호흡 기능은 인간에게 매우 중요한 기능으로, 호흡은 대사에 필요한 공기 중 산소를 받아들여 대사과정에서 발생한 몸속 이산화탄소를 배출하는 과정이다.¹ 질병의 가장 일반적인 위험 요인 중 네 번째로 꼽히는 흡연은 천식이나 만성 폐쇄성 폐 질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)과 같은 호흡기 질환부터 심혈관 질환, 뇌졸중 및 폐암을 포함한 여러 암에 이르는 20가지 이상의 질병을 일으킨다.²

담배 연기의 성분은 주요 기도에서 말초 폐포까지 면역계뿐만 아니라 호흡기 전체에 손상을 일으킨다. 연기는 또한 기관지 세포의 염증을 일으켜 호흡근의 비대 및 기관지 섬유화를 유발한다.³ 이로 인해 공기 흐름의 장애가 발생하고 흡연자의 25%가 COPD로 이환되며,⁴ 조기에 COPD를 진단하지 못하고 계속해서 흡연한다면 폐의 비가역적인 변화를 막는 데 어려움을 겪을 것이다.⁵

세계보건기구의 최근 연구에서는 전 세계적으로 6천 5백만 명이 넘는 사람들이 중등도에서 중증의 COPD를 가지고 있다고 보고하였다. COPD는 진행성 폐 질환으로 기침, 객담 배출, 10년 이상의 호흡곤란 등의 증상을 호소하며 호흡곤란으로 폐 기능이 감소하고 일상생활 활동 수행 능력이 저하된다.⁶ 또한, 호흡곤란으로 인한 활동량 감소는 호흡근의 약화를 초래한다.^7,8

흡연에 대한 이전 연구를 살펴보면 대학생 흡연 및 비흡연 집단의 폐 기능 비교 결과 흡연 집단에서 노력성 폐활량(forced vital capacity, FVC), 1초간 최대 호기량(forced expiratory volume at one second, FEV1), 최대 수의 환기량(maximum voluntary ventilation, MVV)이 낮게 나타나 폐 기능이 낮은 것으로 보고되었으며,⁹ 20대 성인 남성의 장기적인 흡연 집단에서 낮은 유산소 운동능력을 보고하였다.¹⁰ 다른 연구에서는 30대 성인 남성의 연구에서도 흡연자가 비흡연자보다 FVC와 FEV1이 유의한 차이로 낮게 나타났으며,¹¹ 15-18세부터의 연구에서 흡연 집단에서 FVC, 최대 날숨 유량(maximal expiratory pres- sure, MEP), 가슴 확장 용적(chest expansion)이 낮은 것으로 보고되었다.¹² 이처럼 흡연 집단은 비흡연 집단보다 폐 기능이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다. 폐 기능을 향상시키기 위한 치료에는 호흡 운동, 들숨 근육훈련, 유산소 운동 등이 실시되고 있다.^13,14

반사적 이동 운동(reflex locomotion)으로 알려진 보이타 치료는 피부 표면에 있는 특정 지점을 지속적으로 자극하여 광범위한 운동 반응 즉 목, 몸통 및 사지에서 긴장성 근육(tonic muscle) 수축의 비대칭적인 패턴을 일으킨다.¹⁵ 최근, 보이타 기전을 뒷받침하는 연구가 보고되고 있다.^15,16 그중 Pontomedullary reticular formation은 직접적인 척수 입력을 받아 신체로의 입출력의 교점을 제공하고 그물 척수로(reticu- lospinal tract)를 통해 복잡한 운동 반응을 잠재적으로 유도하며 가로 막과 복부 운동 신경 세포와의 억제 연결로 자세 조절 및 비대칭 운동 패턴의 생성에 기여한다. 이는 보이타 치료의 자극 효과와 직접적으로 연관된다.^15,17 호흡 기능 개선을 위해 적용한 보이타 치료에 관한 선행 연구로는 보이타의 유발점 자극을 통하여 뇌성마비 아동의 최대 호기량, FEV1, 흉곽 용적의 양적인 변화를 보고하였고,¹⁸ 경직형 뇌성마비 아동의 호흡근이 강화되면서 폐활량이 향상되었음을 보고하였다.¹⁹ 또한, 보이타의 반사적 이동 운동이 경직형 뇌성마비 아동의 발성 능력의 향상이나 호흡 기능, 호흡근 활성도 증가에 유용하다고 보고하였다.²⁰ 지금까지 보이타 치료 관련 논문은 뇌성마비 아동과 관련된 연구가 많이 진행되었다. 그러나, 대표적으로 호흡 능력의 저하를 보이는 흡연인구를 대상으로 치료의 효과성을 입증한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 20대 흡연 남성을 대상으로 보이타의 가슴 유발점 자극이 폐 기능에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 하였다.

1. 연구 대상

본 연구는 충청남도 천안시에 소재한 D 대학교에서 흡연 남학생 3명을 대상으로 2018년 10월 29일부터 2019년 1월 19일까지 진행하였다. 대상자들은 통계청에서 보고한 일평균 흡연량인 12 ± 3개비의 담배를 5년 이상 지속하고 있는 자로 하였다. 본 연구의 대상자 선정기준은 다음과 같다. 1) 심혈관계 및 정형외과적 질환이 없는 자, 2) 폐 기능에 영향을 미치는 약물을 복용하지 않는 자. 대상자들은 실험 전 실험 과정에 대해 충분한 설명을 듣고 실험 참여에 자발적으로 동의하였으며, 연구 동의서 작성 후에 연구를 진행하였으며, 연구 기간 동안 흡연량은 유지되었다. 연구 대상자들의 특성은 Table 1과 같다.

Table 1

Characteristics of the subjects

	Gender	Age	Height (cm)	Weight (kg)	Smoking duration (yr)	Quantity of cigarettes smoked per day
Subject 1	Male	24	167	57	5	10
Subject 2	Male	24	167	67	9	14
Subject 3	Male	21	180	105	7	15

2. 연구 설계

본 연구는 단일 사례 연구(single subject experimental design)로 ABA 디자인을 사용하였으며, 기초선 단계(baseline phase), 중재 단계(intervention phase) 그리고 다시 기초선 회귀 단계(follow up phase)로 나누어 진행하였다. 초기 기초선 단계에서는 중재 없이 기초 호흡기능 자료를 측정하였고, 중재 단계에서는 보이타 중재를 실시한 이후 치료 결과를 측정하였으며, 4주 후 기초선 회귀 단계를 두었다. 보이타 중재는 대상자의 시간을 고려하여 7주간 주 3-4회 실시하였으며, 1일 1회로 1회 실시 시 좌우측 교대로 5분씩 20분간 총 25회 실시하였다. 기초선은 한 번씩 3일 동안 측정하여 안정된 자료를 확인 후 설정하였으며, 중재 종료 후와 기초선 회귀 단계에서 한 번씩 측정하였다(Figure 1).

Fig. 1.

Flow chart.

3. 측정 장비 및 방법

4. 자료 처리

기초선, 중재 그리고 중재 후 기초선 회귀 기간 동안 자료의 안정성과 변화를 비교하기 위하여 그래프와 기술 통계량을 이용한 시각 분석 법(visual analysis)을 사용하였다.

1. 각 시기별 노력성 폐활량(FVC) 비교

FVC 결과는 Figure 3에 제시하였다. 대상자 1은 기초선 단계에서 평균 3.94 L였으나 중재 단계에는 4.08 L로 증가하였으며, 기초선 회귀 단계에서는 3.99 L로 감소하였으나 기초선 단계보다 높은 값을 유지하였다. 대상자 2는 기초선 단계에서 평균 3.7 L, 중재 단계는 3.93 L로 증가하였으며, 기초선 회귀 단계에서는 3.83 L로 감소하였으나 기초선 단계보다 높은 값을 유지하였다. 대상자 3은 기초선 단계에서 평균 3.98 L, 중재 단계는 4.41 L로 증가하였으며, 기초선 회귀 단계에서는 4.30 L로 감소하였으나 기초선 단계보다 높은 값을 유지하였다(Figure 3).

Fig. 3.

The comparison of forced vital capacity form each period.

2. 각 시기별 1초간 노력성 호기량(FEV1) 비교

FEV1 결과는 Figure 4에 제시하였다. 대상자 1은 기초선 단계에서 평균 3.20 L였으나 중재 단계에는 3.44 L로 증가하였으며, 기초선 회귀 단계에서는 3.20 L로 기초선 단계와 동일하였다. 대상자 2는 기초선 단계에서 평균 3.12 L, 중재 단계는 3.33 L로 증가하였으며, 기초선 회귀 단계에서는 3.32 L로 중재 기간의 값을 유지하였다. 대상자 3은 기초선 단계에서 평균 3.52 L, 중재 단계는 3.59 L로 증가하였고, 기초선 회귀 단계에서는 3.59 L로 중재 기간의 값을 유지하였다(Figure 4).

Fig. 4.

The comparison of forced expiratory volume at one second from each period.

흡연은 폐 질환, 호흡기 질환들을 일으키는 주요 원인으로,^11,23 그중 COPD 환자들은 안정 시 호흡과 폐활량의 감소를 보이며,⁶ 이로 인한 호흡곤란은 활동량 감소와 함께 호흡근의 약화를 초래한다.^7,8

보이타 치료는 일반적으로 뇌성마비 아동의 운동 기능 손상을 개선시키고자 하는 목적으로 적용되었으며,²⁴ 이에 따른 결과로 자세 조절과 호흡 근육의 활성화 및 들숨 시 가로막의 근 활성을 보고하였다.^25,26 최근 많은 임상 연구자들은 호흡 기능 향상을 위해 보이타 치료를 적용하였으며,^18-20,26 뇌성마비 아동뿐만이 아닌 정상 성인을 대상으로 보이타 치료를 적용한 논문이 보고되고 있다.²⁷ 따라서, 본 연 구에서는 젊은 흡연 남성을 대상으로 보이타 치료를 적용하여 FVC와 FEV1의 변화를 알아보고자 하였다.

본 연구 결과 대상자 모두 보이타 치료 후 FVC가 증가하였다. 노인 흡연인구를 대상으로 한 이전 연구에서 SPIROTIGER를 사용한 피드백 호흡운동을 적용하여 배곧은근의 근 활성 증가를 나타냈으며 최대 호기 속도와 FVC의 증가를 보고하였다.²⁸ FVC는 호흡근의 근력이 강하고 기도와 폐의 저항이 작을 때 증가한다고 하였다.²¹ 정상 성인을 대상으로 보이타 가슴 유발점 자극을 적용한 선행 연구에서 배가 로근의 두께와 들숨 시 가로막 면적의 유의한 증가를 보고하였다.²⁶ 또한, 뇌성마비 아동을 대상으로 적용한 결과 배바깥빗근 및 배곧은근의 근 활성과 FVC의 향상을 보고하였고,²⁰ 들숨 시 가로막의 근 활성을 보고하였다.²⁶ 본 연구에서 호흡 기능 개선을 위해 적용한 보이타의 중재는 다른 질환 대상자에게 적용한 보이타 중재 결과와 동일한 결과를 도출하였다.²⁰ 들숨 시 가로막의 수축은 가슴우리를 측방으로 팽창시켜 가로막의 면적 증가를 야기하여 들숨을 촉진한다.²⁹ 반대로 노력성 날숨 시 복부 근육 특히, 배가로근의 수축은 복부 내압을 증가시키고 이완된 가로막을 위쪽으로 강하게 밀어 올리게 한다.²⁹ 따라서, 본 연구에서 FVC의 증가는 보이타 치료의 가슴 유발점 자극을 통해 들숨 시 가로막을 활성화시키고 날숨 시 복부 근육 특히, 배가로근의 수축을 촉진시킨 결과로 사료된다.

본 연구에서 FEV1 결과는 대상자 모두 보이타 치료 후 증가하였다. 선행연구에서 경증 COPD 환자에게 호흡근 근력 강화 훈련으로 SPIROTIGER를 사용한 피드백 호흡 운동을 적용하여 1초간 노력성 호기량과 배곧은근의 근 활성 증가를 보고하였다.¹³ Kang 등³⁰은 경직형 뇌성마비 아동을 대상으로 호흡운동을 적용하여 가로막의 자발적 호흡 수축의 크기와 호흡 근력의 증가를 보고하였으며, 이러한 요인들이 FEV1의 향상을 가져왔다고 설명하였다. 경직형 뇌성마비 아동을 대상으로 보이타 치료를 적용한 연구 결과 배바깥빗근 및 배곧은근의 근 활성 증가와 FEV1의 향상을 보고하였다.²⁰ FEV1은 기도 폐쇄 정도를 객관적으로 평가하는 대표적인 방법이며,³¹ FEV1의 감소는 전체적인 활동량의 감소를 야기하고 이로 인해 호흡곤란을 더욱 악화시킨다.³² 날숨은 정적 호흡에서 수동적인 과정이나 노력성 날숨 시에는 복부 근육이 수축되어 복부 내압 증가와 가로막의 상방 이동이 나타난다.^33,34 선행연구에 따르면, 느린 날숨을 동반한 전통적인 복부 Curl-up 운동 시 배가로근과 배속빗근의 근 활성을 증가시켰다고 보고하였다.³⁵ 이와 함께, 가로막은 복부 근육과 함께 체간 조절에 영향을 준다고 하였다.³⁶ 또한, Ha와 Sung²⁶은 보이타 가슴 유발점 자극으로 가로막의 움직임을 나타냈으며, 가로막이 호흡과 자세 유지에 관여한다고 하였다.²⁷ 따라서, 보이타 치료는 호흡에 직접적으로 관여하는 가로막을 활성화시켜 자세 조절과 호흡 근육을 활성화시킨다고 할 수 있다. Giannantonio 등²⁵은 보이타 치료가 자세 조절과 호흡 근육을 활성화시켜 뇌성마비 아동의 호흡 능력과 운동 발달을 개선시키는 효과적인 치료방법이라고 제시하였다. Cho와 Lee³⁷는 뇌졸중 환자에게 호흡 기구 운동 훈련과 호흡 운동을 적용한 결과 호흡근의 협응력과 근력이 증가해 호흡 기능의 향상으로 FEV1이 증가되었다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 FEV1의 증가는 보이타 치료의 가슴 유발점 자극을 통해 가로막 및 복부 근육의 근 활성과 호흡근들의 협응력을 증가시키고 호흡 기능을 증가시킨 결과로 사료된다.

이상의 결과를 종합해 볼 때 호흡 근육의 힘이 세고 기도와 폐의 저항이 작을 때 증가하는 FVC21와 기도 폐쇄 정도를 평가하는 데 적 합한 FEV131이 보이타 치료 후 모두 향상되었다. 따라서, 보이타의 가슴 유발점 자극은 흡연 인구의 기도 폐쇄 정도를 호전시키고, 가로막과 복부 근육을 활성화시켜 호흡기능을 향상시킬 수 있는 중재 방법이라고 할 수 있다.

본 연구의 제한점은 다음과 같다. 먼저, 본 연구는 3명의 흡연 남성을 대상으로 실시한 단일 사례연구로서 대상자 수가 적어 연구결과의 일반화가 어렵다. 또한 흡연 남성의 호흡 능력 향상에 미치는 영향을 알아보고자 하였으나 대조군 없이 진행되었다. 다음으로, 중재 기간 동안 실험에 영향을 미칠 수 있는 대상자의 일상생활을 철저히 통제하지 못하였다. 마지막으로, 보이타 치료 연수를 받은 지도 교수의 감독하에 한 명의 학생이 진행하여 치료 결과가 경험이 풍부한 전문가들과 다를 수 있다. 향후 연구에서는 대조군을 설정하여 집단 실험 연구를 통해 흡연 인구에게 보이타 치료 적용 후 호흡 기능 향상의 효과를 검증할 수 있는 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다. 또한 호흡 기능부전을 갖는 다양한 질환에 대한 보이타 치료 연구가 필요할 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고, 본 연구는 흡연 인구에게 보이타 치료를 적용하여 호흡 능력의 향상을 보고한 최초의 논문으로서 그 의미가 있다.

본 연구 결과, 흡연 인구에게 보이타 치료를 적용하였을 때 호흡 기능이 향상되어 FVC와 FEV1이 증가되었다. 이러한 결과는 보이타 치료가 호흡 기능에 제한이 있는 흡연 인구 및 다양한 호흡기 질환자에게 추천될 수 있는 중재 방법이라고 사료된다.