An analysis of movement patterns during reach and grasp in stroke patients : a kinematic approach

Abstract

뇌졸중 후의 장기적인 장애는 상지의 지속적인 손상(impairment)와 관련이 있으며, 약 70-80% 환자가 상지의 근력약화가 발생하며, 40%의 환자에서 지속된다. 또한 오직 6%만이 마비된 상지의 기능 회복 정도에 만족한다. 상지기능의 저하는 컵을 들고 마시는 동작과 같은 기본적인 일상생활동작수행(ADL)에 중대한 영향을 끼치며 삶의 질과 밀접하게 연관되어 있다. 보통은 상지기능을 임상적 도구로 평가하지만 정확도와 민감도가 떨어지는 것으로 알려져 있다. 그렇기 때문에 운동학적 분석(kinematic analysis)을 이용하여 뇌졸중 환자의 동작을 더 객관적이고 정확하게 평가할 필요가 있다. 그 중에서도 일상생활동작과 연관된 임무 지향적 동작(task-oriented movement)을 정확하게 분석하는 것은 뇌가소성에 기반을 둔 로봇과 같은 재활치료기구를 개발하는 데 필수적이다. 최근에는 뇌졸중이나 척수손상, 뇌성마비환자에서 실제 생활 속에 수행되는 목적을 가진 동작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 그 중에서도 컵을 들고 마시는 동작(reach & grasp task) 수행시 운동학적 분석을 시행한 연구가 발표되고 있다. 그러나 상지기능수준에 따른 reach & grasp task 동작의 차이에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 아급성기 뇌졸중 환자 (발병 후 6개월 이내) 중 편마비 환자들을 대상으로 상지 운동기능 점수(FMA)에 따른 reach & grasp task 동작 수행시 운동학적 차이를 3D motion analysis를 이용하여 시공간적, 운동학적 패턴을 평가하여 뇌졸중 환자의 특징적인 동작 패턴을 알아내고, 상지 운동기능 수준에 따른 움직임의 패턴의 차이를 분석하고자 하였다. 46명의 아급성기 뇌졸중 환자와 20명의 정상 성인을 대상으로 3차원 동작분석을 통해 reach & grasp task 동작 수행시 시공간적, 운동학적 자료를 수집하였다. reach & grasp task 동작은 팔 뻗기, 컵 들어올리기, 컵 내려놓기, 팔 가져오기의 네 가지 동작으로 구성되었다. 각 구간의 운동시간, 최대속도, 운동 단위 수, 관절 각도, 움직임 각도, 정상범위의 각도에서 편향된 각도의 합을 계산하였다. 운동학적 분석 결과, 상지기능의 손상이 심한 환자에서 경미한 손상의 환자와 비교하여 reach & grasp task 동작 수행시 유의하게 운동시간이 더 길고 운동 단위 수가 많으며, 최대속도가 작은 소견을 보였다. 상지기능의 손상이 심한 환자에서 컵 들어올리기 수행시 경미한 손상의 환자에 비하여 견관절 외전 및 몸통의 후방 기울임, 상승, 외회전 동작이 더 큰 특징적인 보상패턴을 보였다. 다중회귀분석 결과, FMA로 측정한 상지 기능 손상 정도는 컵 들어올리기 수행시 운동시간, 팔 뻗기 수행시 견관절 외내전 움직임 각도와 완관절 굴곡신전 움직임 각도, 팔 뻗기 수행시 운동 단위 수, 컵 내려놓기 동작시 몸통의 내외회전 움직임 각도와 유의한 관계를 보였다. 본 연구는 뇌졸중으로 인한 반신마비 환자가 reach & grasp task 수행시 보이는 특징적인 시공간적, 운동학적인 동작 패턴을 제시하였다. 이러한 동작 패턴은 상지 기능 손상 정도와 연관을 보였다. 본 연구 결과는 뇌졸중 환자에서 보이는 상지의 움직임을 해석하는데 유용할 것으로 기대된다.