서 론
뇌졸중은 일반적으로 혈관의 파열이나 혈전에 의해 뇌 로 공급되는 혈액의 차단에 의해 발생되며, 뇌로 보내지 는 산소와 영양분의 공급을 막게 되어 뇌 조직에 손상을 일으키게 되는 질환을 말한다(World Health Organization, 2013). 뇌졸중 발병이후 가장 일반적인 증상에는 운동 기능, 감각이상, 언어기능, 인지·지각능력, 시지각 기능 의 소실, 근력약화나 경직 등이 있다. 급성 뇌졸중 이후 시간이 지남에 따라 일부 회복되기도 하나 대부분 만성 뇌졸중으로 60% 이상은 상지 운동기능장애를 경험하며 75%는 시지각 장애가 나타난다고 보고되었다(Nakayama, Jørgensen, Raaschou, & Olsen, 1994). 상지 운동장애 는 근 약화, 비정상적 근 긴장도, 공동 움직임, 어깨 복합 체에서 각 구조물 사이의 가동성 부족, 수의적 움직임 수 행 시 근육의 불균형과 협응의 어려움 등이 발생되고, 시 지각 장애로 인하여 물체의 항상성 인식, 신체상 형성, 실인증, 실행증, 공간관계 등의 문제가 발생되며 이는 식 사하기, 옷 입기, 개인관리와 같은 독립적인 일상생활활 동에 많은 어려움을 초래한다(Dobkin, 2005). 특히 양 손 협응 운동시 시지각 능력은 필수적이며 이러한 시지 각 처리과정은 사물의 형태, 크기, 공간관계를 정확하게 판단하여 시각정보를 통합하고 의사결정을 하도록 돕고 인간의 학습에 80%이상 영향을 미치기 때문이다(Shim & Jung, 2007). 뇌졸중 환자에게 제공하는 양손 협응 능력과 시지각 기능은 인간의 운동조절에 있어서 가장 기본적인 요소라고 할 수 있으며 상지의 움직임은 시각 정보처리과정에 의해 신체 분절의 순서있는 움직임을 유 발시키고 대부분의 복잡한 일상생활활동에서 매우 중요 한 역할을 수행한다(Weigelt, Rieger, Mechsner, & Prinz, 2007). 대다수의 뇌졸중 환자들은 일상생활 과제 수행시 양손을 사용해야 하지만 마비측의 상지의 손상으 로 인해 비마비측 손 하나만으로 모든 과제를 수행해야 하기에 성공적인 과제 수행에 있어 어려움이 있고, 최근 에 적용되는 강제유도 운동치료 및 한손 반복훈련 치료 는 환측 상지의 사용과 기능 증진에는 효과적이지만 실 제 생활에 많이 요구되는 양손의 협응을 경험할 기회를 박탈하게 되는 문제를 가지고 있다(Page, Sisto, & Levine, 2002; Yang, 2016).
뇌졸중 환자를 대상으로 시행한 양손 협응훈련에 관련 된 연구를 살펴보면 뇌졸중 좌측편마비 환자의 상상연습 이 시각-운동 협응에 미치는 효과 연구, 장구와 북을 사 용한 양측성 상지운동을 실행한 연구, 양손을 사용한 상 지 재활 훈련의 효과에 대한 연구, 일상생활활동을 적용 한 과제 지향적 훈련 프로그램 연구, 일생생활 양손과제 훈련을 적용한 연구, 상지운동기구 과제를 사용하여 대 칭적 움직임과 비대칭적 움직임 동작 훈련에 대한 연구 등이 양손 협응에 관한 대표적인 선행 연구라고 할 수 있 다(Cha & Park, 2014; Hwang, 2004; Hwang, Kim, & Lee, 2011; Kim et al., 2016; Kim & Han, 2017; Yang, 2016). 선행연구에서 찾아볼 수 있는 양손 협응 훈련의 원리는 편측으로 상지를 훈련할 때보다 양측이 동시에 움직일 때 대뇌 피질 내 억제가 감소하여 양측 반 구가 더욱 활성화 되고(Stinear & Byblow, 2004), 이는 양측 반구간의 균형 잡힌 상호작용을 일으키는 원리를 기반으로 훈련을 제공하는 것으로 보인다.
최근에는 뇌졸중환자의 상지기능을 위한 연구로서 로 봇을 통한 컴퓨터 게임 훈련을 적용한 연구와 로봇 보조 상지 훈련의 효과 연구와 같이 주로 로봇을 활용한 방법 이 많이 적용되고 있는 상황이다(Brokaw, Nichols, Holley, & Lum, 2014; Jung, Jung, & Joo, 2017; Prange et al., 2015; Sale et al., 2014). 그러나 로봇을 활용한 훈련방식은 고비용, 높은 기술적 훈련방법 그리 고 연령에 따른 사용의 어려움으로 임상에서 적용하기엔 제한점이 있기 때문에 저비용이면서 손쉽게 적용 가능한 양손 협응력 증진을 위한 훈련도구의 개발 및 활용이 필 요한 실정이다.
또한 상지기능과 시지각 능력에 대한 연구를 살펴보면 뇌졸중 환자에게 일상생활 훈련을 적용시 시지각 기능의 향상과 회복 정도를 분석한 연구에서 시각단기기억, 시각폐쇄, 공간관계 기능이 향상된다고 보고하였고, 뇌졸중 환자에게 Dynavision 훈련이 뇌졸중 환자의 과 제수행동안의 시각적 주의력의 향상과 상지기능과 시지 각 기능에 효과가 있음을 보고 하였다(Choi, Han, & Lee, 2015; Kim, Kim, Hwang, & Jang, 2014; Song, Seo, Lee, & Lee, 2011). 이는 뇌기능의 손상을 받은 뇌졸중 환자에게서 나타날 수 있는 대표적인 현상이라 할 수 있다. 하지만 기존의 선행연구들은 단일 상지의 기 능향상과 시지각 능력의 효과를 검증 한 연구가 대부분 이었고 뇌졸중 환자의 양손 협응력과 시지각능력에 대한 연구는 매우 미흡했다.
따라서 본 연구는 선행연구인 Kim, Chung, Park, Jang과 Jung(2017)의 ‘양손 협응력 검사기 개발’에 대 한 후속연구로서 개발된 양손 협응력 검사기를 활용하여 만성 뇌졸중 환자의 양손 협응력과 시지각 능력 향상을 위한 훈련효과와 이의 유용성을 평가하여 임상에서 누구 나 사용이 쉽고 편리한 훈련도구로서의 역할을 제시하는 데 목적을 두었다.
연구 방법
1.연구대상
연구대상은 광주광역시 및 전라남도 요양병원에 입원 하여 작업치료를 받는 성인 뇌졸중 환자로 연구기간은 2017년 8월 14일부터 동연 9월 28일까지 본 연구의 기 준 조건에 합당한 41명을 무작위로 선정하여 실험군 21 명과 대조군 20명으로 성별·연령별 동질성을 고려하여 분류하였다(Table 1). 연구대상자 선정 기준은 다음과 같았다.
2.연구도구
양손 협응력 훈련도구
활용된 양손 협응력 훈련도구는 선행연구인 Kim 등 (2017)의 양손 협응력 검사기로서 아크릴 부재의 검사 판과 이를 부착하는 초록색 바탕의 목조 검사판케이스 그리고 이를 지지하는 이젤(easel) 형태의 목조 거치대 로 구성되어있으며, 아크릴 판위에 두께는 0.5cm에 높이 는 1cm가 돌출되게 부착한 미로형태의 장애물벽으로 이 루어져 있으며 상하 두 군데 구멍이 형성되어있다. 검사 판 위에는 쇠구슬과 이를 이동시키는 원통형 쇠구슬용기, 또한 쇠구슬용기를 상하좌우로 이동시키며 조정할 수 있 도록 용기에 고정된 나일론 줄과 줄의 양쪽 끝 부분에 연 결된 조정손잡이로 구성되어있다(Figure 1). 양손 협응 력 검사도구의 수행시간과 오류수에 따른 검사-재검사 신뢰도는 각각 .98와 .99의 신뢰도를 보였다.
비운동성 시지각 검사(Motor-free Visual Perception Test -3; MVPT-3)
MVPT-3는 운동능력이 포함되지 않은 시지각적 수 행 능력을 평가하는 검사도구로 판별, 진단, 연구를 목적 으로 고안되었다. 적용대상은 4세 아동부터 70세 성인까 지이며 아동과 성인 모두에게 적용된다. MVPT-3 검사 는 8개의 세부영역으로 총 65개 항목으로 구성되어 있으 며 점수가 높을수록 시지각 기능이 좋은 것으로 해석한 다. 이 측정 도구는 측정자 내 신뢰도와 측정자 간 신뢰도 가 각각 .99와 .98로서 높은 신뢰도와 내적 타당도를 보 이는 표준화된 도구이다. 본 연구에서 사용되는 양손 협 응력 훈련도구는 양손을 사용하여 쇠구슬의 위치를 다양 한 방향으로 장애물 벽을 통과하는 방식으로서 상당히 복잡한 시지각 기능을 필요로 하기 때문에 훈련을 통하 여 변화된 시지각 기능을 알아보기 위해서는 성인에서 아동까지 운동기능을 제외한 순수 시지각 기능을 평가할 수 있는 비운동성 시지각 검사가 적절하다고 판단하여 MVPT-3를 선정하였다. 이 과정에서 내적타당도 제고 를 위해 작업치료학과 교수 3명과 석·박사 대학원생 3 명이 참여하여 본 연구에서 측정하려는 변수와 관련 있 는 적절한 평가도구 선정을 위해 수차례 의견을 교환하 는 절차를 거쳤다.
미네소타 기민성 검사(Complete Minnesota Dexterity Test; CMDT)
미네소타 기민성 검사는 1969년 고용주가 손의 기민 성을 요구하는 직업에 피고용인을 선발하기 위해 개발되 었다(Lafayette Instrument, 1969). 빨간색과 검정색 으로 칠해진 지름 3.7cm, 높이 1.8cm의 60개의 블록과 블록에 맞는 구멍이 있는 얇은 보드로 구성되어 있고 놓 기, 뒤집기, 옮겨놓기, 한 손 뒤집어놓기, 두 손 뒤집어 놓기 하위검사로 구성되어 있다. CMDT의 검사 재검사 신뢰도는 .87∼.95를 제시하고 있다. 본 평가도구의 선 정 또한 다른 평가도구 선정과정과 마찬가지로 전문가 의견을 청취하는 절차를 거쳤으며 특히 CMDT의 두 손 뒤집어 놓기 검사가 본 연구의 양손 협응력 훈련도구에 서 양팔의 폄과 굽힘 동작의 속도와 움직임의 조절능력 을 가장 유사한 형태로 측정할 수 있다는 의견을 수용하 여 이를 선정하였다.
3.훈련방법 및 절차
본 연구의 모든 평가 및 진행은 임상경력 10년 차 이상 인 작업치료사 1인과 보조자 1인에 의해 이루어졌으며, 연구에 사용된 대상자의 진단명, 발병 시기, 나이, 성별 등은 의무기록지를 통하여 확인하였다. 양손 협응력 훈 련을 실시하기 전, 검사자는 검사도구의 구성용품과 작 동여부를 먼저 확인하고, 피검자에게 검사목적과 실시방 법에 대하여 충분히 설명하도록 하였다. 이후 피검사자 에게 양손 협응력 검사기를 바라보고 의자에 앉게 한 후 검사기와의 거리를 자신의 신체에 맞게 조절하도록 하였 다(Figure 1). 조정손잡이는 쇠구슬이 시작위치에 있을 때 이를 이동시키는 나일론 줄이 팽팽해진 상태로 위치 하도록 하였다. 의자의 등받이나 팔걸이는 팔의 전후이 동을 제한하기 때문에 등받이나 팔걸이가 없는 평편한 의자를 활용하였으며 검사자는 피검자에게 실제로 시범 을 보였다. 훈련 적용시 물리적 환경은 피검자의 수행에 영향을 미칠 수 있으므로 외부 방해나 간섭을 최소화하 기 위해 조용하고 조명이 밝은 방에서 훈련을 실시하였 다. 수행도 검사는 검사자가 피검자에게 시작명령과 함 께 초시계로 쇠구슬이 ‘상→하’, ‘하→상’으로 시작(start line)에서 종료(final hole) 구멍을 통과한 시간을 기록 하며 통과하면서 장애물벽에 닿은 개수(오류수)도 함께 기록하도록 하였다.
평가는 시지각 평가(MVPT-3), 미네소타 기민성 검 사(CMDT) 그리고 대조군을 제외한 실험군은 양손 협응 력 훈련도구의 수행능력 측정 등 3가지 평가항목에 대해 훈련을 시작하기 전, 훈련적용 3주후, 훈련적용 6주후 총 3번을 수행하였다. 아울러 실험군의 훈련은 주 5회, 1회 기 30분씩 6주 동안 총 30회 실시하였으며, 중재적용 방 법은 실험군은 양손 협응력 훈련 15분과 작업치료 15분, 대조군은 일상적인 작업치료 30분을 적용하였다. 참여 하는 대상자들은 주어지는 훈련 외의 일반적인 치료는 동일하게 유지하였다. 전반적인 연구과정은 다음과 같다 (Figure 2).
연구 결과
1.양손 협응력 훈련도구 수행력
Table 2는 실험군의 개발된 양손 협응력 훈련도구에 대한 1주차, 3주차 그리고 6주차에 대한 수행시간과 오류 수에 대한 분석결과를 보여준다. 실험군의 ‘상 → 하’, ‘하 → 상’에 대한 수행시간은 통계적으로 유의한 차이를 보 이지는 않았으나(p>.05) 수행시간은 ‘상 → 하’에서 1주 차에서부터 6주차까지 수행시간이 점차 감소함을 보였 다. 특히 1-3주차 보다는 3-6주차 평가에서 더 큰 폭으 로 수행시간이 감소한 것을 확인할 수 있으며 ‘하→상’에 서도 ‘상→하’와 유사한 결과를 보였음을 확인할 수 있다.
오류수에 대한 분석결과는 ‘상 →하’와 ‘하 →상’ 모두 에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05). 오류수 도 수행시간과 마찬가지로 ‘상 → 하’, ‘하 → 상’ 모두 3-6주차에서 더 큰 폭으로 감소한 것을 확인할 수 있다. 수행시간에 따른 사후분석결과 1-3주차와 3-6주차에 서는 차이가 없었지만(p>.05), 1-6주차(p=.017)에서는 차이를 보였다. 오류수에서 대한 사후분석결과 ‘하→ 상’ 에서 1-3주차에서는 차이가 없었고, 1-6주차(p=.017), 3-6주차(p=.040)에서는 차이를 보였다.
2.실험군·대조군의 비운동성 시지각 검사
Table 3은 실험군과 대조군의 비운동성 시지각 검사 결과를 보여준다. 실험군에 대한 양손협응훈련 후 비운 동성 시지각 검사결과는 통계적으로 유의한 차이를 보 였다(p<.01). 실험군에 대한 사후분석결과 1-3주차 (p=.049)와 1-6주차(p=.003)의 차이는 있었지만, 3-6주차(p=.295)는 차이를 보이지 않았다. 대조군에 대한 비운동성 시지각 검사의 분석결과는 통계적으로 유 의한 차이를 보이지 않았으나(p>.05) 대조군의 시지각 검사결과는 1주차(35.2), 3주차(35.9), 그리고 6주차 (36.7) 순으로 소폭의 상승을 보였다. 아울러 실험군과 대조군의 비운동성 시지각 검사에 대한 주차별 차이를 분석한 결과 3주차(p=.043)와 6주차(p=.011)에서 통 계적으로 유의한 차이를 보였다.
3.실험군·대조군의 미네소타 양손 기민성 검사
Table 4는 실험군과 대조군의 미네소타 검사결과를 보여준다. 실험군과 대조군 모두에서 양손 협응능력의 수행시간과 오류수에서 통계적으로 유의한 차이를 보이 지 않았으나(p>.05), 실험군과 대조군 모두에서 수행시 간이 감소한 것을 볼 수 있었다. 실험군의 수행시간은 1주 차(190.5)-3주차(173.3)에서 17.27초, 3주차(173.3) -6주차(157.0)에서 16.2초로 감소하였고, 대조군의 수 행시간은 1-3주차에서 .416초, 3-6주차에서 3.7초로 실험군의 수행시간이 더 크게 감소한 것을 볼 수 있었다. 한편 평가주차에 따른 두 군의 양손 기민성 검사결과는 유의하지 않음을 보였다(p>.05).
4.실험군의 양손 수행력, 시지각 능력, 양손 기민성간의 상관관계 분석
Table 5는 실험군의 양손 수행력, 시지각 능력, 양손 기민성 등과의 상관관계 분석결과를 보여준다. 표에서 Performance Up→down Time(PUT)와 Performance Down→up Time(PDT)의 MVPT는 음의 상관관계를 CMDT와는 양의 상관관계를 보였다. 특히 PUT의 1, 3 주차, PDT의 6주차는 MVPT와의 상관성을 보였으며 CMDT의 경우 PUT의 1주차 PDT의 3, 6주차가 상대적 으로 높은 상관성과 통계적으로 유의함을 보였다 (p<.05). PUT와 PDT의 상관관계는 모든 주차에서 서로 높은 관련성(r≥.849)과 유의한 상관관계를 보였다 (p<.05).
고 찰
본 연구는 만성 뇌졸중 환자에게 양손 협응력 훈련도 구를 활용하여 시지각 능력과 양손의 기민성에 대한 훈 련의 효과를 검증하여 보았다. 본 연구의 결과를 요약하 면 실험군의 경우 훈련이 지속될수록 오류수는 감소하였 고, MVPT의 점수 또한 통계적으로 유의한 차이로 감소 된 것을 알 수 있었다. 비록, 훈련도구에서 수행시간은 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았으나, 시간이 지남에 따라 평균시간이 감소하는 경향을 보였다. 특히, MVPT 결과에서 실험군의 경우 훈련시간이 경과함에 따 라 유의한 차이를 보였고, 대조군은 시간이 지남에 따라 유의한 차이를 보이지 않아 본 연구의 훈련도구가 시지 각 능력의 향상에 효과를 보였다는 것을 알 수 있었다. 이러한 현상은 양손 협응력뿐만 아니라 지속적인 안구의 움직임을 통해 시지각 능력과 오류를 교정할 수 있는 능 력이 향상되었음을 의미한다고도 볼 수 있다.
이와 같은 결과는 유사한 다른 선행연구에서도 찾아볼 수 있다. Lee, Oh, Chung, Ko와 Lee(2015)는 뇌손상 이 있는 환자에게 안구가동범위운동 및 안구운동 소프트 웨어, 안구운동 등의 훈련을 제공하여 시지각기능과 눈- 손 협응능력, 읽기기능 장애의 개선 등의 긍정적인 효과 가 있음을 보고하였으며, Oh, Bang 과 Kim(2013)은 시 각 훈련을 응용한 시각스캐닝과 팔 활성화 훈련을 편측 무시가 있는 뇌졸중 환자에게 적용한 결과 시지각 기능 의 향상을 보고하였고, Park, Jo와 Lee(2015)는 뇌성마 비 아동에게 가상현실기반의 양손활동을 적용한 결과 상 지기능의 향상과 시지각 발달을 가져온다고 보고하였다.
상기에서 열거한 선행연구들을 종합해보면 신체의 움 직임과 시각과의 관련성에 대한 결과를 제시하고 있는데, 이는 곧 본 연구의 양손 협응력 훈련도구를 활용함으로 써 양손을 사용한 쇠구슬의 위치변화와 장애물의 통과가 세밀한 안구의 움직임을 발생시켜 시지각 능력을 향상 시킨 효과와 유사한 결과로 보이며, 본 연구의 훈련 프로 그램으로 제시된 양손 협응력 훈련도구의 효과를 입증하 는 결과라고 할 수 있다. 하지만 선행 연구방법들은 고비 용의 소프트웨어 프로그램 또는 시각과 운동기능이 분리 된 훈련방법의 적용으로 중재적 접근방법으로 일반화하 기에 어려움이 있었으나 본 연구에서 적용된 양손 협응 력 훈련도구는 적은비용으로 주변에서 쉽게 구할 수 있 는 재료와 공학적으로 쉽게 구현할 수 있는 디자인을 적 용하여 시각과 운동의 통합적 중재에 있어서 비용대비 높은 효과를 보일 수 있다고 판단된다. 뿐만 아니라 신체 치수에 따라 적절하게 높이 조절이 가능하며 장애물의 유형에 따라 검사판을 자유롭게 교체하여 난이도를 조절 할 수 있게 함으로써 남녀노소, 장애인 및 비장애인 모두 에게 보편적인 적용이 가능할 것으로 사료된다.
아울러 CMDT 시행결과를 살펴보면 실험군과 대조군 의 차이가 크지 않았으며 통계학적으로도 유의한 차이를 보이지는 않았으나 훈련이 진행되면서 실험군의 수행도 가 차츰 향상된 결과를 보였다. 이러한 결과를 선행연구 와 비교해보면, Kim(2015)은 뇌졸중 환자의 양손훈련 과 한손훈련의 운동형상학에 대한 연구에서 훈련과제의 특성이 이동과제가 아닌 조작과제이기 때문에 최고 가속 도와 최고 감속도는 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러 나 양손훈련이 환측에 대한 작업부담을 부여하고 건측에 대해 작업부담을 감소시킬 뿐 아니라 과제 수행에 있어서 도 움직임의 효율이 향상되었다고 보고하였다. Cauraugh 과 Summers(2005)은 만성 뇌졸중 환자의 신경가소성 과 양측성 움직임에 대한 연구결과, 환측과 비환측을 동 시에 사용하는 활동이 환측만을 사용하는 움직임의 어려 움을 보완함으로써 환측 뇌의 활성화를 촉진하여 수행능 력을 향상시킨다는 결과를 보고하였다. Park, Yoon 과 Jung(2011)은 뇌졸중 환자의 반복단일 운동과 과제지 향적 운동치료의 기능향상에 대한 비교 연구에서 특정 상지 기능 향상에 유의한 영향을 미치기보다 전반적인 상지의 기능 향상이 유도 된다는 것을 보고하였다. 이들 의 연구는 본 연구와 유사한 방법으로 수행되었으며, 양 손을 사용한 훈련방법이 뇌졸중 환자의 대뇌반구 활성화 에 긍적적인 영향을 미친다고 볼 수 있다. 이와 같은 결과 는 추후 연구에서 손가락의 움직임을 포함 시키는 등의 양손 협응력 훈련방법을 다양화할 필요가 있음을 시사하 고 있다.
이와 같은 양손 협응력 훈련도구를 활용한 중재방법은 뇌졸중 환자의 시지각 기능의 증진과 환측 상지의 기능 증진에 긍정적인 변화를 가져올 것으로 기대된다. 또한 뇌성마비나 발달장애 아동들에게 놀이적 적용도 가능함 으로써 보다 다양한 중재방법으로 적용될 수 있고 치료 사의 개입 없이도 병실이나 가정에서 누구나 쉽게 수행 할 수 있다는 점에서도 확대적용의 가능성을 볼 수 있다. 향후 발전적인 활용방안으로 본 연구에서 사용된 양손 협응력 훈련도구를 기초로 하여 좀 더 정확하고 객관적 이며 측정상황에 대한 디스플레이까지 제공해주는 기기 로의 개발 가능성을 제안한다. 즉 발전된 디자인은 시작/ 종료 감지수단의 전기신호를 받아 작동되는 타이머를 포 함하며 볼, 볼조작구, 장애물에 전기적인 신호를 받는 커 넥터를 형성하고 이들의 접촉에 의한 전기적인 변화를 감지하여 제어 유닛에 신호를 송신함으로써 오류횟수와 함께 검사시간이 디스플레이에 제공되어 검사자가 육안 으로 확인하지 않아도 자동으로 결과를 제시할 수 있게 된다. 또한 이를 관리·운영할 수 있는 디지털 기기용 소 프트웨어 개발을 추가한다면 검사결과 저장, 분석, 관리 가 쉬운 평가도구와 훈련도구로서의 역할을 더욱 효율적 으로 수행할 것으로 기대한다.
본 연구의 제한점으로 대상자가 만성 뇌졸중 환자로 제한적이며 뇌졸중 환자의 뇌 손상부위와 나타나는 증상 이 다양하므로 본 연구결과를 일반화 하는데 어려움이 있을 수 있다. 따라서 추후 연구에서는 표본을 전 연령을 대상으로 한 훈련적용과 신체적 기능뿐만 아니라 심리적 인 측면의 변화도 알아볼 수 있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.