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방법 논문

간헐적 파행 환자의 자세 조절 평가를 위한 Computerized Dynamic Posturography (간헐적 파행 환자의 자세 조절 평가를 위한 Computerized Dynamic Posturography)

11.6K 조회수

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DOI:

10.3791/51077

⸱

2013년 12월 11일

 ,  ,  ,  , 
1Discipline of Exercise and Sport Science, Faculty of Health Sciences, University of Sydney, 2Department of Sport, Health and Exercise Science, University of Hull, 3Academic Vascular Department, Hull Royal Infirmary, Hull and East Yorkshire Hospitals, 4Department of Vascular Surgery, Addenbrookes Hospital

이 논문에서

요약

간헐적 파행이 있는 개인은 건강한 대조군에 비해 균형이 잘 잡히지 않습니다. 컴퓨터화된 동적 자세 검사는 균형 장애에 대한 개인의 자세 반응을 측정하는 객관적인 방법입니다. 이것은 감각 자극이 변경되고 예기치 않은 교란이 발생하는 상황에 반응하는 개인의 능력을 객관적으로 반영합니다.

초록

EquiTest를 사용한 컴퓨터화된 동적 자세 촬영은 도전적인 정적 및 동적 조건에서 자세 전략을 측정하기 위한 객관적인 기술입니다. 진단 평가의 일환으로 자세 결손을 조기에 발견하여 적절하고 표적화된 중재를 처방할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. EquiTest의 감각 조직 테스트(SOT)는 자세 조절을 담당하는 감각 시스템(체성 감각, 시각 및 전정)의 개인적 사용을 결정합니다. 체성 감각 및 시각적 입력은 보정된 흔들림 참조 지지 표면과 시각적 주위(visual surround)에 의해 변경되며, 이는 개인의 자세 흔들림에 반응하여 전후 방향으로 움직입니다. 이것은 상충되는 감각적 경험을 만들어낸다. MCT(Motor Control Test)는 후방 및 전방 변환의 형태로 예상치 못한 자세 장애를 생성하여 자세 제어에 도전합니다. 변환은 크기에 따라 등급이 매겨지고 섭동에서 복구하는 데 걸리는 시간이 계산됩니다.

말초 동맥 질환의 가장 흔한 증상인 간헐적 파행은 하지의 경련이 특징이며 신체 활동 중 일하는 근육으로 가는 혈류가 감소하는 데 이차적인 근육 허혈이 발생합니다. 클라우디칸트는 종종 균형이 잘 잡히지 않아 낙상과 활동 회피에 취약합니다. 발목 상완압 지수(ABPI)는 말초 동맥 질환 및 하지에서 흔히 나타나는 증상인 간헐적 파행의 존재를 나타내는 비침습적 방법입니다. ABPI는 등쪽 등쪽 동맥 또는 후방 경골 동맥의 가장 높은 수축기 압력을 양쪽 팔의 가장 높은 상완 동맥 수축기 압력으로 나눈 값으로 측정됩니다. 이 논문은 파행증의 균형 평가에서 컴퓨터화된 동적 자세 검사의 사용에 초점을 맞출 것입니다.

서론

Computerized dynamic postureurography (CDP)는 자세 제어를 객관적으로 측정하기 위한 평가 기술입니다. 그것은 다양한 감각 시스템(즉, 체성 감각, 시각 및 전정 입력)의 기능적 기여와 균형을 유지하기 위해 이러한 감각 입력을 통합하는 메커니즘을 분리하고 정량화합니다. 감각, 운동 및 중추 적응 장애를 조사하는 데 유용한 도구입니다1. 컴퓨터화된 동적 자세 검사는 사람이 안정성의 한계 내에서 움직일 때 무게 중심(COG)의 변화를 측정하여 자세의 흔들림을 감지합니다. 자세 교란에 대한 반응으로 개인이 CDP 프로토콜 동안 발목 또는 엉덩이 전략을 사용하는지 또는 두 가지를 조합하여 사용하는지 여부를 결정하여 정적 및 동적 섭동에 대한 자세 전략을 정량화할 수 있습니다.

균형 평가는 임상 및 재활 환경에서 일상적으로 이루어집니다. 이는 지지대 감소(예: 탠덤 또는 일방적 자세) 또는 시각적 입력이 없는 경우(예: 눈 감김)와 같은 다양한 조건에서 균형을 제어할 수 있는 개인의 능력을 나타냅니다. 따라서 낙상에 대한 개인의 감수성을 결정하는 데 자주 사용됩니다. Berg Balance Scale2 및 Tinetti Gait and Balance test3과 같은 검증되고 신뢰할 수 있는 여러 균형 테스트는 기능적 작업 중에 균형을 유지하는 개인의 능력을 평가하기 위해 일반적으로 임상적으로 사용됩니다. 이 검사는 주로 노인을 대상으로 설계되었지만, 주관적이며, 특히 높은 수준의 기능을 갖춘 지역사회 거주 노인의 경우 천장 효과에 취약합니다. EquiTest를 사용한 컴퓨터화된 동적 자세 검사는 자세 제어에 대한 객관적인 평가를 제공하므로 일상적인 임상 테스트보다 더 복잡한 장비를 사용해야 합니다. 그러나 비용이 많이 들고 휴대할 수 없습니다. 따라서, 이는 균형 장애의 메커니즘을 분류하는 기존의 임상 조치를 대체하는 것이 아니라 보완하기 위한 것입니다.

말초 동맥 질환의 자주 보고되는 증상인 간헐적 파행은 신체 활동 중 하지에서 발생하는 경련이 특징이며 휴식을 취하면 완화됩니다. 파행증은 균형과 걸음걸이에 장애가 있으며, 기능적 한계를 보이며 넘어지기 쉽습니다. 발목 상완 압력 지수(ABPI)는 하지 기능 장애를 동반하는 간헐적 파행을 동반하는 말초 동맥 질환의 존재를 감지하는 간단하고 비침습적인 방법입니다. 이 질병은 일반적으로 생활 방식 및 운동 프로그램을 통해 비침습적으로 치료됩니다4. 자세 장애를 조기에 발견하는 것은 낙상을 효과적으로 예방하는 데 도움이 된다1. 간헐적 파행을 동반한 말초 동맥 질환 증상이 없는 환자 또는 기타 균형 관련 기능 장애가 있는 환자에게는 ABPI 측정이 필요하지 않지만, 말초 동맥 질환이 의심되고 움직임과 균형에 부정적인 영향을 미치는 환자에 대한 완전한 건강 검진의 일부로 중요합니다.

EquiTest의 감각 조직 테스트(Sensory Organization Test) 및 운동 제어 테스트(Motor Control Test)와 같은 프로토콜과 함께 컴퓨터화된 동적 자세 검사는건강한 노인5의 균형을 조사하는 연구에 사용되어 왔으며, 노인 낙상자와 비낙상자6, 균형 장애7 및 경골 절단 환자 인구8,9를 구별하는 데 사용되었습니다. 컴퓨터화된 동적 자세 조영술은 이전에 파행증 환자군을 대상으로 평가되었으며, 그 결과 파행증 환자의 52%가 전정 기능 장애를 보이며10 파행증의 중증도가 증가함에 따라 성능이 현저히 악화되는 것으로 나타났습니다11. 따라서 이 객관적인 균형 측정 기법은 질병의 중증도에 따라 환자의 자세 조절 전략을 구별할 수 있을 만큼 민감한 것으로 간주됩니다. 이 논문은 말초 동맥 질환으로 인한 간헐적 파행 진단을 받은 환자의 균형 평가에서 컴퓨터화된 동적 자세 조영술의 사용에 초점을 맞출 것입니다.

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프로토콜

참가자들은 지역 대학병원의 혈관외과 외래 환자들이었으며, 본 연구 참여에 대해 고지된 동의서를 작성하였습니다. 본 연구는 NHS 지역 연구윤리위원회(REC 참조 번호: 07/Q1105/12)의 승인을 받았으며, 프로토콜은 헐 대학교(University of Hull)의 IRB 가이드라인을 준수하였습니다. 모든 참가자는 EquiTest를 사용하여 감각 조직화 검사(Sensory Organization Test)와 운동 제어 검사(Motor Control Test)를 완료하였습니다. 질환의 중증도를 분류하기 위해 운동 전 발목-상완 지수(Ankle brachial pressure index)를 측정하였습니다.

1. 발목-상완 지수(ABPI) 측정

  1. ABPI 측정을 수행하기 전, 피험자가 앙와위 상태로 최소 5분 동안 휴식하게 합니다.
  2. 표준 혈압계를 사용하여 팔꿈치 위 상완동맥과 발목 위 족배동맥 및 후경골동맥에 커프를 조절하여 착용합니다. 커프를 팽창시켜 가청 수축기 혈압보다 20 mmHg 높게 빠르게 가압한 후, 초당 2 mm의 일정한 속도로 감압합니다.
  3. 첫 번째 지속적인 수축기 혈압이 들리는 시점의 압력을 수축기 혈압으로 기록합니다. 그 후 핸드헬드 도플러 프로브(5-8 MHz)를 사용하여 족배동맥과 후경골동맥의 수축기 혈압을 측정합니다.
  4. 발목 수축기 혈압을 분자로, 상완 수축기 혈압을 분모로 하여 ABPI를 계산합니다.

참고: 현재 ABPI의 분자 값을 결정하기 위해 사용되는 여러 방법이 있습니다. 미국심장협회(American Heart Association)는 두 다리 동맥의 수축기 혈압 중 더 높은 값을 분자로 사용하는 것을 권장하며12, 본 실험에서도 이 방법을 사용하였습니다. 반면, 문헌에 보고된 또 다른 방법에서는 더 낮은 수축기 혈압을 사용할 것을 명시하고 있습니다13. 세 번째 방법으로는 배측족동맥(dorsalis pedis artery)과 후경골동맥(posterior tibial artery)의 평균 수축기 혈압을 사용할 것을 권장합니다13.

2. 장비 설정

  1. EquiTest 주변 영역에 장애물이 없는지 확인하고 이중 지면반력기(dual force plates) 위의 모든 물체를 제거한 후 EquiTest 시스템의 전원을 켭니다. 이중 지면반력기 지지 표면 및 시각적 주변 장치(visual surround) 보정을 완료합니다.
    참고: 지면반력기의 이동은 x축 및 y축을 따라 일어납니다. 이중 지면반력기는 먼저 바닥과 평행한 y축을 따라 전후방으로 최대 15.24 cm/sec의 최대 선속도로 이동합니다. 그 후, 발목의 배굴(dorsiflexion, 발가락 위쪽) 및 저굴(plantarflexion, 발가락 아래쪽)을 용이하게 하기 위해 x축을 중심으로 최대 50°/sec (0.87 rad/sec)의 최대 각속도로 회전합니다. 시각적 주변 장치는 x축을 중심으로 ±10° 범위 내에서 최대 15°/sec (0.26 rad/sec)의 최대 각속도로 전후로 기울어집니다. 두 개의 독립적인 지면반력기에 있는 4개의 힘 변환기(force transducers)가 각 사지의 수직력을 측정하며, 두 지면반력기를 연결하는 핀 조인트 아래의 다섯 번째 변환기가 전체 전단력을 측정합니다.
  2. 소프트웨어 프로그램에 피험자 정보(예: 연령 및 신장)를 입력합니다. 연령과 신장을 정확하게 입력하십시오.
    참고: 피험자의 결과는 연령대가 일치하는 표준 데이터 세트(20-59세, 60-69세, 70-79세)와 비교됩니다. 신장 정보는 피험자의 키에 따라 지면반력기의 전후 이동 크기(소, 중, 대)를 조정하는 데 사용됩니다.
  3. 시각적 주변 장치 내의 디스플레이 화면 켜짐 또는 꺼짐 여부를 선택합니다.
    참고: 디스플레이 화면을 켜면 피험자는 자신의 무게중심(COG) 이동에 대한 실시간 시각적 바이오피드백을 받게 되며, 이는 연습 세션이나 운영자가 피험자에게 점수를 보여주고자 할 때 유용할 수 있습니다. 각 시행의 결과는 시행 완료 후 처리되어 녹색 또는 빨간색 막대로 표시됩니다. 녹색 막대는 피험자가 연령 일치 표준 데이터보다 더 나은 성능을 보였음을 나타내고, 빨간색 막대는 성능이 더 낮았음을 나타냅니다.

3. 참가자 준비

  1. 참가자에게 편안하고 헐렁한 옷을 입고 EquiTest 검사를 위해 신발을 벗도록 요청하십시오. 참가자가 안전 하네스를 착용하게 하고, 긴 스트랩을 다리 사이로 통과시켜 고정한 뒤 허리 버클을 채우십시오.
  2. 참가자를 듀얼 포스 플레이트 위에 위치시키고, 안전 스트랩의 카라비너를 보안 하네스의 D-링에 고정하십시오.
    참고: 이제 참가자는 (안전 스트랩을 통해) 안전 바에 단단히 고정되었으므로, 테스트 중 균형을 잃거나(또는 잃을 것 같은 느낌이 들 경우) 실제로 넘어지는 것을 방지할 수 있습니다.
  3. 지지 표면의 중앙에 참가자의 발을 위치시키십시오. 각 발의 내측 복사뼈(medial malleolus)가 파란색 수평선 위에 오도록 하여 발목 관절이 횡회전축과 일치하게 하고, 종골(calcaneous)의 외측면을 S, M 또는 T 표면 표시 선에 맞춰 위치시키십시오. 안전 스트랩의 장력을 조절하여 너무 느슨하거나 너무 팽팽하지 않게 하십시오.
    참고: 참가자의 키에 따라 소형은 76-140 cm, 중형은 141-165 cm, 대형은 166-203 cm 범위입니다 (Figure 1A). 지지 표면(듀얼 포스 플레이트)의 전후 이동은 y축을 따라 이루어지며, 지지 표면의 좌우 이동은 x축을 따라 이루어집니다. 듀얼 포스 플레이트는 발목 관절의 횡축을 나타내는 x축을 중심으로 회전할 수 있습니다. 참가자가 발목을 파란색 수평선 위에 두고 S, M 또는 T 표시의 중심선(y축)으로부터 양옆으로 같은 거리에 서 있을 때, 무게 중심은 x축과 y축의 교차점 바로 위에 위치해야 합니다. 이 위치는 흔들림 각도 계산의 기준점으로 작용합니다.
  4. 참가자에게 양손을 옆에 두고 똑바로 서서 전방의 시각적 주변 환경을 바라보게 하십시오. 테스트가 진행되는 동안 발을 움직이지 않도록 요청하십시오 (Figure 1B).
    참고: 발이 올바르게 위치했다면, 무게 중심(COG) 디스플레이에 졸라맨 형태의 그림이 x축과 y축의 교차점에 표시되어야 합니다. 하지만 발이 (위의 지침에 따라) 올바르게 위치했음에도 불구하고 졸라맨 그림의 정렬이 맞지 않는 경우, 발의 위치를 다시 조정하지 마십시오.

4. 감각 조직 검사 (SOT)

  1. SOT 프로토콜의 조건 1-6을 완료하십시오.
    참고: SOT는 6가지 조건으로 구성되며, 각 조건은 20초 동안 지속되는 3회의 시행으로 이루어집니다. 조건 1과 2에서 대상자는 각각 눈을 뜬 상태와 감은 상태로 정지해 서 있습니다. 이를 통해 시각적 단서가 제거되었을 때 흔들림이 증가하는지 확인하고, 대상자가 체성감각 입력(somatosensory input)을 얼마나 효과적으로 활용하는지 결정합니다. 조건 3에서 대상자는 눈을 뜬 상태로 서 있으며, 주변 시각 환경이 흔들림 참조(sway-referenced)되어 시각적 단서가 부정확해집니다. 조건 4에서는 지지 표면이 흔들림 참조되어 체성감각 단서가 부정확해집니다. 조건 5는 눈을 감은 상태에서 흔들림 참조 지지 표면 위에서 수행됩니다. 이는 시각적 단서가 제거되고 체성감각 단서가 부정확할 때 대상자가 전정 단서(vestibular cues)를 어떻게 활용하는지 결정합니다. 마지막으로 조건 6에서는 시각적 주변 환경과 지지 표면이 모두 흔들림 참조되며, 이를 통해 대상자가 시각적 단서가 부정확할 때조차 이에 의존하는지 확인합니다. SOT 조건은 난이도 순으로 구성되어 있습니다. 처음 3가지 조건은 정적인 지지 표면에서 수행되며, 마지막 3가지 조건은 동적인 지지 표면을 사용합니다.
  2. 각 시행 후 점수를 평가하십시오 (연령별 표준 데이터셋 대비 대상자의 평형 점수(Equilibrium score)를 나타내는 녹색 또는 빨간색 막대가 표시됩니다). 대상자에게 도움이 필요한 것으로 보이면 언제든지 시행을 중단하십시오.
  3. 대상자가 발을 떼거나, 주변 시각 환경을 터치하거나, 넘어지기 시작하는 모든 시행을 균형 상실(LOB)로 표시하십시오. 필요한 경우 시행 사이에 대상자가 휴식을 취하게 하고, 이후에 발의 위치를 정확하게 다시 조정하십시오.

소프트웨어가 다음의 주요 변수들에 대한 결과값을 계산하도록 합니다: 평형 점수(Equilibrium score) - 전반적인 균형 지표; 전략 분석(Strategy analysis) - 발목 전략과 고관절 전략 중 어느 것이 우세한지를 나타내는 지표; 감각 분석(Sensory analysis) - 균형 유지를 위해 어떤 감각 체계(즉, 체성 감각, 시각, 전정 기관 또는 시각 선호도)가 사용되는지를 나타내는 지표; 그리고 각 시행 시작 전의 초기 COG 정렬(COG alignment). 평형 점수는 식 1에 따라 계산되며, 여기서 12.5°는 전후 방향의 최대 정상 자세 동요를 나타내고, θ는 피험자의 계산된 최대 전후 COG 변위14를 나타냅니다. 점수가 100점이면 완벽한 안정성을 의미하며, 0점은 균형 상실을 나타냅니다.

정적 평형 공식, \(\frac{12.5^\circ - (\theta_{\text{max}} - \theta_{\text{min}})}{12.5^\circ} \times 100\), 방정식.
전략 점수(Strategy score)는 최대 가능 전단력인 25 lbs (11.4 kg) 대비 전단 진동의 피크 간 진폭을 나타냅니다. 여기서 25 lbs는 좁은 빔 위에서 균형을 유지하기 위해 고관절 전략만을 사용한 개인들이 생성한 최대 전단력과 최소 전단력의 차이입니다 (Nashner, 미발표 데이터; EquiTest 시스템 운영자 매뉴얼에서 인용)14. 100에 가까운 점수는 완전한 발목 전략을 나타내며, 0에 가까운 점수는 최대 전단력을 동반한 완전한 고관절 전략을 나타냅니다. 감각 분석(Sensory analysis)은 특정 감각 테스트 조건 쌍의 평균 평형 점수(Equilibrium scores)를 사용하여 4가지 감각 비율을 계산합니다. 그 내용은 다음과 같습니다.

정적 평형, 방정식 ΣFx=0, ΣFy=0; 공식 목록 다이어그램; 감각 조건 비율.
초기 COG 정렬은 각 SOT 시행 전 0.5초 동안의 평균 전후 COG 위치로 결정됩니다.

5. 운동 조절 테스트 (MCT)

  1. MCT의 모든 6가지 조건을 완료하십시오. 여기에는 크기별로 등급이 지정된(소, 중, 대) 3가지 전방 및 3가지 후방 이동이 포함됩니다.
    참고: 소형 이동은 임계 자극을 나타내며, 대형 이동은 피험자가 최대 반응을 생성하도록 요구합니다. 중간 이동은 이 두 범위의 중간 단계입니다. 각 조건은 3회씩 수행되며, 각 시행 사이에는 1.5-2.5초의 무작위 지연 시간이 있습니다. 각 이동 중 지지면의 수평 변위는 피험자의 신장에 따라 조정됩니다.
  2. 위의 지침에 따라 발이 지지면 위에 정확하게 위치했는지 확인하십시오. 표준화된 순서(후방 이동 후 전방 이동)로 시행하십시오. 필요한 경우 시행을 중단하고 위에 설명한 대로 균형 상실을 기록하십시오.
    참고: 전체 MCT는 휴식 없이 완료하는 데 약 5-10분이 소요됩니다. 소프트웨어가 다음 관심 변수에 대한 결과값을 계산하도록 하십시오: 체중 대칭성(Weight symmetry) - 힘 변환기로 측정한 이동 시작 전 좌우 하지의 체중 부하 분포; 잠복기(Latency) - 지지면 이동 시작부터 피험자의 능동적 힘 반응까지의 시간 차이(밀리초 단위)로, 각 하지별로 독립적으로 측정함; 진폭 스케일링(Amplitude scaling) (또는 상대적 반응 강도) - 후방 및 전방 이동 중 신체에 가해진 각운동량을 억제하기 위한 피험자의 능동적 힘 반응 강도. 반응 강도는 각 다리별로 각운동량(degrees/second) 단위로 독립적으로 측정되며 신장 및 체중에 대해 정규화됩니다.

6. 참여자 디브리핑

  1. SOT 및 MCT 완료 후 참가자가 플랫폼에서 내려오는 것을 돕습니다. SOT와 MCT의 전반적인 수행 결과를 설명하여 측정 결과의 의미를 논의합니다.
  2. 적절한 경우, 참가자가 어느 테스트에서라도 낮은 점수를 기록했다면 자격을 갖춘 전문가의 감독 하에 균형 훈련 프로그램에 참여하도록 논의하거나 안내합니다. 감각 점수 중 어느 하나라도 점수가 낮게 나왔다면 추가적인 의학적 정밀 검사를 권장합니다.

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결과

발목-상완 혈압 지수 (ABPI)

개인의 ABPI는 말초 동맥 질환의 존재 여부를 분류하는 데 사용될 수 있습니다. ABPI가 1.0-1.2인 경우 정상 범위에 해당합니다. 0.9-1.0 사이의 값은 수용 가능하지만, 0.4-0.9는 경증에서 중등도의 말초 동맥 질환 중증도를 나타냅니다. ABPI가 <0.4인 경우 중증 말초 동맥 질환으로 확진합니다15. ABPI <0.9는 말초 동맥 질환에 대해 95%의 민감도와 99%의 특이도를 보이며16, 말초 동맥 질환 환자의 다리 기능과 연관이 있습니다.

감각 조직화 검사

그림 2는 한 명의 피험자를 대상으로 한 SOT의 평형 점수(Equilibrium score), 감각 분석(Sensory analysis), 전략 분석(Strat...

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토론

자세 조절 평가는 종종 노화나 질병으로 인해 낙상에 대한 감수성이 더 높은 개인에게 중요합니다. 전산화된 동적 자세 검사는 균형을 담당하는 감각 시스템이 장애를 체계적으로 구별하는 별도의 프로토콜을 통해 도전할 수 있다는 점에서 독특한 기술입니다4. 감각 조직 테스트(SOT)는 사람이 체감각, 시각 또는 전정 신호를 제대로 사용하지 않거나 부정확한 경우에도 시각적 입력에 의존하는 경우를 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 감각 분석 은 사람이 전정 신호를 제대로 사용하지 않거나 전정 신호를 사용할 수 없는 경우를 식별합니다. 이는 시각적 단서가 없고(눈을 감았을 때) 흔들림 참조 지지 표면(조건 5)으로 인해 체감각 단서가 부정확할 때 평 형 및 전략 점수 를 분석하여 달성됩니다. 이러한 정보는 많은 파행 환자가 자신도 모르게 전정 기능 장애9를 가지고 있기 때문에 말초 동맥 질환에 특히 유용하며, 이는 결국 균형을 손상시키고 낙상 위험을 높입...

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공개 사항

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다. 저자는 이 원고의 출판과 관련된 실제 또는 인지된 이해 상충이 없습니다.

감사의 글

이 연구에 대한 감사의 글은 없습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
NeuroCom EquiTestNeuroCom, Natus Medical Incorporated, San Carlos, CA, USA
사업부 휴대용 도플러 초음파Huntleigh Technology Plc, Cardiff, UK
혈압계(혈압) 커프

참고문헌

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재인쇄 및 허가

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감각 조직화 검사운동 제어 검사EquiTest 시스템이중 힘판시각 주변부 보정체성감각 시각 전정기관발목 상완 지수
간헐적 파행 환자의 자세 조절 평가를 위한 Computerized Dynamic Posturography (간헐적 파행 환자의 자세 조절 평가를 위한 Computerized Dynamic Posturography)
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