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문제 정의
- 근육 조절 능력의 차이를 비교하는 방법은 근전도를 이용하여 근 수축 개시시간을 측정하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다(Staude 와 Wolf, 1999). 따라서 본 연구는 개안(eye opened)과 폐안(eye closed) 상태에서 동요가 유발되었을 때, 요통이 없는 정상군과 직업성 만성 요통환자군 간에 허리 주변 근육들과 상지 근육의 개시시간을 비교하고자 실시하였다.
- 본 연구는 개안과 폐안 상태에서 동요 유발 시 요통환자와 정상성인 간에 척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근의 근 수축 개시시간과 개시순서에 차이가 있는지 알아보기 위해 실시하였다. 연구 결과 폐안 상태에서 동요 유발 시에는 모든 근육에서 정상군과 요통군 간에 근 수축 개시시간에 유의한 차이가 없었다.
- 본 연구에서는 요통군과 정상군 간에 개안과 폐안 상태에서 동요 유발 시 척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근의 근 수축 개시 순서와 근 수축 개시시간에 차이가 있는지 알아보기 위하여 실시하였다. 연구대상자는 건강한 성인 남자 15명과 직업성 만성 요통환자 14명을 대상으로 하였으며, 개안과 폐안 상태에서 동요가 유발되었을 때, 4개 근육(척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근)의 근 수축 개시시간을 표면 근전도 시스템을 사용하여 측정하였다.
가설 설정
- 실험은 다양한 시간 간격 후에 모래주머니를 대상자의 눈높이에서 상자로 갑자기 떨어뜨렸다. 적용 무게는 감지할 수 있을 만큼의 근육 반응을 유발하면서 대상자에게 손상의 위험을 최소화 할 수 있도록 1 ㎏으로 정하였다. 상자 바닥에는 모래주머니가 상자에 닿는 충격 순간을 측정하기 위해 압력스위치를 장착하였다.
제안 방법
- )를 이용하여 저장 및 분석되었다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,000 ㎐로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20～450 ㎐를 사용하였으며, 60 ㎐ 노치 필터(notch filter)를 사용하였다.
- 개안 상태에서 동요를 유발시켰을 때, 근 수축이 일어나기까지의 개시시간은 정상군과 요통군 모두 좌·우에서 유의한 차이가 없었다. 따라서 각 근육의 개시시간은 동일 근육의 좌·우 평균값으로 비교하였다. 각 근육의 개시시간은 정상군과 요통군에서 각각 척추기립근은 -116.
- 좌·우측 척추기립근(erector spinae), 다열근, 복직근(rectus abdominis), 상완이두근(biceps brachii)의 근 활성도를 측정하기 위해 8개의 표면근전도 전극을 사용하였다. 맨손 근력검사(manual muscle testing: MMT) 자세에서의 최대 근 수축 시 뚜렷이 보이는 근복을 근전도 전극의 부착부위로 하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부저항을 감소시키기 위해 부착 부위를 가는 사포로 3～4회 문질러 피부 각질층을 벗기고, 소독용 알코올로 피부지방을 제거한 후에 소량의 전해질 젤을 바른 근전도 전극을 실크테이프를 이용하여 피부에 부착하였다.
- 두 가지 실험에서 세 번 측정한 값의 평균을 대표값으로 하였다. 물체가 떨어진 순간을 기준점(0)으로 하여 떨어진 후 근육이 수축하기까지의 시간을 (+)값으로, 떨어지기 전 미리 수축한 시간을 (-)값으로 근 수축 개시시간을 측정하였다.
- 적용 무게는 감지할 수 있을 만큼의 근육 반응을 유발하면서 대상자에게 손상의 위험을 최소화 할 수 있도록 1 ㎏으로 정하였다. 상자 바닥에는 모래주머니가 상자에 닿는 충격 순간을 측정하기 위해 압력스위치를 장착하였다. 피험자는 청각신호(auditory signals)를 차단하기 위해 귀마개를 사용하도록 하였다.
- 본 연구에서는 요통군과 정상군 간에 개안과 폐안 상태에서 동요 유발 시 척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근의 근 수축 개시 순서와 근 수축 개시시간에 차이가 있는지 알아보기 위하여 실시하였다. 연구대상자는 건강한 성인 남자 15명과 직업성 만성 요통환자 14명을 대상으로 하였으며, 개안과 폐안 상태에서 동요가 유발되었을 때, 4개 근육(척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근)의 근 수축 개시시간을 표면 근전도 시스템을 사용하여 측정하였다. 동요 유발은 1 ㎏의 모래주머니를 대상자가 들고 있는 상자 안에 갑자기 떨어뜨리는 것으로 시행하였다.
- 좌·우측 척추기립근(erector spinae), 다열근, 복직근(rectus abdominis), 상완이두근(biceps brachii)의 근 활성도를 측정하기 위해 8개의 표면근전도 전극을 사용하였다. 맨손 근력검사(manual muscle testing: MMT) 자세에서의 최대 근 수축 시 뚜렷이 보이는 근복을 근전도 전극의 부착부위로 하였다.
- 폐안 조건을 위해 눈가리개가 사용된 것을 제외한 모든 실험과정은 개안과 폐안의 실험 조건 모두 동일하였다. 체간 근육들로부터 들어오는 근전도 신호는 10초 동안 컴퓨터에 의해 기록되며, 실험순서는 무작위로 이루어지고 각각 3회씩 총 6회 측정하였다.
- 5초 동안의 신호에서 평균과 표준편차를 구하였다. 평균 +2배 표준편차 이상 근 활성도가 증가했을 때를 근 수축 개시시간 역치(threshold)로 설정하였다. 역치를 초과하는 지점은 Acqknowledge 3.
- 폐안 상태에서 동요를 유발시켰을 때, 근 수축이 일어나기까지의 개시시간은 정상군과 요통군 모두 좌·우 평균값으로 비교하였다. 각 근육의 개시시간은 정상군과 요통군에서 각각 척추기립근은 102.
- 상자 바닥에는 모래주머니가 상자에 닿는 충격 순간을 측정하기 위해 압력스위치를 장착하였다. 피험자는 청각신호(auditory signals)를 차단하기 위해 귀마개를 사용하도록 하였다. 폐안 조건을 위해 눈가리개가 사용된 것을 제외한 모든 실험과정은 개안과 폐안의 실험 조건 모두 동일하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 직업성 만성 요통환자 14명과 요통이 없는 건강한 성인 남자 15명을 대상으로 실시되었다. 모든 대상자는 연구의 목적과 방법에 대한 설명을 들은 후 실험 참여에 동의하였다.
- 모든 대상자는 연구의 목적과 방법에 대한 설명을 들은 후 실험 참여에 동의하였다. 직업성 만성 요통환자는 S사와 D사의 근로자로서 불완전한 작업 자세나 반복적인 작업동작으로 인한 요통으로 진단받고 6개월 이상 통증이 지속된 만성 요통을 가지고 있으나, 현재 요추부 신경근 병변으로 인한 하지 운동 약화나 다른 근골격계 질환이 없는 환자를 대상으로 하였다. 요통이 없는 건강한 성인 남자는 지난 6개월 동안 요통을 경험하지 않은 사람으로 사지에 선천적인 기형, 심각한 외과적 혹은 신경학적 질환이 있거나, 외상이나 통증을 경험한 사람은 연구 대상에서 제외하였다.
- 표면 근전도 자료 수집을 위해 MP150WSW1)를 사용하였다. 표면 근전도 측정을 위해 TSD150B 8개의 활성 전극(active electrode)을 사용하였다.
- 를 사용하였다. 표면 근전도 측정을 위해 TSD150B 8개의 활성 전극(active electrode)을 사용하였다. 활성 전극은 두 개의 스테인리스 스틸 패드(stainless steel pad)로 구성되었고, 전극의 직경은 11.
- 표면 근전도 측정을 위해 TSD150B 8개의 활성 전극(active electrode)을 사용하였다. 활성 전극은 두 개의 스테인리스 스틸 패드(stainless steel pad)로 구성되었고, 전극의 직경은 11.4 ㎜, 전극 간 간격은 20㎜이었다. 8개 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 MP150 system으로 보내져 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.
데이터처리
- 4 ㎜, 전극 간 간격은 20㎜이었다. 8개 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 MP150 system으로 보내져 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.8.1 소프트웨어(BIOPAC System Inc., Santa Barbara, U.S.A.)를 이용하여 저장 및 분석되었다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,000 ㎐로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20～450 ㎐를 사용하였으며, 60 ㎐ 노치 필터(notch filter)를 사용하였다.
- 정상군과 요통군 사이의 근 수축 개시시간의 차이를 알아보기 위해 맨-휘트니 U 검정(Mann-Whitney U test)를 실시하였다. 그리고 두 군 간의 일반적 특성을 비교하기 위하여 독립 t-검정(independent t-test)을 실시하였다. 이 연구에서 통계학적 유의성을 검정하기 위해 유의수준 α=.
- 근전도 자료를 수집하기 시작한 후 2초를 기초선 기간으로 정하였고, 2초 동안에 수집한 근전도 신호를 전파정류(full-wave rectification) 과정을 거친 후, 기초선 기간 중 가장 안정된 .5초 동안의 신호에서 평균과 표준편차를 구하였다. 평균 +2배 표준편차 이상 근 활성도가 증가했을 때를 근 수축 개시시간 역치(threshold)로 설정하였다.
- 평균 +2배 표준편차 이상 근 활성도가 증가했을 때를 근 수축 개시시간 역치(threshold)로 설정하였다. 역치를 초과하는 지점은 Acqknowledge 3.8.1 프로그램에서 자동적으로 계산하였다.
- 정상군과 요통군 사이의 근 수축 개시시간의 차이를 알아보기 위해 맨-휘트니 U 검정(Mann-Whitney U test)를 실시하였다. 그리고 두 군 간의 일반적 특성을 비교하기 위하여 독립 t-검정(independent t-test)을 실시하였다.
이론/모형
- 5배 표준편차를 더한 값 이상의 근전도 값이 나타나기까지 걸리는 시간을 근 수축 잠복기로 계산하는 방법을 비교하였을 때, 시각결정법의 잠복기가 더 짧게 나타났다(Hodges와 Bui, 1996). Leinonen 등(2002)의 연구에서는 시각결정법을 사용하였고, 본 연구에서는 기초선 근 활성도의 평균에 2배 표준편차를 더한 값 이상의 근전도 값이 나타나기까지 걸리는 시간을 사용하였다. 따라서 이러한 자료 처리 과정의 차이로 인하여 근 수축 개시시간에 차이가 발생하였을 수도 있다.
- 개안과 폐안 상태에서의 동요유발에 대한 체간의 근수축 반응은 Wilder 등(1996)의 연구에서 사용된 방법을 근거로 하여 측정하였다. 실험하는 동안 피험자는 무릎을 완전히 펴고, 어깨는 굴곡과 신전의 중립 상태로 하여, 팔꿈치는 90° 굴곡한 상태에서 몸의 앞쪽에서 손잡이가 있는 상자(32×25×8 ㎝)를 손으로 들고 똑바로 서 있게 하였다.
성능/효과
- 1. 폐안 상태에서 동요 유발 시 요통군과 정상군 간에 근육들의 개시시간은 차이가 없었다(p>.05).
- 2. 개안 상태에서 동요 유발 시 요통군과 정상군 간에 근육들의 개시시간은 척추기립근, 다열근, 복직근이 요통군에서 유의하게 지연되었다(p<.05).
- 3. 개안 상태에서 동요 유발 시 요통군은 상완이두근이 정상군은 다열근이 가장 먼저 반응하였다.
- 그리고 길항근들의 협력작용을 통해서 근육 반응의 크기가 감소하고 개시시간이 빨라진다(Winters 등, 1988). 결과적으로 조직 손상(strain)은 감소되고 자세 안정성은 증가한다.
- 본 연구에서 폐안 상태에서는 정상군과 요통군 간에 차이가 없었지만, 개안 상태에서는 척추기립근, 다열근, 복직근의 근 수축 개시시간이 요통군에서 유의하게 지연된 것으로 나타났다. 그리고 상완이두근의 근 수축 개시시간은 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았지만, 정상군보다 요통군에서 더 빠르게 반응한 것으로 나타났다. Hodges와 Richardson(1996)은 요통 환자와 정상인을 대상으로 시각 자극에 대한 반응으로서 견관절을 빠르게 굴곡, 외전, 신전시키도록 하여 척추 주변 근육의 반응을 측정한 결과, 모든 상지 움직임 시에 요통환자에서 복횡근의 근 수축 개시시간이 지연되었다고 보고하였다.
- 5 ㎳였다(그림 2). 근수축 개시시간의 차이가 있는지 알아보기 위해 맨-휘트니 U 검정을 실시한 결과 척추기립근, 다열근, 복직근의 근 수축 시간이 정상군에서 유의하게 빨랐다(p<.05)(표 5).
- 또한 견관절 굴곡 시에 외복사근과 내복사근의 지연이 일어나고 신전 시에 복직근의 지연이 일어났다고 하였는데, 흥미로운 것은 본 연구나 기존의 다른 연구들의 결과와 다르게 견관절 외전 시에는 정상군과 비교하여 요통환자군에서 다열근의 근 수축이 유의하게 먼저 일어났다는 점이다. 척추의 안정성 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다열근의 반응이 이렇게 다르게 나온 것은 근 수축 개시시간을 분석함에 있어 방법의 차이에 따른 것으로 보이지만, 상지의 움직임과 관련된 다열근의 반응에 관한 연구가 좀 더 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 개안 상태에서 동요가 유발되었을 때, 정상군은 다열근이 가장 먼저 반응하고 다른 체간 근육들이 모두 반응한 후에 마지막으로 상완이두근이 반응하였지만, 요통군은 체간 근육의 반응이 일어나기 전에 상완이두근이 가장 먼저 반응한 것으로 나타났다. 정상적인 미리먹임 기전은 의도된 움직임을 하기에 앞서 자세 유지와 안정성을 위하여 체간 근육들을 먼저 동원시킨다(Patla, 1996).
- 본 연구에서 폐안 상태에서는 정상군과 요통군 간에 차이가 없었지만, 개안 상태에서는 척추기립근, 다열근, 복직근의 근 수축 개시시간이 요통군에서 유의하게 지연된 것으로 나타났다. 그리고 상완이두근의 근 수축 개시시간은 통계학적으로 유의한 차이는 보이지 않았지만, 정상군보다 요통군에서 더 빠르게 반응한 것으로 나타났다.
- 본 연구의 대상자들은 정상군과 요통군 모두 남자로만 구성되어 있었고, 정상군과 요통군 간의 나이에도 유의한 차이가 있었다. 이러한 제한점 때문에 연구의 결과를 일반화시키기에는 어려움이 있는 것으로 보인다.
- 본 연구는 개안과 폐안 상태에서 동요 유발 시 요통환자와 정상성인 간에 척추기립근, 다열근, 복직근, 상완이두근의 근 수축 개시시간과 개시순서에 차이가 있는지 알아보기 위해 실시하였다. 연구 결과 폐안 상태에서 동요 유발 시에는 모든 근육에서 정상군과 요통군 간에 근 수축 개시시간에 유의한 차이가 없었다. Leinonen 등(2002)은 정상인을 대상으로 하여 예측되지 않은 상태, 즉 눈을 감은 상태에서 상지에 하중이 가해졌을 때 척추기립근과 다열근의 근 수축 잠복기가 각각 약 50 ㎳, 약 35 ㎳라고 보고하였다.
- 이상의 결과로 요통군과 정상군 간의 반사적인 근육 개시시간에는 차이가 없지만, 미리먹임 기전을 통한 근육 반응은 요통군에서 운동조절에 변화가 있는 것을 알 수 있었다. 앞으로 이러한 반응의 변화가 요통을 유발하는 것인지, 요통으로 인해 이러한 반응의 차이가 나는 것인지에 대한 연구가 필요할 것이다.
후속연구
- 이러한 미리먹임 기전을 통해 정상군에서는 올바른 운동 조절이 시행되었지만, 요통군에서는 운동 조절 기능에 손상이 발생하여 자세 안정성을 담당하는 체간 주변 근육의 반응이 지연되고, 오히려 상지의 반응이 빠르게 나타난 것으로 생각된다. 그러나 이러한 반응들이 요통을 유발시키게 되는 것인지, 아니면 요통이 있기 때문에 이러한 반응이 나타나게 된 것인지는 앞으로 좀 더 연구가 필요할 것이다.
- 앞으로 이러한 반응의 변화가 요통을 유발하는 것인지, 요통으로 인해 이러한 반응의 차이가 나는 것인지에 대한 연구가 필요할 것이다. 또한 미리먹임 기전을 증진시키는 운동훈련이 운동조절회복과 요통에 어떤 효과가 있는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.
- 이상의 결과로 요통군과 정상군 간의 반사적인 근육 개시시간에는 차이가 없지만, 미리먹임 기전을 통한 근육 반응은 요통군에서 운동조절에 변화가 있는 것을 알 수 있었다. 앞으로 이러한 반응의 변화가 요통을 유발하는 것인지, 요통으로 인해 이러한 반응의 차이가 나는 것인지에 대한 연구가 필요할 것이다. 또한 미리먹임 기전을 증진시키는 운동훈련이 운동조절회복과 요통에 어떤 효과가 있는지 알아보는 연구가 필요할 것이다.
- 이러한 제한점 때문에 연구의 결과를 일반화시키기에는 어려움이 있는 것으로 보인다. 앞으로의 연구에서는 각 군에 남녀의 성비를 맞추고, 각 대상자들의 조건을 일치시켜 일반적인 결론을 낼 수 있는 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 또한 견관절 굴곡 시에 외복사근과 내복사근의 지연이 일어나고 신전 시에 복직근의 지연이 일어났다고 하였는데, 흥미로운 것은 본 연구나 기존의 다른 연구들의 결과와 다르게 견관절 외전 시에는 정상군과 비교하여 요통환자군에서 다열근의 근 수축이 유의하게 먼저 일어났다는 점이다. 척추의 안정성 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 다열근의 반응이 이렇게 다르게 나온 것은 근 수축 개시시간을 분석함에 있어 방법의 차이에 따른 것으로 보이지만, 상지의 움직임과 관련된 다열근의 반응에 관한 연구가 좀 더 필요할 것으로 생각된다.
- 정상군과 비교하여 체간 근육의 반응에 지연을 보였던 요통군에게 2주간의 재활치료를 적용시킨 후, 흉추 4에 가해진 갑작스런 하중에 대한 척추기립근의 반응에서 근육의 개시시간과 반응의 크기가 감소하였다고 보고하였다. 향후 이러한 연구를 바탕으로, 자세 조절 근육들의 운동 조절을 증진시키는 운동을 실시 한 후 이러한 운동이 요통의 증상들과 근육들의 반응에 미치는 효과를 알아보는 것이 필요할 것이다.
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