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ISSN : 1226-0134(Print)
ISSN : 2671-4450(Online)
Journal of Korean Society of Occupational Therapy Vol.28 No.2 pp.115-129
DOI : https://doi.org/10.14519/kjot.2020.28.2.09

Effects of Virtual Reality-Based Upper Limb Rehabilitation Training on Upper Limb Function, Muscle Activation, Activities of Daily Living, and Quality of Life in Stroke Patients

Ho-Sung Hwang*, Doo-Han Yoo**, Hee Kim**, Su-Kyoung Kim**
*Dept. of Occupational Therapy, Graduate School of Konyang University, Doctor’s Course
**Dept. of Occupational Therapy, Konyang University, Professor

Corresponding author: Kim, Su-Kyoung (kskot@naver.com/Dept. of Occupational Therapy, Konyang University)

30/01/2020 03/03/2020 09/03/2020

Abstract

Objective:

The purpose of this study is to analyze the effects of virtual reality-based upper limb rehabilitation using smart gloves on the upper extremity function, muscle activation, daily activities, and quality of life in stroke patients.


Methods:

A total of 31 patients after a stroke were randomly assigned to a study group of 16 patients and a control group of 15 patients. For the experimental group, virtual reality-based upper limb rehabilitation using smart gloves was applied, and for the control group, occupational therapy was given. The experiment was conducted for 25 sessions, 5 times a week for 30 min. A Manual Function Test, surface electromyography, Korean version of the Modified Barthel Index, and Stroke Impact Scale 3.0 were applied as pre- and post-assessments.


Results:

Virtual reality-based upper limb rehabilitation using smart gloves showed significant differences in upper extremity function, muscle activation, daily activities, and quality of life.


Conclusion:

Virtual reality-based upper limb rehabilitation using smart gloves is an effective occupational therapy method for improving the upper limb function, muscle activation, activities of daily living, and quality of life in stroke patients.



가상현실 기반 상지재활훈련이 뇌졸중 환자의 상지기능, 근 활성도, 일상생활활동, 삶의 질에 미치는 효과

황 호성*, 유 두한**, 김 희**, 김 수경**
*건양대학교 일반대학원 작업치료학과 박사과정
**건양대학교 의과학대학 작업치료학과 교수

초록

목적 :

본 연구는 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈련이 뇌졸중 환자의 상지기능, 상지의 근 활성도, 일상생활 활동과 삶의 질에 미치는 효과를 분석하고자 한다.


연구방법 :

선착순 무작위 대조 실험연구 방식으로 연구를 진행하였다. 의료연구협의회 지표(medical research council scale), 한국판 간이정신상태검사(Korean version of Mini-Mental State Examination; MMSE-K)로 대상자를 선별하여 뇌졸중 환자 31명을 무작위로 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈련군과 일반적 작업치료군으로 나눈 뒤, 주 5회 하루 30분씩 총 25회기 동안 실험을 진행하였다. 중재 전ᆞ후 비교 분석을 하기 위해서 뇌졸중 상지 기능평가(Manual Function Test; MFT), 표면 근전도 검사(Surface Electromyography; EMG), 한국판 수정된 바델지수(Korean version of Modified Barthel Index; K-MBI), 뇌졸중 영향 척도 3.0(Stroke Impact Scale 3.0; SIS)을 사용하였다.


결과 :

첫째, 실험군과 대조군에서 상지의 기능향상(MFT)이 있었고, 실험군에서 위팔노근의 근 활성도에 유 의한 향상이 있었다. 둘째, 일상생활활동에서는 실험군과 대조군에서 유의한 향상을 보였다. 셋째, 삶의 질 에서는 실험군에서 유의한 향상이 있었다.


결론 :

스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반 상지재활훈련은 뇌졸중 환자의 상지기능, 근 활성도, 일상생활 활동과 삶의 질을 향상하는 효과적인 작업치료 방법이다.



    Ⅰ. 서 론

    뇌졸중은 생존자의 일상생활의 독립성과 삶의 질에 많 은 영향을 미치는 전 세계에서 세 번째 사망 원인이며 장 애의 원인이다(Arya, Pandian, Verma, & Garg, 2011). 또한, 뇌혈관의 출혈이나 허혈로 인해 뇌 조직에 혈액의 공급이 되지 않아 뇌 기능의 손상이 발생하여 신체와 정 신에 기능장애를 일으키는 중추신경계 질환이다(Prange, Jannink, Groothuis-Oudshoorn, Hermens, & IJzerman, 2006). 뇌졸중 증상에는 운동, 감각, 인지, 정서와 언어 등의 다양한 기능 손상이 있으며, 뇌졸중 환자들은 손상 된 기능회복이 된 이후에도 일부 영구적 장애를 가지게 된다(Trombly & Radomski, 2007). 뇌졸중으로 인한 신체적, 정신적 기능장애는 독립적인 일상생활능력, 이 동 능력, 원활한 의사소통 및 인지능력을 포함해 전체적 으로 일상생활의 문제를 발생시켜 삶의 질에 영향을 미 치게 된다(Jönsson, Lindgren, Hallström, Norrving, & Lindgren, 2005). 또한, 뇌졸중 환자의 상지 기능장 애는 일상생활활동과 독립적 참여를 방해하는 주요 요인 이다(Joo et al., 2014).

    상지기능은 사람이 일상생활활동을 수행하는 데 가장 중요한 역할을 한다(Buccino, Solodkin, & Small, 2006). 먹기, 옷 입기, 씻기, 글씨 쓰기와 물건 조작하기 등 대부분의 일상 과제들은 섬세한 상지 기능이 필요하다 (Michaelsen, Dannenbaum, & Levin, 2006). 뇌졸중 환자의 일상생활활동 수행 수준이 높을수록 삶의 만족도 가 증가하고 이는 자기효능감 향상에도 영향을 미친다는 다양한 선행 연구들이 있으며, 신체의 운동기능이 향상될 수록 삶의 질이 높다고 보고되었다(Choi & Kang, 2013;Yun, 2015). 전체 뇌졸중 환자 중 약 70%의 환자는 상지 기능 손상으로 인한 독립적 일상생활활동의 제한과 삶의 질 저하를 경험하게 된다(Meadmore et al., 2014).

    뇌졸중 환자의 상지기능 회복을 위한 중재방법의 목적 은 상지의 학습된 미사용을 억제하고 운동기능을 증진하 는 것이다(Summers et al., 2007). 뇌졸중 환자의 상지 재활치료에는 운동 재학습 이론 및 대뇌 피질 활성화 이론 에 따라 가상현실(virtual reality), 건측 제한 운동 치료 법(constrain induced movement therapy), 로봇 치료 법(robot therapy), 운동 연상(mental imagery), 거울 운동법(mirror therapy), 기능적 전기자극(functional electrical stimulation) 등의 다양한 중재들이 활용되고 있으며, 특히 뇌졸중 환자의 회복을 위한 가상현실, 뇌 자 극(brain stimulation), 로봇장비(robotic devices)에 대 한 임상적 가치에 대한 확립이 필요하다(Gittler & Davis, 2018;Langhorne, Bernhardt, & Kwakkel, 2011;Oujamaa, Relave, Froger, Mottet, & Pelissier, 2009).

    최근 가상현실 기반 재활치료 중재에 관한 선행 연구를 보면, 뇌졸중 환자의 상지기능 개선, 인지, 주의집중, 집행 기능 향상, 언어 기억의 현저한 개선 및 불안 증상의 감소 와 스트레스 및 통증 감소와 상지의 관절가동 범위 증가에 효과성을 입증하였다(Buyn & Chon, 2012;De Luca et al., 2018;Faria, Andrade, Soares, & i Badia, 2016;Kiper et al., 2018). 또한, 이러한 가상현실 기반 재활치 료는 환자의 상태에 맞게 가상 환경과 활동 수준을 조절할 수 있고, 단순 운동 과제의 반복으로 인한 지루함을 줄여 줄 수 있으며, 시각 및 청각 되먹임이 제공된다는 장점이 있다(Baram & Lenger, 2012;Nihei et al., 1999;Rizzo & Buckwlter, 1999). 따라서 가상현실 기반을 둔 재활치료는 뇌졸중 환자의 상지기능 회복에 효과적인 중 재방법이라고 할 수 있다(Yavuzer, Senel, Atay, & Stam, 2008). 선행 연구에 따르면 상지기능 향상을 목적 으로 가상현실 재활훈련을 전통적인 상지재활과 병행하 였을 때에 더욱더 효과적이라고 보고되었다(Turolla et al., 2013). 또한, 가상현실 기반 재활훈련을 통해 일상생 활활동에서 긍정적 변화가 보였다(Yu, Hong, & Choi, 2014). 적절한 난이도로 가상현실 기반 재활치료를 적용 하면 뇌졸중 환자의 상지기능과 일상생활활동에 긍정적 효과가 있다는 Cochrane review 연구가 발표되었다 (Nanji, Cardoso, Costa, & Vaz-Carneiro, 2015). 또 한, 가상현실 기반 재활치료는 뇌졸중 이후 운동학습 이론 에 의해 재학습하는 환경이 현실과 비슷하고 더욱 현실적 으로 받아들일 수 있어 다양한 피드백을 통해서 운동학습 을 더욱 촉진할 수 있는 장점이 있어 최근 뇌졸중 재활에 서 중요한 역할을 하고 있다(Johansson, 2011).

    비약적인 기술 발전을 통하여 가상현실 기반 재활치료 는 뇌졸중 환자를 위한 재활치료에서 활발하게 적용 및 연구되고 있으며, 기술 발전에 따라 새로운 장비개발이 활발하게 진행되고 있어 이에 대한 효과를 알아보는 연구 도 지속해서 진행되어야 한다(Bae & Kam, 2017). 그중 국내의 네오펙트(Neofect)에서는 라파엘 스마트 글러브 (RAPAEL smart glove)를 개발하였다. 스마트 글러브 는 뇌졸중 환자들의 상지기능 재활을 위해 생체 되먹임 (biofeedback) 시스템으로 설계되었으며, Shin 등 (2016)의 연구를 통해 스마트 글러브 훈련은 상지 원위 부 기능 훈련에 대한 효과를 입증하였다. 이 연구에 따르 면 스마트 글러브가 상지 원위부의 기능회복에만 효과가 있을 것으로 예상했으나, 상지의 근위부와 원위부에 모두 향상 효과를 가져왔고, 상지 원위부 기능의 지속적인 사 용이 손상 측 상지의 학습된 미사용 현상을 감소시키는 효과를 가져와 전반적인 기능향상을 촉진하였다고 추측 하였으며, 상지기능 이외의 다른 효과가 있을 것으로 예 상하였다. Park과 Youn(2017)의 연구에서는 뇌졸중 환 자에게 스마트 글러브를 적용하였을 때 수동 및 능동 관 절가동 범위, 장악력, 경직의 감소에서 유의미한 결과를 확인하였다. 그러나 가상현실 기반 치료에 관한 대부분의 선행 연구들이 근력 향상에 초점을 두거나 다각적인 상지 기능의 요소를 분석하지 않는 제한점이 있다(Buyn & Chon, 2012;Kim, Oh, Lee, & Ahn, 2011). 따라서 가 상현실 기반의 재활치료가 세부적인 상지 기능 요소에 미 치는 효과를 확인하고 이러한 효과가 일상생활활동 수행 과 환자의 삶의 질 증진으로 전이(carry over) 되는지를 연구하는 것이 필요하다(Kim, Kim, & Lee, 2013).

    따라서 본 연구는 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈련이 뇌졸중 환자의 전반적 상지기능, 상지의 근 활성도에 미치는 효과를 분석하고 이러한 상 지기능의 치료 효과가 일상생활활동과 삶의 질 향상으로 확장되는지를 연구하고자 한다.

    Ⅱ. 연구 방법

    1. 연구 대상자 및 기간

    본 연구는 생명윤리심의위원회 연구승인(IRB 과제번 호: KYU-2018–032-01)을 받은 후 진행하였다. 2018년 5월부터 10월까지 약 5개월간 연구를 진행하였 다. 연구 대상자는 G시 ○○대학교병원에 내원한 자로 한 번의 허혈성 또는 출혈성 뇌졸중 진단을 받은 자로 하 였으며, 의료연구협의회 지표에서 손목 굽힘/폄(wrist flexion/extension) 또는 상완팔 엎침/뒤침(forearm pronation/supination)영역이 적어도 2점 이상이며, 한국 판 간이정신상태검사(Korean version of Mini-Mental State Examination; MMSE-K) 기준 24점 이상의 점 수로 인지적 문제가 없는 자이다.

    2. 연구설계 및 과정

    본 연구는 가상현실 기반 스마트 글러브를 뇌졸중 환 자에게 적용하였을 때 상지기능, 상지의 근 활성도, 일상 생활활동, 삶의 질에 어떤 효과가 있는지 입증하기 위해 서 선착순 무작위 대조 실험연구 방식을 사용하였다. 연 구 대상자는 총 31명을 선착순으로 홀수 번째는 실험군, 짝수 번째는 대조군으로 분류하여 연구를 진행하였다. 실험군에는 16명으로 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈련을 적용하였고, 대조군은 15명으로 일반 작업치료를 적용하였다. 본 연구를 진행하기 위해 서 3명의 작업치료사는 6개월간 사용법을 익혔다. 연구 기간은 총 5주이며, 중재 시간은 주 5회 30분씩 총 25회 기 동안 진행이 되었다. 우선 의료연구협의회 지표, 한국 판 간이정신상태검사로 대상자를 선별하여 총 31명의 지원자를 받았고, 실험군 16명과 대조군 15명으로 구분 하였다. 실험군은 가상현실 기반 스마트 글러브를 실시 하였고, 대조군은 일반 작업치료를 진행하였다. 중재 전 ᆞ후에 뇌졸중 상지 기능평가(Manual Function Test; MFT), 표면근전도 검사(Surface Electromyography; EMG), 한국판 수정된 바델지수(Korean version of Modified Barthel Index; K-MBI), 뇌졸중 영향 척도 3.0(Stroke Impact Scale 3.0; SIS)를 실시하여 상지기능, 상지의 근 활성도, 일상생활활동, 삶의 질에 대해 평가하고, 중재 전ᆞ후의 결과에 대해 분석하였다. 연구의 전체적인 절 차 및 과정은 다음과 같다(Figure 1).

    3. 중재방법 및 도구

    1) 스마트 글러브

    본 연구에서 가상현실 기반 상지재활치료 장비로 사용 된 장비는 한국의 네오펙트(Neofect)에서 개발한 라파 엘 스마트 글러브(RAPAEL smart glove)이다. 스마트 글러브는 뇌졸중 환자들의 팔과 손 기능 재활을 위해 설 계된 생되먹임(biofeedback) 시스템으로 중추신경계 환 자들의 상지기능 향상을 돕기 위한 상지재활치료 프로그 램이다(Neofect, 2016). 장비의 구성은 태블릿 PC, 스 마트 글러브와 액세서리로 구성되어 있다(Figure 2).

    2) 훈련방법

    라파엘 스마트 재활 솔루션 프로그램은 아래팔의 엎침 과 뒤침, 손목의 굽힘과 폄, 중력이 제거된 자세에서 손목 의 굽힘과 폄, 손목의 노쪽 굽힘과 자쪽 굽힘, 중력이 제 거된 자세에서 손목의 노쪽 굽힘과 자쪽 굽힘, 손가락의 굽힘과 폄으로 동작에 따른 과제 지향적 맞춤 재활프로 그램이 저장되어 있어 상지재활치료에 참여하는 대상자 의 치료목적에 맞게 프로그램을 진행한다(Figure 3). 본 연구의 참가자들은 개인의 상태를 고려하여 피로를 느끼 지 않을 정도로 설정하고, 주 5회 30분씩 자신에게 맞는 맞춤 재활프로그램을 시행하였다(Figure 3).

    4. 측정도구

    1) 한국판 간이정신검사(Korean version of Mini-Mental State Examination; MMSE-K)

    MMSE-K는 환자의 인지 상태를 평가하기 위하여 Folstein, Folstein과 McHugh가 개발하였다(Folstein, Folstein, & McHugh, 1975). 국내에서 한국 노인 문맹 자를 위해서 개정하고 표준화하였다(Kwon, 1989). 평 가 항목에는 지남력, 주의와 계산, 기억등록, 기억회상, 언어기능, 이해와 판단 총 6개 영역으로 구성되어 있다. 환자는 구두로 답변을 하거나 직접 그릴 수 있다. 총 30 점 만점이고 무학이면 지남력에서 1점, 주의와 계산에서 2점, 언어기능에서 1점, 총 4점의 점수를 더 받을 수 있 으며 인지적 문제를 판별하는 기준은 24점 이상일 때 정 상, 18~23점은 경도 인지장애, 17점 이하는 중증인지장 애로 해석한다(Oh, Shin, Lee, & Kim, 2003). 한국판간 이정신검사의 신뢰도는 Cronbach’s α=.86으로 높은 편이다.

    2) 뇌졸중 상지기능 검사(Manual Function Test; MFT)

    MFT는 일본 동북대학 의학부 리하 연구소 명자분원 에서 뇌졸중 환자의 상지 기능평가를 위해 개발되었다. 뇌졸중 환자의 상지기능 및 동작 능력에 대한 측정에 많 이 활용된다. 상지운동(4항목), 장악력(2항목), 손가락 조작(2항목)의 3개 영역, 총 8개 항목으로 구성되어 있 고, 각 하위항목에는 상지 앞으로 올리기, 상지 옆으로 올리기, 손바닥 뒷머리에 닿기, 손바닥 등에 닿기, 쥐기, 집기, 입방체 옮기기, 페그 보드에 핀 꽂기가 있으며 각 하위항목에서 점수는 최대 4점에서 1점까지 구성되어 있다. 총점은 32점이며 점수가 높을수록 상지 기능이 좋 은 것을 의미한다. 검사-재검사 신뢰도는 환측 r=.99, 건측 r=.84이다(p<.01)(Nakamura & Moriyama, 2000).

    3) 표면근전도 검사(Surface Electromyography; EMG)

    표면근전도 장비는 근 활성도를 측정할 수 있는 표면 근전도기(WEMG-8, laxtha, Korea)을 사용하였다. 은 /염화은(Ag/AgCl) 전극을 사용하여 측정된 신호는 디지 털 신호로 전환된다. 채널은 손상 측 3개의 근육에 부착 하였고, 각 채널의 표면 근전도 아날로그 신호는 노트북 내 TeleScanTM ver.3.29 소프트웨어를 이용하여 정보 를 수집하였다. 전극의 부착 방법은 두 전극을 2cm로 하 여 근섬유 방향과 평행하게 부착하였다. 피부 저항을 최 소화하기 위해서 전극 부착 부위를 알코올로 닦아내고 전극 부착 부위가 완전히 마른 후에 정돈된 표면에 근육 의 중간부위, 가장 두꺼운 부위를 촉지하여 두 전극을 부 착하였다. 접지전극(ground electrode)은 자뼈의 경상 돌기(ulnar styloid process)위에 부착하였다. 전극의 부착 부위는 얕은 손가락 굽힘근, 위팔노근, 삼각근 앞쪽 섬유에 부착하여 측정하였다(Figure 4). 샘플링 주파수 는 1,024Hz, 대역 필터(band pass filter)는 10∼400Hz, 노치 필터(notch filter)는 60Hz로 설정하였다. 표준화 하기 위하여 각 근육 별 근전도 신호를 5초간 측정한 후 Raw Data를 실효치(Root Mean Square; RMS)로 변환하 고 근전도 신호량을 자발적 기준 수축백분율(% Reference Voluntary Contraction; %RVC)로 사용하였다. 연구 대상자들이 뇌졸중 환자이면서 노인인 것을 고려하여 노 이즈가 발생할 수 있는 앞의 2초를 제거하고 나머지 3초 동안의 근전도 신호량을 사용하였다. %RVC는 각 근육 의 기준수축의 근 활성도에 대한 특정 동작의 근 활성도 의 백분율로 계산하였다. 기준수축의 측정 방법은 테이 블 위 시작 위치에서 팔을 편안하게 놓고 해당 근육의 수 축 자세를 취한 뒤 5초간 유지하였다. 얕은 손가락 굽힘 근은 물컵을 쥐는 자세를 취하고, 위팔노근은 아래팔의 중립 자세에서 굽힘을 하며, 삼각근 앞쪽 섬유는 팔을 앞 으로 뻗어 위팔이 90˚가 되게 하였다. 특정 동작은 무게 가 있는 컵(약 500g)을 잡고 입으로 가져가 마시는 동작 을 한 후 팔을 앞으로 최대한 뻗어 책상 위에 두는 동작이 다. 세 가지 근육의 기준수축과 특정 동작의 근전도를 각 각 3회씩 측정하였고, 각 측정 사이에는 2분간의 휴식을 제공하였다. 기준수축은 최댓값으로 하였고, 특정 동작 의 기준수축은 평균값으로 하였다. %RVC 값이 클수록 많은 활성도가 이루어졌다는 것을 의미한다.

    4) 한국판 수정된 바델지수(Korean version of Modified Barthel Index; K-MBI)

    수정된 바델지수는 뇌졸중 환자의 기본적 일상생활활 동의 독립적인 기능을 평가하는 도구로써 Shah, Vanclay 와 Cooper(1989)가 개정하였다. Jung 등(2007)이 번 역하여 보고한 한국판 수정된 바델 지수를 사용하였다. 한국판 수정된 바델 지수는 총 10가지 하위항목으로 구 성되어 있다. 하위항목에는 개인위생, 식사, 목욕하기, 용 변, 계단 오르기, 옷 입기, 대변조절, 소변조절, 이동, 보 행이 있다. 항목별 점수는 5점 척도로 총점은 100점이 다. 총점의 점수가 높을수록 독립적으로 수행할 수 있다. 100점 만점으로 0∼24점은 완전 의존, 25∼29점은 최 대 의존, 50∼74점은 부분 의존, 75∼90점은 약간 의존, 91∼99점은 최소 의존, 100점은 완전 독립을 의미한다. 평가도구의 검사자 간 신뢰도는 .93~.98, Cronbach α 는 .84이다(Jung et al., 2007).

    5) 뇌졸중 영향 척도 3.0(Stroke Impact Scale 3.0; SIS)

    뇌졸중 영향 척도는 뇌졸중 환자의 삶의 질을 평가하 기 위해 개발되었으며, 평가도구의 타당도와 신뢰도가 높은 자가 보고식 평가도구다. 뇌졸중의 전반적인 회복 상태를 측정하기 위해 근력, 일상생활활동, 의사소통, 손 의 기능, 이동, 정서, 기억과 사고 및 사회적 참여의 8개 영역의 59항목으로 구성되어 있다. 설문지를 작성하기 위해서 검사자는 대상자에게 지난 한 주 동안 느꼈던 것 을 인터뷰한다. 근력에 대한 항목은 근육의 강한 정도를 따라 답하고 기억과 사고, 의사소통, 일상생활활동, 이동 및 손의 기능 항목은 어려움의 정도가 어느 정도인지 답 하며, 정서와 사회적 참여는 빈도의 정도로 답할 것을 설 명한다. 점수는 5 (전혀∼없다), 4 (약간∼있다), 3 (다 소∼있다), 2 (매우∼있다), 1 (극도의∼있다) 점으로 전체 점수가 높을수록 삶의 질이 높다고 볼 수 있다. 정서 영역에서 6번, 8번, 9번 항목은 다른 항목의 답과 반대 척도로 구성되어 있어 점수를 역으로 계산해야 한다 (Duncan, Bode, Lai, & Perera, 2003). 또한, 주관적 회복척도가 포함되어 있어 0∼100점 중 현재 자신이 느 끼는 회복 정도가 몇 점인지 표시할 수 있다. 본 연구에서 는 사용한 SIS는 우리나라에 맞게 번역한 한글판 SIS 3.0을 사용하였다(You, Hwang, Kim, & Kwon, 2011).

    5. 분석방법

    본 연구는 실험 진행에서 얻어진 자료를 Window SPSS 18.0을 이용하여 분석하였다. 대상자의 일반적 특 성의 동질성을 알아보기 독립표본 t-검정(Independent t-test)과 교차분석(Chi-square test)을 하였고, 실험 군과 대조군의 각 집단 내 실험 중재 전ᆞ후의 변화를 알 아보기 위하여 대응표본 t-검정(paired t-test)을 하였 다. 통계학적 유의 수준은 p<.05로 하였다.

    Ⅲ. 연구 결과

    1. 일반적 특성에 대한 동질성 검정

    연구 대상자의 성별, 나이, 발병 기간, 손상 측, MMSE-K에서 실험군과 대조군의 일반적 특성은 다음 과 같다(Table 1). 실험군과 대조군의 연구 대상자들의 일반적 특성은 통계학적 유의한 차이가 없어 동질성을 확인하였다(p>.05).

    2. 실험군의 중재 전ᆞ후 비교

    실험군의 중재 전ᆞ후를 비교한 결과, MFT 점수가 18.69±6.92점에서 22.63±5.32점으로 향상되었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<.01). 또한, MFT 하 위항목 PO(p<.05), PD(p<.01), PI(p<.01), CC(p<.01), PP(p<.01)에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. Surface EMG에서 측정된 값을 %RVC 값을 변환하여 실험 전ᆞ 후를 분석한 결과, 실험군은 중재 후 평가가 중재 전 평가 보다 평균값의 향상이 있었고, 위팔노근에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05). MBI 점수는 79.06±9.82 점에서 84.63±9.88점으로 향상되었으며, 통계적으로 유 의한 차이를 보였다(p<.01). SIS 점수는 198.00±38.03 점에서 222.94±44.13점으로 향상되었으며, 통계적으 로 유의한 차이를 보였다(p<.01)(Table 2).

    3. 대조군의 중재 전ᆞ후 비교

    대조군의 실험 전ᆞ후 비교를 한 결과, MFT 점수가 19.40±4.53점에서 21.20±4.28점으로 유의한 향상이 있었으며, MBI 점수가 70.87±18.18에서 78.60±14.16 으로 유의한 차이를 보였다(p<.01)(Table 3).

    Ⅳ. 고 찰

    스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈 련은 과제 지향적이며 목표지향적인 훈련을 게임을 통해 지속해서 반복 제공한다. 또한, 대상자의 수행 수준에 맞 게 자동으로 난이도를 조절해 주고, 시각, 청각 피드백을 제공하여 성취감을 강화한다(Shin et al., 2016). 가상현 실 기반 재활치료는 일반 작업치료보다 집중할 수 있는 환경을 제공하고, 환자의 개인에 맞게 재활치료 목표를 설정하고 적용할 수 있다. 따라서 환자의 재활치료에 있 어 긍정적인 동기부여가 된다(Patel, McKevitt, Lawrence, Rudd, & Wolf, 2007). 이를 바탕으로 가상현실 기반 상 지재활치료 장비인 스마트 글러브가 뇌졸중 환자의 재활 치료에 있어서 효과적으로 접근할 수 있는 재활치료 방 법인지 알아보고자 하였다.

    첫째, 상지기능의 향상을 알아보고자 MFT로 평가한 결과, 실험군의 상지기능 향상(p<.01)을 확인하였고, 상지 근 활성도를 측정하고자 surface EMG로 평가한 결과, 위팔노근에 대한 근 활성도에 유의미한 변화(p<.05)를 확인할 수 있었다. 본 연구에서 활용한 스마트 글러브와 유사한 중재방식의 선행 연구를 보면, Housman, Scott 와 Reinkensmeyer(2009)은 28명의 만성 뇌졸중 환자 를 대상으로 한 실험 대조연구에서 가상현실 기반 환경 에서 팔의 중력을 제거해주는 장비를 활용하여 중재를 시행한 결과, 상지기능에서 유의한 향상이 있었고, 중재 후 6개월간 추적 조사에서도 지속적인 효과를 보였다. Thielbar 등(2014)은 손상된 손이 키보드를 조작하여 연주하는 가상 키패드를 활용한 대조연구에서 상지기능 에서 효과성을 확인하였다. 또한, Fan 등(2014)은 가상 현실 기반의 환경을 제공한 Wii 그룹, 전통적인 치료, 보 드게임 군, 치료를 받지 않는 군으로 하여 4주간 치료를 하였고, 가상현실 기반의 환경을 제공한 Wii 그룹에서 근 활성도에서 유의한 수축변화를 확인하였다. 이런 결과는 본 연구의 스마트 글러브가 위팔노근의 근 활성도에 영 향을 미쳤다는 점을 뒷받침한다. 이러한 결과는 선행 연 구들과 유사한 중재방식인 스마트 글러브는 단순 반복적 훈련이 아닌 과제 지향적이며 목적 지향적인 활동이기 때문이다. 스마트 글러브의 재활프로그램은 담벼락 칠하 기, 야구공 잡기, 과일 주스 만들기 등 실질적 과제를 부 여한다. 또한, 상지의 원위부의 움직임을 유도하는 동작 을 활용하여 치료를 진행하지만, 일상생활에서 활용 가 능한 상지의 전체적 기능을 활용해야 하므로 상지의 원 위부와 근위부에서 유의한 변화가 있었다(Table 2). 이 는 Shin 등(2016)의 연구에서 예측했던 결과를 뒷받침 한다.

    둘째, 일상생활활동의 향상을 알아보고자 MBI를 평 가한 결과, 실험군과 일반 작업치료를 받은 대조군과 비 교하면 두 집단 모두 일상생활활동에 향상을 보였다. 선 행 연구를 보면, Piron 등(2010)은 편마비 환자를 대상 으로 하여 단일 맹검 무작위 대조연구로 47명의 환자를 대상으로 하여 가상현실치료와 상지재활치료로 실험한 결과, 가상현실 군에서 상지기능의 유의한 향상을 보였 지만 일상생활에서 유의한 차이를 보이지 않았고, Byl 등(2013)의 연구에서는 지역사회에 거주하는 뇌졸중 후 6개월 이상인 환자 15명을 대상으로 하여 가상현실 을 기반으로 한 로봇 보조기를 활용한 무작위 실험연구 에서는 우울증, 유연성, 근력, 통증 및 자발적 운동에서 유의한 차이가 있었지만, 일상생활의 독립성에서는 유의 한 차이를 보이지 않았다고 한다. 반면, Piron 등(2007) 은 3개월간 38명의 뇌졸중 환자를 대상으로 하여 25명 에게는 가상현실 기반 치료를 진행하여 일상생활의 독립 성에서 대조군과 비교해 유의한 차이를 보였고, Yavuzer 등(2008)은 뇌졸중 환자 20명을 대상으로 4주간 PlayStation을 이용해 가상현실 치료군이 옷 입기와 같 은 일상생활에서 유의한 효과가 있다고 보고하였다. 일 상생활활동에 대한 선행 연구를 분석해 보면, 가상현실 기반 상지재활치료와 일반 작업치료는 모두 일상생활에 있어 서로 상이 된 결과를 가져왔다. 하지만 본 연구에서 는 두 가지 치료법이 실험군과 대조군 모두 일상생활활 동에 있어 효과적이라는 것을 알 수 있다. 이는 선행 연 구와 비교해 볼 때, 스마트 글러브는 일상생활에서 활용 하는 동작을 유사하게 제공하고 작업치료는 일상생활의 독립성을 고려한 치료계획을 수립하여 중재를 진행하기 때문에 일상생활활동에 대한 효과성은 실험군과 대조군 모두 유의한 결과를 가져왔다고 생각한다.

    셋째, 삶의 질의 향상을 알아보고자 SIS를 평가한 결 과, 실험군의 삶의 질 향상에 효과적이었다. 선행 연구를 분석해 보면, Kim 등(2011)의 연구에서는 가상현실 프 로그램을 이용하여 뇌졸중 환자의 기능회복에 미치는 영 향을 연구하였고, 중재 후 12주 후와 추적 조사에서 통계 적으로 유의한 차이가 있었다고 한다. Şimşek과 Çekok (2016)은 급성 뇌졸중 환자 42명을 대상으로 10주간 닌텐도 Wii를 활용한 치료와 일반 Bobath 신경발달치료 를 무작위로 배정하여 임상실험은 한 결과, 닌텐도 Wii 치료군의 일상생활과 삶의 질에 효과가 있었다. 또한, 본 연구와 같이 스마트 글러브를 활용한 Shin 등(2016)의 연구에서도 삶의 질을 알아보기 위해 뇌졸중 영향 척도 를 분석한 결과, 삶의 질의 영역의 효과를 확인하였다. 이는 본 연구의 삶의 질에 관한 결과와 유사하다. 이러한 결과의 해석은 인간의 존재가치는 작업참여에 두고 있는 작업 모델 이론에 근거하여 생각해 볼 수 있다. Kielhofner (1992)는 자신에게 가치 있는 활동이 무엇이며, 얼마나 참여하는지에 따라 달라진다고 하였다. 그러므로 참여하 고 있는 활동들은 삶의 질과 밀접한 관계가 있다. 스마트 글러브는 상지기능, 상지의 근 활성도의 향상에 영향을 미치며, 근력, 일상생활 및 수단적 일상생활, 이동 능력, 손 사용하기, 사회참여에 대한 주관적 만족도가 높아졌 다. 특히, 손의 기능향상은 물건을 쥐고, 잡고, 조작할 수 있는 능력에 대한 만족도의 향상에 영향을 미친 것으로 보인다. 그러므로 대상자는 참여할 수 있는 활동들이 더 많아지고 있다고 느끼며 삶의 만족도에 영향이 미친 것 으로 보인다. 따라서 스마트 글러브는 뇌졸중 환자의 재 활프로그램에서 환자 스스로 참여한다는 만족도를 충족 해주는 면에서 유용한 효과를 가질 수 있을 것으로 분석 된다.

    다만, 연구를 진행하면서 몇 가지 제한점이 있었다. 첫 번째로 연구 대상자를 충분하게 확보하지 못한 점이다. 통계적 의의를 일반화하기 위해서는 더 많은 대상자가 있어야 하나 스마트 글러브를 이용할 수 있는 뇌졸중 환 자의 특정 변수에서 이를 충족하기에 어려움이 있었다. 두 번째, 대상자 선정 중 인지기능의 손상을 제외하기 위 해 선별도구인 MMSE-K를 활용하였으나 장비 활용을 위해서 사용설명 및 장비 착용에 대해서 이해할 수 있는 대상자를 선정하다 보니 젊은 연령층에서 더 많은 참여 가 이루어졌다. 세 번째, 연구를 진행하면서 스마트 글러 브의 효과성은 확인하였지만, 지속적인 효과에 대해서는 알 수 없었다. 추후 연구에서는 이러한 제한점을 보완하 여 충분한 대상자, 다양한 연령대, 장기적인 연구기간을 고려한 연구가 이루어져야 할 것이다.

    스마트 글러브를 활용한다면 치료사별 숙련도에 따라 달라질 수 있는 재활치료의 환경을 일반화하여 제공할 수 있을 뿐 아니라 환자에게 정확한 피드백을 제공할 수 있어, 객관적 데이터로 치료과정과 치료계획에 정확한 개입이 가능하다. 또한, 재활치료를 받는 환자들의 흥미 를 이끌어 참여의 질을 높일 수 있다고 생각된다. 앞으로 는 뇌졸중 환자를 대상으로 가상현실 기반 스마트 글러 브로 재활프로그램을 계획할 경우 작업치료의 임상적 환 경에서 적극적으로 활용되기를 기대한다.

    Ⅴ. 결 론

    본 연구는 뇌졸중 환자를 대상으로 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상지재활훈련을 적용하였을 때, 상지기능, 상지의 근 활성도, 일상생활활동 및 삶의 질에 미치는 효과를 검증하고자 하였다. 상지기능을 보면 실 험군과 대조군 모두 상지기능에 효과가 있었지만, 실험 군에서만 위팔노근의 근 활성도에 효과가 있었다. 일상 생활활동에서는 실험군과 대조군 모두 향상을 보였고, 삶의 질에서 실험군에서 효과가 있었다. 이러한 연구결 과에 따라, 스마트 글러브를 이용한 가상현실 기반의 상 지재활훈련은 뇌졸중 환자를 대상으로 상지기능, 상지의 근 활성도, 일상생활활동 및 삶의 질의 향상에 매우 효과 적인 중재방식임을 확인하였다. 향후 기존 일반적 작업 치료와의 대규모 비교 연구뿐 아니라 일반적 작업치료와 동시 제공되었을 때의 상승효과, 치료 후 장기적인 효과 를 고려하여 충분한 대상자, 다양한 연령대, 장기적인 효 과성을 고려한 연구가 폭넓게 이루어지고, 작업치료의 임상적 환경에서 적극적으로 활용되기를 기대한다.

    Figure

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    Study Design

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    Smart Gloves & Program Interface

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    Smart Gloves Performance

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    Attachment Area of Electrode

    Table

    General Characteristics of Participant (N=31)

    Pre-Post Test Result of Experimental Group (N=16)

    Pre-Post Test Result of Control Group (N=15)

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