자세 조절 전략 학습이 외반슬 아동의 신체 정렬 변화에 미치는 영향 = Effects of Postural Control Strategy Learning on Changes in Physical Alignment of Children with Genu Valgum

국문 초록 (Abstract)

현대인의 좌식 생활과 신체활동 감소는 자세 부정렬(postural malalignment)을 유발하며, 이로 인해 통증이나 기능적 불편을 호소하지만, 병리 진단 기준에는 미치지 않는 경계성 대상자가 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 경계성 대상자에게는 일반적인 운동이 아닌 정렬 개선을 위해 특별히 고려된 치료적 운동이 요구된다. 그러나 기존의 연구들은 정렬 개선을 단편적 결과 지표로만 평가하여, 정렬이 어떠한 기전을 통해 조절되고 학습되는지에 대한 근신경계적 관점의 이해는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 외반슬(genu valgum) 특성을 지닌 사춘기 이전 아동(만 10~12세) 5명을 대상으로, 신경생리학적 운동조절(motor control) 분야의 참조좌표 제어 이론(Referent Control Theory, RCT)에 기반하여 구성된 자세 조절 전략 학습 운동 프로그램을 4주간 총 12회 적용하였으며, 그 효과와 시간 경과에 따른 변화 양상을 탐색하고자 하였다. 이를 위해, 해부학적 정렬 변화는 사전·사후 X-ray를 통해 확인하였다. 시간에 따른 자세조절 능력의 변화는 중재 기간 동안 반복 측정을 실시하여 평가하였으며, 이를 위해 자세분석기로 정적·동적 대퇴경골각(tibiofemoral angle, TFA)을, 족저압 분석기로 평균 압력 중심 속도를 산출하였다. 또한 조절 전략 학습 과정에서 나타나는 전전두엽 활성 변화를 파악하기 위하여 fNIRS를 사용해 산소화 혈색소(oxygenated hemoglobin, HbO)를 측정하였으며, 모든 반복 측정은 1, 3, 6, 9, 12회기의 운동 중재 전·후 시점에서 동일하게 수행하였다. 자료 분석은 사전·사후 변화량을 활용하여 즉각 효과를 평가하고, 회기별 사전값의 기울기를 활용하여 누적효과를 평가하였다. 또한 변화량의 기울기는 조절 과정에서의 효율화를, 변화량 절댓값의 기울기는 오차 크기 감소에 따른 안정화를 확인하는 지표로 활용하였다. 5명의 대상자에게서 공통적인 변화 경향을 확인하기 위하여 Wilcoxon 부호순위 검정(Wilcoxon signed-rank test)을 실시하였으며, 통계적 유의확률(p-value)을 함께 확인하되, 소수 표본으로 구성된 단일사례군 반복 측정 설계의 특성을 고려하여 Z값을 중심으로 시간 경과에 따른 변화의 방향성과 경향성을 해석하였다.
연구 결과, X-ray 기반 TFA에서는 모든 대상자의 하지 정렬이 해부학적 정상 범위(173–175°)로 유의미하게 수렴하는 양상을 보였다. 정적 및 동적 TFA 역시 중재가 진행됨에 따라 외반 편위가 감소하는 양상이 관찰되어, 하지 분절 정렬조절의 정확도가 향상된 것으로 나타났다. 또한, 평균 압력 중심 속도는 회기 후반으로 갈수록 감소하는 경향을 보여, 자세 흔들림을 보정하기 위한 불필요한 이동이 줄어들어 자세 안정성이 높아진 것으로 관찰되었다. 전전두엽 HbO의 변화는 초기 회기에서 상승하였으나 후반부에서 감소하는 양상을 보였으며, 이는 새로운 조절 전략을 학습·적용하는 초기에는 높은 인지적 자원이 요구되지만, 전략이 정교화·내재화됨에 따라 필요한 인지적 비용이 감소하는 변화를 반영한다. 결론적으로, 자세 조절 전략 학습 기반 운동 프로그램은 외반슬 아동의 신체 정렬과 동적 자세조절 능력에 긍정적인 변화를 유도하였으며, 이러한 변화는 시간에 따라 진행되는 조절 전략의 재학습과 신경생리학적 효율화 과정을 통해 이루어짐을 확인하였다. 본 연구는 소수 표본을 대상으로 한 단일사례군 반복 측정 설계의 탐색적 연구로서 표본 수의 제한과 일부 평균 압력 중심 속도 데이터 손실이라는 한계가 있으나, 정렬 개선이 단순 근력 강화가 아닌 뇌–신경계 기반 조절 전략의 시간적 학습 과정을 통해 가능하다는 초기 근거를 제시하였으며, 이러한 결과는 본 프로그램이 외반슬 아동에게 적용 가능한 치료적 운동으로 활용될 수 있음을 시사하는 탐색적 근거를 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. 연구 필요성 1
• 1.2. 연구 목적 4
• 1.3. 연구 가설 4
• 1.4. 연구 제한점 4
• 1.5. 용어 정의 5
• 2. 이론적 배경 8
• 2.1. 정렬 이상 8
• 2.2. 자세조절 8
• 2.3. 압력 중심 9
• 2.4. 최적 피드백 제어 이론 9
• 2.5. 자세조절 학습에서 전전두엽의 기능 10
• 2.6. 기능적 근적외선 분광법 11
• 2.7. 운동조절 12
• 2.8. 운동학습 13
• 2.9. 신경가소성 14
• 2.10. 외반슬 14
• 2.11. 운동사슬 15
• 3. 연구 방법 17
• 3.1. 연구 대상 17
• 3.2. 연구 설계 18
• 3.3. 연구 절차 19
• 3.4. 측정 내용 및 방법 19
• 3.5. 운동 중재 방법 26
• 3.6. 자료 분석 방법 34
• 4. 결과 35
• 5. 논의 48
• 6. 결론 및 제언 55
• 참고문헌 56
• Abstract 61