투석 환자에서 투석 중 운동프로그램이 투석의 효율도 및 자율신경기능에 미치는 영향 -예비연구-
한림대학교 의과대학 강동성심병원 재활의학교실
1, 내과학교실
2, 성신여자대학교 체육교육학과
3남희승1ㆍ최은희1ㆍ박동식1ㆍ오지은2ㆍ김수진2ㆍ이지연3ㆍ김아람3
The Effects of Intradialytic Exercise on Dialysis Efficacy and Autonomic Function in Hemodialysis Patients -Preliminary Study-
Hee-Seung Nam, M.D.
1, Eun-Hee Choi, M.D.
1, Dong-Sik Park, M.D.
1, Jieun Oh, M.D.
2, Soojin Kim, M.D.
2, Jiyeon Lee
3, Aram Kim
3Departments of
1Rehabilitation Medicine,
2Internal Medicine, Kangdong Sacred Heart Hospital,
Hallym University College of Medicine,
3Department of Physical Education, Sungshin Women’s University, Seoul, Korea
The study investigated the effects of an intradialytic exercise program on autonomic function and dialysis efficacy in maintenance hemodialysis in 18 patients. The patients undertook a 6-month intradialysis exercise program. Each session consisted of a 5-minute warm-up, 40-minute main exercise program, and 5-minute cool-down period.
Autonomic symptom questionnaire and autonomic function test by heart rate variability on supine and standing position, and dialysis efficacy were assessed at the beginning and end of the study by comparison using the Wilcoxson signed rank test. Heart rate variability in the supine position was not improved. In the standing position the ratio between the low frequency and high frequency (LF/HF) increased significantly after 6 months of exercise (p＜0.05), with the LF component being normally dominant. Statistical differences were evident at 6 months in autonomic symptoms questionnaire and autonomic function (p＜0.05), but not in dialysis efficacy. The results suggest that intradialytic exercise is an effective therapy to improve autonomic symptoms and a heart rate variability parameter.
Key Words: Hemodialysis, Exercise, Autonomic function, Dialysis efficacy
접수: 2010-8-17 수정: 2010-11-1 승인: 2010-11-18 책임저자: 오 지 은
134-701 서울시 강동구 성내길 150
한림대학교 의과대학 강동성심병원 내과학교실 Tel: 02-224-2136, Fax: 02-2224-2394
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서 론당뇨, 만성폐쇄성폐질환, 심부전, 치매와 같은 여러 만성
질환과 마찬가지로 혈액투석 환자들도 심폐기능저하 및 근력
저하, 활동력 저하, 만성 통증, 수면 장애, 우울증 등의 다양한
합병증을 보일 수 있다
1,2). 또한 투석 환자에서 자율신경기능
저하도 흔한 합병증으로 그 유병률이 약 12%에서 66%까지
보고되고 있다
3-5). 일반적으로 자율신경기능 부전의 증상은
기립성 저혈압이나 부정맥 등의 심혈관계 증상 , 변비나 설사
등의 위장관 증상, 배뇨장애와 발기부전 등의 비뇨생식기 증
상, 땀 분비 조절능력 저하 등 다양하다. 투석환자에서의 자율
신경기능 이상은 만성 요독증으로 인한 중추성 또는 말초성
Table 1. General characterics of hemodialysis patients Patient group Initial number of participants 18 Number of participants at end point 16
Age (yr) 55.7±13.2
Dialysis Duration (yr) 4.3±3.2
Male：Female 5：11
Number of withdrawal patients 2
Refuse (person) 1
Stroke (person) 1
Fig. 1. Intra-dialytic exercise with stationary bicycle ergo- 신경병의 발생, 심장의 미주신경 손상, 유산소 운동능력
(aerobic capacity) 저하 등으로 인해 발생하며, 부가적으로 스트 레스, 전해질 불균형, 빈혈도 원인이 된다
6). 이때 장기간의 규칙적인 운동은 유산소 운동능력을 향상시키고, 부교감신경 의 활동도 증가로 심장의 안정성을 증가시킬 뿐 아니라, 심리 적인 효과도 있다
6-8). 하지만 Blagg and Fitts
9)는 투석 환자의 경우 투석 후 피로, 투석에 걸리는 시간, 잦은 입원 등으로 운동에 대한 참여도가 떨어질 수 있다고 하여 운동의 참여도가 문제가 될 수 있음을 언급하였다. 그래서 운동에 대한 참여도 를 높이고 운동 시 환자의 상태를 모니터링 하기 위해 Parson et al
10)은 투석 중 운동프로그램을 시도하였고, 투석 중 운동이 투석의 효율도 및 신체 활동 능력을 향상시킨다고 하였다.
하지만 단지 순수한 운동 능력과 투석의 효율도, 삶의 질만 평가하여, 투석 중 운동이 투석 환자에서 흔한 합병증인 자율 신경기능 이상에 미치는 영향에 대해서는 구체적인 평가를 하지는 않았다.
그래서 본 연구에서는 투석 중에 운동을 하는 것이 자율신경 증상과 기능 향상에 효과가 있을 것이라 가정하고 연구를 진행하였다. 또한 투석 환자에서 요소제거율을 통한 투석의 효율도(Kt/V)를 보아 투석의 효율도가 실제 자율신경 저하에 영향을 미치는지를 평가하였다
11).
대상 및 방법
1. 연구 대상
운동 대상 환자군은 최근 6주 이내에 심근경색의 병력이 있거나, 당뇨 또는 고혈압이 잘 조절되지 않는 경우, 좌심실 부전(NYHA Class 2 이상), 기능적인 문제가 있을 정도의 신경 학적 문제가 있는 경우는 제외하였다
7). 운동 프로그램에 참여 한 혈액 투석 환자는 처음 18명(남자 6영, 여자 12명)이 참가하
였으나, 6개월 운동프로그램을 마친 대상은 총 16명이었다.
중도 탈락한 2명중 1명은 운동을 거부하였고, 1명은 뇌경색으 로 운동을 중단하였다. 운동 프로그램을 종료한 16명 중 남자 는 5명, 여자는 11명이었고, 평균 나이는 55.7세, 투석기간은 평균 4.3년이었다(Table 1).
2. 연구 방법
1) 투석 중 운동프로그램
운동 프로그램은 투석 중에 일대일 개인 프로그램으로 주 3회 6개월간 진행하였다. 운동의 강도는 운동자각지수(Rating of perceived exertion scales)중 Borg 6-20 지수를 이용하였고, Borg scale 11에 해당하는 ‘가볍게’에서 시작하여 환자가 운동 에 적응이 되는 정도를 보아 최종 13에 해당하는 ‘약간 힘들게’
까지 올렸다. 운동 지속시간은 약 40분 정도로 하여 운동 중 혈압과 맥박의 변화를 모니터링 하였다. 본 운동은 침상에서 하지 에르고미터(Fig. 1.) 운동 후 마지막 약 5-10분 정도 투석을 하지 않는 팔에 탄성밴드 근력 운동을 하였다. 탄성밴드 근력 운동은 환자가 주관절 굴곡 및 신전 운동을 시행하였다. 그리 고 운동 전후에는 각각 약 5분 정도의 준비운동, 정리운동 기간을 가져 갑작스러운 혈압 변화 및 운동 후 지연성 근육통 등을 예방하였다.
본 운동 중 하지 에르고미터를 이용한 운동은 혈액투석
시작 직후부터 2시간 이내에 침대용 하지 에르고미터를 이용
하여 30-35분 동안 개인 강도에 맞게 설정 후 시행하였고,
Table 2. Comparison of autonomic symptom questionnaire and dialysis efficacy (Kt/V) between pre-exercie and post-exercise
Pre-exercise Post-exercise Autonomic Symptom
Questionnaire
6.8±6.0 2.4±2.7*
Orthostatic 4.3±3.9 1.2±1.4*
Sweating 1.0±0.7 0.6±0.5*
Gastrointestinal 1.4±1.3 0.5±0.6*
Body Weight (kg) 59.3±12.1 58.9±11.3
Kt/V 1.56±0.32 1.54±0.27
Values are mean±standard deviation.
*p＜0.05.
이때 Borg 운동자각지수를 11-13으로 운동 강도를 설정하였다.
탄성밴드를 이용한 근력 운동은 유산소 운동 직후 5-10분 동안 세라밴드(Thera-Band
Ⓡ, Hygenic Co. Ltd., Alcron, MS, USA)를 이용하여 투석하지 않는 팔로 각 개인에 맞게 빨강, 초록, 파랑 색의 밴드를 이용하여 점차적으로 운동 강도를 증가하였다. 밴드는 손으로 두 번 감아 힘이 들어가지 않은 상태의 평평함에서 10-15회 3세트를 실시하고 점차 회수와 세트 수를 늘려가며 시행하였다.
2) 주관적 및 객관적 자율신경 기능평가
자율신경의 주관적 임상 증상을 보기 위해 Ewing 등이 언급 한 자율신경계 부전 시 나타나는 증상을 기초로 만든 Im et al
12)의 자율신경증상 설문(questionnaire)에 따라 기립 시 나타 나는 증상에 관한 5가지 항목(최저 0점, 최대 10점), 땀 흘림에 관한 증상에 관한 3가지 항목(최저 0점, 최대 6점), 위장관 증상에 관한 5가지 항목(최저 0점, 최대 10점)을 평가하여 증상이 없는 0점에서 증상이 가장 심한 26점까지 보았다.
자율신경 기능의 객관적인 평가를 위해서는 심박변이도 (Heart rate variability)를 보았다. 검사는 투석 약 30분전에 시행 하였고, 검사 당일에 술, 커피, 차 등의 자율신경계에 영향을 미칠 수 있는 음식이나 흡연은 피하였고, 실내 온도는 약 23°의 조용한 장소에서 검사를 하였다. 심박변이도 검사를 위해 SA-2000E (Medicore Co., Seoul, Korea)를 이용하였고, 검사 시 피검자를 먼저 앙와위로 하고 양측 손목과 좌측 발목에 접촉자를 연결하여 10분 이상의 안정기를 가진 후 5분간 시간 범위 분석과 주파수 범위 분석을 하였다. 이후 곧바로 기립 자세를 취해 갑작스런 자세변화에 따른 자율신경계의 변화를 5분간 주파수 범위분석을 하였다. 시간 범위분석은 Standard Deviation of NN interval (SDNN)를 보았고, 주파수 범위분석은 Total Power (TP), Very Low Frequency (VLF: 0.0033-0.04 Hz의 주파수 대역), Low Frequency (LF: 0.04-0.15 Hz의 주파수 대역), High Frequency (HF: 0.15-0.4 Hz의 주파수 대역), LF/HF 비율을 보았다.
3) 체중 및 투석의 효율도 평가
체중 변화를 보기 위하여 운동 프로그램 전에 투석 전 체중 과 6개월간 운동 프로그램 후에 투석 전 체중을 측정하였다.
또한 투석의 효율도를 보기 위해서는 투석의 양을 수치화한 Kt/V (K: 투석기의 청소율, t: 투석시간, V: 체용적)를 운동 프로그램 전과 6개월간의 운동 프로그램 직후에 측정하였다
10).
4) 통계분석
SPSS ver. 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 운동 전과 6개월간의 투석 중 운동 프로그램 후 자율신경 증상 설문 점수 및 심박변이도, 투석의 효율도 변화 를 Wilcoxson signed rank test로 통계 처리를 하였으며 p＜0.05 를 유의한 수준으로 채택하였다.
결 과
1. 자율신경 증상 설문 및 심박변이도
자율신경 증상 설문 점수는 운동 프로그램 전 6.8±6.0점에서 2.4±2.7점으로 통계학적으로 의미있게 감소하였다(p＜0.05) (Table 2). 또한 자율신경 증상 설문의 세부항목에서도 기립 시 증상, 땀 흘림 증상, 위장관 증상 모두 운동 프로그램 후 의미 있는 호전을 보였다(p＜0.05) (Table 2).
심박변이도는 6개월간의 운동 프로그램 후, 앙와위에서는 SDNN, TP, VLF, LF, HF, LF/HF 비율 모두에서 운동 전후에 통계학적으로 의미 있는 차이를 보이지는 않았고 , 부교감신경 활동도를 나타내는 SDNN에서 약간 증가하는 경향만 확인하 였다. 기립 시에는 6개월간 운동 프로그램 후 TP, VLF, LF, HF에서 의미 있는 차이를 보이지는 않았지만, LF/HF 비율에서 는 운동 전에 비해 6개월간 운동 후에 의미 있는 차이를 보였고, 특히 LF 우세형으로 나타남을 알 수 있었다(p＜0.05) (Table 3).
2. 체중 및 투석의 효율도
대상군의 평균 체중은 운동 프로그램 전에 59.3 kg에서
Table 3. Time domain and frequency domain values of heart rate variability
Pre-exercise program (n=16) Post-exercise program (n=16)
Supine Standing Supine Standing
SDNN (ms) 18.21±8.19 20.05±12.02
TP (ms
2) 256.9±261.1 238.2±255.5 295.7±423.6 278.2±270.8
VLF (ms
2) 134.7±136.1 89.3±61.1 122.5±125.3 101.5±69.6
LF (ms
2) 61.5±85.7 75.8±126.4 90.9±248.5 106.7±131.6
HF (ms
2) 63.1±80.2 69.0±88.8 78.7±117.9 68.1±112.8
LF/HF ratio 1.00±0.88 1.04±0.82 1.18±3.60 1.84±1.43*
Values are mean±standard deviation.
SDNN: standard deviation of NN interval, TP: total power, VLF: very low frequency, LF: low frequency, HF: high frequency.
*p＜0.05.
6개월간 운동 프로그램 후 58.9 kg으로 의미있는 변화는 없었 다(Table 2). 또한 투석의 효율도(Kt/V)도 운동 프로그램 전 1.56±0.32였고, 투석 중 운동 프로그램 6개월 후 1.54±0.27로 통계학적으로 의미있는 변화는 없었다(Table 2).
고 찰
투석 환자는 만성적인 요독증 및 신장기능 저하로 신체 활동능력 저하, 우울증, 자율신경기능 저하의 여러 합병증이 있을 수 있고, 이때 장기적인 투석간(inter-dialysis) 운동의 효과 에 대해서는 여러 연구가 있었다
6-8). 하지만 투석간 운동은 운동의 참여와 지속에 어려움이 많고, 환자의 상태에 대한 모니터링이 어렵다는 단점이 있다. 그래서 본 연구에서는 투석 의 참여도 향상과 운동 중 환자의 상태를 모니터링하여 적절히 운동의 강도를 조절하고, 운동에 대한 환자의 불안감을 없애기 위해 투석 중에 운동을 시도하였고 , 운동의 여러 가지 효과를 평가하였다.
본 연구 결과 자율신경 증상 설문 점수는 투석 중 운동프로 그램 후 기립 시 증상, 땀 흘림 증상, 위장관 증상의 세가지 영역 모두에서 의미 있는 호전을 보였다. 이는 만성 신부전 환자에서 6개월 동안 운동 프로그램이 삶의 질의 유의한 향상 을 보인다는 Kouidi et al
8)연구와 유사하다고 할 수 있다.
본 연구는 자율신경기능의 객관적 평가를 위하여 심박변이 도를 추가적으로 평가하였다. 심박변이도 검사는 심전도에서 심장의 파형을 분석하는 것으로 호흡에 따른 RR (NN) 간격의 변화 정도(SDNN)를 시간상으로 분석하는 시간범위 분석과 심장에서 나오는 각각의 신호 강도를 주파수 범위별로 분석한 주파수 범위 분석(TP, VLF, LF, HF, LF/HF 비)을 시행하였다.
이때 일반적으로 RR (NN) 간격의 변화 정도, 즉 SDNN이
짐을 반영한다. 주파수범위 분석 중 total power (TP)는 전체 자율신경의 활성을 반영하며, LF는 주로 교감신경계의 활성을 나타내고, HF는 부교감신경의 활성을 주로 반영하며, LF/HF 비는 교감-부교감 신경계의 균형을 반영하는 지표들이다
13). 그러므로 운동을 지속적으로 하게 되면 안정 시 교감신경의 활동도 감소는 적은 반면, 부교감신경 활성도 증가가 크게 나타나 자율신경의 안정성이 증가하며 안정 시 심박수도 감소 한다
14).
본 연구 결과에서는 6개월간 운동 프로그램 후 심박변이도
검사에서 앙와위의 경우 시간범위 분석인 SDNN과 주파수범
위 분석인 TP, VLF, LF, HF, LF/HF 비에서 모두 통계학적으로
의미 있는 변화는 없었다. 이는 운동 시 SDNN의 의미있는
호전을 언급한 Goldsmith et al
14)의 연구와는 달리 본 연구에서
는 부교감신경 활성을 나타내는 SDNN과 HF가 경미하게 호전
되는 경향만 확인하였다. 하지만 변화의 정도를 더 잘 나타내
기 위해 실시한 기립 시(orthostatic challenge) 심박변이도의
경우, TP, VLF, LF, HF에서는 의미 있는 차이를 보이지는
않았지만, LF/HF 비율에서는 운동 전 평균 1.04에서 6개월
운동 후 평균 1.84로 의미 있게 상승하여, 정상인을 대상으로
기립 시의 변화를 본 Malik의 연구
13)와 유사하게 본 연구의
투석 환자에서도 6개월간 투석 중 운동을 함으로 인해 운동
전에 비해 장기간 운동 후 기립 시 LF/HF가 상승하여 기립
시 교감신경 반응이 증가하는 LF 우세 양상으로 바뀐 것을
알 수 있었다. 이는 LF와 HF 각각의 값을 고려해 볼 때 교감신경
활성도가 증가하였고 부교감신경 활성도는 변화 없었다고
해석할 수 있으며, 투석 중 운동을 통해 운동 전에 비해 기립
시 교감신경의 활성이 증가한 것으로 해석할 수 있을 것으로
볼 수 있어 본 연구 결과의 자율신경증상 설문 중 기립 시
증상이 호전된 것과 연관이 있을 것으로 생각된다.
관찰할 수 없었고, 자율신경 변화를 유도한 기립 시에 LF 우세 양상을 보여 경미한 호전 정도만 확인하였다 . 이는 일반 적으로 운동의 강도가 클수록 자율신경기능의 변화 정도가 크며
14), 투석 중(Intra-dialysis) 운동이 투석간(Inter-dialysis) 운 동에 비해 운동의 절대적인 효과가 덜 했다는 기존 연구
15)를 근거로 상대적인 운동 강도가 적었을 가능성을 생각해 볼 수 있을 것이나, 이에 대해서는 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.
본 연구에서는 또한 운동 후 투석의 효율도 변화를 보기 위해 Kt/V의 변화를 평가하였다. Kt/V는 투석 중 요소제거율 (Urea reduction ratio) 통한 투석의 효율도를 반영하는 것으로 Parson et al
10)의 연구에서는 운동 후 Kt/V가 의미 있게 호전되었 다고 하였으나, 본 연구에서는 호전을 보이지는 않아 추후 운동의 강도를 좀 더 높인 추가 연구도 필요할 것으로 생각한다 .
투석의 효율도 호전과 자율신경기능 호전 정도와의 관계에 서 일부 연구
16,17)에 따르면 투석의 효율도 개선이 실제 자율신 경기능 호전과 연관이 있다고 하였으나, Solders et al
18)의 연구 에서는 신장 이식 후에도 자율신경기능의 호전은 없었다고 하여 투석의 효율도 개선과 자율신경기능 호전과의 연관성에 는 아직 논쟁의 여지가 있다 . 다만 본 연구의 결과에서 안정(앙 와위) 시 SDNN의 변화는 적었지만 자율신경기능의 변화를 유도한 기립 시(orthostatic challenge)에 일부 자율신경기능 호 전을 보인 것으로 보아 본 연구 결과에서는 경도의 자율신경기 능 호전이 있었지만 투석의 효율도는 호전이 없어 오히려 Solders et al
18)의 연구 결과에 가깝다고 볼 수 있을 것이다.
본 연구는 운동 시 적절한 모니터링과 운동의 참여도 향상을 위해서 투석 중 운동을 시행하였다. 그 결과 6개월 운동프로그 램 동안 18명에서 2명만 탈락하였다. Koufaki et al
2)에 의하면 3개월 동안의 투석간 운동프로그램을 한 26명 중에 8명이 중도에 운동을 포기하여 본 연구보다 높은 탈락률을 보였고, Kouidi et al
15)의 연구에서도 투석 중 운동에 비해 투석 간 운동이 탈락률이 높다고 하였다. 본 연구에서의 탈락자 2명 중 1명은 뇌경색이 발생하였으나, 투석 중 운동과 뇌경색의 연관성에 대해서는 아직 보고가 없다. 다만 Koufaki et al
2)의 보고에 의하면 흥미 감소, 통증, 골절, 폐렴, 사망 등의 다양한 원인으로 운동을 중단했다는 보고는 있지만 운동의 합병증에 대해서는 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다. 본 연구는 운동의 참여도를 높이고 투석의 합병증을 감소시키기 위해 투석 중 운동을 시행하여 운동의 효과와 탈락률을 보았다는 의의는 있으나, 연구의 몇 가지 제한점은 있다. 첫째, 대상 환자수가 많지 않았고 대조군이 없었다는 점 . 둘째, 혈압약이
나 일중 변화와 같은 자율신경기능에 영향을 미칠 수 있는 인자들을 완전히 조절하지는 못하였고, 투석 전후의 전해질 변화에 대한 평가를 하지 못해 이로 인해 심박변이도에 영향을 주었을 가능성이 있다는 점, 셋째, 누워서 운동을 하여 기립 상태의 투석간 운동에 비해 운동의 절대적인 강도가 적었을 가능성 등의 한계점이 있으나 이에 대해서는 추후 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각한다.
장기간 규칙적인 투석 중 운동은 투석의 효율성에는 의미있 는 변화는 없었으나 자율신경 증상 및 일부 심박변이도에는 호전을 보였다.
참 고 문 헌
