21
특수교육재활과학연구 Journal of Special Education & Rehabilitation Science Vol. 52, No. 2, pp. 55~75, 2013. 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 강 권 영 * 송 브라이언병 ** < 요 약 > 이 연구는 뇌졸중환자 20명을 대상으로 동작관찰 보행훈련을 실시하여 운동형상학적 지표 와 운동역학적 지표를 비교하여 의미를 알아보았다. 대상자는 일반 보행훈련군 10명과 동작 관찰 보행훈련군 10명으로 무작위 추출하였다. 동작관찰 보행훈련군은 정상보행 비디오 영상 을 시청하고 보행훈련을 실시하였고, 일반 보행훈련군은 비디오 영상 시청 없이 보행훈련을 실시하였다. 주 3회 6주간 진행하였고, 실험 전과 후에 평가 하였다. 그 결과 운동형상학적 지표에서 일반 보행훈련군은 디딤기에서 무릎관절의 밖굽이와 흔듦기에서 무릎관절의 굽힘 에만 유의한 차이를 보였다(p < .05). 이에 반해 동작관찰 보행훈련군은 디딤기의 골반 기울 임, 가쪽기울임, 돌림, 엉덩관절 굽힘, 돌림, 무릎관절 돌림, 발목관절 등쪽굽힘, 안굽이, 돌림 에서 유의한 차이를 보였고(p < .05), 흔듦기에서 골반 기울임, 가쪽기울임, 돌림, 엉덩관절 굽힘, 벌림, 돌림, 무릎관절 굽힘, 밖굽이에서 유의한 차이를 보였다(p < .05). 운동역학적 지 표에서 동작관찰 보행훈련군에서는 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 모멘트와 작업률에 유의 한 차이를 보였고(p < .05), 일반 보행훈련군은 차이가 없었다(p > .05). 이상의 결과로 신경 학적 손상을 가진 뇌졸중환자의 인지기능을 바탕으로 감각적 자극을 통한 운동학습이 뇌가 소성을 촉진시켜 적절한 움직임의 기능을 향상시킬 수 있었고, 동작관찰 훈련은 손상된 뇌 영역의 활성화를 간접적으로 규명하는 결과를 나타내었다. 이후 연구에서는 동작관찰 훈련 프로그램의 수준과 과제수행의 다양화를 모색해야 할 것이며, 훈련 프로그램의 일반화를 위해 지속적인 연구가 있어야 할 것이다. 핵심어 : 뇌졸중, 동작관찰 보행훈련, 운동형상학적 지표, 운동역학적 지표 * 서남대학교 물리치료학과 조교수(제1저자 : [email protected]) Professor of Department of Physical Therapy, Seonam University ** 단국대학교 특수교육학과 교수(교신저자 : [email protected]) Professor of Department of Special Education, Dankook University

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구

Journal of Special Education & Rehabilitation Science

Vol. 52, No. 2, pp. 55~75, 2013.

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한

뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구

강 권 영* ㆍ 송 브라이언병**

< 요 약 >

이 연구는 뇌졸중환자 20명을 상으로 동작관찰 보행훈련을 실시하여 운동형상학적 지표

와 운동역학적 지표를 비교하여 의미를 알아보았다. 상자는 일반 보행훈련군 10명과 동작

관찰 보행훈련군 10명으로 무작위 추출하였다. 동작관찰 보행훈련군은 정상보행 비디오 영상

을 시청하고 보행훈련을 실시하였고, 일반 보행훈련군은 비디오 영상 시청 없이 보행훈련을

실시하였다. 주 3회 6주간 진행하였고, 실험 전과 후에 평가 하였다. 그 결과 운동형상학적

지표에서 일반 보행훈련군은 디딤기에서 무릎관절의 밖굽이와 흔듦기에서 무릎관절의 굽힘

에만 유의한 차이를 보였다(p<.05). 이에 반해 동작관찰 보행훈련군은 디딤기의 골반 기울

임, 가쪽기울임, 돌림, 엉덩관절 굽힘, 돌림, 무릎관절 돌림, 발목관절 등쪽굽힘, 안굽이, 돌림

에서 유의한 차이를 보였고(p<.05), 흔듦기에서 골반 기울임, 가쪽기울임, 돌림, 엉덩관절

굽힘, 벌림, 돌림, 무릎관절 굽힘, 밖굽이에서 유의한 차이를 보였다(p<.05). 운동역학적 지

표에서 동작관찰 보행훈련군에서는 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 모멘트와 작업률에 유의

한 차이를 보였고(p<.05), 일반 보행훈련군은 차이가 없었다(p>.05). 이상의 결과로 신경

학적 손상을 가진 뇌졸중환자의 인지기능을 바탕으로 감각적 자극을 통한 운동학습이 뇌가

소성을 촉진시켜 적절한 움직임의 기능을 향상시킬 수 있었고, 동작관찰 훈련은 손상된 뇌

영역의 활성화를 간접적으로 규명하는 결과를 나타내었다. 이후 연구에서는 동작관찰 훈련

프로그램의 수준과 과제수행의 다양화를 모색해야 할 것이며, 훈련 프로그램의 일반화를 위해

지속적인 연구가 있어야 할 것이다.

핵심어 : 뇌졸중, 동작관찰 보행훈련, 운동형상학적 지표, 운동역학적 지표

* 서남 학교 물리치료학과 조교수(제1저자 : [email protected])

Professor of Department of Physical Therapy, Seonam University

** 단국 학교 특수교육학과 교수(교신저자 : [email protected])

Professor of Department of Special Education, Dankook University

Page 2: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)56

Ⅰ. 서 론

뇌졸중환자의 보행기능 저하는 일상생활뿐 아니라 사회적 능력의 감소로 이어지고 결과

적으로 환자의 삶의 질 저하와 직접적인 관련이 있으며, 뇌졸중환자의 삶의 질을 향상시

키기 위해 운동기능회복을 촉진시킬 수 있는 효과적인 보행훈련 프로그램의 필요성이

두되고 있다(이승민, 2008). 현재 임상에서 행해지고 있는 보행훈련 프로그램들의 방향은

포괄적인 인지치료를 포함한 직ㆍ간접적인 자극으로 뇌의 활성화를 통한 기능 향상에 관한

연구들이라 할 수 있겠다. 운동기능을 회복하거나 새로운 운동기능을 습득하기 위해서는

운동기능에 관여하는 뇌신경망의 가소성(plasticity)이 요구되고 뇌신경망의 가소성은 신

경계의 회복뿐만 아니라 학습과 기억력 향상에 기반이 되는 원동력이 될 수 있다(Cramer

& Chopp, 2000). 운동기능의 회복과 뇌신경 가소성을 촉진하기 위해서는 운동뿐만 아니라

시각, 청각, 촉각과 고유 수용감각 등의 정보를 활용하는 것이 효과적이라 보고되고 있다

(Kwakkel 등, 2004). 감각을 통한 지각은 이전의 정보와 비교 통합하여 결과를 해석하

는 능력이고 여기에 과거의 경험과 학습을 통해 인지능력의 향상을 나타낸다. 이처럼 뇌

신경회로망의 활동을 증가시키는 중재 방법으로 인지적 기법들이 사용되고 있는데

(Cicinelli 등, 2006), 그 중에 최근 연구가 활발히 진행되는 것이 거울신경시스템(mirror

neuron system)에 기초한 동작상상과 동작관찰 훈련이다. 동작상상은 운동선수들이나 일

반인들의 기술향상과 학습효과를 위해 현재 임상에서 적용되고 있다(최진호와 박소현,

2009; 이규창과 이석민, 2010). 이러한 운동 기술향상과 학습 촉진효과에도 불구하고 제

한점으로는 학습자의 협조여부와 집중력의 정도, 학습자의 기능수준과 상상능력의 차이가

있을 수 있다(Papadelis 등, 2007). 동작관찰은 다른 사람의 행동을 관찰하여 행동의 형

태와 동작을 이해하고 선택하여 모방하는 것이다(Ashford, Bennett, & Davids, 2006).

동작이나 영상을 통해 행동을 관찰하고 목표지향적인 동작을 관찰하였을 때 활성화되는

뇌영역은 실제 운동을 수행하였을 때 활성화되는 영역과 일치하는 것으로 밝혀졌고(Buccino

등, 2001; Rizzolatti, Fogassi, & Gallese, 2001), 뇌 이미지 연구에 의하면 동작을 관

찰하는 동안에도 실제 수행에 참여하는 뇌 영역과 척수가 활성화되어(Buccino 등, 2001)

해당 근육 부위에서 운동유발전위가 증가되었다고 보고한다(Baldissera 등, 2001). 또한,

움직임을 계획하고 기억을 통해 동작을 실행하고 감각자극에 의해 정확한 동작을 만들어

낸다. 이것은 움직임에 있어서 학습을 통한 정확한 동작을 습득 하기 위해 근육의 협응과

신체의 균형 그리고 보행상황을 예측하여 움직임의 가속, 진폭, 힘의 크기를 조절 하는 것

이다(Frey 등, 2011). 이처럼 동작관찰은 신경생리학적인 근거와 뇌 이미지연구 결과에서

보여지듯 실제 신경과 근육의 반응을 유도 하여 운동기능의 학습능력을 향상시킬 수 있고,

Page 3: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 57

동작상상의 제한점을 보완하기 위한 방법으로 동작상상과 유사한 뇌영역의 활성화 패턴을

보이며 과제지향적인 움직임을 통한 시각적 자극으로 운동학습에 보다 효과적이라 할 수

있다(김태호, 2010). 즉, 동작관찰 훈련은 제한된 공간에서 다양한 환경을 시각적으로 경

험할 수 있고, 동작을 관찰하거나 실행할 때 뇌의 운동영역과 감각영역들이 함께 활성화

되기 때문에 운동 장애를 가진 환자는 손상된 뇌의 가소성을 변화시키고, 학습과 기억을

통해 운동기능을 회복시킬 수 있다(Hamilton & Grafton, 2008; Iacoboni, 2005). 그래

서 동작관찰 훈련을 신경계 재활 프로그램으로 일반화시키기 위한 연구들이 진행되고 있

으며(Franceschini 등, 2010; Pelosin 등, 2010), 이 중 일반인과 뇌졸중환자의 거울신

경세포의 활성화를 암시하는 뮤 리듬(mu rhythm)의 변화에서 결과적으로 좌우 뇌반구

의 차이와 뇌졸중환자와 일반인 간의 차이 또한 없었다는 연구 결과가 있어(이문규,

2011) 뇌졸중환자의 재활 프로그램으로 동작관찰 훈련의 가능성을 제시하고 있다. 따라

서, 이 연구의 목적은 운동형상학적 측면인 골반, 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 움직임

정도를 측정하고, 운동역학적 측면인 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절에서 작용하는 근육의

특성과 수축의 형태를 파악하여 뇌졸중환자의 새로운 보행훈련 프로그램을 개발하는데 도

움이 되고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상

이 연구의 상자는 뇌졸중 진단을 받고 서울에 위치한 B의료원에서 재활 프로그램에

참여하는 20명을 상으로 의무기록을 확인하여 다음과 같은 선별기준으로 선발하였다.

선정기준은 뇌졸중 발병 후 6개월이 경과한자, 뇌혈관질환으로 한쪽마비가 있는 자, 동작

을 이해하고 지시에 따를 수 있는 자, 보행 보조도구 없이 10m 이상 보행이 가능한자, 다

리에 정형외과적 질환이 없는 자, 시각과 청각에 문제가 없는 자로 하였다. 동작관찰과 모

방학습은 상자의 기능수준과 학습능력의 개인차를 거론하고(Papadelis 등, 2007), 성별

에 따른 활성화 영역의 차이를 보인다(Cheng 등, 2005)는 제한점을 고려하여 한국형 간

이 정신상태 검사(MMSE-K) 24점 이상인 남자만을 상으로 하였다. 또한 동작관찰 시

에 뮤 리듬의 억제는 왼쪽과 오른쪽 뇌반구의 차이가 없었다는 선행연구의(이문규, 2011)

보고로 오른쪽 마비와 왼쪽 마비는 따로 관여하지 않았다. 동작분석에서는 허리, 엉덩관

절, 무릎관절, 발목관절 및 발가락 수술로 인해 보행에 영향을 줄 수 있는 상황을 배제하

Page 4: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)58

기 위해 선정기준에서 제외하였다<표 2-1>.

<표 2-1> 연구 대상자의 일반적 특성 (N=20)

일반 보행훈련군

(n=10)

동작관찰 보행훈련군

(n=10)p

나이(세) 67.40 ± 2.06α 68.20 ± 4.26 .859

성별 남성(명) 10 10

신장(cm) 167.00 ± 6.99 166.80 ± 4.89 .942

몸무게(kg) 72.30 ± 7.80 67.20 ± 5.34 .105

다리길이(cm) 85.30 ± 2.90 85.60 ± 3.53 .838

무릎직경(cm) 9.34 ± 2.58 10.23 ± .17 .292

발목직경(cm) 7.40 ± .27 7.36 ± .32 .791

마비측오른쪽(명) 5 6

왼쪽(명) 5 4

골반

경사(°) 4.19 ± 2.95 3.71 ± 2.79 .052

가쪽경사(°) .52 ± .99 .35 ± 1.41 .071

돌림(°) -.49 ± 2.89 -.55 ± 3.78 .105

엉덩관절

굽힘(°) 18.40 ± 4.03 18.10 ± 7.99 .461

벌림(°) -.90 ± 2.96 -.99 ± 4.07 .603

돌림(°) -5.60 ± 2.61 -5.07 ± .37 .388

무릎관절

굽힘(°) 7.41 ± .33 7.49 ± .36 .855

밖굽이(°) -.44 ± 2.57 -.47 ± 3.79 .265

돌림(°) 2.82 ± 3.36 3.11 ± .92 .716

발목관절

등쪽굽힘(°) 4.81 ± 2.45 4.11 ± 1.89 .443

안굽이(°) -.37 ± 1.56 -.37 ± 1.44 .924

돌림(°) -12.85 ± 5.17 -11.64 ± 5.75 .878

골반

경사(°) 2.19 ± 3.51 3.22 ± 4.31 .792

가쪽경사(°) -2.02 ± 1.47 -2.44 ± 1.73 .654

돌림(°) -1.92 ± 3.27 -2.15 ± .00 .062

엉덩관절

굽힘(°) -13.09 ± 4.97 -13.68 ± 1.66 .619

벌림(°) -4.98 ± 2.10 -5.54 ± 4.78 .864

돌림(°) -6.00 ± .92 -6.56 ± 4.69 .545

무릎관절

굽힘(°) 22.63 ± 6.00 22.78 ± 6.98 .935

밖굽이(°) .74 ± 3.51 .59 ± 1.66 .151

돌림(°) -4.09 ± 1.51 -4.53 ± .40 .588

발목관절

등쪽굽힘(°) 3.13 ± 3.88 3.74 ± 1.94 .757

안굽이(°) .10 ± 1.46 .18 ± 1.63 .362

돌림(°) 7.16 ± 4.41 8.36 ± .88 .447

모멘트

(Nm/kg)

엉덩관절 -.35 ± .16 -.25 ± .22 .443

무릎관절 .21 ± .24 .02 ± .37 .065

발목관절 .73 ± .44 .41 ± .22 .145

작업률

(Watts/kg)

엉덩관절 -.11 ± .35 -.10 ± .28 .786

무릎관절 -.16 ± .30 -.02 ± .12 .424

발목관절 -.34 ± .23 -.24 ± .17 .203

αmean±SD

Page 5: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 59

2. 실험절차

동작관찰 보행훈련군은 정상보행 비디오 영상을 먼저 시청하게 하고 보행훈련을 실시하

였고, 일반 보행훈련군은 비디오 영상 시청 없이 보행훈련을 실시하였다. 이 연구의 실험

을 위해 보조진행자 2명에게 실험 내용을 설명하였고, 측정은 동작분석실에 근무하는 치

료사 1명이 시행하였다. 보행 비디오 영상은 총 10가지 영상으로 실내보행과 실외보행으

로 나뉘고 실내보행 영상은 10M 걷기, 장애물 건너 걷기, 팔걸이가 있는 의자에 앉았다

일어나 걷기, 걸어가 회전의자에 앉기, 3M 걸어가 다시 돌아오기로 5가지 영상이다. 실외

보행으로는 계단 오르고 내리기, 경사로 오르고 내리기, 잔디밭 걷기, 보행자 도로 걷기,

운동장 걷기로 5가지 영상이다(Shumway-Cook 등, 2002). 비디오 영상을 시청하는 동

안은 집중할 수 있도록 주의를 주었고 보행주기에 한 설명과 각각의 보행주기 동안 골

반, 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절에서 나타나는 움직임을 먼저 일러두었다. 실험에 들어가

기 전에 시뮬레이션을 통해 모든 실험과정에서의 문제점을 먼저 파악하고 오류를 최소화

할 수 있도록 하였다. 실내보행 단계에서 실외보행까지 반복 실행 하고, 보행 비디오 영상

시청과 함께 보행 훈련을 실시하였다. 단계별 비디오 영상 시청시간은 5분 이내이고, 비디

오 영상과 같은 보행 단계로 10분 동안 보행연습을 하였다. 비디오 영상 시청 후 보행 연

습을 두 번 반복하였다. 보행훈련 기간은 6주간 일주에 3일간 실시하고, 한 회기에 30분

동안 총 18회기를 시행하였다.

3. 실험도구

1) VICON 512

이 연구에서는 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표 분석을 위하여 VICON 512

Motion Analysis system을 사용하였다. 구성으로는 6 의 적외선 카메라 V490512와

V493512 모델로 영국 Oxford Metrics사 제품과 2 의 force plate는 OR6-5 Biomechanics

Platform 모델로 미국 Advanced Mechanical Technology사 제품, 그리고 Workstation

은 VICON 512 Motion Analysis System 모델로 영국 Oxford Metrics사 제품이다. 소

프트웨어는 VICON Clinical Manager Software로 영국 Oxford Metrics사 제품이다. 적

외선 카메라가 수동표식자의 움직임을 측정하여 분석하는 것으로 이 연구에서는 적외선

카메라에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위해 calibration을 시행한 후 표식자의 부착위

치는 Vicon protocol에 따라 권도윤 등(1998)의 연구를 참조하였다. 검사는 8m 길이의

직선거리를 3차례 걷게 하여 분석하였다.

Page 6: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)60

4. 자료 처리

이 연구의 자료는 SPSS(v.12.0) 통계프로그램을 이용하여 상자들의 일반적 특성은

빈도분석을 시행하였다. 측정된 자료가 정규분포를 이루는지 알아보기 위해 단일 표본 콜

로고르프-스미르노프(Kolmogorov-Smirnov)에 의한 검정을 실시하였고 측정된 자료가

정규분포를 보여 모수검정을 실시하였다. 운동형상학적 변화와 운동역학적 변화를 알아보기

위해 실험 전ㆍ후의 차이는 응표본 t 검정을 이용하여 분석하였고, 두 군 간의 차이는

독립표본 t 검정을 이용하였다. 통계학적 유의수준은 ɑ=.05로 한다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 일반 보행훈련군의 운동형상학적 변화

일반 보행훈련군의 디딤기와 흔듦기의 운동형상학적 변화는 다음과 같다<표 3-1>. 디

딤기의 무릎관절 밖굽이만 -.44°에서 3.41°로 유의한 차이를 보였고(p<.05), 흔듦기는

무릎관절 굽힘만 22.63°에서 17.19°로 유의한 차이를 보였다(p<.05). 나머지 각 관절의

움직임은 유의한 차이를 보이지 않았다(p>.05).

<표 3-1> 일반 보행훈련군의 디딤기와 흔듦기 운동형상학적 변화 비교 (N=10)

초기 6주 후 t p

디딤기

골반(°)경사ζ 4.19 ± 2.95§ 3.49 ± 2.59 .586 .572

가쪽경사ζ .52 ± .99 .03 ± 1.86 .697 .503

돌림λ -.49 ± 2.89 -.50 ± 2.03 1.043 .324

엉덩관절(°)굽힘π 18.40 ± 4.03 18.16 ± 4.79 .122 .906

벌림ρ -.90 ± 2.96 -.60 ± 2.76 .419 .685

돌림λ -5.60 ± 2.61 -.98 ± 1.79 -.584 .574

무릎관절(°)굽힘π 7.41 ± .33 7.37 ± .98 .019 .985

밖굽이σ -.44 ± 2.57 3.41 ± 2.62 -3.153 .012*

돌림λ 2.82 ± 3.36 5.08 ± 2.97 .515 .619

발목관절(°)발등굽힘φ 4.81 ± 2.45 4.57 ± 1.59 -.039 .970

돌림λ -.37 ± 1.56 -2.21 ± 3.29 1.151 .280

안굽이σ -12.85 ± 5.17 -10.98 ± 6.46 -.809 .440

Page 7: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 61

흔듦기

골반(°)경사ζ 2.19 ± 3.51 2.05 ± 3.25 .092 .929

가쪽경사ζ -2.02 ± 1.47 -1.36 ± 1.73 -.772 .460

돌림λ -1.92 ± 3.27 -2.41 ± 3.45 -1.227 .251

엉덩관절(°)굽힘π -13.09 ± 4.97 -14.33 ± 5.33 .560 .589

벌림ρ -4.98 ± 2.10 -2.77 ± 2.86 -1.826 .101

돌림λ -6.00 ± .92 -3.74 ± .82 1.022 .333

무릎관절(°)굽힘π 22.63 ± 6.00 17.19 ± 4.62 2.600 .029*

밖굽이σ .74 ± 3.51 .68 ± .87 .061 .953

돌림λ -4.09 ± 1.51 -3.18 ± .50 .913 .385

발목관절(°)발등굽힘φ 3.13 ± 3.88 1.90 ± .10 .446 .666

돌림λ .10 ± 1.46 -.52 ± 2.65 -1.117 .293

안굽이σ 7.16 ± 4.41 8.18 ± 6.15 -.519 .616

*p<.05, §mean±SDζ(+)위, (-)아래, λ(+)안쪽, (-)가쪽, π(+)굽힘, (-)폄ρ(+)모음, (-)벌림, σ(+)안굽이, (-)밖굽이, φ(+)발등굽힘, (-)발바닥굽힘

2. 동작관찰 보행훈련군의 운동형상학적 변화

동작관찰 보행훈련군의 디딤기와 흔듦기의 운동형상학적 변화는 다음과 같다<표 3-2>.

디딤기 골반의 경사는 3.71°에서 8.13°로, 가쪽경사는 .35°에서 1.54°로, 돌림은 -.55°에서 5.77°로 유의한 차이를 보였고(p<.05), 엉덩관절의 굽힘은 18.10°에서 26.25°로,

돌림은 -5.07°에서 -22.62°로 유의한 차이를 보였다(p<.05). 무릎관절의 돌림은 3.11°에서 -12.08°로 유의한 차이를 보였고(p<.05), 발목관절의 발등굽힘은 4.11°에서 24.2°로, 돌림은 -.37°에서 3.13°로, 안굽이는 -11.64°에서 -18.17°로 유의한 차이를 보였다

(p<.05). 흔듦기 골반의 경사는 3.22°에서 8.39°로, 가쪽경사는 -2.44°에서 2.15°로, 돌

림은 -2.15°에서 -10.50°로 유의한 차이를 보였고(p<.05), 엉덩관절 굽힘은 -13.68°에서 8.99°로, 벌림은 -5.54°에서 .91°로, 돌림은 -6.56°에서 .76°로 유의한 차이를 보

였다(p<.05). 무릎관절 굽힘은 22.78°에서 26.36°로, 밖굽이는 .59°에서 4.13°로 유의한

차이를 보였고(p<.05), 나머지 관절의 움직임은 통계학적 차이를 보이지 않았다(p>.05).

Page 8: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)62

<표 3-2> 동작관찰 보행훈련군의 디딤기와 흔듦기 운동형상학적 변화 비교 (N=10)

초기 6주 후 t p

디딤기

골반(°)경사ζ 3.71 ± 2.79§ 8.13 ± 4.14 -4.542 .001*

가쪽경사ζ .35 ± 1.41 1.54 ± 1.79 -2.974 .016*

돌림λ -.55 ± 3.78 5.77 ± 5.61 -2.446 .037*

엉덩관절(°)굽힘π 18.10 ± 7.99 26.25 ± 8.47 -3.597 .006*

벌림ρ -.99 ± 4.07 -4.96 ± 4.27 1.731 .118

돌림λ -5.07 ± .37 -22.62 ± 1.23 2.737 .023*

무릎관절(°)굽힘π 7.49 ± .36 12.13 ± .37 -1.395 .197

밖굽이σ -.47 ± 3.79 -5.55 ± 8.63 2.035 .054

돌림λ 3.11 ± .92 -12.08 ± 1.33 4.014 .003*

발목관절(°)발등굽힘φ 4.11 ± 1.89 24.2 ± 1.27 -4.117 .003*

돌림λ -.37 ± 1.44 3.13 ± 4.08 -2.865 .019*

안굽이σ -11.64 ± 5.75 -18.17 ± 7.25 2.767 .022*

흔듦기

골반(°)경사ζ 3.22 ± 4.31 8.39 ± 4.35 -3.781 .004*

가쪽경사ζ -2.44 ± 1.73 2.15 ± 3.34 -3.343 .009*

돌림λ -2.15 ± .00 -10.50 ± .90 2.637 .027*

엉덩관절(°)굽힘π -13.68 ± 1.66 8.99 ± .92 -3.150 .012*

벌림ρ -5.54 ± 4.78 .91 ± 3.53 -4.151 .002*

돌림λ -6.56 ± 4.69 .76 ± 5.18 -3.123 .012*

무릎관절(°)굽힘π 22.78 ± 6.98 26.36 ± 8.47 -2.956 .016*

밖굽이σ .59 ± 1.66 4.13 ± 2.29 -3.780 .004*

돌림λ -4.53 ± .40 10.98 ± 1.92 -2.036 .054

발목관절(°)발등굽힘φ 3.74 ± 1.94 -.08 ± 1.77 .464 .654

돌림λ .18 ± 1.63 -.18 ± .58 .126 .902

안굽이σ 8.36 ± .88 4.19 ± 2.46 .498 .630

*p<.05, §mean±SDζ(+)위, (-)아래, λ(+)안쪽, (-)가쪽, π(+)굽힘, (-)폄ρ(+)모음, (-)벌림, σ(+)안굽이, (-)밖굽이, φ(+)발등굽힘, (-)발바닥굽힘

3. 일반 보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군 간의 운동형상학적 변화량 비교

일반 보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군 간의 디딤기와 흔듦기의 운동형상학적 변화는

다음과 같다<표 3-3>. 디딤기 골반의 경사는 -.69°와 4.41°로, 돌림은 -.10°와 6.32°로,

엉덩관절의 굽힘은 -.23°와 8.15°로, 돌림은 4.62°와 -17.54°로 차이를 보였고, 무릎관

Page 9: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 63

절은 돌림만 2.26°와 -15.20°, 발목관절 발등굽힘은 -.23°와 20.09°, 돌림은 -1.48°와

3.50°, 안굽이는 1.87°와 -6.53°로 유의한 차이를 보였다(p<.05). 흔듦기는 발목관절의

움직임을 제외하고, 골반경사는 -.13°와 5.16°, 가쪽경사는 .66°와 4.59°, 돌림은 1.51°와 -8.34°, 엉덩관절 굽힘은 -1.23°와 21.67°, 벌림은 2.20°와 6.46°, 돌림은 3.74°와

7.32°로 유의한 차이를 보였고(p<.05), 무릎관절 굽힘은 -5.43°와 3.58°, 밖굽이는

-.06°와 3.54°, 돌림은 -1.27°와 15.52°로 유의한 차이를 보였다(p<.05).

<표 3-3> 일반보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군 간의 운동형상학적 변화량 비교 (N=20)

일반 보행훈련군 동작관찰 보행훈련군 t p

디딤기

골반(°)경사ζ -.69 ± 3.77§ 4.41 ± 3.07 -3.324 .004*

가쪽경사ζ -.49 ± 2.52 1.18 ± 1.26 -.708 .488

돌림λ -.10 ± 3.04 6.32 ± 8.18 -2.656 .016*

엉덩관절(°)굽힘π -.23 ± 5.98 8.15 ± 7.16 -2.838 .011*

벌림ρ .30 ± 5.29 -3.96 ± 7.25 1.150 .265

돌림λ 4.62 ± 3.03 -17.54 ± .27 2.176 .043*

무릎관절(°)굽힘π -.04 ± .97 4.64 ± 1.53 -1.173 .256

밖굽이σ 3.55 ± 3.57 5.08 ± 6.88 -.622 .542

돌림λ 2.26 ± 3.89 -15.20 ± 1.97 2.231 .039*

발목관절(°)발등굽힘φ -.23 ± 1.29 20.09 ± 3.43 -2.541 .020*

돌림λ -1.48 ± 4.07 3.50 ± 3.87 -2.808 .012*

안굽이σ 1.87 ± 7.31 -6.53 ± 7.46 2.542 .020*

흔듦기

골반(°)경사ζ -.13 ± 4.72 5.16 ± 4.32 -2.619 .017*

가쪽경사ζ .66 ± 2.70 4.59 ± 4.35 -2.431 .026*

돌림λ 1.51 ± 3.89 -8.34 ± 1.01 2.902 .010*

엉덩관절(°)굽힘π -1.23 ± 6.99 21.67 ± 1.73 -3.106 .006*

벌림ρ 2.20 ± 3.82 6.46 ± 5.68 -2.426 .026*

돌림λ 3.74 ± .48 7.32 ± 7.42 -2.826 .011*

무릎관절(°)굽힘π -5.43 ± 6.61 3.58 ± 3.83 -3.732 .002*

밖굽이σ -.06 ± 3.12 3.54 ± 2.96 -2.647 .016*

돌림λ -1.27 ± 1.81 15.52 ± 1.01 -2.435 .026*

발목관절(°)발등굽힘φ -2.77 ± 3.66 -3.82 ± 2.05 .102 .920

돌림λ -.62 ± 3.27 -.37 ± .46 .907 .376

안굽이σ -1.02 ± 6.24 4.17 ± 2.46 -.604 .553

*p<.05, §mean±SDζ(+)위, (-)아래, λ(+)안쪽, (-)가쪽, π(+)굽힘, (-)폄ρ(+)모음, (-)벌림, σ(+)안굽이, (-)밖굽이, φ(+)발등굽힘, (-)발바닥굽힘

Page 10: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)64

4. 일반 보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군의 운동역학적 비교

일반 보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군 간의 운동역학적 변화는 다음과 같다<표 3-4>.

일반 보행훈련군의 엉덩관절의 모멘트는 -.35±.16에서 -.33±.21로, 작업률은 -.11±.35에서 -.16±.41로 굽힘 모멘트와 힘의 흡수가 나타나고, 무릎관절의 모멘트는 .21±.24

에서 -.29±.16으로, 작업률은 -.16±.30에서 -.22±.29로 굽힘 모멘트와 힘의 흡수가

나타난다. 발목관절의 모멘트는 .73±.44에서 .50±.26으로, 작업률은 -.34±.23에서 -.34

±.15로 발바닥쪽 굽힘 모멘트와 힘의 흡수가 나타나지만 유의한 차이는 없었다(p>.05).

동작관찰 보행훈련군의 엉덩관절의 모멘트는 -.25±.22에서 .06±.23으로, 작업률은 -.10

±.28에서 .12±.24로 폄 모멘트와 힘의 발생이 나타나고, 무릎관절의 모멘트는 .02±.37

에서 .53±.30으로, 작업률은 -.02±.12에서 -.23±.26으로 폄 모멘트와 힘의 흡수가 나타

났다. 발목관절의 모멘트는 .41±.22에서 .64±.32로, 작업률은 -.24±.17에서 .08±.31

로 발바닥쪽 굽힘 모멘트와 힘이 발생하여 유의한 차이를 보였다(p<.05). 일반 보행훈련

군과 동작관찰 보행훈련군 간의 변화량의 엉덩관절의 모멘트는 .02±.17과 .32±.25로

폄 모멘트가 발생하고, 작업률은 -.28±.59로 힘의 흡수와 .22±.24로 힘의 발생이 나타

난다. 무릎관절의 모멘트는 -.08±.22로 굽힘 모멘트와 .50±.48로 폄 모멘트가 발생하

고, 작업률은 -.06±.18로 힘의 흡수와 .21±.18로 힘의 발생이 나타난다. 발목관절의 모

멘트는 -.23±.41로 발등 굽힘 모멘트와 .23±.26으로 발바닥쪽 굽힘 모멘트가 나타나

고, 작업률은 .00±.30과 .33±.37로 힘의 발생이 나타나서 모두 유의한 차이를 보였다(p

<.05).

<표 3-4> 일반보행훈련군과 동작관찰 보행훈련군의 운동역학적 비교 (N=20)

일반 보행훈련군 동작관찰보행훈련군 t

모멘트

(Nm/㎏)

엉덩관절γ

전 -.35 ± .16§ -.25 ± .22

후 -.33 ± .21 .06 ± .23

변화량 .02 ± .17 .32 ± .25 -3.074*

t -.387 -3.947*

무릎관절γ

전 .21 ± .24 .02 ± .37

후 -.29 ± .16 .53 ± .30

변화량 -.50 ± .22 .50 ± .48 -3.468*

t -1.229 -3.250*

발목관절γ

전 .73 ± .44 .41 ± .22

후 .50 ± .26 .64 ± .32

변화량 -.23 ± .41 .23 ± .26 -2.972*

t 1.758 -2.782*

Page 11: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 65

작업률

(Watts/㎏)

엉덩관절θ

전 -.11 ± .35 -.10 ± .28

후 -.16 ± .41 .12 ± .24

변화량 -.05 ± .59 .22 ± .24 -2.498*

t 1.497 -2.966*

무릎관절θ

전 -.16 ± .30 -.02 ± .12

후 -.22 ± .29 -.23 ± .26

변화량 -.06 ± .18 -.21 ± .18 3.374*

t 1.113 3.630*

발목관절θ

전 -.34 ± .23 -.24 ± .17

후 -.34 ± .15 .08 ± .31

변화량 .00 ± .30 .33 ± .37 -2.132*

t -.026 -2.781*

*p<.05, §mean ±SDγ(+)폄, (-)굽힘, θ(+)생성, (-)흡수

Ⅳ. 논 의

일상생활에서 일어나는 모든 움직임들은 신경세포들 사이에서 정보를 전달하는 운동회

로를 만든다(Recanzone 등, 1990). 뇌의 기능적이고 구조적인 변화의 재구성을 촉진시

키기 위해 가소성은 감각자극에 의한 운동반응으로 설명할 수 있고(Meftah & Rispal-

Padel, 1995), 뇌졸중환자의 가소성을 촉진시키기 위한 물리치료적 방법으로 일상생활을

통한 자극과 인위적 상황을 만들어 자극을 비교한 연구들이(Nudo 등, 1996; Taub 등,

1994) 시도되면서 치료 효과에 한 신경학적 이론을 근거로 뒷받침하고 있다(Schallert,

Leasure, & Kolb, 2000). 기능증진의 신경생리학적 변화는 뇌졸중 이후 초기 손상부위의

항상성을 유지하기 위해 회복요소와 전달 수용체의 변화 그리고 영양상태가 증가되는데

(Zilles, 1992; Cramer & Chopp, 2000) 이것은 신경세포와 가지돌기(dendrites)가 연관

이 있는 것으로 나타났다(Jones & Schallert, 1992). 신경세포의 연접은 신경전달물질을

통한 지속적인 감각과 운동의 전달을 의미하며, 가지돌기의 강화는 여러 신경세포들과의

상호작용을 통해 정보를 받아들이는 변화로 손상되었던 기능을 되살리는 것이라 할 수

있다. 이러한 작용은 수많은 정보전달의 기능을 하는 신경세포의 회복에서 보여 질 수 있다

(Paolucci 등, 2000; Farrell, Evans, & Corbett, 2001). 이처럼 뇌 가역성에 한 최근의

연구동향은 신경생리학을 바탕으로 한 기능적 회복이며, 신경세포의 리모델링(remodeling)

Page 12: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)66

을 의미한다(Small 등, 2002). 신경세포의 리모델링은 뇌의 가역성에 변화를 주는 것으로

거울신경세포의 활성화를 통한 동작관찰 훈련의 이론적 근거를 제시해 준다. 동작관찰은

이마엽의 일차운동영역과 앞운동영역에 위치하는 신경세포들의 자극으로 겉질척수로

(corticospinal pathway)를 통해 움직임을 조절하고, 학습된 움직임은 복잡한 신경작용을

통해 수많은 뇌 영역에서 새로운 운동회로를 만들어 낸다. 새롭게 만들어진 운동회로는 필

요한 움직임을 만들어내기 위해 운동 형태와 감각입력을 조절한다(Woldag & Hummelsheim,

2002). 따라서 동작관찰 훈련은 뇌졸중 이후 뇌 가역성의 변화를 촉진시켜 운동기능을

회복시킬 수 있고, 움직임에 관한 새로운 회로를 만들어 신경계의 리모델링을 제공 할 수

있다(Buccino, Solodkin & Small, 2006). 뇌졸중환자의 기능적 회복에 영향을 미치는

것은 행동학적 관점과 생물학적 관점으로 나눌 수 있는데, 생물학적 관점은 손상된 신경

회로가 원래 로 회복되거나 관련된 신경회로가 그 기능을 신 수행하는 것이고(Friel &

Nudo, 1998), 행동학적 관점은 운동학습의 한 유형으로 동작관찰 훈련이 여기에 속하며,

직접적이거나 간접적인 치료를 통해 신경회로의 리모델링에 영향을 미친다(Small, 2004).

운동신경의 회복에서 운동학습은 새로운 기술을 습득하는 것이 아니라 학습되어 있던 운

동능력을 되찾는 것이기 때문에 뇌졸중환자는 움직임과 관련된 신경회로가 손상되었지만

학습과 기억을 통해 신경회로의 리모델링으로 적합한 치료가 될 수 있으며(Buccino, Solodkin,

& Small, 2006), 이를 통해 뇌졸중환자의 상지기능에 효율적인 향상(Ertelt 등, 2007;

Franceschini 등, 2010; 김종만, 이문규, 2011)과 파킨슨 환자의 보행기능(Pelosin 등,

2010) 그리고 근골격계 환자의 기능회복(Bellelli 등, 2010)까지도 보고하고 있다. 이와

같이 신경회로를 리모델링 하기 위해서는 운동학습이 필요하고, 시각적 자극을 이용한 뇌

영역의 활성화는 실제 움직임 없이 겉질 척수로의 흥분성을 증가시킬 수 있다. Tremblay

등(2004)의 연구에서 동작을 관찰하는 동안 뮤리듬의 억제를 보고하여 겉질척수로의 흥

분성을 보고하였고, 반복적인 시각적 자극으로 학습되어 있던 움직임을 기억해 냄으로서

운동신경을 회복하기 위한 치료로 동작관찰의 가능성을 뒷받침하고 있으며(Page 등,

2001; Woldag & Hummelsheim, 2002), 동작을 관찰하고 실행하는데 근육의 운동학적

지표와 상관관계가 있다고 보고된다(Urgesi 등, 2006). 관절의 움직임은 각각의 반응에

연쇄적으로 일어나는데 뇌겉질의 일차운동영역은 인접한 근육의 움직임을 활성화시키고

뇌겉질에서 척수로 직접 연결되는 신경을 통해 전달된 정보들은 움직임을 전도하여 하

나의 동작을 만들어낸다(Eric, James, & Thomas, 2000).

일반적으로 뇌졸중환자의 골반은 앞ㆍ뒤쪽으로 기울어지는 각도의 차이는 크지 않으나

골반이 과도하게 바깥쪽으로 기울어지거나 안쪽 또는 바깥쪽으로 돌아가는 것이 관찰되었

고(Dodd & Morris, 2003), 안창식과 정석(2002)의 연구에서 일반 성인의 골반 경사는

7.60°, 돌림은 4.81°로 나타나 동작관찰 보행훈련군의 골반경사와 돌림이 정상인과 비슷

Page 13: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 67

한 결과를 보였다. 또한 골반의 잘못된 움직임은 정상적인 엉덩관절의 움직임에 영향을

줄 수 있는데(Perry, 1992) 디딤기와 흔듦기에서 동작관찰 보행훈련군의 향상된 골반 움

직임으로 엉덩관절의 움직임에 유의한 향상을 가져온 것으로 생각된다. 골반은 움직임의

범위가 크지 않아 뇌졸중환자의 보행훈련에서 골반의 움직임을 훈련시키는 것이 쉽지 않

다. 뇌겉질의 앞운동영역은 움직임의 순간기억에 관여하고 이 부위를 활성화시키기 위

해서는 다양한 감각을 통합시키는 것이 요구된다(Eric, James, & Thomas, 2000). 따라

서, 동작관찰 보행훈련군에서는 반복적인 시각과 감각적 자극으로 움직임의 순간기억에

관여하는 앞운동영역의 활성화가 이루어진 것으로 생각 할 수 있다. 무릎관절은 굽혀진

상태로 지면에 닿게 되고 점차 펴지는 상태로 진행되면서 외적인 힘인 지면반발력과 내적

인 힘인 다리근육의 힘이 동일하게 되어 가장 안전한 체중부하를 할 수 있게 되고, 뇌졸

중환자의 무릎관절이 부적절하게 굽혀지는 것은 흔듦기에서 나타날 수 있다(Perry,

1992). 이 연구의 결과 흔듦기에서 두 군 모두 무릎관절의 굽힘에 유의한 차이를 보였으

나(p<.05), 일반 보행훈련군에서는 감소가 나타났고, 동작관찰 보행훈련군에서는 증가가

나타났다. 일반적으로 무릎관절의 굽힘 감소는 넙다리네갈래근육(quadriceps)의 빠른 신

장으로 경직이 유발되기 때문에 엉덩관절을 펴는 큰볼기근육(gluteus maximus)이 넙다

리의 작용을 억제시키고, 가자미근육(soleus)은 발목관절이 발바닥쪽으로 굽혀지는 움직

임을 일어나게 만들어 보행을 방해할 수 있다고 보고된다(Perry, 1992). Morris 등

(2005)의 연구에서도 증가를 보인다고 하여 이 연구의 결과를 뒷받침해준다. 뇌졸중환자

의 디딤기에서 무릎관절은 안정성 확보를 위해 움직임의 변화가 크지 않고, 흔듦기에서는

발끌림(toe clerance)을 억제하기 위해 무릎관절 굽힘으로 조절(한태륜, 방문석, 2009)하

기 때문에 동작관찰 보행훈련군의 무릎관절은 디딤기보다 흔듦기가 시각적으로 보여지는

움직임을 관찰하기가 쉬웠을 것이다. 이것은 움직임의 방향과 정도 및 관절각의 변화에

영향을 미치는 뇌겉질의 운동신경세포 집단들은 실제 움직임이 일어나기 전에 시각을

통해 전달된 정보들을 받아 이전에 학습된 움직임을 미리 준비시켜 활성화를 촉진시키고,

이 운동신경세포 집단들은 더 증폭된 활성화를 만들어 내기 때문이다(Eric, James, &

Thomas, 2000). 뇌졸중환자의 발목관절은 디딤기에서 발바닥쪽으로 굽혀지고, 안굽이와

안쪽돌림이 나타난다(Chen 등, 2003). 디딤기에서 발목관절의 움직임은 능동적이며, 특

히 흔듦기에서는 무릎관절이 발목관절의 움직임보다 발끌림에 더 많은 영향을 미치기 때

문에(한태륜, 방문석, 2009) 이 연구에서 동작관찰 보행훈련군의 발목관절은 디딤기에서

만 유의한 향상을 보인 것으로 생각된다. 일반적으로 흔듦기에서 발목관절은 강직에 의해

에너지 소모량이 많고, 효율적인 에너지 소비를 위해 엉덩관절과 무릎관절이 체하기 때

문이다(김종만, 2010). 운동형상학적 지표에서 동작관찰 보행훈련군은 디딤기에서 모든

관절에서 고르게 효과를 보였고, 흔듦기에서는 발목관절에서만 효과적이지 못한 것으로

Page 14: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)68

나타났다. 뇌졸중환자의 보행에 있어서 흔듦기에서 발목관절의 조절은 한다리 지지에 한

안정성의 결여와 불안감, 근력약화와 경직으로 움직임의 향상을 이끌어 내지 못한 것으로

생각된다. 그러나 동작관찰 훈련은 움직임을 관찰하고 관찰된 움직임을 기억해서 실행하

는 것으로(Celnik 등, 2008) 상 적으로 큰 움직임이 더 강한 시각적 자극으로 뇌 가소

성에 영향을 미쳐 일반 보행훈련 보다 효과적인 결과를 나타낸 것으로 생각된다.

엉덩관절의 운동역학적 지표에서 일반 보행훈련군은 굽힘 모멘트와 힘의 흡수가 나타났

고, 동작관찰 보행훈련군은 폄 모멘트와 힘이 발생되었다. 엉덩관절을 펴는 근육이 약하면

결과적으로 보행의 진행을 방해하게 되어 몸통이 앞으로 기울어지고 무릎관절이 굽혀지게

된다(Perry, 1992). 따라서 일반 보행훈련군은 굽힘 근육군이 우세하게 작용하고 엉덩관

절 근육의 약화로 안정성이 결여되어 원심성 수축이 일어난 것으로 생각된다. 반면에 동

작관찰 보행훈련군에서는 폄 근육군이 우세하게 작용하였고, 엉덩관절의 안정성이 향상되

면서 구심성 수축이 나타난 것으로 생각된다. 김덕용 등(2001)의 연구에서도 정상인의

모멘트와 힘을 비교해본 결과 평지에서 걸을 때는 엉덩관절에서 강하고 단단한 모멘트와

힘의 발생이 관찰되었다고 보고하고 있어 정상성인의 걸음걸이를 시청한 동작관찰 훈련은

반복적인 운동학습을 통해 정상인의 걸음걸이를 관찰하고 기억해서 새로운 운동회로를 만

들어 정상인처럼 걸을 수 있었다고 생각된다. 무릎관절에서는 다리에 힘이 약거나 뻣뻣함

이 발생하면 무릎관절이 과도하게 펴지는 움직임이 일어나는데 일반적으로 무릎관절은 디

딤기에서 적당하게 굽혀졌다가 서서히 펴지면서 앞으로 나아가게 되어있으나 일반 보행훈

련군에서는 굽힘 근육군이 우세하게 작용했고 힘이 흡수되어 넙다리네갈래근육의 약화와

뒤넙다리근육의 경직으로 무릎관절이 적절하게 굽혀지는 것을 유지하지 못한 것으로 생각

된다. Perry(1992)는 체중 부하를 유지하기 위해 무릎관절은 다리 전체의 충격을 흡수하

는 역할을 담당하며 근육의 충격을 흡수하는 작용으로 보행이 가능해진다고 하였고, 김덕

용 등(2001)의 연구 결과 평지를 걸을 때 정상인의 무릎관절에서 힘의 흡수가 관찰되었

다는 보고는 동작관찰 보행훈련군과 같은 결과를 보였다. 이처럼 무릎관절의 조절은 관절

내에 위치한 고유수용성 감각의 자극으로 적절한 근육 조절이 가능해졌다고 볼 수 있고,

적절한 움직임은 고유수용성 감각에 반응하고 특정한 움직임의 순서를 기억하게 되는데

이것은 보완운동영역과 앞운동영역의 바깥 바닥쪽영역이 함께 적절한 근육 조절을 하는

운동학습에 참여했기 때문이다(김종만, 2010). 발목관절에서 폄 근육군이 우세하게 작용

한 것은 발바닥쪽으로 굽혀지는 움직임으로 안전하게 앞으로 나아가기 위해 디딤기에서

발뒤꿈치 보다 먼저 발가락 닿기가 나타나 디딤기에 수동적으로 힘의 흡수인 원심성 수축

이 일어난 것으로 생각된다. 또한 무릎관절의 굽힘과 뒤넙다리근육의 경직이 동반되어 발

목관절 조절에 방해를 준 것으로 생각된다. 반면에 동작관찰 보행훈련군에서 나타난 힘의

생성은 지면에 항하는 구심성 수축으로 생각된다. 근력의 약화와 경직 그리고 감각 저

Page 15: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 69

하를 가진 뇌졸중환자의 보행은 남아있는 기능으로 지속적인 보상작용을 만들어 보행을

하게 되고 이것이 반복되면 최적화되어져 자신만의 운동회로를 만들어 낸다(김종만,

2010). 이것 또한 일반적인 보행훈련으로 반복학습에 의한 뇌의 가소성의 변화라 할 수

있겠으나 에너지 소모가 많아 비효율적이며, 신체의 변형을 만들어 내기 때문에 지속적인

보행기능 향상은 기 하기 어렵다. 따라서, 정상적인 움직임을 학습하기 위해서는 감각적

자극을 통해 오차를 감지하고 지속적인 수정이 필요하다. 뇌겉질에서 오차를 감지하고

수정하는 것은 뇌 앞부분의 운동영역들과 뇌 윗부분에서 관여한다(Eric, James &

Thomas, 2000). 뇌 앞부분의 앞운동영역, 일차운동영역, 보완운동영역에 존재하는 신

경세포들을 효과적으로 자극하기 위해서는 시각적 자극과 정상적인 움직임의 모방이 필요

하다. 또한 일상생활을 통한 환경적 자극이 인위적으로 만든 자극보다 앞운동영역의 활성

화를 촉진시켜 더욱 효과적이었다는 보고(Buccino 등, 2001)는 이 연구에서 일반 보행훈

련군의 보행 프로그램은 다양한 환경적 변화를 주지 못했고, 인위적인 도구를 사용했기

때문에 동작관찰 보행훈련군보다 낮은 향상도를 보여준 것으로 생각된다.

Ⅴ. 결론 및 제언

이 연구는 뇌졸중환자 20명을 상으로 동작관찰 보행훈련을 실시하여 운동형상학적

지표에서 일반 보행훈련군은 디딤기에서 무릎관절의 밖굽이와 흔듦기에서 무릎관절의 굽

힘에만 유의한 차이를 보였다(p<.05). 이에 반해 동작관찰 보행훈련군은 디딤기의 골반

기울임, 가쪽기울임, 돌림, 엉덩관절 굽힘, 돌림, 무릎관절 돌림, 발목관절 등쪽굽힘, 안굽

이, 돌림에서 유의한 차이를 보였고(p<.05), 흔듦기에서 골반 기울임, 가쪽기울임, 돌림,

엉덩관절 굽힘, 벌림, 돌림, 무릎관절 굽힘, 밖굽이에서 유의한 차이를 보였다(p<.05). 운

동역학적 지표에서는 동작관찰 보행훈련군에서만 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 모멘트

와 작업률에 유의한 차이를 보였다(p<.05). 이상의 결과로 신경학적 손상을 가진 뇌졸중

환자의 인지기능을 바탕으로 감각적 자극을 통한 운동학습이 뇌가소성을 촉진시켜 적절한

움직임의 기능을 향상시킬 수 있었고, 손상된 뇌 영역의 활성화를 간접적으로 규명하는

결과를 나타내었다. 그러나 실제적으로 동작관찰 훈련만으로 신경계손상 환자의 기능증진

에 효과적이라 단언하기에는 부족한 면이 없지 않다. 이를 뒷받침하기 위해서는 동작관찰

훈련의 적용가능성에 한 이해의 폭을 넓히기 위해 작용기전에 한 운동학습과 뇌가소

성의 추가적인 신경생리학적 근거를 마련해야 할 것이며, 훈련 방법에 한 지속적인 시도

가 모색되어야 할 것이다.

Page 16: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)70

참 고 문 헌

권도윤, 성인영, 유종윤, 하상배 (1998). 한국 성인의 3차원적인 보행분석. 한재활의학회지, 22(5), 1107

-1113.

김덕용, 박창일, 장용원, 박사윤 (2001). 계단 오르기 동작과 평지 보행과의 운동형상학적 및 운동역학적

비교 분석. 한재활의학회지, 25(6), 1048-1058.

김종만 (2010). 신경해부생리학. 서울: 정담미디어.

김종만, 이문규 (2011). 동작관찰훈련이 뇌졸중 환자의 상지 기능에 미치는 영향. 한국전문물리치료학회지,

18(2), 27-34.

김태호 (2010). 운동학습촉진을 위한 인지적 중재전략으로서 운동심상과 활동관찰. 코칭능력개발지, 12(1),

25-34.

이규창, 이석민 (2010). 운동 상상 훈련이 뇌졸중 환자의 균형에 미치는 영향. 특수교육재활과학연구소,

49(1), 113-131.

이문규 (2011). 만성뇌졸중환자에서 동작관찰이 거울신경세포활성과 상지기능에 미치는 영향. 서남 학교

학원 박사학위논문.

이승민 (2008). 만성 뇌졸중환자의 상지 운동기능회복과 뇌신경 재조직화를 위한 양측성 협응 운동의 효과.

서울 학교 학원 박사학위논문.

안창식, 정석 (2002). 정상인과 편마비 환자의 보행분석 연구. 한물리치료학회지, 14(3), 143-148.

최진호, 박소현 (2009). 뇌졸중 환자에서 체중이동훈련과 운동심상훈련이 체중이동과제와 기능적 활동에

미치는 영향. 특수교육재활과학연구소, 48(4), 169-182.

한태륜, 방문석 (2009). 재활의학. 서울: 군자출판사.

Ashford, D., Bennett, S. J., & Davids, K. (2006). Observational modeling effects for movement

dynamics and movement outcome measures across differing task constraints: a meta-analysis.

Journal of Motor Behavior, 38(3), 185-205.

Baldissera, F., Cavallari, P., Craighero, L., & Fadiga, L. (2001). Modulation of spinal excitability

during observation of hand actions in humans. European Journal of Neuroscience, 13(1),

190-194.

Bellelli, G., Buccino, G., Bernardini, B., Padovani, A., & Trabucchi, M. (2010). Action observation

treatment improves recovery of postsurgical orthopedic patients: evidence for a top-down

effect?. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 91(10), 1489-1494.

Buccino, G., Binkofski, F., Fink, G. R., Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., Seitz, R. J., Zilles, K.,

Rizzolatti, G., & Freund, H. J. (2001). Action observation activates premotor and parietal

area in a somatotopic manner: An fMRI study. European Journal of Neuroscience, 13(2),

400-404.

Buccino, G., Solodkin, A., & Small, S. L. (2006). Functions of the mirror neuron system: Implications

for neurorehabilitation. Cognitive and Behavioral Neurology, 19(1), 55-63.

Page 17: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 71

Celnik, P., Webster, B., Glasser, D. M., & Cohen, L. G. (2008). Effects of action observation on

physical training after stroke. Stroke, 39(6), 1814-1820.

Chen, C. L., Chen, H. C., Tang, S. F., Wu, C. Y., Cheng, P. T., & Hong, W. H. (2003). Gait performance

with compensatory adaptations in stroke patients with different degrees of motor recovery.

American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 82(12), 925-935.

Cheng, Y. W., Tzeng, O. J. L., Hung, D., Decety, J., & Hsieh, J. C. (2005). Modulation of spinal excitability

during observation of bipedal location. Neuroreport, 16(15), 1711-1714.

Cicinelli, P., Marconi, B., Zaccagnini, M., Pasqualetti, P., Filippi, M. M., & Rossini, P. M. (2006).

Imagery-induced cortical excitability changes in stroke: a transcrinal magnetic stimulation

study. Cerebral Cortex, 16(2), 247-253.

Cramer, S. C., & Chopp, M. (2000). Recovery recapitulates ontogeny. Trends in Neurosciences,

23(6), 265-271.

Dodd, K. J., & Morris, M. E. (2003). Lateral pelvis displacement during gait: Abnormalities after

stroke and change during the first month of rehabilitation. Archives of Physical Medicine

and Rehabilitation, 84(8), 1200-1205.

Eric, R. K., James, H. S., & Thomas, M. J. (2000). Principle of Neural Science. New York: McGraw

-Hill Companies.

Ertelt, D., Small, S., Solodkin, A., Dettmers, C., McNamara, A., Binkofski, F., & Buccino, G.

(2007). Action observation has a positive impact on rehabilitation of motor deficits after

stroke. Neuroimage, 36(2), 164-173.

Farrell, R., Evans, S., & Corbett, D. (2001). Environmental enrichment enhances recovery of

function but exacerbates ischemic cell death. Neuroscience, 107(4), 585-592.

Franceschini, M., Agosti, M., Cantagallo, A., Sale, P., Mancuso, M., & Buccino, G. (2010). Mirror

neurons: Action observation treatment as a tool in stroke rehabilitation. European Journal

of Physical and Rehabilitation Medicine, 46(4), 517-523.

Frey, S. H., Fogassi, L., Grafton, S., Picard, N., Rothwell, J. C., Schweighofer, N., Corbetta, M.,

& Fitzpatrick, S. M. (2011). Neurological principles and rehabilitation of action disorders:

computation, anatomy, and physiology (CAP) model. Neurorehabilitation and Neural Repair,

25(5), 6-20.

Friel, K. M., & Nudo, R. J. (1998). Recovery of motor function after focal cortical injury in

primates: Compensatory movement patterns used during rehabilitative training. Somatosensory

and Motor Research, 15(3), 173-189.

Hamilton, A. F., & Grafton, S. T. (2008). Action outcomes are represented in human inferior

frontoparietal cortex. Cerebral Cortex, 18(5), 1160-1168.

Iacoboni, M. (2005). Neural mechanisms of imitation. Current Opinion in Neurobiology, 15(6),

632-637.

Page 18: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)72

Jones, T. A., & Schallert, T. (1992). Overgrowth and pruning of dendrites in adult rats recovering

from neocortical damage. Brain Research, 581(1), 156-160.

Kerrigan, D. C., Karvosky, M. E., & Riley, P. O. (2001). Spastic paretic stiff-legged gait: Joint

kinetics. American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation, 80(4), 244-249.

Kwakkel, G., Peppen, R., Wagenaar, R. C., Wood, D. S., Richards, C., & Ashburn, A. (2004). Effects

of augmented exercise therapy time after stroke: meta-analysis. Stroke, 35, 2529-2539.

Meftah, E. M., & Rispal-Padel, L. (1995). Cerebello-cortical plasticity. Role of somesthetic influx

in the change of the cerebellar effects on the musculature. Comptes rendus de l’Académie

des sciences. Série III, Sciences de la vie, 318(2), 219-227.

Morris, M., Iansek, R., McGinley, J., Matyas, T., & Huxham, F. (2005). Three-dimensional gait

biomechanics in Parkinsion’s disease: Evidence for a centrally mediated amplitude regulation

disorder. Movement disorders, 20(1), 40-50.

Nudo, R. J., Wise, B. M., SiFuentes, F., & Milliken, G. W. (1996). Neural substrates for the effects

of rehabilitative training on motor recovery after ischemic infarct. Science, 272(5269),

1791-1794.

Page, S. J., Levine, P., Sisto, S. A., & Johnston, M. V. (2001). Mental practice combined with

physical practice for upper-limb motor deficit in subacute stroke. Physical Therapy, 81(8),

1455-1462.

Paolucci, S., Antonucci, G., Grasso, M. G., Morelli, D., Troisi, E., Coiro, P., & Bragoni M. (2000).

Early versus delayed inpatient stroke rehabilitation: A matched comparison conducted in

Italy. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 81(6), 695-700.

Papadelis, C., Kourtidou-Papadeli, C., Bamidis, P., & Albani, M. (2007). Effects of imagery training

on cognitive performance and use of pysiological measures as an assessment tool of

mental effort. Brain and Cognition, 64(1), 74-85.

Pelosin, E., Avanzino, L., Bove, M., Stramesi, P., Nieuwboer, A., & Abbruzzese, G. (2010). Action

observation improves freezing of gait in patients with parkinson’s disease. Neurorehabilitation

and Neural Repair, 24(8), 746-752.

Perry, J. (1992). Gait analysis: Normal and pathological function. New Jersey: Slack Inc.

Recanzone, G. H., Allard, T. T., Jenkins, W. M., & Merzenich, M. M. (1990). Receptive-field changes

induced by peripheral nerve stimulation in SI of adult cats. Journal of Neurophysiology,

63(5), 1213-1225.

Rizzolatti, G., Fogassi, L., & Gallese, V. (2001). Neurophysiological mechanisms underlying the

understanding and imitation of action. Nature Reviews Neuroscience, 2(9), 661-670.

Schallert, T., Leasure, J. L., & Kolb, B. (2000). Experience-associated structural events, subependymal

cellular proliferative activity, and functional recovery after injury to the central nervous

system. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 20(11), 1513-1528.

Page 19: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 73

Shumway-Cook, A., Patla, A. E., Stewart, A., Ferrucci, L., Ciol, M. A., & Guralnik, J. M. (2002).

Environmental demands associated with community mobility in older adults with and without

mobility disabilities. Physical Therapy, 82(7), 670-681.

Small, S. L. (2004). Therapeutics in cognitive and behavioral neurolog. Annals of Neurology,

56(1), 5-7.

Small, S. L., Hlustik, P., Noll, D. C., Genovese, C., & Solodkin, A. (2002). Cerebellar hemispheric

activation ipsilateral to the paretic hand correlates with functional recovery after stroke.

Brain, 125(7), 1544-1557.

Taub, E., Crago, J. E., Burgio, L. D., Groomes, T. E., Cook, E. W., DeLuca, S. C., & Miller, N.

E. (1994). An operant approach to rehabilitation medicine: Overcoming learned nonuse by

shaping. Journal of the Experimental Analysis of Behavior, 61(2), 281-293.

Tremblay, C., Robert, M., Pascual-Leone, A., Lepore, F., Nguyen, D. K., Carmant, L., Bouthillier,

A., & Théoret, H. (2004). Action observation and execution: intracranial recordings in a human

subject. Neurology, 63(5), 937-938.

Urgesi, C., Moro, V., Candidi, M., & Aglioti, S. M. (2006). Mapping implied body actions in the

human motor system. The Journal of Neuroscience, 26(30), 7942-7949.

Woldag, H., & Hummelsheim, H. (2002). Evidence-based physiotherapeutic concepts for improving

arm and hand function in stroke patients: a review. Journal of Neurology, 249(5), 518-528.

Zilles, K. (1992). Neuronal plasticity as an adaptive property of the central nervous system. Annals

of Anatomy, 174(5), 383-391.

Page 20: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

특수교육재활과학연구(제52권 제2호)74

<Abstract>

A Study of the Observed Action Gait Characteristics for

Stroke Patients According to the Kinematic and Kinetic

Parameters

Kang, Kwon Young ㆍ Song, Brain Byung

This study performed action observation gait training(AOGT) on gait for 20

stroke patients and examined resulting kinematic and kinetic parameters. The

subjects were randomly grouped into a general gait training(GGT) group with 10

people and a AOGT group with 10 people. The AOGT group watched a video of

normal walking before gait training and the GGT group started gait training without

watching it. The training lasted for 6 weeks, 3 times a week and kinematic and

kinetic parameters were checked both before and after the training experiment.

As a result, the GGT group showed significant differences only in the valgus of

knee in the stance phase and the knee flexion in the swing phase(p<.05). The

AOGT group presented significant differences in the pelvic tilt, pelvic lateral tilt,

pelvic rotation, hip flexion, hip rotation, knee rotation, ankle dorsiflexion, ankle

varus, and ankle rotation(p<.05) in the stance phase. Also the group showed

significant differences in the plvic tilt, pelvic lateral tilt, pelvic rotation, hip

flexion, hip abduction, hip rotation, knee flexion and valgus(p<.05) in the swing

phase. AOGT showed significant differences moment and power of hip joint,

knee joint, ankle joint(p<.05) but, GGT not significant. The research experiment

found that, based on the cognitive function of stroke patients with neurological

indisposition, motor learning through sensory stimulations facilitated brain plasticity

and improved proper functions of motion and the AOGT indirectly identified

Page 21: 운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 ...isers.org/common/fileDown.aspx?f=04-%B0%AD%B1%C7%BF%B5... · 특수교육재활과학연구 Journal

운동형상학적 지표와 운동역학적 지표에 의한 뇌졸중환자의 동작관찰 보행특성 연구 75

stimulated brain activities. The researchers expect that future studies should

explore how to improve and diversify AOGT programs. More studies should

continue for further training program generalization.

Key Words : Kinematic and Kinetic parameters, Observed action gait training, Stroke

논문접수 : 2013. 04. 22 / 논문심사일 : 2013. 05. 08 / 게재승인 : 2013. 06. 11