Using Motor Imagery in the Rehabilitation of Hemiparesis

Jennifer A. Stevens, PhD, Mary Ellen Phillips Stoykov, MS, OTR/L(2003)

Using Motor Imagery in the Rehabilitation of Hemiparesis

목적: 편마비 환자의 재활에서 운동상상 훈련 사용의 효용성을 검증하기 위하여

설계: 단일 사례에 대하여 임상적 행동적 분석을 사전-사후 분석

설정: Academic_affiliated rehabilitation hospital

대상자: 중대뇌동맥 색전증으로 인한 만성 편마비환자 2명

중재: 신전, 회내-회외와 같은 손목운동 상상으로 구성된 운동상상훈련

      + 거울상자 장치를 사용하여 물체를 조작하고 팔을 뻗는 정신적 모사, 총 4주간 주 3회, 1시간동안 12번 적용

주요 결과측정: 쥐기 근력검사, 4 wrist functionality measurements를 3번에 걸친 수행 검사.

모든 결과 측정은 훈련 시작 전, 중재 동안 3번, 추가적으로 장기적인 평가 2번이 이루어졌다. 

결과: 평가점수의 증가와 운동 시간의 단축과 기능성 향상으로 상상 훈련이후 마비측 사지의 향상이 있었으며 훈련 이전 수행보다 향상된 것은 이후 3개월동안 안정적으로 유지되었다. 

결론: 이들 결과들은 편마비환자의 기능회복을 위한 인지적 전략으로 운동상상 훈련의 사용에 대한 잠재성을 증명하였다. 이 효과가 명확한 행동수행에서 인식되어질 때 치료적 중재는 행위처리의 인지수준에 맞춰질 것이다 .

편마비 환자들은 운동협조부분에서 강직, 근 약증과 지속적인 기능결손이 있는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 그런 협조운동의 불능은 적어도 부분적으로 발생된다. 왜냐하면 의도를 정확히 반영하는 행위 수행과 행위의 의도를 중재하는 것에 원인이 되는 신경학적 회로가 뇌손상의 결과 또는 이차적인 비사용으로 인하여 더이상 정상이 아니기 때문이다. 전통적인 뇌졸중 재활치료는 행동반복을 사용하여 이런 문제들을 다룬다. 우리는 반복적인 훈련이 수의적인 운동을 조정하는 회로 재설정에 사용되는 뇌의 활동하여 부드럽고 조절된 운동으로 운동성이 향상되기 바란다. 

이런 접근법의 한 가지 단점은 회복이 손상된 사지의 수행에 의존한다는 것이다. 

따라서, 우리는 운동상상을 사용하여 뇌로 성공적으로 행위신호를 보내는 것의 효용성을 검증한다. 운동에 대한 정신적 상상은 마비된 사지의 실제 행동출력과는 상관없이 발생될 수 있다. 인간은 운동 수행의 기대하는 것에 있어서 운동시스템이 위치하고, 곧 일어날 행위의 의미와 가능성에 대한 정보를 제공하는 모사 네트워크를 가지고 있다. 운동상상을 기반으로 하는 처리과정은 실제 운동을 하는 동안 활성되는 과정과 같다. 운동상상을 사용하여 발생된 행위는 신체 운동 뒤에 따라오는 같은 운동규칙과 제약을 지지한다. 그리고 신경 네트워크는 주로 전운동영역과 두정영역, 기저핵, 소뇌에서 운동상상과 운동수행이 중첩되어 일어난다. 

우리의 연구에서 운동상상 훈련은 3가지 운동에 초점을 맞춘다. 뻗기/사물과 상호작용, 손목 신전, 손목의 회내와 회외. 우리가 이들 운동을 선택한 이유는 각 운동이 일상생활에서 꼭 필요하기 때문에, 각 운동이 편마비 환자들이 직면하는 주요 문제를 구성하기 때문에, 각 운동의 수행이 기능적으로 증가하는 것을 명확하게 측정될 수 있기 때문이다. 

METHODS

두 명의 만성 편마비 환자가 연구에 대상자로 선정되었다. 환자 1은 76세, 오른손잡이 여성, MCA 색전증으로 인하여 다발성 오른쪽 피질과 피질하 영역의 뇌졸중을 경험했다. 환자 2는 63세, 오른손잡이 남성, 왼쪽 MCA에 뇌졸중을 경험하였다. 

중재는 4주 동안 1시간 씩 실시하였다. 두 종류의 운동상상 과제가 사용되었다. 

컴퓨터를 이용한 상상인 첫 번째 과제는 손목 신전과 손목 회외-회내에 초점을 맞추었다. 컴퓨터에서 제시하는 영상은 3가지 각도에서 왼손(환자 2는 오른손)에 의해서 만들어진 운동을 묘사하는 대상자들에게 시각적 단서를 제공했다. 그리고 각운동에 대해서 3, 6, 9, 12초로 4단계의 다른 속도로 제시하였다. 각 시행동안 영상은 나타난 다음 빈 화면이 나타났다. 대상자들은 단지 관찰했던 운동을 완수하는 자신의 손을 명확하게 상상하라고 요청받았다. 운동이 상상된 후에 대상자들은 다음 영상으로 넘어가기 위해서 스페이스바를 눌렀다. 우리는 빈화면과 스페이스바를 누르는 사이의 시간을 측정함으로써 각 운동상상이 완료되었던 시간, 또는 상상된 운동시간(IMT)을 획득할 수 있었다. 컴퓨터를 이용한 운동상상 훈련은 대략 25분가량 진행되었다. 대상자 1은 24시행을 완료하였고 대상자 2(더 빠른 상상을 하였다)는 36시행을 완료하였다. 

두번째 과제는 거울상자를 이용한 상상이었다. 이것은 Ramachandran & Rogers-Ramachandran이 고안하였다. 그들은 환상지 통증을 치료하기위하여 그리고 운동 환상을 검증하기위하여 사지의 거울 이미지를 사용하였다. 

거울상자 장치는 그림 1에 묘사하였다. 사지가 반영된 관찰은 부드럽고 잘 조절된 운동을 완료하는 마비된 사지의 직접적인 지각단서를 제공하였다. 상상요소는 "공간에서 신체적으로 당신의 사지가 실제 움직이는 것이라고 상상해라는 것을 대상자에게 요구하여 강화되었다. 중재의 첫 주동안 환자들은 자유롭게 거울에 비친 손이 마비된 자신의 손으로 인식되게끔 학습하는 것에 초점을 맞추었다. 그 다음 주는 간단한 사물을 조작하는 과제로 이루어졌다. 마지막 주에는 복잡한 사물조작 과제가 주어졌다. 예를 들면 스타일러스를 오른손에 쥐고 기하학적 모양을 그리고 거울에 비친 자신의 손을 왼손으로 간주하도록 요구하였다. 거울상자 상상 훈련은 30분정도 진행되었다. 

행동반응 측정과 임상적 평가는 중재가 시작되기 이전, 중재가 이루어지는 중에 3번, 중재가 완료되고 난 후 1개월과 3개월에 측정되었다. 평가도구는 정신훈련이 기능적으로 향상이 있을 것으로 예상되는 효과의 범위를 잘 이해하기 위하여 사용되었다. 그 도구는: Jebsen Test of Hand Function에서 3가지 하위검사; Fugle-Meyer Upper Extremity Motor Function Test; grip strength; 손목 신전, 굴곡, 회내-회외 관절가동범위 측정; 

Chedoke-McMaster Stroke Assessment의 신체 손상 목록의 손과 팔 부분.

DISCUSSION

영상에서 묘사하고 있는 시간에 비례하는 시간프레임에서 환자 1의 운동 상상능력은 4주 훈련기간에 걸쳐서 향상되었다. 선형분석은 4주 중재 기간 중 후기 2주동안 IMT와 속도 사이의 유의미한 선형적 관계를 보였다. 그러나 첫 주와 2주째는 유의미한 선형적 관계를 보이지 않았다. 환자 2의 운동 시간은 상당히 빨랐다. 그리고 시간 프레임에서 운동을 상상하는 능력은 나타난 것과 비슷하게도 훈련의 첫 번째 주 부터 유의미한 향상을 나타내었다. 

RESULTS

임상적평가는 표 1에 나타내었다. Fugle-Meyer 평가점수는 중재가 이루어지는 기간 4주 동안 지속적으로 증가되었고 이후 3개월 동안에도 증가되었다. 환자1은 마비측인 왼손의 쥐기 근력에 주목할만하게 증가되었던 반면, 환자2는 전체 획득이 나타났다; 그러나 변화의 패턴은 불규칙적이었다. 손목기능에 대한 각도측정은 중재 동안 관절가동범위의 증가를 보였다. 중재가 완료된 이후에는 약간의 감소가 있었다. Chedoke-McMaster Stroke Assessment 검사에서는 중재이후 1점이 증가되었다. 이것은 모든 대상자가 중재이후 한 달 동안 기능의 감소가 되었다고도 볼 수 있다. 모든 대상자들에 대해, 운동상상 훈련이 빠르지 않게 정확한 운동을 상상을 요구하였음에도 불구하고 Jebsen 검사에서 주목할 만한 운동 시간의 감소를 보였다. 사후 기간동안 환자 2에 대해, 운동시간에서는 증가가 있었던 반면에, 3개월 운동시간 보고는 기준평가 점수보다 빠르게 나타났었다. 

CONCLUSION

우리는 마비측 사지의 기능회복을 촉진시키는 정신적 모사 사용의 효과를 보여주었다. 환자의 제한된 숫자에도 불구하고, 우리의 보고는 임상가와 환자에 대한 혁신적이고 효율적인 치료로써 정신상상의 사용에 대한 잠재성을 비추고 있다. 수행의 향상이 중추 명령 수준에있는 운동시스템의 점화에 연결되어있다고 우리는 믿고있다. 그것은 더 좋은 조절과 빠른 운동의 하향식 효과를 전달한다. 우리는 한 달 가량의 운동상상 훈련을 실시하였다. 그러나 더 긴 기간의 훈련이 더 많은 이득을 줄것이다. 전반적으로 기능에서 가장 큰 증가는 중재시간 동안 발생하였다. 그것은 행동적 영향이 정신 모사의 실제 훈련과 관련이 있다는 것을 제시해준다. 회복의 급성 또는 아급성단계에서 운동모사 치료전략의 사용이 이런 효과의 크기를 증가시킬 수 있음을 보여준다. 환자 1의 향상은 환자 2에서 발생된 향상보다 주목할 만하게 크게 나타나고 더 길게 지속되었다.