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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 삼두근 운동 자세 3가지 1) 바로 누운 자세, 2) 엎드려 누운 자세에서 견관절 외전 90도, 3) 엎드려 누운 자세에서 견관절 중립 자세와 전완의 3가지 자세 a) 회외, b) 중립, c) 회내 자세에 따른 주관절 신전 시 삼두근 장두, 외측두의 근 활성도를 알아보고자 한다. 본 연구에서는 삼두근 운동 자세와 전완의 자세 따라 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도의 차이를 보일 것이라고 가설하였다.
- 본 연구는 주관절을 신전할 때 운동 자세 및 전완의 자세에 따른 주관절 신전의 주동근인 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도를 비교하기 위해 실시하였다. 본 연구의가설과 같이 연구 결과 각각 운동 자세와 전완의 자세에 따라 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도에는 유의한 차이가 있었다(p<.
- 본 연구를 통하여 운동 자세 및 전완의 자세가 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다. 삼두근의 장두는 EES 또는 EESA 자세에 비해 EESP 자세와 전완의 중립 및 회내 자세에 비해 회외 자세에 유의하게 증가하였다.
가설 설정
- 따라서 본 연구의 목적은 삼두근 운동 자세 3가지 1) 바로 누운 자세, 2) 엎드려 누운 자세에서 견관절 외전 90도, 3) 엎드려 누운 자세에서 견관절 중립 자세와 전완의 3가지 자세 a) 회외, b) 중립, c) 회내 자세에 따른 주관절 신전 시 삼두근 장두, 외측두의 근 활성도를 알아보고자 한다. 본 연구에서는 삼두근 운동 자세와 전완의 자세 따라 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도의 차이를 보일 것이라고 가설하였다.
제안 방법
- 견관절은 시상면에서 90° 각도로 굴곡하였고, 주관절 신전 운동을 하는 동안 상완의 동일한 위치를 유지하기 위하여 상완의 말단으로부터 3분의 1지점에 지지대를 두었다.
- 최대 등척성 수축 시 근전도 신호와 체간 및 전완의 자세에 따른 주관절 신전 운동 시 근전도 신호는 각 자세에서 3회씩 수행되었으며 수집된 신호 중 시작 1초와 끝 1초를 제외한 수치의 가운데 3초의 값을 평균값으로 계산 하였다. 근전도 신호는 50 ㎳ 간격으로 root mean square (RMS) 처리하여 아스키 (ASCII) 형태로 전환하여 분석하였다.
- 대상자는 3 ㎏무게의 아령을 손에 쥐고 손목 자세는 항상 중립 자세를 유지하면서, 주관절 90° 신전 각도를 시작으로 하여 180° 까지 신전 하도록 하였다.
- 첫 번째 삼두근 운동 자세는 바로 누운 자세에서 주관절 신전(elbow extension in supine position; EES) 운동이다(그림 1). 대상자는 바로 누운 자세에서 무릎을 어깨 넓이로 벌리고 발의 위치는 어깨와 무릎의 연장선상에 일직선으로 평행하게 놓았다. 견관절은 시상면에서 90° 각도로 굴곡하였고, 주관절 신전 운동을 하는 동안 상완의 동일한 위치를 유지하기 위하여 상완의 말단으로부터 3분의 1지점에 지지대를 두었다.
- 대상자의 운동 속도를 통제하기 위하여 메트로놈(metronome)을 이용하여 초당 30° 각도로 3초 동안 신전 운동을 하였다.
- 두 번째 운동 자세는 엎드려 누운 상태에서 견관절을 90°로 외전(elbow extension with shoulder abduction at 90 degree in prone; EESA) 하였으며(그림 2), 세 번째 운동 자세는 엎드려 누운 상태에서 견관절의 굴곡이나 외전 없이 중립 상태(elbow extension with arm at side of trunk in prone; EESP) 에서 주관절의 신전 운동을 하였다(그림 3).
- 두 번째와 세 번째 운동 자세에서도 첫 번째 자세와 동일하게 주관절 90° 신전 각도를 시작으로 하여 180°까지 신전하였다.
- 대상자는 3 ㎏무게의 아령을 손에 쥐고 손목 자세는 항상 중립 자세를 유지하면서, 주관절 90° 신전 각도를 시작으로 하여 180° 까지 신전 하도록 하였다. 모든 대상자는 우세측에 전극을 부착하였고, 우세측의 주관절 신전 운동을 하였다. 대상자의 운동 속도를 통제하기 위하여 메트로놈(metronome)을 이용하여 초당 30° 각도로 3초 동안 신전 운동을 하였다.
- 전완의 자세(회외와 회내 자세)에 따른 전완의 토크 값은 손목의 쥐기 동작을 제한하지 않았을 때 회외 자세에서 큰 토크 값을 나타낸다(Gordon 등, 2004). 본 실험은 전완의 세가지 자세에서 주관절을 신전하였다. 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도가 전완의 회내 자세에 비해 회외 및 중립 자세에서 증가된 것은 증가한 토크에 대하여 상대적으로 삼두근이 더 많은 수축을 하였을 것이라고 생각한다.
- 또한 이전 연구에서 전완의 회내 자세는 전완의 회전축에서 정중신경의 긴장을 증가시키고 요골과 척골이 교차되는 자세는 건이나 인대의 염좌(sprain)을 유발할 수 있기 때문에 불편함(discomfort)이 증가하고 쥐기 동작과 유사한 움직임에서 전완 근육들의 동원이 증가 한다고 하였다(Mukhopadhyay 등, 2009). 본 연구에서 3 ㎏의 아령을 손에 쥔 상태에 주관절 신전 동작을 시행하였다. 아령을 손에 쥐고 회내된 자세에서 주관절 신전은 전완의 근육 동원을 증가 시킬 수 있고, 이는 삼두근이 주관절 신전 시 주동근으로 작용하지 못하고 협력근으로 작용하였을 가능성이 있다.
- 세 가지의 삼두근 운동 자세에서 전완의 위치는 각도계(goniometer)를 이용하여 대상자의 완전 회외, 완전 회외와 회내의 중간 위치인 중립, 완전 회내 3가지 자세로 시행하였으며, 운동 및 전완의 자세는 난수표(table of random numbers)를 이용하여 무작위 순서(random order)로 정하였다. 주관절 신전 운동은 고정된 상완에 대하여 전완의 움직임으로 정의 하였다.
- 실험전에 주관절의 충분한 운동가동 범위를 확보하기 위하여 관절 가동 범위 운동을 시행 하였다. 실험 대상자들은 3가지 삼두근 운동 자세와 3가지 전완의 자세에서 주관절 신전 운동을 하였고, 연구자는 충분한 설명을 통하여 운동방법을 충분히 숙지시켰다.
- 실험전에 주관절의 충분한 운동가동 범위를 확보하기 위하여 관절 가동 범위 운동을 시행 하였다. 실험 대상자들은 3가지 삼두근 운동 자세와 3가지 전완의 자세에서 주관절 신전 운동을 하였고, 연구자는 충분한 설명을 통하여 운동방법을 충분히 숙지시켰다.
- 주관절 신전 시 상완이 고정 되지 않거나 손목의 중립 자세가 유지 되지 않을 시에는 측정자가 운동을 멈추게 하고 다시 시행하도록 하였다. 연구대상자들의 근 피로를 방지하기 위해 전완 자세를 변화 시킬 때에는 2분간, 그리고 체간의 자세를 변화시킬 때에는 5분간 휴식을 제공하였다.
- 그림 6. 운동 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도 비교.
- 그림 4. 운동 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도 비교.
- 그림 7. 전완의 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도 비교.
- 그림 5. 전완의 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도 비교.
- 주관절 신전 운동은 고정된 상완에 대하여 전완의 움직임으로 정의 하였다. 주관절 신전 시 상완이 고정 되지 않거나 손목의 중립 자세가 유지 되지 않을 시에는 측정자가 운동을 멈추게 하고 다시 시행하도록 하였다. 연구대상자들의 근 피로를 방지하기 위해 전완 자세를 변화 시킬 때에는 2분간, 그리고 체간의 자세를 변화시킬 때에는 5분간 휴식을 제공하였다.
- 근전도의 표본추출률 1000 ㎐로 설정하였고, 주파수 대역 20∼450 ㎐를 사용하여 수집하였다. 주관절 신전 운동을 수행하는 동안 수집된 신호를 정규화하기 위하여 최대 수의적 등척성 수축에 대한 백분율 (% maximal voluntary isometric contraction; %MVIC)로 표시 하였다. 최대 등척성 수축 시 대상자의 자세는 Kendall 등 (2005)의 MMT 자세를 따랐다.
- 표면 근전도의 전극을 부착하기 전에 피부저항을 감소시키기 위하여 피부의 털과 각질층을 제거하고 소독용 알코올을 이용하여 피부를 닦았다. 우세측 삼두근의 세 갈래 중 삼두근 장두와 외측두에 부착하였고 근육별 전극과 접지전극의 부착위치는 표 2에 제시하였다(Cram 등, 1998).
대상 데이터
- 근전도의 표본추출률 1000 ㎐로 설정하였고, 주파수 대역 20∼450 ㎐를 사용하여 수집하였다.
- 삼두근 장두와 외측두에 대한 근 활성도를 측정하기 위하여 MP100WSW1)와 Bagnoli EMG System2)을 이용하였다. 전극은 DE 3.
- 연세대학교에 재학중인 15명의 남자 대학생을 대상으로 시행 되었다. 실험에 참가한 모든 대상자들은 1) 현재 상지의 외상이나 통증이 없는 자, 2) 최근 6개월 동안 상지의 외상, 목과 등 또는 어깨의 통증이 없는 자, 3) 어깨와 팔꿈치 관절, 전완의 운동가동 범위가 모두 정상인 자, 4) 도수 근력 검사에서 삼두근의 근력이 등급 5를 만족하는 자, 5) 상지의 정형외과 또는 신경학적 질환이 없는 자로 하였다.
- 을 이용하였다. 전극은 DE 3.1 이중 차등 전극(double differentia electrode) 2개와 접지전극(ground electrode)을 사용하였다. 이중 차등 전극은 Ag-AgCl 전극 바 3개로 구성되어 각 전극간의 거리(interelectrode distance)는 10 ㎜ 간격이 유지되어있다.
데이터처리
- 사후 검정 방법으로 Bonferroni 방법을 실시하였으며, 유의 수준은 α=.05로 하였다.
- 0을 이용하였다. 삼두근 운동 시 체간 및 전완의 자세에 따른 근 활성도를 비교하기 위하여 반복 측정된 자료를 위한 이요인 분산분석(two-way repeated measure ANOVA)을 사용하였다. 사후 검정 방법으로 Bonferroni 방법을 실시하였으며, 유의 수준은 α=.
- 자세에 따른 삼두근 두 갈래의 근 활성도를 비교하기 위하여 모든 자료 분석은 통계 프로그램 윈도용 SPSS 18.0을 이용하였다. 삼두근 운동 시 체간 및 전완의 자세에 따른 근 활성도를 비교하기 위하여 반복 측정된 자료를 위한 이요인 분산분석(two-way repeated measure ANOVA)을 사용하였다.
- 삼두근의 최대 등척성 수축 검사는 엎드린 상태에서 어깨와 팔꿈치는 테이블 위에 위치 시켰으며, 견관절의 회전 없이 90° 외전 하여 전완의 굴곡 방향으로 저항을 제공하였다(Kendall, 2005). 최대 등척성 수축 시 근전도 신호와 체간 및 전완의 자세에 따른 주관절 신전 운동 시 근전도 신호는 각 자세에서 3회씩 수행되었으며 수집된 신호 중 시작 1초와 끝 1초를 제외한 수치의 가운데 3초의 값을 평균값으로 계산 하였다. 근전도 신호는 50 ㎳ 간격으로 root mean square (RMS) 처리하여 아스키 (ASCII) 형태로 전환하여 분석하였다.
이론/모형
- 주관절 신전 운동을 수행하는 동안 수집된 신호를 정규화하기 위하여 최대 수의적 등척성 수축에 대한 백분율 (% maximal voluntary isometric contraction; %MVIC)로 표시 하였다. 최대 등척성 수축 시 대상자의 자세는 Kendall 등 (2005)의 MMT 자세를 따랐다. 삼두근의 최대 등척성 수축 검사는 엎드린 상태에서 어깨와 팔꿈치는 테이블 위에 위치 시켰으며, 견관절의 회전 없이 90° 외전 하여 전완의 굴곡 방향으로 저항을 제공하였다(Kendall, 2005).
성능/효과
- 반면 엎드린 자세인 EESA와 EESP에서 주관절 신전 시 신전 각도 180°인 지점에서 최대의 지렛대를 가지며 최대 토크 값이 생성된다. 따라서 삼두근의 근 활성도는 EES 자세에 비해 주관절에 최대 토크 값이 발생한 EESA와 EESP에서 유의하게 증가 하였다. 또한 전완의 자세에 따라 전완에서 토크의 변화가 발생한다.
- 삼두근의 장두는 EES 또는 EESA 자세에 비해 EESP 자세와 전완의 중립 및 회내 자세에 비해 회외 자세에 유의하게 증가하였다. 반면 삼두근 외측두는 EES 또는 EESP 자세에 비해 EESA 자세와 전완의 회외 및 회외 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 증가 하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 체간 및 전완의 자세에 따라 삼두근의 장두와 외측두의 근 활성도는 다르게 나타난다는 것을 알 수 있었으며, 삼두근의 효과적인 강화 훈련을 위하여 운동 자세 및 전완의 자세를 고려할 필요가 있을 것이다.
- 장두는 이 관절 근육으로 상완의 내전 및 신전 시에 작용하기 때문에 상완의 굴곡이나 외전된 자세에 비해 내전된 자세에서 단축 된다(Kendall 등, 2005). 본 실험의 결과 삼두근 장두는 EESP 자세에서 가장 높은 근 활성도를 나타내었는데 이는 장두가 EES와 EESA자세에 비해 EESP 자세에서 단축된 자세에 놓이게 되어 동일한 무게의 아령을 이용하여 주관절 신전하였을 때 더욱 많은 근육을 동원하였을 것으로 생각된다. 또한 삼두근 외측두의 근 활성도는 전완의 회외 자세에 비해 중립 자세에서 가장 큰 근 활성도를 보였는데 이는 외측두의 근섬유 방향이 상완의 중심선의 외측에서 기시하여 주두돌기를 향하여 내측으로 주행하기 때문에 주관절 신전시 척골이 외측 방향을 향하여 회내하는데 기여하였을 것으로 보인다(Hollinshead와 Rosse, 1985).
- 삼두근 장두의 근섬유 방향은 상완의 중심선으로부터 내측에 존재하는 견갑골 상완 관절하결절(infraglenoid tubercle of the humerus)에서 기시하여 주두돌기를 향하여 외측방향으로 주행한다(Hollinshead와 Rosse, 1985; Nordin와 Frankel, 2001). 본 실험의 결과 삼두근 장두는 전완의 회외 자세에서 가장 큰 근 활성도를 보였는데 이러한 결과는 삼두근 장두의 근섬유 주행 방향에 의하여 척골이 내측 방향을 향하여 회외하는데 기여하였을 것으로 보인다. 또한 Buchana 등(1989)과 Soderberg(1983)는 근육의 길이가 단축된 자세에서 수축성 요소(contractile component)를 사용하여 근육의 장력을 생성하게 되고, 정상 근육의 길이와 같은 양의 토크를 얻기 위해서는 더욱 많은 양의 근육의 동원이 요구된다고 하였다.
- 주관절 신전시 전완을 회외시킨 자세는 회내 시킨 자세에 비해 이두근의 길이를 단축시키며 근육의 뻣뻣함을 증가시키게 된다. 본 실험의 결과 삼두근 장두와 외측두는 전완의 회내 자세에 비해 회외 및 중립 자세에서 증가한 근 활성도를 보였는데 이는 회외 자세에서 상대적으로 증가한 이두근의 뻣뻣함에 의하여 주관절 신전시 삼두근 장두와 외측두의 동원이 증가한 것으로 보인다.
- 본 연구의가설과 같이 연구 결과 각각 운동 자세와 전완의 자세에 따라 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도에는 유의한 차이가 있었다(p<.05).
- 05). 사후 분석 결과에서 운동 자세에 따른 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도는 EES에서 보다 각각 EESP와 EESA에서 유의하게 증가하였고, 전완의 자세에 따른 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도는 회내 자세에서 보다 각각 회외와 중립 자세에서 유의하게 증가 하였다.
- 본 연구를 통하여 운동 자세 및 전완의 자세가 삼두근 장두와 외측두의 근 활성도에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다. 삼두근의 장두는 EES 또는 EESA 자세에 비해 EESP 자세와 전완의 중립 및 회내 자세에 비해 회외 자세에 유의하게 증가하였다. 반면 삼두근 외측두는 EES 또는 EESP 자세에 비해 EESA 자세와 전완의 회외 및 회외 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 증가 하는 것으로 나타났다.
- 전완의 중립 또는 회내 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도의 유의한 차이는 없었다. 운동 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도는 EES 또는 EESP 자세에 비해 EESA 자세에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 전완의 중립 자세에서 주관절 신전을 하였을 때 EES 자세 보다 EESA 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 6). 전완의 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도는 회외 또는 회내 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 7).
- 운동 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도는 EES 또는 EESP 자세에 비해 EESA 자세에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 전완의 중립 자세에서 주관절 신전을 하였을 때 EES 자세 보다 EESA 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 6). 전완의 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도는 회외 또는 회내 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 7). 전완의 회외 또는 회내 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도의 유의한 차이는 없었다.
- 주 효과에 따른 사후 분석에서 운동 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도는 EES 또는 EESA 자세에 비해 EESP 자세에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 전완의 중립 또는 회내 자세에서 주관절 신전을 하였을 때 EESP 자세보다 EESA 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 4). 전완의 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도는 전완의 중립 또는 회내 자세에 비해 회외 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 5). 전완의 중립 또는 회내 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도의 유의한 차이는 없었다.
- 전완의 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도는 회외 또는 회내 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 7). 전완의 회외 또는 회내 자세에 따른 삼두근 외측두의 근 활성도의 유의한 차이는 없었다.
- 주 효과에 따른 사후 분석에서 운동 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도는 EES 또는 EESA 자세에 비해 EESP 자세에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 전완의 중립 또는 회내 자세에서 주관절 신전을 하였을 때 EESP 자세보다 EESA 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 4). 전완의 자세에 따른 삼두근 장두의 근 활성도는 전완의 중립 또는 회내 자세에 비해 회외 자세에서 유의하게 높은 것으로 나타났다(그림 5).
후속연구
- 본 연구에서의 제한점은 첫 번째로 본 실험의 연구 대상자들은 20∼30대 사이의 남자로 구성되어 전 연령대와 여성에게 일반화하기에 어려움이 있다.
- 반면 삼두근 외측두는 EES 또는 EESP 자세에 비해 EESA 자세와 전완의 회외 및 회외 자세에 비해 중립 자세에서 유의하게 증가 하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로 체간 및 전완의 자세에 따라 삼두근의 장두와 외측두의 근 활성도는 다르게 나타난다는 것을 알 수 있었으며, 삼두근의 효과적인 강화 훈련을 위하여 운동 자세 및 전완의 자세를 고려할 필요가 있을 것이다. 또한 삼두근의 근력 평가시 운동 자세 및 전완의 자세가 고려되어야 한다.
- 또한 삼두근의 근력 평가시 운동 자세 및 전완의 자세가 고려되어야 한다. 앞으로 운동 자세 및 전완의 자세를 고려하여 선택적으로 삼두근 강화 훈련을 적용하였을 때 장기적으로 훈련의 효과가 있는지에 대한 연구가 필요할 것이다.
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