운동처방론 우송대학교 스포츠건강재활학부 김 명 화

제 7강 운동부하검사 프로토콜 www.detroithealth.com

운동 처방의 순서 운 동 처 방 고위험군 C1 C2 1. 의 학 검 사 2 의학평가 및 분류 저위험군 A1 A2 중정도위험군 설문검사 - 개인, 가족병력,생활습관 (1-1) 이학검사 (1-2) 실험실검사 (1-3) 2 의학평가 및 분류 저위험군 A1 A2 중정도위험군 B1 B2 고위험군 C1 C2 매우뛰어남 뛰어남 3. 체 력 검 사 외래진료/입원 운 동 처 방 보 통 최대운동 부하 검사 최대하 운동 부하 검사 뒤짐 4. 체력 평가 및 분류 매우 뒤짐

운동부하검사의 역사 1918년도 초기 운동부하 - 윗몸 일으키기, 계단 오르기 실시 후 심전도 측정’ - 환자의 운동 능력을 평가 : 혈압과 맥박을 이용 관상동맥 질환자 - 운동 : 심전도상에 ST분절이 하강 논문 (Wood 등,1931년) - 심전도의 표준검사 방법 개발 운동능력 측정에 동의 - 운동부하검사의 대중화 1956년도 Bruce는 트레드밀에서 운동부하검사를 실시 뉴욕 심장학회 : 심장질환정도에 따라 I단계에서 5단계까지 분류

운동부하검사 임상부문 : 운동부하검사기사 - Exercise test technologist(ETT) 운동부하검사의 목적 - 가슴의 통증 원인 - 유산소성 운동능력 - 수술 후 효과 평가 - 운동의 안정성과 효과성 여부 판단 - 심폐기능의 정밀한 평가 - 운동처방 시 운동강도 자료 제공 - 특수한 환경에서의 작업(비행사, 철도기관사, 대형트럭기사 등)

운동부하검사 (GXT)

그림 4.4 산소섭취량 측정을 위해 사용되는 다양한 가스 수집 시스템과 분석기. 참고 자료: [(A) Medical Graphics Corporation, (B) SensorMedicis Corporations, (C) 미국 올림픽 트레이닝 센터의 Randall Wilber 박사, (D) Vacumetrics Inc., Vau-Med, (E) AeroSport]

운동부하검사 수행 준비 운동부하검사 프로토콜 선정 목표심박수의 산출 피검자의 교육 운동부하검사 동의서 작성

최대 운동부하검사 유산소성 운동능력을 측정 - 유산소성 파워, 유산소성 능력, 심폐지구력 호기가스를 직접 분석하여 측정 - VO2max의 가장 정확한 결과치 - 과다 비용 - 전문검사인원의 부족 - 과다 시간 VO2max의 직접 측정 - 일반적으로 연구나 임상에서 사용 관상동맥질환의 임상적 진단, 예후에 유용

운동부하검사 프로토콜(Exercise test protocol)   최대검사(Maximal test) 오스트랜드(Astrand) 사이클 지속부하법 맥아들(McArdle) 사이클 지속부하법 폭스(Fox) 사이클 단속부하법 브루스(Bruce) 트레드밀 프로토콜 수정된 브루스(Modified Bruce) 트레드밀 프로토콜 발케(Balke) 프로토콜 램프(Ramp) 트레드밀 프로토콜 상체 에르고미터Arm ergometer) 프로토콜

Bruce 최대 트레드밀 프로토콜 단계 시간(분) 속도(mph) 경사도(%) I 0-3 1.7 10 II 3-6 2.5 12 6-9 3.4 14 IV 9-12 4.2 16 V 12-15 5.0 18 VI 15-18 5.5 20

Bruce 프로토콜(트레드밀)

Astrand 사이클 지속부하법(에르고미터)

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최대하 운동검사 목적 점증부하 운동시 - 검사자의 심박수와 VO2간의 관계 - VO2max 예측 비용, 위험, 시간 등이 적음 개인 체력을 비교적 정확하게 반영 수주, 수개월 후 반복검사시 활용 최대하 검사 : 최대심박수 범위의 85% 예) (최대심박수 - 안정시 심박수)x 0.85 + 안정시 심박수 - 검사 종료 지점 Protocol : Bruce와 Balke

운동부하검사 프로토콜(Exercise test protocol)   최대하검사(Submaximal test) 1마일 (1Mile =1.6km), 3마일 걷기 검사(4.8km) 1 마일(1Mile =1.6km), 쿠퍼 1.5 마일 달리기 9 분 달리기, 쿠퍼 12 분 달리기, 12분 싸이클 검사, 12분 수영검사 오스트랜드 사이클 테스트(Astrand cycle test) 포리스트리 스텝검사(Forestry step test) 하바드 스텝검사(Harvard step test)

VO2max = SM3 + b(MHR-HR3). B=(SM3- SM2)/(HR3-HR2)   . Bruce 최대하 트레드밀 프로토콜   단계 시간(min) 속도(mph)(km) 경사도(%) I 0 - 3 1.7(2.56) 10 II 3 - 6 2.5(4.0) 12 III 6 - 9 3.4(5.44) 14 VO2max = SM3 + b(MHR-HR3). B=(SM3- SM2)/(HR3-HR2) SM3 = 3단계에서의 VO2값, SM2 = 2단계에서의 VO2값, HR3 = 3단계에서의 심박수, HR2 = 2단계에서의 심박수, MHR = 220-년령

YMCA고정식자전거(에르고미터) 검사 그림 4-4. YMCA 자전거 에르고메터 프로토콜 1단계 150kgm/min (0.5kp) 심박수<80 심박수 80-90 심박수 90-100 심박수>100 2단계 750kgm/min (2.5kp) 600kgm/min (2.0kp) 400kgm/min (1.5kp) 300kgm/min (20.kp) 3단계 900kgm/min (3.0kp) 450kgm/min 4단계 1050kgm/min (3.5kp) 그림 4-4. YMCA 자전거 에르고메터 프로토콜 1. 처음 작업률은 150kgm/min(50rpm)으로 시작한다. 2. 1단계의 3분후에 심박수가 80회 이하라면 750kgm/min(50rpm)으로 2단계를 시작한다. 심박수가 80-90회라면 600kgm/min(50rpm)으로 심박수가 90-100회라면 450kgm/min(50rpm)으로 심박수가 100회 이상이라면 300kgm/min(50rpm)으로 2단계를 실시한다. 3. 그림 4-3에서 보는 바와 같이 3단계, 4단계로 작업부하를 변화시켜 준다.

심폐지구력 검사의 영역 고가(High cost) 중정도가 저가(Low cost) (Moderate cost)  심폐지구력 검사의 영역 고가(High cost) 중정도가  (Moderate cost) 저가(Low cost) 트레드밀, 고정식자전거(Treadmill or Bicycle)  트레드밀,고정식자전거(Treadmill or 마스터스텝검사, 고장식자전거, 상체자전거 (Master Step or Bicycle, Arm ergometer) 운동시 심전도 (Ex. ECG monitor) 운동시 자동혈압검사 (Ex. Blood pressure)  운동시 심전도 Ex. ECG monitor 운동시심전도 측정이 불가(without ECG) 직접최대산소섭취량검사(Direct VO2max)

심폐기능(CRF, Cardiorespiratory Function) 고정식 답차(Treadmill) 전신운동 속도와 경사도로 부하 가격 고가 장비 이동 불편 혈압, 심전도 측정 어려움, 균형 및 보행 이상 노인들에 부적절 최대운동능력 측정

심폐기능(CRF, Cardiorespiratory Function) 고정식 자전거(Ergometer) 가격 저렴, 이동 용이, 혈압 측정 가능 균형 및 보행, 체중에 문제가 있는 노인들에 적합 심장 질환자 정확한 저항 측정 가능 하지 근피로 운동능력 저하 * 트레드밀 보다 5-25% 낮음

심폐기능(CRF, Cardiorespiratory Function) 상체자전거(Arm Ergometer) 하지 마비, 근관절 손상 보행 능력 부족, 침상 생활자 가격 저렴, 이동 용이, 정확한 작업률 근 피로 유발(팔 근육만 사용) * 트레드밀 보다 20-30% 낮음 * 혈압 측정 어려움

산소섭취량과 심박수의 백분율

운동강도 목표 심박수(THR, Target Heart Rate) 건강과 관련된 체력을 향상시키기에 충분한 운동 강도에 상응하는 심박수 범위 예) 70세, 안정시 심박수 70회/분, 운동강도 60-70% 1. 60% 목표심박수 = (220-70) – 70)) x 0.6 + 70 = 80 x 0.6 + 70 = 118회/분 2. 70% 목표심박수 = (220-70) – 70)) x 0.7 + 70 = 80 x 0.7 + 70 = 126회/분 3. 자각인지도 : 11-13 = 괜찮다 – 약간 힘들다 THR = {(220 - 연령) +안.심)} X 운동강도 +안.심

운동부하검사 사전 동의서 1. 프로그램의 목적 2. 실험절차의 설명 3. 검사의 위험성 4. 검사 후 장점 5. 질문 6. 거부할 권리의 부여 7. 신뢰감 고취 8. 서 명

일반적 원리 초기운동강도의 설정 - 예상한도, 최대 운동능력보다 매우 낮은 운동강도로 시작     - 예상한도, 최대 운동능력보다 매우 낮은 운동강도로 시작 - 환자의 체력상태에 따라 프로토콜 선택 운동강도(각 단계별 점진적으로 증가)     - 건강한 사람 2Mets, 질환자 1/2 Mets 금기사항과 운동 중단 지시사항 이행 - 면밀한 관찰 어떠한 의구심 - 검사를 중단  환자 증상 - 협심증과 호흡곤란 증상 단계표  검사 후 관찰 - 1-3분, 비정상의 경우 ; 10분 정도 시간을 길게  운동능력    - 최대산소섭취량, 대사당량(Mets)으로 표시  검사실 환경 : 실내온도(22도C) , 습도(60%).

협심증 증상 단계표(Angina scale) 1+ 가볍고 거의 느낄 수 없다 (Light, Barely noticeable)  2+ 보통이고 약간 괴롭다 (Moderate, bothersome)  3+ 심하고 불편하다 (Severe, Very uncomfortable)  4+ 전에 경험해 보지 못한 극심한 고통이다 (Most severe pain ever experienced in the past)

호흡곤란 증상 단계표(Dyspnea scale) 1+ 환자만 가볍게 느낀다 (Mild - noticeable to patient - not to observer )  2+ 약간 힘들고 관찰자도 느낄 수 있다 (Some difficulty - noticeable to observer)  3+ 보통정도의 어려움이 따르고 계속할 수 있다 (Moderate difficulty - but can continue)  4+ 매우 힘들어 환자가 운동을 지속할 수 없다 (Severe difficulty - patient cannot continue)

운동부하검사 심전도 건강한 사람 - 한가지 유도(One channel, Single lead system) 노약자 및 고령 고위험 환자 -세가지 유도(Three channel system) - 제 2 사지유도 ( Lead II, 하부 벽부, Inferior wall) - 흉부 제 1유도(V1, 앞부위, 전면벽, Anterior wall), - 흉부 제 5유도(V5, 옆부위, 측부위, Lateral precordial area)

운동부하 심전도 측정 ECG recordings 운동 시작 시  - 안정시 심전도 측정(표준 12 유도 Standard resting ECG) 운동검사 중 - 이상소견 발견 시 더욱 자주 기록해야 함 - 25mm/초에서 속도를 50mm/초로 빨리 함 - 심전도 기록지는 매 단계마다 기록 - 심박수, 자각인지도 측정은 각 단계 별 5초 전 기록 운동검사 회복기 - 운동 후 1분, 3분, 5분 심박수, 혈압, 심전도 지속 측정

운동부하시 혈압 측정 운동검사전 - 누운자세, 앉은자세, 선자세 측정 - 매 3분 단계에서 2분30초 . 측정 - 매 3분 단계에서 2분30초 . 운동 유발성 저혈압 및 고혈압 반응 시 더욱 자주 측정 회복 시 : 2분에서 3분 정도 간격으로 측정

운동검사에 필요한 장비 전동식 트레드밀 1, 3 채널 지속 심전도 측정 오실로스코프와 기록기 혈압기 및 청진기 1, 3 채널 지속 심전도 측정 오실로스코프와 기록기 혈압기 및 청진기   심장제세동기(DC defibrillater)와 전극연고  기도삽입관 (Airways, oral and tracheal)  산소호흡기(Oxygenator)  앰브 백 마스크, 호흡기  용품 정리함(소독) : 주사기(Syringes)와 바늘  후두경(Laryngoscope, optional)

운동검사에 필요한 구급품 응급처치를 위한 약물 항부정맥제 강심제(Cardiac glycosides) 아트로핀(Atropine) 항부정맥제  강심제(Cardiac glycosides) 아트로핀(Atropine) 카테콜아민(Catecholamine) 니트로글리세린(Nitroglycerin tablets) 모르핀 또는 디모롤 Morphine or demorol 마취제(Lidocaine) 5% 포도당 용액( Dextrose, 5%)

운동부하 절대 금기 사항 (Absolute Contraindications) 급성심근경색(Acute myocardial infarction) 불안정하거나 점점 심해지는 협심증 증상(Unstable or crescendo angina) 심각한 심부정맥(Serious cardiac arrhythmia) 급성심근염 및 심외막염(Acute myocarditis or pericarditis) 급성 류마치스성 열(Acute rheumatic fever) Severe aortic stenosis 급성이거나 심한 울혈성심부전(Acute or severe congestive heart failure) 급성 폐기종이거나 폐경색(Acute pulmonary embolism or infarction) 급성이거나 심한 비심장질환(Any acute or serious non - cardiac disorders) 심한 신체적 장애(Severe physical handicaps)

운동부하 비심장성 절대 금기 사항 (Absolute non-cardiac contraindications) 사지절단(Amputee)  고열(High fever)  정신적 장애 환자(Mentally disturbed patients)  급성간염환자(Acute hepatitis)  신부전(Renal failure) 폐렴(Pneumonia)

산소섭취량과 운동소모 칼로리 Treadmill 검사를 이용한 걷기 산소섭취량(ACSM) 속도 : m/분(1mile/시 = 26.8m/분), Treadmill 경사도 : 소수점(ex. 10% = 0.1) 대사당량 : MET, 1MET(안정시 산소섭취량) = 3.5㎖/㎏/min 속도 : 5.0mph 미만 * 예) 속도 : 2.5mph, 경사도 : 3% 상대산소섭취량 = 0.1 x 2.5 x 26.8 + 1.8 x 2.5 x 26.8 x 0.03 + 3.5 = 6.7 + 3.6 + 3.5 = 13.8ml/kg/min * Mets = 13.8/3.5 = 3.9mets 운동소모칼로리 = 체중 x 운동시간 x 운동강도(mets) * 예) 60kg, 속도 : 2.5mph, 경사도 : 3%, 30분 = 60 x 30/60 x 3.9 = 117Cal 상대VO2 = 0.1 X 속도(수평) + 1.8 X 속도 X 경사도(수직) + 3.5(안정)

산소섭취량과 운동소모 칼로리 Treadmill 검사를 이용한 달리기 산소섭취량(ACSM) 속도 : 5.0mph 이상 * 예) 속도 : 5.5mph, 경사도 : 2% 상대산소섭취량 = 0.2 x 5.5 x 26.8 + 0.9 x 5.5 x 26.8 x 0.02 + 3.5 = 29.5 + 2.7 + 3.5 = 35.7ml/kg/min * Mets = 35.7/3.5 = 10.2mets 운동소모칼로리 = 체중 x 운동시간 x 운동강도(mets) * 예) 60kg, 속도 : 5.5mph, 경사도 : 2%, 30분 = 60 x 30/60 x 10.2 = 306Cal 상대VO2 = 0.2 X 속도(수평) + 0.9 X 속도 X 경사도(수직) + 3.5(안정)

산소섭취량과 운동소모 칼로리 고정식자전거 검사를 이용한 산소섭취량(ACSM) 1 Watt = 6 Kg-meters * 예) Power : 100Watts, 체중 : 70kg 절대산소섭취량 = 100 x 6 x 2 + 3.5 x 70 = 1200 + 245ml/min = 1,445 ml/min 상대산소섭취량 = 1,445 / 70 = 20.6 ml/kg/min Mets = 20.6 / 3.5 = 6 mets 운동소모칼로리 = 체중 x 운동시간 x 운동강도(mets) * 예) Power : 100Watts, 체중 : 70kg, 30분 = 70 x 30/60 x 6 = 210Cal 절대VO2 = Power X 2(수직) + 3.5 x 체중(안정)

산소섭취량과 운동소모 칼로리 상체자전거 검사를 이용한 산소섭취량(ACSM) 1 Watt = 6 Kg-meters * 예) Power : 50Watts, 체중 : 80kg 절대산소섭취량 = 50 x 6 x 3 + 3.5 x 80 = 900 + 280 = 1,180 ml/min 상대산소섭취량 = 1,180 / 80 = 14.8 ml/kg/min Mets = 14.8 / 3.5 = 4.2 mets 운동소모칼로리 = 체중 x 운동시간 x 운동강도(mets) * 예) Power : 50Watts, 체중 : 80kg, 30분 = 80 x 30/60 x 4.2 = 168Cal 절대VO2 = Power X 3(수직) + 3.5 x 체중(안정)

산소섭취량과 운동소모 칼로리 스텝 검사를 이용한 산소섭취량 1 inch = 2.54cm * 예) Step rate : 30steps/min, 높이 : 8inches(=20.32cm=0.232m) 상대산소섭취량 = 30 x 0.35 + 0.232 x 30 x 2.39 = 10.5 + 16.6ml/kg/min = 27.1 ml/kg/min Mets = 27.1 / 3.5 = 7.7 mets 운동 소모칼로리 = 체중 x 운동시간 x 운동강도(mets) * 예) 스텝수 : 30회/분, 높이 : 8인치, 체중 : 60kg, 30분 = 60 x 30/60 x 7.7 = 231Cal 상대VO2 = 분당스텝수 X 0.35(수평) + 스텝높이(m) x 스텝수 x 2.39(수직) Page  41

감사합니다.