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문제 정의
- 따라서 본 연구는 규칙적으로 저항운동을 시행해온 운동군의 심폐 능력과 뇌혈류 속도를 유사한 신체조건의 일반인과 비교하여 단순히 근력, 근지구력, 평형성의 증가를 위해 주로 사용되어 왔던 저항 운동이 심폐 능력과 뇌혈류 속도에 미치는 영향을 파악하여 뇌손상을 예방함에 있어 저항 운동의 우수성을 증명하고 그 지침을 마련하는데 목적이 있다.
- 하지만 물리치료 현장에서 현재까지 심혈관계 개선에 검증되어온 유산소 운동을 함께 병행하기에는 그 안정성과 환자의 기능 수준, 시간적 여유 등의 문제점에 의해 쉽게 행하지 못하고 있다. 따라서 본 연구는 기능 수준 회복을 위해 전통적으로 시행하는 저항 운동도 환자의 규칙적인 노력 여부에 따라 심폐 능력의 개선과 뇌혈류 속도에 변화를 줄 수 있다는 가설을 가지고 시행되었다.
- 본 연구는 규칙적인 저항 운동이 심폐 능력과 뇌혈류 속도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 유산소 운동에 참여하지 않지만 규칙적인 저항운동을 1년 이상 시행해온 대학생 10명과 일반 대학생 10명을 선정하였고 피험자들은 실험 중 유의해야 할 사항과 기본적인 측정절차에 대한 설명을 들은 뒤 측정을 실시하였다.
- 본 연구는 규칙적인 저항 운동이 심폐 능력과 뇌혈류 속도에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 저항운동은 밴드, 덤벨과 같은 기구 또는 치료사가 자신의 몸을 이용하여 환자에게 부하를 주어 근육 운동을 시키는 방법으로 근력, 지구력, 균형 능력을 증가시키는데 있어 매우 효과적인 운동방법이며 물리치료 분야에서 근골격계, 신경계 질환자들의 재활 방법으로 널리 사용되어왔다.
- 본 연구는 규칙적인 저항 운동이 심폐 능력과 뇌혈류 속도에 미치는 영향을 파악하여 물리치료 에 있어 저항 운동의 우수성을 증명하고 뇌졸중을 예방하는 지침을 마련하고자 하였다. 본 연구의 결과에서 운동군은 중강도와 최대강도에서 산소섭취량이 유의하게 높은 것으로 나타났고 최대강도에서 호흡교환율은 유의하게 낮은 것으로 나타났다.
제안 방법
- 산소섭취량과 호흡교환율을 얻기 위해 운동부하검사를 실시하였다. 검사 전 트레드밀에 앉은 자세와 선 자세에서 각각 혈압을 측정하고 12유도 심전도를 출력하였다. 운동부하 검사를 수행하기 위하여 Q-STRESS TM55 (QUINTON 2000, SANG CHUNG)를 사용하였고 Bruce(1963)의 protocol를 사용하여 매 3분마다 트레드밀의 속도와 경사를 이용하여 운동강도를 점차적으로 증가시키면서 각 단계 2분에 혈압을 측정(Tango, Suntech USA)하였고, 자각적 운동강도(ratings of percevied exertion: 1982)에 의한 운동강도를 피험자가 주관적으로 판단하도록 하였다.
- 뇌혈류 측정은 운동부하검사 일주일 후, 측정된 최대 산소섭취량에 근거하여 중강도, 최대강도로 나누어 각 단계에 도달하였을 때 트레드밀에서 내려서 준비된 침대에 바로 누운 자세에서 Power M-mode 150(SPENCER TECHNOLO GIES, USA)를 이용하여 뇌혈류를 측정하였다. 측정은 검사자는 본체와 연결된 probe를 이용하여 안정 시에 중대뇌동맥(middle cerebral artery)를 선택하여 transtemporal approach의 방법을 이용하여 깊이 50∼64mm에 있는 부위에서 다가오는 혈류를 측정하였다.
- 본 연구는 2009년 8월까지 1년 이상 주 3회 1RM(Repetition maximum)의 80% 수준으로 규칙적으로 저항운동에 참여한 S대학교 헬스 동호회 남학생 10명과 일반 남성 대학생 10명을 대상으로 하였다. 대상자들은 본 연구의 내용을 이해하고 자발적으로 참여의사를 밝힌 자로 뇌혈관질환, 심장질환, 당뇨병 등 심폐기능과 뇌혈류에 영향을 미치는 질환의 병력이 없고 신경학적 검사 상 이상소견이 없는 사람으로 정하였고 유산소 운동에 따른 심폐능력 및 뇌혈류 변화를 최대한 배재하기 위해 규칙적인 유산소 운동에 참여하지 않는 자들로 제한하였다. 실험을 실시하기 전에 체성분분석기(InBody 3.
- 본 연구에 이용된 실험실의 온도는 항상 22∼24℃, 습도 60%가 유지되도록 하여 환경적인 요인에 의한 생리적 반응의 변화를 최소화하였으며 실험은 피험자들은 기초적인 의학검사와 운동부하 검사를 실시하였고 산소섭취량과 호흡교환율을 산출하였다.
- 산소섭취량과 호흡교환율을 얻기 위해 운동부하검사를 실시하였다. 검사 전 트레드밀에 앉은 자세와 선 자세에서 각각 혈압을 측정하고 12유도 심전도를 출력하였다.
- 대상자들은 본 연구의 내용을 이해하고 자발적으로 참여의사를 밝힌 자로 뇌혈관질환, 심장질환, 당뇨병 등 심폐기능과 뇌혈류에 영향을 미치는 질환의 병력이 없고 신경학적 검사 상 이상소견이 없는 사람으로 정하였고 유산소 운동에 따른 심폐능력 및 뇌혈류 변화를 최대한 배재하기 위해 규칙적인 유산소 운동에 참여하지 않는 자들로 제한하였다. 실험을 실시하기 전에 체성분분석기(InBody 3.0, Biospace, Korea)를 이용하여 신장, 체중 및 체지방을 측정하였다.
- 5cm의 원으로 표시하였다. 운동부하 검사 중 TCD 측정은 피험자를 민첩하게 보조하여 최대한 빠르게 의료용 침대에 눕한 후 20초 내에 측정하여 컴퓨터에 입력한 다음 되돌아가는 방식으로 하였다.
- 검사 전 트레드밀에 앉은 자세와 선 자세에서 각각 혈압을 측정하고 12유도 심전도를 출력하였다. 운동부하 검사를 수행하기 위하여 Q-STRESS TM55 (QUINTON 2000, SANG CHUNG)를 사용하였고 Bruce(1963)의 protocol를 사용하여 매 3분마다 트레드밀의 속도와 경사를 이용하여 운동강도를 점차적으로 증가시키면서 각 단계 2분에 혈압을 측정(Tango, Suntech USA)하였고, 자각적 운동강도(ratings of percevied exertion: 1982)에 의한 운동강도를 피험자가 주관적으로 판단하도록 하였다. 그리고 다음 단계가 시작되는 동시에 12유도 심전도를 출력하였다.
- 15 이상일 경우로 설정하였으나 최대강도(all-out)를 측정하기 위해서 피검자가 운동 중단을 요구할 때 검사를 중단하였다. 운동이 종료된 후에는 트레드밀 위에서 1.9kph 속도로 2분정도 가볍게 걷게 한 후 앉은 자세에서 3분 동안 회복시 변화를 관찰하였다. 이러한 운동부하검사에 관한 전반적인 절차는 미국스포츠의학회 지침서를 이용하여 실시하였다(ACSM, 2006).
- 특히 두개 내 동맥들 중 중대뇌동맥은 크기가 클 뿐만 아니라 위치상 TCD로 측정하기가 쉬우며, 특히 경동맥계의 동맥들 중 민감도와 특이도가 비교적 높은 편이고 협착의 정도를 측정하기에 가장 좋은 동맥으로 알려져 있다(Lindegarrd, 1994). 이와 같은 이유로 본 연구에서도 중강도와 최대강도 운동시 대상자들의 중대뇌 동맥을 촉지하여 혈류의 속도와 뇌혈관의 협착 정도를 측정하기 위해 TCD를 사용하였다.
- 본 연구에 이용된 실험실의 온도는 항상 22∼24℃, 습도 60%가 유지되도록 하여 환경적인 요인에 의한 생리적 반응의 변화를 최소화하였으며 실험은 피험자들은 기초적인 의학검사와 운동부하 검사를 실시하였고 산소섭취량과 호흡교환율을 산출하였다. 일주일 뒤 운동부하 검사를 통한 심박수를 근거로 중강도(HRmax 50%), 최대강도(HRmax 100%)에 경두개 도플러 초음파 검사(Transcranial Doppler Ultrasono graphy, TCD)를 실시하였다. 피험자들은 실험 1시간 전에 도착하여 순번을 정하고 기본적인 측정절차에 대한 설명을 들은 뒤 의료용 침대에 누워 20분 정도 안정을 취한 후 실시하였다.
- 측정은 검사자는 본체와 연결된 probe를 이용하여 안정 시에 중대뇌동맥(middle cerebral artery)를 선택하여 transtemporal approach의 방법을 이용하여 깊이 50∼64mm에 있는 부위에서 다가오는 혈류를 측정하였다. 측정 시 저항이 가장 활발한 중대뇌동맥의 위치를 찾아내어 혈류의 수축 시와 이완 시의 최고속도와 뇌혈관의 협착지수(pulsatility index)등을 모니터와 음향을 이용해 판정하여 측정하였고 그 다음의 측정을 위해 중대뇌동맥의 위치를 수성 싸인펜으로 반경 0.5cm의 원으로 표시하였다. 운동부하 검사 중 TCD 측정은 피험자를 민첩하게 보조하여 최대한 빠르게 의료용 침대에 눕한 후 20초 내에 측정하여 컴퓨터에 입력한 다음 되돌아가는 방식으로 하였다.
- 측정은 검사자는 본체와 연결된 probe를 이용하여 안정 시에 중대뇌동맥(middle cerebral artery)를 선택하여 transtemporal approach의 방법을 이용하여 깊이 50∼64mm에 있는 부위에서 다가오는 혈류를 측정하였다.
- 그리고 다음 단계가 시작되는 동시에 12유도 심전도를 출력하였다. 호흡가스는 mixing chamber방식으로 운동 시 매 15초마다 호흡인자들을 분석하여 산소섭취량(VO2)과 호흡교환율(VCO2/VO2)을 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 2009년 8월까지 1년 이상 주 3회 1RM(Repetition maximum)의 80% 수준으로 규칙적으로 저항운동에 참여한 S대학교 헬스 동호회 남학생 10명과 일반 남성 대학생 10명을 대상으로 하였다. 대상자들은 본 연구의 내용을 이해하고 자발적으로 참여의사를 밝힌 자로 뇌혈관질환, 심장질환, 당뇨병 등 심폐기능과 뇌혈류에 영향을 미치는 질환의 병력이 없고 신경학적 검사 상 이상소견이 없는 사람으로 정하였고 유산소 운동에 따른 심폐능력 및 뇌혈류 변화를 최대한 배재하기 위해 규칙적인 유산소 운동에 참여하지 않는 자들로 제한하였다.
데이터처리
- 대조군의 심폐 능력과 뇌혈류 간의 상관성은 피어슨 상관분석(Pearson's correlation coefficient)으로 분석하였다[Table 6].
- 본 자료는 운동군과 대조군 간의 신체적 특성, 산소섭취량, 호흡교환율 간의 차이를 분석하기 위하여 Independent t-test를 사용하였다. 운동 강도에 따른 산소 섭취량, 호흡교환율, METS와 뇌혈류 속도 및 혈관 협착지수간의 상관관계는 Pearson's correlation coefficient를 사용하였다.
- 운동 강도에 따른 산소 섭취량, 호흡교환율, METS와 뇌혈류 속도 및 혈관 협착지수간의 상관관계는 Pearson's correlation coefficient를 사용하였다.
- 운동군과 대조군 간의 뇌혈류 속도 변인은 수축기속도, 이완기속도, 평균속도, 뇌혈관 협착지수로 분류하였고 독립 표본 평균검정(Independent t test)으로 그 차이를 분석하였다(Table 4). 그룹 간의 뇌혈류 속도의 차이는 모든 변인에서 통계적으로 의미있는 차이는 나타나지 않았으나 중강도(HRmax 50%)에서는 모든 변인에서 대조군이 높게 나타났고 최대강도(HRmax)에서는 모든 변인에서 운동군이 높게 나타났다.
- 운동군과 대조군 간의 산소섭취량(VO2)의 차이는 독립 표본 평균검정(Independent t test)으로 분석하였다(Table 2)(Figure 1-A). 그룹 간 중강도(HRmax 50%)에서 산소섭취량은 유의한 차이가 나타났고(P<0.
- 운동군과 대조군 간의 호흡교환율(VCO2/VO2)의 차이는 독립 표본 평균검정(Independent t test)으로 분석하였다(Table 3)(Figure 1-B). 그룹 간 중강도(HRmax 50%)에서 호흡교환율은 유의한 차이가 나타나진 않았지만 최대강도(HRmax)에서 호흡교환율은 유의한 차이가 나타났다(P<0.
- 운동군의 심폐 능력과 뇌혈류 간의 상관성은 피어슨 상관분석(Pearson's correlation coefficient)으로 분석하였다(Table 5).
성능/효과
- 그룹 간 중강도(HRmax 50%)에서 산소섭취량은 유의한 차이가 나타났고(P<0.05) 최대강도(HRmax)에서 산소섭취량 역시 유의한 차이가 나타났다(P<0.05).
- 그룹 간 중강도(HRmax 50%)에서 호흡교환율은 유의한 차이가 나타나진 않았지만 최대강도(HRmax)에서 호흡교환율은 유의한 차이가 나타났다(P<0.05).
- 운동군과 대조군 간의 뇌혈류 속도 변인은 수축기속도, 이완기속도, 평균속도, 뇌혈관 협착지수로 분류하였고 독립 표본 평균검정(Independent t test)으로 그 차이를 분석하였다(Table 4). 그룹 간의 뇌혈류 속도의 차이는 모든 변인에서 통계적으로 의미있는 차이는 나타나지 않았으나 중강도(HRmax 50%)에서는 모든 변인에서 대조군이 높게 나타났고 최대강도(HRmax)에서는 모든 변인에서 운동군이 높게 나타났다.
- 대조군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 수축기 속도(p<0.05), 최대강도 수축기 속도(p<0.05)와 양의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 수축기 속도(p<0.05), 최대강도 수축기 속도(p<0.05)와 양의 상관관계가 나타났다.
- 운동군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났다. 대조군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 규칙적인 저항 운동은 최대산소섭취량을 증가시키고 호흡교환율을 감소시키며 규칙적으로 저항 운동에 참여시 뇌혈관의 협착지수는 뇌혈관의 건강을 평가하는데 유리한 평가 지표이다.
- 본 연구에서 운동군은 산소섭취량과 뇌혈관 협착지수 간에 통계적으로 유의한 음의 상관관계를 보였으나 대조군에서는 산소섭취량과 수축기 속도와 양의 상관관계를 보여 다소 상이한 결과를 보였다. Kulikov 등(2007)은 환자들을 대상으로 한 연구에서 운동 강도의 증가에 따라 혈관저항과 혈압간의 상관관계는 나타났지만 뇌혈류 속도와 혈압 등의 심혈관 변인과의 상관관계는 나타나지 않았다고 보고한 바 있는데 통계적으로 유의하지는 않았지만 본 연구의 대조군과 같이 양의 상관관계가 나타났다.
- 본 연구에서 운동군의 중강도와 최대강도 산소섭취량과 최대강도 호흡교환율은 대조군과 비교하여 통계적으로 의미있는 차이를 보였다. 송낙훈(2008)은 척수손상 환자를 대상으로 한 연구에서 탄성 저항운동이 심폐능력과 혈역학적 요인의 개선에 효과적이라고 하였고 소위영 등(2008)은 탄력 저항운동의 비만 여성에 대한 적용이 심폐능력을 향상시켰다고 하였는데 본 연구의 결과와 비슷하다고 할 수 있겠다.
- 본 연구는 규칙적인 저항 운동이 심폐 능력과 뇌혈류 속도에 미치는 영향을 파악하여 물리치료 에 있어 저항 운동의 우수성을 증명하고 뇌졸중을 예방하는 지침을 마련하고자 하였다. 본 연구의 결과에서 운동군은 중강도와 최대강도에서 산소섭취량이 유의하게 높은 것으로 나타났고 최대강도에서 호흡교환율은 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 운동군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났다.
- 아직까지 운동유무에 따른 뇌혈류 속도의 감소는 논란의 요소가 있고 본 연구에서 운동군과 대조군에 뇌혈류 속도에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 혈류 속도의 변화가 중강도에서 최대강도로 변화 시 그룹간에 역전되는 경향을 보였는데 이는 운동군이 규칙적인 저항 운동 운동을 통해 혈관부하에 대해 유연하게 반응하는 것으로 생각된다. 본 연구의 제한점은 운동군 10명, 대조군 10명으로 다소 대상자 수가 작았고 1년 이상의 기간 때문에 근력 운동 종류에 대한 중재가 이루어지지 않은 부분이다.
- 안정시 산소이용률(METS)은 중강도 수축기 속도(p<0.05), 최대강도 수축기 속도(p<0.05)와 양의 상관관계가 나타났다.
- 운동군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 뇌혈류 협착지수(p<0.05), 최대강도 뇌혈류 협착지수(p<0.05)와 음의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 뇌혈류 협착지수(p<0.05), 최대강도 뇌혈류 협착지수(p<0.01)와 음의 상관관계가 나타났다.
- 본 연구의 결과에서 운동군은 중강도와 최대강도에서 산소섭취량이 유의하게 높은 것으로 나타났고 최대강도에서 호흡교환율은 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 운동군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 뇌혈류 협착지수, 최대강도 뇌혈류 협착지수와 음의 상관관계가 나타났다. 대조군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났다.
- 대조군은 중강도 산소섭취량에서 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났고 최대강도 산소섭취량은 중강도 수축기 속도, 최대강도 수축기 속도와 양의 상관관계가 나타났다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 규칙적인 저항 운동은 최대산소섭취량을 증가시키고 호흡교환율을 감소시키며 규칙적으로 저항 운동에 참여시 뇌혈관의 협착지수는 뇌혈관의 건강을 평가하는데 유리한 평가 지표이다. 따라서 물리치료에 있어 저항 운동의 규칙적인 시행은 심폐능력 개선에 중요하며 뇌졸중 예방에 도움이 된다.
- 중강도 호흡교환율과 중강도 이완기 속도는 음의 상관관계가 나타났으며(p<0.05), 안정시 산소이용률(METS)은 중강도 뇌혈류 협착지수(p<0.05), 최대강도 뇌혈류 협착지수(p<0.05)와 음의 상관관계가 나타났다.
후속연구
- 아직까지 운동유무에 따른 뇌혈류 속도의 감소는 논란의 요소가 있고 본 연구에서 운동군과 대조군에 뇌혈류 속도에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 혈류 속도의 변화가 중강도에서 최대강도로 변화 시 그룹간에 역전되는 경향을 보였는데 이는 운동군이 규칙적인 저항 운동 운동을 통해 혈관부하에 대해 유연하게 반응하는 것으로 생각된다. 본 연구의 제한점은 운동군 10명, 대조군 10명으로 다소 대상자 수가 작았고 1년 이상의 기간 때문에 근력 운동 종류에 대한 중재가 이루어지지 않은 부분이다. 심폐물리치료의 관심도가 증가됨에 따라 물리치료 분야에서 쉽게 적용하는 저항운동과 심장, 호흡계와의 관계는 앞으로 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구의 제한점은 운동군 10명, 대조군 10명으로 다소 대상자 수가 작았고 1년 이상의 기간 때문에 근력 운동 종류에 대한 중재가 이루어지지 않은 부분이다. 심폐물리치료의 관심도가 증가됨에 따라 물리치료 분야에서 쉽게 적용하는 저항운동과 심장, 호흡계와의 관계는 앞으로 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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