외이전기자극이 슬관절질환 노인의 통증과 보행 및 균형에 미치는 영향

■서삼기, 조운수, 이정우¹, 김용남², 정진규², 황태연²

■서남대학교 대학원 물리치료학과 박사과정, ¹광주여자대학교 물리치료학과, ²전남과학대학 물리치료과

Effects of Auricle Electric Stimulation on Pain, Gait and Balance in the Old Aged with Knee Joint Disease

Sam-Ki Seo, PT, MPT; Woon-Su Cho, PT, MS; Jeong-Woo Lee, PT, PhD¹; Yong-Nam Kim, PT, PhD²; Jin-Kyue Jung, PT, PhD²; Tae-Yeun Hwang, PT, PhD²

Department of Physical Therapy, Graduate School, Seonam University;

Department of Physical Therapy, Kwangju Women's University;

Department of Physical Therapy, Chunnam Techno College;

Purpose: This study examined the application of electric stimulation to the auricle acupoint (frequency 2 Hz,

Methods: The subjects were divided into three groups; the degenerative joint diseases (DJD) group (1 male, 9

Auricualr electrical stimulation (AES) was applied with low frequency, high intensity transcutaneous electrical nerve stimulation for 10 seconds per each point.

Results: 1. For the change of pain according to AES, there was interaction in the resting period (p<0.001) and

Conclusion: The aged with knee joint disease have pain, and a decreased function of gait and balance. AES was

Key Words: Total knee replacement, Auricualr electrical stimulation, Pain, Gait, Balance

수정접수일: 2008년 2월 24일 게재승인일: 2008년 3월 27일

교신저자: 황태연, [email protected]

외이전기자극이 슬관절질환 노인의 통증과 보행 및 균형에 미치는 영향

The Journal Korean Society of Physical Therapy

I. 서론

경제적, 사회적 성장으로 생활방식의 변화와 삶의 질에 대한 인 식이 점차 높아짐에 따라 의료기술과 생활의 질이 향상 되면서

우리나라의 65세 이상의 노인 인구의 비율이 2000년에 7.2%

에서 2005년에 9.1%로 계속적으로 증가하고 있는 추세이다(통 계청, 2005). 이러한 노인들은 다른 연령층에 비해 유병률이 높고 질병상태가 주로 만성 퇴성행 질환으로 노인인구의

Characteristics DJD group TKR group Control group Total F P Sex

Male 1 1 1 3

Female 9 9 9 27

Age(year) 73.00±5.29 70.80±6.27 75.00±7.91 72.93±6.59 1.019 0.374

Weight(kg) 56.60±3.56 62.00±5.98 62.20±12.67 60.26±8.47 1.448 0.253

Height(cm) 159.20±7.52 161.90±7.32 159.80±5.22 160.30±6.63 0.438 0.650

DJD : degenerative joint diseases TKR : total knee replacement

Table 1. General Characteristics

86.7%가 만성질환을 가지고 있으며, 만성질환 노인의 34.2%

가 퇴행성관절염이 있는 것으로 보고되고 있다(한국보건사회연 구원, 2005).

퇴성행 관절염에 대한 적절한 정의는 어렵지만(Dieppe과 Kirwan, 1994), 퇴행성관절염은 체중부하 관절에 주로 침범하 여 관절 연골의 퇴행성 변화와 관절면의 신생 골 형성을 특징으 로 하는 질환으로, 손상정도에 따라 장기간의 치료를 요하기도 한다(구정회 등, 2002). 특히, 슬관절에서의 퇴행성관절염에 대 한 치료는 약물치료, 물리치료 등의 다양한 방법을 이용하고 있 으나, 퇴행성슬관절염의 증상을 완화하는 근본적인 문제를 해결 하기 위해 슬관절 전치환술과 같은 수술적인 방법을 이용하고 있다(성상철과 조현철, 2000). 슬관절 전치환술을 시행하는 일 차적인 목적은 통증의 경감과 운동성 회복이므로 수술 후 적절 한 관절가동범위가 필요하다(Esler, 1999). 수술 후의 환자의 만족도 면에서도 일정수준 이상의 관절 운동범위를 얻는 것이 매우 중요하며, 관절의 굴곡구축이 있거나 일정 각도이상의 굴 곡을 할 수 없을 때는 보행 파행을 유발 하여 일상생활에도 지 장을 초래하므로, 앉아서 생활하는 습관을 가지고 있는 우리나 라에서는 더욱 중요한 의미를 부여하게 된다(김대영 등, 1999).

통증은 손상이나 조직파괴를 유발하는 자극으로 인하여 나 타나는 감각적 경험이며, 주관적이며 복합적인 현상이다(Tuck 과 Okifugi, 2001). 이러한 통증을 감소시키기 위한 물리치료 의 방법 중 전기치료는 경피신경자극치료가 대부분 사용되고 있다(심연주 등, 1997). 통증을 조절하는 목적으로 사용되는 경 피신경자극은 급성통증, 만성통증, 심인성통증, 근골격계 관련 통증, 수술 후 통증, 환상통 등에 널리 사용되고 있다(Freid 등, 1984; Graff-Radford 등, 1989; Reynolds 등, 1983).

외이자극은 치료적 목적으로 여러 가지 방법으로 외이를 자 극하는 방법으로 알려져 있다(Oliveri 등, 1986). 중국과 프랑 스 학자들이 외이에 나타나는 모습이 거꾸로 있는 태아의 모습 과 흡사하다는 견해를가지고 이를 침술이나 치료에 이용하여 왔으며, 이를 자극하면 자극되어진 귀 부위에 따라 신체의 각기 다른 부분에 선택적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다 (Andersson 등, 2007; Oleson 등, 1980). 따라서 외이에 위치 하고 있는 통증부위와 관련된 자극점을 경피신경자극기를 이용 하여 자극함으로써 통증이 완화되는 것으로 알려져 있다

(Buckley, 2007; Noling 등, 1988; Usichenko, 2007). 외이치 료 및 침술 등 인위적인 동통을 유발시키는 방법들의 진통 효 과는 모두 내재성 아편 물질로 알려진 morphine-like substance의 방출에 의한 것으로 알려져 있으며, 이러한 물질들 이 하행성경로(descending tract)를 통해 말초신경섬유로부터 상행성경로(ascending tract)에 유해자극 정보가 전달되는 것을 조정함으로써 가능하다고 믿어진다(오영택과 권혁철, 1999).

균형이란 자세 안정성을 지속적으로 유지해 가는 과정을 의 미하여, 균형을 유지하는 능력은 인간이 일상생활을 영위해 나 가거나 목적 있는 활동을 수행하는데 있어서 가장 기본이 되는 필수 요소이다(Cohen 등, 1993). 균형은 고유수용성감각을 포 함한 체성감각, 시각, 전정계로부터 온 정위 압력간의 상호작용 을 통해 이루어진다(Fabio, 1995). 균형감각 능력의 감소는 고 유 수용기능의 저하, 반사 신경의 지연, 근력약화에 따른 자세 흔들림, 하지약화로 인한 발목과 무릎에서의 협응력 저하, 유연 성 저하 등이 있는데 이러한 능력을 보상하기 위해서는 균형감 각 및 고유수용성 감각기능의 향상 근력 강화와 유연성 향상을 위한 운동이 필요하다. 그러므로 노인에 있어 균형반응의 향상 은 낙상을 예방하고 생활의 질적 향상을 위해서는 매우 중요하 다(Woollacott, 1986).

따라서 퇴행성관절염으로 인한 슬관절 전치환술은 노인들의 신경계의 퇴화와 더불어 슬관절의 기능장애로 인한 균형과 보행 에 다양한 문제점을 가질 수 있다고 볼 수 있고, 이러한 환자들 에 있어서 균형훈련은 기능회복에 기여할 수 있으리라 기대된다. 본 연구에서는 슬관절 전치환술을 시행한 60세 이상의 노 인들에게 외이전기자극(auricualr electrical stimulation, AES) 을 적용하여 통증 및 관절의 기능 회복뿐 만아니라 보행능력과 균형능력 향상에 미치는 영향을 알아보고, 향후 물리치료의 중 재에 있어서 기초 자료를 제공하는데 그 목적이 있다.

II. 연구방법

1. 연구대상자의 일반적 특징

대상자의 일반적 특성은 Table 1과 같다. 본 연구는 2007년 4

월부터 2007년 9월까지 6개월간에 걸쳐 농촌지역 병원의 외래 로 내원하여 치료를 받고 있는 65세 이상의 노인 환자를 무작 위로 추출하여 슬관절염환자, 전치환술환자 그리고 슬관절 증 상이 없는 내원환자를 내원한 순서대로 10명씩 배정하였다. 참 여한 대상자의 선정조건은 남자 1명, 여자 9명으로 각 군 10명 씩으로 하였다. 그리고 슬관절염환자군은 퇴행성 슬관절 질환 을 가진 관절염 환자를, 전치환술군은 퇴행성 슬관절염으로 슬 관절 전치환술을 시행한지 1년 이내의 환자를, 대조군은 현재 슬관절에 증상이 없는 노인을 선정하였다. 참가대상자들에게 연구의 목적을 설명한 후에 동의를 얻어 연구를 실시하였다.

2. 실험방법

외이전기자극 전⋅후의 통증 및 보행 등의 변화에 대해 알아보 기 위하여 피부전기저항 측정과 국소 포인트 자극이 가능한 탐 침전극을 이용할 수 있는 전기자극기(Sonotens 501, Daeyang Medical. 대한민국)를 이용하였다. 적용방법은 맥동폭 50 ㎲의 직각파형, 빈도는 2 Hz 그리고 자극 강도는 유해성 자극수준 (바늘로 찌르는 듯한 따가운 통증)으로 각 자극부위별로 10초 씩 3회 적용하였다. 자극부위는 외이반응점인 슬관절점, 신문, 시상점, 부신점 영역에서 기계적 측정장치를 이용하여 가장 역 치가 낮은 부위로 하였다.

3. 측정 방법

연구대상자들에 대한 측정 항목으로 휴식 시의 통증과 보행 시 의 통증, 통증이 나타나는 지점까지의 슬관절 가동범위, 6 m 거리를 걷는데 소요되는 보행능력, 균형을 각각 외이전기자극 전과 외이전기자극 20분 후에 측정하였다.

통증의 측정은 종이에 10 cm 줄을 그려서 통증 없음이 0, 가장 심한 통증을 10으로 하여 통증에 정도에 따라 환자에게 표시하도록 하는 시각적 눈금 표시(visual analogue scale, VAS)로 측정하였다.

관절가동범위의 측정은 전자식 관절각도계(Guymon gonio- meter, Lafayette Instrument Co., 미국)를 이용하여 슬관절의 신전위치에서 굴곡위치로 대상자 스스로 움직일 때의 통증이 나타나는 지점까지의 굴곡 범위를 측정하여 양측 슬관절 가동 범위의 평균을 통증유발 관절가동범위로 하였다.

보행의 능력의 향상 정도를 알아보기 위한 6 m 걷기는 이 동력과 근력, 동적 균형을 모두 함께 보는 방법으로 걷기에 소 요되는 시간과 걸음 수를 측정하였다(Brill 등, 1998). 6 m 거 리를 그린 다음 시작점에 노인이 서도록 지시한 후 시작 소리 가 나면 편한 자세에서 가능한 빠른 걸음으로 걷도록 하여 뛰 지 않도록 지도하였다. 시작 지점에서 보행 동작 시작과 동시에 초시계(Kabo, 일본)를 작동시켜 최종지점에 도착하는 시간을 측정하여 6 m 거리를 걷는데 소요되는 시간을 보행속도로 하 였다. 모두 세 번의 보행을 측정하여 최소 시간을 보행속도로

하였다.

균형의 능력을 측정하기 위하여 Kinesthetic Ability Training (KAT) Balance Platform(BREG, 미국)을 사용하였 다. 균형 검사는 대상자가 불안정한 발판에 올라서기 전에 지지 면의 안정도를 6 psi로 설정한 후 발판 위에 올라서게 했으며, 모든 대상자의 맨발로 서게 하였다. 준비자세로는 원판의 가로 일직선과 일치하도록 양발을 어깨넓이(약 20 cm)로 벌리고 편 안히 서게 하였고 동일한 발 위치에서 균형을 측정하기 위하여 대상자의 모든 발 위치를 일정하게 표시하였다. 시각 개방 시 측정은 눈높이 앞에 기준점을 주시하도록 하고 균형을 잡도록 하여 모니터 상의 중심점을 교정하여 30초간 중심을 잡도록 하 여 측정하였다.

3. 자료 분석

대상자들의 일반적 특성에 대한 군 간 차이 비교는 일원분산분 석(ANOVA)을 실시하였다. 각 측정항목의 실험 전, 후 차이에 대한 비교는 공분산분석(ANCOVA)을 실시하였으며, 사후분석 은 Bonferroni 검정을 실시하였다. 모든 통계학적 유의성을 검 증하기위해 유의수준 α는 0.05로 하였다. 모든 통계는 윈도우 즈용 SPSS 12.0 프로그램을 이용하여 분석하였다.

III. 연구결과

1. 통증의 변화

1) 휴식 시 통증의 변화

외이전기자극에 따른 통증의 변화를 주관적 통증척도인 시각적 눈금척도로 측정하였다. 각 군별 휴식 시 변화는 퇴행성 슬관절 염군은 치료 전 7.2±1.31 등급에서 치료 후 4.4±2.36 등급, 슬 관절 전치환술군은 치료 전 7.4±.51 등급에서 치료 후 3.6±1.26 등급으로 감소되었다(Figure 1).

분산분석의 결과에서 서로 교호작용이 유의한 차이가 있는 것으로 나타나(F1, 27=28.161, p<0.001), 집단 간 변화 패턴 이 다른 것으로 나타났다. 슬관절염군과 슬관절 전치환술군에 서 휴식 시 통증이 감소되었다.

Figure 1. The change of VAS on rest

2) 보행 시 통증의 변화

보행 시의 시각적 눈금척도의 변화는 대조군은 측정 전후에 차 이가 없었으나 퇴행성 슬관절염군은 치료 전 7.8±2.14 등급에서 치료 후 5.1±2.55 점, 슬관절 전치환술군은 치료 전 7.4± 1.41 등급에서 치료 후 4.2±1.22 등급으로 감소되었다(Figure 2).

분산분석의 결과에서 교호작용이 유의한 차이가 있는 것으 로 나타나(F1, 27=36.140, p<0.001) 집단 간 변화 패턴이 다 른 것으로 나타났다. 슬관절염군과 슬관절 전치환술군에서 보 행 시 통증이 감소되었다.

Figure 2. The change of VAS on walking

2. 슬관절 가동범위의 변화

외이전기자극에 따른 양측 슬관절의 평균 관절가동범위의 변화 는 대조군은 차이가 없었으나 퇴행성 슬관절염군은 자극 전 109.7±12.85°에서 자극 후 122.20±11.97°, 슬관절 전치환술군 은 자극 전 93.8±12.96°에서 자극 후 109.2±14.27°으로 증가 되었다(Figure 3).

분산분석의 결과에서 교호작용이 유의한 차이가 있는 것으 로 나타나(F1, 27=10.231, p<0.001) 집단 간 변화 패턴이 다 른 것으로 나타났다. 슬관절염군과 슬관절 전치환술군에서 자 극 후 슬관절 가동범위가 증가되었다.

Figure 3. The change of ROM on knee

3. 보행 속도의 변화

6m 거리를 걷는데 소요되는 시간을 측정한 결과에서 대조군은 차이가 없었으나 퇴행성 슬관절염군은 자극 전 8.26±1.65 초에 서 치료 후 7.36±1.31 초, 슬관절 전치환술군은 치료 전 8.05±

1.07 초에서 치료 후 7.40±1.10 초로 감소되었다(Figure 4).

보행속도에 대한 분산분석의 결과에서 교호작용이 유의한

차이가 있는 것으로 나타나(F1, 27=10.231, p<0.001) 집단 간 변화 패턴이 다른 것으로 나타났다. 대조군은 변화가 거의 없었 으나 슬관절염군과 슬관절 전치환술군에서 자극 후 보행속도가 증가되었다.

Figure 4. The change of walking speed

4. 균형의 변화

외이전기자극에 따른 정적 균형에 대한 균형지수의 변화는 대 조군은 차이가 없었으나 퇴행성 슬관절염군은 자극 전 1848.20±859.12 BI(balance index)에서 자극 후 1212.81±

531.94 BI, 슬관절 전치환술군은 자극 전 2286.40±1042.73 BI에서 자극 후 1350.55±1047 BI로 감소되었다(Figure 5).

분산분석의 결과에서 교호작용이 유의한 차이가 있는 것으 로 나타나(F1, 27=6.091, p<0.01) 집단 간 변화 패턴이 다른 것으로 나타났다. 대조군은 변화가 거의 없었으나 슬관절염군 과 슬관절 전치환술군에서 자극 후 균형이 크게 좋아 진 것으 로 나타났다.

Figure 5. The change of balance index

IV. 고찰

슬관절염은 통증, 관절운동장애를 유발시켜 심한 기능적 장애 를 초래하고 있다. 이러한 관절염에 대한 초기 접근법인 등척성 운동과 물리치료 등을 통해 회복을 기대할 수 있다. 하지만 보 전적인 치료를 통해 통증이나 기능적 활동이 어려운 경우에는 관절 전치환술과 같은 수술적 방법을 이용한다(박창곤과 박래 준, 2003; 배성수 등, 2001; Denis 등, 2006).

슬관절 전치환술을 통해 통증의 감소, 관절운동범위 회복,

기능회복 등을 기대할 수 있다. 그러나 수술 후에도 다수의 환 자들은 근육과 슬관절 기능을 체계적으로 발달시키지 못함으로 서 지속적인 통증을 가지게 되며, 또한 환측과 건측 슬관절의 불균형을 이루어 추가적인 슬관절 질환이 발생하는 등 수술 후 문제점이 나타나는 것으로 보고되고 있다(Mulhall 등, 2007).

따라서 슬관절 전치환술 후 통증이나 기능을 개선하기 위한 적 절한 치료가 지속적으로 필요하다(이근희, 2001).

슬관절 전치환술 후에는 안정된 관절운동범위의 획득, 변형 및 통증의 감소와 기능 회복을 얻을 수 있는 것으로 보고된다 (성상철과 조현철, 2000; Inan 등, 2007). 또한, 여러 연구들에 서 수술 후 적절한 치료를 적용하는 것과 수술 후 발생하는 통 증의 해소가 운동각의 회복에 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다(Miner 등, 2003; Worland 등, 1998). Mulhall 등(2007) 은 슬관절 전치환술 후 적절한 치료를 통해 보행 능력과 여러 가지 평가도구의 점수가 향상되었음을 보고하였다. 그리고 Lenssen 등(2006)의 보고에서는 슬관절 전치환술 후 조기에 CPM(continued passive motion)을 이용하여 운동을 물리치료 와 함께 시행한 군과 물리치료만을 시행한 군을 비교한 결과 양측 모두 관절가동범위의 증가가 있었고 6 m 걷기 보행의 변 화를 보였다. 또한, 지속적인 자가훈련의 중요성을 보고 하였다.

본 연구에서도 외이전극자극 후 통증의 변화를 통해 슬관절 가 동범위의 증가가 나타났고, 휴식 시의 통증과 6 m 걷기 보행 시 통증도 감소되는 결과를 보여주었다.

또한 여러 연구에서 수술 후 약물투여, 물리치료, 치료적 운 동 등을 적용하여 통증의 감소와 함께 슬관절 가동범위와 슬관 절 질적측정평가에서 변화가 있음을 보고하였다(Lenssen 등, 2006; Minns Lowe 등, 2007; Stubbe 등, 2007). 본 연구에 서도 슬관절 가동범위, 6 m 걷기 보행속도, KAT 균형지수에 서 증가된 변화를 보여주었다.

외이에 대한 여러 연구에서 외이의 침자극, 경혈자극, 전기 자극을 통해 진통에 대한 효과를 보고하고 있다. 특히, 외이의 적정부위에 저빈도 고강도의 자극수준(주파수 1 Hz ~ 10 Hz) 으로 침형 경피신경자극기를 적용하여 통증의 역치가 증가되었 거나 VAS의 등급이 감소됨을 보고 하였다(오영택과 권혁철, 1999; Longobardi 등, 1989; Sator-Katzenschlager 등, 2003).

Buckley(2007)는 관절경 수술 후 외이자극군과 진통제를 투여 한 군을 비교해 본 결과 VAS의 등급이 비슷하게 나타남을 보 고하였다. 본 연구에서도 유해성 자극수준으로 경피신경전기자 극의 매개변수를 저빈도 고강도 조건인 주파수 2 Hz로 외이에 자극하여 적용한 결과 VAS의 등급이 감소하였으며, 휴식 시와 6 m 걷기 보행 시의 통증도 유의한 감소를 나타났다.

결국, 여러 연구를 통해 슬관절 전치환술 후 통증의 조절이 환자에게 슬관절의 질적 능력에서 임상적으로 좋은 결과들을 보여주고 있다. 본 연구에서도 슬관절 전치환술 후 외이자극을 적용하여 통증이 조절된 결과 보행능력과 균형능력의 변화가

있음을 알 수 있었다. 따라서 향후 슬관절 전치환술 후 외이전 기자극이 통증조절 및 기능능력의 변화에 적절한 물리치료적인 중재가 될 수 있을 것으로 사료된다.

IV. 결론

이 연구는 슬관절질환 노인에 있어서 외이전기자극이 통증과 보행 및 균형에 미치는 영향을 알아보기 위하여 병원에 내원하 여 치료를 받고 있는 농촌지역 65세 이상의 노인들을 대상으로 퇴행성 슬관절염 환자 10명, 슬관절 전치환술을 시행한 환자 10명 그리고 슬관절 질환 증세가 없는 노인 10명을 대상으로 외이전기자극 전･후의 변화를 연구하였다. 이 연구를 통하여 슬 관절 질환이 있는 노인은 유발되는 통증으로 인하여 보행과 균 형의 능력이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 또한 외이전기자극을 통하여 만성질환 노인의 통증조절에서 유의한 효과가 있어, 통 증 감소를 통해 관절의 기능을 증진시키고 보행이나 균형에 도 움이 되는 것을 알 수 있었다.

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