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문제 정의
- 이와 같이 가압 트레이닝에 대한 호흡·순환계, 심혈관계, 근 기능에 대한 연구가 엘리트 선수나 일반 건강한 대학생들을 대상으로 하여 많이 진행되고 있으나 심혈관 질환에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 비만자에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 가압 걷기 트레이닝을 통한 중년 비만 여성을 대상으로 심혈관 반응을 통한 호흡순환계 기능의 효과에 대한 생리학적 기전을 규명하고, 체중 감량에 있어서 신체 조성 개선 및 체력 증진을 위한 효율적인 트레이닝 방법에 대한 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
- 그러나 현재까지 VO2max의 증가에 대한 생리학적 근거가 분명하지 않다고 보고 되어지고 있다[24]. 따라서 본 연구에서는 가압 걷기 트레이닝 중에 나타나는 호흡 순환계 기능의 향상에 대한 생리학적 기전은 심혈관 반응에 있어서 CO의 증가와 TPR이 감소되어졌기 때문인 것으로 본 연구를 통해 새롭게 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
- 결국 정맥 환류량의 감소는 혈관에 대한 장력을 감소시켜 혈관에 존재하는 압수용체에 대한 부하를 감소시키기 때문에 심박 수의 감소와 더불어 혈관의 확장에 의한 혈압 저하로 볼 수 있다. 또한 안정 시와 운동 시에서 CO의 증가와 TVC의 증가로 인해 TPR의 감소하는 현상을 본 연구를 통해 밝혀졌다.
제안 방법
- 연구대상자가 실험실에 도착하면, 먼저 안정을 취한 뒤 가압의 적응훈련을 시행한 후 트레드밀에서 걷기 운동을 실시하였다. 가압 걷기 트레이닝은 양쪽 다리에 전자동 가압벨트 시스템(automatic air tourniquet systems, DTS-2000, Korea)를 착용한 상태로 2분간의 걷기와 1분간의 휴식을 총 5세트 반복하였다. 연구대상자는 가압 걷기 트레이닝에 앞서 의자에 앉은 자세로 벨트의 압력을 120 mmHg으로 유지시켜 30초 동안 가압 상태로 혈류량이 제한되었다가 다시 10초간은 완전히 압력을 제거하고 휴식을 취하도록 하였다.
- 또한 수축기 혈압(systolic blood pressure: SBP)와 이완기 혈압(diastolic blood pressure: DBP)을 이용한 계산식에 의해서 평균동맥혈압(mean arterial pressure: MAP)과 말초혈관전도(total vascular conductance: TVC)을 산출하였으며(MAP=1/3×(SBP− DBP)+DBP), (TVC=CO/MAP), 여기서 산출된 TVC는 말초혈관저항(total peripherial resistance: TPR)의 지표로 사용 되어졌다[8]. 가압 걷기 트레이닝을 통한 사전과 사후에 동일한 방법으로 심혈관 반응을 측정하였다.
- 이와 같이 다리 근육의 혈액은 연구대상자에 있어 훈련시작 전 준비과정(3분)을 포함하여 총 17분간 차단되었으며, 훈련 종료 후 신속히 벨트의 압력을 제거하였다. 또한 걷기 트레이닝 중에는 안전성을 고려하여 1분 단위로 심박수를 2분 단위로 RPE를 측정하였다.
- 또한 수축기 혈압(systolic blood pressure: SBP)와 이완기 혈압(diastolic blood pressure: DBP)을 이용한 계산식에 의해서 평균동맥혈압(mean arterial pressure: MAP)과 말초혈관전도(total vascular conductance: TVC)을 산출하였으며(MAP=1/3×(SBP− DBP)+DBP), (TVC=CO/MAP), 여기서 산출된 TVC는 말초혈관저항(total peripherial resistance: TPR)의 지표로 사용 되어졌다[8].
- 특히, 대상자 전원에게 연구의 목적 및 검사내용 및 위험 요인을 설명하였으며, 검사의 동의를 얻어 자발적으로 참여하도록 하였다. 또한 실험 참여하는 대상자에게 실험 측정 24시간 전에는 음주와 무리한 운동이나 노동을 삼가하도록 하였으며, 충분한 수면을 취하게 한 후에 측정에 참여하도록 지시하였다.
- 160∼240 mmHg으로 제한된 압력은 폐쇄적 자극으로 선택되고 정맥과 동맥의 혈류를 제한하였다[7,29]. 또한 제한된 다리근육 혈액의 흐름은 1분간 휴식기를 포함 훈련 전체 기간에 걸쳐 관리를 하였다. 이와 같이 다리 근육의 혈액은 연구대상자에 있어 훈련시작 전 준비과정(3분)을 포함하여 총 17분간 차단되었으며, 훈련 종료 후 신속히 벨트의 압력을 제거하였다.
- 심폐지구력을 측정하는 최대운동부하테스트를 검사하기 위하여 대상자들이 실험실에 도착하여 10분간 휴식을 취하게 하고 10분이 경과한 다음 안정 시 혈압(resting blood pressure)과 안정 시 HR를 측정하였으며, 검사의 실험상 오차를 줄이고 정확한 측정을 위하여 실험실 온도 20∼23℃와 상대습도 60±1%를 유지하였다.
- 안정 시 혈압 측정은 수은혈압계(sphygmomanometer, Japan)를 이용하여 실험실 도착 후 의자에 앉은 상태로 10분간 안정을 취한 후 상완 동맥에 청진기를 고정시키고 커프(cuffs) 를 착용한 후 안정 시 혈압 및 심박수를 측정하였으며, 측정 시 5분 간격으로 2회 측정을 실시하여 그 평균값을 측정값으로 사용하였다.
- 0%) 운동을 실시하였으며, 트레이닝은 오전과 오후로 구분하여 1일 2회(운동 시기 당 최소 4시간 휴식)씩 주당 5일에 걸쳐 3주간 실시하였다. 연구대상자가 실험실에 도착하면, 먼저 안정을 취한 뒤 가압의 적응훈련을 시행한 후 트레드밀에서 걷기 운동을 실시하였다. 가압 걷기 트레이닝은 양쪽 다리에 전자동 가압벨트 시스템(automatic air tourniquet systems, DTS-2000, Korea)를 착용한 상태로 2분간의 걷기와 1분간의 휴식을 총 5세트 반복하였다.
- 가압 걷기 트레이닝은 양쪽 다리에 전자동 가압벨트 시스템(automatic air tourniquet systems, DTS-2000, Korea)를 착용한 상태로 2분간의 걷기와 1분간의 휴식을 총 5세트 반복하였다. 연구대상자는 가압 걷기 트레이닝에 앞서 의자에 앉은 자세로 벨트의 압력을 120 mmHg으로 유지시켜 30초 동안 가압 상태로 혈류량이 제한되었다가 다시 10초간은 완전히 압력을 제거하고 휴식을 취하도록 하였다. 그 후 20 mmHg씩 압력을 증가시켜 최종압력 160 mmHg이 될 때까지 30초 동안 가압, 10초간 감압을 반복하였다.
- 운동 프로그램의 형태는 트레드밀(treadmill)에서 걷기(5.5 km/hr, 경사도 5.0%) 운동을 실시하였으며, 트레이닝은 오전과 오후로 구분하여 1일 2회(운동 시기 당 최소 4시간 휴식)씩 주당 5일에 걸쳐 3주간 실시하였다. 연구대상자가 실험실에 도착하면, 먼저 안정을 취한 뒤 가압의 적응훈련을 시행한 후 트레드밀에서 걷기 운동을 실시하였다.
- 15보다 클 때, 운동자각도(rating of perceived equation: RPE)가 17 이상일 때, 그리고 최대심박수(maximal heart rate: HRmax)의 90% 이상일 때의 5가지 중 3가지 이상에 해당하는 경우를 선택하였다[4]. 운동부하중에는 RPE에 의해 대상자가 운동 강도를 주관적으로 파악하도록 하였으며, 본인의 의지적으로 더 이상 실시할 수 없는 all-out 상태에 도달하였을 때, 속도 적응 불가능, 이상 증상 발현 시에 즉각 정지될 수 있도록 하였다. 검사 종료 후 정리 운동을 한 후 의자에 앉아 최대한 편안한 상태에서 5분간 휴식을 취하도록 하였다.
- 체성분 검사는 생체전기저항법(bioelectrical impedance method, Inbody 3.0, Korea)을 이용하여 체중(weight), 신체질 량지수(body mass index: BMI), 체지방량(fat mass: FM), 제지 방량(lean body mass: LBM), 체지방률(percent body fat: %fat)을 측정하였다.
- 최대산소섭취량(volume of maximal oxygen uptake: VO2max)의 판정 조건은 검사 중 연구대상자가 극심한 피로를 느낄 때, 운동 강도가 증가하더라도 HR 및 VO2이 증가하지 않을 때, 호흡교환율(respiratory exchange ratio: RER)이 1.15보다 클 때, 운동자각도(rating of perceived equation: RPE)가 17 이상일 때, 그리고 최대심박수(maximal heart rate: HRmax)의 90% 이상일 때의 5가지 중 3가지 이상에 해당하는 경우를 선택하였다[4].
대상 데이터
- 본 연구의 대상자는 규칙적인 운동을 하지 않는 S 지역에 거주하는 중년 비만여성들로 체지방율(%fat) 30% 이상에 해당되는 대상자로 다리 근육의 정맥 혈류를 제한한 가압 걷기 트레이닝 그룹(pressurization walking training group) 15명을 선정하였다. 연구대상자의 신체적 특성은 Table 1에서 제시된 바와 같다.
데이터처리
- 본 연구에서 측정된 모든 자료는 SPSS PC+ for window (version 18.0)의 상위 통계 프로그램을 이용하여 모든 항목의 측정치를 기술통계량(mean±standard error)으로 나타내었으며, 종속변인과의 집단간의 평균 차이와 시기간의 평균 차이를 검증하기 위하여 독립 표본 T 검정(independent t-test)과 대응 표본 T 검정(paired t-test)을 실시하였다.
이론/모형
- 비 침습적이고 지속적인 혈역학적 모니터링 시스템 (non-invasive and beat by beat hemodynamic monitoring system, PhysioFlow, France)을 사용하여 Buddy & Charles (2008)가 연구한 절대적 운동강도 설정법(HR 95-100 beat/min: low exercise intensity and HR 125-130 beat/min: moderate exercise intensity)에 따른 운동 시 연속적인 심박출량(cardiac output), 1회박출량(stroke volume), 심박수(heart rate)의 변화 추이를 경동맥(carotid arteries) 주위와 심장부위에 센서를 부착하여 측정한 값을 기록하였다[5].
- 심폐지구력을 측정하는 최대운동부하테스트를 검사하기 위하여 대상자들이 실험실에 도착하여 10분간 휴식을 취하게 하고 10분이 경과한 다음 안정 시 혈압(resting blood pressure)과 안정 시 HR를 측정하였으며, 검사의 실험상 오차를 줄이고 정확한 측정을 위하여 실험실 온도 20∼23℃와 상대습도 60±1%를 유지하였다. 심폐기능은 대사측정 장치인 호흡가스분석기(Ultima CPX, Cosmedics, USA)와 트레드밀 (Treadmill, Taeha, Korea)을 사용하여 최초 1.7 mph의 속도에서 20초간 준비 운동을 실시한 후, 경사도를 1.3%로 부터 점증적으로 증가시키는 다단계 점증부하 방법(Bruce ramp protocol)으로 측정하였다. 최대산소섭취량(volume of maximal oxygen uptake: VO2max)의 판정 조건은 검사 중 연구대상자가 극심한 피로를 느낄 때, 운동 강도가 증가하더라도 HR 및 VO2이 증가하지 않을 때, 호흡교환율(respiratory exchange ratio: RER)이 1.
성능/효과
- 가압 걷기 트레이닝에 따른 트레이닝 전과 후의 중년 비만 여성의 체성분의 변화를 분석한 결과는 Table 2에서 제시한 바와 같이 체중, LBM, FM, %fat, BMI에서 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 결론적으로 본 연구에서 비만자들을 대상으로 한 가압 걷기 트레이닝은 일반적인 걷기와 비교하여 운동 강도와 운동시간에 있어서 큰 무리가 되지 않으면서 체성분과 호흡 순환계 기능, 그리고 심혈관 반응의 향상을 조장할 수 있는 가능성이 시사되었다. 따라서 본 연구는 하지 정맥을 제한한 3주간의 가압 걷기 트레이닝을 통해 체성분, 호흡 순환계 기능 및 심혈관 반응을 규명한 본 연구는 중년 비만여성들의 비만 해소를 위한 체성분, 심장관련 기능과 혈압 반응에 객관화 할 수 있는 근거 자료를 제시할 수 있을 것으로 사료되며, 더 나아가 비만자들의 체중 감소를 위한 새로운 운동 프로그램이 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한 FM의 감소는 운동에 따른 지방 조직의 지질 분해 비율의 증가와 지방산이 활동 근육으로 유입 증가에 의해 β 산화과정을 통한 지방 기질의 이용의 증가가 원인으로 발생 한다[12]. 근육의 성질은 근비대에 앞서 근력 증가가 일어나고 유의한 근비대가 검출될 때까지는 최저 10주간이 필요하지만, 가압 트레이닝에서는 부하강도가 현저히 낮기 때문에 초고빈도 트레이닝이 가능하고 4주 만에 근력의 증가를 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 연구에서는 짧은 기간 동안이지만 체지방 조직에 변화를 줄 수 있었으며, 추후 장기간의 가압 트레이닝 실시를 통해 비만 치료에 효과적인 트레이닝 방법을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.
- 가압 트레이닝을 통한 걷기 운동이 운동선수들에게서 나타나는 SV의 증가는 높은 CO과 VO2max 에 밀접한 관계가 있다고 보고 되어지고 있다[8,9]. 대학생들의 자전거 운동을 통해 가압 트레이닝을 실시한 결과 최대 VO2의 변화는 평균 약17% 높아지는 결과를 도출해냈으며[2], 본 연구에서도 약 16% 증가하여 선행연구와 일치하는 경향을 보였다. 일반적으로 VO2max의 경우 6~8주 이상의 트레이닝을 통 해 큰 효과를 볼 수 있으며, 지속적인 향상을 위해서는 운동 강도와 운동 시간의 조절이 지속적으로 필요하다고 알려져 있다[33].
- 또한 운동강도가 증가함에 따라 CO에서 트레이닝 후에 증가하는 것으로 나타났으며, 안정 시와 중강도에서도 TVC가 트레이닝 후에 통계적으로 유의하게 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 본 연구에서도 가압 걷기 트레이닝 이후에 안정 시 SBP이 낮아졌으며, 이는 가압을 하면 하지에 혈액이 저류하고, 정맥 환류량이 감소하고 동맥압(arterial pressure)이 저하한다. 결국 정맥 환류량의 감소는 혈관에 대한 장력을 감소시켜 혈관에 존재하는 압수용체에 대한 부하를 감소시키기 때문에 심박 수의 감소와 더불어 혈관의 확장에 의한 혈압 저하로 볼 수 있다.
- 체수분과 단백질 조직이 관련된 근육계에 관한 가압 트레이닝의 연구는 단지 혈류 제한을 통해서 저강도의 운동으로도 근력 및 근비대에 긍정적인 영향을 미친다고 보고 되었다[3,32]. 본 연구에서도 가압 트레이닝 전과 후를 비교했을 때 트레이닝 전에 비해 트레이닝 후에 체중의 감소와 함께 LBM의 증가와 FM의 감소가 나타났으며, 그에 따른 %fat의 감소가 나타난 결론을 비추어 볼 때 선행연구와 일치하는 것으로 나타났다. 또한 FM의 감소는 운동에 따른 지방 조직의 지질 분해 비율의 증가와 지방산이 활동 근육으로 유입 증가에 의해 β 산화과정을 통한 지방 기질의 이용의 증가가 원인으로 발생 한다[12].
- 하지 근육의 정맥 혈류를 제한한 걷기 트레이닝을 실시하기 전과 후를 비교하였을 때 신체조성에 변화가 나타났다. 일반 적으로 신체의 주요 관심 구성 성분 4가지는 체수분(water), 골조직(bone tissue), 단백질 조직(protein tissue), 체지방(fat mass)이다[22].
후속연구
- 결론적으로 본 연구에서 비만자들을 대상으로 한 가압 걷기 트레이닝은 일반적인 걷기와 비교하여 운동 강도와 운동시간에 있어서 큰 무리가 되지 않으면서 체성분과 호흡 순환계 기능, 그리고 심혈관 반응의 향상을 조장할 수 있는 가능성이 시사되었다. 따라서 본 연구는 하지 정맥을 제한한 3주간의 가압 걷기 트레이닝을 통해 체성분, 호흡 순환계 기능 및 심혈관 반응을 규명한 본 연구는 중년 비만여성들의 비만 해소를 위한 체성분, 심장관련 기능과 혈압 반응에 객관화 할 수 있는 근거 자료를 제시할 수 있을 것으로 사료되며, 더 나아가 비만자들의 체중 감소를 위한 새로운 운동 프로그램이 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 근육의 성질은 근비대에 앞서 근력 증가가 일어나고 유의한 근비대가 검출될 때까지는 최저 10주간이 필요하지만, 가압 트레이닝에서는 부하강도가 현저히 낮기 때문에 초고빈도 트레이닝이 가능하고 4주 만에 근력의 증가를 확인할 수 있었다. 이와 같이 본 연구에서는 짧은 기간 동안이지만 체지방 조직에 변화를 줄 수 있었으며, 추후 장기간의 가압 트레이닝 실시를 통해 비만 치료에 효과적인 트레이닝 방법을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.
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