인체 조절 이야기(Human contrology)

<STYLE>P{margin-top:2px;margin-bottom:2px;}</STYLE>   7장   재활에서의 신경근 전기 자극 (NMES)        신경근 전기 자극(이하 NMES)은 근 수축 유발을 목적으로 전류를 적용하는 것이다. 정형외과와 신경근의 재활을 위해 최근 부쩍 NMES 사용이 증가하였다. 1장에서 치료에 대한 신경생리학적 원리가 거론되었고, 이번 장에서는 임상적 양식으로서의 NMES 기전이 고찰될 것이다. 적용 원리와 특별한 조치는 특정 개별 연구에서 적용되고 토론되어 질 것이다. 결론적으로 다가오는 시대에는 임상적 실용에서 NMES의 역할이 과학적으로 더 발전하기를 바라는 바이다.   역사적 조명                                                            서기 420년 전 히포크라테스는 의학 역사상 최초로 전기 기구를 사용하여 시술하였다. 그는 전기를 발생시켜 충격을 주는 특이한 기관을 가진 Torpedo라는 물고기에 관해 언급하고, 그것을 천식 환자의 아침 식사에 넣었다.   Torperdo는 A.D 46년, 로마의 의사 Scribonius Largus가 통증 조절을 위해 사용했는데 두통, 동통과 같은 통증이 있는 부위 위에 물고기를 올려놓았다. Torperdo는 전기치료에 적용 될만한 양식은 아니다. 표준화된 기초를 기반으로 사용해야하는 치료형태의 전기를 생성, 저장 할 수 없기 때문이다. 1745년 Leyden jar은 겉과 안이 금속 호일로 덮여 있는 전기를발생시켜서 저장할 수 있는 유리항아리를 발명하였다. (Fig7-1)   비슷한 기구를 가지고 의학적 치료를 한 첫 번째 시도는 1744년 독일로 거슬러 올라간다. Christian gottlied liratzenstein은 손가락이 마비된 여성환자에게 전기를 15분 이하로 적용하여 마비된 손가락의 기능을 회복시켰다. Benjamin Franklin`s는 발작적인 경련으로 고생하는 24세의 여성환자를 치료하기 위해 전기를 사용하였다. 1700년대에는 사지마비 치료를 위해 주로 전기를 사용했고, 담석증, 좌골신경통, 그리고 협심증에도 전기가 적용되었다.   Luigi galvani와 Alessandro Volta은 1700년 후반에 전기가 동물의 근육과 신경에 미치는 영향을 연구하였다. Aulvani는 근육내에 고유의 “동물 전기”가 있다고 믿은 반면, volta는 동물의 근육보다는 실험에 사용된 금속 막대가 전기의 근원이라 믿었다. 전기 발생기구와 동물 실험의 발전은 1800년까지 계속되었다. 1831년 Richael Faraday는 금속 철사가 자기장안에서 감겨져 전류를 생성하는 전기 발생기를 만들었다. 이 장비가 전동기의 시작이며, 이런 방법으로 발생된 전류가 유도전류이다. 19세기 중반에 D. B. Duchenne는 자신의 업적을 책으로 출판하였고, 전기치료의 아버지라 불려진다. Duchenne는 전기치료 과정에서 발생하는 생리 현상에 관심을 가졌다. 또 전동기와 근작용을 정의하여 잘 알려졌다. 그는 직류 전류의 전해질과 열 작용을 피하기 위해 유도 전류를 선호했다. (그림 7-2)는 Duchenn`s의 초기 자극기중 하나인 손 근육 자극을 설명하고 있다.   전기진단 기구는 19세기 중반에 소개되었다. 직류 전류를 마비된 근육에 자극해서 그 반응을 기록하였다. 그러나 유도전류에는 반응이 없었다. 전류의 지속 기간은 근 수축 유발에 중요한 인자이다. Louis Lapicqe는 근육과 신경의 흥분에 필요한 전류의 진폭과 시기와의 관계를 알아내기 위해 1909년 rheobase나 chronaxie라는 용어를 정의하였다. 1916년 Adrian이 설명한 건강인과 비건강인의 근육의 근력-길이 곡선은 그 관계를 보여준다. 전지와 유도 코일이 발명되어 실용화됨에 따라 의용 전기의 황금기가 시작되었다. 대부분의 물리학자들은 실험에서 규칙적인 원리의 전기치료 형태를 사용하였다. 20세기 초반의 전기기구는 사용이 불편하였다. 그림 7-3은 물리학자가 스펀지 전극을 다루는 방법을 설명하고 있다. 이것으로 전류의 적절한 양을 측정 할 수 있다. 전극은 대개 펠트나 스펀지로 싸여있는 놋쇠 또는 크롬도금 놋쇠로 만든다. 말초신경의 치료는 제 2차 세계대전 동안 손상되고 일부분만 남은 근육의 신경을 자극하는 임상적 자극기로 발달하였다. 사지에 기능적인 활동을 제공하는 NMES의 개념은 1961년 Liberson이 정의했다. 보행시 유각기 동안 한 개의 채널로 자극을 가하여 족관절의 배측굴곡을 유도해 족하수를 교정하였다. Liberson에 의해 사용된 자극기는 담뱃갑 크기로 환자의 허리에 부착하여 사용하였다. 전도성 고무 전극은  가죽끈으로 하지에 견고히 부착시켰다. 또한 그는 편마비 환자의 비골 신경을 자극한 후 전경골근의 기능이 향상된다는 것을 알아냈다. 이러한 임상에서의 적용법은 이번 장의 후반부에서 상세히 기술할 것이다.   오늘날 NMES는 휴대가 간편하고, 적용하기 쉽고, 편하게 사용되고 있다. 그림 7-4는 여러 종류의 NMES에 대해 설명하고 있다. NMES의 가장 큰 장점은 치료 프로그램 동안 전반적인 재활치료 기간을 줄임으로써 환자가 가능한 빨리 사회로 복귀하고, 독립적인 생활을 할 수 있게 하는 것이다. NMES의 신경 생리학적인 효과                                         신경 흥분전위는 뇌의 운동 피질의 명령, 또는 말초부위의 전기적인 자극 전달로 활성화된다. 흥분전위 전파기전은 시냅스 전달 물질의 유리이다. 두 기전 사이의 기본 원리는 다 르지만 결과적으로 근육의 수축은 운동 단위의 회복 상태에 의해 발생한다. 회복 상태는 세포내와 세포외 흥분을 비교한 것에 기초한다는 것을 1장에서 상세히 기술하였다. 근 수축이 자발적으로 일어날 때 피로-저항 섬유인 기본 1 타입을 구성하는 적은 수의 운동단위가 동원된다. 다른 운동단위도 비동시적으로 동원된다. 일부 운동단위가 이완되면 다른 운동 단위가 동원되고 지속적인 근 수축이 유지된다. 기본 2 타입을 구성하는 섬유는 전기 흥분에 낮은 역치를 가지고 있어 쉽게 피로해진다. 자극하는 전극의 바로 표층부에 위치하고 있는 비슷한 운동 단위가 동시에 동원된다. 근 섬유의 피로가 증가함으로 인해 근 긴장이 줄어들지 않으려면 근 섬유에 과도한 피로를 일으키는 전기 자극 빈도를 줄임으로써 최소로 할 수 있다. 근 수축 사이의 적절한 휴식기는 근 수축을 더 강화시킨다. 자극에 따른 근육 내 생리적 변화                                         전기 자극 후 골격근의 변화를 동물과 인간에게 실험하였다. 1) 동물 연구       Salmon와 Henriksson, Hudlicka와 동료들은 10 Hz 자극을 가한 후 1주일도 되지 않아서 쥐와 토끼의 근육 내 투과성이 향상된 것을 관찰했다. 연구진들은 항 유산소 대사물의 효소 감소와 유산소 대사물의 효소 활동성의 증가를 발견하였다. 자극이 계속됨에 따라 Type II의 빠른-연축 근섬유는 점점 Type I의 느린-연축 근 섬유로 변하기 시작했다. 다른 연구진들은 60-2500 ㎐의 고자극 빈도를 사용하여 조직 화학적 변화와 형태학적 변화를 분석하여 변형이 발생한 것을 알아내었다. 2) 인간 연구   생검을 통한 생체근육의 연구는 전기 자극 후에 대사물질과 섬유의 성질에 변화가 일어남을 보여준다. Munsat Mcheal. waters는 슬관절에 굴곡 구축이 있는 5명의 환자의 대퇴사두근에 전극을 대고 같은 크기의 자극을 주었다. 4명의 환자가 TypeⅠ근섬유의 비율과 TypeⅠ, TypeⅡ 근섬유의 크기가 증가하였다. 5번째 환자는 TypeⅠ섬유의 수와 크기가 감소하였지만 고관절 굴곡 구축 교정을 위한 대외직근 이완의 외과적 수술로 대퇴사두근의 등장성 수축이 더욱 잘 일어났다. 이런 소수의 사례로는 결과를 이끌어 낼 수는 없지만 NMES가 생리학적 변화와 근 수축을 유발할 수 있다는 것을 알 수 있다.   Erisson과 Haggmarli는 슬관절 ACL 치료 후에 하지를 고정해 놓은 8명의 환자를 조사했다. 각각의 대상자들은 수술 전, 수술 후 각 1주, 그리고 5주 후에 대퇴사두근의 생검을 실시했다. 모든 대상자는 의지적으로  대퇴사두근의 등척성 수축을 시행했다. 그 결과 전기자극을 한 그룹은 대조군보다 미토콘드리아성 산화력과 SDH에서 명백한 높은 수치를 기록했다. 이것은 자극을 가한 실험군의 대퇴사두근이 호기성 대사작용력이 우수하다는 것을 시사한다.   Stanish와 동료들은 슬관절 수술을 받은 환자 12명의 ATPase와 글리코겐의 수치를 측정하기 위해 근육생검을 실시했다. 6명의 대상자는 NMES와 운동을 받았다. 운동치료를 한 그룹은 6주 동안 명백한 ATPase의 감소가 있는 반면,  NMES 그룹은 그렇지 않았다. 이예에서 보듯이 무용성 근 위축을 방지하기 위해서는 근 활동과 높은 수치의 ATPase가 필요하다. 글리코겐에서는 명백한 변화가 없었다.   많은 연구에서 근 횡단면에 따른 근력측정을 하였고, 특정 생리보다는 사지를 구성하는 근육의 실행 변화를 평가하였다. 이러한 연구들은 이 장 NMES의 적용이라는 부분에서 토론 될 것이다. 적용 원리                                                              물리적, 생리적 원리를 기반으로 한 자극으로 목표로 하는 운동 반응을 효과적으로 유발시킨다. 전극 시스템       ◇ 전극의 유형        초기의 전극은 물에 적신 전도성 금속, 스폰지, 펠트 패드였다. 이 시스템의 목적은 피부와 전극의 임피던스를 줄이는 것이다. 그러나 전극이 신체부위에 알맞게 붙어있을 만큼 유연하지 못하여 환자가 움직이는 동안 안정성에 어려움이 있다. 탄소-주입 실리콘-고무 전극이 금속 전극을 대치하였는데 그것은 모양과 크기에 변화를 줄 수 있다. 그것은 매우 유연하여 신체에 꼭 부착된다. 전극에서 피부로 전류를 통과시키기 위해 전도성 인터페이스를 사용한다. 요즘은 전도성 젤, 카라야 패스, 합성 중합체 젤 패드가 사용된다. (그림7-5) 테입 조각이나 조각으로 고무전극을 부착한다. 합성 중합체가 테입보다 전류를 잘 전하고 접착성이 좋아 많이 사용된다. 효율적인 전극이란 다음의 요소들을 충족시켜야 한다. 1. 피부-전극사이 낮은 임피던스 권장 2. 균일한 전류로 3. 피부와의 일정한 접촉 유지 4. 신체 부위에 원하는 움직임 허용 5. 피부 염증 방지 6. 경제적   ◇ 전극의 크기와 위치    전극의 크기는 원하는 근육의 반응, 목표로 하는 근육의 크기, 놓이는 전극의 위치에 따라 달라진다. 큰 전극은 큰 근육이나 근육군의 힘을 효과적으로 유도할 수 있다. 예를 들면 5.08 - 10.16㎝ 또는 7.62 - 15.24cm 크기의 전극은 대퇴사두근이나 슬개근을 자극하는데 사용된다. 작고 개별적인 근육을 자극하려고 할 때에는 작은 전극을 근육의 운동점 위에 부착하여 전류의 밀도를 증가시킨다. 전류 밀도는 전극의 단위 면적 당 전달되는 전류의 양이다. 두 번째로 적용되는 전극은 근의 건 부위에 대개 부착한다. 두 번째 전극의 역할은 전류의 환류이나 전극 아래에 위치한 조직의 명백한 탈분극으로 인해 불충분한 전류 밀도를 가지고 있다. 그림 7-6은 손가락 신전을 위한 지신근 자극에 대해 설명하고 있다. 활성 전극은 지름은 약 2 - 2.54㎝이고 외측상과와 척골경상돌기 사이 중간에 위치한 지신근의 운동점에 부착한다.. 지신근이 강한 수축 때문에 자극의 밀도는 제한되며 결과적으로 수근관절의 신전이 유발된다.    일반적으로 전극은 dime의 크기보다는 큰데 그것은 전류의 집중, 불쾌감, 화상통을 피하기 위함이다. 적은 전극은 개별 운동점 자극을 위해 사용된다. 음극 양극의 효과는 파형의 설명으로 토의 될 것이다.   앞에서도 언급했듯이 개별근 수축은 운동점 위의 활성전근에 의해 일어난다. 운동점은 신경이 다른 근육에 의해 깊이 묻히지 않는 근복의 기시부 근처나 종판대라고 알려진 신경이 근육으로 들어가는 부위에 위치한다. 한 개의 전극은 운동점 위에 있고 다른 한 개는 운동점에서 멀리 떨어져 있는 부위에 있는 것은 단극 자극이라 부른다. 양극자극은 양쪽 전극을 근육이나 근군에 부착하여 활성화시키는 것을 말한다.   환자의 자극에 대한 내성과 근수축의 질은 원하는 반응을 이끌어내기 위해 필요로 하는 전류의 양과 상관이 있다. 운동점 위에 잘 부착된 전극은 자극을 효과적으로 전달하고 적은 전류의 양으로 효과적이다. 양극 배치법이 NMES에서 자주 사용되는데 그것은 근육을 더욱더 잘 자극할 수 있기 때문이다. 자극이 더욱더 효과적이고 피질감각이 편안함을 느끼기 위해서는 각 전극사이에서는 낮은 밀도의 전류가 흘러야한다. 피부나 근육에 비해서 임피던스가 증가하기 때문이다.   전도율은 조직에 포함되어 있는 수분이나 이온과 관련이 있다. 근육은 훌륭한 전기 전도체인데 특히 근섬유의 방향과 평행하게 전류가 흐른다. 예를 들면 상완이두근이나 대퇴사두근 같이 긴 근육들은 한 전극은 근위부에 부착하고 다른 전극은 원위부에 부착한다. 전극을 밀착시키면 표층부만 전류가 통과하지만 전극의 공간을 널려놓으면 심층부까지 전류가 통과한다. 심부근을 자극하려면 전극 사이의 간격을 가깝게 해야한다. 예를 들면 전경골근의 자극은 족관절 배측굴곡을 유발한다. 족관절 저축굴곡이 발생한다면 심부의 후경골근이 자극되었기 때문이다. 분산전극을 활성전극 가까이 재배치시키면 전류침투와 원하는 반응의 범위가 제한된다. 전기적 자극                                                          ◇ 양극   전기 전류는 전자가 움직이는 반대 방향으로 흐른다. 전자는 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 음극에서는 음이온은 반발되고 양이온은 부착된다. 양극에서는 양이론은 반발되고 부착된다. 전류가 전극-조직 사이에 도달하면 전하된 음이온과 양이온이 조직으로 지속적으로 침투된다.   프뤠걸의 법칙에서는 정상적인 생리상태에서는 양극자극보다는 음극자극이 근 수축을 유도하는데 더 적은 전류가 요구된다고 한다. 그래서 음극이 근수축을 유발하기 위해 자주 이용되고 활성전극이라 부른다. 양전극 아래 조직은 탈분극이 잘되기 때문에 분산전극이라 불리어 진다. 각 전극을 통한 전하는 근수축을 유발할 수 있지만 양극은 자극 진폭이 증가하지 않는 반면 효율적이지 않다. 한 연구에서 단성 파형을 사용하여 비활성 전극(양극)을 사용하여 발생된 근 수축 강도는 활성전극에 의하여 발생된 근 수축의 80%였다. ◇ 파형   다양한 파형이 전기기구에서 사용될 수 있지만, 대개 NMES에서는 2개의 파형 -  대칭적인 직각파와 비대칭적인 직각파가 사용된다. (그림 1-5) 반대방향으로 전류가 흐르면 낮은 진폭으로 인해 양극 아래에서는 탈분극이 잘 일어나지 않는다.   대칭 직각파는 전류 흐름이 동등하고, 강하고, 빠르게 흐르기 때문에 양쪽 전극 모두 활성 전극으로 사용된다. 이러한 파형은 큰 근육을 자극하는데 유용하다. McNeal과 Baker은 대칭 직각파가 단성 파형보다 자극 아래에서 근육이 20-25% 더 큰 힘을 발휘한다고 보고했다. Bowman과 Baker는 23명의 여성 대상자의 대퇴사두근에서 정선된 힘을 얻고자 할 때 비대칭 직각파보다는 대칭 직각파에서 더 편안함을 느끼게 된다고 기록했다. Baker과 Bowman, McNeal의 다른 보고에서는 43명의 여성 대상자에게 대퇴사두근을 자극했을 때  비대칭 직각파가 짝지어진 단일상 나선형 돌기나 조절된 사인 또는 사인, 사각 중주 파형 보다 더 편안하다고 보고했다. 그것은 근 수축을 유발하기 위해 적절한 강도를 적용시 양성 파형이 단성 파형 또는 사인 파형 보다 좋다는 것을 의미한다. 비대칭 직각파가 불안정해지면 전극중 하나에 조직 자극제가 축적이 되는데 이로 인해 전하가 축적 되고 전극아래 조직은 화상이나 불쾌감을 느끼게 된다. 균형 잡힌 대칭 직각파의 적용은 전하의 축적을 방지하고 불쾌한  감각을 없애준다. 여러 종류의 파형에 대한 속성은 3장에서 논의하였다. ◇ 진폭     전류의 강도나 진폭은 등전기 선에서 기울어지는 파형의 높이로 측정을 한다. 대부분의 기구들은 최대 100mA까지 생산해 낼 수 있다. 생산량이 증가하면 동원 되는 운동 단위의  수도 증가함으로 근력이 증가된다. ◇ 상기간     대부분의 NMES는 0.2-0.4ms의 고정된 상기간을 가지고 있다. 예를 들어 상기간 동안 0.3ms에 고정된다면 근력의 증가는 근 수축이 최대가 될 때까지 시작되는 점까지 조정된다. 전기가 근 수축을 유도하는 동안에 0.3ms에 고정된다면 근력의 증가가 근 수축이 거의 최대력까지 시작되는 점이 조정된다. 전기가 근 수축을 유도하는 동안에 0.3ms의 상기간은 0.05-1.0ms 상기간보다 편안함을 느끼게 된다. 0.05ms 상기간 파형은 충분한 근 수축을 유도하기 위해 큰 전류의 진폭이 필요하다. 증가된 진폭은 알맞은 작은 지름의 구심성 섬유를 동원하고 자극기 통증감각을 유발한다. 1.0ms 상기간 파형을 운동, 통증 감각 축삭을 동원하는 충분한 전파 전하를 생산하고 진폭은 근 수축을 유도하는데 충분하다. ◇ 주파수   신경으로 전달되는 개별 전파율을 주파수라 부르고 PPS나 HZ로 측정한다. 근 수축력에 대한 주파수의 효과는 그림 7-9에서 설명했다. 저주파는 연축 수축을 유도하며 근 긴장을 지속적으로 유지하지 못한다. 저주파 자극은 시진이나 촉지가 가능하고 피로가 적은 근육의 운동점에 사용된다. 고주파는 불완전한 강축이라 불리어지는 근육의 진동수축을 유발한다. 약 30PPS 주파수에서 근육은 강축 상태가 되는데 그래서 지속적인 수축이 나타난다. 이러한 형태의 수축은 근육에서 가장 큰 힘을 유발한다. 변성근에서 강축은 저주파에서 유도된다.   임상적으로 강축을 유도하기 위해서는 주파수를 제한하는 게 바람직한 데 그것은 신경근 연접 레벨에서의 피로가 고자극 주파수에서 잘 발생하기 때문이다. ◇ 활동 주기   앞에서도 언급했듯이 전기는 자극전류의 표층부에 위치하는 비슷한 역치를 가진 운동단위를 동원하여 근육을 수축시킨다. 근육이 과도하게 피로해지지 않고 목표로 하는 근육에 효과적인 운동을 제공하기 위해 전기 자극을 자동적으로 작동시키고 멈추게 한다. 수축과 이완의 모방은 수의적으로 조절된 운동이다. 대부분의 NMES기의 수축시간은 ‘on time’으로 표시하며 이완 시간은 ‘off time’로 표시한다. 그림 7-10은 이 정의에 대하여 설명하고 있다. ‘on, off time’은 종종 비율로 설명된다. 그림 7-10에서 10초에서 20초의 on, off 비율은 2:1이다. 이완 시간의 수축비는 수학적으로 효율 주기와 관련되어 있다.                        전류-열 기간×100          활동 주기 =                                                    총 주기 이 등식에 따라 그림 7-10의 효율 주기는 33%이다.     NMES 프로그램을 적용하기 전에 환자의 진단명과 근육의 약화 정도를 효율 주기를  선택하기 전에 고려해야 한다. 편마비 환자의 손목의 신전근을 자극할 때 1:5 비율이 1:1이나 1:3 비율보다 훨씬 효과적이라고 보고했다. 1:3 비율은 일반적인 정형외과 질환 환자에게 사용된다. 근력이나 지구력 증가를 위해서는 ‘on and off‘ 비율이 점점 감소하여 1:1 비율에 가까워진다. 단위시간당 근 수축이 낮은 비율에서 증가하면 환자를 위한 더욱더 적극적인 프로그램을 제공할 수 있다.   주파수와 효율 주기는 적절한 NMES 프로그램을 위한 변수를 조절할 때 함께 고려된다. Cole과 동료들은 10명의 건강한 여성을 상대로 대퇴사두근을 여러 종류의 효율 주기로 자극하였고, 대퇴사두근의 토크의 충분한 차이점을 알아내지는 못했지만 근피로가 발생하면 ‘Off Time’이 증가하거나 주파수가 감소한다는 것을 밝혀냈다. ◇ 질주 시간   대부분 상업적으로 사용되는 NMES는 자극이 최고의 강도에 도달하는 시간과 최저의 강도로 돌아가는 시간을 조절하고 미리 설정 할 수 있다. 시간은 올라가는 시간, 떨어지는 ho간, 만곡 하강을 만곡부로 표시하며 매초마다  반복해서 측정한다. 만곡 시간은 환자가 자극을 느끼지 못하는 단계부터 감각, 운동 역치에 도달해도 자극에 익숙해질 수 있도록 편안하게 시작할 수 있도록 해준다. 전류가 정지하고 시간이 감소하는 것은 근육의 수축이 점차 이완되는 것을 말한다. 그림7-11은 만곡 시간이 어떻게 켜지고 꺼지는 지를 설명하고 있다. 환자 안전 지침                                                           모든 치료 기구가 그렇듯이 NMES도 임상적인 판단을 잘해 적용해야 한다. 전기나 운동 사용에 대한 금기는 NMES를 적용하기 전에 고려해야 한다. NMES는 심박 조율기의 출력을 방해할 것이다. 심박 조율기는 특별히 낮은 비율로 심근을 수축하도록 설정되어 있다. 유산소 운동을 하기 위해 산소 요구량이 증가하면 환자의 심장 반응의 점화율은 증가하고 조율기는 작동이 중단된다. 그렇지 않으면 환자의 활동 수준이나 자동적인 심근 활동에 상관없이 하루종일 조율기가 작동할 것이다.   10-15pps 이하의 주파수로 적용되는 NMES는 심박 조율기의 주파수를 방해해서 결과적으로 점화율을 감소시킨다. 심박동기의 작동이 정지하면 심박출량을 감소하고 환자에게는 치명적다. 반대로 30pp 이상의 주파수로 NMES를 적용하면 심박 조율기의 역전이 발생되어 모드가 비동시적으로 작동한다. 이런 경우에는 심박 조율기가 심근 수축을 자극하여 현재 자동적으로 움직이는 심박동률에 영향을 주어 잠재적으로 치명적인 부정맥 리듬을 발생시킬 수 있다.   최근의 조사에서 NMES와 TENS의 사용으로 인한 심박 조율기의 출력기때의 간섭현상은 관찰되지 않았다. 그러나 원하지 않는 결과가 나타날 수 있기 때문에 심박 조율기를 착용한 환자에게 NMES를 사용 할 때에는 각별한 주의가 필요하다. 게다가 NMES는 협심증이나 전도 장애 같은 심장 질환을 가진 환자에게는 각별한 주의를 해서 적용해야 한다. 심박 조율기를 착용한 환자나, 심장병 환자에게 NMES를 안전하게 사용하기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것이다. 모든 심장질환 환자는 NMES를 적용한 다음에 즉시 심계항진, 기절, 호흡 가쁨, 어지럼증 같은 징후를 잘 기록해야 한다.   태아나 건강인에 대한 NMES효과는 아직 증명되지 않았다. 임시 기간동안 복부나 요추 부위에 NMES를 적용할 때에는 주의를 기울여야한다. 순환호르몬 수준에 대한 NMES의 효과는 아직 검증되지 않았기 때문에 NMES는 임산부에게는 매우 주의를 기울여 적용해야 한다.   전극 위치는 환자의 안전을 고려해 정해야 한다. 목 앞면에는 전극을 부착하지 않는다. 전류가 미주 신경이나 횡격막 신경으로 전달되어 인두나 후두근, 횡격막에 경련을 유발하거나, 경동맥의 정상 기능을 방해할 수 있다. 절개 부위에 부착을 하면 근육의 활동을 유발하여 결과적으로 상처 치유를 방해한다. 반흔 조직은 정상 피부 조직보다 높은 임피던스를 가지고 있기 때문에 반흔 조직에 자극을 주는 것은 피한다. 전극의 일부분이 반흔 조직에 위치하고 나머지 부분이 정상적인 피부에 있는 경우도 안 된다. 이러한 사항이 중요한 이유는 반흔 조직과 건강한 조직 사이의 임피던스의 차 때문인데 반흔 조직은 그 조직으로 전류가 집중되는 경향이 있어서 피부를 자극하고 전기 화학적 화상이 결과적으로 발생한다. 명백한 지방 조직위에 전극을 부착하는 것은 금기증은 아니지만 자극이 효과적으로 발생하지 않는다. 이것으로 미루어 볼 때 근육이 효과적으로 자극되기 전까지 피부는 불쾌한 느낌을 가지게 된다. 만약 전극을 척수손상 후에 발생되는 감각 손상 부위에 부착 한다면 그 부위의 관찰과 위생은 필수이다.   피부자극은 전기적, 화학적, 역학적 요인으로 발생한다. 적절하지 않은 전극과 피부의 접촉은 자극의 전위를 막는다. 전기적 요소로부터 가능한 방해를 줄이기 위해 자극 표면을  넓게 사용하고 전도를 보통 정도로 균일하게 해 전극과 피부사이의 전위를 유지한다. 화학적 자극시 전도용 젤이나 접착물질로 인한 알레르기 반응이 있다. 여러 종류의 전극을 선택해서 사용함으로써 문제점을 해결할 수 있다. 역학적 자극은 움직임시의 피부와 접착물질 간의 전하에 의해 발생한다. 전극을 적용할 때 피부가 최고로 신장된 자세에서 놓으면 자극을 줄일 수 있다. 게다가 환자나 보조자들은 전극을 제거 할 때에 모서리 부분부터 부드럽고 천천히 제거한다. 접착 부위에 체모가 많을 때에는 체모의 방향으로 전극을 제거함으로써 자극을 줄일 수 있다.    NMES는 정형외과 수술 후 손상되지 않은 근육의 무용성 위축을 방지하기 위해 사용한다. 이러한 경우 특별한 고려 사항은 없지만 일반적인 운동지침서가 제공된다. 근 수축의 영향을 받는 근, 건은 수술시 손상을 받으므로 시술자는 NMES를 자극 전에 능동적인 근 운동 능력을 향상시켜야 한다. 환자가 갖고 있는 근력수준 또는 관절 가동 범위의 제한은 물리치료사가 제공하는 운동으로 향상된다. NMES의 진폭은 수술이나 재활 단계에서 발생되는 제한을 줄이고 적절한 수축력을 위해 일정하다. 낮은 강도의 적용은 poor 정도로 관절의 움직임은 없이 근육만 약하게 수축 시킨다. 높은 강도는 관절을 큰 범위로 움직이기 위해 사용한다.   모든 환자들에게서 NMES 프로그램 적용 후 반사 이상이 일어난다는 명백한 증거는 없으나 치료사는 그런 가능성을 충분히 인지하고 있어야 한다. 임상적 적용                                                            NMES는 다양한 환자에게 치료를 적용할 수 있는 효과적인 기구이다. FDA는 NMES를 다음과 같이 효과와 안정성을 인정했다. 1. 무용성 위축의 치료 2. 관절가동범위의 증가와 유지 3. 근육의 재교육과 촉진 기타 임상적으로 사용 가능한 부분은: 4. 경직 관리 5. 보조기 대치 6. 건강한 근육에 운동 단위 동원력 향상 각각의 임상적 적용은 특정한 진단에 따른 치료법으로 설명할 것이다 무용성 위축                                                              무용성 위축이란 고정, 활동 기간 감소 후의 근육의 변화를 말한다. 이러한 위축은 고정(골절 또는 인대 재건술)의 결과 또는 중추 신경의 손상(뇌졸중, 척수손상)의 결과로 발생한다. 지속된 고정 후 가장 명백한 변화는 근육의 횡단부의 감소이다.   많은 학자들은 고정 후 Type I인 느린 연축 섬유의 위축이 더 크다고 보고하였다. 근 섬유 숫자의 변화는 없지만 섬유의 횡단부위가 줄어든다. Haggmark, Jansson, Eeiksson은 슬관절 수술후 장기간 다리 깁스를 한 환자에 대해 조사했는데 그 환자들은 석고붕대 착용상태에서 등척성 수축이 일어났고, 고정 후 여러 주가 지난 뒤 Type I 섬유의 유산소 대사물질인 SDH, 산화효소가 감소했다. 이 효소들은 고정 후 1주일 사이에 집중적으로 감소하였다. Baugher와 동료들은 무릎 손상 후 18개월 동안 회복된 환자가 정상적으로 기능이 회복되어 어떤 운동도 가능할 지라도 Type Ⅱ 섬유의 위축이 있음을 보고했다. TypeⅡ섬유의 위축은 매우 점차적으로 진행되어 고정 후 몇 달 후에 관찰된다. Haggmarli, Jansson,  Eriksson은 손상 된지 6-8주된 환자들을 대상으로 했다.    근육의 횡단 부위는 힘 발생 능력과 관련이 있다. 산화효소는 지구력이 높은 유산소 근육의 활동과 관련이 있어 근육이 위축되면 근육은 약해지고 지구력이 낮아진다.  NMES는 위축 방지에는 효과적이지 않지만 고정의 후유증을 저지하는데 사용된다. 지금까지 인간의 불용성 위축을 언급하며 발간된 대부분의 출판물은 NMES가 대퇴사두근의 불용성 위축을 줄이거나 지연시키는 능력이 있다고 서술하고 있다. 손상이나. 수술 또는 장기간의 고정 후에 환자는 대퇴사두근을 수의적으로 수축하는데 어려움을 가진다. 그것은 반사적 이완이나 협응력이 부족해졌기 때문이다. NMES는 재활의 초기 단계에 효과적인 근 운동을 유발시킨다. 근 크기의 감소를 측정하는 것은 사지의 둘레를 측정하거나 CT를 사용한다. 고정  전과 후에 근육의 힘을 측정했을 때 NMES를 적용하지 않은 것보다는 적용한 것이 힘의 소실이 덜하다.    Morrissey와 동료들은 NMES가 무릎의 전십자인대 손상 후의 회복시 근력 소실을 최소화 시킬 수는 있지만 근육의 둘레에는 차이점이 없었다.    Bouletreau와 동료들은 고정 동안 계속적인 관찰을 통해 근육의 물질 분해 대사량을 측정했다. 그리하여 NMES가 고정동안의 대사량의 감소를 막을 수 있음을 알아냈다.   급성 손상이 아니거나 수술을 받지 않은 환자에게도 NMES는 효과가 있다. 그러나 슬개골의 연골연화증, 탈구, 이탈 환자는 대퇴사두근의 근력 강화 운동시에 어려움이 있다.   NMES는 통증부위의 수동적인 운동을 촉진함으로써 위축을 최소화 할 수 있다. 내, 외측광근의 근력강화를 위해 활성전극을 광근에 부착하여 슬개골 정렬을 유지할 수 있고, NMES를 두 개의 채널을 사용하여 하나는 광근의 촉진을 위해 부착하고 다른 전극은 대퇴사두근에 부착시킨다. 치료 보고서는 불용성 위축 감소 효과를 위해 주의 깊게 기록한다. 환자의 진단과 병력은초기 제한 환경과 호전율에 영향을 미친다. 그림 7-1은 다양한 정도의 위축 환자의 초기  NMES 프로그램에 제안된 변수를 설명하고 있다. 장기간-기립성 신경 손상은 심각한 불용성 위축을 일으킨다. 적절한 치료란 말초신경손상에 따른 근육의 회복과 척수 감압 수술 후 기능 회복에 맞춰 행해진다. 중등도의 위축은 골 관절염 환자, 전체 무릎 대치환자 또는 깁스 후 몇 주가 지난 후에 NMES를 시작한 환자에게서 관찰된다. 낮은 정도의 위축은 급성 손상 환자, 손상 후 첫 주내에 NMES를 시작한 환자에게서 관찰된다. 자발적인 운동 프로그램 지침은 NMES에 적당하다. 치료는 빈도를 가지고 시작하지만 짧은 기간으로 시작한다. 근 지구력이 증가하면 각 회기의 기간을 4-6시간으로 증가시킬 수 있다. NMES 프로그램은 수축 기간 주기를 짧게 하여 주어진 회기 안에 더 많은 수축을 유발시킬 수 있다. 불용성 위축을 지연시키기 위해 계획된 프로그램은 환자의 능력을 고려해야 한다. 무릎 주인대 재복원 환자, 하지 깁스 환자, 환측 사지에 체중 부하를 하지 않고 보행하는 환자는 대퇴사두근의 자발적인 움직임이 더 작기 때문에 부분적인 반월판 절제술 환자, 체중부하를 하는 환자. 능동적인 관절 가동 범위 수행이 가능한 환자, 수술 후 단기간 안에 등척성 운동을 한 환자보다 불용성 위축 방지를 위해서 더욱 많은 자극 시간이 필요하다. 불용성 위축 치료를 위한 NMES 프로그램 중지는 퇴행된 사지의 기능 회복에 기초를 두어 결정한다. 통증이나 부종은 퇴행된 다리의 운동을 방해하는 아주 일반적인 원인이다. 초기 외상에서 회복되고 있는 환자가 효과적으로 저항에 대항한 수의적인 운동을 할 수 있을 때 NMES를 중단할 수도 있다. 또 다른 경우에서는 기능적 목표가 달성되었거나 조정되어도 NMES가 계속될 수도 있다. 예를 들면 손의 굴곡근이 회복 중인 환자는 반드시 사회로 돌아가기 위해 기능을 위한 관절 가동 범위와 장악력이 고려되어야 한다. 만약 환자가 벽돌장이라면 수지 굴곡과 손목 신전시의 지구력도 필요하게 된다. 비록 환자가 독립적으로 수지 굴곡을 할 수 있을지라도 NMES는 손목 신전의 지구력을 증가시키기 위해 사용할 수 있다. 관절 가동 범위                                                          약화나 통증, 관절 부종 환자는 관절 움직임에 어려움을 가진다. 관절자체에 퇴행성 골절이 없을 때에는 초기의 운동이 재활을 촉진하고 관절 가동 범위의 제한 방지에 효과적이다. NMES는 정형외과 또는 신경적 기능 장애 환자의 관절 운동성을 완전한 회복을 촉진하는데 사용한다. 관절 가동 범위가 한 방향으로만 제한이 있다면 채널 한 개만으로 충분하다. 뇌졸중으로 인해 2차적으로 손에 중등도의 경직이 있는 환자는 손목신전이 되지 않는다. 수동적 관절 운동은 손목과 수지의 신전근과 손목 신전근의 기시부 근처에 전극 자극을 가함으로써 증가시킬 수 있다. 손목 굴곡근이 약하다면 전완의 인쪽면을 위로 편하게 놓은  자세에서 중력으로 손목과 손가락을 신전 시킨 후 굴곡 또는 중립자세로 되돌리게 한다.   관절 가동 범위가 두 방향으로 제한이 있다면 채널 두 개를 사용할 수 있다. 그림 7-14A, 7-14B, 7-14C는 굴곡근과 신전근 자극을 교대로 함으로써 손목의 관절 가동 범위를 설명한다. 전완은 중력이 큰 요인이 되지 않는 수평면에 위치시키고 운동 시킨다. 전극의 위치는 척골 또는 요골쪽으로의 편위 없이 손목 굴곡과 신전이 발생할 수 있도록 맞추어야 한다. 상호 모드 또는 교대 모드를 선택할 수 있는 기능이 있는 이중-채널 NMES는 이러한 형태의 적응증에 사용된다. 이러한 치료는 요골 원위 부위의 Colles 골절로 인한 2차적 휴유증인 손목 굴곡근과 신전근의 근력저하와 동작의 감소를 가진 환자에게 적당하다.   주파수나 효율 주기의 선택은 불용성 위축과 관련된다. 고정, 약화, 위축으로 관절 가동 범위의 유지, 회복이 어려운 환자들을 위해 이러한 주파수와 효율 주기에 대한 지침서가 제공된다. 매일 NMES를 30분간 적용하는 것은 관절 가동 범위 유지에 적당하다. 하지만 연부 조직의 구축과 부종을 이기고 관절 가동 범위를 증가하는 것에는 더욱 긴 자극 기간이 요구된다. 4시간에 이르는 자극시간은 연부 조직의 구축 극복에 효과적이라고 보고되어진다.   NMES의 성질이 반복적인 주기이기 때문에 능동 관절 가동 범위 운동을 보조하는데 적당하다. 전체 기간 동안 환자가 능동적으로 참여 할 필요는 없다. 하지만 NMES가 수동신장. 능동 또는 능동-보조 관절 운동을 대신 할 수는 없다. 치료 주기의 한 부분은 (예를 들어 30분 주기에 10분정도) 관절 가동 범위 끝 부분에 운동을 실시하여 기능적 범위를 증가시켜 작업을 할 수 있게 한다. 근육 재교육과 촉진                                                       근육의 재교육과 촉진을 위한 치료적인 운동의 목표는 손상이나 질병 후에 신체를 조절하고, 운동의 자발적인 조절 능력을 재확립시키는 것으로 이러한 것은 운동 조절 이론에 영향을 미친다. 운동조절은 원심, 구심성 신경 전도로의 손상에 의해 영향을 받는다. 또한 마찬가지로 운동 조절 중추인 운동 피질, 전운동 피질의 손상 시에도 영향을 받는다. 동물 실험에서 배근의 구심성 섬유를 절단하면 뿌리가 완전해도 마비가 나타난다. 이것은 정상적인 운동 조절을 위한 “준비” 상태를 유지해주는 구심성에서 원심성 전도로의 영향이 미치지 못하기 때문이다.   정확한 기전은 아니지만 신경계는 자극에 계속적으로 적응한다. 이런 재조직화를 신경 가소성이라고 한다. 말초, 중추신경계는 안전한 재생과 축부의 발아 과정을 통하여 손상으로부터 회복 될 수 있다. 하지만 중요 신경계 외상은 완전한 회복이 어렵다. 신경 가소성은 근 재교육이나 촉진으로 인해 기능적인 사용이 가능하도록 하는 것이다.   말초신경계 손상에 대한 전기 자극의 효과는 8장에 거론하였다. 이 장에서는 말초 전도로는 완전히 남아 있고 중추신경계 외상이 존재할 때의 근 재교육 NMES의 적용을 설명한다. 말초신경을 통해 근육에 전기 자극을 가하는 것은 신경 근육계의 가소성을 향상시킨다. 유발된 기능적인 가소성은 자극이 연장된 결과로 근 골격계에 변화의 원인이 된다. 그리하여 근육 피로-저항이 더 많이 생성된다.   NMES는 운동조절을 위한 새로운 방법을 마련하기 위한 도구로 사용되기도 한다. 적정 강도로 근피에 전기자극을 가하여 가벼운 접촉, 두드리기와 같은 자극을 유사하게 지각하도록 해서 A-베타 섬유를 포함한 감각 신경섬유를 활동시키기 위함이라고 임상가들은 제한한다. NMES는 손상 당한 사지의 조절에 사용되는 두드리기, 가벼운 접촉, 단순 접촉 등을 포함한 촉진 기술과 유사하게 감각 단계에 사용된다. 전극은 손상된 근육 위에 위치시키고, 전류의 진폭은 감각 역치에 조절되도록 한다. 환자가 감각을 느껴야 하지만, 근육이 수축하는 것은 보이지도 않고 촉진되지도 않는다. 낮은 펄스율(3-10 PPS), 또는 높은 강축 펄스율(30-100PPS)이 사용되어진다. 이것은 기능 향상을 추진시키고 손상된 사지의 인식을 증가시키는 감각 자극이라 할 수 있다. 편마비 환자의 손상부위에 전극을 대어 전기적 자극을 가하는 NMES는 수의적 운동조절면에서는 EMG보다 덜 효과적이다. 이것은 아마 전기자극을 최소로 하여 감각을 입력시키는 것이 NMES프로그램 달성의 필수 요소이기 때문일 것이다.   NMES로 운동 조절 향상을 위해 근 수축을 유발하기 위해서는 충분한 강도의 전류를 사용해야 한다. 게다가 직접적인 근수축으로 근방추와 골지건 기관으로 들어오는 활동은 중추신경계에 부가적인 정보를 제공한다. 그리하여 억제와 촉진 과정에도 도움이 된다. Gracanin의 이론에서는 NMES가 움직임을 점점 더 정상적인 패턴으로 만들도록 도와주며 다시 상위 척수기관에 통합되어 운동 흔적으로 남아 새로운 패턴으로 적응하여 반복적인 성질을 이용하여 중추신경계를 보조한다.   근재교육과 촉진을 위해 전기 자극을 사용할 때 환자는 자극에 따라 요구되는 움직임이나 근 수축이 일어나도록 노력해야 한다. 가능하다면 NMES 동안 기능적인 활동을 연습하는 것이 더 좋다. 그림 7-15A, 7-15B는 손가락의 굴곡근과 신전근의 쥐기와 펴기를 재학습하는 과정을 보여주고 있다. 원격조작 스위치는 자극하는 이의 운동 주기의 실패를 막기 위해 자발적인 노력과 구두명령이 함께 작용하여 자극을 허용한다. 이러한 움직임의 형태는 굴근과 신근의 상호작용이 요구되며, 대부분이 이중 채널 NMES 장치에 의해 촉진된다. 원격조작 스위치는 개인에 따라 필요한 경우에만 자극을 유발하기 위해 사용된다. 예를 들면 실행증적 뇌손상 환자, 불완전 척수손상으로 사지마비가 되어서도 수축력이 약간 남아 있거나 운동 범위가 완전한 경우에 약한 주동근의 움직임을 촉진하기 위해 간단하게 사용된다. 그림 7-16은 환자가 스스로 하는 것보다도 더 큰, 무릎의 완전한 신전을 위해 원격조작 스위치를 사용하는 것을 설명하고 있다. 이 경우 NMES는 환자 스스로의 노력의 증대를 위해 사용되는 것이지 그 기능을 대체할 수 있는 것이 아니다.   치료사는 경사 스위치를 사용하여 전기자극을 유발시킬 수 있다.(보행훈련을 위해) 이것은 손 스위치 방식과 같이 작동자의 운동 주기를 막았다. 하지만 이 기술은 특히 보행전 단계에서 슬개골의 움직임에 유익하다. 치료사는 환자의 무게 이동시, 하지의 위치 훈련시 동안 안전하게 지지해주고 안내해야 한다. 중둔근이나 대퇴사두근과 같은 안정성에 중요한 근육이 손상 받았을 때에는 치료사가 경사 스위치를 발을 이용해 압력을 제공하여 유도한다. 환자의 신발에 경사 스위치를 달아서 정확한 체중지지를 위해 일정한 연축을 작동시킨다. 매트에서 “네발기기” 자세로 균형을 잡거나하는 활동들은 치료사의 보조가 중요하게 요구된다. 이 자세는 어깨의 고정과 주관절의 신전으로 상지의 체중지지와 촉진을 위해 사용된다. 삼각근과 상완삼두근의 NMES는 이러한 기능적인 활동을 촉진시킬 수 있다. 치료사는 무릎이나 발로 경사 스위치를 작동하면서 균형유지를 위해 환자를 보조한다.   촉진도구로서의 NMES는 치료사들의 창조성으로 제한 될 수 있다. 위치적인 피드백이나 EMG 생체 피드백과 같은 다른 촉진기술을 NMES을 함께 사용하면 단독 사용보다 더욱 효과가 높게 나타낸다. 강직의 관리                                                          강직은 수동운동에 대한 저항의 증가, 심부건 반사의 항진, 간대성 경련과 같은 과반사로 연합되어 있는 상태이다. 강직은 중추신경 손상후의 기능회복에 장애가 된다. 강직근은 약화된 주동근을 억제시켜서 환자에게는 정확한 사지의 운동을 못하게 한다. 중등도부터 심한 경직까지 모두 근위부의 안정성과 바람직한 자세를 막고 조화된 운동을 불가능하게 만든다. 오랫동안 NMES는 강직과 관련된 문제의 관리를 위해 사용되었다. 하지막 최적의 치료기술은 아직 확실하게 정립되지 않았다. Levine 등은 경직된 길항근의 강축을 일으키기 위해 100pps의 양성전류를 사용하였다. 그들은 편마비, 양측마비, 다발성 경화증 환자의 경직근 의 완화가 기능 향상과 관절가동범위의 증가를 가져오는 것으로 보고했다. 경직의 감소는 상호 신경 지배의 억제 때문인데 그것은 길항근이 활동하고 주동근이 억제되는 것과 관계된다. 또 다른 사람들은 뇌졸중, 두부손상, 뇌성마비 환자의 경직 감소를 위해 이 기술을 사용하여 좋은 결과를 얻었다. 그들은 주동근의 힘의 증가, 기능의 향상, 치료 후에 일어나는 경직 감소의 잔여 경과 주기를 측정했다. 10분-45분의 치료는 10 - 몇 시간 동안의 경직 감소의 다양한 결과를 가져온다. 경직이 감소되는 동안 주동근에 자발적인 기능을 촉진하고 연부 조직의 구축을 방지하기 위해 치료적으로 운동을 할 수 있다.    Walker의 연구는 9명의 다발성 경화증 환자와 4명의 척추 후궁 절제 환자의 발목의 간대성 경련이 전기적 자극에 효과를 보는 것으로 보고되었다. 간대성 경련은 빠른 신장에 반응하는 과활동근이 반복적으로 수축하는 것이다. 이중 맹검 방식의 요골, 정중, 복제 신경의 근피하 자극은 3시간 이상 발목의 간대성 경련을 방지한다. 분절기전이나 상위 척수의 억제는 발목의 근조직의 신경 활동 자극으로 제한되며, 간대성 경련을 방지하는 효과가 있다. 이러한 연구는 척수 손상 환자의 경직을 연구하기 위한 기초를 제공한다.    전기적 자극은 12 척수 손상 환자의 강직성 대퇴사두근에 적용된다. 근육의 강한 수축은 100mA의 전류강도, 20pps의 빈도, 0.5ms의 펄스 간격으로 하며 작동 시간은 각각 2-5초 정도로 한다. 자극 회기는 20분 동안 지속적으로 한다. 진자 낙하 시험 측정 결과는 대퇴사두근의 경직의 감소를 직접 보여준다. 경직 감소의 크기는 초기 경직정도에 매우 좌우된다. 거기에는 24시간 후에 남는 전류 효과는 없다. 장기 자극 프로그램(하루에 두 번. 일주일에 6일, 4-6주)은 경직이 증가하는 경향을 보였다. 단시간동안 영향을 즉시 미치는 것은 척수손상 환자의 경직근 자극에는 바람직하나 자극의 연장은 피해야 한다.   척수 손상 환자의 대퇴사두근 경직을 막기 위한 자극 방법은 절대적이지 않다. Vodovnik 등은 경직 억제에는 100pps의 주파수가 10 또는 1000pps 주파수보다 더 효과적이라 보고하였다. 반응 기간은 가변성이 있어서 절대적이지는 않지만 0.1ms가 좋은 결과를 보였다. 보조기 대치                                                             NMES는 환자의 마비되거나 약해진 근육의 기능 강화를 위해 사용하여 보조기나 보장구의 필요성을 감소 시켜준다. 보행 보조를 위한 정교한 컴퓨터화된 체계는 이 장의 끝 부분에서 논의될 것이다. 이 장은 현재 임상에서 응용되고 있는 부분에 초점을 두게 될 것이다. ◇ 걸음걸이 연습      1961년, Liberon과 동료들은 보행중 비골신경이 지배하는 근육에 전기적인 자극을 유발하는 압력 민감도 스위치의 사용에 대해 보고하였다. 특히 이 자극기는 보행시 유각기 동안 족관절의 배측굴곡에 도움을 주었다. 그림 7-17은 heel-switch의 비슷한 유형과 단일 전극의 NMES를 설명하고 있다. Heel-switch는 발뒤꿈치가 바닥에 닿았을 때 회로를 열기 위해 정렬된 Pressure-sensitive switch이고 그것은 보행의 유각기 동안 발뒤꿈치가 떠 있을 때 자극을 제공한다. NMES는 족관절의 배측굴곡근의 염력 산출을 증가시키는데 사용되어 왔고 역으로 저측굴곡근의 경련성 반사를 감소시키는 데도 사용되었다. 또 그것은 편마비 환자의 보행 패턴을 향상시켰다. Carnsstam, Larsson, Prerec은 보행의 유각기 동안 족관절 배측굴곡근을 자극하여 입각기 중의 슬관절의 push-off와 신전에서 장딴지 근육의 기능 향상을 보고하였다.   전기 보장구로서 NMES를 사용하기에 앞서 우선 보행주기동안 자극 받는 근육의 지구력을 향상시켜야 한다. 이 같은 보행 전 프로그램은 어떠한 무용성 위축도 최소화시키는 장점이 있다. 실제 보행훈련은 보조 도구로부터 도움을 조금에서 중간정도까지 받기 위해 환자가 그만큼의 균형력을 가지고 있고, 표적이 되는 근육이 30분 정도 지속적인 강한 수축을 할 수 있을 때 시작한다. 믿을만한 수축은 환자가 이러한 보조 방법에 확신을 느끼기 전 근육이 자극될 때마다 필요하다.   족관절 배측 굴곡 촉진은 편마비 환자의 보장구 보조를 위한 가장 일반적인 방법이다. 그러나 NMES 역시 보행의 입각기 동안의 안정성 증가를 위해 둔근, 대퇴사두근에 적용된다.  만약 치료사가 보행주기의 정확한 부분에서 요구되는 근 수축을 동시에 일으키기 위해 hand-held switch를 사용한다.면 저측 굴곡근이나 슬개근은 그 근육들이 작용하는 곳에서 보행주기의 짧은 기간동안 촉진되어 질 수 있다. 그림 7-18은 보행의 유각기 내의 족관절 의 배측 굴곡과 입각기 동안의 슬관절 신전을 전극 위치이다. 게다가 편마비 환자를 위한 NMES 적용은 12장에 나와 있다. 하지의 몇몇 근육군에서 나타나는 문제로 초래되는 편마비나 불완전한 양마비와 같은 장애를 가진 환자를 위한 굴곡반사의 자극은 아마도 보행 유각기 동안 적절한 촉진 도구가 될 것이다. 굴곡반사는 발바닥이나 발등, 허벅지의 아래 뒷부분의 자극으로 촉진 될 것이다. 최적의 반응은 전극의 위치로 인해 변화될 수 있기 때문에 몇몇 위치는 치료의 평가 단계에서 고려되어야한다. ◇ 특발성 척추 측만증    측만증은 척주가 비정상적으로 외측으로 만곡된 것이다. 그것은 신경근 질병이나 선천적인 척주 변형에 의한 근육의 불균형으로 인해 이차적으로 발생할 수도 있다. 특발성 척추측만증은 원인은 잘 알려지지 않았고 환자는 일반적으로 건강하고 젊으며 활동적이라는 양상을 나타낸다. 진행성 척추 측만증 만곡을 위한 치료는 일반적으로 하루에 23시간 동안 척추보조기를 착용하는 것으로 이뤄진다. 대부분의 환자들에게 보조기는 불편하고 제한되며 자기 이미지에 나쁜 영향을 미치기 때문에 보조기를 착용하는 것이 불쾌한 일이 될수 있다. 1970년에 전기적 보장구로 NMES가 사용되었다. 삽입된 전극과 안테나 그리고 고주파 전달기 시스템에 대한 연구로 전기적 자극이 특발성 척추측만증을 가진 아동과 젊은이의 척추만곡의 진행을 막거나 안정화시키는데 사용될 수 있음을 시사했다. 삽입시스템은 효과적인 치료기이지만 감염, 전극의 이동, 전극의 파손과 같은 위험으로 인해 외과적인 처치가 요구된다. 그리고 치료가 종결된 이후에 구성 요소를 제거하기 위한 2차적인 외과 수술이 필요하다. 삽입전극의 대안으로써 표면전극과 외부에서 동력이 공급된 단일 또는 이중채널 자극은 환자 개인의 만곡에 기초해 사용되어 왔다. 척주 주의 근육의 수축은 측부 만곡을 감소시킬 수 있는 힘을 산출한다. 전극들은 부 척추근, 중간근 또는 외측 배열 둘 중에서 만곡의 첨, 위, 아래로 배치된다. 더 좋은 배치에 대한 몇가지 논의가 있지만 엎드려 누운 환자의 X-ray와고 실제 자극을 통해 가장 확실한 전극의 위치를 알 수 있다.    환자가 잠을 자는 밤 시간 동안 자극이 적용되는 치료의 8-10시간 총합은 대부분 보장구 착용 프로그램에 의해 추천되는 거의 23시간 양생법과 비교된다. 자극 변수는 강한 근 수축을 일으키기에 적합하지만 전체 치료동안 피로를 피하게 해준다.   환자가 서서히 자극으로부터 떨어져 갈 때 치료는 골격의 성숙이 이뤄질 때까지 계속된다. 결과는 일반적으로 NMES체계가 만곡의 정도를 없애거나 감소시키는 점에서 보조기를 착용하는 것처럼 효과적이라는 것을 보여준다. 만곡의 위치와 정도, 골격 그리고 생활연령과 같은 환자의 특징들과 치료의 추종은 치료에 영향을 미친다. O'Donnell와 동료들의 최근 연구는 초기평가에서 만곡의 크기와 계속 증가하는 만곡 비율에 기초하여  NMES 치료가 특발성 척추만곡에 영향을 끼치지 못했음을 지적했다. 좋지 못한 결과는 역시 서투른 치료 응낙이나 부적절한 자극과 관계가 있을 것이다. 척주 측만증 환자의 골격근에 대한 장기간의 NMES 적용결과는 계속 연구되고 있다.   Type I의 특징을 가지는 근섬유의 적응 과정에서 피로 저항이 더 큰 쪽으로 증가가 있다. 근 조직에는 아무런 변화가 없다고 기록되었다. 몇몇 환자들은 전극에서 사용되는 겔과 접착제에 의한 피부 자극으로 어려움을 가진다. 보통 교대 전극 형태는 이러한 문제점을 수정해 준다. ◇ 어깨관절 탈구    견관절 아탈구는 심한 근 약화나 견갑-상완 관절을 지지하는 근육의 이완과 관련된 문제이다. 아탈구는 뇌졸중, 사지마비, 길랑바레 증후군이 있는 환자에게 나타나기도 한다. 손상된 견갑-상완 관절은 극상근과 후부삼각근 지지의 약화로 안정성이 떨어진다. 지지가 되지 않은 자세에서 상지의 무게와 마찰은 이동 동안 부주의하게 적용될 수 있고 관절낭을 늘어나게 할 수 있다. 견갑-상완관절에서의 아탈구는 견관절 또는 주관절, 손으로까지 통증이 방사 될 수 있다. 수근관절과 손에 부종이 생길 수 있으며 손가락의 움직임에 지장을 줄 수 있다.   Vanoume-Laplrace 등은 219명의 편마비 환자의 조사로 근 경련이 있거나 근 이완이 있는 환자의 견관절에서 통증을 발생시키는 가장 큰 원인은 아탈구 때문이라고 보고하였다. 견관절 아탈구는 보장구로 지지하거나 다양한 어깨 멜빵으로 치료 될 수 있다. 이러한 치료형태는 말초 기능이 살아 있는 환자에게는 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 게다가 어깨 멜빵과 지지도구의 사용은 굴근의 공동작용을 촉진시키는데 종종 주관절이 굴곡, 내전된 상태에서 물건을 잡기 때문이다.   견갑 상완 관절의 안정성을 위한 NMES의 적용법은 운동의 자유 동작과 사지의 교대적인 위치를 감수해야 할 것이다. 만약 재활의 과정에서 NMES가 초기에 적용된다면 관절낭 신장과 그 이후의 아탈구는 감소될 수 있고 또는 방지될 수도 있다. Balier와 parlir는 견갑-상와 관절에서 최소 5 Cm의 아탈구를 보이는 63l명의 CVA 환자에 대해 연구했다. 환자들은 극상근, 또는 후부 삼각근에 전기적 자극의 NMES 치료를 받았다. 분산전극은 가로 눕힌 승모근 상부의 불쾌한 활성을 최소화시키기 위해 극상근 위에 놓는다 그리하여 이것은 어깨 거상의 결과를 초래할 수 있다. 이러한 근육들의 지구력을 증가시키기 위해서 구별된 자극시간의 증가는 지속적인 근 수축을 위해 수용되어지고 기능적인 견갑-상완 관절의 배역은 환자가 깨어있는 시간동안 유지되어 줄 수 있다. 5일간의 NMES 치료에서 환자들은 1:3의 단속비로 6-7시간 동안 받았다. 다음 5주 동안 자극시간은 증가되었고 단속 시간은 감소,,하고 각각의 자극주기 동안 자극은 24초 동안 그리고 단속은 2초 동안 적용하여 아탈구의 치료결과가 나왔다. 이 연구의 결과는 X-ray에 의해 보여진 것처럼 NMES가 견관절 아탈구를 상당히, 주목할 만큼 감소시켰음을 보여주었다. 어깨 멜빵이나 휠체어의 팔걸이는 아탈구에 어떠한 변화도 일으키지 못했다. 이 연구에서 아탈구의 정도와 통증의 양 사이에는 아무런 관계가 없었고 뇌졸중 환자의 아탈구가 견관절 통증에 크게 관여하지 않는다는 사실이 제기되었다. 견관절 통증의 원인은 순환의 이상이나 통증의 과감각일 수 있는데 팔의 사용빈도가 줄어들기 때문이다. 지금까지 Baher와 Parher에 의해 보고된 성공적인 견관절 아탈구 감소 이후로 다른 연구자들에 의한 더 효과적인 방법이 제기되지 못했다. 아탈구 감소나 방지를 위한 NMES 효력의 임상적 평가는 확인되었다. NMES는 재활 프로그램의 초기에는 보장구적 도구로써 사용될 수 있고 환자가 견갑-상완 관절의 정렬과 기능을 지지하기 위한 극상근과 삼각근의 충분한 수의적 기능을 회복했을 때는 중지 될 수 있다. NMES는 이완된 마비나 아탈구가 지속될 때 전기적 보장구로써 계속 적용될 것이다. 환자들은 NMES의 사용이 어깨 멜빵이나 팔 지지대가 올려진 휠체어를 쓰는 것보다 표면적으로 나은 것이라는 것을 발견할 것이다. 건강한 근육의 운동 회복 증진                                           스포츠와 운동에서 개선된 인간 수행의 목표는 한결같이 운동 코치들, 건강한 트레이너, 물리치료사들 운동생리학자들 그리고 운동가들의 매혹적인 주제였다. 기초 과학 연구로 NMES를 적용한 근육은 해부학적, 생리학적 변화를 보여준다. Origoing 연구는 상해를 입고 건강한 환자의 효과적인 재활과 트레이닝 프로그램에 NMES가 어떻게 사용될 수 있는지에 대해 보고하였다. 1977년에 러시아 의사 Yuhov hots는 한 심포지엄에서 트레이닝법에 대한 그의 이론과 결과를 소개했다. 그는 선발된 운동선수들의 대퇴사두근에 전기 자극을 가했을 때 근력이 30-40% 증가 했다고 보고했다. Hot‘s 박사의 연구는 서방에서 인정받지 못했으나 자기 나라에서는 큰 동요를 일으켰다. 그들은 Hot's의 성과에 기초를 두어 전통적인 NMES 장치를 위한 자극법이 그 이후로 재 연구되었다. 그러나 오직 운동만으로 얻을 수 있는 긍정적인 트레이닝 효과에서 NMES가 건강한 근육의 운동단위를 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. ◇ 낮은 전압, 낮은 빈도율    몇몇 연구자들은 건강한 대상자에서 근력에 NMES와 운동을 더하여 훈련하거나 NMES 하나만을 적용한 것에 대해 비교한 결과를 가지고 있다. 트레이닝법은 모두 유사했고 그들의 매개변수는 일반적으로 여기서 요약하였다. 대퇴사두군도 그림 7-22에서 보여진 것처럼 슬관절이 60도-90도 정도 굴곡된 상태에서 등척성 근 수축을 일으키기 위해 정기적으로 자주 사용되었다.   지속된 근 수축 시간은 4초에서 10초로 다양하고 휴식시간 역시 4초에서 50초로 다양하다. 훈련시간은 2주에서 6주동안 매주 3-5시간 수행되었다. 모든 자극기는 25-200pps의 빈도로 사용하여 사두근의 강축을 일으켰다. 실험된 대상자에 의해 대퇴사두근의 등척성 근력을 향상 시켰지만 수의적인 근 수축을 얻는 것과 크게 다르지 않다는 결론을 지었다.   Hartsell과  Nobbs와 Rhodes에 의한 연구에서 환자들이 그들의 대퇴사두근을 NMES를 사용하여 등척성으로 훈련할 때, 등속성 근력의 이득이 매초마다 1800의 회전 속력에서 근력과 내구성에 의하여 확인되었다. 다른 연구자들은 근 수축의 속도나 매초 1800으로 올렸을 때 등속성 근력의 이득을 확인했다. Wolf와 동료들은 저항 운동 동안의 NMES의 장점에 대해 연구했다. 그리고 자발적인 노력과 NMES로부터 얻은 결과는 그것들이 수의적 운동에서만큼 중요하게 다르지 않다는 것을 발견했다. 그럼에도 불구하고 NMES 그룹은 규정된 시간외에 훌륭하고 절대적인 근력의 이득을 보였다.   대부분의 연구자들은 저전압, 저빈도 NMES의 수의적 수축의 증가에 있어 수의적 수축이 안되는 근육이 약한 환자들에게 가장 효과적이라고 결론지었다. 훈련동안 근육을 수의적으로 최대한 수축할 수 있는 건강한 대상자에게 NMES를 적용했을 때에는 그 방법에서는 큰 이익이 발생하지 않았다. ◇ 중간 빈도의 NMES       최근 NMES 플러스운동이 연습에 더 나은 효과를 가져오는지, Kots가 이전에 서술한 단독주파자극이 나은지에 대한 연구가 행해지고 있다. 그 자극 결과는 매초 50번 파열 자극에 10초간의 간격이었다. 10초간의 떨어지는 기간은 대상자가 알지 못한다. Kots는 파형타입이 그 영역에서 구심성 신경 공급이 높은 수행 빈도의 차단 때문에 마취효과를 나타내고 큰 지절의 원심성 섬유의 최대 회복이 가능하에 좋아지게 된다고 믿었다. 50초 꺼진 시간이 치료기간이라고 정의하며 10회 최대 수축의 합은 10초 동안 계속된다. 이런 치료의 특징은 Moreno-Aranda와 Seirig에 의해 확립되었다. 몇몇 실험자들은 중주파를 건강한 대상자의 대퇴사두근을 훈련하기 위해 저 빈도 신경지배근 전기치료 방법을 제안하였다. 등척성 수축은 수의적 노력. 중주파 NMES 혹은 수의적인 노력과 MF NMES의 협응에 의해 발생한다. 무릎은 60도-65도 굴곡 상태가 안정적이다. MF자극은 5초의 경사 시간을 가진다. 따라서 15초간의 시간 합계는 50초이고 10초 최대강도가 자극 제공되며 훈련기간은 일주일에 2-5번 4-5주간 실시된다. 환자의 통증 내성이 증가하기 때문에 그 진폭은 치료기간동안 주기적으로 증가하기 때문에 최대 진폭 내성이 사용되었다는 것은 확실하다. 이 조사들은 MF NMES의 단축 사용이 등척성 수축 강화효과가 있으나 효과는 수의 운동 단독 작용이나 전기 자극과 수의 운동 협응의 효과보다는 효과가 떨어진다고 보고하고 있다. 비슷한 연구에서 Delitto와 Rose는 20명의 대상자에게 상이한 MF파형 3개중 한 개를 적용시 선호도를 평가하였다. 그들은 건강한 대상자에서 특정한 파형에 대한 선호도가 없다고 보고했다. MF 파형 타입은 개인적으로 참을 수 있는 최대 진폭은 아무효과가 없다. 훈련의 강도    훈련(자극, 또는 수의적 수축력은 개인적 MVIC를 %로 표현)의 강도는 MF NMES의 효과에 영향을 미친다. 대부분의 사람에게 단독 NMES는 MVIC을 60-70%까지 강화하는 것이 가능하다. 단독 MF NMES와 함께 증가된 힘을 생산하는 훈련 강도는 유사한 효과를 내기 위해 실시한 수의적 운동 훈련 강도 보다 훨씬 낮았다. Sellcowits는 적당한 훈련강도와 수축기간은 근력 획득과 관련이 있다는 것을 발견했다. Soo, Lunrier, Threlkeld는 단독 NMES를 사용하여 MVIC 50%의 최소 투여와 10번 동안 각각 8번 수축하게 하며 15명 건강한 대상자에서 명백한 근력증가를 입증하였다.   이 연구에서 나타나듯이 단속 NMES를 높은 훈련강도(MVIC 9%)로 사용하는 것은 잘 견딜 수 있으나 근력 획득을 실현하기 위해서 반드시 필요하지 않다.   게다가 근력획득은 수의적 운동 훈련에 의해 요구된 운동 강도보다 NMES 사용 강도가 더 낮은데서 얻어질지도 모른다. 부가된 조사는 한 모드에서의 훈련이 다른 모드에서 측정되는 근력 획득을 발생하는 것을 결정할 뿐만 아니라 측정 가능한 근력 획득 아래 다양한 상황을 결정하도록 요구하는 것이다. 피로    피로는 MF NMES에서 얻어질 수 있는 이익에 영향을 주는 또 다른 요인이다. MF  NMES의 두 가지 패턴은 페이스메이커와 등속성 피로 테스트 : 15:50와 12:8초 꺼짐, 켜짐 시간 비율에 의해 평가된다. 대상자는 더 짧은 꺼짐 시간에서 더욱 피곤해지고 더 낮은 근력을 얻는 것으로 실험되었다. 저자들은 그것은 아마도 MF NMES로 훈련되어 선택된 타입 Ⅱ 빠른 - 연축 근 섬유가 적당한 휴식시간을 수행함으로써 한층 강화된다고 제안했다. 또한 MF NMES는 일반적으로 저전압, 저빈도 NMES보다 더 강한 수축을 일으킨다고 Stefanovska와 vodovnik의 연구에서 제시했다. 25pps의 직각 파형은 MF NMES가 단지 염력을 13% 증가시킨 반면에 25%를 증가시켰다. 그들은 10:50초 꺼짐, 켜짐 시간을 사용했고 MF NMES에 의해 발생된 피로가 증가된 것을 저 빈도 NMES가 MF NMES의 스트레칭 효과의 기대를 감소시킨 것으로 보고 있다. 환자에게 있어 MF NMES의 효과    MF NMES는 낮은 트레이닝 강도(수의적인 수축이 요구)가 근육 신장을 증가시키는 효과를 나타낸다. Delitto와 동료들은 이것은 재활 프로그램의 초기에 근력 강화를 시작하는 것이 유용하다고 제안했다. 예를 들면 Nitz와 Dobner의 사례 연구 보고에 의하면 내측 측부 인대와 전십자 인대에 염좌를 당한 환자가 3주 동안 움직이지 못하는 기간 동안 NF NMES는 깁스 상태의 대퇴사두근과 슬개근에 강한 등척성 수축을 제공한다. 깁스를 풀고 난 후 3주 내에 이 환자는 손상을 받지 않은 다리에 의해서 무게의 수직적인 도약으로 92%를 획득했고 다시 운동 경기로 돌아 올 수 있었다. 저자들은 NMES를 근력 강화운동에 초기에 사용하면 빨리 경기로 돌아가는 것을 촉진한다고 제안했다. Williams, Morrissey, Brewster는 21명의 후 반월판 절단 환자의 재활에 MF NMES을 대퇴사두근에 적용하였다. 3주의 훈련 후 MF NMES 그룹은 확연히 대퇴사두근의 근력이 4번의 등속성 속도(120′, 180′, 240′, 300′)로 증가하였다. 수의적 운동 그룹은 두 개의 느린 속도(120′-180′)로 증가되었음을 보여준다. 연구가들은 근 실행력을 위한 더 높은 속도는 NMES에 의한 선택된 Type Ⅱ 빠른 근연축 섬유의 선택된 훈련에 기인한다고 말한다. 움직임은 운동학습을 위해 요구되는 시간을 감소시킬 수 있다고 제안했다. 또한 전십자인대가 복원되어야 하는 환자의 가능적인 회복에 TypeⅡ 근 섬유가 위축 되는 것이 가장 큰 장애이므로 MF NMES가 수의적인 운동만을 하는 것보다 더 나은 결과를 기대할 수 있다. 몸통 근육에서의 NMES 효과                                             측만증 교정을 위한 NMES의 적용은 이전부터 논의되어져 왔다. 몇몇 조사원들은 건강한 대상자들의 체간근에 미치는 NMES 효과를 연구했다. Alon과 동료들은 수의적 운동 적용 시, NMES만 적용 시 또는 수의적 수축과 NMES를 함께 조화시켜 적용 시의 복직근의  훈련의 효과를 평가했다. 수축과 이완의 주기는 5초이다. 각각 실시, 훈련한지 4주 후 각각 12-5초를 증가시켰다. 반복 횟수는 테스트 기간동안 대상자의 본래 실행 횟수에 기초해서 증가시켰다. 대상자는 4주 동안 주당 3번씩 운동했다. NMES에 운동을 덧붙인 것은 테스트기간 동안 반복 횟수 측정 시 지구력에 있어 가장 큰 이득을 볼 수 있다. NMES만 단독으로 했을 때 지구력은 두 번째로 이득을 보인다. 어떤 훈련 그룹도 등척성 수축을 유지할 수 있는 기간의 향상을 보였으나 수의적 운동만을 실시하거나 여자의 척추 신전근은 훈련 시에는 지구력의 증가를 볼 수 없다고 보고했다.   이 연구에서 NMES 파동의 두 가지 형태는 1)대칭성 양성 정방형과 2)단식 삼각 파동형은 수의적 신전운동에서 비교되었다. NMES 그룹은 20분 동안 8초 휴식 후 요부 척추근을 25초간 등척성 자극-유도 수축을 하였다. 부가된 5분의 감각 역치 자극은 운동 역치를 성취하기 위해 미리 자극에 대상자를 길들이기 위한 준비 기간으로 사용되어진다. 5분의 감각 자극 마무리 기간으로 끝난다. 운동 그룹은 감각 수준자극보다 낮은 신장으로 구성된 준비기. 마무리기와 비슷한 시간 순서를 따르지만 엎드린 자세에서의 체간 신전, 엎드려서 다리와 팔 들어올리기, 그리고 네발 기기 자세에서 팔-다리 들어올리기는 20분 동안 수행한다. 등척성이 아닌 등속성 근력(초당 30도에서 60도)은 NMES 그룹(대칭성 양성 파동형)중의 하나다. 운동 그룹에서 유의하게 증가를 보였다. NMES 그룹만이 지구력의 향상을 보였다.    이 연구가 건강한 대상자들을 지도하는 동안 NMES가 수의적 운동과 상태 조절 프로그램을 실시하기 이전에 신전근을 강화함으로써 이득을 얻을 수 있는 급성 또는 아급성 허리 통증 환자를 위해 가치 있는 치료법이 될 수 있을 것이라는 결과가 나타났다. 비록 연구에서  NMES는 정상근에서 근 섬유 수와 근력을 증가시킬 수 있음을 나타내더라도 치료의 목적은 정의되어져야 한다. 개인이 최상의 상태에서 수의적으로 운동 할 수 있다면 그것은 아마 가장 좋은 방법일 것이다. “Toning salon” 또는 땀 흘리지 않는 운동으로 광고되는 프로그램들은 잘 고안되고 수행되는 수의적 운동 프로그램보다는 효과적이지 않다. 앞으로의 연구에서는 선택된 근섬유 형태 훈련이 유익하다면 선발된 근 섬유의 실행에서 NMES의 효과를 입증해야 할 것이다. 아동환자의 NMES의 중요성                                             아이들에게 NMES를 적용한 연구는 거의 찾아볼 수 없다. 그러나 신경학적 이상을 가진 소아과 환자들의 회복과 관련된 문제들은 성인 환자들이 그것과 매우 비슷하다. 근-재교육, 근경직 이완, 구축의 교정, 그리고 보행 훈련은 뇌성마비와 머리 진전이 있는 소아과 환자에게 NMES를 적용한 몇 가지 예이다.    뇌성마비 환자에 대한 NMES의 적용에 관한 연구는 1978년에 가장 많았다. Gracanin은 발의 배측굴곡과 외반을 유도하는 비골신경에 전기적 자극을 사용해서 보행과 자세변화를 평가했다. 중요한 치료법은 저자가 설명하지 않았다. 아이들의 연령은 한 살 이하 두 명, 한 살에서 다섯 살 아이가 128명, 5살 이상이 151명이었다. 총 190명의 아이들이 집 또는 재활원에서 치료적 교육프로그램을 계속 실행했다. 100명이 보행과 자세의 향상을 보였다. 이중에 42명은 큰 향상을 가져왔다. 향상에 기인한 요인은 확실히 밝혀지지 않았다. 저자는 NMES가 몇몇 뇌성마비 아동들의 발달되지 못한 운동기능의 발달을 강화시킨 것이라고 제안했다. 다른 연구자들은 NMES가 근력과 지구력을 증가하고 보행을 향상시키며 경직을 감소 시켜줌으로써 하지 기능의 발달을 촉진시킬 수 있다고 보고하였다. Leyendeecber는 뇌성마비환자 20명에게 신경발달 치료와 결합된 전기적 자극과 신경발달 치료만을 적용한 것을 비교했다. 환자의 연령은 확실히 규정하지 않았다 치료과정은 총 4개월간이었고 2달에 한번 휴식기를 주고 한 달에 두 번 간격으로 치료했다. 신경발달학적 치료와 결합된 전기 자극을 사용한 그룹은 신경발달학적 치료만을 적용한 그룹보다 첫 회기 동안에는 좀 더 빠른 성장을 보였지만 두 번째 회기의 마지막에는 두 그룹이 동등하게 성공적이었다. 신경근 이상을 가진 소아 환자들은 종종 근력이나 근 장력의 불균형으로 인해 이차적 관절 구축이 발생한다. 심한 구축은 종종 외과적인 이완을 필요로 한다. 수술 후 경직근의 길항근이 구축이 다시 재발할 수 있음에 주의를 기울여야한다. NMES는 무용성 위축과 경직을 막기위해 고안된 프로그램으로 기능 회복 촉진을 위한 도구이다.   자세의 안정성과 보행패턴의 향상은 아킬레스건을 늘리거나 슬건근 또는 고관절 외전근을 늘리는 등의 외과적 이완을 통해 이루어질 수 있다. NMES는 이러한 수술 이후의 근 기능 의 회복을 촉진한다. kiekak와 Devahl은 아킬레스건을 늘리는 수술을 한 사람에게 적용할 수 있는 프로그램을 제시했다. 다리는 종종 단하지 보장구나 강직성 부목 때문에 운동성을 제한 받는다. 활성 전극은 비골두의 비골신경 원위부에 정확히 놓여진다. 분산 전극은 외측 상과에서 7-8인치 정도되는 근위부의 비골근 원위부에 놓는다. 등척성 수축을 일으키는 전류의 진폭이 기록되는데 그것은 캐스트 적용 후에도 똑같다. 기록자들은 전극판을 대고 캐스트를 본다. 깁스창은 기록판에서 바깥쪽으로 잘려지는데 그렇게 함으로써 전극이 규칙적으로 변할 수 있고 피부에 상처가 나지 않는다. 창은 전극을 위치시킨 수 테이프나 에이스 랩으로 막아서 안전하게 한다. 초기자극은 발목 배측 굴곡근의 구축정도에 의해 결정되어지지만 깁스 내 발목의 적절한 위치나 치유를 위해 근육의 과도한 장력을 일으키는 것을 피한다. 빈도는 점진적인 상승 자극시간인 8초를 포함한 총 자극시간 19초로써 3pps로 정한다. 충분한 회복 시간으로 10초가 걸린다. 치료기간은 대략 15분이며 하루에 여러 번 적용된다. 근육은 점점 전기자극에 적응함에 따라 주파수는 30-50pps로 증가되고, 꺼지고 켜지는 주기로 20-30초 증가된다. 치료기간은 1시간으로 증가되고 하루에 3번 적용된다. 깁스가 제거  되고 나면 환자는 보행훈련 준비를 한다. 듀센 근이양증 환자는 점점 쇠약해지는 약증을 경험한다. 진행성 근이영양증 환자의 근육의 성질은 장시간 수축 이완을 하고 있는 미숙한 근육의 성질과 비슷하다. 저빈도(5-10pps) NMES을 16명의 진행성 근이영양증 소년(5-12살)에게 적용 하는 연구를Dott와 그의 동료들이 하였다. 자극은 하루에 한 시간씩 3번 전경골근에 적용하였다. 환자는 7-11주 동안 이 연구에 참여하였다. 대상자의 자극을 안한 다리와 비교했을 때 자극을 받는 다리는 최대 수의적 근 수축력에 명백한 효과가 있었다. 저자들은 진행성 근이영양증에 영향을 받은 근육에 장기적으로 저빈도 자극을 했을 시 근 약증이 줄어들고 수의적 근 활동이 발생시키는 효과가 있다고 결론지었다. NMES는 소아를 위한 다양한 치료 프로그램에 통합할 수 있다. Kieklah와 Devahl은 임상적인 치료법을 제시했다. ◇ 아동환자를 위한 지침서 1. NMES는 새롭고 느끼기 힘든 감각이다. 그러므로 매개 변수는 천천히 조정되어야 한다. 2. 아이들이 마비되어 따끔따끔 아픈 감각을 받아들이기 위해 단계를 여러 단계로 나눈다.   기능적인 근 수축을 얻기 위해서는 1주일이 걸린다.   a. 첫 번째 단계로 전극을 위치시킨다. 자극을 가하지 않는다   b. 두 번째 단계로 3-10pps의 저빈도 자극을 시작하면서 아이에게 톡톡치는 감각이 느껴질 것이라고 미리 얘기해준다. 기구를 작동하기 전 치료사의 손가락으로 전극을 가볍게 톡톡 친다.   c. 감각 정도에 맞춰 자극의 강도를 조절하고 내성이 증가함에 따라 연축 수축을 볼 수       있고 촉진도 할 수 있다.   d. 근 수축이 내성이 생기는 진폭이 되었을 때 빈도는 증가하고 그로 인해 강축 수축이 유발되고 따끔따끔 아픈 감각 감각이 발생된다.   e. 아이들이 자극의 강도를 충분히 포용하고 적응한다면 진폭은 아이들이 허용하는 범위에서 조정한다. 3. 전극을 잘 배치하여 주위 다른 근육에 전류가 방류가 안되고 표적근에 집중되어 자극이 되도록 한다. 지름이 1.5Cm보다 적은 근은 불쾌감을 주고 피부에 손상을 준다. 분산 전류는 단성배치에서 활성 전극보다 크다 4. 길항근에서 전류 방류가 발생한다면 분산전극을 활성전극에 가깝게 옮겨야 되는데 그것은 전류의 흐름을 더욱더 표면으로 흐르게 하기 위함이다 5. 10분간 실시한다. 6. 원하는 반응을 얻었다면 환자 가족들에게 가정치료가 가능하도록 전극이 적용이나 자극의 조정을 하는 것을 가르쳐준다. 7. 아이들의 경우에는 근 표면면적이 제한되어 있어서 단지 두 개의 전극을 사용하여 두 개의 근 그룹을 동시에 자극할 수 있다. 적극은 각 근육의 근복에 부착한다. 예를 들면 수관절과 주관절의 보호반응은 수근관절과 주관절의 신전을 유발하기 위해 한 전극은 전완의 배측에 부착하고 다른 전극은 상완 삼두근에 부착한다. 8. 아이들의 경우에는 말을 하지 못하는 경우가 있기 때문에 얼굴표정, 행동, 호흡, 심박동률의 변화를 잘 체크해야 한다. 9. Remote hand 4 heel switch의 사용은 기능적인 활동을 하는 동안에 치료사가 당기는 자극을 가능하게 해준다. 예를 들면 치료사가 양손을 안정성을 위해 균형대 또는 치료용 공 위에서 아이들의 행동을 유도하면서 heel switch를 사용하여 당기는 자극을 가할 수 있다. 미래에 대한 전망                                                       증가된 자기 이미지는 근 비대와 물리적 건강과 관련이 있을 수도 있다. 게다가 증진된 건강은 요로 감염과 욕창성 궤양, 폐렴 그리고 골다공증의 영향 범위를 줄인다. 상지 근육의 기능적인 조절은 다양한 NMES 채널 사용으로 가능하다 C5와 C6정도의 사지마비환자에게 전원 공급을 위해 안팎으로 꽂아놓은 전극에 4-8의 자극 채널을 제공한다. 손과 전완의 근육에 주어진 다양한 복합 자극은 환자의 마비된 상지에 기능적인 쥐기 패턴을 가능하게 해 준다. 통제는 반대측의 견관절 위치의 수의적인 교환으로 이루어진다. 이 시스템은 신빙성을 위해서 발달된 미세조작법과 미세순환법을 사용한다. 자극 시간을 넘겼을 때의 삽입 전극에 대한 근조직의 반응을 평가하기 위한 조사가 계속되고 있다 음성 제어 신호는 기능적인 일을 위한 상지 자극 조절에 사용되어왔다. 운동 패턴과 근육에 대한 명령은  일을 수행하기 위해 특별히 고안된 프로그램의 활동으로 컴퓨터가 제어기에 입력된 움직임을 수행하는데 필수적이다. 언어화된 명령은 그 일을 수행하기 위해 특별히 고안된 프로그램의 활동으로 컴퓨터가 인식할 수 있게 된다.  Ceoper와  동료들은 2-3개월 동안의 NMES의 적용이 C5, C6정도의 사지마비 환자들의 마비된 근육에 근력을 증가시킨다는 것을 보여주었다. 10-25개의 숙어는 상지의 운동제어제공을 위해 사용되고 일반적인 조형 보조기에 꽂힌 표면 전극에 의해 자극이 제공된다. 이 시스템의 장점은 마비된 사지의 조절을 위해 환자가 간단하게 생각을 말하는데 있다. 컴퓨터 기술학은 인간의 행동과 장애를 안정된 기술의 흐름보다 더 자세하게 분석하여 훈련을 통해 개인적으로 우수해지려는 운동가와 임상가들을 도와줄 수 있다. 컴퓨터 시스템에 의해 조절되고 분석되는 NMES사용의 시작과 적당한 운동 강화는 정확하고 효과적인 운동재교육이 일어나게 할 수 있을 것이다. 흥미로운 새로운 치료법의 선택은 생체 의학의 진보와 기초적, 임상적 조사의 진행으로 가능해 질 것이다.   사례 연구                                                              다음의 경우는 뇌졸중으로 좌측 편마비가 온 환자의 기능 개선을 돕는 포괄적인 재활 프로그램의 한 부분으로서의 NMES의 사용 효과를 증명하기 위해 설명되었다. 63세의 여인은 3주전 우측 뇌졸중으로 진단되었고 경색은 우측 중간 대뇌동맥의 가지에서 일어났다. 기능적인 인식력, 정신능력, 방향 감각이 있으나 그녀의 왼쪽 팔 다리는 근 신경 근육적인 결함이 있었다. 우선 심부 건 반사는 있으나 수의적으로 팔 또는 다리를 움직일 수 없다. 그녀는 도움 없이 앉을 수도 침대에서 혼자 몸을 돌릴 수도 없으며 신체의 왼쪽 면을 무시하는 것으로 나타났다. 진단 후 3일후 그녀의 물리적 재활 프로그램을 시작했고, 안정된 진보를 나타냈다. 그녀는 가금 그녀의 왼쪽을 베고 있다는 것을 알지 못하고 또 그렇게 하고 있다는 것을 인식하지 못한 채 왼쪽으로 몸을 돌리기도 하지만 이제는 도움 없이도 침대에서 움직일 수 있다. 그녀의 왼쪽 팔은 고유수용 감각과 피부 감각에 손상을 입었다. 그녀는 도움 없이 기능적으로 앉기 자세를 유지하고 취할 수 있으며 도움을 받고 설 수도 있으며 4발 지팡이를 사하거나 보조가 있으면 이동할 수도 있다. 환자 왼팔의 수의적 조절은 빠르게 회복되지 못했다. 그녀는 왼쪽 어깨를 으쓱하고 팔꿈치를 아주 조금 굴곡 하는 것이 가능했다. 이러한 그녀의 왼팔의 독립적인 기능의 결함은 교회의 오르간을 치고 정원을 가꾸고 수공예를 즐기던 그녀에게 큰 고통을 주었다. 그녀는 현재 왼쪽 다리를 인지하는 신경근 조절의 회복과 오른쪽 팔과 동등한 그녀의 왼쪽 팔의 기능적 사용을 얻기 위해 강한 의욕을 보인다. 환자 왼팔의 근력평가(그림 7-3)에 따르면 NMES 프로그램은 근의 안전성을 증가시키며 견관절 아탈구 방지를 위한 근육의 기능 촉진을 위해 사용한다. 몇몇 임상가들은 중추 신경계 기능이상을 가진 환자들의 기능에 대한 근력을 평가하는 것부터 시작되어야 ㄱ한다고 말한다. 그러나 이러한 종류의 결함을 가진 환자들을 위한 하나의 객관적인 근력기능 평가를 임상가들에 의해 널리 적용되어질 수는 없으나 도수 근력 테스트가 종종 사용되고 일반적으로 적용되는 근력의 척도를 제공한다. 표면적은 그림 7-21과 같이 왼쪽 극상근과 삼각근 후부에 적용된다. 비대칭성 양성 정방형 파형을 전파하는 휴대용 NMES장치는 전극을 잇는 철사로 연결되고 자극 필라미터는 그림 7-4에서 보여지듯이 가장 먼저 설치된다. 심부정맥 병력을 가진 환자는 그녀의 심장박동율과 혈압은 2일 동안의 물리치료에서 자극전, 자극기간, 자극무게 모니터도 해야하며 어떤 반작용도 기록되어서는 안된다. 자극 프로그램은 환자가 병원에 입원해 있는 동안 시작된다. 물리치료 기간 중 NMES program은 하루에 4번 적용한다. 전극은 아침치료기간에 적용하고 첫 번째 기간은 그녀가 보행훈련 활동을 하는 동안이 적합하다. NMES 장치는 왼팔을 자유롭게 움직이게 하기 위한 견관절 근육의 충분한 지지를 제공하여 균형을 잡을 수 있게 하였다. 그녀는 남아 있는 환자들이 가장 쉽게 시간을 낼 수 있는 점심, 저녁시간에 자극기를 특징적으로 조정했다. 부가적인 치료들은 오후 물리 치료시간 동안 행해졌다. 자극 프로그램은 극상근과 삼각근 후부의 지구력 회복을 목표로 한다. 기간은 30분으로 증가시키고 자극 일주일 후에는 60분 치료도 쉽게 견딜 수 있었다. 그 시점에서 자극 시간은 15초로 증가시키고 휴식시간은 15초로 감소시킨다. 진폭은 강한 가시 수축을 일으킬 수 잇는 45mA로 증가시키지만 상완골 외전과 신전을 일으켜서는 안된다. 환자는 잠자리에 들 때 저녁에 견관절 통증이 심하다는 호소를 하였다. 그 이유는 두 가지가 있는데 첫 번째는 주기가 보행근의 회복에 적절하지 못해서 피로와 대사산물이 축적을 일으켜 통증이 생길 가능성고 두 번째 가능성은 증가된 근육의 수축력이 견갑골 관절와나 관절낭 구조들과 상완골두 사이의 압력을 증가시켰다는 것이다. 그 프로그램은 20초 휴식을 증가시키고 진폭을 40mA로 낮추어 수정되었다. 수동 가동범위운동을 통한 견갑 상완 관절과 견갑골의 가동성 운동 또한 통증을 야기 시킬 수 있었다. 환자가 2주 동안 견관절 자극 프로그램을 실시한 후 표 7-3에서 볼  수 있듯이 그녀의 근력은 충분히 향상되었다. 그녀는 오른손으로 글을 쓰는 동안 왼손으로 종이를 안정 되게 잡고 있을 수 있었다. 그녀는 그녀의 머리 위를 만지고 손을 뻗어 문을 노크할 수 있었다. 그녀는 손이 위치만 잡으면 수건을 짤수 있는 만큼의 잡기가 가능하지만 독립적으로 어떤 물건을 집어 올리는 것은 불가능하다. 다행히도 환자의 손가락과 주관절 의 굴곡근에서는 약간의 강한 장력을 보였다. 3주의 회복기간동안 견관절 근육들을 자극함으로써 머리를 감는 것과 같은 머리 위로의 움직임에 요구되는 기능을 위한 근력과 지구력이 지속적으로 증가되었다. 삼각근 중부 또는 전부는 삼각근 후부보다 자극을 많이 받았다. 덧붙여 NMES는 손목 신전근과 손가락 굴곡근의 근 재교육을 촉진하기 위해 사용된다. 최초로 손목 신전근과 손가락 굴곡근은 그녀의 치료적 운동 프로그램과 결합되어 독자적으로 자극되어졌다. 나중에 두 근육들이 손가락의 신전을 유도하고 충분히 손목을 굴곡시킨 상태에서 동시에 자극했다. 환자는 퇴원 후 집에서도 이러한 기술들은 연습했다. 그녀는 3, 4 시간동안 꾸준히 연습했고 자극은 그녀가 변화하는 크기와 무게의 목표물을 붙잡으려고 시도할 때 시작되었다. 그녀가 목표을 꽉 잡아서 건너편 테이블에 내려놓으면 자극이 끝난다. 환자는 퇴원 후 석 달 동안 2주마다 물리치료를 했다. 퇴원 시 그녀는 블라우스를 왼쪽 손으로 단추를 다루어서 오른쪽 손을 가지고 단추 구멍 안에 단추를 넣은 능력을 지니게 되었다. 그녀는 두 손과 전완을 어깨 높이 까지 계속 들어올릴 수 있었다. 그녀는 옷 입기와 목욕을 독립적으로 할 수 있었다. 그녀는 실제로 그녀의 치료에 중요한 활동인 오르간으로 간단한 훈련을 시작했고 NMES 사용을 잠시 중단했다. 환자의 손상 후 예후는 응급처치나 그녀의 기본적 체력, 뇌졸중 손상 타입 등의 요인에 의해서 예측할 수 있다. 그것은 NMES에 대한 활동의 명확한 규칙으로 정의가 가능하지만 도구적인 치료 방법으로 많은 재활 목표를 획득하는 형식으로 준비된다. 요약                                                                       근육 신경계적인 전기적 자극은 치료적인 운동과 전통적인 보조 기구, 보조기와 신경 근육계의 다양한 상태의 관리를 위한 기능 훈련에 부가되어 제공된다. 구체적으로 무용성 위축의 감소, 운동단위의 회복, 운동 선수와 개인의 건강 회복을 높이는 훈련에 NMES가 더 큰 효과를 발휘한다. NMES는 개개 의뢰인의 능력이나 목표 신경근의 필요에 따라 주문 제작이 가능하며 다양한 변화가 가능하다. 포괄적 재활 프로그램에서 NMES의 통합에 부가적 암시가 정형 외과적, 신경학적 환자를 위해 제공되는 것이다.