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pISSN 1225-8962
eISSN 2287-982X

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Phys Ther Korea 2016; 23(3): 1-10

Published online September 17, 2016

https://doi.org/10.12674/ptk.2016.23.3.001

© Korean Research Society of Physical Therapy

경사트레드밀에서 후방보행 훈련이 뇌졸중 환자의 보행에 미치는 영향

오용섭1, 우영근2

1프라임재활의학과 물리치료실, 2전주대학교 의과학대학 물리치료학과

The Effects of Backward Walking Training With Inclined Treadmill on the Gait in Chronic Stroke Patients

Yong-seop Oh1, MSc, PT, Young-keun Woo2, PhD, PT

1Dept. of Physical Therapy, Prime Rehabilitation & Pain Clinic
2Dept. of Physical Therapy, College of Medical Sciences, Jeunju University

Correspondence to: 우영근

Received: April 14, 2016; Revised: April 14, 2016; Accepted: May 17, 2016

Background:

Gait problems appear in most stroke patients. Commonly, stroke patients show the typical abnormal gait patterns, such as circumduction, genu recurvatum, and spastic paretic stiff-legged gait. An inclined treadmill gait exercise is good for gait problems of stroke patients. In addition, the backward walking training has been recommended in order to improve the component of the movement for the forward walking.

Objects:

The purpose of this study to investigated the effects of backward walking with inclined treadmill training on the gait in chronic stroke patients.

Methods:

A total of 30 volunteers were randomly allocated to two groups that walked on an inclined treadmill: the experimental group (n1=15), which walked backward, and the control group (n2=15), which walked forward. To measure the improvement of the patients’ gait, a Figure of Eight Walking Test (F8W), Four Square Step Test (FSST), and Functional Gait Assessment (FGA) were performed. We also measured spatio-temporal gait variables, including gait speed, cadence, stride length, and single limb support using a three-axial wireless accelerometer. The measurements were taken before and after the experiment. The Wilcoxon signed-rank test was used to compare both groups before and after the interventions. The Mann-Whitney U test was used for the comparisons after the interventions. The statistical significance was set at α=.05.

Results:

Before and after experiment, all dependent variables were significantly different between the two groups (p<.05). As compared to the control group, the experimental group showed more significant improvements in F8W, FSST, speed, cadence, stride length, and single limb support (p<.05); however, FGA in this group was not significantly different from the control (p>.05).

Conclusion:

Our results suggest that backward walking on an inclined treadmill is more effective for improving the gait of stroke patients than forward walking.

Keywords: Backward walking, Gait, Inclined treadmill, Stroke.

뇌졸중은 혈전, 색전으로 인한 뇌혈관의 막힘이나 출 혈로 인한 뇌기능 장애이다(Sims와 Muyderman, 2010). 뇌졸중 환자는 손상 정도와 위치에 따라 편마비, 반맹 증, 편측무시, 구음장애, 감각저하 등이 나타나고(Sabari 등, 2014) 근육의 약화와 감각의 변화로 인해 체간조절 의 어려움, 불안정성, 보행능력의 저하 등과 같은 운동 기능 장애가 발생한다(Verheyden 등, 2006). 특히 보행능 력의 감소는 뇌졸중 환자의 장애 중 가장 중요한 증상으 로 나타나게 된다(McFadyen 등, 2009). 뇌졸중 환자의 주 증상인 경직과 상호신경지배의 이탈로 인해 보행 시 환측 발목관절의 발처짐, 첨내반이 나타나고 무릎관절의 과다 젖힘과 굽힘의 제한이 일어난다. 이로 인해 뇌졸중 환자의 보행형태는 디딤기 때 뒤꿈치가 지면에 먼저 닿 지 않고 전족부나 발바닥 전체가 지면에 먼저 닿는 비정 상적인 보행형태가 나타나게 된다(Perry와 Burnfeild, 2010). 이로 인해 보행속도가 감소되고 환측의 짧은 디딤 기, 상대적으로 긴 흔듦기 등이 나타난다(Mauritz, 2002). 이중 일부는 보행능력이 회복되기도 하지만 여전히 많은 환자들은 보행속도가 느리고 지구력이 감소된 장애를 안 고 살아가고 있으며 가정이나 사회에서의 독립적 이동이 제한되어 있다(Chen, 2003). 따라서 뇌졸중 환자의 보행 능력 회복은 사회적 불이익을 해소하고 가정과 사회로의 복귀에 매우 필요한 요소로 기능회복에 있어 중요한 목 표가 되어왔다(Werner 등, 2002).

뇌졸중 환자의 보행능력향상을 위하여 현재 임상에서 트레드밀 보행이 많이 시행되고 있다(Ada 등, 2003). 트 레드밀에서의 보행훈련은 반복적으로 실시할 수 있고 평지에서의 보행과 유사한 환경을 제공하며 평지를 걷 는 것 보다 효과적으로 보행속도를 증가시킬 수 있다고 하였다(Dobkin, 2004). Hesse 등(2001)은 노인들에게 트 레드밀 보행훈련이 보행속도 관련요소인 분속수, 활보 장, 양하지지지시간 및 마비측의 앞정강근, 장딴지근, 가쪽넓은근, 넙다리곧은근, 넙다리두갈레근의 근활성도 와 심박동수가 향상된다고 하였다. 이러한 장점 때문에 경사가 있는 트레드밀 보행훈련은 기능저하가 있는 장 애인, 노인, 임산부 등에게 오르막길 또는 계단 오르기 등 실내외 이동능력을 향상시키기 위한 치료 장비로 널 리 쓰이고 있다(Kim 등, 2009). 트레드밀 보행훈련 시 경사도가 증가할수록 무릎관절 운동 범위가 증가하며 (Cipriani 등, 1995) 무릎관절 폄근, 특히 안쪽넓은근 근 전도가 최대 활성을 보인다고 보고되었다(Han, 2005). 그러나 Oh 등(2015)은 트레드밀은 평지에 비해 짧은 보장을 갖는 특성을 보이기 때문에 활보장(stride length) 및 보장이 감소할 수 있다고 하였으며 Pohl 등(2002)은 트레드밀 보행 훈련이 흔듦기 시간에 영향을 미치지 못 하기 때문에 트레드밀에서의 보행훈련은 제한점을 가진 다고 보고하는 등 보행에 있어서 역학적인 이득을 얻지 못하는 것으로도 나타났다.

이러한 역학적 이득을 보충하기 위해 다양한 재활분야 에서 최근 후방보행이 이용되고 있다(Hyun과 Choi, 2013; Terblanche 등, 2005; Yang 등, 2005). 후방보행은 전방보 행에 비해 산소섭취량과 심박수가 더 커지는 등 전방보행 에 비해 역학적 이득이 높다고 보고되고 있으며(Flynn 등, 1994) 전방보행을 위해 필요한 움직임의 구성을 향상 시키기 위해서 추천되고 있다(Flynn과 Soutas-Little, 1993). 또한 Flynn과 Soutas-Little(1993)은 후방보행이 감속기 동안 넙다리네갈래근의 신장성 수축작용으로 인해 무릎관 절에 가해지는 스트레스를 최소화 시킬 수 있으며 지지단 계 동안에 넙다리네갈래근의 등척성, 구심성 수축 활동에 의해서 근력을 증가시킬 수 있다고 하였다. 최초 접지기 에서는 엉덩관절 폄과 함께 무릎관절 굽힘이 나타남으로 써 슬괵근의 활동을 증가시켜 전방보행에 비해 근력 및 균형 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보고되었다 (Laufer, 2005; Thomas와 Fast, 2000). 이 같은 이점을 이 용한 후방보행 훈련은 일반인, 근골격계 질환자, 농구, 럭 비, 축구와 같은 특정 종목의 선수를 대상으로 다양한 분 야에서 시행되어 무릎관절 폄, 굽힘근력의 증가, 런닝능력 향상, 부상발생률 감소 등의 연구 결과가 보고되었다 (Flynn과 Soutas-Little, 1995; Fu 등, 1992; Mackie와 Dean, 1984; Terblanche 등, 2005).

Yang 등(2005)은 뇌졸중 환자 25명을 대상으로 3주간 후방보행훈련을 시행한 결과 보행속도, 활보장, 보행대칭 성에서 유의한 향상이 있다고 보고하였다. 또한 Choi와 Jeon(2015)는 뇌졸중 환자 9명에게 고유수용성신경촉진법 의 후방보행을 위한 중재방법을 적용한 결과 기능적 보행 검사, 일어나 걸어가기 검사 및 10 m 보행 검사에서 유의 한 향상이 있었다고 하였다. 하지만, Choi와 Jeon(2015)은 뇌졸중 환자에게 후방보행 적용은 안전상 문제로 균형 및 보행에 대한 효과 규명이 매우 어렵다고 하였으며 국내에 서도 아직까지 뇌졸중 환자에 대한 트레드밀 후방보행 연 구가 부족하여 연구결과를 일반화하기에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 경사트레드밀을 이용한 후방보행훈 련이 뇌졸중 환자들의 보행능력과 시·공간적 보행능력에 미치는 영향에 대해 알아보고자 실시하였다.

1. 연구대상자

경기도에 있는 H 병원과 R 병원에서 뇌졸중으로 진 단받고 입원 중인 환자 30명을 대상으로 하였다. 대상자 수는 뇌졸중 환자를 대상으로 한 트레드밀 훈련과 후방 보행 훈련의 선행연구 중 실험측정 연구의 대상자 수를 종합하여 평균 대상자 수에 선행연구에서 나타난 평균탈 락율 10%를 고려하여 선정하였다(Ada 등, 2003; Choi와 Jeon, 2015; Hesse 등, 2001; Hyun과 Choi, 2013; Lau와 Mak, 2011; Pohl 등, 2002; Strømmen 등, 2016; Wada 등, 2010; Werner 등, 2002; Wi, 2011; Yang 등, 2005).

대상자는 뇌졸중으로 진단 받은 지 6개월 이상 경과한 자, 한국형 간이 정신상태검사(Mini Mental State Examination Korean version) 점수가 24점 이상인 자, 본 연구에 참 여할 것을 서면으로 동의한 자(Ha 등, 2013), 경사트레 드밀 훈련 및 후방보행 훈련을 수행하기 위해 독립적 또는 보조기를 착용한 상태에서 트레드밀 보행 속도를 .8 km/h의 속도를 유지할 수 있고 11 m 이상 보행이 가 능한 자(Wada 등, 2010; Yang 등, 2005)를 선정기준으로 하였다. 양 하지에 정형외과 질환이 있는 자(Strømmen 등, 2016), 사지마비가 있는 자, 및 경사가 있는 바닥에 서 보행이 불가능한 자(Ha 등, 2013)는 제외하였다.

대상자는 숫자 1과 2가 적힌 제비 뽑기를 통하여 무작 위로 15명 씩 두 군으로 나누었으며 경사 트레드밀에서 후방보행 훈련을 시행 한 군을 실험군, 경사 트레드밀에 서 전방보행 훈련을 시행 한 군을 대조군으로 나누었다. 대상자에게는 제비에 적힌 숫자의 의미는 설명하지 않고 숫자 1은 실험군, 숫자 2는 대조군으로 배치하였다.

2. 평가 도구 및 측정방법

가. 8자 모양 경로 보행검사(Figure of Eight Walking Test; F8W)

일상생활 보행에서 요구되는 환경의 탐색능력과 곡 선 경로 보행 및 낙상 가능 정도를 평가하기 위해 F8W 검사를 시행하였다(Hess 등, 2010). 본 검사를 측 정하기 위해 150 cm 간격으로 놓여진 2개의 콘 주변을 8자 모양으로 보행하는데 소요되는 시간을 측정하였다 (Hess 등, 2010). 본 검사의 측정자내 신뢰도에서 급내 상관계수가 r=.85~.92로 보고되었으며 검사-재검사 신 뢰도에서 급내상관계수는 r=.84이다(Hess 등, 2010). 총 3회 측정하여 평균값을 최종 값으로 하였다.

나. 4분면구획스텝검사(Four Square Step Test; FSST) 보행의 신체능력과 시지각적 및 인지적 기술정도를 측정하기 위해 FSST를 시행하였다(Blennerhassett과 Jayalath, 2008). 본 검사를 측정하기 위해 지면에 십자 모양으로 서로 90° 각으로 놓여진 4개의 막대를 시계방 향으로 넘어갔다가 다시 시계 반대방향으로 넘어오는데 까지 소요되는 시간을 측정하였다(Dite와 Temple, 2002). 본 검사의 측정자내 신뢰도는 급내상관계수 r=.99, 측정 자 간 신뢰도는 급내상관계수 r=.98이다(Dite와 Temple, 2002). 총 3회 측정하여 평균값을 최종 값으로 하였다.

다. 기능적 보행 검사(Functional Gait Assessment; FGA) FGA는 기능적인 보행을 측정하는 도구로 지정된 공 간에서 걷기, 일자 걷기, 박스 넘기 등 의 총 10개 항목 으로 형성되어 있다(Wrisley 등, 2004). 각 항목은 0~3 점 서열척도로 구성되어 있으며 0점은 심한 장애가 있거 나 불가능한 경우를 뜻하고 3점은 완전하게 시행할 수 있음을 뜻한다. 전체 점수는 0점에서 30점까지이고 본 연구에서는 3회 측정 후 평균값을 최종값으로 하였다. 본 도구는 측정자내 신뢰도 급내상관계수 r=.92, 측정자 간 신뢰도 급내상관계수 r=.91이다(Won과 Yu, 2011).

라. 시·공간적 보행변수(Spatio-temporal gait variables) 시·공간적 보행변수 측정을 위해 무선 3축 가속도계 (3 axes wireless accelerometer)(G-WALK, BTS S.P.A., Lurate Caccivio, Italy)를 사용하였으며 보행속도, 분속 수, 활보장(stride length; SL), 환측 단하지지지율 (single limb support; SLS)을 측정하였다. 탄력 밴드를 이용해 가속도계를 허리에 고정하고 총 8 m 거리를 보 행하여 측정하였으며 블루투스로 연결된 컴퓨터를 통해 측정결과를 출력하였다. 각각의 대상자와 한명의 실험 보조자가 출발선에 서고 측정담당자가 컴퓨터 화면에 모니터링이 되는 것을 확인하였다. 측정담당자가 ‘출발’ 이라는 신호에 맞추어 대상자가 보행을 시작하였으며 보행의 가속기와 감속기를 감안하여 대상자가 출발선에 서 2 m 지점을 통과 하여 한발을 내딛는 동시에 측정 을 시작하였으며 6 m 지점에서 측정을 멈추었다. 그 후 2 m를 더 보행한 후 ‘그만’이라는 신호와 함께 보행 을 멈추었다. 가속도계는 뇌졸중 환자의 보행속도에 대 해 신뢰도 급내상관계수 r=.98을 나타내었고 분속수에 대해 r=.99의 신뢰도를 나타내었다(Dobkin 등, 2011).

3. 연구절차

훈련은 병원에서 시행되는 신경발달치료 등을 받은 후 실험을 위한 독립적인 공간에서 1일 1회 20분간 주 5회 총 4주간 시행하였다. 본 실험을 위한 트레드밀 설 정은 10°의 경사로에서 예비실험을 실시한 결과 본 연 구를 시행하는데 필요한 20분간 보행훈련을 시행하지 못하는 대상자가 많아 처음에는 5°의 경사에서 훈련을 시행하였고 최대 10°로 점차 증가시켰다(Cho 등, 2009; McIntosh 등, 2006).

실험군은 사전에 5°의 경사트레드밀에서 후방보행을 시행한 후 속도를 각각 측정한 후 기록하고 1주차의 트 레드밀 속도로 정하였다. 경사는 1주차에 5°로 설정하 였고 초기 조사한 속도로 실시하였으며 2주차에는 10° 에서 시행할 수 있는 대상자는 10°로 훈련하였고 10°에 서 20분간 시행 할 수 없는 대상자는 시행할 수 있는 시기까지만 훈련하고 나머지 시간에는 5°로 낮추어 훈 련하였다. 3주차에는 2주차와 같은 경사로 시행하였고 속도를 초기 속도에서 10% 증가된 속도로 시행하였다. 10% 증가된 속도에서 20분간 시행 할 수 없는 대상자 는 시행할 수 있는 시기까지만 훈련하고 나머지 시간에 는 초기 설정된 속도의 5% 증가된 속도로만 시행하였 다(Lau와 Mak, 2011). 4주차에는 3주차에 시행한 경사 와 속도에 변화를 주지 않고 대상자 모두 10°의 경사에 서 초기설정 속도의 10% 증가된 속도로 훈련하여 지속 효과에 대한 훈련을 시행하였다(Lau와 Mak, 2011).

대조군은 사전에 5°의 경사트레드밀에서 전방보행을 시행한 후 속도를 각각 조사한 후 기록하고 1주차의 트 레드밀 속도로 하였다. 훈련 1주차부터 4주차까지의 경 사 설정 및 속도의 증가량은 실험군과 동일하게 설정하 였고 실험군에서 후방보행을 실시하였던 것을 전방보행 으로 설정하여 훈련하였다.

4. 자료분석

수집된 자료의 분석을 위해 SPSS 20.0 프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 종속변 수의 정규성 검정을 위해 Shapiro-Wilk를 적용한 결과 정규분포 하지 않음을 확인하였다. 따라서 대상자의 일 반적인 특성, 사전 종속 변수의 동질성검정을 위해 카 이제곱검정(Chi-Squared test)과 Mann-Whitney U 검 정을 이용하였다. 군내 실험 전 및 실험 후 보행 향상 의 차이를 알아보기 위해 Wilcoxon signed rank 검정 을 사용하였고, 군간 실험 전·후 보행향상의 차이를 알 아보기 위해 Mann-Whitney U 검정을 이용하였다. 통 계적 유의수준은 α=.05로 설정하였다.

1. 연구대상자의 일반적 특성

실험군 및 대조군의 군간 일반적인 특성과 사전 종 속변수의 동질성 검정 결과 동질성을 만족하였다 (p>.05)(Table 1).

Table 1 .. Homogeneity of the subjects (N=30).

FactorSubjectsExperimental group (n1=15)Control group (n2=15)X2/zp

Gender: female/male (%)14/16 (46.7/53.3)6/9 (40.0/60.0)8/7 (53.3/46.7).536.715
Affected side: left/right (%)15/15 (50.0/50.0)8/7 (53.3/46.7)7/8 (46.7/53.3).1331.000
Type of stroke: infarction/hemorrhage (%)17/13 (56.7/43.3)10/5 (66.7/33.3)7/8 (46.7/53.3)1.222.462
Age (year)55.9±12.0a52.9±12.658.9±11.1-1.081.280
Height (cm)164.5±9.4166.5±9.8162.5±9.0-1.122.262
Weight (kg)66.1±9.767.1±12.665.0±6.0-.624.533
Onsetb (month)16.2±8.116.8±8.815.7±7.7-.332.724
F8Wc (sec)30.5±10.430.1±12.930.8±7.6-.353.724
FSSTd (sec)23.9±9.821.4±9.426.5±9.9-1.079.281
FGAe (score)17.2±7.817.7±7.716.7±8.1-.063.950
Speed (m/s)1.1±.61.1±.61.0±.6-.187.852
Cadence (steps/min)76.6±27.073.3±28.479.8±26.2-.726.468
Stride length (cm)62.7±20.556.8±17.768.5±22.0-1.307.191
Single limb support (%)26.6±8.225.9±8.327.2±8.4-.540.589

amean±standard deviation

bmonths between stroke onset and assessment

cfigure of 8 wallking test

dfour square step test

efunctional gait assessment


2. 보행능력변화

F8W 검사, FSST, FGA를 측정한 결과 실험군 및 대조군 모두 군내 비교에서 유의하게 향상 되었다 (p<.05). 군간 비교 시 F8W 검사와 FSST에서 실험군 이 대조군에 비해 실험 전·후 감소량에서 유의한 차이 가 있었다(p<.05). FGA의 군간 변화량 비교 시 유의한 차이는 없었다(p>.05)(Table 2).

Table 2 .. Changes in walking capacity.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

F8Wb (sec)Pre-30.08±12.88a30.82±7.55
Post-27.67±12.70*29.66±7.51*-4.130<.001
z-3.409-3.411
p.001.001
FSSTc (sec)Pre-21.41±9.4426.47±9.87
Post-18.36±8.90*24.54±8.66*-2.240.023
z-3.408-3.408
p.001.001
FGAd (score)Pre-17.73±7.7016.67±8.10
Post-20.47±7.53*18.47±7.40*-1.402.161
z-3.207-3.106
p.001.002

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

dfunctional gait assessment

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


3. 시공간적 보행변수 변화

보행속도, 분속수, 활보장, 단하지지지율을 측정한 결 과 실험군 및 대조군 모두 군내 비교에서 유의하게 향 상 되었다(p<.05). 군간 비교 시 모든 변수에서 실험군 이 대조군에 비해 실험 전·후 증가량에서 유의한 차이 가 있었다(p<.05)(Table 3).

Table 3 .. Changes in spatio-temporal gait variables.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

Speed (m/s)Pre-1.12±.58a1.04±.57
Post-1.38±.63*1.11±.57*-4.370<.001
z-3.411-3.420
p.001.001
Cadence (steps/min)Pre-73.29±28.4079.84±26.19
Post-81.04±29.37*84.33±25.74*-2.242.025
z-3.411-3.410
p.001.001
SLb (cm)Pre-56.82±17.6668.51±22.00
Post-66.64±19.81*75.11±21.44*-2.096.036
z-3.408-3.408
p.001.001
SLSc (%)Pre-25.95±8.2827.20±8.39
Post-35.61±7.27*33.68±6.60*-2.138.033
z-3.408-3.409
p.001.001

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


본 연구는 경사트레드밀에서 후방보행이 뇌졸중 환 자의 보행에 대한 효과에 대해 알아보았다. Kim(2012) 은 만성뇌졸중 환자 32명을 대상으로 트레드밀 경사도 0°, 5°, 10°에서 보행 시 보행관련 근육의 활성도를 측 정한 결과 0°에 비해 5° 경사에서 넙다리곧은근, 10° 경 사에서 앞정강근의 활성도가 유의하게 증가하였다고 하 였다. McIntosh 등(2006)은 정상인 남성 11명을 대상으 로 경사도를 0°, 5°, 8°, 10°로 각각 설정하여 보행을 분 석한 결과 경사도가 증가할수록 초기접지기 시 엉덩관 절 굽힘, 무릎관절 굽힘, 발목관절 등쪽굽힘이 유의하게 증가되었으며 관절움직임과 지면반발력이 유의하게 향상 되는 것으로 보고하였다. 이를 참고하여 본 연구에서는 실험군과 대조군 모두 5°~10°의 경사로에서 보행을 시 행하였고 그 결과 보행속도와 관련된 측정 변수 즉 보 행속도에서 실험군은 1.12±.58 m/s에서 1.38±.63 m/s으로 증 가되었고 대조군은 1.04±.57 m/s에서 1.11±.57 m/s으로 증가 되었으며 분속수에서 실험군은 73.29±28.40 steps/min에서 81.04±29.37 steps/min으로 증가되었고 대조군은 79.84±26.19 steps/min에서 84.33±25.74 steps/min으로 증가되어 두 군 모두 유의한 향상을 보였다. Den Otter 등(2004)은 빠른 보행, 경사로 보행을 하면 느린 보행, 평지보행 보 다는 하지 부하가 증가되고 속도의존성을 나타내는 근 육들의 경우 속도변화에 따라 근 활성도가 높아진다고 하였는데 본 연구에서 역시 속도를 각 주차 별 점진적 으로 속도 및 경사를 증가시킨 것이 속도 의존성 근육 들의 근활성도 증가로 인해 속도 증가에 긍정적인 향상 을 가져왔다고 생각된다. 또한 본 연구에서 SL과 SLS을 측정한 결과 실험 후 증가량이 각각 실험군 9.82±4.55 cm, 대조군 6.60±2.48 cm 증가 및 실험군 9.66±3.97%, 대 조군 6.48±3.70%로 두군 모두 유의한 향상을 보였다. Wi(2011)는 발병 6개월 이상 뇌졸중 환자 45명을 평지 보행군, 경사로 보행군, 계단 보행군으로 나누어 주 5회 6주간 훈련하여 균형능력 측정 및 훈련시스템(analysis and re-education system by biofeedback)으로 체중지지 분포도를 측정한 결과 비바미측에서 평지보행군 -.60%, 경사로 보행군이 -2.00%, 계단보행군이 -5.00%로 감소 하였고 마비측은 평지 보행군 .60%, 경사 보행군 2.00%, 계단 보행군이 5.00% 증가하여 평지 보행군을 제외한 두 군에서 모두 유의하게 향상되었다고 하여 본 연구결 과를 뒷받침 해 준다. 경사로를 이용한 보행훈련이 비 마비측의 체중지지율을 증가시킴으로써 SL, SLS의 향상 을 보였다고 생각되며 이것이 기능적인 보행능력의 향상 과 직결되어(Eng과 Chu, 2002) 실험 후 F8W에서 실험 군이 2.41±0.92초, 대조군이 1.15±0.38초 감소, FSST에 서 실험군이 3.06±1.77초, 대조군이 1.93±1.82초 감소 및 FGA에서 실험군이 2.73±1.94점, 대조군이 1.80±1.94점 증가하여 두 군 모두 기능적인 보행능력에서 유의한 향 상을 가져온 것으로 보인다.

또한 본 연구에서는 경사로에서 후방보행을 실시한 실험군에서 전방보행을 실시한 대조군에 비해 보행능력 의 더 많은 향상을 가져온 것으로 나타났다. 첫 번째로 실험군에서 보행속도 향상이 대조군에 비해 유의하였 다. Yang 등(2005)은 뇌졸중 환자를 대상으로 후방보행 훈련을 1회 30분씩 주 3회 총 3주간 실시한 결과 Stride analyzer를 이용하여 측정한 보행속도에서 일반 적인 보행훈련을 실시한 대조군에 비해 유의한 향상이 있었다고 하여 본 연구 결과와 일치하였다. 또한 Flynn 등(1994)은 후방보행은 전방보행에 비해 보행 중 보폭 이 짧아지면서 상대적으로 보폭 빈도수가 증가한다고 하였다. 이러한 이유로 본 연구에서 실험군이 대조군에 비해 분속수가 증가 된 것으로 생각된다. 또한 후방보 행은 무릎관절에 부하를 감소시키면서 넙다리네갈래근 의 근력을 증가시킬 수 있고(McArdle 등, 2015) 넙다리 네갈래근은 무릎을 고정시키고 구심성 수축과 등척성 수축으로 일을 하기 때문에(Adesola와 Azeez, 2009) 실 험군의 훈련 시 대조군에 비해 넙다리네갈래근의 근력 을 증가시킬 수 있었고 발끝 떼기(heel-off) 시간이 길 어질 수 있었을 것으로 보인다. 이러한 점으로 인해 실 험군에서 SL 및 SLS의 향상이 긍정적이었을 것이라고 생각된다. 또한 근육의 구심성 수축은 원심성 수축에 비해 더 많은 ATP 소비를 요구한다는 점도 일부 작용 하였을 것이라고 생각된다(Adesola와 Azeez, 2009). 또 한 후방보행 디딤기에서는 발목관절 발바닥굽힘근이 활 성화 되어 순발력이 향상되고(Thorstensson, 1986) 마 비측의 폄근 공동운동의 감소가 일어나(Schmitz, 2001) 곡선과 회전 요소가 포함된 F8W 및 FSST의 향상이 실 험군에서 더 많이 일어날 수 있는 요소였다고 생각된다.

그러나 FGA 측정에서는 증가량이 실험군에서 더 많이 향상되었으나 유의한 차이는 없었다. FGA는 F8W와 FSST와는 달리 과제가 포함된 보행도구로 (Wrisley 등, 2004) 두 군 모두 계단 오르내리기 항목 에서 향상을 보였으며 실험군은 뒤로 걷기 항목, 대조 군은 장애물 위를 지나 걷기 항목의 향상이 뚜렷하였 다. 또한 실험군은 대조군에 비해 눈을 감고 걷기 항 목의 향상이 있었다. 이처럼 실험군과 대조군에서 FGA의 향상된 항목은 상대적으로 다르게 나타났고 대조군의 훈련에서도 FGA의 결과에 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다.

후방으로 보행함으로써 뒤꿈치 닿기의 시간이 길어 짐으로 인해 디딤기 때 뒤꿈치 닿기의 지속시간이 증가 되어 공간적 변수에 영향을 미쳤고 증가된 SL 및 SLS 가 보행속도 및 분속수의 증가를 가져옴으로 인해 기능 적인 보행이 향상되었다고 볼 수 있다. 또한 후방보행 은 보행하는 방향으로의 시각적 정보가 제한됨으로써 신체의 기타 감각적인 부분의 즉, 안뜰기관, 몸감각, 고 유수용성 감각 등의 통합이 용이하게 훈련되었을 것으 로 생각된다(Yelnik 등, 2006).

본 연구에서 뇌졸중 환자를 대상으로 경사트레드밀 에서 후방보행을 동반하여 적용해 본 결과 보행능력이 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때 전반적으로 경사보행과 후방보행의 선행연구결과와 일치하는 경향을 보였다. 경사트레드밀훈련을 통해 보 행 시 하지 관절가동범위와 하지 근력의 증가를 보였을 것이라고 생각된다. 또한 후방보행 훈련을 시행함으로 인해서 발을 딛는 수가 증가하고 발목의 순발력 및 에 너지 소비량의 증가와 감각적인 요소의 향상으로 인해 실험군의 보행이 더 많이 증가된 것으로 사료된다.

그러나 본 연구는 같은 지역에 위치한 두 기관에 내 원한 30명의 뇌졸중 환자만을 대상으로 하여서 연구결 과를 일반화시키기에는 제한이 있다. 향후 이러한 점을 더욱 보완하여 뇌졸중 환자의 보행향상을 위한 훈련 구 성 시 일반화 되어 사용 될 수 있도록 하는 연구 진행 이 필요하다고 사료된다.

본 연구는 경사트레드밀에서 후방보행이 뇌졸중 환 자의 보행에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 경사트레 드밀에서 후방보행의 실험군과 전방보행의 대조군을 4 주간 각 주별로 경사와 속도를 점진적으로 증가시켜 보 행하여 경사 및 속도 의존성 신체능력을 이끌어 내었 다. 보행의 향상을 측정하기 위해 F8W, FSST, FGA와 시·공간적 보행 변수 즉 보행속도, 분속수, 활보장, 단 하지지지율을 측정한 결과 경사트레드밀에서 후방보행 이 전방보행에 비해 보행향상에 더 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 향후 임상에서 뇌졸중 환자의 효율적인 보행능력 향상을 위한 운동방법으로 경사트레드밀에서 의 후방보행 훈련을 적용할 것을 추천한다.

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Article

Original Article

Phys Ther Korea 2016; 23(3): 1-10

Published online September 17, 2016 https://doi.org/10.12674/ptk.2016.23.3.001

Copyright © Korean Research Society of Physical Therapy.

경사트레드밀에서 후방보행 훈련이 뇌졸중 환자의 보행에 미치는 영향

오용섭1, 우영근2

1프라임재활의학과 물리치료실, 2전주대학교 의과학대학 물리치료학과

Received: April 14, 2016; Revised: April 14, 2016; Accepted: May 17, 2016

The Effects of Backward Walking Training With Inclined Treadmill on the Gait in Chronic Stroke Patients

Yong-seop Oh1, MSc, PT, Young-keun Woo2, PhD, PT

1Dept. of Physical Therapy, Prime Rehabilitation & Pain Clinic
2Dept. of Physical Therapy, College of Medical Sciences, Jeunju University

Correspondence to:우영근

Received: April 14, 2016; Revised: April 14, 2016; Accepted: May 17, 2016

Abstract

Background:

Gait problems appear in most stroke patients. Commonly, stroke patients show the typical abnormal gait patterns, such as circumduction, genu recurvatum, and spastic paretic stiff-legged gait. An inclined treadmill gait exercise is good for gait problems of stroke patients. In addition, the backward walking training has been recommended in order to improve the component of the movement for the forward walking.

Objects:

The purpose of this study to investigated the effects of backward walking with inclined treadmill training on the gait in chronic stroke patients.

Methods:

A total of 30 volunteers were randomly allocated to two groups that walked on an inclined treadmill: the experimental group (n1=15), which walked backward, and the control group (n2=15), which walked forward. To measure the improvement of the patients’ gait, a Figure of Eight Walking Test (F8W), Four Square Step Test (FSST), and Functional Gait Assessment (FGA) were performed. We also measured spatio-temporal gait variables, including gait speed, cadence, stride length, and single limb support using a three-axial wireless accelerometer. The measurements were taken before and after the experiment. The Wilcoxon signed-rank test was used to compare both groups before and after the interventions. The Mann-Whitney U test was used for the comparisons after the interventions. The statistical significance was set at α=.05.

Results:

Before and after experiment, all dependent variables were significantly different between the two groups (p<.05). As compared to the control group, the experimental group showed more significant improvements in F8W, FSST, speed, cadence, stride length, and single limb support (p<.05); however, FGA in this group was not significantly different from the control (p>.05).

Conclusion:

Our results suggest that backward walking on an inclined treadmill is more effective for improving the gait of stroke patients than forward walking.

Keywords: Backward walking, Gait, Inclined treadmill, Stroke.

I. 서론

뇌졸중은 혈전, 색전으로 인한 뇌혈관의 막힘이나 출 혈로 인한 뇌기능 장애이다(Sims와 Muyderman, 2010). 뇌졸중 환자는 손상 정도와 위치에 따라 편마비, 반맹 증, 편측무시, 구음장애, 감각저하 등이 나타나고(Sabari 등, 2014) 근육의 약화와 감각의 변화로 인해 체간조절 의 어려움, 불안정성, 보행능력의 저하 등과 같은 운동 기능 장애가 발생한다(Verheyden 등, 2006). 특히 보행능 력의 감소는 뇌졸중 환자의 장애 중 가장 중요한 증상으 로 나타나게 된다(McFadyen 등, 2009). 뇌졸중 환자의 주 증상인 경직과 상호신경지배의 이탈로 인해 보행 시 환측 발목관절의 발처짐, 첨내반이 나타나고 무릎관절의 과다 젖힘과 굽힘의 제한이 일어난다. 이로 인해 뇌졸중 환자의 보행형태는 디딤기 때 뒤꿈치가 지면에 먼저 닿 지 않고 전족부나 발바닥 전체가 지면에 먼저 닿는 비정 상적인 보행형태가 나타나게 된다(Perry와 Burnfeild, 2010). 이로 인해 보행속도가 감소되고 환측의 짧은 디딤 기, 상대적으로 긴 흔듦기 등이 나타난다(Mauritz, 2002). 이중 일부는 보행능력이 회복되기도 하지만 여전히 많은 환자들은 보행속도가 느리고 지구력이 감소된 장애를 안 고 살아가고 있으며 가정이나 사회에서의 독립적 이동이 제한되어 있다(Chen, 2003). 따라서 뇌졸중 환자의 보행 능력 회복은 사회적 불이익을 해소하고 가정과 사회로의 복귀에 매우 필요한 요소로 기능회복에 있어 중요한 목 표가 되어왔다(Werner 등, 2002).

뇌졸중 환자의 보행능력향상을 위하여 현재 임상에서 트레드밀 보행이 많이 시행되고 있다(Ada 등, 2003). 트 레드밀에서의 보행훈련은 반복적으로 실시할 수 있고 평지에서의 보행과 유사한 환경을 제공하며 평지를 걷 는 것 보다 효과적으로 보행속도를 증가시킬 수 있다고 하였다(Dobkin, 2004). Hesse 등(2001)은 노인들에게 트 레드밀 보행훈련이 보행속도 관련요소인 분속수, 활보 장, 양하지지지시간 및 마비측의 앞정강근, 장딴지근, 가쪽넓은근, 넙다리곧은근, 넙다리두갈레근의 근활성도 와 심박동수가 향상된다고 하였다. 이러한 장점 때문에 경사가 있는 트레드밀 보행훈련은 기능저하가 있는 장 애인, 노인, 임산부 등에게 오르막길 또는 계단 오르기 등 실내외 이동능력을 향상시키기 위한 치료 장비로 널 리 쓰이고 있다(Kim 등, 2009). 트레드밀 보행훈련 시 경사도가 증가할수록 무릎관절 운동 범위가 증가하며 (Cipriani 등, 1995) 무릎관절 폄근, 특히 안쪽넓은근 근 전도가 최대 활성을 보인다고 보고되었다(Han, 2005). 그러나 Oh 등(2015)은 트레드밀은 평지에 비해 짧은 보장을 갖는 특성을 보이기 때문에 활보장(stride length) 및 보장이 감소할 수 있다고 하였으며 Pohl 등(2002)은 트레드밀 보행 훈련이 흔듦기 시간에 영향을 미치지 못 하기 때문에 트레드밀에서의 보행훈련은 제한점을 가진 다고 보고하는 등 보행에 있어서 역학적인 이득을 얻지 못하는 것으로도 나타났다.

이러한 역학적 이득을 보충하기 위해 다양한 재활분야 에서 최근 후방보행이 이용되고 있다(Hyun과 Choi, 2013; Terblanche 등, 2005; Yang 등, 2005). 후방보행은 전방보 행에 비해 산소섭취량과 심박수가 더 커지는 등 전방보행 에 비해 역학적 이득이 높다고 보고되고 있으며(Flynn 등, 1994) 전방보행을 위해 필요한 움직임의 구성을 향상 시키기 위해서 추천되고 있다(Flynn과 Soutas-Little, 1993). 또한 Flynn과 Soutas-Little(1993)은 후방보행이 감속기 동안 넙다리네갈래근의 신장성 수축작용으로 인해 무릎관 절에 가해지는 스트레스를 최소화 시킬 수 있으며 지지단 계 동안에 넙다리네갈래근의 등척성, 구심성 수축 활동에 의해서 근력을 증가시킬 수 있다고 하였다. 최초 접지기 에서는 엉덩관절 폄과 함께 무릎관절 굽힘이 나타남으로 써 슬괵근의 활동을 증가시켜 전방보행에 비해 근력 및 균형 향상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보고되었다 (Laufer, 2005; Thomas와 Fast, 2000). 이 같은 이점을 이 용한 후방보행 훈련은 일반인, 근골격계 질환자, 농구, 럭 비, 축구와 같은 특정 종목의 선수를 대상으로 다양한 분 야에서 시행되어 무릎관절 폄, 굽힘근력의 증가, 런닝능력 향상, 부상발생률 감소 등의 연구 결과가 보고되었다 (Flynn과 Soutas-Little, 1995; Fu 등, 1992; Mackie와 Dean, 1984; Terblanche 등, 2005).

Yang 등(2005)은 뇌졸중 환자 25명을 대상으로 3주간 후방보행훈련을 시행한 결과 보행속도, 활보장, 보행대칭 성에서 유의한 향상이 있다고 보고하였다. 또한 Choi와 Jeon(2015)는 뇌졸중 환자 9명에게 고유수용성신경촉진법 의 후방보행을 위한 중재방법을 적용한 결과 기능적 보행 검사, 일어나 걸어가기 검사 및 10 m 보행 검사에서 유의 한 향상이 있었다고 하였다. 하지만, Choi와 Jeon(2015)은 뇌졸중 환자에게 후방보행 적용은 안전상 문제로 균형 및 보행에 대한 효과 규명이 매우 어렵다고 하였으며 국내에 서도 아직까지 뇌졸중 환자에 대한 트레드밀 후방보행 연 구가 부족하여 연구결과를 일반화하기에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 경사트레드밀을 이용한 후방보행훈 련이 뇌졸중 환자들의 보행능력과 시·공간적 보행능력에 미치는 영향에 대해 알아보고자 실시하였다.

II. 연구방법

1. 연구대상자

경기도에 있는 H 병원과 R 병원에서 뇌졸중으로 진 단받고 입원 중인 환자 30명을 대상으로 하였다. 대상자 수는 뇌졸중 환자를 대상으로 한 트레드밀 훈련과 후방 보행 훈련의 선행연구 중 실험측정 연구의 대상자 수를 종합하여 평균 대상자 수에 선행연구에서 나타난 평균탈 락율 10%를 고려하여 선정하였다(Ada 등, 2003; Choi와 Jeon, 2015; Hesse 등, 2001; Hyun과 Choi, 2013; Lau와 Mak, 2011; Pohl 등, 2002; Strømmen 등, 2016; Wada 등, 2010; Werner 등, 2002; Wi, 2011; Yang 등, 2005).

대상자는 뇌졸중으로 진단 받은 지 6개월 이상 경과한 자, 한국형 간이 정신상태검사(Mini Mental State Examination Korean version) 점수가 24점 이상인 자, 본 연구에 참 여할 것을 서면으로 동의한 자(Ha 등, 2013), 경사트레 드밀 훈련 및 후방보행 훈련을 수행하기 위해 독립적 또는 보조기를 착용한 상태에서 트레드밀 보행 속도를 .8 km/h의 속도를 유지할 수 있고 11 m 이상 보행이 가 능한 자(Wada 등, 2010; Yang 등, 2005)를 선정기준으로 하였다. 양 하지에 정형외과 질환이 있는 자(Strømmen 등, 2016), 사지마비가 있는 자, 및 경사가 있는 바닥에 서 보행이 불가능한 자(Ha 등, 2013)는 제외하였다.

대상자는 숫자 1과 2가 적힌 제비 뽑기를 통하여 무작 위로 15명 씩 두 군으로 나누었으며 경사 트레드밀에서 후방보행 훈련을 시행 한 군을 실험군, 경사 트레드밀에 서 전방보행 훈련을 시행 한 군을 대조군으로 나누었다. 대상자에게는 제비에 적힌 숫자의 의미는 설명하지 않고 숫자 1은 실험군, 숫자 2는 대조군으로 배치하였다.

2. 평가 도구 및 측정방법

가. 8자 모양 경로 보행검사(Figure of Eight Walking Test; F8W)

일상생활 보행에서 요구되는 환경의 탐색능력과 곡 선 경로 보행 및 낙상 가능 정도를 평가하기 위해 F8W 검사를 시행하였다(Hess 등, 2010). 본 검사를 측 정하기 위해 150 cm 간격으로 놓여진 2개의 콘 주변을 8자 모양으로 보행하는데 소요되는 시간을 측정하였다 (Hess 등, 2010). 본 검사의 측정자내 신뢰도에서 급내 상관계수가 r=.85~.92로 보고되었으며 검사-재검사 신 뢰도에서 급내상관계수는 r=.84이다(Hess 등, 2010). 총 3회 측정하여 평균값을 최종 값으로 하였다.

나. 4분면구획스텝검사(Four Square Step Test; FSST) 보행의 신체능력과 시지각적 및 인지적 기술정도를 측정하기 위해 FSST를 시행하였다(Blennerhassett과 Jayalath, 2008). 본 검사를 측정하기 위해 지면에 십자 모양으로 서로 90° 각으로 놓여진 4개의 막대를 시계방 향으로 넘어갔다가 다시 시계 반대방향으로 넘어오는데 까지 소요되는 시간을 측정하였다(Dite와 Temple, 2002). 본 검사의 측정자내 신뢰도는 급내상관계수 r=.99, 측정 자 간 신뢰도는 급내상관계수 r=.98이다(Dite와 Temple, 2002). 총 3회 측정하여 평균값을 최종 값으로 하였다.

다. 기능적 보행 검사(Functional Gait Assessment; FGA) FGA는 기능적인 보행을 측정하는 도구로 지정된 공 간에서 걷기, 일자 걷기, 박스 넘기 등 의 총 10개 항목 으로 형성되어 있다(Wrisley 등, 2004). 각 항목은 0~3 점 서열척도로 구성되어 있으며 0점은 심한 장애가 있거 나 불가능한 경우를 뜻하고 3점은 완전하게 시행할 수 있음을 뜻한다. 전체 점수는 0점에서 30점까지이고 본 연구에서는 3회 측정 후 평균값을 최종값으로 하였다. 본 도구는 측정자내 신뢰도 급내상관계수 r=.92, 측정자 간 신뢰도 급내상관계수 r=.91이다(Won과 Yu, 2011).

라. 시·공간적 보행변수(Spatio-temporal gait variables) 시·공간적 보행변수 측정을 위해 무선 3축 가속도계 (3 axes wireless accelerometer)(G-WALK, BTS S.P.A., Lurate Caccivio, Italy)를 사용하였으며 보행속도, 분속 수, 활보장(stride length; SL), 환측 단하지지지율 (single limb support; SLS)을 측정하였다. 탄력 밴드를 이용해 가속도계를 허리에 고정하고 총 8 m 거리를 보 행하여 측정하였으며 블루투스로 연결된 컴퓨터를 통해 측정결과를 출력하였다. 각각의 대상자와 한명의 실험 보조자가 출발선에 서고 측정담당자가 컴퓨터 화면에 모니터링이 되는 것을 확인하였다. 측정담당자가 ‘출발’ 이라는 신호에 맞추어 대상자가 보행을 시작하였으며 보행의 가속기와 감속기를 감안하여 대상자가 출발선에 서 2 m 지점을 통과 하여 한발을 내딛는 동시에 측정 을 시작하였으며 6 m 지점에서 측정을 멈추었다. 그 후 2 m를 더 보행한 후 ‘그만’이라는 신호와 함께 보행 을 멈추었다. 가속도계는 뇌졸중 환자의 보행속도에 대 해 신뢰도 급내상관계수 r=.98을 나타내었고 분속수에 대해 r=.99의 신뢰도를 나타내었다(Dobkin 등, 2011).

3. 연구절차

훈련은 병원에서 시행되는 신경발달치료 등을 받은 후 실험을 위한 독립적인 공간에서 1일 1회 20분간 주 5회 총 4주간 시행하였다. 본 실험을 위한 트레드밀 설 정은 10°의 경사로에서 예비실험을 실시한 결과 본 연 구를 시행하는데 필요한 20분간 보행훈련을 시행하지 못하는 대상자가 많아 처음에는 5°의 경사에서 훈련을 시행하였고 최대 10°로 점차 증가시켰다(Cho 등, 2009; McIntosh 등, 2006).

실험군은 사전에 5°의 경사트레드밀에서 후방보행을 시행한 후 속도를 각각 측정한 후 기록하고 1주차의 트 레드밀 속도로 정하였다. 경사는 1주차에 5°로 설정하 였고 초기 조사한 속도로 실시하였으며 2주차에는 10° 에서 시행할 수 있는 대상자는 10°로 훈련하였고 10°에 서 20분간 시행 할 수 없는 대상자는 시행할 수 있는 시기까지만 훈련하고 나머지 시간에는 5°로 낮추어 훈 련하였다. 3주차에는 2주차와 같은 경사로 시행하였고 속도를 초기 속도에서 10% 증가된 속도로 시행하였다. 10% 증가된 속도에서 20분간 시행 할 수 없는 대상자 는 시행할 수 있는 시기까지만 훈련하고 나머지 시간에 는 초기 설정된 속도의 5% 증가된 속도로만 시행하였 다(Lau와 Mak, 2011). 4주차에는 3주차에 시행한 경사 와 속도에 변화를 주지 않고 대상자 모두 10°의 경사에 서 초기설정 속도의 10% 증가된 속도로 훈련하여 지속 효과에 대한 훈련을 시행하였다(Lau와 Mak, 2011).

대조군은 사전에 5°의 경사트레드밀에서 전방보행을 시행한 후 속도를 각각 조사한 후 기록하고 1주차의 트 레드밀 속도로 하였다. 훈련 1주차부터 4주차까지의 경 사 설정 및 속도의 증가량은 실험군과 동일하게 설정하 였고 실험군에서 후방보행을 실시하였던 것을 전방보행 으로 설정하여 훈련하였다.

4. 자료분석

수집된 자료의 분석을 위해 SPSS 20.0 프로그램 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 종속변 수의 정규성 검정을 위해 Shapiro-Wilk를 적용한 결과 정규분포 하지 않음을 확인하였다. 따라서 대상자의 일 반적인 특성, 사전 종속 변수의 동질성검정을 위해 카 이제곱검정(Chi-Squared test)과 Mann-Whitney U 검 정을 이용하였다. 군내 실험 전 및 실험 후 보행 향상 의 차이를 알아보기 위해 Wilcoxon signed rank 검정 을 사용하였고, 군간 실험 전·후 보행향상의 차이를 알 아보기 위해 Mann-Whitney U 검정을 이용하였다. 통 계적 유의수준은 α=.05로 설정하였다.

III. 결과

1. 연구대상자의 일반적 특성

실험군 및 대조군의 군간 일반적인 특성과 사전 종 속변수의 동질성 검정 결과 동질성을 만족하였다 (p>.05)(Table 1).

Table 1 .. Homogeneity of the subjects (N=30).

FactorSubjectsExperimental group (n1=15)Control group (n2=15)X2/zp

Gender: female/male (%)14/16 (46.7/53.3)6/9 (40.0/60.0)8/7 (53.3/46.7).536.715
Affected side: left/right (%)15/15 (50.0/50.0)8/7 (53.3/46.7)7/8 (46.7/53.3).1331.000
Type of stroke: infarction/hemorrhage (%)17/13 (56.7/43.3)10/5 (66.7/33.3)7/8 (46.7/53.3)1.222.462
Age (year)55.9±12.0a52.9±12.658.9±11.1-1.081.280
Height (cm)164.5±9.4166.5±9.8162.5±9.0-1.122.262
Weight (kg)66.1±9.767.1±12.665.0±6.0-.624.533
Onsetb (month)16.2±8.116.8±8.815.7±7.7-.332.724
F8Wc (sec)30.5±10.430.1±12.930.8±7.6-.353.724
FSSTd (sec)23.9±9.821.4±9.426.5±9.9-1.079.281
FGAe (score)17.2±7.817.7±7.716.7±8.1-.063.950
Speed (m/s)1.1±.61.1±.61.0±.6-.187.852
Cadence (steps/min)76.6±27.073.3±28.479.8±26.2-.726.468
Stride length (cm)62.7±20.556.8±17.768.5±22.0-1.307.191
Single limb support (%)26.6±8.225.9±8.327.2±8.4-.540.589

amean±standard deviation

bmonths between stroke onset and assessment

cfigure of 8 wallking test

dfour square step test

efunctional gait assessment


2. 보행능력변화

F8W 검사, FSST, FGA를 측정한 결과 실험군 및 대조군 모두 군내 비교에서 유의하게 향상 되었다 (p<.05). 군간 비교 시 F8W 검사와 FSST에서 실험군 이 대조군에 비해 실험 전·후 감소량에서 유의한 차이 가 있었다(p<.05). FGA의 군간 변화량 비교 시 유의한 차이는 없었다(p>.05)(Table 2).

Table 2 .. Changes in walking capacity.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

F8Wb (sec)Pre-30.08±12.88a30.82±7.55
Post-27.67±12.70*29.66±7.51*-4.130<.001
z-3.409-3.411
p.001.001
FSSTc (sec)Pre-21.41±9.4426.47±9.87
Post-18.36±8.90*24.54±8.66*-2.240.023
z-3.408-3.408
p.001.001
FGAd (score)Pre-17.73±7.7016.67±8.10
Post-20.47±7.53*18.47±7.40*-1.402.161
z-3.207-3.106
p.001.002

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

dfunctional gait assessment

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


3. 시공간적 보행변수 변화

보행속도, 분속수, 활보장, 단하지지지율을 측정한 결 과 실험군 및 대조군 모두 군내 비교에서 유의하게 향 상 되었다(p<.05). 군간 비교 시 모든 변수에서 실험군 이 대조군에 비해 실험 전·후 증가량에서 유의한 차이 가 있었다(p<.05)(Table 3).

Table 3 .. Changes in spatio-temporal gait variables.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

Speed (m/s)Pre-1.12±.58a1.04±.57
Post-1.38±.63*1.11±.57*-4.370<.001
z-3.411-3.420
p.001.001
Cadence (steps/min)Pre-73.29±28.4079.84±26.19
Post-81.04±29.37*84.33±25.74*-2.242.025
z-3.411-3.410
p.001.001
SLb (cm)Pre-56.82±17.6668.51±22.00
Post-66.64±19.81*75.11±21.44*-2.096.036
z-3.408-3.408
p.001.001
SLSc (%)Pre-25.95±8.2827.20±8.39
Post-35.61±7.27*33.68±6.60*-2.138.033
z-3.408-3.409
p.001.001

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


IV. 고찰

본 연구는 경사트레드밀에서 후방보행이 뇌졸중 환 자의 보행에 대한 효과에 대해 알아보았다. Kim(2012) 은 만성뇌졸중 환자 32명을 대상으로 트레드밀 경사도 0°, 5°, 10°에서 보행 시 보행관련 근육의 활성도를 측 정한 결과 0°에 비해 5° 경사에서 넙다리곧은근, 10° 경 사에서 앞정강근의 활성도가 유의하게 증가하였다고 하 였다. McIntosh 등(2006)은 정상인 남성 11명을 대상으 로 경사도를 0°, 5°, 8°, 10°로 각각 설정하여 보행을 분 석한 결과 경사도가 증가할수록 초기접지기 시 엉덩관 절 굽힘, 무릎관절 굽힘, 발목관절 등쪽굽힘이 유의하게 증가되었으며 관절움직임과 지면반발력이 유의하게 향상 되는 것으로 보고하였다. 이를 참고하여 본 연구에서는 실험군과 대조군 모두 5°~10°의 경사로에서 보행을 시 행하였고 그 결과 보행속도와 관련된 측정 변수 즉 보 행속도에서 실험군은 1.12±.58 m/s에서 1.38±.63 m/s으로 증 가되었고 대조군은 1.04±.57 m/s에서 1.11±.57 m/s으로 증가 되었으며 분속수에서 실험군은 73.29±28.40 steps/min에서 81.04±29.37 steps/min으로 증가되었고 대조군은 79.84±26.19 steps/min에서 84.33±25.74 steps/min으로 증가되어 두 군 모두 유의한 향상을 보였다. Den Otter 등(2004)은 빠른 보행, 경사로 보행을 하면 느린 보행, 평지보행 보 다는 하지 부하가 증가되고 속도의존성을 나타내는 근 육들의 경우 속도변화에 따라 근 활성도가 높아진다고 하였는데 본 연구에서 역시 속도를 각 주차 별 점진적 으로 속도 및 경사를 증가시킨 것이 속도 의존성 근육 들의 근활성도 증가로 인해 속도 증가에 긍정적인 향상 을 가져왔다고 생각된다. 또한 본 연구에서 SL과 SLS을 측정한 결과 실험 후 증가량이 각각 실험군 9.82±4.55 cm, 대조군 6.60±2.48 cm 증가 및 실험군 9.66±3.97%, 대 조군 6.48±3.70%로 두군 모두 유의한 향상을 보였다. Wi(2011)는 발병 6개월 이상 뇌졸중 환자 45명을 평지 보행군, 경사로 보행군, 계단 보행군으로 나누어 주 5회 6주간 훈련하여 균형능력 측정 및 훈련시스템(analysis and re-education system by biofeedback)으로 체중지지 분포도를 측정한 결과 비바미측에서 평지보행군 -.60%, 경사로 보행군이 -2.00%, 계단보행군이 -5.00%로 감소 하였고 마비측은 평지 보행군 .60%, 경사 보행군 2.00%, 계단 보행군이 5.00% 증가하여 평지 보행군을 제외한 두 군에서 모두 유의하게 향상되었다고 하여 본 연구결 과를 뒷받침 해 준다. 경사로를 이용한 보행훈련이 비 마비측의 체중지지율을 증가시킴으로써 SL, SLS의 향상 을 보였다고 생각되며 이것이 기능적인 보행능력의 향상 과 직결되어(Eng과 Chu, 2002) 실험 후 F8W에서 실험 군이 2.41±0.92초, 대조군이 1.15±0.38초 감소, FSST에 서 실험군이 3.06±1.77초, 대조군이 1.93±1.82초 감소 및 FGA에서 실험군이 2.73±1.94점, 대조군이 1.80±1.94점 증가하여 두 군 모두 기능적인 보행능력에서 유의한 향 상을 가져온 것으로 보인다.

또한 본 연구에서는 경사로에서 후방보행을 실시한 실험군에서 전방보행을 실시한 대조군에 비해 보행능력 의 더 많은 향상을 가져온 것으로 나타났다. 첫 번째로 실험군에서 보행속도 향상이 대조군에 비해 유의하였 다. Yang 등(2005)은 뇌졸중 환자를 대상으로 후방보행 훈련을 1회 30분씩 주 3회 총 3주간 실시한 결과 Stride analyzer를 이용하여 측정한 보행속도에서 일반 적인 보행훈련을 실시한 대조군에 비해 유의한 향상이 있었다고 하여 본 연구 결과와 일치하였다. 또한 Flynn 등(1994)은 후방보행은 전방보행에 비해 보행 중 보폭 이 짧아지면서 상대적으로 보폭 빈도수가 증가한다고 하였다. 이러한 이유로 본 연구에서 실험군이 대조군에 비해 분속수가 증가 된 것으로 생각된다. 또한 후방보 행은 무릎관절에 부하를 감소시키면서 넙다리네갈래근 의 근력을 증가시킬 수 있고(McArdle 등, 2015) 넙다리 네갈래근은 무릎을 고정시키고 구심성 수축과 등척성 수축으로 일을 하기 때문에(Adesola와 Azeez, 2009) 실 험군의 훈련 시 대조군에 비해 넙다리네갈래근의 근력 을 증가시킬 수 있었고 발끝 떼기(heel-off) 시간이 길 어질 수 있었을 것으로 보인다. 이러한 점으로 인해 실 험군에서 SL 및 SLS의 향상이 긍정적이었을 것이라고 생각된다. 또한 근육의 구심성 수축은 원심성 수축에 비해 더 많은 ATP 소비를 요구한다는 점도 일부 작용 하였을 것이라고 생각된다(Adesola와 Azeez, 2009). 또 한 후방보행 디딤기에서는 발목관절 발바닥굽힘근이 활 성화 되어 순발력이 향상되고(Thorstensson, 1986) 마 비측의 폄근 공동운동의 감소가 일어나(Schmitz, 2001) 곡선과 회전 요소가 포함된 F8W 및 FSST의 향상이 실 험군에서 더 많이 일어날 수 있는 요소였다고 생각된다.

그러나 FGA 측정에서는 증가량이 실험군에서 더 많이 향상되었으나 유의한 차이는 없었다. FGA는 F8W와 FSST와는 달리 과제가 포함된 보행도구로 (Wrisley 등, 2004) 두 군 모두 계단 오르내리기 항목 에서 향상을 보였으며 실험군은 뒤로 걷기 항목, 대조 군은 장애물 위를 지나 걷기 항목의 향상이 뚜렷하였 다. 또한 실험군은 대조군에 비해 눈을 감고 걷기 항 목의 향상이 있었다. 이처럼 실험군과 대조군에서 FGA의 향상된 항목은 상대적으로 다르게 나타났고 대조군의 훈련에서도 FGA의 결과에 긍정적인 영향을 미친 것으로 보인다.

후방으로 보행함으로써 뒤꿈치 닿기의 시간이 길어 짐으로 인해 디딤기 때 뒤꿈치 닿기의 지속시간이 증가 되어 공간적 변수에 영향을 미쳤고 증가된 SL 및 SLS 가 보행속도 및 분속수의 증가를 가져옴으로 인해 기능 적인 보행이 향상되었다고 볼 수 있다. 또한 후방보행 은 보행하는 방향으로의 시각적 정보가 제한됨으로써 신체의 기타 감각적인 부분의 즉, 안뜰기관, 몸감각, 고 유수용성 감각 등의 통합이 용이하게 훈련되었을 것으 로 생각된다(Yelnik 등, 2006).

본 연구에서 뇌졸중 환자를 대상으로 경사트레드밀 에서 후방보행을 동반하여 적용해 본 결과 보행능력이 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 종합해 볼 때 전반적으로 경사보행과 후방보행의 선행연구결과와 일치하는 경향을 보였다. 경사트레드밀훈련을 통해 보 행 시 하지 관절가동범위와 하지 근력의 증가를 보였을 것이라고 생각된다. 또한 후방보행 훈련을 시행함으로 인해서 발을 딛는 수가 증가하고 발목의 순발력 및 에 너지 소비량의 증가와 감각적인 요소의 향상으로 인해 실험군의 보행이 더 많이 증가된 것으로 사료된다.

그러나 본 연구는 같은 지역에 위치한 두 기관에 내 원한 30명의 뇌졸중 환자만을 대상으로 하여서 연구결 과를 일반화시키기에는 제한이 있다. 향후 이러한 점을 더욱 보완하여 뇌졸중 환자의 보행향상을 위한 훈련 구 성 시 일반화 되어 사용 될 수 있도록 하는 연구 진행 이 필요하다고 사료된다.

V. 결론

본 연구는 경사트레드밀에서 후방보행이 뇌졸중 환 자의 보행에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 경사트레 드밀에서 후방보행의 실험군과 전방보행의 대조군을 4 주간 각 주별로 경사와 속도를 점진적으로 증가시켜 보 행하여 경사 및 속도 의존성 신체능력을 이끌어 내었 다. 보행의 향상을 측정하기 위해 F8W, FSST, FGA와 시·공간적 보행 변수 즉 보행속도, 분속수, 활보장, 단 하지지지율을 측정한 결과 경사트레드밀에서 후방보행 이 전방보행에 비해 보행향상에 더 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 향후 임상에서 뇌졸중 환자의 효율적인 보행능력 향상을 위한 운동방법으로 경사트레드밀에서 의 후방보행 훈련을 적용할 것을 추천한다.

Table 1 .. Homogeneity of the subjects (N=30).

FactorSubjectsExperimental group (n1=15)Control group (n2=15)X2/zp

Gender: female/male (%)14/16 (46.7/53.3)6/9 (40.0/60.0)8/7 (53.3/46.7).536.715
Affected side: left/right (%)15/15 (50.0/50.0)8/7 (53.3/46.7)7/8 (46.7/53.3).1331.000
Type of stroke: infarction/hemorrhage (%)17/13 (56.7/43.3)10/5 (66.7/33.3)7/8 (46.7/53.3)1.222.462
Age (year)55.9±12.0a52.9±12.658.9±11.1-1.081.280
Height (cm)164.5±9.4166.5±9.8162.5±9.0-1.122.262
Weight (kg)66.1±9.767.1±12.665.0±6.0-.624.533
Onsetb (month)16.2±8.116.8±8.815.7±7.7-.332.724
F8Wc (sec)30.5±10.430.1±12.930.8±7.6-.353.724
FSSTd (sec)23.9±9.821.4±9.426.5±9.9-1.079.281
FGAe (score)17.2±7.817.7±7.716.7±8.1-.063.950
Speed (m/s)1.1±.61.1±.61.0±.6-.187.852
Cadence (steps/min)76.6±27.073.3±28.479.8±26.2-.726.468
Stride length (cm)62.7±20.556.8±17.768.5±22.0-1.307.191
Single limb support (%)26.6±8.225.9±8.327.2±8.4-.540.589

amean±standard deviation

bmonths between stroke onset and assessment

cfigure of 8 wallking test

dfour square step test

efunctional gait assessment


Table 2 .. Changes in walking capacity.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

F8Wb (sec)Pre-30.08±12.88a30.82±7.55
Post-27.67±12.70*29.66±7.51*-4.130<.001
z-3.409-3.411
p.001.001
FSSTc (sec)Pre-21.41±9.4426.47±9.87
Post-18.36±8.90*24.54±8.66*-2.240.023
z-3.408-3.408
p.001.001
FGAd (score)Pre-17.73±7.7016.67±8.10
Post-20.47±7.53*18.47±7.40*-1.402.161
z-3.207-3.106
p.001.002

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

dfunctional gait assessment

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


Table 3 .. Changes in spatio-temporal gait variables.

Experimental group (n1=15)Control group (n2=15)zp

Speed (m/s)Pre-1.12±.58a1.04±.57
Post-1.38±.63*1.11±.57*-4.370<.001
z-3.411-3.420
p.001.001
Cadence (steps/min)Pre-73.29±28.4079.84±26.19
Post-81.04±29.37*84.33±25.74*-2.242.025
z-3.411-3.410
p.001.001
SLb (cm)Pre-56.82±17.6668.51±22.00
Post-66.64±19.81*75.11±21.44*-2.096.036
z-3.408-3.408
p.001.001
SLSc (%)Pre-25.95±8.2827.20±8.39
Post-35.61±7.27*33.68±6.60*-2.138.033
z-3.408-3.409
p.001.001

amean±standard deviation

bfigure of eight walking test

cfour square step test

*intra-group statistically significant at p<.05

inter-group statistically significant at p<.05.


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