ACL 재건 후 듀얼 태스크(동시 과제) 검사

소개

앞십자인대 재건술(ACLR) 이후에도 지속적인 신경근 기능 장애는 흔합니다. 전통적인 재활은 관절 가동성, 근력, 고유수용감각, 균형, 신경근 조절을 회복하는 데 초점을 맞추지만, 신경인지 기능 저하가 남아 2차 ACL 손상의 높은 발생률에 기여할 수 있습니다. 신경영상 연구에 따르면 ACL 손상 후 감각운동 통합, 고유수용감각 처리, 주의 조절에 문제가 생기며, 그 결과 의식적인 운동 조절에 더 의존하게 됩니다. 따라서 ACLR 이후 듀얼 태스크 테스트는 운동선수가 스포츠로 복귀할 준비가 됐는지에 대해 유용한 통찰을 제공할 수 있습니다.

이 연구는 ACL 재건술(ACLR) 후 6개월 시점에 있는 사람들을 대상으로, 인지 부하가 단일다리 점프 착지 거리(SLHD)에 미치는 영향을 조사했습니다. 저자들은 ACLR 이후 듀얼 태스크 평가를 통해, ACLR 이후 재활에서 인지-운동 기능이 어떤 역할을 하는지 더 잘 이해하고자 했습니다.

방법

이 연구는 다기관, 무작위 배정, 교차 설계, 반복 측정, 대조 임상시험입니다. 연구 참여자는 프랑스의 3개 외래 재활 센터에서 모집했습니다. 군별 초기 표본 수 산출은 26명씩 필요했지만, 실행 가능성 제약으로 인해 ACLR 군에서는 15명, 건강 대조군에서는 16명만 모집되었습니다.

포함 기준

ACL 재건술(ACLR) 그룹의 참가자들은 16–40세였고, 등록 약 6 ± 1개월 전에 햄스트링 힘줄 또는 골–슬개건–골 자가이식(뼈–슬개건–뼈) 중 하나로 일차성 편측 ACLR을 시행받았습니다. 적격 참가자들은 편측 비접촉성 ACL 파열을 겪었으며, 손상 전 Tegner 활동 점수가 ≥5였습니다. 건강한 대조군은 연령, 성별, 신체활동 수준(Tegner 점수 ≥5) 기준으로 매칭하였고, 최근 6개월 이내에 하지 외상 병력이 없었습니다.

제외 기준

ACLR 참가자는 수술이 필요할 정도의 동반 인대 손상, 재수술(Revision) ACLR, 이전의 주요 하지 손상 또는 수술(해당의 index ACLR 이외), 손상 시 접촉 메커니즘, 지난 12개월 이내 ACL 파열과 무관한 하지 손상, Tegner 활동 점수 5 미만, 또는 6 ± 1개월 포함 기간을 벗어난 수술 후 기간이 있는 경우 제외했습니다. 건강 대조군은 지난 12개월 이내 하지 수술 병력, 의미 있는 하지 손상, 현재의 통증 또는 손상으로 인해 홉 수행에 영향을 받는 경우, 또는 신경학적·전정(vestibular) 장애가 있는 경우 제외했습니다.

가능한 경우 ACLR 그룹의 재활 이력을 기록했지만, 수술 후 재활은 표준화된 프로토콜이 아니라 해당 지역의 임상 관행을 따랐습니다. 모든 센터가 전통적인 재활을 적용하긴 했지만, 구체적인 운동 내용, 강도, 그리고 진행(진척) 기준은 센터마다 달랐으며, 이는 임상적 이질성의 잠재적 원인이 될 수 있다는 점을 인지했습니다.

절차

검사 절차: 참가자들은 이중 과제 검사 를 미끄럼 방지 표면에서 표준화된 워밍업 후 실내에서 수행했습니다. 표준화된 지침을 제공했으며, 참가자들은 최대 SLHD를 수행했습니다. 각 하지(팔다리)마다 3개의 유효한 시도를 완료했는데, 분석에는 가장 긴 홉을 채택했습니다. 참가자가 균형을 잃었거나, 추가 홉을 사용했거나, 손의 위치를 바꿨거나, 최대 노력에 통증이 제한된다고 보고한 경우 시도를 반복했습니다.

ACL 재건술 이후 듀얼 태스크 검사 — 출처: Valot 등, Transl Sports Med. (2026)

참가자들은 1주 간격으로 두 가지 검사 조건을 완료했습니다. 하나는 SLHD만 포함한 단일 과제(ST) 조건이고, 다른 하나는 SLHD에 시공간 작업기억 과제를 결합한 이중 과제(DT) 조건입니다. DT 조건 동안 참가자들은 3초 동안 화면에 제시된 5자리 숫자 연속을 기억한 뒤, 착지 안정화 중 또는 착지 안정화 직후에 이를 역순으로 회상했습니다. 인지 성과는 올바른 순서로 정확히 회상한 자릿수의 개수로 정량화했으며, 인지적 오류도 함께 기록했습니다.

피로, 학습, 그리고 수행(퍼포먼스) 영향이 생기는 것을 피하기 위해, 연구진은 4가지 상쇄(균형) 검사 순서(A1, A2, B1, B2)를 적용했으며, 검사 장소에 따라 동일하게 분배했습니다. A1과 A2의 경우, 두 번의 검사 세션은 서로 다른 조건으로 진행됐습니다: A1은 이중과제(dual-task) 조건을 먼저 시행한 뒤 단일과제(single-task) 조건을 진행했고, A2는 그 반대 순서로 진행했습니다. 반면, B1과 B2는 반복 조건(repeated-condition) 순서였습니다: B1은 두 세션에 걸쳐 이중과제 평가를 2번 진행했고, B2는 두 세션에 걸쳐 단일과제 평가를 2번 진행했습니다. B 시퀀스는 반복 검사와 연관될 수 있는 순서(order), 학습(learning), 피로(fatigue) 효과를 평가하기 위해 그대로 유지했으며, 따라서 이중과제 비용(DTC) 분석에는 포함하지 않았습니다.

전방 및 시상면 영상의 기록을 바탕으로, 한 발 착지 품질을 정성적 단일 하지 부하 정성분석(QASLS)로 평가했습니다. 평가 지표에는 SLHD 거리, QASLS 점수, DT 조건 동안의 인지 수행, 그리고 최선의 홉 거리로부터 계산한 하지 비대칭 지수(LSI)가 포함됐습니다. 듀얼태스크 비용(DTC)은 단일 과제와 듀얼태스크 조건 사이에서 홉 거리 감소 폭을 상대적인 백분율로 나타낸 값으로 정의했습니다.

저자들은 반복 측정과 교차(crossover) 연구 설계에 적합한 통계 방법인 선형 혼합효과모형(linear mixed-effects models)으로 데이터를 분석했습니다. 이들은 검사 순서와 연구 센터를 조정하면서, ACLR 군과 건강한 대조군 간 수행력을 비교했고, 단일 과제와 이중 과제(dual-task) 조건 간에도 비교했습니다. 주요 분석에서는 이중 과제가 집단 간(그룹 간) 차이를 보이는지 여부를 살펴봤습니다. 또한 이중 과제 비용(DTC, dual-task cost)을 계산해, 인지 과제를 추가했을 때 수행에 어떤 영향을 주는지 정량화했습니다. 결과는 평균 차이, 95% 신뢰구간, p-값, 효과크기(effect size)로 보고했으며, 통계적 유의성 기준은 p < 0.05로 설정했습니다.

결과

참여자 31명은 인구통계학적 특성에 따라 매칭되었습니다.

ACL 재건(ACLR) 그룹:

전반적으로 이중 과제 수행은 단일 다리 홉 포 디스턴스(SLHD) 성과에 미치는 영향이 제한적이었습니다. 홉 거리는 B2 순서에서만 유의미한 감소가 관찰되었습니다. 이동의 질은 QASLS로 평가했을 때, 이중 과제 조건에서는 A2 순서에서만 유의미하게 악화되었습니다. 반대로, 하지 간 대칭성을 의미하는 좌우지지지수(LSI)는 A1, A2, B2 순서에서 이중 과제 수행 중 유의미하게 감소하여 하지 간 대칭성이 저하되었음을 보여줍니다. 반면 B1 순서에서는 유의미한 변화가 관찰되지 않았습니다.

대조군:

대조군에서는 이중과제 조건이 SLHD 수행이나 시퀀스 전반의 LSI 값에 유의한 영향을 주지 않았습니다. QASLS로 평가한 움직임의 질은 전반적으로 큰 변화가 없었고, 이중과제 조건에서 점수가 약간 감소한 시퀀스 B2에서만 유의한 차이가 관찰되었습니다. 그 밖의 나머지 시퀀스들에서는 유의한 변화가 확인되지 않았습니다.

집단 간 분석(intergroup analysis):

대조군과 비교했을 때, ACLR 그룹은 sequence B2에서만 SLHD 수행이 유의하게 더 낮았으며, 효과크기는 컸습니다. 점프 거리에서는 다른 군 간 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다. 운동 수행의 질(QASLS)은 군 간 유의한 차이가 없었지만, sequence A1에서는 ACLR 그룹에서 더 높은 점수로 가는 경향이 관찰되었습니다. LSI 값은 sequence A1과 B1에서 ACLR 그룹에서 유의하게 더 낮았으며, 이는 하지 대칭성이 감소했음을 의미합니다. 반면 sequence A2와 B2에서는 유의한 차이가 발견되지 않았습니다.

이중 과제 비용 분석

DTC 분석은 교차 구간( A1과 A2 )에 대해서만 수행했습니다. 이 구간에는 동일한 참가자 내에서 단일 과제와 이중 과제가 모두 포함되어 있었기 때문입니다. SLHD 거리의 경우, DTC 값은 두 구간 모두에서 대조군과 비교해 ACLR 그룹에서 더 높게 나타났지만, 그 차이는 통계적으로 유의하지 않았습니다. QASLS의 DTC 값은 작았고 집단 간 차이는 유의하지 않았습니다. 반대로, LSI의 DTC는 A1과 A2 두 구간 모두에서 ACLR 그룹에서 유의하게 더 큰 증가를 보였는데, 이는 이중 과제 조건에서 대조군에 비해 하지 대칭성이 더 크게 감소했음을 의미합니다.

질문과 생각

LSI는 ACLR 그룹에서 듀얼 태스크 조건 하에 감소한 반면, 대조군은 과제 조건에 관계없이 유사한 SLHD 수행을 유지했습니다. 이 결과는 ACLR 후 6개월 시점의 개인에서 동시 인지 과제를 도입할 경우, 하지 간 대칭성이 불균형적으로 영향을 받을 수 있음을 시사하며, 이는 운동 조절의 지속적인 변화와 연관될 가능성이 있습니다. 가능한 설명 중 하나는, ACLR 환자가 하지 움직임을 조절하기 위해 더 많은 주의 자원을 필요로 하며, 그 결과 인지적 간섭에 더 취약할 수 있다는 점입니다. 반대로 건강한 개인은 더 자동화된 운동 조절로 과제를 수행할 수 있어, 의식적인 자원을 덜 필요로 할 수 있습니다. 서론에서 논의했듯이, 이전 신경영상 연구들은 ACLR 이후 전두엽 및 감각운동 피질의 활성 증가를 시사한 바 있으며, 이는 기능 과제 수행 중 주로 자동화된 운동 조절에서 더 의식적으로 조절되는 운동 전략으로의 전환을 나타낼 수 있습니다.

탐색적 연구이긴 하지만, 이 연구는 ACLR 이후 적응적 중추신경계 변화가 존재한다는 예비 근거를 제공하며, 복귀-스포츠 평가에서 인지–운동 상호작용이 중요할 수 있음을 시사합니다. 다만, 이러한 결과를 해석할 때는 몇 가지 한계를 함께 고려해야 합니다. 예를 들어 표본 크기가 작다는 점, 재활 접근 방식에 변동이 있을 수 있는 다기관 설계라는 점, 그리고 참여자 특성이 비교적 동질적이라 외부 타당성이 제한적이라는 점이 있습니다.

또한, ACL 이중 과제 테스트 패러다임은 작업기억과 언어 회상 요구만을 평가했을 뿐이어서, 스포츠 참여 중 마주치는 인지적 과제 전반을 충분히 대표하지 못할 수 있습니다. 시각공간 처리, 반응 억제, 빠른 의사결정 같은 다른 영역도 운동 수행에 서로 다른 방식으로 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 향후 연구에서는 ACLR 이후 이중 과제 테스트가 실제 스포츠 상황을 더 잘 반영할 수 있는지, 그리고 실험실 조건에서 관찰된 수행 저하가 역동적인 종목 특화 활동 중 기능적 제한으로 이어지는지까지 확인해야 합니다.

괴상한 이야기

이 연구 설계에서 한 가지는 좀 더 면밀히 봐야 합니다. 균형 잡힌(counterbalanced) 순서에 대한 서술 내용과 표 2에 제시된 데이터 사이에 ‘겉보기 불일치’가 있다는 점입니다.

방법(Methods) 섹션에 따르면, B1과 B2 시퀀스는 각각 “반복 조건 시퀀스(repeated-condition sequences)”였으며, B1은 듀얼 태스크 평가 2회로 구성되고 B2는 싱글 태스크 평가 2회로 구성됐다. 이 설명에 따르면, B1 참가자는 싱글 태스크 데이터가 전혀 없어야 하고, B2 참가자는 듀얼 태스크 데이터가 전혀 없어야 한다. 각 B-시퀀스는 두 번의 테스트 세션 전반에서 조건(condition)을 일정하게 유지하도록 설계됐다. 이는 ST/DT 조작과 무관하게 순서(order), 학습(learning), 피로(fatigue) 효과를 참조(reference)할 수 있도록 하기 위함이었다.

하지만 표 2에서는 B1에 대해 DT 행과 ST 행이 모두 제시되어 있고, B2에 대해서도 DT 행과 ST 행이 모두 제시되어 있습니다. 만약 B1이 실제로는 이중과제(dual-task) 검사만을 포함한다면, 해당 순서에서는 ST 행이 존재하면 안 됩니다. B2에 대해서도 동일한 논리가 역으로 적용됩니다. 이 때문에 B1과 B2 순서에 대해 보고된 ST/DT 라벨을 어떻게 해석해야 하는지에 관한 중요한 방법론적 질문이 제기됩니다. 한 가지 가능성은, 이 라벨들이 같은 반복 조건의 ‘세션 1(session 1)’과 ‘세션 2(session 2)’를 가리키는 간소화된 표기(notation)이며, 표 형식을 유지하기 위해 일관되게 적용된 것일 수 있다는 점입니다. 또 다른 가능성은, B1과 B2에 배정된 참가자들이 실제로는 단일과제(single-task)와 이중과제(dual-task) 조건을 모두 수행했을 수 있다는 것입니다. 다만 이는 방법(Methods) 섹션에 제공된 설명과는 맞지 않을 수 있습니다.

두 설명 모두 완전히 납득이 되지는 않습니다. 첫 번째 해석이 맞다면, 표의 서식이 반복측정 데이터를 실제로는 단일 시퀀스 내 ST 대 DT의 뚜렷한 대조가 있는 것처럼 오해하게 만들 수 있는 방식으로 오해의 소지가 있습니다. 특히 B1과 B2 내의 DT 및 ST 행은 수치적으로도 서로 비슷한 값이 나타나는데, 이는 실제로 서로 다른 두 조건을 비교한다기보다는 동일한 조건을 두 번 반복 측정한 결과와 전반적으로 잘 맞아떨어집니다.

두 번째 해석이 맞다면, 이중과제 비용(DTC) 분석에서 B1과 B2 시퀀스를 제외한 근거는 의문스러울 수 있습니다. 저자들은 이러한 제외에 대해, 해당 시퀀스에는 실험 조건의 변화가 포함되어 있지 않기 때문에 DTC 계산에 필요한 짝지은 단일과제(ST) 및 이중과제(DT) 측정값을 제공할 수 없었다고 설명했습니다. 하지만 DTC는 동일 개인 내에서 ST와 DT 수행 간의 상대적 변화로 정의되므로, 두 조건이 실제로 동일한 참가자에게서 모두 이용 가능했다면 이 시퀀스들이 DTC 계산을 가능하게 했을 수도 있습니다.

이 모호성은 중요한 의미를 갖습니다. DTC는 연구의 주요 비교에서 핵심 요소이며, 짝을 이룬 ST/DT 데이터를 올바르게 식별하는 데 의존하기 때문입니다. 공개된 정보만을 기준으로는 어떤 해석이 정확한지 여전히 불분명합니다. 저자들의 추가 설명이나 원 데이터에 대한 접근이 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그 전까지는 표 2의 서열(시퀀스)별 결과, 특히 B1과 B2에 대해서는 신중하게 해석해야 합니다. ST/DT 라벨이 모든 서열에서 동일한 조건을 의미하지 않을 수 있기 때문입니다.

집으로 가져갈 메시지

전통적인 ACL 재활은 주로 근력, 관절가동성, 신체 기능 수행을 회복하는 데 초점을 맞추지만, 인지-운동 요인이 재건 수술 이후에도 지속되는 결손에 영향을 줄 수 있습니다.
ACLR 이후 단일 다리 홉 검사에서 동시 듀얼 태스크 테스트를 추가하면, 건강한 대조군에 비해 ACLR 후 6개월 시점의 하지 좌우 대칭성이 더 크게 감소하는 것으로 나타났습니다.
이 결과는 ACLR 환자들이 하지 움직임을 조절하기 위해 더 많은 주의 자원을 활용할 수 있음을 시사하며, 이는 자동화된 운동 전략에서 더 의식적으로 통제하는 운동 전략으로의 전환 가능성을 보여줍니다.
ACLR 후 듀얼 태스크 검사듀얼 태스크 검사는 인지 처리와 운동 조절 간의 상호작용을 시험함으로써, 전통적인 복귀-스포츠 평가에 더해 보완적인 정보를 제공할 수 있습니다.
표본 수가 적고 다기관 간 변동성이 있으며 탐색적 설계였기 때문에, 이 결과는 임상 적용을 위한 확정적 근거라기보다 ‘가설을 만들어내는’ 수준으로 해석해야 합니다.
향후 연구에서는 이중과제 결손이 스포츠에 특화된 상황으로도 이어지는지, 그리고 인지-운동 복합 과제를 재활에 통합하면 ACL 재건 후 장기 예후를 개선할 수 있는지 확인해야 합니다.