교각운동 시 복부 드로잉-인 방법이 요부 전만과 체간 및 하지의 근 활성도에 미치는 영향 The Influence of Abdominal Drawing-In Maneuver on Lumbar Lordosis and Trunk and Lower Extremity Muscle Activity During Bridging Exercise원문보기
An abdominal drawing-in maneuver (ADIM) with a pressure biofeedback unit can be used to prevent excessive lumbar lordosis during bridging exercise. Therefore, in this research, the effects of an ADIM on lumbar lordosis and lower extremity muscle activity during bridging exercise were investigated in...
An abdominal drawing-in maneuver (ADIM) with a pressure biofeedback unit can be used to prevent excessive lumbar lordosis during bridging exercise. Therefore, in this research, the effects of an ADIM on lumbar lordosis and lower extremity muscle activity during bridging exercise were investigated in thirty healthy adults. Surface electromyography (EMG) and VICON system were used to collect kinematic data and muscle activity, respectively. A paired t-test was used to determine a statistical significance. The results showed as follows: (1) When performing bridging exercise with an ADIM, the height of the anterior superior iliac spine and greater trochanter decreased significantly (p<.05). (2) When performing bridging exercise with an ADIM, the trunk extension angle and pelvic angle increased significantly (p<.05). (3) When performing bridging exercise with an ADIM, the EMG signal amplitude increased significantly in the rectus abdominis, internal oblique abdominis, external oblique abdominis, medial hamstring, and lateral hamstring (p<.05). (4) When performing bridging exercise with an ADIM, the EMG signal amplitude decreased significantly in the erector spinae (p<.05). From the result of this research, an ADIM trained with pressure biofeedback unit during bridging exercise is effective to prevent excessive contraction of erector spinae, to limit excessive motion of pelvis from sagittal plane and to increase muscle activity of abdominal muscles and hamstring muscle.
An abdominal drawing-in maneuver (ADIM) with a pressure biofeedback unit can be used to prevent excessive lumbar lordosis during bridging exercise. Therefore, in this research, the effects of an ADIM on lumbar lordosis and lower extremity muscle activity during bridging exercise were investigated in thirty healthy adults. Surface electromyography (EMG) and VICON system were used to collect kinematic data and muscle activity, respectively. A paired t-test was used to determine a statistical significance. The results showed as follows: (1) When performing bridging exercise with an ADIM, the height of the anterior superior iliac spine and greater trochanter decreased significantly (p<.05). (2) When performing bridging exercise with an ADIM, the trunk extension angle and pelvic angle increased significantly (p<.05). (3) When performing bridging exercise with an ADIM, the EMG signal amplitude increased significantly in the rectus abdominis, internal oblique abdominis, external oblique abdominis, medial hamstring, and lateral hamstring (p<.05). (4) When performing bridging exercise with an ADIM, the EMG signal amplitude decreased significantly in the erector spinae (p<.05). From the result of this research, an ADIM trained with pressure biofeedback unit during bridging exercise is effective to prevent excessive contraction of erector spinae, to limit excessive motion of pelvis from sagittal plane and to increase muscle activity of abdominal muscles and hamstring muscle.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 압력 생체피드백 장치를 이용하여 정확한 교각운동 프로토콜을 제시하고, 교각 운동 시 복부 드로잉−인 방법이 하지의 근 활성도와 요부 전만에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
닫힌−사슬 체중 부하 운동에 속하는 교각운동(bridging exercise)은 임상에서 엉덩관절 신전근군(hip extensors) 즉, 큰볼기근(gluteus maximus) 및 오금 근육(hamstring)의 근력을 증진시키기 위하여 적용되어져 왔다(Kisner와 Colby, 2002). 또한 교각운동은 요통환자를 대상으로 요부 안정화(lumbar stabilization)를 증진시키기 위하여 이용되었다. 안정화 운동의 목적은 조절 능력을 회복시키기 위한 것이며, 현재 요통환자의 치료에 필수적인 접근방법으로 사용되고 있다.
본 연구는 20대 정상 성인 남자, 여자 각각 15명을 대상으로 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법 사용 유무에 따른 골반과 요부의 운동형상학과 체간 및 하지의 근 활성도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구의 목적은 압력 생체피드백 장치를 이용한 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법의 사용 유무가 요부 전만과 체간 및 하지의 근 활성도에 어떠한 영향을 미치는지를 연구하고자 한다.
가설 설정
둘째, 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법이 유지되면 척주세움근의 근 활성도가 감소할 것이다.
첫째, 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법이 유지되면 요부 전만이 감소할 것이다.
제안 방법
엉덩관절 각도는 위앞엉덩뼈가시와 큰돌기를 연결한 직선과 큰돌기와 무릎관절 가쪽위관절융기를 연결한 직선이 이루는 각도로 정의하였고, 골반 각도는 어깨 봉우리와 위앞엉덩뼈가시를 연결한 직선과 위앞엉덩뼈가시와 큰돌기를 연결한 직선이 이루는 각도로 정의하였다. 각도의 측정 방법은 각 표식자의 위치를 x축(머리에서 꼬리쪽 방향, cephalocaudal direction)과 z축(지면과의 수직방향)의 거리를 이용하여 삼각함수로 계산하였다. 삼각함수의 계산식은 c2=a2+b2-2abcosC을 이용하였다.
삼각함수의 계산식은 c2=a2+b2-2abcosC을 이용하였다. 골반의 높이를 정의하기 위하여 위앞엉덩뼈가시, 큰돌기의 높이를 구하였다. 높이의 계산은 지면으로부터 수직선상에 있는 z축을 기준으로 하였다.
교각운동은 복부 드로잉−인 방법 비사용 시 5회, 복부 드로잉−인 방법 사용 시 5회를 실시하였다.
근전도 신호의 표본 수집율은 1024 ㎐이었으며 잡음을 제거하기 위해 60 ㎐ 대역 정지 필터(band stop filter)와 10～500 ㎐ 대역 통과 필터(band pass filter)를 사용하였다. 복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동시 5초간 유지하며 얻어진 근전도 신호 중 앞과 뒤의 각 1초를 제외한 후 3초의 신호를 수집하였다.
이극표면전극 부착 위치는 다음과 같았다. 배꼽과 두덩뼈(pubis) 사이, 근팽부(muscle belly)의 중간 지점에 배곧은근의 전극을 부착하고, 위앞엉덩뼈가시(anterior superior iliac crest)와 두덩뼈결절 (symphysis pubis)의 중간 지점에서 서혜인대(inguinal ligament)의 위쪽 부위에 배속빗근의 전극을 부착하였다. 배바깥빗근의 전극은 배꼽에서 외측으로 15 cm 부위에 부착하였다(Vezina와 Hubley−Kozey, 2000).
복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동 시 수집된 신호는 RMS된 최대 수의적 등척성 수축으로 정규화하였다.
복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동시 5초간 유지하며 얻어진 근전도 신호 중 앞과 뒤의 각 1초를 제외한 후 3초의 신호를 수집하였다.
복부 드로잉−인 방법을 훈련한 후 교각운동 시에는 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법을 유지한 상태에서 복부 드로잉−인 방법 비사용 시와 같은 방법으로 교각운동을 실시하게 하였다.
복부 드로잉−인 방법의 훈련은 교각운동의 시작 자세와 같은 자세로 발을 매트 위에 놓고 무릎관절은 90° 굽혀 누운 자세에서 실시하였다.
복부 드로잉−인 방법의 훈련은 복부 드로잉−인 방법 비사용 교각운동 후 30분간 실시하였다.
본 연구는 시상면(sagittal plane)에서 체간 및 하지의 운동형상학적 자료(kinematic data)를 수집하기 위해 한서대학교 운동분석실에 설치된 VICON 동작 분석시스템1)을 이용하였다. 표본 수집율(sampling rate)은 120 ㎐로 측정하였고, 표식자의 움직임 경로를 재현하기 위해 WORK STATION 프로그램(VICON MX System, Oxford Metrics Ltd, Oxford, England.
복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동시 5초간 유지하며 얻어진 근전도 신호 중 앞과 뒤의 각 1초를 제외한 후 3초의 신호를 수집하였다. 수집된 모든 근전도 신호를 root mean square(RMS) 처리하였다. 복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동 시 수집된 신호는 RMS된 최대 수의적 등척성 수축으로 정규화하였다.
하지와 허리에 선천적인 기형, 정형외과적 혹은 신경학적 질환이나 기형이 있는 자는 제외하였다. 체질량지수(body mass index)를 키와 몸무게로 계산하였으며, 정상체증(18.5 ㎏/㎡ 이상 22.9 ㎏/㎡ 이하)에 속하는 자를 선정하였다(심경원 등, 2002).
복부와 하지 근육의 활성도를 측정하기 위해 모든 연구 대상자에게 이극표면전극을 우세측(dominant) 근육에 부착하였다. 표면전극 부착 부위에서 피부저항을 감소시키기 위해 털을 제거하고, 가는 사포로 3～4회 문지른 다음 알코올 솜으로 문질러 피부각질층을 제거하였다.
을 이용하였다. 표본 수집율(sampling rate)은 120 ㎐로 측정하였고, 표식자의 움직임 경로를 재현하기 위해 WORK STATION 프로그램(VICON MX System, Oxford Metrics Ltd, Oxford, England.)을 사용하였다.
대상 데이터
본 연구는 건강한 20대 젊은 남성과 여성 각각 15명을 대상으로 하였다. 모든 연구대상자는 하지와 허리 부위에 통증이 없는 자로 하였다.
복부 드로잉−인 방법 훈련 동안 압력 생체피드백 장치는 연구 대상자의 요추(lumbar spine) 부위에 위치시켰다. 연구 대상자는 압력 생체피드백 장치에 연결되어 있는 압력계를 보고 40 ㎜Hg인 상태에서 10 ㎜Hg를 증가시킨 후 그 상태를 유지하도록 훈련하였다. 이때 검사자는 연구 대상자에게 호기할 때처럼 복부가 약간 들어가도록 배꼽을 상방과 후방(요추방향)으로 당기도록 지시하였다.
연구대상자는 30명(남성 15명, 여성 15명)이며 평균 연령은 22.1세, 평균 신장은 167.6 cm, 평균 몸무게는 60.3 ㎏으로 평균 체질량지수는 21.4 ㎏/㎡이었다(표 1).
을 사용하였다. 접지전극은 지름이 1 cm인 일회용 일극표면전극(disposable unipolar surface electrode)4)을 사용하였다.
체간 및 하지의 근 활성도를 측정하기 위해 무선근전도기(wireless electromyography)2)와 지름이 1 cm, 전극 간의 간격이 2 cm인 일회용 이극표면전극(disposable bipolar surface electrode)3)을 사용하였다. 접지전극은 지름이 1 cm인 일회용 일극표면전극(disposable unipolar surface electrode)4)을 사용하였다.
데이터처리
높이의 계산은 지면으로부터 수직선상에 있는 z축을 기준으로 하였다. 5초동안 측정된 모든 자료는 앞과 뒷부분의 1초씩을 제외한 중간부분 3초의 평균값을 계산하였으며, 5회 측정된 값 중 최대값과 최소값을 제외한 3개의 측정값의 평균값을 계산하였다.
복부 드로잉−인 방법 전과 후에 수집된 각각의 5개의 자료중 최대값과 최소값을 제외한 3개의 자료로 평균값을 계산하였다.
복부 드로잉−인 방법의 유무에 따른 교각운동 시 운동형상학적 차이와 근육의 근 활성도를 비교하기 위하여 짝비교 t−검정(paired t−test)을 사용하였다.
복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동 시 수집된 신호는 RMS된 최대 수의적 등척성 수축으로 정규화하였다. 최대 수의적 등척성 수축의 측정은 5초간 3회를 측정하였으며, 앞과 뒤의 각 1초를 제외한 3초간의 근 활성도의 최대값의 평균값을 계산하였다. 최대 수의적 등척성 수축의 측정 자세는 Daniels와 Worthingham의 도수근력검사 방법(Hislop 등, 1995)을 참고하였다.
이론/모형
최대 수의적 등척성 수축의 측정은 5초간 3회를 측정하였으며, 앞과 뒤의 각 1초를 제외한 3초간의 근 활성도의 최대값의 평균값을 계산하였다. 최대 수의적 등척성 수축의 측정 자세는 Daniels와 Worthingham의 도수근력검사 방법(Hislop 등, 1995)을 참고하였다. 복부 드로잉−인 방법 전과 후에 수집된 각각의 5개의 자료중 최대값과 최소값을 제외한 3개의 자료로 평균값을 계산하였다.
성능/효과
1. 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 위앞 엉덩뼈가시, 큰돌기의 높이가 유의하게 감소하였다(p<.05).
2. 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 체간 신전 각도와 골반 각도가 유의하게 증가하였다(p<.05).
3. 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 배곧은근, 배속빗근, 배바깥빗근, 오금근육 안쪽갈래, 오금 근육 가쪽갈래의 활성도가 유의하게 증가하였다(p<.05).
4. 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 척주세움근의 근 활성도가 유의하게 감소하였다(p<.05)
교각운동 시 압력 생체피드백 장치를 이용하여 복부 드로잉−인 방법을 실시하였을 때 두 관절 근육인 오금 근육의 근 활성도는 유의하게 증가한 반면, 한 관절 근육(one−joint muscle)인 큰볼기근의 근 활성도와 시상면 엉덩관절 각도에서의 유의한 차이는 없었다.
본 연구의 결과는 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 복근의 활성도가 유의하게 증가하였고, 골반 높이와 골반 각도가 유의하게 감소하였으며, 체간 신전 각도는 유의하게 증가함에 따라 척주세움근의 활성도가 유의하게 감소하였다. 또한 큰볼기근의 활성도는 유의한 차이가 없었으나, 오금근육의 활성도가 유의하게 증가하였다. 이러한 결과는 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉인 방법을 유지하며 교각운동 시 요부 대상작용이 감소하는 것임을 알 수 있다.
복부 드로잉−인 방법 사용 시 배곧은근, 배속빗근, 배바깥빗근, 오금근육 안쪽갈래, 오금근육 가쪽갈래의 근 활성도는 유의하게 증가하였다(p<.05).
복부 드로잉−인 방법 사용 시 척주세움근의 근 활성도는 유의하게 감소하였다(p<.05).
복부 드로잉−인 방법 사용 시 체간 신전 각도와 골반 각도는 유의하게 증가하였다(p.05)(표 3).
복부 드로잉−인 방법 사용 유무에 따른 큰볼기근, 넙다리곧은근, 앞정강근, 장딴지근 안쪽갈래, 장딴지근 가쪽갈래의 활성도는 유의한 차이가 없었다(p>.05)(표 4).
본 연구에서 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동을 하였을 때 체간 신전 각도와 골반 각도가 유의하게 증가하였다(p<.05).
본 연구에서는 복부 드로잉−인 방법 유지하며 교각운동 시 배속빗근, 배곧은근, 배바깥빗근의 근 활성도가 모두 증가하였다(p<.05).
본 연구의 결과는 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동 시 복근의 활성도가 유의하게 증가하였고, 골반 높이와 골반 각도가 유의하게 감소하였으며, 체간 신전 각도는 유의하게 증가함에 따라 척주세움근의 활성도가 유의하게 감소하였다.
셋째, 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법이 유지되면 엉덩관절 신전근군의 근 활성도가 증가할 것이다.
위앞엉덩뼈가시 높이는 복부 드로잉−인 방법을 사용하지 않고 교각운동을 하였을 때보다 300.58 ㎜에서 247.27 ㎜로 17.74％가 낮아졌으며(p<.05).
또한 큰볼기근의 활성도는 유의한 차이가 없었으나, 오금근육의 활성도가 유의하게 증가하였다. 이러한 결과는 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉인 방법을 유지하며 교각운동 시 요부 대상작용이 감소하는 것임을 알 수 있다. 그러므로 교각운동 시 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법을 정확하게 적용하는 것이 필요하다고 생각한다.
후속연구
또한, 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동을 하였을 때 엉덩관절 신전근군 중 큰볼기근보다 오금근육의 근력 증진이 주된 목적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 본 연구의 연구 대상자가 정상 성인이었기 때문에 일반화에 제한적이었던 점을 감안하여 향후 임상에서 엉덩관절 신전근군의 근력 약화를 호소하는 환자와 요부 신전근의 과활동으로 요부 통증을 호소하는 환자를 대상으로 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법을 적용하여 효과를 살펴보는 것이 요구된다.
또한 연구 대상자를 건강한 성인으로 선정하였기 때문에 향후 요통환자를 대상으로 하여 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동의 효과를 살펴보는 연구가 필요하다고 생각된다.
또한 코어 안정화(core−stabilization)에 사용되는 가로막(diaphragm)과 골반 저근 (pelvic floor muscles)의 활성도의 변화를 살펴보는 연구가 필요하다고 생각된다.
그러므로 교각운동 시 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법을 정확하게 적용하는 것이 필요하다고 생각한다. 또한, 복부 드로잉−인 방법을 유지하며 교각운동을 하였을 때 엉덩관절 신전근군 중 큰볼기근보다 오금근육의 근력 증진이 주된 목적으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 본 연구의 연구 대상자가 정상 성인이었기 때문에 일반화에 제한적이었던 점을 감안하여 향후 임상에서 엉덩관절 신전근군의 근력 약화를 호소하는 환자와 요부 신전근의 과활동으로 요부 통증을 호소하는 환자를 대상으로 교각운동 시 복부 드로잉−인 방법을 적용하여 효과를 살펴보는 것이 요구된다.
본 연구의 제한점으로는 표면전극과 피부 사이의 저항에 관련된 요소를 최소화하기 위해 털을 제거하는 등 피부 저항에 미치는 영향을 최소화 하였으나, 운동을 하는 동안 근육의 움직임이 근전도 신호에 미치는 영향을 완전히 배제할 수 없었다. 또한 연구 대상자를 건강한 성인으로 선정하였기 때문에 향후 요통환자를 대상으로 하여 압력 생체피드백 장치를 이용한 복부 드로잉−인 방법 유무에 따른 교각운동의 효과를 살펴보는 연구가 필요하다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
O'Sullivan 등(2003)이 요통 재발의 원인이 되는 것으로 지적하고 있는 것은 무엇인가?
체간의 올바른 정렬을 인식하고 교정하기 위해서는 정상적인 운동 감각이 반드시 필요하며, 이 운동 감각은 피부나 근육 그리고 관절에 분포되어 있는 감각수용기로부터 얻는 감각 입력에 의해 크게 영향을 받는다(Maffey-Ward 등, 1996). O'Sullivan 등(2003)은 요통환자의 심부근육이 정상인에 비하여 약화되어있고, 고유수용성 감각기능 저하에 의하여 재위치 감각(reposition sense) 능력이 결여되어 있기 때문에 척추의 안정성에 문제가 발생되며 요통 재발의 원인이 된다고 지적하고 있다. 요부 안정화에 관여하는 근육 중 뭇갈래근(multifidus)과 배가로근(transversus abdominis)은 인체의 모든 움직임에 있어서 다른 근육보다 먼저 수축하여 몸의 균형을 유지하는 작용을 한다(Hodges와 Gandevia, 2000).
안정화 운동의 목적은 무엇인가?
또한 교각운동은 요통환자를 대상으로 요부 안정화(lumbar stabilization)를 증진시키기 위하여 이용되었다. 안정화 운동의 목적은 조절 능력을 회복시키기 위한 것이며, 현재 요통환자의 치료에 필수적인 접근방법으로 사용되고 있다. 체간의 올바른 정렬을 인식하고 교정하기 위해서는 정상적인 운동 감각이 반드시 필요하며, 이 운동 감각은 피부나 근육 그리고 관절에 분포되어 있는 감각수용기로부터 얻는 감각 입력에 의해 크게 영향을 받는다(Maffey-Ward 등, 1996).
닫힌-사슬 체중 부하 운동의 원리는 무엇인가?
하지의 닫힌-사슬 체중 부하 운동(closed-chain weight bearing exercise)은 엉덩관절 근육에만 국한되는 것이 아니고 닫힌-사슬 안에 있는 모든 관절과 근육의 움직임을 포함한다. 이러한 움직임은 길항적 두 관절 근육(antagonistic two-joint muscle)의 작용으로 이루어지며, 이때 한 관절에서 근육의 길이가 길어지면 다른 관절에서 길이가 짧아지는 적절한 길이-긴장 관계(optimal length-tension relationship)가 유지된다(Kisner와 Colby, 2002).
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