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문제 정의
- 따라서 본 연구는 다양한 각도의 등척성 운동 시 척추기립근의 근전도 스펙트럼과 그때 발생되는 토크를 비교하여, 각자세에 따라 중앙주파수와 토크 변화의 특성을 알아보고자 실시하였다.
제안 방법
- Mills[15] 역시 피로 후 회복기에 수축력과 활동전위의 진폭이 매우 빨리회복되어 30초 내에 반이 이루어지나, 평균주파수 및 이완율 (relaxation rate)은 더 천천히 회복되어 3분에 50%가 회복된다고 하였다. 따라서 본 실험에서는 반복되는 각 운동 사이에 3분의 휴식시간을 제공하였다.
- 또한 각 각도에 따른 피로도의 차이를 보기 위해 중앙주파수 시계열 변화의 회귀직선 상의 기울기, 회귀직선의 y-절편, 피로 지수를 보았으며, 또한 토크 변화의 회귀직선상의 기울기, y-절편, 피로지수를 보았다. 이 자료를 통해서 네 각도에 따라 차이가 있는지 알아보기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)을 이용하여 유의성을 검정하였다.
- 모든 피검자에서 척추기립근의 0°, 12°, 36°, 72°의 40초 간최대 등척성 운동 시 획득한 근전도 신호의 중앙주파수와 토크를 측정하였다. 이를 통해 시간에 따른 회귀직선을 산출하여, 중앙주파수와 토크의 회귀직선에서 기울기와 y-절편을 산출하였다.
- 본 연구에서는 20명의 정상 성인 남자를 대상으로 최대 등척성 운동 시 요추의 각도에 따라 표면 근전도를 이용하여 중앙주파수를 측정하였고, 요추 신전운동장비를 이용하여 토크의 특성을 보았다. 연구 결과 각도에 따른 중앙주파수의 기울기, y-절편, 피로지수, 토크의 기울기, 피로지수에는 유의한 차이가 없었으나, 토크의 y-절편에서는 0°와 72°, 12°와 72° 사이에 유의한 차이(p<0.
- 요부근의 등척성 운동을 위해 개발된 요추 신전운동장비 (Medxer, 대양정공)를 사용하였으며 (그림 1), 로드셀(CAS, 대한민국)을 이용해서 요추의 신전운동 시 작용하는 힘을 실시간으로 측정하고 모멘트팔의 길이를 곱하여 토크를 실시간으로 나타내고 자료를 데이터베이스에 저장하기 위한 프로그램을 Visual C++를 이용하여 개발하여 본 실험에 적용하였다.
- 측정하였다. 이를 통해 시간에 따른 회귀직선을 산출하여, 중앙주파수와 토크의 회귀직선에서 기울기와 y-절편을 산출하였다. 또한 중앙주파수와 토크를 통해 아래와 같은 식을 이용하여 피로지수를 계산하였다.
- 척추기립근의 근전도 주파수 측정을 위해 근전도 MP100WS (BIOPAC System Inc., USA)에 근전도 증폭 모듈인 EMG 100B를 사용하여 자료를 저장. 수집하였다.
- 36°보다 작은 각은 체간의 신전을 의미하며, 12°는 실제 체간이 24° 신전된 자세이며, 0°는 체간이 36° 신전한 자세이다. 측정 순서는 무작위로 0° 혹은 72°에서 시작하고, 점차 각도를 증가하거나 감소하는 방향으로 하였다. 상지는 두 팔을 가슴 위에 교차시켜 상지의 대상작용을 최소화하였다.
- 5 초 동안의 중앙주파수 값을 구하였다. 측정된 중앙주파수로부터 회귀직선의 기울기와 y-절편, 피로지수를 산출하였다.
- , 미국) 프로그램을 사용하였다. 표면 근전도 신호의 Hanning type의 FFT(Fast Fourier Transformation)를 반복하여 중앙주파수 자료를 얻기 위해, 자체 소프트웨어를 개발하여 사용하였으며, 0.2초 간격으로 0.5 초 동안의 중앙주파수 값을 구하였다. 측정된 중앙주파수로부터 회귀직선의 기울기와 y-절편, 피로지수를 산출하였다.
- 한 자세에서 두 번씩 반복 시행하였으며, 각 운동사 이의 휴식시간은 3분이었다. 피검자가 최대 등척운동을 시작하고 5초 후부터 근전도와 토크를 동시에 측정하였다.
- 뒤 방향에서 골반과 하지를 고정하고 발바닥이 발받침대에 닿지 않도록 조절하였다. 피검자는 요추 신전 운동장비에서 설정된 0°, 12°, 36°, 72°의 네 각도에서 40초 동안 최대 등척성 운동을 시행하였다 (그림 2). 신전운동장비에 설정된 36°는 등받침의 각도가 90°로, 체간의 각은 중립을 의미한다.
대상 데이터
- 본 연구는 연세대학교에 재학중인 건강한 성인 남자 20명을대상으로 하였다. 피검자 선정기준은 최근 1년 동안 요통의 경험이 없고, 허리부위에 신경계 및 근골격계에 병리학적 소견이없으며, 정기적인 근력강화 운동을 하지 않는 사람으로, 전문적인 운동선수는 제외하였다.
- 수집하였다. 전극은 일회용 원형 표면 근전도 전극인 AE-131 (NeuroDyne Medical Corp., USA)를 사용하였다. 이 전극은 직경 12mm의 원형 금속 디스크가 3 개 부착되어 있고, 전극간 중심 거리는 20mm이며, 정삼각형으로 배열되어 있다.
데이터처리
- 이 자료를 통해서 네 각도에 따라 차이가 있는지 알아보기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)을 이용하여 유의성을 검정하였다. 각 자료에서 차이가 있을 때 사후검정은 LSD를 사용하였으며, 유의수준은 0.05로 하였다. 자료의 통계처리는 상용 통계 프로그램인 Windows-g- SPSS 10.
- 각 피검자 내에서 각도별로 시간에 따른 중앙주파수와 토크의 상관관계를 피어슨 상관계수로 나타내었다. 0°에서는 0.
- 또한 각 각도에 따른 피로도의 차이를 보기 위해 중앙주파수 시계열 변화의 회귀직선 상의 기울기, 회귀직선의 y-절편, 피로 지수를 보았으며, 또한 토크 변화의 회귀직선상의 기울기, y-절편, 피로지수를 보았다. 이 자료를 통해서 네 각도에 따라 차이가 있는지 알아보기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)을 이용하여 유의성을 검정하였다. 각 자료에서 차이가 있을 때 사후검정은 LSD를 사용하였으며, 유의수준은 0.
- 중앙주파수 기울기와 토크 기울기의 상관관계를 피어슨 상관계수로 분석하였다. 전체적으로는 0.
- 측정 변수의 설정과 근전도 신호의 저장은 Ackno wledge 3.52 (Biopac System Inc., 미국) 프로그램을 사용하였다. 표면 근전도 신호의 Hanning type의 FFT(Fast Fourier Transformation)를 반복하여 중앙주파수 자료를 얻기 위해, 자체 소프트웨어를 개발하여 사용하였으며, 0.
- 한 피검자 내에서 각도에 따라 중앙주파수의 시계열 변화 경향과 토크의 기울기의 상관관계를 알아보기 위해 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 사용하였다. 또한 각 각도에 따른 피로도의 차이를 보기 위해 중앙주파수 시계열 변화의 회귀직선 상의 기울기, 회귀직선의 y-절편, 피로 지수를 보았으며, 또한 토크 변화의 회귀직선상의 기울기, y-절편, 피로지수를 보았다.
성능/효과
- 각 피검자 내에서 각도별로 시간에 따른 중앙주파수와 토크의 상관관계를 보았을 때, 0°, 12°, 36°, 72°에서 각각 0.702, 0.682, 0.664, 0.680으로 나타났다. 그러나 전체 피검자의 중앙주파수와 토크 기울기의 상관관계를 피어슨 상관계수로 분석한 결과, 전체적으로는 0.
- 각도에 따른 근전도 신호의 중앙주파수의 기울기, y-절편, 피로지수에는 유의한 차이가 없었으며, 토크에서도 기울기, 피로 지수에서 각도에 따른 유의한 차이가 없었다. 그러나 토크의 y 一절편에서는 각도에 따라 유의한 (p<0.
- 그러므로 근육이 짧아지면 수축 속도가 증가된다. 결과적으로근육의 길이가 증가하면 근섬유의 반지름이 줄어들어 근섬유의전도속도가 감소된다. 척추기립근의 경우 사지근육과는 달리근육 길이가 짧아서, 신전과 굴곡 시 근육 길이 차이가 크지않다.
- 680으로 나타났다. 그러나 전체 피검자의 중앙주파수와 토크 기울기의 상관관계를 피어슨 상관계수로 분석한 결과, 전체적으로는 0.211 의 상관성을 보여주며, 0°에서는 0.326, 12°에서는 0.280, 36°에서는 0.069, 72°에서는 0.019의 상관성을 보였다. 피로지수의 상관성은 전체에서는 0.
- 본 연구에서 초기 중앙주파수 값을 반영하는 y-절편이 각도에 따라 유의한 차이가 없었던 이유는 이처럼 척추기립근이 다른 사지 근육보다 지근섬유가 차지하는 비율이 높고, 각 피검자마다 지근섬유와 속근섬유의 비율에 약간의 차로 인해 서로의 효과가 상쇄되었기 때문이라고 여겨진다. 또한 본 연구에서는 최대 등척성 수축을 유도하였는데, 그 결과 피로로 인한 주파수변화는 지근섬유보다 많은 힘을 생성하는 속근섬유의 생화학적 변화에 더 민감하게 반응한 것으로 생각된다.
- 004)가 있었다. 또한 전체 중앙주파수 기울기와 토크 기울기간에는 상관성이 매우 낮았으나, 개인 내에서 중앙주파수와 토크의 시계열 변화에는 유의한 상관성(0.682)을 나타냈다. 따라서 토크의 감쇠현상 만으로도 어느 정도 피로를 손쉽게 판단할 수 있을 것으로 판단된다.
- 004)가 나타나서, 근육의길이 증가와 자세 변화가 토크에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 개인간의 중앙주파수와 토크의 기울기에는 상관관계가낮았으나, 개인 내에서 중앙주파수와 토크의 시계열 변화에는유의한 상관관계(0.682) 가 있음을 알 수 있었다.
- 따라서 피로로 인해 더 이상 작업을 수행하지 못하기 직전 중앙주파수와 근육 길이 간에 상관성이 높은 것으로 보인다. 본 실험에서는 최대 등척성 수축을 시행하였으나, 40초 동안의 운동이 피로를 유발하는데 불충분하여 마지막 25% 지점에서 주파수의 급격한 감소를 보기는 어려웠다고 여겨진다.
- 한다. 본 연구에서는 40초 동안 최대 근력으로 등척성 운동을 한 결과, 약 80%정도까지 감소하는 것을 확인할 수 있었다
- 본 연구에서는 중앙주파수의 기울기나 y-절편, 피로지수에서는 요추의 각도 차이에 영향을 받지 않아 유의한 차이가 없었으며, 토크의 기울기, 피로지수 역시 유의한 차이가 없었으나, 토크의 y-절편에서는 차이(p<0.004)가 나타나서, 근육의길이 증가와 자세 변화가 토크에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 개인간의 중앙주파수와 토크의 기울기에는 상관관계가낮았으나, 개인 내에서 중앙주파수와 토크의 시계열 변화에는유의한 상관관계(0.
- 근육에 피로가 발생하면 저주파수 구성성분이 증가하게 되어 중앙주파수나 평균주파수가감소된다는 것은 잘 알려졌으몌 1, 2], 요추 주위근에서도 같은 결과가 보고되었다[7]. 본 연구에서도 이와 마찬가지로 모든 자세에서 중앙주파수가 감소하여, 피로지수가 모두 양의 값을 나타내었다 (표 4). 근전도 자료의 주파수 분석 방법에는 중앙주파수와 평균주파수 뿐만 아니라, 최빈주파수(mode frequency) 를 이용하는 방법이 있다.
- 보았다. 연구 결과 각도에 따른 중앙주파수의 기울기, y-절편, 피로지수, 토크의 기울기, 피로지수에는 유의한 차이가 없었으나, 토크의 y-절편에서는 0°와 72°, 12°와 72° 사이에 유의한 차이(p<0.004)가 있었다. 또한 전체 중앙주파수 기울기와 토크 기울기간에는 상관성이 매우 낮았으나, 개인 내에서 중앙주파수와 토크의 시계열 변화에는 유의한 상관성(0.
- 024 의 상관성을 보였다(표 5). 이처럼 개인 내에서는 비교적 높은 상관성을 나타내었으나, 피검자 전체의 상관성은 낮게 나타났다.
- 분석하였다. 전체적으로는 0.211 의 상관성을 보여주며, 0°에서 0.326, 12°에서 0.280, 36°에서 0.069, 72°에서 0.019 의 상관성을 보였다. 피로지수의 상관성은 전체에서 0.
- 정상 근육에서 근전도 스펙트럼의 저주파대로의 천이에 영향을 미치는 요인은 힘의 크기, 근육의 온도 감소, 근 활동전위 전도 속도의 감소, 발사율, 운동단위의 동시발동의 증가, 활성 속도의 감소, 수축 종류, 근육두께의 증가 등이 있다. 요부 근육은 각 근섬유가 다른 방향으로 배열되어 있고, 신경분포도 다양하며, 신호를 감소시키는 근막이 두껍게 분포하여, 측정 결과가 좀 더 다양하다.
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