만성 발목불안정성(CAI)는 처음 발목 염좌가 발생한지 1년 이후에 반복적으로 발목이 삐거나 꺾사람에 해당하며 통증, 근력약화, 관절가동범위의 감소하는 특징을 가지고 있습니다.
만성 발목불안정성(CAI) 환자는 신경근조절을 위해서 중추신경계는 시각적 피드백을 과도하게 사용하면서 보상 작용하고, 역동적인 움직임을 할 때 발과 발목으로 들어오는 감각에 대한 조절능력이 감소하며, 운동 계획, 실행, 감각에 대한 처리에 문제가 생김으로 인해서 균형능력에 대한 손상이 발생합니다.
이를 치료하는 방법으로 뇌파검사(EEG)를 이용하여 다양한 생체적 변화와 개선을 이용한 균형 훈련을 많이 시행하고 있습니다. Taube은 균형 훈련 이후에 대뇌 겉질의 역할은 감소하고 겉질하부구조의 활성도의 증가할 것이라고 하였습니다.
쎄타파(Theta waves 4-7Hz)는 기억과 관련되고, 알파파(Alpha waves 11-13Hz)는 감각운동 기능 억제와 대뇌피질의 비활성화와 관련되며, 알파파(Alpha waves 11-13Hz)와 베타파(Beta waves 14-25Hz)는 운동계획과 움직임에 대한 대표적인 감각운동성 리듬으로 받아들여집니다.
또한 건강한 대상자들에 대한 EEG 연구에 따르면, 쎄타파는 균형을 잡는 동작을 수행할 때 변화가 많이 나타났습니다. 선 자세에서 균형을 잡을 때 전두 두정엽의 알파파와 쎄타파의 증가하였는데 이는 대뇌 겉질의 활성도가 높아짐을 의미하기도 합니다.
시각입력 제한 훈련은 시각적 입력의 양을 감소시키는 훈련으로 반복적으로 스위치를 시켜주어 시각적 입력을 조절합니다. 시각입력 제한 안경을 착용한 상태에서 깜빡임을 주어 대상자에게 시각적 인지 능력에 대한 작은 변화를 만들어 줍니다. 이 훈련은 중추신경계로 가는 시각적 피드백을 감소시키고 고유수용성 입력을 증가시키는 전략으로 사용됩니다.
따라서 시각적 의존을 많이 사용하는 만성발목불안정성을 호소하는 운동선수들에게 균형 훈련을 시행함에 있어서 시각입력 제한 훈련은 더 효과적일 수 있습니다.
연구목적
만성발목불안정성(CAI)을 가진 운동선수들을 대상으로 6주간 시각적입력 제한 훈련을 이용하여 균형 훈련 프로그램을 진행하였을 때의 효과 비교
연구방법
1. 연구 디자인
이 연구는 무작위 배정 임상시험(Randomized Controlled Trial, RCT)과 이중맹검(double-blind), 전 측정-후 측정을 반복 측정한 연구 설계로, 만성 발목불안정성을 가진 운동선수들을 시각적 입력제한 안경을 착용한 그룹(SG), 시각적 입력 제한 안경을 착용하지 않은 그룹(NSG), 대조군(CG) 3개의 그룹으로 나누어서 진행하였습니다.
2. 대상자
18~25세 사이의 CAI를 호소하는 운동선수 126명을 대상으로 실시하였습니다.
모집 기준
- 최근 1년이내에 한번 이상 중등도(moderate) ~ 중증(severe)의 발목 염좌와 5년간 이를 8회이상 경험한 사람
- 6개월 이내에 2회이상 발목이 삔 사람
- IDFAI, FAAM-ADL, FAAM-S 등 평가 지표에서 만성 발목 불안정성에 해당하는 사람
제외 대상
- 발목 골절
- 발목 수술 후 하지의 감각기능에 영향을 미치는 사람
3. 프로토콜
대상자들은 훈련 프로그램을 진행하기 2일전에 전측정(pretest)를 진행하였고, 1일차에 발목평가 지표를 작성하였으며 2일차에 EEG와 균형 속도 평가를 수행했습니다.
4. 균형 속도 검사
HUBER 360 장비를 이용하여 회전 진동 운동을 다양한 속도와 강도로 부여하여 여러 각도와 속도에서 균형을 유지할 수 있는지를 평가하였습니다. 또한 대상자가 한발로 설 때와 양발로 설 때 압력의 중심 이동 속력(COP-v)의 변화의 전후 모두 측정하였습니다.
5. 뇌파검사(EEG)
CAI환자들은 자세 조절 능력에 손상으로 인해서 균형 조절의 문제가 있을 수 있기 때문에 EEG 데이터는 균형 평가 동안에 측정하였습니다.
EEG 데이터는 14개의 채널을 이용하 수집하였고, 전극은 두피에 부착하였고 전엽의 (FP1, FP2, F3, Fz, F4), 중엽의 (C3, Cz, C4), 두정엽의 (P3, Pz, P4) 후엽의 (O1, Oz, O2)에 부착하였고 귓볼에 클립 형태의 (A1, A2)를 부착하였고 30초간 event-related spectral perturbation(ERSP)를 측정하였습니다.
6. 균형 훈련 프로그램
안경을 쓴 그룹과 안경을 쓰지 않은 그룹 대상자들은 총 6주간 주 3회씩 균형 훈련 프로그램을 수행하였고, 대조군은 이를 수행하지 않았습니다. 시각적 입력 제한 안경은 전기적 적용으로 투명과 불투명으로 액정 렌즈가 번갈아 바뀝니다.
균형 트레이닝 프로그램은 한쪽 다리 점프 운동을 CAI가 있는 자리를 수행하였고 이러한 운동의 경우 선행연구에서 CAI 환자들의 균형능력 개선에 도움이 되었다고 하였습니다. 각각의 세션은 조깅과 통증이 없을 정도의 아킬레스건 스트레칭을 3~7회 포함한 5분간의 워밍업으로 시작하였습니다. 평균적으로 각각의 세션은 15-20분정도 진행하였습니다.
운동프로그램
6.1. Single-leg Hop to Stabilization
대상자들은 한발로 뛴 이후 유지하는 균형운동을 4가지 방향(앞-뒤, 좌-우, 앞안쪽-뒤바깥쪽, 앞바깥쪽-뒤안쪽)으로 각 10회씩 수행하였습니다.
6.2. Hop to Stabilization and Reach
대상자들은 한발로 뛴 이후 유지하는 동작에서 추가적으로 손을 뻗는 움직임을 더 하는 동작으로 5회 반복하였습니다.
6.3. Unanticipated Hop to Stabilization
대상자는 3x3의 타일로 1~9의 숫자가 적혀 있고 대상자는 타일의 가운데 위치에서 시작하며 컴퓨터로 랜덤으로 나타나는 숫자를 확인하여 해당 타일로 한발로 뛰어 위치합니다.
| 1 | 2 | 3 |
| 4 | 5 | 6 |
| 7 | 8 | 9 |
6.4. Single-leg balance
매주 다른 폼패드를 이용하여 진행하며 눈을 감은 상태와 뜬 상태로 각각 환측 다리로 지지하여 30~60초간 균형을 유지하며 3회 반복하였습니다.
프로그램은 한발로 뛰는 거리와 지지하는 표면의 상태 두가지의 감각운동 체계에 초점을 맞추어 고안되었습니다.
7. 통계적 분석
ANOVA를 이용하여 3개의 그룹간 대상자들(SG: strobe group, NSG: non-strobe group, CG: control group)을 비교하였고 대상자의 시간(전-후)에 따른 비교를 수행하였습니다.
결과 및 해석
안경을 쓴 그룹에서 EEG값은 Cz 쎄타파와 알파값은 훈련 전 후를 비교했을 때 유의한 차이가 있었고 후두부의 EEG값은 전후, 그룹간의 유의한 차이가 없었습니다. 또한 안경을 착용하지 않은 그룹과 대조군에서는 전, 후의 유의한 차이가 나타나지 않았습니다.
균형 속도의 경우에도 안경을 착용한 그룹에서 훈련 전 후를 비교했을 때 유의한 차이가 있었고 안경을 쓰지 않은 그룹과 대조군에서는 훈련 전 후의 유의한 차이가 나타나지 않았습니다.
연구 결과 Cz 쎄타파, Cz 알파파, 균형속도에서 시각입력 제한 안경을 착용한그룹에서 안경을 착용하지 않은 그룹과 달리 유의한 차이를 보였습니다. 이는 감각운동신경의 시각적 입력이 균형능력에 많은 영향을 미친다는 것을 의미합니다.
결론
시각적 입력 제한을 이용한 훈련은 만성 발목불안정성을 가진 대상자들에게 운동을 시행할 때 균형 능력의 개선과 재활과정에서 시각적 유입의 감소에도 운동조절의 증가를 가져옵니다.
[Reference] Uzlaşır, S., Özdıraz, K. Y., Dağ, O., & Tunay, V. B. (2021). The effects of stroboscopic balance training on cortical activities in athletes with chronic ankle instability. Physical Therapy in Sport, 50, 50-58.
원문 : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33865218/.
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