[논문]시·촉각 되먹임이 넙다리네갈래근 등척성 운동에 미치는 영향

이수영; 정영종

문제 정의

치료사에 의한 등척성 운동 프로그램은 힘을 빠르게 증가시키는데 사용되며(Liberson, 1978), 생체되먹임은 근 수축력을 강화시키는데 사용되어져 왔다(Adamovich 등, 1979). 따라서 본 실험에서는 정상 성인 여자 19명을 대상으로 넙다리네갈래근의 등척성 운동 시에 생체되먹임을 이용한 시각 되먹임과 전기자극을 이용한 촉각 되먹임의 효과를 근 수축력에서 비교하고 그 결과를 알아보고자 실시하였다.
본 연구는 촉각 되먹임이 무릎관절의 등척성 운동 시에 힘의 변화에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해 실시되었다. 또한 촉각 되먹임과 시각 되먹임의 효과를 비교함으로써 촉각 되먹임의 효과를 보다 객관적으로 알아보고자 실시하였다. 본 연구를 실험한 결과 개체 내 3가지 되먹임에서 유의한 차이가 있었는데 시각 되먹임에서 가장 큰 효과를 보였다.
본 연구는 20～30대 정상인 여성 19명을 대상으로 넙다리네갈래근의 등척성 운동학습에 전기자극 형태의 촉각 되먹임과 시각 되먹임의 유의성을 알아보고자 실시하였다. 시각 되먹임, 촉각 되먹임, 되먹임 없는 조건에서 각각 최대 등척성 수축을 대상자가 30초간 지속하였을 때, 초기 5～10초간에 대한 최대 토크값과 영역값을 비교하였다.
본 연구는 촉각 되먹임이 무릎관절의 등척성 운동 시에 힘의 변화에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해 실시되었다. 또한 촉각 되먹임과 시각 되먹임의 효과를 비교함으로써 촉각 되먹임의 효과를 보다 객관적으로 알아보고자 실시하였다.
Lesny 등(1993)은 뇌성마비 아동에게 감각 장애는 통합의 부분이므로 정상인 대상자로 부터 통증 역치를 결정하는 것은 합당하지 않다고 했다. 이러한 이론을 바탕으로 본 연구는 자극의 강도를 근 수축이 일어나지 않고 자극을 느끼는 정도로 결정하였는데 이는 전기자극이 넙다리네갈래근의 등척성 수축 시에 수축력에 영향을 주는 점을 배제하기 위함이었다.

제안 방법

실험 중에 구두독려는 대상자의 수행 능력에 영향을 줄 수 있기 때문에 어떤 구두 독려도 대상자에게 주지 않았다. 각 운동을 1회씩 실시한 후에 근 피로를 없애기 위해 10분 간의 휴식시간을 주었다.
그 후 각 대상자는 3가지 실험을 무작위 선정(random assignment)을 함으로써 측정 순서에 의한 학습효과(learning effect)를 없애고자 했다.
본 연구는 20～30대 정상인 여성 19명을 대상으로 넙다리네갈래근의 등척성 운동학습에 전기자극 형태의 촉각 되먹임과 시각 되먹임의 유의성을 알아보고자 실시하였다. 시각 되먹임, 촉각 되먹임, 되먹임 없는 조건에서 각각 최대 등척성 수축을 대상자가 30초간 지속하였을 때, 초기 5～10초간에 대한 최대 토크값과 영역값을 비교하였다.
안쪽넓은근와 가쪽넓은근에 전기자극기의 패드를 위치시켰다. 안쪽넓은근의 패드 위치는 안쪽넓은근의 근힘살(muscle belly) 중에서 가장 돌출된 부분(Hung와 Gross, 1999; Karst와 Jewett, 1993; Laprade 등, 1998)에 부착하였고, 가쪽넓은근의 패드 위치는 무릎뼈 바닥으로부터 근위부 방향으로 대상자의 손바닥 넓이 만큼의 상부에서 바깥쪽으로 부착하였다(Delagi 등, 1975).
운동 적용은 대상자가 N-K 테이블에 앉은 자세에서 양손은 테이블의 손잡이를 잡고 실험자의 ‘시작’이라는 말과 함께 최대 등척성 운동을 시행한 후 ‘멈춰’라는 말을 들을 때까지 운동을 계속하게 했다. 총 운동 시간은 30초이며 시각 되먹임을 적용할 경우에는 토크 감지기와 연결된 컴퓨터 화면에 나오는 그래프를 보고 대상자는 시각적으로 되먹임 자극을 제공하였다.
5 ㎝ 이의 벨트에 의해 상체가 등받이에 고정되고, 상지는 편안한 상태로 양쪽 손잡이를 잡게 했다. 이 때 대상자의 오른쪽 무릎관절은 넙다리네갈래근이 최대 등척성 수축력이 발생할 수 있는 각도인 70˚(Smith 등, 1996)를 만들기 위해 N-K 테이블의 무릎 축과 일치되게 한 후 무릎의 각도를 110˚ 폄시킨 상태가 되도록 고정하고, 무릎 폄 운동 시 등척성 운동을 위해 저항이 가해지는 발목관절 부위에 N-K 테이블의 발목 축을 일치시킨 후 벨크로를 이용해서 다른 보상운동이 일어나지 않도록 잘 고정시켰다. 또한 대퇴부 원위 아래에 수건을 말아 넣어 대퇴부 폄 시 테이블에 가해지는 마찰력으로 인한 통증을 줄였고, 대퇴부가 테이블과 평행이 되도록 하였다(송영희, 2001).
전기자극의 강도는 각 환자에 따라 다르게 적용하였는데 환자가 자극을 느끼기 시작한 강도로 정하였다. 전기자극 되먹임을 적용하기 전에 미리 전기자극을 적용하여 환자가 느끼는 강도를 파악한 후에 되먹임 적용 시 그 강도를 적용하였다.
운동 적용은 대상자가 N-K 테이블에 앉은 자세에서 양손은 테이블의 손잡이를 잡고 실험자의 ‘시작’이라는 말과 함께 최대 등척성 운동을 시행한 후 ‘멈춰’라는 말을 들을 때까지 운동을 계속하게 했다. 총 운동 시간은 30초이며 시각 되먹임을 적용할 경우에는 토크 감지기와 연결된 컴퓨터 화면에 나오는 그래프를 보고 대상자는 시각적으로 되먹임 자극을 제공하였다. 촉각 되먹임은 전기자극 되먹 임이 사용되었는데, 이는 30초 동안 제공하였다.
N-K 테이블²⁾에 대상자의 무릎관절이 110˚가 되도록 고정한 상태에서 최대 수축 시 나온 근 수축력값(단위 ㎏․㎝)과 이때 MP100에서 나온 신호의 평균값(단위 volt)을 무부하 상태의 평균값으로 정하고 일정 무게(5 ㎏)를 얹어서 나온 토크값과 이때에 MP100에서 나온 신호의 평균값을 구한 후 단위변환 과정을 처리했다(송영희, 2001). 토크 감지기에 연결되어 MP100 모니터에 나오는 토크값으로 변환된 신호는 각 수축 시에 영역값(area)과 최대값(peak torque)을 구하여 기록하였다. 측정 변수 설정과 신호의 컴퓨터 저장은 Acqknowledge 3.

대상 데이터

실험 전 대상자는 실험 과정에 대한 설명을 들었다. 대상자는 토크 감지기가 장착된 N-K 테이블에 등을 대고 편안한 자세로 앉게 한다. 5 ㎝ 이의 벨트에 의해 상체가 등받이에 고정되고, 상지는 편안한 상태로 양쪽 손잡이를 잡게 했다.
본 연구는 2001년 6월 25일부터 7월 30일까지 연세대학교에 재학 중인 20～30대 건강한 여성 19명을 대상으로 하였다. 본 연구의 목적을 이해하고, 지원한 사람들을 대상으로 하였으며 연구 대상자의 선정 조건은 다음과 같다.
본 연구는 2001년 6월 25일부터 7월 30일까지 연세대학교에 재학 중인 20～30대 건강한 여성 19명을 대상으로 하였다. 본 연구의 목적을 이해하고, 지원한 사람들을 대상으로 하였으며 연구 대상자의 선정 조건은 다음과 같다.
토크 감지기와 연결되어 나오는 근전도 신호처리를 위해 MP100WS¹⁾를 사용하였다. 잡음을 제거하기 위해 low pass filter는 5 ㎐로 설정해 놓았다.

데이터처리

시각 되먹임, 촉각 되먹임, 되먹임 없는 조건에서 각각 최대 등척성 수축을 대상자가 30초간 지속하였을 때, 초기 5～10초간에 대한 최대 토크값과 영역값으로 분석하였다 이때 5초간 토크값으로 변환된 신호의 최대값과 영역값에 차이가 있는지 알아보기 위하여 반복 측정된 일요인 분산분석(one way repeated ANOVA)을 이용하였다. 다중비교 방법으로는 Bonferroni 검정을 하였다. 자료의 통계처리는 상용 통계 프로그램인 윈도즈용 SPSS Version 10.
시각 되먹임, 촉각 되먹임, 되먹임 없는 조건에서 각각 최대 등척성 수축을 대상자가 30초간 지속하였을 때, 초기 5～10초간에 대한 최대 토크값과 영역값으로 분석하였다 이때 5초간 토크값으로 변환된 신호의 최대값과 영역값에 차이가 있는지 알아보기 위하여 반복 측정된 일요인 분산분석(one way repeated ANOVA)을 이용하였다. 다중비교 방법으로는 Bonferroni 검정을 하였다.
다중비교 방법으로는 Bonferroni 검정을 하였다. 자료의 통계처리는 상용 통계 프로그램인 윈도즈용 SPSS Version 10.0 을 사용하였으며 통계적 유의성을 검정하기 위해 유의수준은 α=.05로 하였다.

성능/효과

각 되먹임에 따른 최대 토크값과 영역값을 Bonferroni로 사후검정한 결과 시각 되먹임 조건과 촉각 되먹임 조건간에는 유의한 차이가 있었고(p<.01), 촉각과 되먹임이 없는 조건에선 유의한 차이가 없었다. 시각과 되먹임이 없는 조건에선 유의한 차이가 없었다(그림 1),(그림 2).
각 되먹임에 따른 최대 토크값과 영역값을 Bonferroni로 사후검정한 결과 시각은 촉각과 유의한 차이가 있었고(p<.01) 촉각과 되먹임이 없는 조건에선 유의한 차이가 없었다. 시각과 되먹임이 없는 조건에선 유의한 차이가 없었다.
또한 촉각 되먹임과 시각 되먹임의 효과를 비교함으로써 촉각 되먹임의 효과를 보다 객관적으로 알아보고자 실시하였다. 본 연구를 실험한 결과 개체 내 3가지 되먹임에서 유의한 차이가 있었는데 시각 되먹임에서 가장 큰 효과를 보였다.
본 연구에서는 대상자 전체 19명의 최대 토크값의 평균을 비교한 결과 조건별로 각각 시각 되먹임 0.0126 Nm, 촉각 되먹임은 0.0090 Nm, 그리고 되먹임 없는 조건은 0.0103 Nm로 촉각과 비교 시 시각 되먹임에서 효과가 컸다(그림 1). 영역값을 각 되먹임 별로 평균을 비교한 결과 조건별로 각각 60.
0103 Nm로 촉각과 비교 시 시각 되먹임에서 효과가 컸다(그림 1). 영역값을 각 되먹임 별로 평균을 비교한 결과 조건별로 각각 60.43 Nm, 42.40 Nm, 50.06 Nm로 시각이 촉각 전기자극을 통한 촉각 되먹임보다 효과가 컸다(그림 2). Metherall 등(1996)은 14세의 뇌성마비 아동을 대상으로 전기자극 되먹임을 이용하여 대상자의 천추 후만 자세를 교정하는 훈련을 시행한 결과, 치료사가 전기자극 되먹임보다 구두로 직접 지시하는 청각적 되먹임을 이용한 자세 교정 훈련이 더 효과적이었다고 보고하였는데 그 이유로 연구자들은 뇌성마비 아동의 신호해석 문제와 전기자극 적응능력에 문제가 있기 때문이라고 하였다.
Adamovich 등(1979)은 무릎 폄근의 등척성 운동에 대한 근전도 생체되먹임이 무릎폄 시에 발생되는 최대 우력(peak torque)을 증가시킨다고 하였다. 이 연구의 결과는 내부 신호(internal cue) 강화를 통한 되먹임은 대상자로 하여금 등척성 운동 시에 근긴장도를 증가시킬 수 있음을 나타내고 있다.

후속연구

현재까지는 시각 되먹임과 청각 되먹임이 임상에서 많이 사용되고 연구되어져 왔으나 이제는 본 연구의 제한점을 수정ㆍ보완하여 촉각 되먹임에 대한 더 많은 연구가 이루어지기를 바란다.

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