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문제 정의
- 하지의 움직임 시 허리에서 발생되는 보상 작용을 제거하고 중간 볼기근의 선택적 근 활성도증진을 위하여 체간의 안정화를 먼저 획득하기 위한 방법으로 압력 생체되먹임 장치 등을 사용하는 능동적인 안정화 방법과 골반 벨트 등을 이용한 수동적인 안정화 방법은 최근 연구가 진행되고 있지만 부족하고, 더욱이 이 두 가지 방법의 효과를 종합적으로 비교한 연구는 없었다. 그러므로 본 연구의 목적은 옆으로 누운 자세에서 엉덩 관절 벌림 운동 시에 압력 생체되먹임 장치를 사용하는 능동적인 안정과 골반 벨트를 사용하는 수동적인 안정 방법을 적용했을 때 중간 볼기근과 허리 네모근의 근 활성도 변화에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다.
- 본 연구는 건강한 20~30대 젊은 남성 10명과 여성 10명을 대상으로 엉덩 관절 벌림 운동 시 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트의 사용이 중간 볼기근의 선택적 근 활성도에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다.
- 본 연구는 엉덩 관절 벌림 운동 시 압력 생체되 먹임 장치와 골반 벨트의 사용이 엉덩 벌림근의 선택적 근 활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다. 본 연구의 결과 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하여 엉덩 관절 벌림 25°를 실시하였을 때, 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동 했을 때 보다 유의하게 중간 볼기근의 근 활성도가 증가하였고, 골반 벨트를 사용 하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 보다 허리 네모근의 근 활성도가 유의하게 감소하였다.
제안 방법
- 근전도 신호는 처음과 나중 1초를 제외한 3초 동안 수집하였다. 3가지 조건을 각각 3회 실시 하였으며, 각 시도 사이에 1분의 휴식시간이 있었다.
- 근전도 부착 후, 허리 네모근, 중간 볼기근의 근전도 값을 정량화(normalization)하기 위해 맨손근력 검사 자세에서 최대 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction: MVIC)시 각 근육의 근 활성도를 측정 하였다(Kendall 등, 2005). 5초 동안의 자료값을 RMS 처리한 후 처음과 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 100 %MVIC로 사용하였다.
-
Fig 1. a: PHA b: with PBFU c: with PB(Preferred Hip Abduction: PHA, Pressure Bio-Feedback Unit: PBFU, Pelvic Belt: PB)
PBFU를 이용하는 경우 모든 대상자가 PBFU를 사용하는데 익숙하도록 충분한 사전 연습을 한 후에 검사를 시행하였다
. PBFU는 옆으로 누운 자세에서 매트와 대상자의 요추부 사이에 놓았다. - 호흡으로 압력의 변화가 있을 수 있으므로 ±5 mmHg의 압력 변화는 허용하였다. PB를 사용하는 경우는 PB를 대상자의 위앞엉덩뼈가시(anterior superior iliac spine: ASIS) 아래에 위치시켜 골반을 최대로 고정하고 다른 조건과 마찬가지로 엉덩 관절 벌림을 실시하였다.
- 근전도의 표본 추출률(Sampling rate)은 1000 ㎐으로 하였으며, 주파수 대역폭은 Delsys 근전도의 주파수 대역폭인 20~450 ㎐로 설정하였다. 각 근육별 근전도 신호는 RMS(root mean square)처리하여 분석하였다.
- , Boston, MA, 미국)을 이용하였고, 표면 근전도의 전극은 Trigno EMG Sensor를 사용하였다. 각 근육에서 수집된 채널의 표면 근전도 아날로그 신호는 디지털 신호로 전환되어 개인용 컴퓨터에서 Delsys EMG Works Aquisition을 통해 자료를 수집 처리하였다. 근전도의 표본 추출률(Sampling rate)은 1000 ㎐으로 하였으며, 주파수 대역폭은 Delsys 근전도의 주파수 대역폭인 20~450 ㎐로 설정하였다.
- 각 대상자는 치료용 매트에 비우세 측 다리를 붙이고 옆으로 누워 위쪽 몸통, 골반, 우세 측 다리를 일직선상에 정렬되도록 하였다. 비우세 측 다리는 편안함과 안정성을 위하여 엉덩 관절과 무릎 관절을 굽힘 하도록 하였다.
- 옆으로 누운 자세에서 대상자는 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림하는 경우(Preferred Hip Abduction: PHA), 압력 생체되먹임 장치(PBFU)를 이용하는 경우, 골반 벨트(PB)를 이용하는 경우 등 3가지 조건에서 엉덩 벌림을 무작위 순서로 실시하였다. 각도계를 사용하여, 임상에서 중간 볼기근의 맨손 근력 검사를 위해 일반적으로 사용되는 엉덩 관절 25도 벌림을 측정하였고(Daniels and Worthingham, 1986), 표적 막대를 25도 높이에 위치시켰다(Figure 1). 실험 전 대상자에게 막대에 무릎이 닿을 때까지 다리를 벌린 후 5초 동안 유지하도록 교육하였다.
- 대상자는 PBFU의 아날로그 게이지로 제공된 시각 되먹임을 사용하여 엉덩 관절을 벌리는 동안 표적 압력을 유지하도록 하였다. 검사자는 압력의 변동을 모니터 하였다. 호흡으로 압력의 변화가 있을 수 있으므로 ±5 mmHg의 압력 변화는 허용하였다.
- Distefano 등(2009)은 엉덩이 근육을 강화시키기 위하여 많이 사용하는 12가지 치료적 운동 프로그램을 실시하여 엉덩 벌림근의 근 활성도를 비교한 연구에서 옆으로 누운 자세가 중간 볼기근의 가장 큰 근 활성도가 나타났다고 보고 하였다. 그러므로 본 연구에서도 별도의 도구를 이용하지 않고 중간 볼기근의 근력 강화 운동을 실시할 수 있는 옆으로 누운 자세에서 엉덩 관절 벌림 운동을 선택하여 실험을 실시하였다.
- 근전도 부착 후, 허리 네모근, 중간 볼기근의 근전도 값을 정량화(normalization)하기 위해 맨손근력 검사 자세에서 최대 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction: MVIC)시 각 근육의 근 활성도를 측정 하였다(Kendall 등, 2005). 5초 동안의 자료값을 RMS 처리한 후 처음과 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 100 %MVIC로 사용하였다.
- 능동적인 방법으로 체간의 안정화를 확보하여 엉덩 벌림근의 선택적 근 활성도 유발하기 위하여 압력 생체되먹임 장치(Chattanooga Group Inc. Hixson, TN37343, 미국)를 사용하였다.
- Manual). 대상자는 PBFU의 아날로그 게이지로 제공된 시각 되먹임을 사용하여 엉덩 관절을 벌리는 동안 표적 압력을 유지하도록 하였다. 검사자는 압력의 변동을 모니터 하였다.
- 각 대상자는 치료용 매트에 비우세 측 다리를 붙이고 옆으로 누워 위쪽 몸통, 골반, 우세 측 다리를 일직선상에 정렬되도록 하였다. 비우세 측 다리는 편안함과 안정성을 위하여 엉덩 관절과 무릎 관절을 굽힘 하도록 하였다. 옆으로 누운 자세에서 대상자는 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림하는 경우(Preferred Hip Abduction: PHA), 압력 생체되먹임 장치(PBFU)를 이용하는 경우, 골반 벨트(PB)를 이용하는 경우 등 3가지 조건에서 엉덩 벌림을 무작위 순서로 실시하였다.
- 수동적인 방법으로 체간의 안정화를 확보하여 엉덩 벌림근의 선택적 근 활성도를 유발하기 위하여 비탄력성(non-elastic) 벨트인 골반 벨트(Rafys Hengelo, 3221/3300, 네덜란드)를 사용하였다.
- 각도계를 사용하여, 임상에서 중간 볼기근의 맨손 근력 검사를 위해 일반적으로 사용되는 엉덩 관절 25도 벌림을 측정하였고(Daniels and Worthingham, 1986), 표적 막대를 25도 높이에 위치시켰다(Figure 1). 실험 전 대상자에게 막대에 무릎이 닿을 때까지 다리를 벌린 후 5초 동안 유지하도록 교육하였다. 근전도 신호는 처음과 나중 1초를 제외한 3초 동안 수집하였다.
- 비우세 측 다리는 편안함과 안정성을 위하여 엉덩 관절과 무릎 관절을 굽힘 하도록 하였다. 옆으로 누운 자세에서 대상자는 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림하는 경우(Preferred Hip Abduction: PHA), 압력 생체되먹임 장치(PBFU)를 이용하는 경우, 골반 벨트(PB)를 이용하는 경우 등 3가지 조건에서 엉덩 벌림을 무작위 순서로 실시하였다. 각도계를 사용하여, 임상에서 중간 볼기근의 맨손 근력 검사를 위해 일반적으로 사용되는 엉덩 관절 25도 벌림을 측정하였고(Daniels and Worthingham, 1986), 표적 막대를 25도 높이에 위치시켰다(Figure 1).
- 옆으로 누운 자세에서 엉덩 관절 벌림에 작용하는 중간 볼기근과 허리 네모근의 표면 근전도 자료 수집을 위해 Delsys-Trigno wireless EMG system(Delsys Inc., Boston, MA, 미국)을 이용하였고, 표면 근전도의 전극은 Trigno EMG Sensor를 사용하였다. 각 근육에서 수집된 채널의 표면 근전도 아날로그 신호는 디지털 신호로 전환되어 개인용 컴퓨터에서 Delsys EMG Works Aquisition을 통해 자료를 수집 처리하였다.
- 선택된 근육의 근 활성도를 측정하기 위해 모든 연구 대상자에게 전극을 우세 측 허리 네모근은척추 능선(vertebral ridge)이나 척주 세움근(erector spinae) 근복으로 부터 외측으로 4 ㎝, 12번 갈비뼈와 엉덩뼈 능선 사이의 거리 2분의1에서 약간 사선각으로 부착하였고, 중간 볼기근은 큰돌기와 엉덩뼈 능선 사이의 거리의 근위부 3분의1 지점에 근섬유와 평행하게 부착하였다(Cram 등, 1998). 표면전극 부착 부위에서 피부저항을 감소시키기 위해 털을 제거하고, 가는 사포로 3~4회 문지른 다음 알코올 솜으로 문질러 피부각질층을 제거하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 연구의 목적과 방법에 대하여 실험 전에 연구대상자에게 충분히 설명한 후 실험 참여에 동의한 건강한 성인 20명을 대상으로 실시하였다. 연구 대상자의 일반적인 특성은 아래 Table 1과 같다.
데이터처리
- 3 가지 엉덩 관절 벌림 조건에서의 각 근육의 근활성화도에 대해 반복 측정된 일요인 분산분석(one-way repeated ANOVA)을 사용하였다. 사후검정은 본페로니 수정(Bonferoni's correction)방법을 사용하였으며 통계학적 유의성을 검정하기 위해 유의 수준 α는 .
- 사후검정은 본페로니 수정(Bonferoni's correction)방법을 사용하였으며 통계학적 유의성을 검정하기 위해 유의 수준 α는 .05로 하였다.
성능/효과
- 3가지 조건에서 엉덩 관절 벌림을 하는 동안 허리 네모근과 중근 볼기근의 근 활성도를 비교하기 위하여 반복 측정된 일요인 분산 분석을 한 결과, 허리 네모근과 중간 볼기근 근 활성도는 유의한 차이가 있었고(p<.05), 허리 네모근에 비하여 중간 볼기근의 선택적 수축이 유발 되었는지 알아보기 위하여 중간 볼기근과 허리 네모근의 근 활성도 비를 분석한 결과 3가지 조건 간 유의한 차이가 있었다(p<.05)(Table 2).
- 본 연구의 결과 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하여 엉덩 관절 벌림 25°를 실시하였을 때, 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동 했을 때 보다 유의하게 중간 볼기근의 근 활성도가 증가하였고, 골반 벨트를 사용 하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 보다 허리 네모근의 근 활성도가 유의하게 감소하였다. 또한 이 두 근육간의 근 활성도 비를 측정하기 위하여 중간 볼기근/허리 네모근의 근 활성도 비를 분석한 결과 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동을 했을 때 보다 근활성도의 비가 유의하게 증가 하였다.
- 본 연구에서는 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트를 적용한 방법 간에는 근 활성도의 유의한 차이가 없었다. 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 실시하였으므로 골반 및 허리 부위의 능동적 또는 수동적 안정화에 기여하는 2가지 방법 간의 근 활성도 차이가 없었을 것으로 사료된다.
- 2006년 Cynn 등의 연구에서 옆으로 누운 자세에서 압력 생체되먹임 장치를 적용하여 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 중간 볼기근과 배속빗근(internal oblique)의 유의한 증가와 허리 네모근의 유의한 감소 그리고, 골반 측면 기울임이 감소하였다고 보고했다. 본 연구에서는 옆으로 누운 자세에서 압력 생체되먹임 장치를 사용하여 체간의 안정화를 획득한 후 엉덩 관절 벌림을 실시한 결과 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 했을 때 보다 중간 볼기근의 근 활성도는 유의하게 증가 하였지만, 허리 네모근의 감소는 유의한 차이를 보이진 않았다. Cynn 등(2006)의 연구와 본 연구의 결과 압력 생체되먹임 장치를 이용한 운동은 골반과 허리 부위에서 힘 잠금(force closure) 기전을 강화하여 중간 볼기근의 선택적 근 활성도 증가를 보였다고 사료된다.
- 본 연구의 결과 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하여 엉덩 관절 벌림 25°를 실시하였을 때, 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동 했을 때 보다 유의하게 중간 볼기근의 근 활성도가 증가하였고, 골반 벨트를 사용 하였을 때가 대상자가 원하는 대로 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 보다 허리 네모근의 근 활성도가 유의하게 감소하였다.
- 본 연구의 결과에서 중간 볼기근/허리 네모근의 비가 압력 생체되먹임 장치와 골반 벨트를 사용 하였을 때 유의한 증가를 보였다. Sahrmann(2002)은 주요 근육군(major muscle group)의 수축을 강조하는 훈련은 불균형을 교정하기 보다는 불균형을 초래할 수도 있다고 했다.
- Park 등(2010)의 연구에서는 옆으로 누운 자세에서 골반 압력 벨트를 적용하여 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 중간 볼기근과 뭇갈래근의 근 활성도가 유의하게 증가 하였고, 허리 네모근의 근 활성도는 유의하게 감소하였다고 보고 하였다. 본 연구의 결과에서는 골반 벨트를 착용하여 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 중간 볼기근의 근 활성도가 유의하게 증가하였고, 허리 네모근의 근 활성도는 유의하게 감소하였다. 이러한 결과 들은 골반 벨트를 착용하여 엉치엉덩 관절에 안정과 관절 표면 안에 압박을 주어 형태 잠금(form closure)이 강화되었을 때 엉덩 근육의 선택적 근 활성도 증가에 도움을 준다는 것을 알 수 있다.
- 실험 결과 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트를 적용한 운동에서 중간 볼기근의 유의한 증가를 보였고, 골반 벨트를 적용한 운동에서만 허리 네모근의 유의한 감소를 보였고, 그리고 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트를 적용한 운동에서 중간 볼기근/ 허리 네모근의 비가 유의하게 증가하였다. 이러한 결과를 통해 선택적으로 중간 볼기근을 강화하기 위하여 엉덩 관절 벌림 운동 시 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트의 적용은 효과적이라고 제안할수 있다.
- 본 연구의 결과에서는 골반 벨트를 착용하여 엉덩 관절 벌림 운동을 하였을 때 중간 볼기근의 근 활성도가 유의하게 증가하였고, 허리 네모근의 근 활성도는 유의하게 감소하였다. 이러한 결과 들은 골반 벨트를 착용하여 엉치엉덩 관절에 안정과 관절 표면 안에 압박을 주어 형태 잠금(form closure)이 강화되었을 때 엉덩 근육의 선택적 근 활성도 증가에 도움을 준다는 것을 알 수 있다. 그러므로 골반 벨트의 사용은 골반의 안정화에 기여하여 골반 및 허리 주변 근육의 근 활성도에 영향을 준다고 할 수 있겠다.
- 중간 볼기근/허리 네모근의 근활성도 비(%MVIC) 또한 PHA와 PBFU, PHA와 PB에서 유의하게 증가하였으나(p<.05), PBFU와 PB에서는 유의한 차이가 없었다(p>.05).
- 중간 볼기근의 근 활성도는 PHA 조건 보다 PBFU와 PB에서 유의하게 증가하였고(p<.05), PBFU와 PB 조건 간에는 유의한 차이가 없었다(p>.05).
- 허리 네모근의 근활성도는 PHA 보다 PB에서 유의하게 감소하였다(p<.05). 하지만 PHA와 PBFU, PBFU와 PB에서는 유의한 차이가 없었다(p>.
후속연구
- Oh 등(2007)은엎드린 자세에서 복부에 압력 생체되먹임 장치를 적용하여 엉덩 관절 폄 운동을 한 결과 전방 골반 경사와 척주세움근(erector spinae)의 근 활성도가 유의하게 감소하였고, 큰볼기근(gluteus maximus)과 오금근육 안쪽갈래(medial hamstring)의 근 활성도는 유의한 증가를 보고하였다. 그러므로 본 연구 결과와 여러 연구의 결과를 바탕으로 압력 생체되먹임 장치는 허리 부위의 안정화에 기여하여 엉덩 근육들의 선택적 근력강화에 도움을 줄 수 있는 유용한 치료 도구라 할 수 있겠다.
- Kim(2011)의 연구에서는 hook-lying 자세로 롤(round foam roll)위에서 골반 벨트를 적용하여 한 다리를 들어 유지 하였을 때 양측 배곧은근(rectus abdominis), 배속빗근, 배바깥빗근(external oblique)의 근 활성도가 유의하게 감소한다고 보고 하였다. 그러므로 향후 연구에서는 옆으로 누운 자세에서 엉덩 관절 벌림 시 골반벨트의 적용이 복부 및 허리 부위의 근육의 근 활성도에 미치는 영향을 알아볼 필요가 있다.
- 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 실시하였으므로 골반 및 허리 부위의 능동적 또는 수동적 안정화에 기여하는 2가지 방법 간의 근 활성도 차이가 없었을 것으로 사료된다. 따라서 이 후 임상 적인 증상을 가진 환자를 대상으로 능동적 안정화에 문제가 있는 환자에게는 압력 생체 되먹임 장치가, 수동적 안정화에 문제가 있는 환자에게는 골반 벨트가 효과가 있을 수 있다는 가설 검정이 필요할 것이다.
- 본 연구에서는 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트를 적용한 방법 간에는 근 활성도의 유의한 차이가 없었다. 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 실시하였으므로 골반 및 허리 부위의 능동적 또는 수동적 안정화에 기여하는 2가지 방법 간의 근 활성도 차이가 없었을 것으로 사료된다. 따라서 이 후 임상 적인 증상을 가진 환자를 대상으로 능동적 안정화에 문제가 있는 환자에게는 압력 생체 되먹임 장치가, 수동적 안정화에 문제가 있는 환자에게는 골반 벨트가 효과가 있을 수 있다는 가설 검정이 필요할 것이다.
- 이러한 결과를 통해 선택적으로 중간 볼기근을 강화하기 위하여 엉덩 관절 벌림 운동 시 압력 생체 되먹임 장치와 골반 벨트의 적용은 효과적이라고 제안할수 있다. 앞으로 골반 및 허리 부위의 능동 안정화 및 수동 안정화에 문제가 있는 환자를 대상으로 두가지 방법 중 어떠한 방법이 각각의 환자들에게 제공되는 것이 엉덩 관절 벌림근의 선택적 강화에 효과적인지 알아보는 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
- 하지만 Cynn 등(2006)의 연구에서는 엉덩 관절 벌림의 각도를 35°로 정하였고 본 연구에서는 25°로 실시하였기 때문에 허리 네모근의 근 활성도 결과는 다르게 나왔다고 생각된다. 향후 연구에서는 엉덩 관절 벌림 각도를 다양하게 실시하여 엉덩 관절 벌림 각도가 엉덩 벌림근의 근 활성도에 영향을 미치는지 알아보는 연구가 필요할 것이다. Oh 등(2007)은엎드린 자세에서 복부에 압력 생체되먹임 장치를 적용하여 엉덩 관절 폄 운동을 한 결과 전방 골반 경사와 척주세움근(erector spinae)의 근 활성도가 유의하게 감소하였고, 큰볼기근(gluteus maximus)과 오금근육 안쪽갈래(medial hamstring)의 근 활성도는 유의한 증가를 보고하였다.
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