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문제 정의
- 따라서 본 연구는 어깨 위 들어 올리기 작업 시 의도적인 복근수축이 요부 척추 안정화 근육들의 근 활성도에 어떤 영향을 미치고, 또한 들어 올리기 작업 높이에 따라 복직근, 가 쪽 빗근, 안쪽빗근, 척추기립근의 근 활성도에 어떤 변화가 있는지를 비교하여 요통 예방을 위한 바람직한 자세 교육에 필요한 자료를 제공하기 위하여 실시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 어깨 위 들어 올리기 작업 시 요부 근육의 사용정도를 알아보고, 들어 올리기 작업동작시 의도적인 복근수축 여부가 복직근, 가 쪽 빗근, 안쪽 빗근, 척추 기립 근의 근 활성도와 요추신전각도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다.
- 본 연구에서는 의도적인 복근수축 여부에 따른 어깨 위로 들어 올리기 작업시 척추기립근의 근활성도와 요추신전각도가 어떻게 변하는지 알아보았다. 연구 대상자는 건강한 성인 남자 15명을 대상으로 하였으며, 들어 올리기 작업 시 4개 근육(복직근, 가쪽빗근, 안쪽 빗근, 척추기립근)의 근 활성도를 표면 근전도 시스템을 사용하여 측정하였고 삼차원 동작 분석시스템인 CMS-HS로 요추신전각도를 측정하였다.
제안 방법
- 연속적인 측정으로 인해 발생할 수 있는 근피로를 최소화하기 위해서 각 측정마다 30초간 휴식을 취하였고 들어 올리기 작업 높이를 바꿀 때에는 2분간 휴식을 취하였다. '준비라는 예령 후 가능한 빨리 양손을 이용하여 어깨높이, 20cm, 40cm 위로 들어 올려 자세를 5초간 유지하도록 하였고, 이때 요추신전각도를 삼차원 동작 분석 시스템으로 측정하면서 동시에 근전도 값을 측정하였다. 근전도 신호는 처음 1초와 마지막 5초를 제외한 3초 동안 측정된 자료를 분석에 사용하였다.
- 근전도 신호는 처음 1초와 마지막 5초를 제외한 3초 동안 측정된 자료를 분석에 사용하였다. 3가지 들어올리기 높이별로 각각 3회씩 반복 측정하였으며 측정순서는 무작위로 결정하였다.
- 연구 대상자는 건강한 성인 남자 15명을 대상으로 하였으며, 들어 올리기 작업 시 4개 근육(복직근, 가쪽빗근, 안쪽 빗근, 척추기립근)의 근 활성도를 표면 근전도 시스템을 사용하여 측정하였고 삼차원 동작 분석시스템인 CMS-HS로 요추신전각도를 측정하였다. 들어 올리기 작업은 5kg의 물체를 양손을 이용하여 어깨높이, 어깨 높이 위로 20cm, 그리고 40cm 높이에서 실시하였다. 연구 결과는 다음과 같다.
- 노치 필터(notch filter)를 사용하였다. 들어올리기 작업 동안의 각 근육 별 근전도 신호를 root mean square (RMS)처리하여 아스키(ASCII) 형태로 전환하여 분석하였다.
- 복근수축 여부에 따른 3가지 높이의 들어올리기 작업을 하는 동안 근 활성도와 요추신전각도를 측정하였다. 의도적인 복근수축은 '배꼽을 척추 쪽으로 1~2cm 당기도록 배에 힘을 줄 것'이라는 구두 명령에 따라 시행하도록 하였다.
- 부착하였다(그림 2). 복직근(rectus abdominis), 가쪽빗근(extrnal oblique), 안쪽 빗근(internal oblique), 척추기립근(erector spinae)의 근활성도를 측정하기 위해 각 근육의 전극 부착 부위를 표시하고, 표시된 부위를 기준으로 하여 맨손 근력검사(manual muscle testing: MMT) 의 최대 근수축 시 뚜렷이 보이는 근복에 근전도 전극을 부착하였다(그림 3).
- 본 연구에서는 복근을 의도적으로 수축할 때 '배꼽을 척추 쪽으로 1~2cm 당기도록 배에 힘을 줄 것'이라는 명령으로 복근수축 여부를 통제하였다. 그 결과 가 쪽 빗근, 안쪽빗근, 척추기 립근의 근 활성도가 증가하였고, 척추신전각도는 감소하였다.
- 의도적인 복근수축은 '배꼽을 척추 쪽으로 1~2cm 당기도록 배에 힘을 줄 것'이라는 구두 명령에 따라 시행하도록 하였다. 실험 전에 들어올리기 작업 자세에 대한 교육을 실시하였고, 높이 변화에 따라 각각 연습 동작 3회를 실시하였다. 연속적인 측정으로 인해 발생할 수 있는 근피로를 최소화하기 위해서 각 측정마다 30초간 휴식을 취하였고 들어 올리기 작업 높이를 바꿀 때에는 2분간 휴식을 취하였다.
- 어깨 위로 들어 올리기 작업 시 요추신전각도를 측정하기 위해 사용된 동작 분석기기는 매회 동작 측정 전 영점조정 (calibration)을 하였다. 들어 올리기 동작 시 측정된 각 근육들의 근활성도는 최대 등척성 수축 시 근전도 신호량으로 표준화 하였다.
- 어떻게 변하는지 알아보았다. 연구 대상자는 건강한 성인 남자 15명을 대상으로 하였으며, 들어 올리기 작업 시 4개 근육(복직근, 가쪽빗근, 안쪽 빗근, 척추기립근)의 근 활성도를 표면 근전도 시스템을 사용하여 측정하였고 삼차원 동작 분석시스템인 CMS-HS로 요추신전각도를 측정하였다. 들어 올리기 작업은 5kg의 물체를 양손을 이용하여 어깨높이, 어깨 높이 위로 20cm, 그리고 40cm 높이에서 실시하였다.
- 실험 전에 들어올리기 작업 자세에 대한 교육을 실시하였고, 높이 변화에 따라 각각 연습 동작 3회를 실시하였다. 연속적인 측정으로 인해 발생할 수 있는 근피로를 최소화하기 위해서 각 측정마다 30초간 휴식을 취하였고 들어 올리기 작업 높이를 바꿀 때에는 2분간 휴식을 취하였다. '준비라는 예령 후 가능한 빨리 양손을 이용하여 어깨높이, 20cm, 40cm 위로 들어 올려 자세를 5초간 유지하도록 하였고, 이때 요추신전각도를 삼차원 동작 분석 시스템으로 측정하면서 동시에 근전도 값을 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 건강한 성인 남자 15명을 대상으로 실시되었다. 또한 지난 6개월 동안 요통을 경험하거나 사지에 선천적 인기형, 심각한 외과적 혹은 신경학적 질환이 있거나, 외상이나 통증을 경험했던 자는 대상자에서 제외하였다.
- 표면 근전도 자료 수집을 위해 MP100WSW와 Bagnoli EMG System을 사용하였다. 표면 근전도 측정을 위해 DE-3.
- System을 사용하였다. 표면 근전도 측정을 위해 DE-3.1 이 중 차등(double differential) 전극들과 접지전극 (ground electrode)을 사용하였다. 이 중 차등 전극에는 폭 1 mm, 길이 10mm의 순은 막대 3개가 10mm 간격으로 나라히 배열되었으며, 양쪽 끝의 두 개는 활성 전극(active 이ectrode), 가운데 하나는 기준전극(reference electrode)으로하여 이 중 차등 앰프에 연결되었다.
데이터처리
- 들어 올리기 동작 시 측정된 각 근육들의 근활성도는 최대 등척성 수축 시 근전도 신호량으로 표준화 하였다. 각각의 작업 조건에 따른 각 근육의 근 활성도와 요추신전각도의 평균값을 비교하기 위하여 반복 측정된 이 요인 분산분석(repeated two-way ANOVA) 을 사용하였다. 유의수준은 0.
- 실험 과정 동안 몸통 신전 각도를 측정하기 위하여 실시간 삼차원 동작분석 시스템인 CMS-HS를 사용하였다(그림 1). 이 장비는 개인용 컴퓨터, 초음파 신호를 내보내는 직경 1 cm의 능동 표식자(active marker), Basic Unit CMS-HS, 24개의 능동 표식 자의 정보를 전달할 수 있는 케이블 어댑터, 그리고 초음파 신호를 인식하는 측정 감지기(measuring sensor MA-HS)로 구성된다.
- 능동 표식 자의 공간상의 좌표는 앞(+)뒤 (-) 가 X축, 좌(-)우(+)가 Y축, 위 (+)아래 (-)가 Z축으로 정의되었다. 요추의 신전 각도는 2개의 삼각형 능동 표식 자(triple active marker)를 사용하여 두 표식자 사이의 각도 차이를 CMS-HS를 통해 10Hz 표본추출률 (sampling rate)로 윈도용 Windata 2.19 프로그램을 사용하여 측정하였다.
성능/효과
- 1. 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어 올리기 작업을 했을 때 보다 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 때했을 때 복직근을 제외한 각 근육의 근 활성도가 유의하게 증가하였다. 가쪽빗근에서 근 활성도 변화가 가장 높았고 안쪽 빗근, 척추기립근 순이었다(。<0.
- 2. 들어 올리기 높이 변화에 따라서는 척추기립근에서만근활성도의 유의한 차이가 있었고, 의도적으로 복근수축을 하지 않은 상태에서는 어깨 위로 20cm 높이보다 40cm 들어 올리기 작업시 근 활성도가 유의하게 감소하였다(水0.05).
- 3. 들어 올리기 높이 변화에 따른 복직근, 가 쪽 빗근, 안쪽 빗근에서는 근활성도의 유의한 차이가 없었다⑦>0.05).
- 4. 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어 올리기 작업을 했을 때 보다 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 때했을 때 요추신전각도가 유의하게 감소하였다(°<0.05).
- 가쪽빗근에서 근 활성도가 가장 많이 증가하였고, 다음으로 안쪽빗근, 척추기립근 순으로 나타났다(刀<0.05). 들어 올리기 높이 변화에 따라 척추기립근의 근활성도는 유의한 차이가 있었고, Bonferroni 검정 결과 의도적으로 복근수축을 하지 않고 어깨 위로 20cm 들어 올리기 작업 시 보다 어깨 위로 40cm 들어 올리기 작업 시 근 활성도가 유의하게 감소하였다 彷<0.
- 그 결과 3가지 들어 올리기 작업 높이에 따라 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 복직근을 제외한 각 근육들의 근 활성도는 유의하게 증가하였다彷<0.05). 의도적인 복근수축을 하였을 때 가 쪽 빗근에서 근활성도의 차이가 가장 많았고 안쪽 빗근, 척추기립근 순으로 증가하였다.
- 여부를 통제하였다. 그 결과 가 쪽 빗근, 안쪽빗근, 척추기 립근의 근 활성도가 증가하였고, 척추신전각도는 감소하였다. 이것은 어깨 위로 들어 올리기 작업 시 복근수축이 요부 안정화에 기여한 것을 의미한다고 볼 수 있다.
- 05). 들어 올리기 높이 변화에 따라 척추기립근의 근활성도는 유의한 차이가 있었고, Bonferroni 검정 결과 의도적으로 복근수축을 하지 않고 어깨 위로 20cm 들어 올리기 작업 시 보다 어깨 위로 40cm 들어 올리기 작업 시 근 활성도가 유의하게 감소하였다 彷<0.05) (표 2)(그림 4).
- 들어 올리기 작업 높이에 따른 척추기립근의 근 활성도는 유의한 차이가 있었는데彷<0.05), 의도적인 복근수축을 하지 않고 들기 작업을 하였을 때 20cm 높이에서 보다 40cm 높이에서 척추기립근의 근 활성도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 복근을 이완하고 들기 작업을 했을 때 몸통이 과도하게 신전 되면서 무게중심이 척추후방으로 떨어지는 현상 때문에 척추기립근의 근 활성도가 감소한 것으로 판단된다.
- 이것은 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 복근의 근 활성도가 증가함에 따라 척추기립근의 근 활성도도 동시에 증가하여 요부 안정성에 기여한 것으로 생각된다. 또한, '배꼽을 척추 쪽으로 1~2cm 당기도록 배에 힘을 줄 것'이라는 구두 명령이 복근수축을 일으키는데 간단하게 적용할 수 있음을 알 수 있었고 이때, 가쪽빗근의 근수축이 가장 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Souza 등 (2001)은 똑바로 누운 상태와 네 발기 기자 세에서 팔과 다리 운동 시에 복직근, 가 쪽 빗근, 안쪽 빗근의 근활성도를 알아본 결과 가쪽빗근과 안쪽 빗근은 운동강도에 상관없이 요부의 회전을 막아 정상적 척추를 유지하기 위한 요부의 지지대가 된다고 하였으나, 복직근은 척추의 안정화에 크게 기여하지는 못한다고 했다.
- 따라서 어깨 위로 들어 올리기 작업 시 의도적인 복근수축은 요부안정화를 통한 굴곡 신전근의 협응수축력 증가로요 추신 전각 도를 감소시켜 요추의 과신 전에 따르는 요통의 위험성을 감소시킬 수 있다. 본 연구 결과에 의하면 들어 올리는 높이가 증가함에 따라 요추신전각도도 증가하였는데, 이것은 어깨위 들어 올리기 작업을 할 경우 높은 위치에 도달하기 위해 점차 요추신전이 증가하였음을 의미한다.
- Souza 등 (2001)은 똑바로 누운 상태와 네 발기 기자 세에서 팔과 다리 운동 시에 복직근, 가 쪽 빗근, 안쪽 빗근의 근활성도를 알아본 결과 가쪽빗근과 안쪽 빗근은 운동강도에 상관없이 요부의 회전을 막아 정상적 척추를 유지하기 위한 요부의 지지대가 된다고 하였으나, 복직근은 척추의 안정화에 크게 기여하지는 못한다고 했다. 본 연구에서도 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때와 의도적인 복근수축을 하지 않고 들기작업을 했을 때 복직근의 근 활성도에는 유의한 차이가 없었고, 이것은 물건을 들어 올리는 작업을 할 때 복직근이 요부의 안정화에 크게 기여하지 못했다는 것으로 생각된다.
- 요추신전각도는 의도적인 복근수축을 하고 들어올리기 작업을 했을 때 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어올리기 작업을 했을 때 보다 유의하게 감소하였다(刀<0.05). 복직근은 치골 능과 치골결합에서 기시(origin)하여 제5~제7 늑연골과 검상돌기에 정지(insertion)하고, 가쪽빗근은 제6~제12 늑골의 외측면에서 기시하여 장골능의 앞쪽에 정지하며, 안쪽 빗근은 장골능과 서혜인대에서 기시하여 제10~제12늑골과 치골에 정지한다.
- 들기 높이에 따라 척추기립근을 제외하고는 유의한 차이가 없었다. 위의 결과들로 볼 때, 의도적인 복근수축을 한 상태에서 어깨위로 들어 올리기 작업을 수행할 때, 복근의 8~6% MVIC의 수축만으로도 가 쪽 빗근과 안쪽빗근의 근 활성도와 동시에 척추기립근의 근 활성도가 증가된 동시수축(cocontraction)이 이루어졌고, 이에 의해 과도한 요추신전을 방지할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 이러한 연구 결과는 앞으로 어깨높이 위로 물건을 들어 올리기 작업자세를 교육하는데 간단한 교육 방법으로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 05). 의도적인 복근수축 여부와 함께 어깨 위 40cm 높이에서 들어 올리기 작업을 할 때 요추신전각도가 가장 큰 값을 보였다(q<0.05)(표 4)(그림 5).
- 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 들어 올리기 높이에 따른 요 부근의 근 활성도는 복직근이 8.69 ~10.01%MVIC, 가쪽빗근이 20.40~26.63%MVIC, 안쪽 빗근이 32.48~37.95%MVIC, 그리고 척추기립근이 33.32 ~34.37%MVIC 였다(표 1).
- 05). 의도적인 복근수축을 하였을 때 가 쪽 빗근에서 근활성도의 차이가 가장 많았고 안쪽 빗근, 척추기립근 순으로 증가하였다. 이것은 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 복근의 근 활성도가 증가함에 따라 척추기립근의 근 활성도도 동시에 증가하여 요부 안정성에 기여한 것으로 생각된다.
- 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어 올리기 작업을 했을 때 들어올리기 높이에 따른 요 부근의 근활성도는 복직근이 6.63~7.12%MVIC, 가쪽빗근이 7.73~7.89%MVIC, 안쪽 빗근이 10.70~15.00%MVIC, 그리고 척추기립근이 23.56 ~30.31%MVIC 였다.
- 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어 올리기 작업을 했을 때 보다 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 복직근을 제외한 각 근육의 근 활성도가 유의하게 증가하였다. 가쪽빗근에서 근 활성도가 가장 많이 증가하였고, 다음으로 안쪽빗근, 척추기립근 순으로 나타났다(刀<0.
- 의도적인 복근수축을 하지 않고 들어 올리기 작업을 했을 때 보다 의도적인 복근수축을 하고 들어 올리기 작업을 했을 때 요추신전각도가 유의하게 감소하였다仍<0.05). 들어 올리기 작업 높이에 따라서도 요추신전각도에 유의한 차이가 있었고, 들기 높이가 증가함에 따라 점차 요추신전각도가 유의하게 증가하였다(q<0.
- 이상의 결과로 어깨 위로 들어올리기 작업 시 복근의 의도적인 수축은 가쪽빗근, 안쪽 빗근, 척추기립근의 근 활성도를 증가 시켜 요추 신전각도를 감소시킨다는 것을 알 수 있었다. 향후 실제 산업현장에서 물건을 어깨 높이 이상으로 들어 올릴 때의도적인 복근수축을 적용하여 요통예방, 작업 효율성 및 요추 내부에 부하되는 압력에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.
후속연구
- 위의 결과들로 볼 때, 의도적인 복근수축을 한 상태에서 어깨위로 들어 올리기 작업을 수행할 때, 복근의 8~6% MVIC의 수축만으로도 가 쪽 빗근과 안쪽빗근의 근 활성도와 동시에 척추기립근의 근 활성도가 증가된 동시수축(cocontraction)이 이루어졌고, 이에 의해 과도한 요추신전을 방지할 수 있음을 알 수 있다. 그리고 이러한 연구 결과는 앞으로 어깨높이 위로 물건을 들어 올리기 작업자세를 교육하는데 간단한 교육 방법으로 이용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 측정할 수 없는 제한점이 있다. 또한 본 연구에서는 실제 요추 관절 간 압력의 변화를 측정하지 않아 요추내부에 부하되는 압력 차이를 볼 수 없었으므로 향후 연구에서는 근육내 전극을 이용하여, 의도적인 복근수축이 심부 근육과 요추 내부에 부하 되는 압력에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.
- 있었다. 향후 실제 산업현장에서 물건을 어깨 높이 이상으로 들어 올릴 때의도적인 복근수축을 적용하여 요통예방, 작업 효율성 및 요추 내부에 부하되는 압력에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.
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