Neuromuscular rehabilitation

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1 Neuromuscular rehabilitation
이제혁 Neuromuscular rehabilitation -Postural- Free Powerpoint Templates

2 Postural Tone

3 Postural Tone

4 Define of Postural Tone
직립자세로 있을 때 중력에 대항하는 항 중력근의 흥분. ( Shumway-Cook and Woollacott., 2006)‏ 몸통 뿐만 아니라 신체 전반의 골격근이 바로 선 자세를 유지하는 동안 신체를 수직선상에 유지하도록 하는 긴장성 근 활동이다. ( Shumway-Cook and Woollacott., 2006)‏

5 Define of Postural Tone
정상적인 기능을 유지하기 위해서는 중력에 대항해 신체를 역동적으로 움직일 수 있도록 근 긴장도가 충분히 높아야 한다. 자세 긴장도는 발바닥의 피부수용기와 목에 분포하는 수용기들로부터 전달되는 체감각, 시각 및 전정기관의 정보들에 의해 영향을 받는다. 자세 긴장도에 영향을 주는 다른 요인들로는 통증, 공포감 그리고 뇌와 척수의 또 다른 부위로부터 오는 정보들이 있다.

6 Define of Postural Tone
중력에 대해 몸을 지지하는 중요 기전으로서 자세긴장도 개념을 매우 중요하게 다루고 있다. 특히 직립자세에서 정상적인 안정성을 조절하는 데 있어 몸통 분절의 자세긴장도가 중요하다고 주장한다(Davies, 1985; Schenkman과 Butler,1983). 코어 안정성과 관련하여 자주 논의되는 배근육과 다른 몸통근육의 적절한 활성화는 호흡활동에 대한 자세보상을 포함하여, 효과적인 자세조정에 중요하다고 연구자료에 제시되었다(Hodges 등, 2002; Mok 등, 2004).

7 Muscle Tone

8 Muscle Tone 근육이 신장되는 것에 대해 저항하는 힘을 의미 즉, 근 자체의 뻣뻣함(stiffness)을 말한다. (Basmajian 과 Deluca, 1985) 근 긴장도는 근섬유, 감각기관의 활성도, 근육의 점도 및 결합조직의 특성과 관련이 있다. 근 긴장도 변화의 가장 중요한 요인은 근 수축 이다. 근 긴장도는 중력에 대항하여 자세를 잘 유지할 수 있을 만큼 높아야 하며, 동시에 미세한 동작을 수행할 수 있을 만큼 낮아야 한다.

9 Muscle fiber type 인간의 근육은 세 가지 종류의 근섬유를 가지고 있다.
Type 1 (tonic muscle fiber) – extensor m.에 많이 분포하고 자극에 둔하며 수축 시간이 길고 피로에 강한 것이 특징이다(slow twitch fiber). Type 2 (phasic muscle fiber) – flexor m.에 많이 분포하는 white m.이며 수축 시간이 짧고 피로에 약한 특징을 가진다(fast-twitch fiber).

10 Muscle fiber type Type 2 (phasic muscle fiber)
Type 2A 근섬유: Type 1 근섬유와 Type 2B 근섬유의 중간에 해당하는 특징을 가지고 있다. 피로에 대해서 중간 정도의 저항성을 가진다. Type 2B 근섬유: Type 1 근섬유와 정반대의 특징을 가지고 있다. 피로에 극도로 예민하며, 짧은 시간 지속되는 무산소 운동에 적합한 근섬유이다.

11 Muscle Fibers - 강하고 빠른 근 수축 The slow twitch muscle fiber
- 쉽게 피로하지 않으며 오래 지속되는 유 산소 운동에 적합 - ATP생산에 필요한 에너지를 주로 유 산소 대사에 의존 - SO(slow-twitch,oxidative)섬유 The fast twitch muscle fiber - 강하고 빠른 근 수축 - 에너지 생산을 무산소성 해당과정에 주로 의존 - FTa(typeⅡ Ⅱa)섬유 : FG섬유 (fast-glycolytic) - FTb(typeⅡ Ⅱb)섬유 : FOG섬유 (fast-oxidative-glycolytic)

12 Motor Unit Types SO Slow-twitch Oxidative
FG Fast-twitch Glycolytic (involved in phasic movement)‏ FOG Fast-twitch Oxidative Glycolytic SO Slow-twitch Oxidative (involved in tonic movement)‏ WHITE PINK RED

13 Structure Muscle Fasciculus Muscle fiber Myofibril Sarcomere Z disc
I band A band H band (zone) M line

14 Structure

15 Structure of Muscle Fiber
구조 특 징 근초(salcolemma) - 근섬유의 경계막(실질적 근막) 근형질(sarcoplasm) - 근원섬유 사이의 원형질 T세관 (Transverse tubule) - 근절의 안쪽으로 펼쳐져 있으며 근형질세망의 두개의 넓은 부위(termial cisternae;말단조) 사이에 위치 - 근초에 도달한 신경자극의 전달 근형질세망 (sarcoplasmic reticulum) - 각각의 근원섬유를 둘러싸고 있음 - T세관 주위에 있는 근수축에 필수인 칼슘 저장소

16 Motor Unit (운동 단위) 운동단위(motor unit)은 근육활동을 위한 신경조절의 기능적 단위로서 하나의 motoneuron에 의하여 지배(innervation)되는 모든 근섬유의 수로 구성되어있다. 느리고 작은 힘의 발생이나 섬세한 운동에 필요한 운동단위의 크기는 작지만, 빠르고 큰 힘의 발생이나 과격한 운동에 필요한 운동단위의 크기는 크다. 운동단위의 동원은 직접적으로 운동단위의 크기와 관련이 있다고 보고하였다. 작은 운동단위가 쉽게 동원되며 큰 운동단위는 이후에 추가적(additive)으로 동원된다. 즉 천천히 걸을 때는 느린 운동단위가 동원되며 갑자기 질주를 하게 되면 느린 운동단위가 여전히 동원은 되고 있지만 빠른 운동단위가 추가적으로 동원 되게 된다. 운동단위의 동원은 대개 근력이나 파워에 의해 결정된다. 예를 들면 작은 무게를 들어 올릴 때에는 작은 운동단위가 선택적으로 동원되며 높은 무게를 들어올릴 때는 빠른 운동단위가 동원된다.

17 Motor Unit (운동 단위) 한 개의 운동신경세포에 의해 지배되는 골격근육섬유의 수
운동신경 세포 보다 많은 골격근육섬유가 존재하기 때문에 골격근육섬유끼리 연접을 하여 수축력을 전파한다. 작은운동신경세포는 소수의 근육섬유를 지배 Ex: 외안근 -> 운동신경이 10개의 근육섬유를 지배 큰운동신경세포는 다수의 근육섬유를 지배 Ex: 허리 근육 -> 운동신경이 1000개의 근육섬유를 지배

18 Henneman Recruitment Principle
작은 운동단위와 큰 운동단위는 자세 유지와 움직임의 실행에 있어서 함께 협력한다. 처음에 작은 S unit이 자세유지와 느린 움직임을 위해 먼저 동원디고, 더 강하고 더 빠른 움직임을 일으키기 위해 큰 F unit이 나중에 동원된다. 동원 해제시에는 먼저 F unit 이 해제되고 난 후에 S unit 이 해제된다.

19 Size Principle of Recruitment

20 Muscle Balance

21 Muscle Balance 근 균형은 신경학적, 근육학적, 신체역학적 요소들에 의해서 유지된다( Sahrmann 1992, 2002, see also Strokes 1998)‏. 운동단위의 동원 특성이나 근 활동 분포도의 변화도 정렬 상태에 영향을 미친다. 신체정렬의 변화는 결국 근 기능의 특성을 변화시킨다.

22 Muscle Balance 골격근 요인: 골격근의 길이-장력 상관관계와 같이 적절하게 힘을 생성할 수 있는 능력
골격근 요인: 골격근의 길이-장력 상관관계와 같이 적절하게 힘을 생성할 수 있는 능력 신경학적 요인: 골격근 내에서 운동단위의 동원순서와 각기 다른 골격근의 활동순서. 생역학적 요인: 정렬, 구조 및 관절의 기능

23 Length-Tension Relationship
힘이나 장력의 발생은 근섬유의 길이에 따라 달라질 수 있다. 근섬유의 최적 길이(optimal length)는 근육이 최대의 힘을 발생시킬 때 actin과 myosin이 겹쳐져 나타내는 근절의 길이로 정의된다.

24 Normal Postural Tone Maintain an upright posture against the force of gravity. Adapt to a varying and often changing BOS. Allow selective movement to attain functional skills. “The distribution and intensity of postural tone can be influenced by the size of the BOS and the height of COG”

25 The base of support 기저면은 신체와 환경 사이에 맞닿아 있는 부분을 말한다.
기저면의 질적인 요소는 기저면의 크기, 재질, 접촉면의 부드러운 정도, 온도 및 무게중심과의 거리 등이 있다.

26 The base of support

27 Center of gravity

28 Normal Postural Tone Base of Support(BOS)‏ Gravity Type of Motor Units
Recruitment Order Learning Normal Movement Pain Functions Etc

29 Gravity

30 Graviceptors 중력수용기는 중력에 대하여 일정 무게를 가진 물체가 이동하는 것을 감지하는 특수 감각수용기 이다.
장이나 신장내에서 움직이는 액체의 무게를 통해 중력을 감지 한다(Karnath et al. 2000). 중력수용기는 중력에 대항하여 각 관절에서 생성되는 힘의 벡터를 실시간으로 모니터하여, 수직축에 대한 내적 표상을 형성하는데 도움을 준다.

31 Reciprocal innervation
신경교차지배는 실제 활동에 필요한 만큼 최소한의 노력으로 효율적이고 조화로우며, 리듬감 있으면서 부드러운 근 활동의 협응을 말한다(Bobath 1990, Edwads 1996). ‏동작에 동원되는 모든 골격근 사이의 작용을 조율하고 균형을 맞추어 주는 조화로운 상호작용으로 설명할 수 있다.

32 Reciprocal innervation

33 Reciprocal innervation
하나의 골격근 내에서 차별적인 운동단위의 활성화 관절을 둘러싼 주동근, 길항근 및 협력근들의 협응 - 원심성 및 구심성 수축의 상호작용 신경근 활동을 통한 다른 신체 부분 및 좌우, 근위부 -원위부의 협응

34 Postural Control

35 Postural Control

36 Postural Control “공간에서 안정(stability)및 정위(orientation)의 두 가지 목적을 위해 신체의 자세를 조절한다.”

37 Postural Control Stability(안정성) : 수면에 똑바로 떠 있는 배가 파도, 바람 등 외력에 의해 기울어졌을 때, 원위치로 되돌아오려는 성질. Orientation(정위) : 자신이 놓인 상황을 시간적, 공간적으로 바르게 파악하여 이것과 관계되는 주위 사람이나 대상을 똑똑히 인지하는 일.

38 Definition The terms ‘balance’, ‘equilibrium’ and‘ postural control’ are used as synonyms for the same concept of the mechanism by which the human body prevents itself from falling or loosing balance (Ragnarsdottir 1996)‏.

39 Orientation Proprioception : weight bearing and relative position of the body part Vision : information about movement and cues for judging upright Vestibule : head position relative to gravity and about head movement

40 Body Schema Definition 신체 각 부위와 다른 부위나 환경과의 연관성에 관한 인식을 말한다.
“It is believed to be the basis for all motion”

41 Body Schema 신체의 위치와 다른 부분의 관계를 인식하는 방법의 하나로 모든 동작의 기초로 여겨지고 있다.
피드 포워드 하기 위해서는 신체 인식력이 있어야 가능하다. 움직이지 않은 신체부위는 인식 할 수 없다. 편마비 환자의 경우 마비측에 수의적인 움직임을 만들어 주어야 한다.

42 Body Schema 신체의 내부표현은 현재의 자세와 공간적 확장에 영향을 받는다.
시각, 촉각, 고유수용적 정보를 기초로 통합하여 공간내에서 다양한 신체위치를 구현해 낸다. 이러한 표현을 변할 수 있다. 영역은 항상 변한다. 환경이나 움직임으로 인해서, 움직이지 않는 신체는 뇌에서 사라진다.

43 Body Schema 사람에겐 자기 몸이 닿을 수 있는 영역(peripersonal space 주변공간)에 대한 인식이 있다고 한다. 때로는 도구를 통해 (예를 들어 테니스 선수들의 주변공간은 라켓이 닿는 영역까지) 그 공간이 확대되기도 한다. 즉 훈련 여하에 따라 그 공간의 범위가 정해질 수 있다는 말이다. 실험 결과에 의하면 상상만으로도 그 영역을 확대할 수 있다는 말인데, 상상력이 무한한 사람이 지니는 잠재력을 논할 때, 위의 결과는 시사하는 바가 상상을 초월 할만 하다고 할 수 있겠다.

44 Role of sensory input 감각자극을 일정시간 주어질 수 있으면 모든 이과 같은 인간동작에 있어서 감각자극을 재조직화 하여 새로운 패턴을 만드는 능력이 인간은 갖고 있다. 이와 같은 감각은 실제로 동작을 하지 않아도 감각자극이 운동피질특성에 변화를 줄 수 있다. 신경재활에 있어서 환자분이 실제로 동작을 할 수 없는 힘든 환자에 있어서 재활을 할 수 있는 감각자극이 좋은 도구가 될 수 있다. 이와 같은 내용은 치료에 있어서 어떤 동작 능력이 떨어진 환자에게 감각자극을 적절히 준다면 감각피질 뿐만 아니라 운동피질에도 영향을 미친다는 근간이 된다.

45 Type of receptors 발바닥이나 손바닥에 많은 수용기들이 존재한다.
저역치 기계수용기들 (쉽게 일을 빨리 하는 수용기들) 1) 루피니 소체: 적응이 빠르다 피부길이 변화에 반응한다. 2) 메르켈의 원판: 적응이 느리다 피부에 접촉 시 계속 일한다. 3) 메이스너 소체 – 빠르게 적응한다. 바깥끝에 위치하며 감각의 시작과 끝을 담당한다. 위치때문에 4) 파치니 소체 – 빠르게 적응한다 압력과 진동감각에 반응한다. 환자 치료시 이러한 감각의 수용기들을 고려하여 조건의 변화를 주는 감각자극을 주여야 모든 수용기들을 자극할 수 있다.

46 Postural Control

47 Postural Stability 지지기저면과 관련하여 질량중심(COM)을 조절하는 능력이다.

48 Postural Stability This involves
Maintaining the body’s center of mass within boundaries of space, referred to as a stability limits. Stability limits are boundaries of an area of space in which the body can maintain it’s position without changing it’BOS.

49 Stability Limits Stability limits are not fixed but may change according to The task The individual The environment Postural action can be viewed as a motor skill that emerges from the interaction between the individual, the task and the environment.

50 Systems Model of Postural Control
Musculoskeletal Components Neuromuscular Synergies Individual Sensory Systems Balance Strategies Anticipatory Mechanisms Adaptive Mechanisms Internal Representation Systems Model of Postural Control

51 Musculoskeletal system
Muscle length Joint range of movement Compliance Alignment Strength

52 Neuromuscular System Normal tone Reciprocal innervation
Patterns of movement/ coordination Appropriate level of activation / time / force

53 Sensory system 내부와 구조 관계 운동에 대한 참조 여분 지속적으로 업데이트 제한

54 Internal Representation
이러한 신체자세의 내부 표현은 중추신경계에 존재한다. 이것은“postural body Schema”라고 자주 언급. Body Schema 는중력에 대하여 신체 기하학(geometry), 동역학(kinetics), 정위(orientation)를 통합한 것이다.

55 Anticipatory Mechanisms
예측 전략 미리 프로그램된 근육 그룹 / 힘 체위 변위의 최소화 중앙 안정성 선택적 운동의 필수 조건 경험 움직임 / 과제의 특이성

56 Adaptive Mechanisms 반응 전략 되먹임 / 움직임의 조절 현재의 경험을 바탕으로
Updates body schema 운동 / 균형 strategies

57 Role of Trunk muscle Anticipatory Mechanisms

58 Vestibulospinal tract
Static information from the utricle and saccule is carried by the LVST Phasic information from the semicircular canals is carried by the MVST

59 Function of the Vestibular System
To help control balance - 자세 반사로 머리를 바로 세운다. To see clearly while moving - 원하는 목표를 보고 유지 할 수 있다. To facilitatate spastial orientation To prepare for “fight or flight” in an emergencey

60 Proprioceptors deep sensation cerebellum and cortex
muscle tension, muscle length and the position of the body gravity conditions tactile information facilitate necessary neuromuscular activity.

61 Proprioceptors Muscle spindle
- respond to change in muscle length and velocity - 근섬유와 평행하게 근섬유 안에 위치 - stretch reflex G.T.O - Mechano-receptor. Response to tension - 근섬유와 직렬로 근섬유 밖에 위치 - hold relax

62 Sense Organs in Muscle Muscle spindle Group Ia axon
Specialized muscle fibers contained in a fibrous capsule. Group Ia axon Signals muscle length *Muscle spindle + Ia axon: an example of proprioceptors (body senses: position and movement)

63 Golgi tendon organ Monitors muscle tension - acts as a strain gauge.
Innervated by group Ib afferent