기능적 전기 자극
[functional electrical stimulation]
마비된 근육에 적절한 강도의 전기 자극을 가하여 주어진 기능을 수행하도록 하는 치료법
정의
기능적 전기 자극은 마비된 근육에 적절한 강도의 전기 자극을 순차적으로 가하여 주어진 기능을 수행하도록 하는 치료 행위를 말한다. 다시 말해, 근육을 움직이게 하는 전기 자극을 주어 근육이 제 기능을 할 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라, 근육이 상부운동신경계와 단절된 뒤 나타나는 근위축을 방지하거나 지연시켜 근육의 기능이 퇴화하는 것을 막고, 근육이 가지는 본래의 운동 기능을 지속할 수 있도록 재교육하는 효과를 가진다. 전자의 경우를 좁은 의미의 기능적 전기 자극이라 하며, 후자의 경우를 신경근 전기 자극이라고 하며, 넓은 의미의 기능적 전기 자극은 두 가지를 모두 포함한다. 근수축의 조절은 상지 및 하지에 따라 다른 전기 자극 빈도로 조절한다. 일반적으로 저주파 자극이 이용되며 이는 근육의 피로를 최소화하고 지속적인 기능 수행을 가능하게 하기 때문이다. 자극 빈도 이외에도 자극의 진폭과 파동 지속시간으로 조절된다. 지속적인 전기 자극으로 조직 내로 이동하는 전하량이 증가하여 전기장이 넓어지고, 보다 많은 수의 운동 단위를 동원하여 근수축력을 강화할 수 있다. 기능적 전기 자극을 위한 구성 요소는 전극, 자극기, 조절기로 이루어진다. 전극의 형태는 단극 전극 및 쌍극 전극이 이용되며 부착방법에 따라 경피 자극에 사용되는 표면전극, 피하 혹은 근육 내로 삽입하여 사용하는 삽입 전극, 이식형 전극으로 나눌 수 있다. 또한 질병에 종류에 따라 다양한 전기 자극 조절 치료가 가능하다. 1) 척수 손상 - 파라스텝(Parastep): 척수 손상 환자의 보행 치료에 사용한다. - 루이지애나 주립대 상반보행 보조기(Louisiana State University Reciprocating Gait Orthosis, LSU-RGO): 보조기와 결합한 복합(hybrid) 시스템으로서 한쪽 하지의 고관절 신전근을 교대로 자극하여 반대쪽 하지를 앞으로 내딛도록 유도한다. 2) 배뇨 장애 Finetech-Brindley system: 요추부의 후궁을 절제한 후 배뇨를 담당하는 복측 천수 신경근을 분리하여 전극을 이식하여 전기 자극을 시행하여 배뇨를 조절한다. 3)호흡 재활: 호흡근이 약하여 충분한 환기가 이루어지지 않을 경우 횡격막 신경 자극으로 도움을 받을 수 있다.
준비사항
특별한 준비사항은 없다.
시술방법
1) 족하수 치료: 고전적인 방식의 자극기는 한 개의 채널을 이용하였고 발 스위치로 켜고 끌 수 있도록 되어 있었다. 전경골근이나 비골신경을 자극하여 족관절이 위로 굽혀지도록 하는(배측굴곡) 기능을 수행하였다. 발스위치는 발뒤꿈치에 부착되어 있어 입각기에 압력이 가해지면 스위치가 열리고 유각기에는 압력이 풀리면서 스위치가 닫혀 자극이 가해지는 구조이다. 이것은 타이밍 조절에 어려움이 있어 최근 이식형 전극을 이용한 시스템으로 발전하였다. 발 스위치 대신 기울기 센서를 내장시켜 보행주기를 정확하게 감지함으로써 정확한 타이밍에 자극이 가능하도록 블루투스 기능을 갖춘 제품도 있다. 2) 파라스텝(Parastep): 표면전극을 사용하는 4채널 혹은 6채널 자극기로 양측 대퇴사두근과 비골신경을 자극한다. 서 있을 때 균형을 유지하도록 필요에 따라 둔부 근육도 자극한다. 자극기는 허리에 차고 보행기의 손잡이에 부착된 조절기로 조절한다. 보행 자체는 단거리에 국한되나 마비된 하지의 근위축과 골다공증 등 근골격계 합병증을 예방하고 혈액순환과 심폐기능을 개선하는 효과가 있다. 3) 루이지애나 주립대 상반보행보조기(LSU-RGO): 4채널 자극기와 폴리머로 만들어진 띠 모양의 전극으로 하지 근육을 자극하며 상반보행보조기(RGO)와 결합되어 있다. 한쪽 하지의 고관절 신전근을 교대로 자극하여 반대쪽 하지가 앞으로 내딛도록 유도하는 방식이다. 4) VOCARE(Finetech-Brindley system): 요추부 척추의 후궁을 절제한 후 복측 천수 신경근을 분리하여 전극을 이식한다. 전극과 자극기를 연결하는 전선은피하(피부 밑) 터널을 만들어 통과시키며 자극기는 복부 전면 피하에 이식한다. 수술 후에는 주기적인 요역동학검사를 시행하여 기계의 기능을 점검하고 조절해야 한다. 자극 조절기를 통하여 환자 자신이 자극기를 원격 조정할 수 있다. 환자가 자극조절기의 스위치를 켜면 사전에 입력된 프로그램이 작동하고, 이에 맞추어 안테나를 통하여 신호를 자극기에 전달한다. 5) 횡격막 신경 자극: 횡격막 신경은 경부(목 부위)와 흉곽의 깊은 곳에 위치하므로 전극을 이식하여 자극하여야 한다. 경부를 절개하여 이식할 수도 있고, 개흉술을 통하여 상부 흉곽에서 이식할 수도 있다. 자극기는 흉곽의 전면부에 이식하고, 전극과 자극기를 연결하는 선은 피하 터널을 만들어 통과시키고 늑간극을 지나 흉곽내로 들어가도록 한다. 수술 후에는 5~10주에 걸쳐 서서히 자극 시간을 늘려가면서 횡격막의 근력과 지구력을 회복시켜야 충분한 기능을 회복할 수 있다. 최근에는 복강경 수술을 통하여 횡격막에 직접 근육 내 전극을 이식하는 방식도 개발되었다.
소요시간
기능적 전기 자극의 치료 시간은 30분에서 1시간 정도 소요된다.
주의사항
단상성 전류를 사용할 경우 반복적인 자극으로 세포와 조직이 손상될 가능성자극 빈도를 높일 경우 강한 근수축을 얻을 수 있지만 쉽게 피로해질 수 있으므로 장시간 수축을 유지하기 어렵다. 단상성 전류를 사용할 경우 반복적인 자극으로 세포와 조직이 손상될 가능성이 있다. 전기 치료 시 통증이 동반될 수 있으나 치료를 중단하면 없어지는 경우가 대부분이다. 통증이 발생하는 경우 치료자에게 알려 적용 부위, 강도 등을 조절할 수 있다. 그리고 전극의 종류가 삽입 전극일 경우 대개 바늘의 형태로 피하 또는 근육 내로 삽입하게 되므로 처음에 삽입할 때 통증이 발생하지만 이후에는 피하에는 통각수용체가 없으므로 통증의 위험이 적다.
경과/합병증
신경의 회복 여부가 치료 경과에 매우 중요하다. 하지만 중추 신경 손상의 경우 신경계가 회복되지 않을 경우에도 근육 생리에 변화를 일으킬 수 있으므로 지속적인 치료를 시행한다.
부작용/후유증
전기 치료에 사용되는 전극에 의해 과민 반응이나 피부의 자극이 나타날 수 있으며, 이식형 전극의 삽입 시술 시 출혈 및 감염과 같은 부작용이 발생할 수 있다.
치료질병
뇌졸중 후유증, 척수 손상 환자에서 보행 및 일어나기, 배뇨 또는 배변 장애, 호흡 중추 마비, 횡격막 마비, 심부정맥 혈전증 1) 뇌졸중: 다양한 후유증에서 전기 치료가 가능하다. 족하수(발목이 위로 올라가지 못하고 발바닥 쪽으로 쳐지는 것), 내번(발바닥이 몸 안쪽으로 향하여 발목이 돌아간 상태) 및 외번(발바닥이 몸 바깥쪽을 향하여 발목이 돌아간 상태) 시에 전기 자극 치료를 통하여 보행 기능을 개선할 수 있으며, 편마비 환자의 어깨 통증 완화에도 도움을 줄 수 있다. 2) 척수 손상 환자에서 보행 및 일어나기 기능을 개선하며 상지 기능의 회복을 돕는다. 3) 배뇨 또는 배변 장애 시에 전기 자극을 통하여 배뇨 또는 배변을 조절하기도 한다. 4) 상위 경수 손상으로 인한 호흡 중추 마비, 횡격막 마비 시에 전기 자극으로 호흡을 보조할 수 있다. 5) 심부정맥 혈전증에서 전기 치료를 통하여 혈전의 감소와 이차적 합병증을 예방할 수 있다. 6) 연부 조직의 상처를 보다 빠르게 치유하는 데 도움을 줄 수 있다.
생활가이드
병원에서 시술 및 자극기의 사용 방법에 대하여 교육을 받게 되는데, 궁극적으로 일상 활동 수행 기능도를 높이기 위한 것이므로 집이나 직장 생활에서 상용하여야 한다. 또한 정기적으로 재활의학과 의사로부터 바르게 사용하고 있는지 평가를 받도록 한다.