Bakhtiary, A. H., & Fatemy, E. (2008). Does electrical stimulation reduce spasticity after stroke? A randomized controlled study. Clinical Rehabilitation, 22(5), 418-425.
Does electrical stimulation reduce spasticity after stroke?
A randomized controlled study
목적: 뇌졸중환자에게서 저측굴곡근 경직에 대한 전기자극의 치료효과를 검증하기 위함
설계: Randomized controlled clinical trial study
설정: Rehabilitation clinic of Semnan University of Medical Sciences
대상자: 발목관절 저측굴곡근의 경직이 있는 40명의 뇌졸중환자(나이 42~65세)
실험중재: 실험군에는 Bobath 억제기법이 15분 적용되었고 발목관절 저측굴곡근에 전기자극이 9분간 추가적으로 적용되었다. 또 다른 대조군에는 Bobath 억제기법만이 15분간 적용되었다. 총 20번 적용
주 평가도구: 발목관절 배측굴곡의 수동관절범위, 배측굴곡 근력검사, Modified Scale 과 Soleus muscle H-reflex를 이용한 저측굴곡근의 긴장도검사
결과: 실험군에서 배측굴곡의 수동관절범위의 평균 변화는 11.4(SD 4.79)도 Vs 6.1(SD 3.09)도로 유의하게 높았다(P=0.001). 실험군에서 Modified Scale로 측정된 저측굴곡근의 긴장도평균 변화는 -1.6(SD 0.5)이었고 대조군에서는 -1.1(SD 0.31)이었다. 배측굴곡근의 근력은 대조군(0.4±0.23)과 비교하였을 때 실험군(0.7±0.37)에서 유의하게 증가되었다(P=0.04). 그러나 Soleus muscle H-reflex에서는 실험군과 대조군 사이에 유의한 변화가 없었다.
결론: Bobath 억제기법과 전기자극을 추가적으로 적용하는 것이 뇌졸중환자에게서 경직을 유의하게 감소시키는 것을 도와줄 수 있을 것이다.
상위운동신경의 손상은 정상적인 운동을 방해하는 저항을 증가시키는 근육의 경직을 만들어낼 수 있다. 경직이 환자의 보행과 기능적인 능력을 방해함에 따라, 그에 대한 치료가 중요하다는 것에 대부분 동의 한다. 경직을 감소시키기 위하여 수술적방법, 약투여, 물리치료를 포함하는 다양한 치료들이 추천되고있다. 약물치료, 화학적 신경차단 또는 신경외과적인 치료와 같은 방법들이 경직을 감소시킬 수 있을 것이다. 하지만 그것은 근육약증 또는 마비를 초래할 수도 있다. 경직치료를 위하여 사용된 물리치료 기법의 목적은 최적의 독립적인 일상생활활동을 이끌어주는 감각운동의 회복을 도와주는 것이다. 뇌졸중과 뇌손상 환자들의 치료를 위한 몇몇 치료들이 있고 때로는 대립되는 원리를 가지기도 한다. 물리치료에서, 신장반사와 경직의 활성을 감소시킬 수 있는 Bobath 억제기법과 같은 다양한 방법들이 경직 감소를 위하여 이용되어져왔다. Bobath 개념은 경직성 부전마비를 억제하고 기능적인 상황에서 가능한 운동의 궁극적인 목적을 가진 사지의 의지적인 운동을 향상시키는 연합반응을 억제시키려한다.
경직을 감소시키는 또 다른 방법은 경직성 근육의 주동근 또는 길항근에 신경근육 전기자극이 있다. 길항근의 전기자극이 치료 이후 즉각적으로 경직을 감소시킬 수 있다는 증거들이 있다. 이 방법으로 어떤 근육의 약증 또는 부전마비가 나타나지 않고 경직을 감소시킬 수 있다는 주장 또한 있다. 하지만 전기자극의 경직감소 효과에 대한 반대적인 보고도 있다. Bogataj 등은 신경근 전기자극이 중추신경계로 가는 감각입력을 증가시킬 것이고 그래서 신경 가소성을 가속시키며 더 빠른 운동학습을 이루게 된다고 보고하였다. 전기자극이 경직의 감소와 관절가동범위를 증가시키게 되고 연부조직의 뻣뻣함과 구축을 예방하는 신장반사의 감소를 통하여 근육 긴장도를 감소시킬 수 있을 것이라 주장해왔다. 그러나 이들 방법을 결합하여 적용한 것에 대한 연구와 경직의 재활에 대한 전기자극의 효과에 대한 반대되는 보고 또한 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 경직성 뇌졸중환자를 대상으로 하여 경직에 대한 Bobath 치료와 신경근육 전기자극 방법을 결합하여 치료하는 방법에 대한 효과를 확인하기 위하여 설계되었다.
Material and methods
40명의 뇌졸중환자(42세에서 65세; 평균 55세)는 상위운동신경원 손상과 발목관절의 저측굴곡(plantarflexor) 경직이 있고 Semnan University of Medical Sciences 의 신경임상센터에서 모집되었으며 본 연구에 자발적으로 참여하였다. 대상자 중 감각결손이 있거나 근육 긴장도를 감소시키는 약을 복용한 경우 제외시켰다.
전산장치를 이용한 무작위 배정이 각 그룹에 이루어졌다.
Intervention
대상자들은 두 그룹 중 하나에 무작위로 배정되었다; 결합치료군 또는 Bobath치료군. 치료 프로토콜을 시작하기 전에 대상자들의 하지는 그들의 사지를 따뜻하게 하기 위하여 50cm 거리에서 적외선을 10분간 조사하였다. 이것은 또한 중추신경계에서 구심성 감각신호가 운동신경들의 흥분성에 영향을 줄 수 있는 것으로 모든 대상자들에게 같은 피부온도를 만들어 주었다. 결합 치료군은 매일 20번의 Bobath 억제기법과 신경근 전기자극치료를 받았다.
Bobath 억제기법은 발목관절의 배측굴곡, 무릎관절의 신전, 고관절의 외전과 외회전 수동운동을 15분간 적용되었다. 그것은 반사적 억제패턴으로 알려져있다. 신경근 전기자극은 9분동안 최대하(supramaximal; 근육의 최대수축을 만드는 강도의 25%)근육 자극을 적용하였다. 자극의 전류는 100Hz 펄스자극(pulse duration=0.1 ms, pulse interval=0.9ms)이 포함되었다. 그것은 Faradic stimulation으로 알려진 서지모드(surge)에서 적용되었다(surge duration=4초, 6초간 휴식기). 적용은 음극(cathode)와 양극(anode) 전극을 통하여 전경골근.
대조군은 결합 치료군과 같이 15분간 적외선에 노출시킨 후 Bobath 억제기법만 받았다.
Measurements
결과 평가를 담당한 실험자는 치료를 담당한 실험자와 달랐고 그들은 각 환자들이 받는 치료형태를 모르게 하였다. 모든 평가들은 치료전과 치료가 매일 20번 적용된 이후 수행되었다. 각 환자에 대한 결과의 평가는 다음과 같다; 1) Modified Ashworth Index를 이용한 긴장도 평가, 2) 발목관절의 배측굴곡근에 대한 MMT와 soleus 근육의 H-반사정도.수동적인 발목관절 관절가동범위의 측정을 위하여 수기를 이용한 goniometer가 사용되었다. goniometer의 축은 발목관절의 medial maleolous 밑 2cm지점에 위치하였고, 그 고정팔은 하지의 장축을 따라 위치하였으며 그 각도를 측정하는 팔은 첫째 metatarsal bone의 장축을 따라 위치하였다. 그런 다음 발은 어떤 저항된 느낌이 들때까지 발목관절을 수동적으로 끝까지 배측굴곡시켰다. 그리하여 전체 관절가동범위는 첫째 metatarsal bone의 새로운 자세에 측정팔을 위치시키는 것으로 측정되었다. 세번 평가의 평균이 측정되었고 배측굴곡 범위로 인정되었다.
H-반사와 M-wave의 기록을 위하여 대상자들은 편안한 자세로 엎드려 누워 이완하였다. 그리고 다리는 발목관절에 베게를 이용하여 받쳐지게 하였고 무릎관절이 약간 굴곡된 자세를 취하게 하였다. 휴대용 Dantec electromyography 장치가 최대 H/M비율의 측정을 위한 H-반사와 M-wave를 기록하기 위하여 사용되었다.
간략하게, H-반사와 M-wave는 슬와의 tibial nerve의 전위가 기록되었고 soleus 근육의 중심선에 위치한 양극 전극을 이용하여 기록되었다. 활성 전극은 뒷꿈치 끝과 슬와의 주름 사이의 중간쯤에 위치하였다. 그래서 기록된 부위가 모든 측정에서 같도록 하였다. H-반사 유도를 위하여 저자극강도가 적용되었다. 그런 다음 자극강도는 기록된 M-wave가 최대가 될 때까지 최대하 자극강도를 증가시켰다. H-반사와 M-wave의 최대강도를 기록하기 위하여 평가는 각 세션당 1분씩 휴식 이후 세 번 반복되었다.
Statistical analysis
Bobath 억제기법과 Bobath 억제기법에 전기자극을 결합시킨 치료방법의 효과를 비교하기 위하여 중재-대-치료 분석이 무작위로 배정된 모든 대상자들에게 사용되었다. 모든 기록된 측정이 통계적으로 정상이었으므로, 독립표본 t-test가 두 종류의 실험군 사이에서 기록된 값의 평균변화를 비교하기 위하여 그리고 기본값을 비교하기 위하여 사용되었다. 대응표본 t-test는 실험군 내에서 중재 전과 후의 유의한 변화를 찾기 위하여 사용되었다.
Results
표 1은 두 그룹에서 중재 이전 측정된 파라메터를 보여준다; 기준값에서 어떤 유의한 차이도 나타나지 않았다.
측정 파라메터 사이의 비교는 결합치료군과 Bobath 치료군 내에서 유의한 변화를 나타내었다. 발목관절 배측굴곡 ROM(P=0.0001)과 배측굴곡근의 근력(각각 P=0.0001 & p=0.002)에서 유의한 증가와 gastrocnemius 근육의 긴장도(P=0.0001)와 H-반사(P=0.0001)에서 유의한 감소가 나타났다(표 1).
표 2는 두 실험군에서 중재 이후 측정된 파라메터의 평균 변화를 보여준다. 평균의 비교의 변화는 Bobath 치료군에서 보다 결합된 치료군에서 발목관절 배측굴곡 ROM(P=0.0001)이 유의하게 높게 나타났다. 통계적으로, 두 그룹에서 기록된 평균 변화의 비교는 결합된 치료군에서 하퇴근육 긴장도가 낮게(P=0.0001) 그리고 배측굴곡근의 근력(P=0.04)이 높게 나타났다. 그러나 두 실험군에서 기록된 H/M비율의 평균변화(P=0.23) 사이에서 어떠한 유의한 차이도 보이지 않았다.
Discussion
본 연구는 경직성 환자에서 경직 치료를 위한 Bobath 억제기법과 신경근 전기자극치료를 결합시킨 치료의 효과를 증명하기 위하여 설계되었다. 우리의 결과는 신경근 전기자극치료를 결합시킨 치료와 Bobath 기법이 발목 긴장도를 낮춰주고, 발목관절 배측굴곡의 ROM과 발목관절 배측굴곡근의 근력을 높여주는 결과를 보임으로써, 경직을 감소시키는 것에 있어서 더 효과적일 것이라는 것을 확인해 주었다. 몇몇 연구들은 경피신경 자극 또는 신경근 자극의 형태로 경직치료에 대한 전기자극의 효과를 검증하기 위한 설계를 하였다. MEDLINE 검색을 통하여 17개의 연구들이 경직치료에 대한 신경근 전기자극의 효과에 대한 연구로 나타났다. 이들 연구들 중 5개의 연구에서는 경직에 있어서 아무런 유의한 변화가 나타나지 않았던 반면, 다른 12개의 연구에서는 경직 감소에 대한 신경근 전기자극이 효과가 있었다고 보고하였다. Hazlewood와 동료들은 신경근 전기자극이 근육 긴장도의 감소에 의해서 전기자극을 받는 어린이들 사이에서 수동적인 운동범위가 증가될 수 있다고 주장하였다. 그러나 각기 다른 두 연구에서 저자들은 전기자극이 경직에 대하여 어떤 효과도 없다고 결론내렸다. 다른 한편 그것은 전기 자극을 위하여 사용된 다양한 종속변수들이 다양하게 보고된 결과의 원인일 것이라고 주장해왔다. 이것은 기능적 전기자극이 편마비 환자에의 경직에 어떤 감소도 나타내지 않았다고 보고한 Hines 등의 연구에서 나타났다. 그러나 대부분의 연구들은 신경근 전기자극이 비록 향상시키는 특정 기전이 확실하지 않더라도 우리에 연구에서 보여준 것처럼 경직의 재활에 효과적인 방법일 것이라 보여준다. 더 최근의 연구에서 Ozer 등은 신경근 전기자극과 보조기를 같이 사용하는 것이 각기 따로 사용하는 것보다 더 효과적이라는 것을 보여주었다. 2005년에 Carda 와 Molteni는 사례연구에서 보톡스 주사치료 이후 경피신경 전기자극치료를 받았던 것보다 보톡스 치료와 테이핑치료를 받은 환자가 경직성 과긴장이 더 크게 감소하였다는 것을 보여주었다. 또 다른 연구에서 경피신경 전기자극과 경구 바클로펜의 치료적인 효과가 다발성 경화증 환자의 경직에 대하여 비교하였다. 그리고 저자들은 경피신경 전기자극이 경직의 관리에 있어서 의학적인 치료에 보조적으로 적용될 수 있다고 제시하였다.
기능적 전기자극은 운동이 완전히 손상된 척수손상환자에게 사용되어왔고 그 치료가 경직에 대해서는 아무런 효과가 없었다. 그러나 상위운동 신경계에서 약간의 조절이 가능했던 다른 연구에서의 환자들과 달리 그들 연구에서의 대상자들은 상위운동 신경계에서 어떤 조절도 가질 수 없었다는 것을 기억해야한다. 이들 연구들은 편마비환자와 뇌성마비 환자를 대상으로 신경근 전기자극치료 이후 유의한 경직의 재활을 보여주었다.
비록 우리의 결과들이 결합된 치료군에서 관절 뻣뻣함과 수동 관절운동과 같은 경직의 지표를 유의하게 향상시켰지만 다른 연구자들에게서 보고되었던 H-반산에서는 어떤 유의한 변화도 발견되지 않았다. 비록 다른 연구들이 이 변화에 대하여 다른 결과를 보여주고 있지만 H-반사는 경직 평가를 위한 지표로 알려져 왔다. Geoulet 와 동료들은 전기 자극 치료를 한 gastrocnemius colonus에서 H-반사의 어떤 변화도 없었다고 보고하였다. 반대로 Gaft와 동료들은 전기 자극 치료가 경직 뿐만 아니라 H-반사도 감소시킬 것이라는 것을 보여주었다. 이후 2001년에 이런 반대되는 결과들이 다른 연구자들에 의해서도 보고되었다.
H-반사에서 비정상적인 패턴이 근육의 긴장도 수준에 따라서 경직성 환자에게서 나타날 수 있다는 것을 보여주었다. Tanino와 동료들은 근육의 전기자극 이후 정상 대상자에게서 H/M비율의 어떤 패턴도 나타나지 않았다고 보고하였다. 그들은 주 원인이 전기자극이후 나타나는 것으로 근육의 피로 때문에 나타나는 M-wave의 감소라고 제시하였다. 이것은 또한 낮은 정도의 경직이 결합된 치료군에서 나타났지만 H/M 최대값 비율에서 더이상 나타나지 않았던 우리의 연구에서도 나타났다(그것은 전기자극 치료의 결과로 나타나는 근육의 피로 때문일 것이다.). 그러나 H-반사는 반복적인 연구 시행동안 운동신경 집단의 활성수준에 있어서 나타난 작은 변화 때문에 나타나는 가변적인 전기생리학적인 값이라는 것을 기억해야 할 것이다.
이들 결과들은 비록 그 효과가 중재 이후 즉각적으로 측정되었고 그 치료적 프로토콜의 장기적인 효과가 연구에서 측정되지 않았다 하더라도, 경직감소에 있어서 전기 자극의 의미있는 효과를 보여주었다. 그러나 다른 연구들은 전기 자극으로 인해 나타나는 경직의 감소가 대뇌혈관 질환 환자와 뇌손상 환자에게 생기는 경직이 6개월까지 지속될 것이라는 것을 보여주었다.
경직이 뇌졸중환자에게서 기능적인 활동을 손상시킬 수 있기 때문에 어떤 다른 운동조절의 치료적인 프로토콜을 적용하기에 앞서 경직을 조절하는 것이 필요하다. 우리의 결과들로 부터 뇌졸중환자들이 운동조절 프로그램으로 부터 더 많은 이득을 취할수 있고 기능적인 활동을 더 향상시킬 수 있도록 경직을 감소시키는 신경근 전기자극 적용이 권유될 수 있을 것이다. 강조하고자 하는 것은 손상된 운동기능을 가진 경직성 환자를 위한 전기자극치료의 임상적 적용에 있다.
비록 전기자극이 경직을 더 효과적으로 감소시킬수도 있고 그래서 운동수행 향상을 도울수 있다하더라도, 치료적 프로토콜 이후 어떤 기능적인 향상을 검증하는 연구가 이루어지지 않았다. 따라서 추후연구에서는 전기자극 치료에 따른 운동기능에서의 어떤 향상을 검증할 필요가 있을 것이다.
Conclusion
본 연구의 결과들은 신경근 전기자극치료와 Bobath 억제기법을 결합한 치료방법이 상위운동신경원 손상환자의 경직을 감소시킬 수 있을 것이고 이들 환자들의 기능적인 수행을 더 좋게 만들 수 있을 것이라는 것을 보여주었다. 따라서, 전기자극치료가 재활치료의 임상에서 어떤 다른 운동조절의 치료적 프로토콜을 시작하기 이전에 Bobath 치료와 함께 경직의 치료를 위한 표준적인 치료 프로토콜로써 사용될 수 있을 것이라 권유된다. 그러나 이 연구가 경직성 근육에 대하여 신경근 전기자극의 이득을 보여주었던 만큼, 추후 연구들은 경직에 대한 전기자극의 장기적인 효과를 검증하고 경직성 환자의 기능적인 활동에서의 효과를 검증할 필요가 있다. 또한 경직의 치료를 위한 가장 효과적인 프로토콜을 찾기 위하여 주동근과 길항근에 대한 신경근 전기자극의 효과를 비교하는 연구 설계가 필요하겠다.
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