Phys. Ther. Korea 2019; 26(1): 8-18
Published online February 28, 2019
https://doi.org/10.12674/ptk.2019.26.1.008
© Korean Research Society of Physical Therapy
박일우1, 박규남2, 이충휘3, 문일영1
Il-woo Park1, Kyue-nam Park2, Chung-hwi Yi3, and Il-young Moon1
1Dept. of Physical Therapy, The Graduate School, Yonsei University,
2Dept. of Physical Therapy, College of Medical Science, Jeonju University,
3Dept. of Physical Therapy, College of Health Science, Yonsei University
Correspondence to: Chung-hwi Yi
Numerous studies have used smartphone applications to measure the range of motion in different joints. In addition, studies measuring the active range of motion (AROM) of the craniocervical joint have revealed high reliability. However, the subjects in these studies were all healthy subjects. No study has yet been conducted to measure the inter-rater reliability for the AROM of the craniocervical joint in stroke patients. The purpose of this study was to investigate the inter-rater reliability of the AROM of the craniocervical joint using a smartphone. The participants included 21 subjects who had strokes (17 males and 4 females). Two raters evaluated six types of craniocervical AROM, including flexion, extension, lateral flexion to the hemiplegic side, lateral flexion to the non-hemiplegic side, rotation to the hemiplegic side, and rotation to the non-hemiplegic side, using a goniometer and a smartphone to investigate inter-rater reliability. The inter-rater reliability was analyzed by intraclass correlation coefficients (ICC). The inter-rater reliability of the smartphone was good for extension, lateral flexion to the hemiplegic side, lateral flexion to the non-hemiplegic side, and rotation to the hemiplegic side [ICC(2,k)=.86~.88] and excellent for flexion [ICC(2,k)=.95]. The inter-rater reliability for rotation to the non-hemiplegic side was moderate [ICC(2,k)=.72]. These results suggest that the smartphone offers high inter-rater reliability for measurements of the craniocervical AROM in patients with stroke.Background:
Objects:
Methods:
Results:
Conclusion:
Keywords: Craniocervical joint, Inter-rater reliability, Smartphone, Stroke
뇌졸중(stroke)은 전 세계 사망 원인 중 세 번째로 높 고, 생존하여도 장애를 갖고 남은 생을 살게 되는 가장 큰 원인이 된다(Arya 등, 2011). 뇌졸중 환자들은 근육 긴장항진(hypertonus), 근육 동시수축(co-activation), 구 축(contracture), 뻣뻣함(stiffness), 관절 가동범위(range of motion) 제한 등의 신경학적 및 생체 역학적 변화를 겪게 된다(Oh 등, 2013). 근육 약화(weakness) 또한 정 상적인 신체 능력 회복을 지연시키는 요소 중 하나로서 (Cramp 등, 2006), 머리와 목의 정렬 상태에도 영향을 주어 결국 몸 전체에 비대칭적 자세가 나타난다(Oh 등, 2013). 이러한 변화는 움직임 양식(pattern)과 자세 안정 성에 영향을 주는데(Bracco 등, 2004), 목과 윗몸(upper body)의 굽힘 근육(flexors) 긴장도 증가는 굽힘 근육의 짧아짐을 초래하여 신체 정렬 및 움직임 범위가 변하는 기계적 손상을 야기한다(Oh 등, 2013).
정상인은 일반적으로 머리목관절 가동범위의 30∼50% 까지를 일상생활에서 움직인다(Bennett 등, 2002). 머리 목관절은 고유수용성 감각(proprioception)을 담당하는 주된 영역 중 하나로써, 병리학적 이상이 생기면 자세와 균형에 전반적인 문제가 발생한다(Page, 2006). 관절 가 동범위의 제한이 생긴 뇌졸중 환자의 머리목관절 가동 범위를 측정하는 것은 기능 수준을 평가하고 치료 계획 을 설정하며, 치료적 중재법의 효율성을 확인하고 환자 의 경과를 관찰할 때 매우 유용하다(Lan 등, 2014). 머 리목관절 가동범위의 양적인 자료를 수집하고자 할 때 측정자간 신뢰도가 높고 타당도가 높은 측정도구를 사 용하는 것이 필수적인데(Kottner 등, 2011), 경사계 (inclinometer)와 목뼈 각도 측정기(CROM-device)를 이 용하는 방법 외에도(Williams 등, 2010), 최근에는 스마 트폰을 활용한 방법도 소개되고 있다(Pourahmadi 등, 2018;,Tousignant-Laflamme 등, 2013).
지난 10년간 스마트폰 사용자는 전 세계적으로 증가 하였고, 강력한 내장 감지기가 장착된 스마트폰을 이용 하여 관절 가동범위를 측정하는 것이 가능해졌다(Otter 등, 2015). 가속도 감지기(accelerometer)와 회전 감지기 (gyroscope) 같은 고성능의 전자 기계 장치가 장착되어 있는 스마트폰에 응용프로그램(application)을 설치하면 관절 가동범위를 측정 할 수 있다(Stenneberg 등, 2018). 스마트폰을 이용한 측정의 신뢰도를 증명하기 위해 임상에서 주로 사용되는 측각기와 비교한 연구들 이 다양한 관절에서 선행되었다(Behnoush 등, 2016;,Pourahmadi 등, 2017;,Shin 등, 2012;,Stenneberg 등, 2018). 통합적인 회전운동 자료를 이용하면 3차원적 머 리 방향성(orientation) 또한 측정할 수 있는데(Theobald 등, 2012), Tousignant-Laflamme 등(2013)은 보통에서 좋음 수준의 측정 신뢰도를 제시하며 스마트폰 응용프 로그램을 이용하여 머리목관절 가동범위를 측정하는 것 이 임상적으로도 응용 가능하다고 주장했다.
그러나 이전 연구들은 건강한 사람들을 대상으로 한 연구들로서, 그 결과를 다양한 환자 군에 일반화하기에 는 적합하지 않다(Stenneberg 등, 2018). 연구 표본은 모집단의 특성을 반영해야 하는데, 신뢰도는 모집단의 분포에 따라 크게 좌우되기 때문이다(de Vet 등, 2011). 스마트폰을 이용한 머리목관절 가동범위 측정에 관한 신뢰도 선행 연구가 있지만(Pourahmadi 등, 2018), 연 구 결과를 뇌졸중 환자에게 일반화 시킬 수 없는 이유 이다. 따라서 본 연구는 스마트폰을 이용하여 뇌졸중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위 측정 시 측정자간 신뢰도를 측각기(goniometer)와 비교하여 보고자 한다.
서울시 성북구 새마음 요양병원에 입원 중인 뇌졸중 환자 중 연구대상자 모집공고를 보고 자발적으로 참여 의사를 밝힌 21명(남자 17명, 여자 4명)이 연구에 참여 하였다. 대상자들 모두 뇌졸중 진단을 처음 받은 환자 들로서 재발 환자는 없고, 13명의 뇌경색 환자와 8명의 뇌출혈 환자가 본 연구에 참여하였다. 연구대상자들의 일반적 특성은 Table 1과 같다. 연구 대상자 선정 기준 은 1) 연구자의 구두 지시를 이해하고 정확히 수행 할 수 있도록 최근 1개월 이내 한국판 간이 정신상태 검사 (mini-mental status examination-Korea) 결과 24점 이 상인 자(Park과 Kwon, 1989), 2) 뇌졸중 진단을 받은 후 3개월 이상 경과된 뇌졸중 환자, 3) 머리목관절 골 절 경험이 없고 정형 외과적 수술 경력이 없는 자, 4) 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 가로면 (transverse plane)등 세 가지 평면에서 머리를 움직였 을 때 통증이 없는 자이다. 네 가지 기준을 모두 충족 하였어도 머리를 움직일 때 어지러움을 호소하는 자는 제외 되었다. 연구를 시작하기 전 연구자는 대상자에게 연구 목적과 방법을 상세히 설명하였으며, 대상자는 연 구 동의서를 읽고 스스로 서명하였다. 본 연구는 연세 대학교 원주캠퍼스 생명윤리심의위원회의 심의를 통과 하였다(승인번호: 1041849-201808-BM-080-02).
Table 1 . General characteristics of the subjects (N=21).
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시상면, 관상면, 가로면의 머리목관절 가동범위를 측 정하기 위하여, 360˚ 눈금표시판에 1˚ 단위로 눈금이 새 겨진 6-inch BASELINE 합성수지 측각기를 사용하였 다(12-1002HR, Fabrication Enterprises Inc., NY, USA). 눈금표시판은 세 가지 단위 (90˚, 180˚, 360˚ 단위)로 표 시 되어 있으며, 하나의 팔(arm)에는 인치와 센티미터 가 함께 표기되어 있다(Figure 1).
Front and back face of the goniometer and smartphone application for measuring range of motion.
가속도 감지기와 회전 감지기가 내장되고 안드로이 드(android) 운영체제를 갖춘 갤럭시 S8 스마트폰 (SM-G950NZRASKO, SAMSUNG, Suwon, Korea)으 로 두 번째 측정을 하였다. 구글 플레이 스토어에서 5,000,000회 이상 내려 받기(download)된 Clinometer+ bubble level (Plaincode Sternstr. 5, Stephanskirchen, Germany) 경사계 응용프로그램을 무료로 설치하여 측 정하였다(Figure 1).
뇌졸중 환자의 관절 가동범위 측정 및 중재를 해온 임상 경력 3년 이상의 물리치료사 네 명이 실험에 참여 하였다. 측정을 표준화하고 결과에 대한 같은 해석을 위 해 두 명의 측정자와 두 명의 기록자는 본격적인 측정에 앞서 두 시간씩 5일간 연습하였다(Schlager 등, 2018). 측정자에게 측각기와 스마트폰을 이용한 관절 가동범위 측정 방법을 교육한 뒤 실제 측정을 반복 연습하여 측정 법을 숙지시켰고, 기록자는 측정값을 읽는 방법을 반복 연습한 뒤 측정값을 공유하지 않도록 교육하였다.
동시간대에 두 명의 대상자가 방문하면, 각각 평가자 한 명과 측정자 한 명이 한 조가 되어 먼저 측각기로 대 상자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정하였다. 등받 이가 있는 의자에 대상자가 엉덩이를 깊숙이 넣어 허리 를 펴고 앉으면, 등받이와 등 사이에 베개를 알맞게 넣어 바르게 앉아 있는 자세를 유지할 수 있도록 하였다. 그 후 이동식 거울을 대상자 앞에 위치시켜 대상자의 눈높 이에 해당되는 거울 면에 종이를 붙여 시선을 고정하고 턱을 당기도록 한 뒤, 머리 위쪽과 뒤쪽에서 양쪽 귀의 위치를 비교하여 머리목관절의 중립자세를 완성시켰다. 대상자의 측정 자세가 고정되면 연구자가 세 평면에서 머리를 움직이는 방향에 대해 시범을 보였고, 대상자도 반복적으로 따라하여 움직임에 대해 익숙해지도록 하였 다. 특히 굽힘과 폄 동작 시 과도한 굽힘과 폄이 발생하 지 않도록, 즉 목뼈 아래 부위에서는 움직임이 발생하지 않고 정확히 머리목관절 부분(craniocervical region)에서 만 움직임이 일어나도록 두 움직임을 비교 시연하였다.
시상면에서 능동적 머리목관절 굽힘(flexion)과 폄 (extension)을 측정하기 위해 측각기의 축은 외이도 (external auditory meatus)에 위치시키고 고정팔 (stationary arm)은 지면과 수직을 유지하면서 천장을 향하게 고정한 뒤, 움직임팔(movable arm)은 콧구멍 바닥과 외이도를 잇는 가상의 선에 위치하도록 하였다. 측각기 눈금표시판 뒷면에 하얀 종이를 붙인 뒤, 모든 측정은 측각기를 뒤집어 측정하여 측정자가 측정 각도 를 모르게 하였다. 측정자가 끝범위(end range)에 움직 임팔을 위치시키면, 기록자가 측각기를 고정한 채 조심 히 뒤집어 각도를 읽고 기록하는 방법으로 측정을 진행 하였다(Figure 2).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: flexion, C: extension).
머리목관절 굽힘과 폄 측정이 끝나면 관상면에서 가 쪽 굽힘(lateral flexion)을 측정하였다. 마비 측과 비마 비 측으로 구분하지 않고, 임의로 왼쪽 가쪽 굽힘을 먼 저 측정하고 오른쪽 가쪽 굽힘을 이어서 측정 하였다. 가쪽 굽힘 시 측각기 축의 위치는 일곱 번째 목뼈의 가 시돌기(spinous process)에 위치시키고, 고정팔은 지면 과 수직을 유지하면서 천장을 향하게 고정한 뒤 움직임 팔은 뒤통수융기(occipital protuberance)를 향하도록 하 였다(Figure 3).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: lateralflexion).
마지막으로 가로면에서 돌림(rotation)을 측정하였다. 가쪽 굽힘 때와 마찬가지로 왼쪽 돌림을 먼저 측정 한 후, 오른쪽 돌림을 측정하였다. 측각기의 축은 머리 가 운데 면에 위치시키고 고정팔은 정면을 바라보고 있는 코에 일치 시킨 뒤, 돌림이 끝나는 범위에서 움직임팔 을 코와 나란히 일치시켜 각도를 측정하였다(Figure 4).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: rotation).
머리목관절 굽힘, 폄, 왼쪽 가쪽 굽힘, 오른쪽 가쪽 굽힘, 왼쪽 돌림, 오른쪽 돌림의 여섯 가지 움직임을 순 서대로 한 번씩 측정한 것을 1 세트로 간주하고 총 3 세트를 측정하였다. 세트 간 30초의 쉬는 시간을 가졌 고 3 세트의 측정이 끝나면, 조를 바꿔 새로운 측정자 와 기록자가 역시 3 세트를 측정하였다. 측각기를 이용 한 측정이 모두 끝나면, 다시 첫 번째 측정자와 기록자 가 스마트폰을 이용하여 재측정을 하였다.
스마트폰을 이용하여 측정할 때도 측각기와 같은 순 서로 진행하였다. 능동적 머리목관절 굽힘과 폄 측정 시 대상자는 측각기 때와 마찬가지로 의자에 앉아 측정 을 받았다. 경사계 응용프로그램을 활성화 시켜 각도가 표시되는 스마트폰의 중앙 부분을 외이도 앞에 세로로 세우고, 각도표시창의 가로부분은 코를 향하도록 하였 다. 그 후 응용프로그램 오른쪽 상단의 설정으로 들어 가 교정(calibration) 조작단추를 눌러 초기 각도를 0˚로 고정하면, 기록자가 가로 51 ㎜×세로 38 ㎜의 자유로운 탈부착이 가능한 포스트-잇Ⓡ노트(653, 3M KOREA, Seoul, Korea)를 각도표시창 부분에 붙여 측정자는 각 도를 볼 수 없게 하였다. 0˚에서 화면 오른쪽 하단의 자물쇠 조작단추를 누르고 대상자의 움직임대로 스마트 폰을 기울이면 자물쇠 조작단추가 빨갛게 변하면서 각 도 변화가 시작되고, 끝범위에서 다시 이 조작단추를 누르면 노랗게 변하면서 스마트폰을 움직여도 더 이상 각도가 변하지 않고 고정된다. 끝범위에서 기록자는 스 마트폰을 수거한 뒤, 포스트-잇Ⓡ노트를 떼고 각도를 확 인하여 기록지에 적었다(Figure 2).
능동적 가쪽 굽힘 측정을 위해 대상자는 계속 의자 에 앉아 있고, 각도가 표시되는 스마트폰의 중앙 부분 을 대상자의 일곱 번째 목뼈에 위치시켰다. 스마트폰을 세로로 세워 세로축이 뒤통수융기를 향하게 한 뒤, 교 정 조작단추를 눌러 0˚로 고정하였다. 준비가 끝나면 왼쪽 가쪽 굽힘을 먼저 측정하고 오른쪽 가쪽 굽힘을 나중에 측정하였는데, 측정과정은 굽힘과 폄 측정 시 방법과 동일하다(Figure 3).
돌림 측정은 앞의 네 가지 움직임과는 달리 누워서 측정하였다. 본 연구에 사용된 경사계 응용프로그램은 스마트폰을 세로 혹은 가로로 세웠을 때는 경사계로 작 동하지만, 눕혔을 때는 수평계로 변하기 때문이다. 대상 자가 천장을 보고 바로 누우면 스마트폰을 세로로 세워 스마트폰의 중앙 부분을 대상자의 머리 가운데 위치시킨 뒤, 세로축이 코끝을 향하게 하였다. 0˚ 교정이 끝나면 앞의 방법과 똑같이 화면 고정을 하고 왼쪽 돌림, 오른 쪽 돌림 순으로 측정하였다(Figure 4). 이렇게 1 세트 측 정이 끝나면 세트 간 30초의 쉬는 시간을 갖고 총 3 세 트를 측정하였다. 그 후 조를 바꿔 새로운 측정자와 기 록자가 다시 3 세트를 측정하여 모든 측정을 끝마쳤다.
측각기와 스마트폰을 이용한 모든 측정 과정에서 측 정자는 자신이 측정한 각도의 정확한 수치를 알 수 없 었고 오직 기록자만이 알 수 있었으며, 두 대상자의 거 리도 분리시켜 기록자들끼리도 정확한 수치를 서로 모 르게 하였다. 측정 시 측각기의 축과 고정팔, 움직임팔 의 위치 그리고 스마트폰의 위치는 모두 Pourahmadi 등(2018)의 방법을 따랐다.
측각기와 스마트폰 각각 3회 측정값의 평균과 표준 편차를 구한 뒤, 통계학적 분석을 위해 SPSS ver. 18.0 (IBM corp., Armonk, NY, USA)을 사용하였다. 신뢰도 분석을 위해 급간 내 상관계수(intraclass correlation coefficients; ICC)를 이용하여, 측각기와 스마트폰 각각 의 측정자간 신뢰도[ICC(2,k)], 95% 신뢰구간(95% confidence interval; CI), 측정의 표준오차(standard error of measurement; SEM)에 대해 알아보았다. 측정의 표준오차는 일련의 반복적 측정과정에서 측정된 실제 측정 점수와 추정되는 점수의 차이로서, SEM=pooled SD×√(1-ICC)의 공식으로 구했다(Wallwork 등, 2007). 급간 내 상관계수는 Portney와 Watkins(2009)가 제시 한 .50 미만이면 낮음(poor), .50 이상 .75 미만이면 보 통(moderate), .75 이상 .90 미만이면 높음(good), .90 이상이면 매우 높음(excellent)으로 해석하였다.
두 명의 측정자가 측각기와 스마트폰으로 각각 여섯 움직임을 측정하여, 대상자 한 명당 24개의 결과 값을 얻었다. 대상자들을 오른쪽 마비 군과 왼쪽 마비 군으 로 1차 분류한 뒤, 측정 도구에 따른 대상자 각각의 움 직임별 평균과 표준편차를 구했다. 이때 가쪽 굽힘과 돌림의 방향성은 좌우가 아닌 마비 측과 비마비 측으로 분류하였다(Table 2).
Table 2 . Average range of motion by the goniometer and smartphone (N=21).
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스마트폰으로 비마비 측 돌림 측정 시 보통 수준을 보인 것을 제외하고, 다른 움직임들은 측각기와 스마트 폰 모두에서 높음 수준을 보였다. 특히 스마트폰으로 굽힘 측정 시 매우 높음 수준을 보였다. 측정의 표준오 차는 측각기를 이용하였을 때 .63˚에서 1.33˚를 보였고, 스마트폰을 이용하였을 때 .72˚에서 1.45˚를 보였다 (Table 3).
Table 3 . Inter-rater reliability of active craniocervical range of motion using the goniometer and smartphone.
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본 연구는 스마트폰 응용프로그램을 이용하여 뇌졸 중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정했을 때, 측각기로 측정하는 방법과 비교하여 측정자간 신뢰도를 알아보고자 하였다. 머리목관절에서 일어나는 여섯 가 지 움직임을 비교한 결과 스마트폰으로 측정하였을 때 네 가지 움직임에서 측각기와 같은 높음 수준의 신뢰도 를 보였고, 머리 굽힘 시 매우 높음 수준을, 비마비 측 으로 돌림 시 보통 수준의 신뢰도를 보였다.
뇌졸중으로 관절 가동범위 제한이 생기면 장기적으 로 기능이 떨어지고 삶의 질이 낮아진다(Schmid 등, 2014). 환자를 평가할 때 관절 가동범위를 측정하는 것 은 물리치료사의 역할 중 중요한 부분으로서 임상적 진 단과 예후, 그리고 개인에게 적합한 치료 계획을 설정 하는데 도움을 준다(Tousignant-Laflamme 등, 2013). 특히 머리목관절은 일상생활에서 계속 쓰이는 눈, 코, 입, 귀 등의 감각기관을 필요한 지점으로 위치시키기 위해 끊임없이 움직이며, 몸 전체의 균형과 자세에도 영향을 주는 중요한 부위이다(Page 등, 2010). 머리목관 절 가동범위 측정은 목이 불편한 환자에게 실시하는 평 가 중 하나인데, 연구목적이 아닌 실제 임상에서 평가 에 사용되는 측정 장비는 많지 않다(Tousignant 등, 2006). 목뼈 각도 측정기가 머리목관절에서 일어나는 모든 움직임에서 보통 이상의 신뢰도를 보이고(ICC=.58 ∼.99) 절대 기준인 단순 방사선 촬영(X-ray)과 비교하 였을 때 높은 타당도(ICC=.82∼.98)를 보인다고 했으나 (Williams 등, 2010), 상대적으로 가격이 비싼 장비이고 오직 머리목관절만 측정 할 수 있다는 단점이 있다 (Tousignant-Laflamme 등, 2013). 측정 장비의 대중성 을 고려하였을 때 최근 많이 대두되는 방법이 스마트폰 응용프로그램을 이용하는 것이다.
몸의 다양한 관절에서 스마트폰을 이용한 관절 가동 범위 측정법을 입증하기 위한 신뢰도 연구들이 많이 발 표되었다(Behnoush 등, 2016;,Pourahmadi 등, 2017;,Pourahmadi 등, 2018;,Stenneberg 등, 2018). Shin 등 (2012)은 어깨 관절에 정형외과적 진단을 받은 환자들 을 대상으로 어깨 관절의 다섯 움직임에 관한 스마트폰 의 신뢰도 연구에서, 어깨 관절 90˚ 벌림 상태에서 능동 적 안쪽돌림(active internal rotation at 90˚ abduction) 시 보통 수준을 보인 것을 제외하고(ICC=.66∼.67), 나 머지 능동적 움직임들에서는 모두 높음 수준의 측정자 간 신뢰도를 보였다고 하였다(ICC=.76∼.87). Behnoush 등(2016)은 정상인을 대상으로 능동적 팔꿉 관절 굽힘, 엎침(pronation), 뒤침(supination)시 스마트폰의 측정자 간 신뢰도에 관한 연구를 발표하였는데, 세 움직임 모 두 매우 높음 수준의 신뢰도를 보였다(ICC=.95∼.98). Pourahmadi 등(2017)은 정상인을 대상으로 손목 관절 굽힘과 폄, 노쪽 치우침(radial deviation)과 자쪽 치우 침(ulnar deviation)에 대해 측정자간 신뢰도를 연구하 였는데, 네 움직임 모두 높음 수준을 보였다(ICC=.79 ∼.82). 이와 같이 팔 관절에서 발생하는 능동적 움직임 들을 스마트폰으로 측정 시 측정자간 신뢰도는 대부분 높은 결과를 보였다.
위 연구들에서 스마트폰의 신뢰도가 높게 나온 결과 외에도 측각기와 비교를 하였다는 공통점도 찾아 볼 수 있다. 측각기를 이용한 관절 가동범위 측정은 관절과 움직임에 따라 그 정도는 다르지만 일반적으로 높음에 서 매우 높음 수준을 보인다(O'Sullivan 등, 2013). 경 사계나 줄자를 이용하는 방법도 있지만 임상에서 거의 측각기로만 관절 가동범위를 평가하고 있다는 점과 선 행연구들의 사례를 고려하여 본 연구도 측각기를 함께 이용하여 머리목관절에 대한 연구를 진행하였다.
Tousignant-Laflamme 등(2013)은 정상인을 대상으 로 세 평면에서의 머리목관절 움직임을 스마트폰으로 측정하였을 때 측정자간 신뢰도가 오른쪽 가쪽 굽힘 시 보통 수준을 보였지만(ICC=.54) 나머지 네 가지 움직임 에서는 낮음 수준을 보였다고 하였다(ICC=.07∼.49). 본 연구 결과와 차이가 있는데 연구대상자가 다른 이유라 고 보는 것보다 한 측정자의 측정자내 신뢰도가 낮은 것으로 보아 해당 측정자의 기술적 능력 부족으로 인한 결과라고 생각된다. 실제 Guzman 등(2009)이 제안한 4 단계 목통증 기준의 1단계 혹은 2단계인 사람들을 대상 으로 한 Stenneberg 등(2018)의 후속 연구에서는, 세 가지 평면의 모든 움직임에서 매우 높음 수준의 측정자 간 신뢰도를 보였다(ICC=.90∼.96). 또한 비특이성 목통 증이 있는 환자를 대상으로 한 Pourahmadi 등(2018)의 연구에서는 머리목관절 굽힘(ICC=.65), 폄(ICC=.67), 왼 쪽 가쪽 굽힘(ICC=.71)시 보통 수준의 신뢰도를 보였고, 오른쪽 가쪽 굽힘(ICC=.76), 왼쪽 돌림(ICC=.76), 오른 쪽 돌림(ICC=.79)시 높음 수준의 신뢰도를 보여, 본 연 구와 유사한 결과를 보였다고 말할 수 있겠다.
본 연구는 이전 연구들과는 다르게 뇌졸중 환자들을 대상으로 하였다. 머리목관절에 관한 스마트폰의 신뢰 도 연구 중 뇌졸중 환자를 대상으로 한 다른 연구가 없 어 직접적인 비교는 할 수 없지만, Stenneberg 등 (2018)과 Pourahmadi 등(2018)의 연구결과와 유사한 결 과를 얻었다. 목통증이 있는 대부분의 환자들은 정상인 과 비교하였을 때, 머리목관절 가동범위의 감소를 보인 다(Stenneberg 등, 2017). 뇌졸중 환자들은 일반적으로 강직(spasticity)을 경험하고(Gao 등, 2018), 그로 인한 관절 가동범위의 감소로 근육뼈대계통 기능에 제한을 받는다(Thibaut 등, 2013). 이를 근거로 본 연구는 머리 목관절 가동범위의 제한을 갖는 비특이성 목통증 환자 를 대상으로 한 Pourahmadi 등(2018)의 연구결과와 비 교할 수 있겠다.
본 연구결과 굽힘 시 Pourahmadi 등(2018)의 연구에 서 보인 보통 수준보다 더 높은 매우 높음 수준의 신뢰 도를 보였다. 본 연구는 굽힘 측정 시 아래 목뼈에서 과도한 움직임이 발생하는 것을 막고, 정확히 머리목관 절에서만 움직임이 발생하도록 노력하였다. 몸통을 앞 으로 구부리며 머리목관절을 최대한 굽히려는 보상 동 작이 나오지 않도록 미리 교육하였고, 앉아 있는 대상 자 앞에 거울을 두고 종이를 붙여 시야에서 사라지는 지점까지만 턱을 당긴 채 머리를 굽히도록 하였다. 굽 힘 동작을 정확히 정형화 시킨 결과 매우 높음 수준의 신뢰도를 보였다고 생각된다.
머리목관절에서 일어나는 움직임들 중에서 굽힘과 폄 동작은 좌우 구분이 없으나 가쪽 굽힘과 돌림은 오 른쪽과 왼쪽으로 구분되고, 뇌졸중 환자의 경우 마비 측과 비마비 측으로의 움직임으로 구분된다. 가쪽 굽힘 의 경우 측정 전 움직임 교육 시 많은 대상자들이 마비 측과 비마비 측 구분 없이 모두 어려워하였다. 측정 전 충분한 연습 후 측정을 하였지만 양쪽 모두 제한된 움 직임을 보였고, 이렇게 제한 된 범위 내에서의 반복 측 정이 측정값의 일치도를 높였다고 생각한다. Atkinson 과 Nevill(1998)은 SEM 값이 작을수록 측정 간 일치도 가 높다고 하였는데, 본 연구결과 가쪽 굽힘의 SEM은 마비 측과 비마비 측 모두 0점대로써, 1점대를 보인 다 른 동작들에 비해 낮은 SEM 값을 보였다. 또한 SEM 값을 고려했을 때 측정 과정에서 측정자에 의해 생길 수 있는 오차가 작게 발생하였다고 말할 수 있는데, 대 상자의 움직임 범위가 다른 움직임들보다 작았다는 점 이 원인이라 생각된다.
돌림은 다른 움직임들과는 다르게 스마트폰으로 측 정했을 때와 측각기로 측정했을 때의 결과가 다소 다르 게 나타났다. 두 방법의 측정값에 대해 직접적인 비교 를 하지 않아 정확한 이유는 알 수 없으나, 측정 자세 의 변화로 인한 것으로 생각된다. 앉은 자세에서도 돌 림을 측정 할 수 있는 측각기와는 다르게, 스마트폰으 로 측정하기 위해서는 경사계 응용프로그램 특성상 대 상자가 누워서 머리목관절을 돌려야 측정이 가능했다. 즉, 같은 조건하에 측정을 하지 못한 점이 다른 결과가 나오는데 영향을 주었다고 생각된다.
실험 결과 모든 움직임에서 측각기는 높음 수준의 신뢰도가 나온 반면, 스마트폰은 비마비측으로 돌림 시 측각기보다는 낮은 보통 수준의 신뢰도가 나왔다. 하지 만 스마트폰의 신뢰도가 측각기와 비교하였을 때 현저 히 떨어지지 않는 점과 측정의 편리성을 고려하면 스마 트폰으로 머리목관절 가동범위를 측정하는 것도 좋은 방법이라 생각한다.
본 연구의 제한점은 다음과 같다. 첫째, 측정 간격이 짧아서 반복 측정으로 인한 문제점들이 발생 할 수 있 었다. 측정 간격에 따라 같은 검사라도 그 결과는 달라 지는데(Gajdosik과 Bohannon, 1987), 본 연구는 40여분 안에 모든 측정이 이루어져 측정자와 대상자 모두 영향 을 받을 수 있었다. 측정자의 경우 정확한 각도는 모르 더라도 대략적인 관절 가동범위를 기억하면서 다음 측 정 시 편견(bias)이 생길 수 있었고, 대상자는 같은 움 직임을 계속적으로 반복하면서 근육신장(stretching) 효 과가 생겨 관절 가동범위가 늘어날 수 있었다. 또한 정 상인이 아닌 뇌졸중 환자를 대상으로 했기 때문에, 측정 이 반복 될수록 첫 측정 때와는 몸 상태가 달라지면서 변이(variation)가 생길 수도 있었다. 둘째, 보상작용을 완벽하게 차단할 수 없었다. 측정 전 베개를 이용하여 앉은 자세를 고정하고 거울을 보며 시선을 고정한 채 머리목관절의 중립자세를 완성하였으나, 머리목관절 움 직임이 발생하면서 몸에서 일어나는 보상작용들을 다 막을 수는 없었다. Pourahmadi 등(2018)의 연구에서는 의자에 앉은 대상자를 줄로 묶어 보상작용을 막으려 하 였으나, 본 연구의 뇌졸중 환자들은 묶인다는 것에 대한 거부반응이 커서 똑같이 통제 할 수 없었다. 셋째, 측정 자세의 불일치다. 앉아서 측정했던 다른 움직임들과 다 르게 스마트폰을 이용하여 돌림을 측정 할 때는 스마트 폰 특성상 누워서 측정할 수밖에 없었다. 같은 조건에서 의 정확한 비교를 위해 측각기로 돌림을 측정할 때도 누워서 했어야했다. 넷째, 측정자내 신뢰도를 측정하지 않았다. 어떤 측정도구의 측정자간 신뢰도가 높은 신뢰 도를 보이면, 보통 측정자내 신뢰도는 측정자간 신뢰도 보다 더 높다고 하지만(Streiner 등, 2015), 초기 평가 이후 재평가를 반복적으로 실시하는 임상 상황을 고려 하면 측정자내 신뢰도도 필요했다. 또한 측정자의 측정 숙련도가 결과에 영향을 주었는지 측정자내 신뢰도를 확인하여 알아볼 필요가 있었다. 다섯째, 대상자가 만성 뇌졸중 환자들로만 국한되었다. 뇌졸중은 발병한지 6개 월을 기준으로 아급성기 환자와 만성 환자로 분류되는 데(Chen과 Marsh, 2018), 본 연구의 대상자는 만성 환 자들로만 구성되었다. 따라서 본 연구 결과를 급성기 환 자와 아급성기 환자들에 대해 일반화 시킬 수는 없다. 마지막으로 연구대상자의 수가 충분하지 않았다. 본 연 구를 진행한 병원의 환자들 중 연구대상자로 참여할 수 있는 환자가 많지 않았다. 추후 연구에서는 더 정확한 신뢰도 연구를 위해 더 많은 대상자를 필요로 하겠다.
본 연구는 일상생활에서 쉽게 접하는 스마트폰을 이 용하여 뇌졸중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정하였을 때 측정자간 신뢰도를 관절 가동범위 측정 시 전통적으로 이용하는 측각기와 비교해 알아보고자 하였다. 머리목관절에서 발생하는 여섯 가지 움직임을 스마트폰으로 측정했을 때 측정자간 신뢰도는 비마비 측으로 돌림 시 보통 수준의 신뢰도를 보였으나, 머리 목관절 폄, 좌우 가쪽 굽힘에서 높음 수준의 신뢰도를 보였고 특히 굽힘에서는 매우 높음 수준의 신뢰도를 보 였다. 스마트폰을 이용한 측정방법이 대체적으로 높은 신뢰도를 보이며 측각기와 유사한 결과가 나온 점, 측 정 시간이 짧다는 장점은 임상에서 근무하는 치료사들 에게 도움이 될 것으로 보인다. 또한 스마트폰을 이용 한 측정 방법을 보호자에게 교육한다면 측각기를 보유 하지 않거나 측각기의 사용법을 몰라도 스마트폰으로 쉽게 측정이 가능하여, 일상생활 속에서 환자의 머리목 관절 가동범위를 확인하고자 할 때 효과적으로 이용 될 것이다.
Phys. Ther. Korea 2019; 26(1): 8-18
Published online February 28, 2019 https://doi.org/10.12674/ptk.2019.26.1.008
Copyright © Korean Research Society of Physical Therapy.
박일우1, 박규남2, 이충휘3, 문일영1
Il-woo Park1, Kyue-nam Park2, Chung-hwi Yi3, and Il-young Moon1
1Dept. of Physical Therapy, The Graduate School, Yonsei University,
2Dept. of Physical Therapy, College of Medical Science, Jeonju University,
3Dept. of Physical Therapy, College of Health Science, Yonsei University
Correspondence to:Chung-hwi Yi
Numerous studies have used smartphone applications to measure the range of motion in different joints. In addition, studies measuring the active range of motion (AROM) of the craniocervical joint have revealed high reliability. However, the subjects in these studies were all healthy subjects. No study has yet been conducted to measure the inter-rater reliability for the AROM of the craniocervical joint in stroke patients. The purpose of this study was to investigate the inter-rater reliability of the AROM of the craniocervical joint using a smartphone. The participants included 21 subjects who had strokes (17 males and 4 females). Two raters evaluated six types of craniocervical AROM, including flexion, extension, lateral flexion to the hemiplegic side, lateral flexion to the non-hemiplegic side, rotation to the hemiplegic side, and rotation to the non-hemiplegic side, using a goniometer and a smartphone to investigate inter-rater reliability. The inter-rater reliability was analyzed by intraclass correlation coefficients (ICC). The inter-rater reliability of the smartphone was good for extension, lateral flexion to the hemiplegic side, lateral flexion to the non-hemiplegic side, and rotation to the hemiplegic side [ICC(2,k)=.86~.88] and excellent for flexion [ICC(2,k)=.95]. The inter-rater reliability for rotation to the non-hemiplegic side was moderate [ICC(2,k)=.72]. These results suggest that the smartphone offers high inter-rater reliability for measurements of the craniocervical AROM in patients with stroke.Background:
Objects:
Methods:
Results:
Conclusion:
Keywords: Craniocervical joint, Inter-rater reliability, Smartphone, Stroke
뇌졸중(stroke)은 전 세계 사망 원인 중 세 번째로 높 고, 생존하여도 장애를 갖고 남은 생을 살게 되는 가장 큰 원인이 된다(Arya 등, 2011). 뇌졸중 환자들은 근육 긴장항진(hypertonus), 근육 동시수축(co-activation), 구 축(contracture), 뻣뻣함(stiffness), 관절 가동범위(range of motion) 제한 등의 신경학적 및 생체 역학적 변화를 겪게 된다(Oh 등, 2013). 근육 약화(weakness) 또한 정 상적인 신체 능력 회복을 지연시키는 요소 중 하나로서 (Cramp 등, 2006), 머리와 목의 정렬 상태에도 영향을 주어 결국 몸 전체에 비대칭적 자세가 나타난다(Oh 등, 2013). 이러한 변화는 움직임 양식(pattern)과 자세 안정 성에 영향을 주는데(Bracco 등, 2004), 목과 윗몸(upper body)의 굽힘 근육(flexors) 긴장도 증가는 굽힘 근육의 짧아짐을 초래하여 신체 정렬 및 움직임 범위가 변하는 기계적 손상을 야기한다(Oh 등, 2013).
정상인은 일반적으로 머리목관절 가동범위의 30∼50% 까지를 일상생활에서 움직인다(Bennett 등, 2002). 머리 목관절은 고유수용성 감각(proprioception)을 담당하는 주된 영역 중 하나로써, 병리학적 이상이 생기면 자세와 균형에 전반적인 문제가 발생한다(Page, 2006). 관절 가 동범위의 제한이 생긴 뇌졸중 환자의 머리목관절 가동 범위를 측정하는 것은 기능 수준을 평가하고 치료 계획 을 설정하며, 치료적 중재법의 효율성을 확인하고 환자 의 경과를 관찰할 때 매우 유용하다(Lan 등, 2014). 머 리목관절 가동범위의 양적인 자료를 수집하고자 할 때 측정자간 신뢰도가 높고 타당도가 높은 측정도구를 사 용하는 것이 필수적인데(Kottner 등, 2011), 경사계 (inclinometer)와 목뼈 각도 측정기(CROM-device)를 이 용하는 방법 외에도(Williams 등, 2010), 최근에는 스마 트폰을 활용한 방법도 소개되고 있다(Pourahmadi 등, 2018;,Tousignant-Laflamme 등, 2013).
지난 10년간 스마트폰 사용자는 전 세계적으로 증가 하였고, 강력한 내장 감지기가 장착된 스마트폰을 이용 하여 관절 가동범위를 측정하는 것이 가능해졌다(Otter 등, 2015). 가속도 감지기(accelerometer)와 회전 감지기 (gyroscope) 같은 고성능의 전자 기계 장치가 장착되어 있는 스마트폰에 응용프로그램(application)을 설치하면 관절 가동범위를 측정 할 수 있다(Stenneberg 등, 2018). 스마트폰을 이용한 측정의 신뢰도를 증명하기 위해 임상에서 주로 사용되는 측각기와 비교한 연구들 이 다양한 관절에서 선행되었다(Behnoush 등, 2016;,Pourahmadi 등, 2017;,Shin 등, 2012;,Stenneberg 등, 2018). 통합적인 회전운동 자료를 이용하면 3차원적 머 리 방향성(orientation) 또한 측정할 수 있는데(Theobald 등, 2012), Tousignant-Laflamme 등(2013)은 보통에서 좋음 수준의 측정 신뢰도를 제시하며 스마트폰 응용프 로그램을 이용하여 머리목관절 가동범위를 측정하는 것 이 임상적으로도 응용 가능하다고 주장했다.
그러나 이전 연구들은 건강한 사람들을 대상으로 한 연구들로서, 그 결과를 다양한 환자 군에 일반화하기에 는 적합하지 않다(Stenneberg 등, 2018). 연구 표본은 모집단의 특성을 반영해야 하는데, 신뢰도는 모집단의 분포에 따라 크게 좌우되기 때문이다(de Vet 등, 2011). 스마트폰을 이용한 머리목관절 가동범위 측정에 관한 신뢰도 선행 연구가 있지만(Pourahmadi 등, 2018), 연 구 결과를 뇌졸중 환자에게 일반화 시킬 수 없는 이유 이다. 따라서 본 연구는 스마트폰을 이용하여 뇌졸중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위 측정 시 측정자간 신뢰도를 측각기(goniometer)와 비교하여 보고자 한다.
서울시 성북구 새마음 요양병원에 입원 중인 뇌졸중 환자 중 연구대상자 모집공고를 보고 자발적으로 참여 의사를 밝힌 21명(남자 17명, 여자 4명)이 연구에 참여 하였다. 대상자들 모두 뇌졸중 진단을 처음 받은 환자 들로서 재발 환자는 없고, 13명의 뇌경색 환자와 8명의 뇌출혈 환자가 본 연구에 참여하였다. 연구대상자들의 일반적 특성은 Table 1과 같다. 연구 대상자 선정 기준 은 1) 연구자의 구두 지시를 이해하고 정확히 수행 할 수 있도록 최근 1개월 이내 한국판 간이 정신상태 검사 (mini-mental status examination-Korea) 결과 24점 이 상인 자(Park과 Kwon, 1989), 2) 뇌졸중 진단을 받은 후 3개월 이상 경과된 뇌졸중 환자, 3) 머리목관절 골 절 경험이 없고 정형 외과적 수술 경력이 없는 자, 4) 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 가로면 (transverse plane)등 세 가지 평면에서 머리를 움직였 을 때 통증이 없는 자이다. 네 가지 기준을 모두 충족 하였어도 머리를 움직일 때 어지러움을 호소하는 자는 제외 되었다. 연구를 시작하기 전 연구자는 대상자에게 연구 목적과 방법을 상세히 설명하였으며, 대상자는 연 구 동의서를 읽고 스스로 서명하였다. 본 연구는 연세 대학교 원주캠퍼스 생명윤리심의위원회의 심의를 통과 하였다(승인번호: 1041849-201808-BM-080-02).
Table 1 . General characteristics of the subjects (N=21).
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시상면, 관상면, 가로면의 머리목관절 가동범위를 측 정하기 위하여, 360˚ 눈금표시판에 1˚ 단위로 눈금이 새 겨진 6-inch BASELINE 합성수지 측각기를 사용하였 다(12-1002HR, Fabrication Enterprises Inc., NY, USA). 눈금표시판은 세 가지 단위 (90˚, 180˚, 360˚ 단위)로 표 시 되어 있으며, 하나의 팔(arm)에는 인치와 센티미터 가 함께 표기되어 있다(Figure 1).
Front and back face of the goniometer and smartphone application for measuring range of motion.
가속도 감지기와 회전 감지기가 내장되고 안드로이 드(android) 운영체제를 갖춘 갤럭시 S8 스마트폰 (SM-G950NZRASKO, SAMSUNG, Suwon, Korea)으 로 두 번째 측정을 하였다. 구글 플레이 스토어에서 5,000,000회 이상 내려 받기(download)된 Clinometer+ bubble level (Plaincode Sternstr. 5, Stephanskirchen, Germany) 경사계 응용프로그램을 무료로 설치하여 측 정하였다(Figure 1).
뇌졸중 환자의 관절 가동범위 측정 및 중재를 해온 임상 경력 3년 이상의 물리치료사 네 명이 실험에 참여 하였다. 측정을 표준화하고 결과에 대한 같은 해석을 위 해 두 명의 측정자와 두 명의 기록자는 본격적인 측정에 앞서 두 시간씩 5일간 연습하였다(Schlager 등, 2018). 측정자에게 측각기와 스마트폰을 이용한 관절 가동범위 측정 방법을 교육한 뒤 실제 측정을 반복 연습하여 측정 법을 숙지시켰고, 기록자는 측정값을 읽는 방법을 반복 연습한 뒤 측정값을 공유하지 않도록 교육하였다.
동시간대에 두 명의 대상자가 방문하면, 각각 평가자 한 명과 측정자 한 명이 한 조가 되어 먼저 측각기로 대 상자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정하였다. 등받 이가 있는 의자에 대상자가 엉덩이를 깊숙이 넣어 허리 를 펴고 앉으면, 등받이와 등 사이에 베개를 알맞게 넣어 바르게 앉아 있는 자세를 유지할 수 있도록 하였다. 그 후 이동식 거울을 대상자 앞에 위치시켜 대상자의 눈높 이에 해당되는 거울 면에 종이를 붙여 시선을 고정하고 턱을 당기도록 한 뒤, 머리 위쪽과 뒤쪽에서 양쪽 귀의 위치를 비교하여 머리목관절의 중립자세를 완성시켰다. 대상자의 측정 자세가 고정되면 연구자가 세 평면에서 머리를 움직이는 방향에 대해 시범을 보였고, 대상자도 반복적으로 따라하여 움직임에 대해 익숙해지도록 하였 다. 특히 굽힘과 폄 동작 시 과도한 굽힘과 폄이 발생하 지 않도록, 즉 목뼈 아래 부위에서는 움직임이 발생하지 않고 정확히 머리목관절 부분(craniocervical region)에서 만 움직임이 일어나도록 두 움직임을 비교 시연하였다.
시상면에서 능동적 머리목관절 굽힘(flexion)과 폄 (extension)을 측정하기 위해 측각기의 축은 외이도 (external auditory meatus)에 위치시키고 고정팔 (stationary arm)은 지면과 수직을 유지하면서 천장을 향하게 고정한 뒤, 움직임팔(movable arm)은 콧구멍 바닥과 외이도를 잇는 가상의 선에 위치하도록 하였다. 측각기 눈금표시판 뒷면에 하얀 종이를 붙인 뒤, 모든 측정은 측각기를 뒤집어 측정하여 측정자가 측정 각도 를 모르게 하였다. 측정자가 끝범위(end range)에 움직 임팔을 위치시키면, 기록자가 측각기를 고정한 채 조심 히 뒤집어 각도를 읽고 기록하는 방법으로 측정을 진행 하였다(Figure 2).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: flexion, C: extension).
머리목관절 굽힘과 폄 측정이 끝나면 관상면에서 가 쪽 굽힘(lateral flexion)을 측정하였다. 마비 측과 비마 비 측으로 구분하지 않고, 임의로 왼쪽 가쪽 굽힘을 먼 저 측정하고 오른쪽 가쪽 굽힘을 이어서 측정 하였다. 가쪽 굽힘 시 측각기 축의 위치는 일곱 번째 목뼈의 가 시돌기(spinous process)에 위치시키고, 고정팔은 지면 과 수직을 유지하면서 천장을 향하게 고정한 뒤 움직임 팔은 뒤통수융기(occipital protuberance)를 향하도록 하 였다(Figure 3).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: lateralflexion).
마지막으로 가로면에서 돌림(rotation)을 측정하였다. 가쪽 굽힘 때와 마찬가지로 왼쪽 돌림을 먼저 측정 한 후, 오른쪽 돌림을 측정하였다. 측각기의 축은 머리 가 운데 면에 위치시키고 고정팔은 정면을 바라보고 있는 코에 일치 시킨 뒤, 돌림이 끝나는 범위에서 움직임팔 을 코와 나란히 일치시켜 각도를 측정하였다(Figure 4).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: rotation).
머리목관절 굽힘, 폄, 왼쪽 가쪽 굽힘, 오른쪽 가쪽 굽힘, 왼쪽 돌림, 오른쪽 돌림의 여섯 가지 움직임을 순 서대로 한 번씩 측정한 것을 1 세트로 간주하고 총 3 세트를 측정하였다. 세트 간 30초의 쉬는 시간을 가졌 고 3 세트의 측정이 끝나면, 조를 바꿔 새로운 측정자 와 기록자가 역시 3 세트를 측정하였다. 측각기를 이용 한 측정이 모두 끝나면, 다시 첫 번째 측정자와 기록자 가 스마트폰을 이용하여 재측정을 하였다.
스마트폰을 이용하여 측정할 때도 측각기와 같은 순 서로 진행하였다. 능동적 머리목관절 굽힘과 폄 측정 시 대상자는 측각기 때와 마찬가지로 의자에 앉아 측정 을 받았다. 경사계 응용프로그램을 활성화 시켜 각도가 표시되는 스마트폰의 중앙 부분을 외이도 앞에 세로로 세우고, 각도표시창의 가로부분은 코를 향하도록 하였 다. 그 후 응용프로그램 오른쪽 상단의 설정으로 들어 가 교정(calibration) 조작단추를 눌러 초기 각도를 0˚로 고정하면, 기록자가 가로 51 ㎜×세로 38 ㎜의 자유로운 탈부착이 가능한 포스트-잇Ⓡ노트(653, 3M KOREA, Seoul, Korea)를 각도표시창 부분에 붙여 측정자는 각 도를 볼 수 없게 하였다. 0˚에서 화면 오른쪽 하단의 자물쇠 조작단추를 누르고 대상자의 움직임대로 스마트 폰을 기울이면 자물쇠 조작단추가 빨갛게 변하면서 각 도 변화가 시작되고, 끝범위에서 다시 이 조작단추를 누르면 노랗게 변하면서 스마트폰을 움직여도 더 이상 각도가 변하지 않고 고정된다. 끝범위에서 기록자는 스 마트폰을 수거한 뒤, 포스트-잇Ⓡ노트를 떼고 각도를 확 인하여 기록지에 적었다(Figure 2).
능동적 가쪽 굽힘 측정을 위해 대상자는 계속 의자 에 앉아 있고, 각도가 표시되는 스마트폰의 중앙 부분 을 대상자의 일곱 번째 목뼈에 위치시켰다. 스마트폰을 세로로 세워 세로축이 뒤통수융기를 향하게 한 뒤, 교 정 조작단추를 눌러 0˚로 고정하였다. 준비가 끝나면 왼쪽 가쪽 굽힘을 먼저 측정하고 오른쪽 가쪽 굽힘을 나중에 측정하였는데, 측정과정은 굽힘과 폄 측정 시 방법과 동일하다(Figure 3).
돌림 측정은 앞의 네 가지 움직임과는 달리 누워서 측정하였다. 본 연구에 사용된 경사계 응용프로그램은 스마트폰을 세로 혹은 가로로 세웠을 때는 경사계로 작 동하지만, 눕혔을 때는 수평계로 변하기 때문이다. 대상 자가 천장을 보고 바로 누우면 스마트폰을 세로로 세워 스마트폰의 중앙 부분을 대상자의 머리 가운데 위치시킨 뒤, 세로축이 코끝을 향하게 하였다. 0˚ 교정이 끝나면 앞의 방법과 똑같이 화면 고정을 하고 왼쪽 돌림, 오른 쪽 돌림 순으로 측정하였다(Figure 4). 이렇게 1 세트 측 정이 끝나면 세트 간 30초의 쉬는 시간을 갖고 총 3 세 트를 측정하였다. 그 후 조를 바꿔 새로운 측정자와 기 록자가 다시 3 세트를 측정하여 모든 측정을 끝마쳤다.
측각기와 스마트폰을 이용한 모든 측정 과정에서 측 정자는 자신이 측정한 각도의 정확한 수치를 알 수 없 었고 오직 기록자만이 알 수 있었으며, 두 대상자의 거 리도 분리시켜 기록자들끼리도 정확한 수치를 서로 모 르게 하였다. 측정 시 측각기의 축과 고정팔, 움직임팔 의 위치 그리고 스마트폰의 위치는 모두 Pourahmadi 등(2018)의 방법을 따랐다.
측각기와 스마트폰 각각 3회 측정값의 평균과 표준 편차를 구한 뒤, 통계학적 분석을 위해 SPSS ver. 18.0 (IBM corp., Armonk, NY, USA)을 사용하였다. 신뢰도 분석을 위해 급간 내 상관계수(intraclass correlation coefficients; ICC)를 이용하여, 측각기와 스마트폰 각각 의 측정자간 신뢰도[ICC(2,k)], 95% 신뢰구간(95% confidence interval; CI), 측정의 표준오차(standard error of measurement; SEM)에 대해 알아보았다. 측정의 표준오차는 일련의 반복적 측정과정에서 측정된 실제 측정 점수와 추정되는 점수의 차이로서, SEM=pooled SD×√(1-ICC)의 공식으로 구했다(Wallwork 등, 2007). 급간 내 상관계수는 Portney와 Watkins(2009)가 제시 한 .50 미만이면 낮음(poor), .50 이상 .75 미만이면 보 통(moderate), .75 이상 .90 미만이면 높음(good), .90 이상이면 매우 높음(excellent)으로 해석하였다.
두 명의 측정자가 측각기와 스마트폰으로 각각 여섯 움직임을 측정하여, 대상자 한 명당 24개의 결과 값을 얻었다. 대상자들을 오른쪽 마비 군과 왼쪽 마비 군으 로 1차 분류한 뒤, 측정 도구에 따른 대상자 각각의 움 직임별 평균과 표준편차를 구했다. 이때 가쪽 굽힘과 돌림의 방향성은 좌우가 아닌 마비 측과 비마비 측으로 분류하였다(Table 2).
Table 2 . Average range of motion by the goniometer and smartphone (N=21).
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스마트폰으로 비마비 측 돌림 측정 시 보통 수준을 보인 것을 제외하고, 다른 움직임들은 측각기와 스마트 폰 모두에서 높음 수준을 보였다. 특히 스마트폰으로 굽힘 측정 시 매우 높음 수준을 보였다. 측정의 표준오 차는 측각기를 이용하였을 때 .63˚에서 1.33˚를 보였고, 스마트폰을 이용하였을 때 .72˚에서 1.45˚를 보였다 (Table 3).
Table 3 . Inter-rater reliability of active craniocervical range of motion using the goniometer and smartphone.
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본 연구는 스마트폰 응용프로그램을 이용하여 뇌졸 중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정했을 때, 측각기로 측정하는 방법과 비교하여 측정자간 신뢰도를 알아보고자 하였다. 머리목관절에서 일어나는 여섯 가 지 움직임을 비교한 결과 스마트폰으로 측정하였을 때 네 가지 움직임에서 측각기와 같은 높음 수준의 신뢰도 를 보였고, 머리 굽힘 시 매우 높음 수준을, 비마비 측 으로 돌림 시 보통 수준의 신뢰도를 보였다.
뇌졸중으로 관절 가동범위 제한이 생기면 장기적으 로 기능이 떨어지고 삶의 질이 낮아진다(Schmid 등, 2014). 환자를 평가할 때 관절 가동범위를 측정하는 것 은 물리치료사의 역할 중 중요한 부분으로서 임상적 진 단과 예후, 그리고 개인에게 적합한 치료 계획을 설정 하는데 도움을 준다(Tousignant-Laflamme 등, 2013). 특히 머리목관절은 일상생활에서 계속 쓰이는 눈, 코, 입, 귀 등의 감각기관을 필요한 지점으로 위치시키기 위해 끊임없이 움직이며, 몸 전체의 균형과 자세에도 영향을 주는 중요한 부위이다(Page 등, 2010). 머리목관 절 가동범위 측정은 목이 불편한 환자에게 실시하는 평 가 중 하나인데, 연구목적이 아닌 실제 임상에서 평가 에 사용되는 측정 장비는 많지 않다(Tousignant 등, 2006). 목뼈 각도 측정기가 머리목관절에서 일어나는 모든 움직임에서 보통 이상의 신뢰도를 보이고(ICC=.58 ∼.99) 절대 기준인 단순 방사선 촬영(X-ray)과 비교하 였을 때 높은 타당도(ICC=.82∼.98)를 보인다고 했으나 (Williams 등, 2010), 상대적으로 가격이 비싼 장비이고 오직 머리목관절만 측정 할 수 있다는 단점이 있다 (Tousignant-Laflamme 등, 2013). 측정 장비의 대중성 을 고려하였을 때 최근 많이 대두되는 방법이 스마트폰 응용프로그램을 이용하는 것이다.
몸의 다양한 관절에서 스마트폰을 이용한 관절 가동 범위 측정법을 입증하기 위한 신뢰도 연구들이 많이 발 표되었다(Behnoush 등, 2016;,Pourahmadi 등, 2017;,Pourahmadi 등, 2018;,Stenneberg 등, 2018). Shin 등 (2012)은 어깨 관절에 정형외과적 진단을 받은 환자들 을 대상으로 어깨 관절의 다섯 움직임에 관한 스마트폰 의 신뢰도 연구에서, 어깨 관절 90˚ 벌림 상태에서 능동 적 안쪽돌림(active internal rotation at 90˚ abduction) 시 보통 수준을 보인 것을 제외하고(ICC=.66∼.67), 나 머지 능동적 움직임들에서는 모두 높음 수준의 측정자 간 신뢰도를 보였다고 하였다(ICC=.76∼.87). Behnoush 등(2016)은 정상인을 대상으로 능동적 팔꿉 관절 굽힘, 엎침(pronation), 뒤침(supination)시 스마트폰의 측정자 간 신뢰도에 관한 연구를 발표하였는데, 세 움직임 모 두 매우 높음 수준의 신뢰도를 보였다(ICC=.95∼.98). Pourahmadi 등(2017)은 정상인을 대상으로 손목 관절 굽힘과 폄, 노쪽 치우침(radial deviation)과 자쪽 치우 침(ulnar deviation)에 대해 측정자간 신뢰도를 연구하 였는데, 네 움직임 모두 높음 수준을 보였다(ICC=.79 ∼.82). 이와 같이 팔 관절에서 발생하는 능동적 움직임 들을 스마트폰으로 측정 시 측정자간 신뢰도는 대부분 높은 결과를 보였다.
위 연구들에서 스마트폰의 신뢰도가 높게 나온 결과 외에도 측각기와 비교를 하였다는 공통점도 찾아 볼 수 있다. 측각기를 이용한 관절 가동범위 측정은 관절과 움직임에 따라 그 정도는 다르지만 일반적으로 높음에 서 매우 높음 수준을 보인다(O'Sullivan 등, 2013). 경 사계나 줄자를 이용하는 방법도 있지만 임상에서 거의 측각기로만 관절 가동범위를 평가하고 있다는 점과 선 행연구들의 사례를 고려하여 본 연구도 측각기를 함께 이용하여 머리목관절에 대한 연구를 진행하였다.
Tousignant-Laflamme 등(2013)은 정상인을 대상으 로 세 평면에서의 머리목관절 움직임을 스마트폰으로 측정하였을 때 측정자간 신뢰도가 오른쪽 가쪽 굽힘 시 보통 수준을 보였지만(ICC=.54) 나머지 네 가지 움직임 에서는 낮음 수준을 보였다고 하였다(ICC=.07∼.49). 본 연구 결과와 차이가 있는데 연구대상자가 다른 이유라 고 보는 것보다 한 측정자의 측정자내 신뢰도가 낮은 것으로 보아 해당 측정자의 기술적 능력 부족으로 인한 결과라고 생각된다. 실제 Guzman 등(2009)이 제안한 4 단계 목통증 기준의 1단계 혹은 2단계인 사람들을 대상 으로 한 Stenneberg 등(2018)의 후속 연구에서는, 세 가지 평면의 모든 움직임에서 매우 높음 수준의 측정자 간 신뢰도를 보였다(ICC=.90∼.96). 또한 비특이성 목통 증이 있는 환자를 대상으로 한 Pourahmadi 등(2018)의 연구에서는 머리목관절 굽힘(ICC=.65), 폄(ICC=.67), 왼 쪽 가쪽 굽힘(ICC=.71)시 보통 수준의 신뢰도를 보였고, 오른쪽 가쪽 굽힘(ICC=.76), 왼쪽 돌림(ICC=.76), 오른 쪽 돌림(ICC=.79)시 높음 수준의 신뢰도를 보여, 본 연 구와 유사한 결과를 보였다고 말할 수 있겠다.
본 연구는 이전 연구들과는 다르게 뇌졸중 환자들을 대상으로 하였다. 머리목관절에 관한 스마트폰의 신뢰 도 연구 중 뇌졸중 환자를 대상으로 한 다른 연구가 없 어 직접적인 비교는 할 수 없지만, Stenneberg 등 (2018)과 Pourahmadi 등(2018)의 연구결과와 유사한 결 과를 얻었다. 목통증이 있는 대부분의 환자들은 정상인 과 비교하였을 때, 머리목관절 가동범위의 감소를 보인 다(Stenneberg 등, 2017). 뇌졸중 환자들은 일반적으로 강직(spasticity)을 경험하고(Gao 등, 2018), 그로 인한 관절 가동범위의 감소로 근육뼈대계통 기능에 제한을 받는다(Thibaut 등, 2013). 이를 근거로 본 연구는 머리 목관절 가동범위의 제한을 갖는 비특이성 목통증 환자 를 대상으로 한 Pourahmadi 등(2018)의 연구결과와 비 교할 수 있겠다.
본 연구결과 굽힘 시 Pourahmadi 등(2018)의 연구에 서 보인 보통 수준보다 더 높은 매우 높음 수준의 신뢰 도를 보였다. 본 연구는 굽힘 측정 시 아래 목뼈에서 과도한 움직임이 발생하는 것을 막고, 정확히 머리목관 절에서만 움직임이 발생하도록 노력하였다. 몸통을 앞 으로 구부리며 머리목관절을 최대한 굽히려는 보상 동 작이 나오지 않도록 미리 교육하였고, 앉아 있는 대상 자 앞에 거울을 두고 종이를 붙여 시야에서 사라지는 지점까지만 턱을 당긴 채 머리를 굽히도록 하였다. 굽 힘 동작을 정확히 정형화 시킨 결과 매우 높음 수준의 신뢰도를 보였다고 생각된다.
머리목관절에서 일어나는 움직임들 중에서 굽힘과 폄 동작은 좌우 구분이 없으나 가쪽 굽힘과 돌림은 오 른쪽과 왼쪽으로 구분되고, 뇌졸중 환자의 경우 마비 측과 비마비 측으로의 움직임으로 구분된다. 가쪽 굽힘 의 경우 측정 전 움직임 교육 시 많은 대상자들이 마비 측과 비마비 측 구분 없이 모두 어려워하였다. 측정 전 충분한 연습 후 측정을 하였지만 양쪽 모두 제한된 움 직임을 보였고, 이렇게 제한 된 범위 내에서의 반복 측 정이 측정값의 일치도를 높였다고 생각한다. Atkinson 과 Nevill(1998)은 SEM 값이 작을수록 측정 간 일치도 가 높다고 하였는데, 본 연구결과 가쪽 굽힘의 SEM은 마비 측과 비마비 측 모두 0점대로써, 1점대를 보인 다 른 동작들에 비해 낮은 SEM 값을 보였다. 또한 SEM 값을 고려했을 때 측정 과정에서 측정자에 의해 생길 수 있는 오차가 작게 발생하였다고 말할 수 있는데, 대 상자의 움직임 범위가 다른 움직임들보다 작았다는 점 이 원인이라 생각된다.
돌림은 다른 움직임들과는 다르게 스마트폰으로 측 정했을 때와 측각기로 측정했을 때의 결과가 다소 다르 게 나타났다. 두 방법의 측정값에 대해 직접적인 비교 를 하지 않아 정확한 이유는 알 수 없으나, 측정 자세 의 변화로 인한 것으로 생각된다. 앉은 자세에서도 돌 림을 측정 할 수 있는 측각기와는 다르게, 스마트폰으 로 측정하기 위해서는 경사계 응용프로그램 특성상 대 상자가 누워서 머리목관절을 돌려야 측정이 가능했다. 즉, 같은 조건하에 측정을 하지 못한 점이 다른 결과가 나오는데 영향을 주었다고 생각된다.
실험 결과 모든 움직임에서 측각기는 높음 수준의 신뢰도가 나온 반면, 스마트폰은 비마비측으로 돌림 시 측각기보다는 낮은 보통 수준의 신뢰도가 나왔다. 하지 만 스마트폰의 신뢰도가 측각기와 비교하였을 때 현저 히 떨어지지 않는 점과 측정의 편리성을 고려하면 스마 트폰으로 머리목관절 가동범위를 측정하는 것도 좋은 방법이라 생각한다.
본 연구의 제한점은 다음과 같다. 첫째, 측정 간격이 짧아서 반복 측정으로 인한 문제점들이 발생 할 수 있 었다. 측정 간격에 따라 같은 검사라도 그 결과는 달라 지는데(Gajdosik과 Bohannon, 1987), 본 연구는 40여분 안에 모든 측정이 이루어져 측정자와 대상자 모두 영향 을 받을 수 있었다. 측정자의 경우 정확한 각도는 모르 더라도 대략적인 관절 가동범위를 기억하면서 다음 측 정 시 편견(bias)이 생길 수 있었고, 대상자는 같은 움 직임을 계속적으로 반복하면서 근육신장(stretching) 효 과가 생겨 관절 가동범위가 늘어날 수 있었다. 또한 정 상인이 아닌 뇌졸중 환자를 대상으로 했기 때문에, 측정 이 반복 될수록 첫 측정 때와는 몸 상태가 달라지면서 변이(variation)가 생길 수도 있었다. 둘째, 보상작용을 완벽하게 차단할 수 없었다. 측정 전 베개를 이용하여 앉은 자세를 고정하고 거울을 보며 시선을 고정한 채 머리목관절의 중립자세를 완성하였으나, 머리목관절 움 직임이 발생하면서 몸에서 일어나는 보상작용들을 다 막을 수는 없었다. Pourahmadi 등(2018)의 연구에서는 의자에 앉은 대상자를 줄로 묶어 보상작용을 막으려 하 였으나, 본 연구의 뇌졸중 환자들은 묶인다는 것에 대한 거부반응이 커서 똑같이 통제 할 수 없었다. 셋째, 측정 자세의 불일치다. 앉아서 측정했던 다른 움직임들과 다 르게 스마트폰을 이용하여 돌림을 측정 할 때는 스마트 폰 특성상 누워서 측정할 수밖에 없었다. 같은 조건에서 의 정확한 비교를 위해 측각기로 돌림을 측정할 때도 누워서 했어야했다. 넷째, 측정자내 신뢰도를 측정하지 않았다. 어떤 측정도구의 측정자간 신뢰도가 높은 신뢰 도를 보이면, 보통 측정자내 신뢰도는 측정자간 신뢰도 보다 더 높다고 하지만(Streiner 등, 2015), 초기 평가 이후 재평가를 반복적으로 실시하는 임상 상황을 고려 하면 측정자내 신뢰도도 필요했다. 또한 측정자의 측정 숙련도가 결과에 영향을 주었는지 측정자내 신뢰도를 확인하여 알아볼 필요가 있었다. 다섯째, 대상자가 만성 뇌졸중 환자들로만 국한되었다. 뇌졸중은 발병한지 6개 월을 기준으로 아급성기 환자와 만성 환자로 분류되는 데(Chen과 Marsh, 2018), 본 연구의 대상자는 만성 환 자들로만 구성되었다. 따라서 본 연구 결과를 급성기 환 자와 아급성기 환자들에 대해 일반화 시킬 수는 없다. 마지막으로 연구대상자의 수가 충분하지 않았다. 본 연 구를 진행한 병원의 환자들 중 연구대상자로 참여할 수 있는 환자가 많지 않았다. 추후 연구에서는 더 정확한 신뢰도 연구를 위해 더 많은 대상자를 필요로 하겠다.
본 연구는 일상생활에서 쉽게 접하는 스마트폰을 이 용하여 뇌졸중 환자의 능동적 머리목관절 가동범위를 측정하였을 때 측정자간 신뢰도를 관절 가동범위 측정 시 전통적으로 이용하는 측각기와 비교해 알아보고자 하였다. 머리목관절에서 발생하는 여섯 가지 움직임을 스마트폰으로 측정했을 때 측정자간 신뢰도는 비마비 측으로 돌림 시 보통 수준의 신뢰도를 보였으나, 머리 목관절 폄, 좌우 가쪽 굽힘에서 높음 수준의 신뢰도를 보였고 특히 굽힘에서는 매우 높음 수준의 신뢰도를 보 였다. 스마트폰을 이용한 측정방법이 대체적으로 높은 신뢰도를 보이며 측각기와 유사한 결과가 나온 점, 측 정 시간이 짧다는 장점은 임상에서 근무하는 치료사들 에게 도움이 될 것으로 보인다. 또한 스마트폰을 이용 한 측정 방법을 보호자에게 교육한다면 측각기를 보유 하지 않거나 측각기의 사용법을 몰라도 스마트폰으로 쉽게 측정이 가능하여, 일상생활 속에서 환자의 머리목 관절 가동범위를 확인하고자 할 때 효과적으로 이용 될 것이다.
Front and back face of the goniometer and smartphone application for measuring range of motion.
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: flexion, C: extension).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: lateralflexion).
Starting and measuring positions for goniometer and smartphone (A: neutral position, B: rotation).
Table 1 . General characteristics of the subjects (N=21).
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Table 2 . Average range of motion by the goniometer and smartphone (N=21).
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Table 3 . Inter-rater reliability of active craniocervical range of motion using the goniometer and smartphone.
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