[논문]운동면과 어깨 관절 굽힘 각도가 어깨뼈 내밈 운동 시 어깨뼈 위쪽 돌림근에 미치는 영향

정성대; 원종혁; 정도영

doi:10.13066/kspm.2013.8.1.041

운동면과 어깨 관절 굽힘 각도가 어깨뼈 내밈 운동 시 어깨뼈 위쪽 돌림근에 미치는 영향
Effect of Movement Plane and Shoulder Flexion Angle on Scapular Upward Rotator During Scapular Protraction Exercise 원문보기

대한물리의학회지 = Journal of the korean society of physical medicine, v.8 no.1, 2013년, pp.41 - 48

정성대 (연세대학교 물리치료학과) , 원종혁 (중부대학교 물리치료학과) , 정도영 (중부대학교 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

PURPOSE: This study was to determine the effect of the plane of movement (sagittal plane vs. scapular plane) and shoulder flexion angle ($90^{\circ}$ vs. $130^{circ}$) during scapular protraction exercises in healthy subjects by investigating the elecromyographic (EMG) activities of the serratus anterior (SA), upper trapezius (UT), and pectoralis major (PM). METHODS: Twenty-one healthy subjects participated in this study. Subjects performed maximal scapular protraction at the $90^{\circ}$ or $130^{\circ}$ shoulder flexion angles in the sagittal or scapular planes. Surface EMG was recorded from the SA and UT, and PM muscles. Dependent variables were examined by 2 (plane) ${\times}$ 2 (angle) repeated measures of analysis of variance (ANOVA). RESULTS: Significantly increased EMG activities in the SA and UT were found during scapular protraction exercise at the $130^{\circ}$ shoulder flexion angle in the sagittal and scapular plane. Also, EMG activity of the PM significantly decreased at the $130^{\circ}$ shoulder flexion angle in the sagittal plane and the $90^{\circ}$ and $130^{\circ}$ shoulder flexion in the scapular plane. CONCLUSION: we recommend scapular protraction exercise at the $90^{\circ}$ shoulder flexion in the sagittal plane to selectively strengthen the SA muscle with limitation of upper trapezius activity and at the $130^{\circ}$ shoulder flexion in the scapular plane to selectively strengthen the SA muscle with limitation of pectoralis major activity.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 운동면이나 어깨 굽힘 각도에 따른 어깨뼈 위쪽 돌림근들의 근활성도 변화에 대하여 체계적으로 실험한 연구는 없었으며, 보상근육들의 근활성도를 감소시키고 앞톱니근의 근활성도를 증가시키는 운동면 또는 어깨 굽힘각도를 제시하지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 어깨 내밈 운동 시에 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도가 운동면과 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 어떤 차이를 보이는지 알아보고자 하였다.
앞톱니근의 근력을 강화시키기 위한 여러 가지 방법들 중에는 엎드린 자세에서 손으로 몸의 체중을 지지하도록 하여부하(load)를 주거나, 똑바로 선 자세에서 팔을 들어올리는 동안 아령 등을 이용하여 저항을 주고, 여러 근육들의 근활성도를 측정한 연구들이 많다. 많은 저항을 주는 것은 오히려 다른 협력근들의 보상작용을 초래할수 있기 때문에 본 연구에서는 아무런 저항을 주지 않은채로 순수하게 어깨 내밈 운동 시의 근활성도를 조사하였다. 실제 임상에서는 고객의 상태에 따라 운동 자세나 저항의 정도를 결정해야 하기 때문에 본 연구에서의 운동 방법을 적용할 때에는 주의가 필요할 것이다.
본 연구에는 몇 가지 제한점이 있다. 먼저 본 연구에서는 선 자세에서 아무런 저항 없이 최대로 어깨 내밈 운동을 하는 동안의 근활성도를 평가하였다. 앞톱니근의 근력을 강화시키기 위한 여러 가지 방법들 중에는 엎드린 자세에서 손으로 몸의 체중을 지지하도록 하여부하(load)를 주거나, 똑바로 선 자세에서 팔을 들어올리는 동안 아령 등을 이용하여 저항을 주고, 여러 근육들의 근활성도를 측정한 연구들이 많다.
본 연구는 선 자세에서 어깨 내밈 운동을 하는 동안 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도를 조사하였다. 연구 결과, 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이가 있었고, 운동면에 사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다.
본 연구는 어깨 내밈 운동 시에 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도가 운동면과 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 어떤 차이를 보이는지 알아보기 위하여, 정상 성인 21명을 대상으로 수행하였다,

가설 설정

첫째, 어깨 내밈 운동시 앞톱니근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다. 둘째, 어깨 내밈 운동 시 위등세모근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다. 셋째, 어깨 내밈 운동시 큰가슴근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다.
따라서 앞톱니근의 선택적인 근력 강화를 위해서는 시상면보다 어깨뼈면에서의 운동이 더 좋을 것으로 생각된다. 또한, 어깨 관절의 굽힘 각도는 보상작용을 더 많이 하는 근육이 큰 가슴근일 경우는 높은 각도에서, 위등세모근일 경우에는 낮은 각도에서의 운동이 더 효율적일 것이다. 앞으로의 연구에서는 아령이나 탄력 밴드 등을 이용하여 저항을 주었을 때의 근활성도에 관한 연구와 앞톱니근의 근력이 약해서 기능부전이 있는 사람들을 대상으로 한 연구가 필요할 것이다.
둘째, 어깨 내밈 운동 시 위등세모근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다. 셋째, 어깨 내밈 운동시 큰가슴근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다.
본 연구의 가설은 다음과 같다. 첫째, 어깨 내밈 운동시 앞톱니근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다. 둘째, 어깨 내밈 운동 시 위등세모근의 근활성도는 운동면이나 어깨의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이를 보일 것이다.

제안 방법

각 근육들의 근활성도를 측정하기 위해 표면근전도 Noraxon TeleMyo 2400 system (Noraxon Inc, Scottsdale,AZ, 미국)을 사용하였고, Noraxon MyoResearch 1.06 XP소프트웨어를 이용하여 각 근육들의 근활성도를 수집 및 분석하였다. 근전도 신호의 표본 추출율은 1000㎐로 하였고, 밴드 패스 필터는 10∼450㎐로 하였으며, 노치필터(notch filter)는 60㎐와 120㎐로 설정하였다.
본 연구에서는, 흔히 앞톱니근 강화를 위한 여러 운동에서 적용되는 어깨 굽힘 90°와 앞톱니근을 가장 효과적으로 활성화시키는 130°(Hislop과 Montqomery, 2002)를 어깨 굽힘 각도로 지정하였다. 각각의 각도로 양쪽 어깨를 구부린 후, 무작위로 선택된 한 쪽 어깨로부터 자료를 수집하였다. 데이터 수집을 위해 각각의 조건마다 5초씩 3회 측정한 후, 중간 3초 동안의 근전도 신호를 이용하여 평균값을 구하였다.
각각의 각도로 양쪽 어깨를 구부린 후, 무작위로 선택된 한 쪽 어깨로부터 자료를 수집하였다. 데이터 수집을 위해 각각의 조건마다 5초씩 3회 측정한 후, 중간 3초 동안의 근전도 신호를 이용하여 평균값을 구하였다. 측정 순서는 무작위로 정하였고, 피로를 예방하기 위해서 각 조건 사이에 5분씩의 휴식시간을 주었다.
두 가지 요인은 운동면(시상면, 어깨뼈면) 과 어깨 굽힘 각도(90°, 130°)였고, 4개의 수준(2 X 2)으로 분석하였다.
두 명의 측정자는 실험의 모든 절차들을 잘 숙지하고 있었으며, 측정자들과 실험에 참여한 모든 대상자들이 실험의 결과에 대한 예측과 의미를 알지 못하도록 하였다. 또한 대상자들이 실험 절차와 실험에 익숙해지도록 자세한 설명과 1회의 예비 실험을 실시하였다.
실제 임상에서는 고객의 상태에 따라 운동 자세나 저항의 정도를 결정해야 하기 때문에 본 연구에서의 운동 방법을 적용할 때에는 주의가 필요할 것이다. 또한 본 연구에서는 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도만을 측정하였다. 그것은 앞톱니근의 근력 강화 운동 시 보상작용을 하는 근육들을 연구하기 위함이었다.
몸통이 한쪽 방향으로 회전되는 것을 방지하기 위하여 양쪽의 어깨 관절을 모두 각 조건에 따라 시상면이나 어깨뼈면(시상면에서 30° 수평 모음)에서 90° 혹은 130°로 올린 후, 최대로 어깨 내밈 운동을 수행하도록 하였다(Fig 1).
본 연구에서 큰가슴근의 근활성도를 가장 낮은 상태로 유지하면서 앞톱니근의 근활성도를 증가시킬 수 있는 운동 방법은 어깨뼈면에서 어깨 관절을 130° 올린상태에서 어깨 내밈 운동을 하는 것이었다.
본 연구에서는, 흔히 앞톱니근 강화를 위한 여러 운동에서 적용되는 어깨 굽힘 90°와 앞톱니근을 가장 효과적으로 활성화시키는 130°(Hislop과 Montqomery, 2002)를 어깨 굽힘 각도로 지정하였다.
어깨 내밈 운동 시의 근활성도를 측정하기 위해서 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근전도 전극(Ag/AgCl surface electrodes) 부착 부위를 미리 제모하고 알코올 솜으로 잘 닦은 후에 전극을 부착하였다. 앞톱니근의 전극은 겨드랑 아래 부위의 넓은 등근(latissimusdorsi) 앞쪽 부분에서 어깨뼈의 아래 각(inferior angle)과 같은 높이에 있는 앞톱니근의 평행근에 부착하였고, 위등세모근 전극은 7번 목뼈의 가시돌기와 어깨뼈의 뒤쪽-가쪽 봉우리(posterolateral acromion) 사이의 중간지점에 근육과 평행하게 부착하였다.
데이터 수집을 위해 각각의 조건마다 5초씩 3회 측정한 후, 중간 3초 동안의 근전도 신호를 이용하여 평균값을 구하였다. 측정 순서는 무작위로 정하였고, 피로를 예방하기 위해서 각 조건 사이에 5분씩의 휴식시간을 주었다. 모든 조건에서의 근활성도 측정이 끝난 후에 약 10분간의 휴식을 주었고, 이어서 각각의 조건에서 수집된 근육들의 근활성도를 정규화하기 위해 Kendall 등(2005)이 제시한 근력 평가 방법에 따라 각 근육들의 최대 수의적 등척성 수축 (MVIC) 시 근활성도를 측정하였다.
측정은 대상자들이 미리 설치된 수직선(plumb line)에 몸의 중심선이 일치되도록 선 자세에서 실시하였다. 몸통이 한쪽 방향으로 회전되는 것을 방지하기 위하여 양쪽의 어깨 관절을 모두 각 조건에 따라 시상면이나 어깨뼈면(시상면에서 30° 수평 모음)에서 90° 혹은 130°로 올린 후, 최대로 어깨 내밈 운동을 수행하도록 하였다(Fig 1).

대상 데이터

본 연구의 대상자는 00대학교에 재학 중인 21명(남성9명, 여성 12명)의 건강한 성인을 대상으로 하였다. 평균연령은 23.
실험은 전문지식을 가지고 있는 두 명의 측정자에 의해 이루어졌다. 한 명의 측정자는 컴퓨터를 조작하였고, 다른 한 명은 대상자의 자세와 실험과정을 조절하였다.

데이터처리

운동면과 어깨 굽힘 각도에 따른 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도의 차이를 알아보기 위해 반복 측정된 개체 내 이요인 분산분석(repeated measures ANOVA with 2 × 2 within-subject factors)을 사용하였다.
모든 조건에서의 근활성도 측정이 끝난 후에 약 10분간의 휴식을 주었고, 이어서 각각의 조건에서 수집된 근육들의 근활성도를 정규화하기 위해 Kendall 등(2005)이 제시한 근력 평가 방법에 따라 각 근육들의 최대 수의적 등척성 수축 (MVIC) 시 근활성도를 측정하였다. 측정된 모든 근활성도를 평균평방근(RMS)으로 처리한 후, 각 근육의 조건별 근활성도를 최대 수의적 등척성 수축 시 근활성도에 대한 백분율로 계산하여 분석하였다.

이론/모형

측정 순서는 무작위로 정하였고, 피로를 예방하기 위해서 각 조건 사이에 5분씩의 휴식시간을 주었다. 모든 조건에서의 근활성도 측정이 끝난 후에 약 10분간의 휴식을 주었고, 이어서 각각의 조건에서 수집된 근육들의 근활성도를 정규화하기 위해 Kendall 등(2005)이 제시한 근력 평가 방법에 따라 각 근육들의 최대 수의적 등척성 수축 (MVIC) 시 근활성도를 측정하였다. 측정된 모든 근활성도를 평균평방근(RMS)으로 처리한 후, 각 근육의 조건별 근활성도를 최대 수의적 등척성 수축 시 근활성도에 대한 백분율로 계산하여 분석하였다.

성능/효과

연구 결과, 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이가 있었고, 운동면에 사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 그리고 큰가슴근의 근활성도는 운동면과 어깨 굽힘 각도에 따라 모두 유의한 차이를 보였다. 따라서 앞톱니근의 선택적인 근력 강화를 위해서는 시상면보다 어깨뼈면에서의 운동이 더 좋을 것으로 생각된다.
20㎏이었다. 대상자들은 모두 정상적인 의식수준을 가지고 있었으며, 신체에 기능적인 제한이 없었다. 어깨를 비롯한 팔의 어느 부위에 신경계통의 문제가 있거나 통증 등의 근골격계 문제가 있어서 연구 결과에 영향을 줄 수 있는 대상자는 실험에서 제외시켰다.
본 연구에서 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 어깨 관절의 굽힘 각도가 130°일 때가 90°일 때에 비해 유의하게 높았다.
본 연구에서는 큰가슴근의 근활성도도 함께 조사하였는데, 운동면과 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라서 모두 유의한 차이를 보였다. 어깨뼈면에서의 운동 시보다 시상면에서의 운동 시 근활성도가 유의하게 높았고, 어깨 관절의 굽힘 각도가 90°일 때가 130°일 때보다 유의하게 높은 근활성도를 나타냈다.
Table 1은 어깨 내밈 운동 시 운동면과 어깨 굽힘 각도에 따른 앞톱니근, 위등세모근, 큰가슴근의 활성도이다. 앞톱니근, 위등세모근과 큰가슴근의 근활성도 모두 운동면과 어깨 굽힘 각도의 상호작용 효과가 나타나지 않았다. 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 운동면 사이에는 통계학적으로 유의하지 않았으나 어깨 굽힘 각도에서는 유의한 차이를 보였다.
앞톱니근, 위등세모근과 큰가슴근의 근활성도 모두 운동면과 어깨 굽힘 각도의 상호작용 효과가 나타나지 않았다. 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 운동면 사이에는 통계학적으로 유의하지 않았으나 어깨 굽힘 각도에서는 유의한 차이를 보였다. 큰가슴근의 근활성도는 운동면과 어깨 굽힘 각도에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Table 2).
본 연구에서 큰가슴근의 근활성도를 가장 낮은 상태로 유지하면서 앞톱니근의 근활성도를 증가시킬 수 있는 운동 방법은 어깨뼈면에서 어깨 관절을 130° 올린상태에서 어깨 내밈 운동을 하는 것이었다. 어깨 관절에서 위팔뼈가 안쪽으로 모이거나 낮아질수록 큰가슴근의 근활성도가 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 위등세모근의 근활성도를 낮은 상태로 유지하면서 앞톱니근을 강화시키기 위해서는 시상면에서 어깨 관절을 90° 굽힌 자세로 어깨 내밈 운동을 하는 것이 좋을것이다.
어깨뼈면에서의 운동 시보다 시상면에서의 운동 시 근활성도가 유의하게 높았고, 어깨 관절의 굽힘 각도가 90°일 때가 130°일 때보다 유의하게 높은 근활성도를 나타냈다.
연구 결과 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이가 있었고, 운동면 사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 큰가슴근의 근활성도는 운동면과 어깨 굽힘 각도에 따라 모두 유의한 차이를 보였다.
본 연구는 선 자세에서 어깨 내밈 운동을 하는 동안 앞톱니근과 위등세모근, 큰가슴근의 근활성도를 조사하였다. 연구 결과, 앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 어깨 관절의 굽힘 각도에 따라 유의한 차이가 있었고, 운동면에 사이에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 그리고 큰가슴근의 근활성도는 운동면과 어깨 굽힘 각도에 따라 모두 유의한 차이를 보였다.
국내에서도 네발기기 자세(quadruped position)에서 앞톱니근의 선택적인 근력 강화 운동을 하는 동안, 근전도 되먹임 장치를 이용하여 큰가슴근의 활성도를 낮추는 연구가 있었다(Jeon 등, 2011). 이들의 연구결과, 근전도 되먹임 장치를 이용하여 큰가슴근의 활성도를 낮추었을 때 상대적으로 앞톱니근의 근활성도는 증가된 것으로 나타났다. 이것은 푸쉬-업 운동 시 큰가슴근이 낮아진 앞톱니근의 기능을 보상하는 역할을 할 수 있다는 것을 의미한다.
앞톱니근과 위등세모근의 근활성도는 운동면 사이에는 통계학적으로 유의하지 않았으나 어깨 굽힘 각도에서는 유의한 차이를 보였다. 큰가슴근의 근활성도는 운동면과 어깨 굽힘 각도에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Table 2).

후속연구

그것은 앞톱니근의 근력 강화 운동 시 보상작용을 하는 근육들을 연구하기 위함이었다. 마지막으로 본 연구는 평균 연령 23.95세의 젊은 정상 성인들을 대상으로 하였기 때문에 일반화시키는 데에는 제한이 있을 것이다.
또한, 어깨 관절의 굽힘 각도는 보상작용을 더 많이 하는 근육이 큰 가슴근일 경우는 높은 각도에서, 위등세모근일 경우에는 낮은 각도에서의 운동이 더 효율적일 것이다. 앞으로의 연구에서는 아령이나 탄력 밴드 등을 이용하여 저항을 주었을 때의 근활성도에 관한 연구와 앞톱니근의 근력이 약해서 기능부전이 있는 사람들을 대상으로 한 연구가 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	어깨의 기능부전과 통증의 주요 원인은 무엇인가?	어깨뼈(scapula)의 위쪽 돌림근(upward rotator)들의 불균형은 어깨의 기능부전(shoulder dysfunction)과 통증의 주요 원인이다(Lehman 등, 2006; Lukasiewicz 등, 1999). 어깨뼈의 위쪽 돌림은 앞톱니근(serratus anterior)과 위등세모근(upper trapezius), 아래등세모근(lower trapezius)의 수축에 의해 이루어지며, 어깨-위팔뼈 리듬(scapulohumeralrhythm)의 원리에 따라 위팔뼈를 위쪽으로 180° 올리는 동안 어깨뼈에서는 60°의 위쪽 돌림이 이루어진다(Levangie등, 2011).
	큰가슴근의 근활성도가 너무 증가되지 않도록 하는 것이 견갑대의 근육들을 운동시키는데 중요한 이유는?	큰가슴근은 위팔어깨관절(glenohumeral joint) 기능부전의 요인이 될 수 있는 근육이다. 만약 큰가슴근이 어깨밑근(subscapularis)과 적절하게 맞균형(counterbalance)을 이루지 못하면, 위팔뼈의 머리(humeral head)가 앞쪽으로 활주(anterior gliding)되거나 견갑대(shoulder girdle)가 하강(depression)하고 어깨뼈의 상승(elevation)이 어려워져 기능적인 제한을 초래할 수 있다(Sahrmann, 2001).그렇기 때문에 큰가슴근의 근활성도가 너무 증가되지않도록 것은 견갑대의 근육들을 운동시키는데 중요하다.
	푸쉬-업 운동의 효과는?	앞톱니근의 근활성도를 선택적으로 증가시키기 위한 여러 가지 운동 방법들이 연구되었다. 푸쉬-업 운동(push-up exercise)은 앞톱니근의 근활성도를 유의하게 증가시킬 수 있는 운동 방법으로 보고되었고(Ludewig 등, 1996), 푸쉬-업 플러스 운동(push-up plusexercise)도 앞톱니근의 근활성도를 크게 증가시키는 것으로 나타났다(Decker 등, 1999). 또한 푸쉬-업 운동처럼 엎드린 자세에서 수행하는 운동 외에도 벽 푸쉬-업운동(wall push-up exercise)이나 팔 앞으로 들기(shoulderforward flexion), 벽 쓰다듬어 올리기(wall slide exercise),팔 앞으로 밀기(forward reach) 등과 같이 선 자세에서 할 수 있는 운동 방법들도 제시되었다(Ellenbecker, 2006;Ludewig 등, 1996; McCann 등, 1993).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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