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문제 정의
- 본 연구는 슬관절의 굴곡 각도에 따른 교각운동이 하지 근육의 활성도에 미치는 영향과 근육간의 활성도 비율을 연구하여 교각운동을 통해 효율적인 하지 근육의 운동을 알아보고자 하였다.
- 이러한 중립자세는 척추에 가해지는 부하에 대하여 가장 잘 적응을 할 수 있게 척추 뼈들이 배열된 자세를 의미하며, 대부분의 사람들에서 가장 편안함을 느끼는 요추의 안정된 자세(resting position)를 의미한다(김선엽, 1998). 본 연구에서도 교각운동 시 과도한 요추부 전만의 증가를 방지하기 위하여 골반 후방경사운동을 통한 요추부 중립자세를 유지한 후 실시하였다. 이러한 과정들이 하지로 전달되는 근 수행력에 적절한 영향을 주었을 것이라 사료된다.
- 이에 본 연구는 일반적으로 시행되고 있는 교각운동에서 슬관절의 다양한 굴곡 각도에 따른 하지 근육의 활성도와 대퇴 근육간의 활성화 비율을 알아보고, 효율적인 교각운동 자세와 근력강화의 방법을 제안해 보고자한다.
제안 방법
- 측정된 각 근육의 활동전위를 표준화 하기위해 최대 수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction; MVIC)을 측정하였으며, 측정 자세는 Kendal 등(2005)이 제시하는 방법을 기준으로 실시하였다. 각 근육의 최대 수의적 등척성 수축 값은 3회 실시 후 초기와 후기 각 1초를 제외한 중간 3초 동안의 평균 신호량을 %최대 수의적 등척성 수축(%MVIC)으로 사용하였다.
- 각각의 운동은 5초간 실시하였으며, 초기와 후기 각 1초를 제외한 중간 3초간의 근 활성도 자료를 분석에 사용하였다. 운동 시 피로를 방지하기 위하여 각 5초간의 운동 후 1분간의 휴식을 취하였다.
- 교각운동 시 과도한 요추부 전만의 증가를 방지하기 위하여 골반 후방경사운동을 통한 요추부 중립자세를 유지한 후 실시하였다. 모든 실험은 각 3회 반복 측정하였으며, 실험 순서는 난수표를 이용하여 무작위로 실시하였다.
- 교각운동의 자세는 양손을 교차시켜 가슴 위에 올려놓고, 두 다리는 어깨 넓이만큼 벌리고, 체간과 하지가 일직선이 되는 고관절 굴곡 0° 높이까지 거상을 지시하였다.
- 89(Laxtha, 한국)를 사용하였다. 근전도 전극(electrode)의 피부 저항을 줄이기 위해 부착부위의 털을 제거하고 알코올로 피부를 소독하였다.
- 교각운동 시 과도한 요추부 전만의 증가를 방지하기 위하여 골반 후방경사운동을 통한 요추부 중립자세를 유지한 후 실시하였다. 모든 실험은 각 3회 반복 측정하였으며, 실험 순서는 난수표를 이용하여 무작위로 실시하였다.
- 본 연구에서 사용된 교각운동은 슬관절 굴곡 각도 120°, 90°, 60°, 45° 4가지 형태의 운동이 실시되었다 (Fig 1).
- 표면 근전도 측정 시 표본 추출률(sampling rate)은 1024㎐였으며, 근전도 신호는 1785배로 증폭되었고, 대역통과(band-pass) 필터는 20~450㎐, 노치(notch) 필터는 60㎐로 처리하였다. 수집된 근 활성도 신호는 완파정류(full wave rectification)후 제곱평균제곱근법 (root mean square; RMS)로 기록하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 실험의 내용을 이해하고 동의하며, 이에 요구되는 운동을 수행할 수 있는 근력이에 절가동범위와 일정한 균형능력을 갖춘 20∼30대 건강한 성인 남자 25명을 대상으로 실시하였다.
- 전극은 Ag-AgCl 재질의 일회용 표면 전극(Electrode 2237, 3M, 캐나다)을 사용하였으며, 전극과의 거리는 3cm 내에 위치하도록 하였으며, 접지(ground) 전극은 우세 측면 하지의 외측복사뼈(lateral malleolus) 부위에 부착하였다.
데이터처리
- 슬관절 각도에 따른 교각운동에서 각 근육들의 근 활성도 차이를 알아보기 위하여 반복 측정된 일요인 분산분석(repeated one-way ANOVA)을 사용하였다. 대상자의 일반적 특성과 근 활성도 비율(relative muscle activity ratio)은 기술통계량(descriptive statistics)을 이용하였다. 통계적 유의수준은 α=.
- 0 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 슬관절 각도에 따른 교각운동에서 각 근육들의 근 활성도 차이를 알아보기 위하여 반복 측정된 일요인 분산분석(repeated one-way ANOVA)을 사용하였다. 대상자의 일반적 특성과 근 활성도 비율(relative muscle activity ratio)은 기술통계량(descriptive statistics)을 이용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서 교각운동 시 나타나는 체간근육의 활성화를 측정하기 위하여 QEMG-4(LXM 3204, Laxtha, 한국) 근전도 system을 사용하였고, 수집된 자료를 분석하기 위해 근전도 소프트웨어 Telescan 2.89(Laxtha, 한국)를 사용하였다. 근전도 전극(electrode)의 피부 저항을 줄이기 위해 부착부위의 털을 제거하고 알코올로 피부를 소독하였다.
- 표면 근전도 측정 시 표본 추출률(sampling rate)은 1024㎐였으며, 근전도 신호는 1785배로 증폭되었고, 대역통과(band-pass) 필터는 20~450㎐, 노치(notch) 필터는 60㎐로 처리하였다. 수집된 근 활성도 신호는 완파정류(full wave rectification)후 제곱평균제곱근법 (root mean square; RMS)로 기록하였다.
- 전극의 부착부위는 SENIAM project(Surface Electromyography for the Non-Invasive Assessment of Muscles, 2005)의 제시 방법을 이용하여 환자의 신체적 특성에 맞게 조절하여 부착하였으며, 실험 대상자의 우세 측면 하지 대퇴부 4개의 근육에 부착하였다 (Table 2).
- 측정된 각 근육의 활동전위를 표준화 하기위해 최대 수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction; MVIC)을 측정하였으며, 측정 자세는 Kendal 등(2005)이 제시하는 방법을 기준으로 실시하였다. 각 근육의 최대 수의적 등척성 수축 값은 3회 실시 후 초기와 후기 각 1초를 제외한 중간 3초 동안의 평균 신호량을 %최대 수의적 등척성 수축(%MVIC)으로 사용하였다.
성능/효과
- 넙다리두갈래근에서는 슬관절 굴곡 각도 120°에서 최소 근 활성도를 보였으며, 점차 각도가 감소함에 따라 근 활성도가 증가하여 45°에서 최대 근 활성도를 보였다.
- 이는 교각 운동에서 슬관절 굴곡각도가 감소함에 따라 즉, 운동의 난이도가 증가함에 따라 넙다리네갈래근에서 안쪽 및 가쪽넓은근의 기여도가 높음을 알 수 있었다. 또한 안쪽넓은근/가쪽넓은근의 근 활성도 비율의 중간값은 모든 슬관절 굴곡 각도에서 약 1.5배 내외의 근 활성도를 보였는데, 이는 교각운동에서 운동의 난이도가 증가함에 따라 안쪽넓은근의 기여도가 높음을 알 수 있었다. 그러나 본 연구에서 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도 변화에서 따라 대상자에게 족관절이 최대한 지면과의 접촉을 지시하였으나 개인 간의 특성에 따라 나타날 수 있는 변수를 통제하지 못함에 따른 제한점이 있었다.
- 또한 안쪽넓은근/넙다리곧은근의 근 활성도 비율의 중간값은 슬관절 굴곡 각도 120°에서 60°까지 2배 이상 높은 근활성도를 보였으며, 45°에서 4배 이상 높게 측정되었고, 가쪽넓은근/넙다리곧은근의 근 활성도 비율의 중간값은 슬관절 굴곡 각도 120°에서 60°까지 약 2배 가까이 측정되었고, 45°에서 2.58배 측정되었다.
- 또한 안쪽넓은근/넙다리곧은근의 근 활성도 비율의 중간값은 슬관절 굴곡 각도 120°에서 60°까지 2배 이상 높은 근활성도를 보였으며, 45°에서 4배 이상 높게 측정되었다.
- 본 연구에서 실시된 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도에 따른 근전도 신호량의 차이에서 넙다리곧은근은 모든 각도에서 상호간의 유의한 차이를 보이지 않았으며, 가쪽넓은근과 안쪽넓은근은 120°와의 관계를 제외한 모든 각도에서 상호간의 유의한 차이를 보였다(p<.05).
- 슬관절 굴곡 각도에 따른 근전도 신호량의 차이에서 넙다리곧은근은 모든 각도에서 상호간의 유의한 차이를 보이지 않았으며, 가쪽넓은근과 안쪽넓은근은 120°와의 관계를 제외한 모든 각도에서 상호간의 유의한 차이를 보였다(p<.05).
- 슬관절 굴곡 각도에 따른 하지 근육들의 근 활성도는 Table 3과 같으며, 슬관절 굴곡 각도의 변화에 따른 근전도 신호량의 변화를 보면 슬관절 굴곡 각도 120° 에서 넙다리네갈래근 중 넙다리곧은근을 제외한 넙다리 근육에서 전반적인 최소의 근 활성도를 보였고 점차 각도가 감소함에 따라 근 활성도가 증가하여 45°에서 최대 근 활성도를 보였다.
- 58배 측정되었다. 안쪽넓은근/가쪽넓은근의 근 활성도 비율의 중간값은 모든 슬관절 굴곡 각도에서 약 1.5배 내외의 근 활성도를 보였다.
- 58배 측정되었다. 이는 교각 운동에서 슬관절 굴곡각도가 감소함에 따라 즉, 운동의 난이도가 증가함에 따라 넙다리네갈래근에서 안쪽 및 가쪽넓은근의 기여도가 높음을 알 수 있었다. 또한 안쪽넓은근/가쪽넓은근의 근 활성도 비율의 중간값은 모든 슬관절 굴곡 각도에서 약 1.
- 이상의 결과는 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도가 감소함에 따라 넙다리곧은근에 비해 안쪽넓은근과 가깥쪽넓은근이 교각운동 시 슬관절의 안정성에 기여하는바가 크며, 상대적으로 안쪽넓은근의 활동성 증가를 확인하였다. 이는 교각자세의 각도 변화와 지지면의 불안정성 또는 난이도의 증가에 따라 넙다리두갈래근의 활성도 증가를 이용한 근력강화운동의 적용과 안쪽 및 가쪽넓은근의 운동학습과정으로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.
후속연구
- 5배 내외의 근 활성도를 보였는데, 이는 교각운동에서 운동의 난이도가 증가함에 따라 안쪽넓은근의 기여도가 높음을 알 수 있었다. 그러나 본 연구에서 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도 변화에서 따라 대상자에게 족관절이 최대한 지면과의 접촉을 지시하였으나 개인 간의 특성에 따라 나타날 수 있는 변수를 통제하지 못함에 따른 제한점이 있었다. 또한 본 연구에서는 슬관절 굴곡 각도의 변화에 따른 대퇴부 근육의 활성도만 연구하였으나, 두 관절 근육 (two joint muscle)에 미치는 영향에 대한 연구와 이에 따른 하퇴 및 체간 근육 활성도 변화량의 동시분석이 필요하다고 사료된다.
- 그러나 본 연구에서 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도 변화에서 따라 대상자에게 족관절이 최대한 지면과의 접촉을 지시하였으나 개인 간의 특성에 따라 나타날 수 있는 변수를 통제하지 못함에 따른 제한점이 있었다. 또한 본 연구에서는 슬관절 굴곡 각도의 변화에 따른 대퇴부 근육의 활성도만 연구하였으나, 두 관절 근육 (two joint muscle)에 미치는 영향에 대한 연구와 이에 따른 하퇴 및 체간 근육 활성도 변화량의 동시분석이 필요하다고 사료된다.
- 이상의 결과는 교각운동 시 슬관절 굴곡 각도가 감소함에 따라 넙다리곧은근에 비해 안쪽넓은근과 가깥쪽넓은근이 교각운동 시 슬관절의 안정성에 기여하는바가 크며, 상대적으로 안쪽넓은근의 활동성 증가를 확인하였다. 이는 교각자세의 각도 변화와 지지면의 불안정성 또는 난이도의 증가에 따라 넙다리두갈래근의 활성도 증가를 이용한 근력강화운동의 적용과 안쪽 및 가쪽넓은근의 운동학습과정으로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.
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