시각적 바이오피드백을 이용한 호흡 훈련이 COVID-19 경험 환자의 호흡 근활성도 및 호흡 기능에 미치는 영향

Ⅰ 서 론

세계적으로 유행하기 시작한 COVID-19는 감염 후 초기 증상이 매우 경증이거나 중증 상태(overt symptoms)로 나타나 주로 폐의 기능을 손상시켜 다른 질병에 대한 대응능력을 떨어트리며, 호흡기 질환과 심혈관 질환을 더욱 약화시킨다(보건복지부, 2020). 호흡기 감염증상과 관련하여 치료 후 합병증은 호흡 기능의 약화 또는 호흡 근력의 약화가 나타나게 된다. 이러한 COVID-19 의 중재법으로 항바이러스 약물이나 병증을 완화시키는 약제를 투여하고, 비침습적 중재법으로는 호흡기 치료를 적용할 수 있으나 COVID-19 중증 환자들은 대부분 폐의 심각한 손상을 입게 되어 저산소성 호흡부전으로 치료를 받게 되고 더욱 심각해질 경우 인공 호흡기 치료를 받게된다(이신원, 2020).

호흡근이 약화된 환자들은 피로와 호흡장애로 일상생활 능력에 방해를 받으며 많은 노력이 요구되는 상태가 된다(Teixeira 등, 2005). 특히 가슴우리의 호흡 근육들의 약화는 기침과 가래 배출의 능력을 감소시켜 기도 내 분비물이 축적되어 여러 호흡기계 질환의 합병증을 발생시킨다(Chen 등, 1990; 이재석, 2022). 호흡기능 문제 환자들에게 가슴우리의 확장과 환 폐활량을 적절하게 유지시킴으로써 호흡 기능의 감소 문제를 해결해야 한다(Frownfelter 등, 2014).

호흡 치료의 목적은 저하된 호흡 기능을 증진과 일상생활 수행과 삶의 질을 향상시키며 흉부와 운동성 유지, 호흡근 협응 증대, 비효율적인 호흡 패턴 교정에 도움을 줄 수 있다고 하였다(Jaap 등, 1996).

호흡훈련과 관련한 선행연구를 살펴보면 Moodie 등(2011)은 가로막과 들숨 협력근에 부하를 적용함으로써 근력과 지구력향상에 도움을 준다고 보고하였고, 시각적 바이오피드백을 이용한 가로막 호흡 훈련군에서 들숨용량과 기침능력의 향상이 나타났다고 하였다(이진욱, 2024; 방환복, 2023). Peper 등(2016)은 표면근전도를 활용하여 숨을 내쉴 때 근육의 활성화를 모니터를 통해 실시간으로 피드백받고, 이를 바탕으로 숨을 들이마실 때 복벽근육을 이완시켜 가로막의 수축을 촉진하는 방법을 연구하였다. 그러나 이러한 선행연구는 COVID-19를 경험한 환자를 대상으로 훈련을 한 것이 아니기 때문에 이런 가로막 호흡 훈련이 COVID-19 환자의 중재법으로 적합하다는 근거가 부족하다. 현재 COVID-19환자의 호흡훈련 방법은 객담배출방법, 기침유발기, 강화폐활량기 등을 이용한 재활훈련이 주를 이루고 있으며(이장우, 2022), COVID-19를 경험한 환자를 대상으로 훈련 중재의 효과를 규명하는 연구가 필요한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 시각적 바이오피드백을 이용한 호흡 훈련이 COVID-19를 경험한 환자의 호흡 근활성도 및 호흡 기능에 미치는 영향에 대해 연구하여 호흡 훈련이 COVID-19환자의 호흡근 중재법으로 적합한 지를 알아보고자 한다.

Ⅱ. 연구방법

3. 중재방법

1) 시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련(VBG)

VBG군은 30분간 시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련을 시행하였다. 시각적 바이오피드백을 이용한 호흡 훈련군의 중재를 위해 바이오피드백 훈련과 관련한 표면 근전도 측정 장비(Noraxon MR3, Gyeonggi-do, Korea)를 사용하였다. 이를 통해 들숨과 날숨의 호흡에 실시간 패드백을 받을 수 있도록 하였다. 표면 근전도 신호의 피부 저항을 줄이기 위해 피부를 알코올 솜으로 깨끗이 닦은 후 전극을 부착하였으며 전극(single Electrode T246H, Gyeonggi-do, Korea)은 전극 간 거리를 1cm 이내로 하여 ASIS에서 배꼽까지 1cm지점에 부착하였다(그림1). 배곧은근과 2~3cm 떨어진 지점에 양쪽 배바깥빗근에 부착하였다. 전극 부착 후 치료사는 대상자가 엉덩 관절을 90°로 굽히고 무릎 관절을 편 길게 앉은 자세(long sitting position)에서 호흡 훈련을 진행하는 동안, 참가자에게 모니터 화면을 지속적으로 주시하도록 구두로 안내하였으며, 모니터 화면은 참가자가 편안하게 볼 수 있는 위치에 배치하였다. 숨을 내쉬는 동안 전극을 부착한 배벽 근육을 수축시켜 모니터 화면의 실시간의 근수축 그래프를 보면서 배 부위 수축을 확인하고 숨을 마시는 동안 배벽 근육을 이완시키고 배벽 근육을 확장하여 그래프를 확인하도록 하였다. 최대 노력으로 호흡하였을 때 모니터 상 들숨 및 날숨의 그래프 크기를 기억한 후 그 값을 목표로 들숨 및 날숨을 지시하여 들숨 시 배벽 이완 및 가로막 수축과 날숨 시 배벽 수축 및 가로막 이완을 구분하여 호흡하도록 교육하였다(Peper, 2016). 호흡 훈련은 호흡을 분 당 10회 진행 후 30초 간 휴식을 1세트로, 총 10세트 진행하였다.

Figure 1.

Attaching the electromyography electrodes.

2) 호흡 훈련(OBG)

OBG군은 30분간 호흡 훈련을 시행하였다. 호흡 훈련은 엉덩 관절을 90°로 굽히고 무릎 관절을 편 길게 앉은 자세에서 어깨를 이완시킨 상태를 유지하며 실시하였다. 치료사 3년 이상의 경험이 있는 물리치료사로 호흡물리치료에 경험이 있는자로하였으며, 중재 전 대상자에게 적절한 호흡 훈련 방법을 설명하였다. 들숨 시 위쪽 갈비뼈는 움직이지 않도록 하고 배만 부풀어 오르게 하며, 느리고 깊은 호흡을 코로 들이마시도록 유도하였다. 날숨 시에는 입으로 내쉬며 배가 들어가도록 안내하였고, 이러한 훈련 방법을 대상자에게 자세히 설명하였다.

대상자들이 올바른 호흡을 실현할 수 있도록, 한 손은 배에, 다른 손은 가슴에 올려 놓게 하여 배의 움직임을 느끼게 하고, 위쪽 갈비뼈가 움직이지 않도록 주의하며 교육을 진행하였다. 이후 충분한 연습을 거친 후 훈련을 시작하였다. 호흡 훈련은 호흡을 분 당 10회 진행 후 30초 간 휴식을 1세트로, 총 10세트 진행하였다. 중재 기간 동안 대상자가 어지러움, 두통, 호흡 곤란, 가슴과 배에 통증을 호소하는 경우 증상이 없어질 때까지 휴식 시간을 가지도록 하였다(Kisner & collby, 2005).

Ⅲ. 결 과

1. 대상자의 일반적 특성

시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련군과 일반호흡 훈련군의 일반적인 특성에서 두 군의 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>0.05)(Table 1.).

Table 1.

General characteristics of the subjects(N =29)

2. 근활성도의 변화

VBG군의 근활성도 변화는 중재 전 후 왼쪽 배바깥빗근의 유의한 향상이 있었으나(p<.05), 그 외 다른 근활성도 및 OBG군, 군 간 비교에서 유의한 변화는 없었다(p>.05)(Table 2).

Table 2.

Comparison of two groups for muscle activity(N = 29)

2. 호흡기능의 변화

호흡기능은 중재전, 후 두 군 모두 유의한 기능향상이 있었고(p<.05), 집단 간 중재 후 비교에서 VBG군에서 유의한 변화가 나타났다(p<.05)(Table 3).

Table 3.

Comparison of two groups for respiratory function(N = 29)

Ⅳ. 논 의

본 연구에서는 시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련과 일반 호흡 훈련을 통해 호흡근 근활성도와 호흡기능에 미치는 영향을 알아보았으며, 연구결과를 바탕으로 VBG군이 더욱 효과적임을 알 수 있었다.

호흡 훈련은 호흡 시 통증을 경감시키고 기관 내 분비물 배출을 촉진하여 폐 합병증을 효과적으로 예방할 수 있다고 보고 되었으며 입원 초기에 적용할 수 있는 호흡 재활 방법으로 임상에서 사용되고 있다(Genc 등, 2008). 호흡 훈련 시에 정확한 가로막 수축의 인지와 역설적인 호흡의 방지를 위해 다양한 바이오피드백을 적용하여 호흡 훈련의 효과를 알아본 연구가 보고되었으며(김지선, 2014). 그 중 표면근전도를 이용한 실시간 시각적 바이오피드백은 근육의 선택적인 활성화를 목표로 하며 잠재적으로 근육 조절 능력이 향상된다고 보고되었다(Holtermann 등, 2010). 그리고 Peper등 (2016)은 표면 근전도를 사용한 호흡 훈련이 또는 심장 수술, 과호흡있는 환자의 호흡 재훈련에 유용하다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 시각적 바이오피드백을 이용한 호흡 훈련이 COVID-19를 경험한 환자의 호흡 근활성도 및 호흡 기능에 미치는 영향에 대해 시각적 바이오피드백을 이용한 호흡 훈련이 코로나19 경험 환자의 호흡 기능에 미치는 영향을 알아보고자 폐기능, 호흡 근활성도, 들숨능력을 측정하였다.

본 연구에서 배곧은근과 배바깥빗근의 근 활성도검사 결과 배곧은근과 배바깥빗근의 근 활성도는 집단 간·내 중재 전·후 비교에서 모두 유의한 변화가 없었다. 배바깥빗근의 근 활성도의 집단 내 비교에서 오른쪽 배바깥빗근은 유의한 기능 향상이 없었으나, 왼쪽 배바깥빗근에는 중재 전·후 VBG만 유의한 기능 향상이 있었다. 이러한결과는 정상적인 호흡을 위해서는 안정적인 자세와 정상적인 척추 정렬이 필요하고, 안정적인 자세와 척추 정렬이 선행되어야만 정상적인 호흡이 가능하다는 선행연구(perri & Harford, 2004)를 통하여 호흡 훈련을 진행 할 때 자세와 척추 정렬을 올바르게 하지 않은 상태에서 훈련을 진행하여 비대칭적이고 제한적인 부위에 한정된 효과가 나타났다고 사료된다. 또한 배곧은근에서 유의한 결과가 나오지 않은 이유로는 호흡 운동이 호흡 근활성도 및 가슴우리 용적에 미치는 영향에 대해 알아본 Ha 등(2014)의 연구에서 호흡운동 적용 후의 집단 별 호흡근 활성도 변화를 비교해 볼 때 배곧은근에서는 나타나지 않았다고 보고하였는데, 이 연구를 근거로 8주라는 짧은 기간 동안 호흡 운동만으로는 배곧은근의 근 활성도에 유의한 결과를 내기는 어려울 것 이라고 사료된다.

본 연구에서 폐 기능 검사를 위해 노력성 폐활량(FVC), 1초간 노력성 날숨량(FEV1), 최대호기속도를 측정하였으며 폐 기능 검사 결과 본 연구에서 두 군 모두 전과 비교하였을 때 중재 후 유의한 향상이 나타났다. Ha와 Lee(2019)의 연구에서는 호흡 훈련이 폐 기능과 가로막 수축률 향상에 통계적으로 유의미한 영향을 미친다고 보고하였으며, 가로막의 정확한 수축을 인지하여 호흡 운동을 수행하는 것이 중요하다고 강조하였다. 이러한 연구들은 호흡 훈련과 시각적 바이오 피드백을 활용한 호흡 훈련이 폐기능을 나타내는 노력성 폐활량의 유의미한 증가를 보인 본 연구의 결과와 일치하였다. 폐 기능과 가로막 움직임의 상관관계를 조사한 Jung 등(2014)의 연구에서는 가로막 운동성과 노력성 폐활량 간에 상관관계가 있음을 보고하였다. 이러한 연구들은 호흡 훈련과 시각적 바이오 피드백을 활용한 호흡 훈련이 폐기능을 나타내는 노력성 폐활량의 유의미한 증가를 보인 본 연구의 결과와 일치하는데 본 연구에서는 들숨에 주요하게 관여하는 가로막의 수축이 호흡 훈련과 시각적 바이오 피드백을 활용한 훈련을 통해 가로막의 근력과 지구력이 증가함에 따라 환기가 개선되고, 그 결과 폐기능이 향상된 것으로 생각된다.

본 연구의 제한점은 선정기준을 충족하는 대상자를 통해서 연구를 실시하였으므로 본 연구 결과를 모든 사람에게 일반화하는 것에 제한이 있으며, 호흡훈련의 다양성과개인 적응성에 대한 고려가 적었으며, 대상자의 일상생활을 완벽히 통제할 수 없어 외부 요인이 영향을 배제시킬 수 없다는 것이다. 앞으로 다양한 호흡운동 훈련, 대상자의 능력에 따른 난이도의 차이 설정, 다양한 평가를 고려하는 연구가 추가적으로 필요하다고 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련이 COVID-19경험 환자의 호흡 근활성도 및 호흡 기능에 미치는 영향을 알아보았으며 결과는 다음과 같다. 첫째, COVID-19경험 환자의 호흡 근활성도에서 일부 변수의 군내 유의한 증진이 나타났다. 둘째, COVID-19경험 환자의 호흡 기능에 군내와 군간 유의한 증진이 나타났다.

호흡기능의 증진은 COVID-19경험 환자에게 매우 중요한 요소이다. 시각적 바이오피드백 이용한 호흡 훈련은 보다 쉽고 안정적으로 호흡기능에 증진을 줄 수 있다. 이에 본 연구는 COVID-19 경험이 있는 환자들의 호흡 기능 향상을 위한 하나의 중재 방법을 제시하였으며, 앞으로 다양한 운동 프로그램 개발과 관련된 연구가 계속 이루어져야 할 필요성이 있다.

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