korean Acad Rehab Med. 1985;9(2):120‐5.

3. Nashner LM. Evaluation of postural stability, movement and control. In: Clinical Exercise Physiology, Philadelphia, Mosby, 1994.

4. Nevitt MC, Cummings SR, Kidd S et al. Risk factors for recurrent nonsyncopal falls. A prospective study. JAMA.

1989;261(18):2663‐8.

5. Judge JO, King MB, Whipple R et al. Dynamic balance in older persons: effects of reduced visual and proprioceptive input. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 1995;50(5):263‐70.

6. Kaminski TR, Bock C, Gentile AM. The coordination between trunk and arm motion during pointing movements.

Exp Brain Res. 1995;106(3):457‐66.

7. Dean C, Shepherd R, Adams R. Sitting balance I: trunk‐arm coordination and the contribution of the lower limbs during self‐paced reaching in sitting. Gait Posture. 1999;10(2):135‐

46.

8. Pigeon P, Yahia LH, Mitnitski AB et al. Superposition of independent units of coordination during pointing movements involving the trunk with and without visual feedback. Exp Brain Res. 2000;131(3):336‐49.

9. Seelen HA, Vuurman EF. Compensatory muscle activity for sitting posture during upper extremity task performance in paraplegic persons. Scand J Rehabil Med. 1991;23(2):89‐

96.

10. Janssen‐Potten YJ, Seelen HA, Drukker J et al. Postural muscle responses in the spinal cord injured persons during forward reaching. Ergonomics. 1999;42(9):1200‐15.

11. Schmitz T. Traumatic spinal cord injury. In: O'Sullivan

S, Schmitz T, eds, Physical Rehabilitation and assessment and treatment, Philadelphia, FA Davis, 1994:533‐76.

12. Bolin I, Bodin P, Kreuter M. Sitting position‐posture and performance in C5‐C6 tetraplegia. Spinal Cord. 2000;

38(7):425‐34.

13. Janssen‐Potten YJ, Seelen HA, Drukker J et al. Chair configuration and balance control in persons with spinal cord injury. Arch Phys Med Rehabil. 2000;81(4):401‐8.

14. Aissaoui R, Boucher C, Bourbonnais D et al. Effect of seat cushion on dynamic stability in sitting during a reaching task in wheelchair users with paraplegia. Arch Phys Med Rehabil. 2001;82(2):274‐81.

15. Christiansen C, Abreu B, Ottenbacher K et al. Task performance in virtual environments used for cognitive rehabilitation after traumatic brain injury. Arch Phys Med Rehabil. 1998;79(8):888‐92.

16. Grealy MA, Johnson DA, Rushton SK. Improving cognitive function after brain injury: the use of exercise and virtual reality. Arch Phys Med Rehabil. 1999;80(6):661‐7.

17. Rose FD, Brooks BM, Attree EA et al. A preliminary investigation into the use of virtual environments in memory retraining after vascular brain injury: indications for future strategy? Disabil Rehabil. 1999;21(12):548‐54.

18. Rizzo AA, Buckwalter JG, Humphrey L et al. The Virtual classroom: A virtual reality environment for the assessment and rehabilitation of attention deficits. Cyberpsychol Behav.

2000;3:483‐99.

19. Kim JH, Kim CS. Effects of virtual reality program on stand- ing balance in chronic stroke patients. J Korean Soc Phys Ther. 2005;17(3):351‐7.

20. Cunningham D, Krishack M. Virtual reality promotes visual and cognitive function in rehabilitation. Cyberpsychol Behav.

1999;2(1):19‐23.

21. Schultheis MT, Rizzo AA. The application of virtual reality technology in rehabilitation. Rehabil Psychol. 2001;46(3):

296‐311.

22. Catz A, Itzkovic, Steinberg F et al. The Catz‐Itzkovic SCIM : A revised version of the spinal Cord Independence Measure.

Disabil Rehabil. 2001;23(6):263‐8.

23. Warren, M. Evaluation and treatment of visual deficits. In:

Pedritti LW, eds, Occupational Therapy, Baltimore, Mosby, 2006:198‐211.

24. Horak FB. Clinical measurement of postural control in adults.

Phys Ther. 1987;67(12):1881‐5.

25. Allison L. Balance disorders. In: Umphred DA, 3rd eds, Neurological Rehabilitation, Baltimore, Mosby, 1995;803‐

33.

26. Duncan PW, Weiner DK, Chandler J et al. Functional reach:

A new clinical measure of balance. J Gerontol. 1990;45(6):192

‐7.

27. Lunch SM. Leahy P, Barker SP. Reliability of measurements obtained with a modified functional reach test in subjects with spinal cord injury. Phys Ther. 1998;78(2):128‐33.

28. Kim YR, Min WK. The inter‐ and intra‐rater reliability of the functional reach test in subjects with spinal cord injury.

J Korean Acad Univ Trainde Phys Therapists. 1999;6(3):51‐8.

29. Janssen‐Potten YJ, Seelen HA, Drukker J et al. The effect of footrests on sitting balance in paraplegic subjects. Arch Phys Med Rehabil. 2002;83(5):642‐8.

30. Chen CL, Yeung KT, Bih LI et al. The relationship between sitting stability and functional performance in patients with paraplegia. Arch Phys Med Rehabil. 2003;84(9):1276‐81.

31. Minkel JL. Seating and mobility considerations for people with spinal cord injury. Phys Ther. 2000;80(7):701‐9.

32. Gaal RP, Rebholtz N, Hotchkiss RD et al. Wheelchair rider injuries: causes and consequences for wheelchair design and selection. J Rehabil Res Dev. 1997;34(1):58‐71.

33. Kim YH, Park JW, Woo YK et al. Correlation between Clinical Balance Scores and Posturographic Assessment using Virtual Reality in Patients with Stoke. The New Medical Journal. 2003;46(11):54‐64.

34. Wernick‐Robinson M, Krebs DE, Giorgetti MM. Functional reach: Does it really measure dynamic balance? Arch Phys Med Rehabil. 1999;80(3):262‐9.

35. Betker AL, Szturm T, Moussavi ZK et al. Video game–based exercises for balance rehabilitation: a single‐subject design.

Arch Phys Med Rehabil. 2006;87(8):1141‐9.