[논문]한 다리 서기 시 내측 쐐기(wedge)의 적용이 하지 근활성도에 미치는 영향

홍지아; 김민희; 정도헌; 임원빈; 이충휘

한 다리 서기 시 내측 쐐기(wedge)의 적용이 하지 근활성도에 미치는 영향
Effect of Medial Wedge on Muscle Activity of Lower Limb in Healthy Adults During One Leg Standing 원문보기

한국전문물리치료학회지 = Physical Therapy Korea, v.18 no.2, 2011년, pp.60 - 66

홍지아 (연세대학교 대학원 재활학과) , 김민희 (연세대학교 보건과학연구소) , 정도헌 (연세대학교 대학원 재활학과) , 임원빈 (연세대학교 대학원 재활학과) , 이충휘 (연세대학교 보건과학대학 물리치료학과, 연세대학교 보건환경대학원 인간공학치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Foot posture is important in the development of the musculoskeletal structure in the lower limbs because it can change the mechanical alignment. Although foot orthotics are widely used for the correction of malalignments in the lower extremities, the biomechanical effects of wedges have not yet been cleared. The aim of this study was to investigate whether medial wedges affect the electromyographic (EMG) activity of the knee and hip joints in healthy adults that are performing one leg standing. Seventeen healthy volunteers performed the one leg standing under two foot conditions: A level surface, and a $15^{\circ}$ medial wedge. The subjects' EMG data for the gluteus maximus (Gmax), gluteus medius (Gmed), tensor fasciae latae (TFL), biceps femoris (BF), vastus lateralis (VL), and vastus medialis oblique (VMO) were recorded, along with the surface EMG, and all were analyzed. The EMG activity of the Gmed and TFL had significantly decreased under the medial wedge condition during one leg standing. Further study is needed in order to investigate whether medial wedges influence the EMG activity and kinematic data of the knee and hip joints as well as the ankle joints in adults with flexible flatfoot, while they are performing one leg standing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

발의 정렬 상태에 따른 근육, 인대, 고유수용성 감각의 변화가 무릎관절과 엉덩관절의 근육의 근활성도에 미치는 영향을 알아본 논문은 별로 없었다. 그러므로, 본 연구는 건강한 대상자에게 한 다리 서기 자세(one leg standing)에서 내측 쐐기를 착용하였을 때와 착용하지 않았을 때, 큰볼기근(gluteus maximus), 중간볼기근(gluteus medius), 넙다리근막긴장근(tensor fascia latae), 넙다리두갈래근(biceps femoris), 가쪽 넓은근, 안쪽빗넓은근의 근활성도 변화를 알아보았다.
본 연구는 건강한 대상자에게 한 다리 서기 자세 동안 내측 쐐기의 적용이 무릎과 엉덩관절 주변 근육의 근 활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 선행연구들은 쐐기 또는 발보조기의 효과를 보기 위해 보행시 입각기 동안의 발관절 주위의 근활성도 또는 운동형상학적(kinematic) 자료를 제시하였다(Chen 등, 2010; Crenshaw 등, 2000; Nester 등, 2003; Woodburn 등, 1999).
이 연구는 한 다리 서기 동안 내측 쐐기를 우세 다리에 적용하였을 때 발관절뿐만 아니라 무릎과 엉덩관절에 영향을 주는지를 알아보았다. 그 결과 내측 쐐기 적용 시 넙다리근막긴장근와 중간볼기근의 근활성도 값이 유의하게 감소하였다.

제안 방법

한 다리 서기 자세에서 몸통이 한쪽으로 이동되지 않게 앞에 허리선에 수평 막대를 두어 양쪽 두 손가락으로 막대 위에 체중을 주지 않고 가볍게 올려놓게 하였다. 각 자세별로 3번을 측정하였고 피로를 방지하기 위해 각 자세별로 2분간 쉬게 하였다(그림 1).
보행 시의 입각기 동안에 근활성도 또는 운동형상 학적 자료를 얻는 과정에서 팔과 몸통 등의 보상운동이 일어나는 것을 통제하기에는 어려움이 있다(Hunt와 Smith, 2004). 그래서 본 실험은 보행 시 입각기에 가까운 한 다리 서기 자세를 취하게 하고 내측 쐐기를 착용하였을 때와 착용하지 않았을 때 큰볼기근, 중간볼기근, 넙다리근막긴장근, 넙다리두갈래근, 가쪽넓은근, 안쪽빗넓은근의 근활성도 변화를 알아보았다.
근전도 신호는 개인의 차이가 결과에 미칠 수 있으므로, 실험에서 얻은 값은 넙다리근막긴장근와 중간볼기근는 선 자세에서 비우세측 다리를 30° 외전(abduction)하였을 때, 큰볼기근와 넙다리두갈래근는 우세측 무릎을 45° 구부리고 엉덩관절 신전(extension)을 하였을 때, 가쪽넓은근와 안쪽빗넓은근는 양쪽 팔을 가슴에 놓고 양쪽 무릎을 60° 구부려서 스쿼트 자세(squatting)를 하였을 때 수의적 수축에 의한 백분율(%reference voluntary contraction; %RVC)을 구하여 정량화(normalization)하였다.
실험은 두 명의 실험자로 실시하였는데 한 명은 실험대상자에게 한 다리 서기 실험을 실시하였고 다른 실험자는 표면 근전도 값을 구하였다. 먼저, 컴퓨터 난수표(table of random numbers) 프로그램을 이용하여 무작위순서(random order)로 쐐기 미 착용상태와 내측 쐐기 착용 상태에서 한 발로 서기 자세를 실시하였다. 한 발로 서기 자세는 눈을 뜬 상태에서 실험자가 ‘비우세측 다리를 드세요’라고 말하면 비우세측 다리를 무릎이 90° 엉덩관절이 45° 굴곡된 자세로 6초간 유지하였다.
우세측 다리는 공을 굴려 보았을 때 공을 차는 발로 정하였다. 실험은 두 명의 실험자로 실시하였는데 한 명은 실험대상자에게 한 다리 서기 실험을 실시하였고 다른 실험자는 표면 근전도 값을 구하였다. 먼저, 컴퓨터 난수표(table of random numbers) 프로그램을 이용하여 무작위순서(random order)로 쐐기 미 착용상태와 내측 쐐기 착용 상태에서 한 발로 서기 자세를 실시하였다.
표면 근전도의 전극을 부착하기 전에 피부저항을 감소시키기 위해서 전극 부착 부위의 털을 제거하고, 가는 사포로 3∼4회를 문질러 각질층을 제거하고 소독용 알코올을 이용하여 닦아 내었다.
한 발로 서기 자세는 눈을 뜬 상태에서 실험자가 ‘비우세측 다리를 드세요’라고 말하면 비우세측 다리를 무릎이 90° 엉덩관절이 45° 굴곡된 자세로 6초간 유지하였다. 한 다리 서기 자세에서 몸통이 한쪽으로 이동되지 않게 앞에 허리선에 수평 막대를 두어 양쪽 두 손가락으로 막대 위에 체중을 주지 않고 가볍게 올려놓게 하였다. 각 자세별로 3번을 측정하였고 피로를 방지하기 위해 각 자세별로 2분간 쉬게 하였다(그림 1).

대상 데이터

배제기준은 쐐기 위에 한 다리 서기 평가를 하였을 때 불안정하여 그 자세를 유지하지 못하는 자로 정하였다. 실험 전 2명을 대상으로 예비실험을 한 후에 문제점을 수정한 후, 20명에게 시행하였다. 실험대상자 20명 중에서 실험절차를 끝가지 수행할 수 없었던 3명은 탈락시켰고 나머지 17명을 최종 연구대상자로 확정하였다.
실험 전 2명을 대상으로 예비실험을 한 후에 문제점을 수정한 후, 20명에게 시행하였다. 실험대상자 20명 중에서 실험절차를 끝가지 수행할 수 없었던 3명은 탈락시켰고 나머지 17명을 최종 연구대상자로 확정하였다. 연구 대상자의 일반적 특성은 표 1에 제시하였다.
쐐기는 딱딱한 재질로 가로 75 ㎜, 세로 250 ㎜와 각도가 15°가 되도록 제작하였다(그림 1)(유원규 등, 2005).

데이터처리

근전도 신호는 개인의 차이가 결과에 미칠 수 있으므로, 실험에서 얻은 값은 넙다리근막긴장근와 중간볼기근는 선 자세에서 비우세측 다리를 30° 외전(abduction)하였을 때, 큰볼기근와 넙다리두갈래근는 우세측 무릎을 45° 구부리고 엉덩관절 신전(extension)을 하였을 때, 가쪽넓은근와 안쪽빗넓은근는 양쪽 팔을 가슴에 놓고 양쪽 무릎을 60° 구부려서 스쿼트 자세(squatting)를 하였을 때 수의적 수축에 의한 백분율(%reference voluntary contraction; %RVC)을 구하여 정량화(normalization)하였다. 각 쐐기에 따른 한 다리 서기 자세에서 6초간의 근전도 신호에서 처음 1초와 마지막 1초를 제외한 4초 동안 측정한 값을 평균을 내어 분석에 사용하였다.
쐐기적용에 따른 하지 근육 근활성도를 효과를 비교하기 위해 쐐기 미 착용 상태와 내측 쐐기 착용상태로 구분하여 각 근육별로 짝 비교 t-검정(paired t-test)을 하였다. 유의수준 α는 .
근전도 신호의 표본 추출률(sampling rate)은 1000 ㎐로 설정하였으며 주파수 대역폭은 20∼450 ㎐와 노치필터(notch filter) 60 ㎐를 사용하였다. 자료분석은 Myoresearch 1.06 소프트웨어(Scottsdale, U.S.A.)를 이용하였고 근전도 신호는 제곱 평균 제곱근법(root mean square; RMS)으로 처리하여 아스키(ASCII) 형태로 전환하여 분석하였다.

이론/모형

연구대상자의 우세측 하지의 넙다리근막긴장근, 중간볼기근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 가쪽넓은근와 안쪽빗넓은근의 근활성도를 측정하기 위해서는 표면 근전도 기기인 NORAXON Telemyo 2400T¹⁾를 사용하였다. 표면 근전도의 전극을 부착하기 전에 피부저항을 감소시키기 위해서 전극 부착 부위의 털을 제거하고, 가는 사포로 3∼4회를 문질러 각질층을 제거하고 소독용 알코올을 이용하여 닦아 내었다.

성능/효과

본 연구는 원주 연세대학교 캠퍼스에 재학 중인 20대 건강한 성인으로부터 실험을 하기 전에 연구 목적과 방법에 대해 충분한 설명을 하고 자발적인 동의를 얻었다. 연구대상자의 선정기준은 1) 발목, 무릎과 엉덩관절의 가동범위가 정상범위에 속한 자, 2) 최근 6개월 이내에 하지 근력운동을 하지 않은 자, 3) 하지에 근 골격계 및 신경학적 이상이 없는 자, 4) 무릎 또는 발목에 수술을 한 경험이 없는 자, 5) 한 다리 서기 평가를 하였을 경우 지속시간과 골반의 이동이 정상범위에 속한 자이었다. 배제기준은 쐐기 위에 한 다리 서기 평가를 하였을 때 불안정하여 그 자세를 유지하지 못하는 자로 정하였다.
이 연구는 한 다리 서기 동안 내측 쐐기를 우세 다리에 적용하였을 때 발관절뿐만 아니라 무릎과 엉덩관절에 영향을 주는지를 알아보았다. 그 결과 내측 쐐기 적용 시 넙다리근막긴장근와 중간볼기근의 근활성도 값이 유의하게 감소하였다. 추후의 연구에서는 내측 쐐기가 무릎관절과 엉덩관절에 미치는 생체역학적인 기전을 설명하기위해 동시에 근활성도와 운동형상학적 자료를 측정하여 비교할 필요가 있다.
이 연구의 제한점으로 첫 번째, 건강한 성인 대상자에게서 얻어진 결과이기 때문에 회내 또는 회외된 발을 가진 대상자에게서도 같은 결과가 나올지는 불확실하다. 두 번째, 한 다리 서기 자세 시 몸통의 보상운동을 통제하기 위해 손의 지지를 허락하여 고유감각정보를 주었다는 점이다. 마지막으로 생체역학적인 기전을 설명하기에는 근활성도 값과 비로는 부족하다는 것이다.
두 번째, 한 다리 서기 자세 시 몸통의 보상운동을 통제하기 위해 손의 지지를 허락하여 고유감각정보를 주었다는 점이다. 마지막으로 생체역학적인 기전을 설명하기에는 근활성도 값과 비로는 부족하다는 것이다.
그 외에도 발 보조기의 효능은 하지의 근활성도와 관계된 고유수용성 기전(proprioceptive mechanism)이 작용하여 통증을 감소시켰을 것이다(Chen 등, 2010). 본 연구에서 내측 쐐기 적용 시 넙다리근막긴장근와 중간볼기근는 근활성도 값이 통계학적으로 유의하게 감소하였다. 넙다리근막긴장근의 근활성도 값이 감소한 이유는 Cerny(1995)의 연구에서 제시한 대로 무릎의 외번벡터가 줄어들었기 때문이라고 설명할 수 있다.
이 연구에서 한 다리 서기동안 내측 쐐기 적용 시 엉덩관절과 관계가 있는 넙다리근막긴장근와 중간볼기근의 근활성도 값이 유의하게 감소하였다. 이것은 내측 쐐기 적용이 발관절뿐만 아니라 무릎 또는 엉덩관절에 영향을 준다고 제시할 수는 있지만 그 기전을 설명하기에는 한계가 있다.

후속연구

이것은 내측 쐐기 적용이 발관절뿐만 아니라 무릎 또는 엉덩관절에 영향을 준다고 제시할 수는 있지만 그 기전을 설명하기에는 한계가 있다. 따라서 추후의 연구에서는 건강한 대상자가 아닌 평발이 있는 대상자에게 내측 쐐기를 적용하였을 때 한 다리 서기를 하는 동안 근활성도 값 외에도 운동 형상학적 자료와 비교하여 발관절뿐만 아니라 무릎과 엉덩관절도 미치는 효과에 대해 알아볼 필요가 있다.
이 연구의 제한점으로 첫 번째, 건강한 성인 대상자에게서 얻어진 결과이기 때문에 회내 또는 회외된 발을 가진 대상자에게서도 같은 결과가 나올지는 불확실하다. 두 번째, 한 다리 서기 자세 시 몸통의 보상운동을 통제하기 위해 손의 지지를 허락하여 고유감각정보를 주었다는 점이다.
그 결과 내측 쐐기 적용 시 넙다리근막긴장근와 중간볼기근의 근활성도 값이 유의하게 감소하였다. 추후의 연구에서는 내측 쐐기가 무릎관절과 엉덩관절에 미치는 생체역학적인 기전을 설명하기위해 동시에 근활성도와 운동형상학적 자료를 측정하여 비교할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	쐐기의 주목적은 무엇인가?	앞발(forefoot)의 내번 기형(varus deformity), 뒷발(rearfoot)의 외번 기형(valgus deformity) 그리고 과도한 회내(pronation) 등으로 인한 부정렬(malalignment)이 있을 때 발의 내외측에 쐐기를 정형신발(orthopaedic shoes)과 함께 사용한다(김장환 등, 2006; Lusardi와 Nielsen, 2006). 쐐기는 선 자세와 걸을 때 골격계의 정렬(skeletal alignment) 상태를 향상시키는데 주목적이 있다(Kogler 등, 1999). 특히, 결함이 있는 자세로 신체정렬을 유지하면 근육이나 지지조직에 변화를 초래하고, 그로 인하여 관절이 마지막 범위(end range)에서 손상을 받을 수 있다고 하였다(Sahrmann, 2002).
	무릎넙다리 통증 증후군은 무엇이 원인이 되어 발생하나?	부정렬에 의한 변화는 선행연구에 의해서 다음과 같이 하지의 근 골격계에 영향을 미친다. 무릎넙다리 통증 증후군(patellofemoral pain syndrome; PFPS)은 직접적인 외상이 없더라도 안쪽빗넓은근(vastus medialis oblique)의 불충분한 활성, 뒤넙다리근(hamstring)의 약화, 넙다리네갈래근(quadriceps femoris) 또는 엉덩정강근막띠(iliotibial band)의 부족한 유연성(flexibility) 등에 의한 무릎넙다리 부정렬(patellofemoral malalignment)이 원인이 되어 발생한다고 하였다(Caylor 등, 1993; Milgrom 등, 1991; Fulkerson, 2002; Sanchis-Alfonso 등, 1999; Witvrouw 등, 2000). 또한, 무릎넙다리 근육의 부정렬과 무릎넙다리 통증 증후군은 엉덩관절 근육의 약화를 유발할 수 있다(Fulkerson, 2002).
	건강한 대상자에게 한 다리 서기 자세 동안 내측 쐐기의 적용이 무릎과 엉덩관절 주변 근육의 근 활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한 본 연구의 제한점은 무엇인가?	이 연구의 제한점으로 첫 번째, 건강한 성인 대상자에게서 얻어진 결과이기 때문에 회내 또는 회외된 발을 가진 대상자에게서도 같은 결과가 나올지는 불확실하다. 두 번째, 한 다리 서기 자세 시 몸통의 보상운동을 통제하기 위해 손의 지지를 허락하여 고유감각정보를 주었다는 점이다. 마지막으로 생체역학적인 기전을 설명하기에는 근활성도 값과 비로는 부족하다는 것이다.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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