Ⅰ. 서론
1. 연구의 배경 및 필요성
척수손상의 70 %는 외상으로 인해 발생하고, 30 %는 질병에 의한 것이며, 이 중 외상으로 인한 척수손상에서 교통사고가 50 %로 가장 많고 산업재해 등으로 인한 추락사고가 15 %를 차지한다(Ji 등, 2017). 척수의 각 레벨에서는 말초신경이 좌우로 한 쌍씩 나오는데 목신경에서 나오는 말초신경은 팔로, 가슴신경에서 나오는 말초신경은 몸통으로, 허리신경에서 나오는 말초신경은 다리로 연결되어 신체의 운동과 감각, 자율신경계를 담당하게 된다(Finley 등, 2005). 척수의 손상은 심각한 장애를 초래하며, 특히 C5 이상의 신경 손상은 자율신경계 기능 이상과 C3~C5수준의 가로막 신경 지배를 받는 호흡 주동근인 가로막의 기능제한으로 호흡기능의 급격한 저하로 대부분의 환자는 기계적 환기에 의존하게 되며, 호흡 보조근들의 약화로 인해 폐 기능의 저하를 보인다(Antza 등, 2023; Randelman 등, 2021). 목과 상부 가슴 척수 신경 손상 환자에게 나타나는 자율신경계 조절 이상으로 인해 기립성저혈압, 시야장애, 어지럼증, 구토, 실신과 같은 증상과 더불어 자율신경계 반사 부전으로 인한 두통, 발한, 불안 등을 경험하게 된다(Mayr 등, 2023; Wulf & Tom, 2023).
Miranda와 Hassouna(2000)은 척수 손상으로 인한 합병증으로 인한 자율신경계 손상은 운동성마비로 인해 다양한 심혈관 합병증으로 인한 혈관의 수축 및 이완의 감소로 혈압의 감소, 생체 징후와 밀접한 대사교환과 혈액 내 가스교환 기능의 감소를 나타내는 요인이라고 하였다. 또한, 손상된 척수 아래 수준에서 교감신경계의 탈신경화를 유발하여, 교감신경의 손실과 신호 전달의 중단으로 인해 혈관 장력이 감소하여 전신 혈관 저항과 혈압이 감소한다. 척수손상 후 낮은 교감신경 활동 수준과 반사성 혈관 수축 상실이 환자가 서 있거나 앉아 있을때 교감신경계가 혈관 수축을 효과적으로 조절할 수 없어 기립성저혈압으로 나타나게 된다(Teasell 등, 2000). 기립성 저혈압(orthostatic hypotension; OH)은 수축기 혈압 20 ㎜Hg 이상 또는 이완기 혈압 10 ㎜Hg 이상 지속적인 감소 상태로 정의하며, 적극적 중재 없이는 잘 회복되지 않는다(Wahl & Hirsch, 2021). 척수 손상 환자의 75 %가 기립성저혈압을 경험하고, 부상 후 6개월 이내에 60 %가 기립성 저혈압을 경험했다. 기립성 저혈압의 발생률은 손상의 위치 및 중증도와 관련이 있다. 고위척수 손상인 목신경 손상 환자는 기립성저혈압에 더 취약한데, 고위 손상이 교감신경 경로를 손상될 가능성이 더 높다(Krassioukov 등, 2009). 이로 인해 일상생활과 재활 과정에 영향을 미치는 주요한 후유증 중 하나이다.
전신진동운동(whole-body vibration; WBV)은 진동 플랫폼에 서서 전신을 기계적 진동을 통해 근육을 수축시키고(Ritzmann 등, 2014), 진동의 진폭(㎜)과 빈도(㎐), 노출 지속시간이 높을수록 근방추의 자극을 높여주어, 근육의 수축력에 영향을 미친다(Marin 등, 2010). Maloney-Hinds 등(2008)은 진동의 빈도가 높을수록 혈류량 증가를 보이고 회복시 혈관 수축이 없다고 하였다. Figueroa 등(2011)은 전신진동운동을 적용한 결과 교감신경계를 자극하여 혈압 조절에 긍정적인 영향을 준다고 하였고, Rittweger 등(2000)은 전신진동운동을 적용한 결과 아드레날린의 농도를 증가시켜 심박수와 혈압을 증가시킬 수 있다고 하였다. Otsuki 등(2008)은 전신진동운동을 적용한 결과 동맥의 수축력의 증가와 혈압의 증가를 보고하였다.
현재 전신진동운동을 적용하여 근활성도, 근력, 혈압에 대한 효과는 다양하게 연구되고 있지만 척수손상환자를 대상으로 진동 빈도에 따른 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압에 대한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 전신진동훈련이 척수손상 환자의 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
2. 연구의 목적
본 연구의 목적은 척수손상환자를 대상으로 전신진동훈련의 진동 빈도에 따른 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ을 비교 분석하여 각 중재 방법이 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
Ⅱ. 연구방법
1. 연구 대상
본 연구는 B시 B병원에서 2024년 6월부터 2024년 9월까지 입원한 척수손상 환자 45명을 대상으로, 본 연구의 참여기준에 적합한 자로 본인 또는 보호자에게 본 연구에 대해 충분히 설명한 후 참여 동의서를 받은 후 진행하였다. 대상자의 표본 크기는 G*Power 3.1.9.7 프로그램을 사용하였으며, 상호작용 옵션에서 유의수준 .05, 검정력 0.80, 효과 크기 0.57로 설정하여 계산한 결과, 필요한 최소 표본 크기는 27명으로 나타났다. 연구대상자는 탈락자를 고려하여 총 45명을 모집하였으며, 무작위 배정 프로그램(random allocation software, version 1.0)을 통해 그룹Ⅰ 15명, 그룹Ⅱ 15명, 그룹Ⅲ 15명으로 무작위로 배정되었다. 대상자 선정기준은 만 60세 이하의 척수손상으로 진단받은 자로 ASIA-A 또는 ASIA-B 손상환자, 심혈관계에 영향을 미치는 자율신경 기능 장애의 최소 손상 수준 T6 이상인자(Berlowitz 등, 2016), 심혈관 질환, 심각한 골다공증, 활동성 감염이 없는 자, 본 연구 방법과 목적을 충분히 이해하고 동의한 자를 대상으로 하였다.
2. 측정 도구 및 방법
1) 혈압 측정
혈압을 측정하기 위해 전자 혈압계(Omron HEM-7121, Omron Healthcare, Japan)를 사용하였다. 바로 누운 자세와 선 자세에서도 혈압의 실시간 측정이 가능하며, 대상자는 측정에 앞서 바로누운자세에서 5분간 휴식을 취한 다음 위팔 암 밴드를 통해 혈압을 측정하였다(Mukherjee 등, 2018)
2) 산소포화도 측정
혈중 산소포화도(saturation pulse oxygen; SpO2)를 측정하기 위해 혈중 산소 측정기(Medical Pulse Oximeter Model 2500, Nonin, Netherlands)를 이용하여 측정하였다. 산소포화도는 전체 혈색소의 양에 대한 산소혈색소(HbO2)의 양의 백분율로 나타내며 산소포화도를 측정하기 위해 주로 사용되는 펄스 옥시미터는 서로 다른 파장의 두 개의 빛을 손가락 부분에 비추고 광원으로부터 발광된 빛이 손가락을 투과한 빛을 감지하여 산소포화도를 측정한다. 혈중 산소 측정기를 이용해 측정하기 전 손톱에 매니큐어를 제거한 다음 손가락 클립 센서를 환자의 두 번째 손가락에 장치한다. 장치가 시작되면 읽은 데이터가 실시간으로 화면에 표시되고 후속 분석을 위해 자동으로 기록된다(Mtetwa 등, 2024).
3) 기립성저혈압 평가
기립성저혈압 평가를 위해서 기립성저혈압 평가지(orthostatic hypotension questionnaire; OHQ)를 이용하여 평가하였다. 환자의 자세 변화 시 나타나는 저혈압 증상을 평가하는 데 사용되는 표준화된 척도로 증상의 중증도에 대한 자가 보고를 포함하여 기립성저혈압 증상을 평가한다. 자세 변화로 인한 현기증, 허약, 시야 흐림, 피로 등을 포함한다. 대상자가 바로 누운 자세에서 충분한 휴식을 취한 후에 평가를 진행하였다. 바로 누운 자세에서 경사대를 이용하여 60 ° 위치로 자세를 변화시킨 후 평가를 실시하였다. 점수가 높을수록 증상이 심한 정도를 나타내며, 환자 증상에 대한 주관적이고 정량적인 평가를 할 수 있다. 기립성저혈압 평가지의 급내 상관 계수는 ICC= 0.80~0.94이다(Claydon & Krassioukov, 2006; Phillips & Krassioukov, 2015).
3. 중재 방법
본 연구는 척수손상 환자 45명을 표본 추출하여, 전신 진동 50 ㎐를 중재한 그룹 Ⅰ, 전신진동 10 ㎐를 중재한 그룹 Ⅱ, 전신진동 0 ㎐를 중재한 그룹 Ⅲ으로 무작위 배치한 후 각각의 중재 프로그램을 4주간 적용하였다. 본 연구의 운동프로그램은 Alizadeh-Meghrazi 등(2014)의 연구를 수정하여 적용하였다.
1) 전신진동훈련
전신진동훈련은 총 4주간 주 5회, 1분 적용 후 1분 휴식을 1세트로 하여 3세트로 진행하였다. 경사대(Galileo Delta A Tilt Table, Galileo, Poland)를 이용하였고, 발판 부위에 전신 진동기(Galileo Med 25 TT GmbH, Galileo, Poland)를 중재하였다. 전신 진동기는 보폭에 따라 2 ㎜∼12 ㎜의 진폭을 갖고 있고, 그룹에 따라 50 ㎐, 10 ㎐, 0 ㎐의 주파수로 수직(vertical) 진동의 형태와 교대(side–alternating) 진동 형태로 적용하였다. 대상자를 경사대에 눕히고 스트랩을 이용하여 고정시킨 다음 두 발을 38 ㎝ 간격으로 서로 평행하게 위치시킨 후 경사대를 60 °로 설정하였다(Gonzales 등, 2023)
4. 자료 분석
본 연구의 결과 분석은 Window SPSS 27 프로그램을 이용하여 처리하였다. 중재방법에 따른 그룹 간 혈압, 심박수, 기립성저혈압을 비교하기 위하여 집단 간 동질성 검정과 그룹 내 변화를 알아보기 위해 대응 표본 t-검정(paired t-test)을 실시하였고, 그룹 간 변화를 알아보기 위해 이원 배치 분산분석(two-way ANOVA)을 실시 시행하였고, 사후검정은 Tukey를 사용하였다. 통계학적 유의수준은 α= .05로 설정하였다.
Ⅲ. 결과
1. 연구대상자의 일반적인 특성
본 연구에 참여한 대상자의 일반적인 특성은 다음과 같다. 연구대상자의 일반적 특성에 따른 동질성 검정에서 세 그룹이 등분산을 이루어 동일한 것으로 나타났다(Table 1).
Table 1. General characteristics of the subjects (n= 45)

Mean±SD, M/F; male/female
2. 집단 내 변화 비교
집단 내 중재 전·후 분석한 결과, 수축기 혈압과 이완기 혈압에서 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 산소포화도에서 그룹Ⅲ에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었으며, 기립성 저혈압 평가에서 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(p<.05)(Table 2).
Table 2. Comparison of changes within groups (n= 30)

Mean±SD, SBP; systolic blood pressure, DBP; diastolic blood pressure, SpO2; saturation pulse oxygen, OHQ; orthostatic hypotension questionnaire
3. 집단 간 변화 비교
집단 간 중재 후 분석한 결과, 수축기 혈압에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 사후검정 결과 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ보다 그룹Ⅰ에서 수축기 혈압이 높게 나타났다. 이완기 혈압에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 사후검정 결과 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ보다 그룹Ⅰ에서 이완기 혈압이 높게 나타났다. 산소포화도에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 사후검정 결과 그룹Ⅲ, 그룹Ⅱ보다 그룹Ⅰ에서 산소포화도가 높게 나타났다. 기립성 저혈압 평가에서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 사후검정 결과 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ보다 그룹Ⅲ에서 저혈압 지수가 높게 나타났다(p<.001)(p<.05)(Table 3).
Table 3. Comparison of changes between groups (n= 30)

Mean±SD, SBP; systolic blood pressure, DBP; diastolic blood pressure, SpO2; saturation pulse oxygen, OHQ; orthostatic hypotension questionnaire
Ⅳ. 고찰
본 연구에서는 전신진동훈련이 척수손상 환자의 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다.
척수손상은 손상 부위 이하의 신체기능이 손상되어 심폐기능, 운동기능, 감각기능 등의 장애로 인해 신체 활동에 제한을 받는다. 척수신경 손상이 생기면 척수신경이 지배하는 분절과 수준에 관련된 근육조절기능에 이상과 손상부위 이하의 감각기능과 운동기능을 상실하게 되어 영구적인 장애를 초래하게 된다(Kim 등, 2024; Sisto 등, 2012). 척수손상으로 인한 장애는 배뇨 및 배변 등의 기능상실을 초래하고, 낮은 교감신경 활동과 반사성 혈관 수축 상실로 인해 기립성저혈압등의 합병증으로 일상생활에 큰 영향을 주게 되며, 신체활동 부족으로 인한 장애를 가중시킨다(Harvey & Graves, 2011).
척수손상 환자는 교감신경 기능 장애와 혈역학적 조절 능력 감소와 척수손상 아래 수준으로 교감신경계의 탈신경화를 유발한다. 교감신경의 손실과 신호 전달의 중단으로 인해 혈관 장력이 감소하여 전신 혈관 저항과 혈압의 감소로 기립성 저혈압이 나타난다. 전신진동훈련(WBV)은 기계적으로 근육, 혈관 및 신경계를 자극하여 척수손상 환자의 혈압 조절 기능을 향상시킨다. Aoyama 등(2019)은 빈도가 높은 전신진동훈련이 혈 역학적 조절 능력을 개선을 통해 심박출량을 증가시키고 혈류의 순환을 효과적으로 개선하여 혈압의 증가를 보인다고 하였고, Šarabon 등(2020)은 운동 중재의 지속 시간과 빈도가 심혈관계 능력에 영향을 미친다고 보고하였으며, Park 등(2015)은 전신진동운동의 빈도가 높을수록 이완기 혈압 조절에서 심혈관 기능의 향상을 보고하였다. 높은 빈도의 전신진동훈련을 중재하여 심장의 이완 기능을 촉진하여 이완기 혈압의 증가를 보였고, 혈관 확장 반응을 증가시켜 혈류와 산소화를 증가시켜 심혈관 기능을 향상 시킨다고 하였다. 본 연구에서도 수축기 혈압 변화 비교에서 세 그룹 모두에서 유의한 차이를 보였고, 그룹 간 비교에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 사후 분석 결과 그룹Ⅰ이 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ 보다 수축기 혈압의 변화가 더 크게 나타났다. 이완기 혈압 변화 비교에서 세 그룹 모두에서 유의한 차이를 보였고, 그룹 간 비교에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 사후 분석 결과 그룹Ⅰ이 그룹Ⅱ, 그룹Ⅲ 보다 이완기 혈압의 변화가 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 전신진동훈련을 통한 기계적 진동이 뼈대근과 혈관벽을 자극하여 혈액순환을 촉진하고 말초혈관 저항을 증가시켜 안정적인 혈압 수준을 유지하여 순환기능에 개선을 보이고(Claydon & Krassioukov, 2006), 혈액 흐름을 개선한다고 하였다(Rittweger 등, 2000). 특히 T6 이상 척수손상 환자에서 나타나는 교감신경의 탈신경화로 인한 혈관 장력의 감소와 감소된 혈관저항이 전신진동운동을 통해 교감신경 기능을 향상시켜 근육으로 이루어진 혈관의 탄력성에 영향을 미쳐 혈압 증진에 효과적으로 변화에 영향을 미친것으로 생각된다.
척수손상 환자의 손상수준이 T6이상인 경우 느린맥박과 저혈압이 동시에 생기는 심장기능 이상을 보인다. Steinberg 등(2000)은 손상수준이 높은 T1~T6척수손상 환자보다 손상 수준이 낮은 T7~T12척수손상 환자를 대상으로 안정 시와 최대 운동검사 후 최고산소섭취량, 최고 심박수, 최대운동량이 높은 것으로 보고하였다. Lee와 Shin(2016)은 근력과 심폐기능을 척수손상수준에 따라 비교한 결과 T6이상 손상된 환자에서 최대 산소섭취량, 최대 환기량이 낮고, 최대 산소섭취량 대비 환기역치 비율이 높다고 하였다. 본 연구에서 산소포화도 변화 비교에서 그룹Ⅲ 에서 유의한 차이를 보였고, 그룹 간 비교에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 사후 분석 결과 결과 그룹Ⅰ이 그룹Ⅲ, 그룹Ⅱ 보다 산소포화도의 변화가 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 목뼈수준의 척수손상환자에서 나타나는 마비로 인해 호흡기능을 위한 호흡주동근과 보조근의 약화로 최대 산소섭취량의 감소를 보여 기계적 환기에 의존하게 된다(Randelman 등, 2021). 전신진동운동은 저항운동과 유사한 효과를 가져오는데 진동운동기기에 설정하는 진폭과 주파수를 이용하여 근육에 반복적인 구심성 수축과 원심성 수축을 제공하고, 주파수가 증가할수록 근방추와 골지힘줄기관의 활성화를 증가시킨다(Cardinale & Wakeling, 2005). 이로 인해 반사성 수축과 운동단위의 증가를 통해 근신경기능을 향상시켜 혈액내 산소의 흡수량을 증가시켜 산소포화도에 영향을 준것이라 생각되어진다. 하지만 산소포화도에 영향을 주는 다양한 요인으로 흡연, 가슴부위의 외상, 혈흉, 갈비뼈 골절 및 기흉등의 원인으로 감소를 보이며(Olive 등, 2003), 척수손상과 동반되어지는 외상과 대상자의 일반적인 특성으로 인해 산소포화도에 영향을 준 것으로 생각되어진다.
기립성저혈압은 척수손상 이후 교감신경 활동 장애와 혈압 조절 기능의 불균형으로 인해 발생한다(Kaufmann 등, 2012). 전신진동치료가 척수손상 환자의 기립성저혈압 증상을 개선은 혈관벽의 자극과 말초혈관의 저항성의 증가로 인한 순환계 기능의 개선, 교감신경계 활성화를 통해 에피네프린과 노르에피네프린의 방출을 증가시켜 혈관수축능력을 향상되는 교감신경계의 적응(Seefried 등, 2020), 기계적 진동을 통해 신경근육계에 작용하여 근육-힘줄 복합체의 길이에 주기적인 변화를 일으켜 근육의 고유수용성 감각 수용체를 활성화하고 반사성 근육 수축 유발을 통한 신경근육계의 활성화를 보인다. 반사성 근육 활동은 뼈대근 펌프의 기능을 강화함으로써 정맥 역류 및 심장 부하에 적응을 통해 기립성저혈압의 감소를 보인다(Hauser 등, 2022). 기립성저혈압 변화 비교에서 세 그룹 모두에서 유의한 차이를 보였고, 그룹간 비교에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 사후 분석 결과 그룹Ⅰ, 그룹Ⅱ가 그룹Ⅲ 보다 기립성저혈압의 변화가 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 전신진동훈련을 통해 발생되는 기계적 진동에 따라 신경근계에 작용하여 근육-힘줄 복합체의 길이에 반복적인 변화의 차이를 보이게 되며(Maloney-Hinds 등, 2008), 근육의 고유수용성 수용기를 활성화하고 반사성 근육 수축을 유발시켜 뼈대근 펌프의 기능을 강화함으로써 정맥 역류 및 심장 부하를 개선하여 기립성저혈압을 감소시켜 전신진동 훈련이 뼈대근육의 능동 수축과 혈관의 수축력을 증가시키고, 정맥의 역류를 방지하여 기립성저혈압에 영향을 준 것으로 생각된다.
본 연구를 통해 전신진동훈련이 척수손상환자의 혈압, 산소포화도 및 기립성 저합압에 효과적인 중재 방법임을 확인하였다. 그러나 본 연구는 중재 기간이 4주로 제한되어 있고 장기 추적 관찰이 이루어지지 않았고, 대상자의 일상생활과 복용하는 약물을 통제하지 못한 제한점이 있었다. 향후 추가적인 연구에서는 중재 기간에 따른 변화와 추적 관찰을 통한 장기 효과 검증이 요구된다. 본 연구를 기반으로 상위 수준의 척수손상 환자와 ASIA-A 또는 ASIA-B 손상환자를 대상으로 임상현장에서 손상 수준에 따를 중재 프로토콜 구성을 위한 중요한 기초 자료로 사용되어 지기를 기대한다.
Ⅴ. 결론
본 연구는 척수손상 환자의 효율적인 중재 방법을 제시하기 위해 전신진동훈련의 진동 빈도에 따른 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압에 변화를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
연구 결과 전신진동훈련을 적용한 모든 그룹에서 혈압, 산소포화도 및 기립성저혈압 변화에 유의하게 향상된 결과를 보였고 진동 빈도(㎐)가 높은 그룹에서 효과가 더 크게 나타났다. 따라서 전신진동훈련이 척수손상환자의 혈압, 산소포화도, 기립성저혈압의 증진을 위한 효과적인 중재 방법임을 확인할 수 있었다.
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