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문제 정의
- 또한 과제 지향적 치료와 관련한 Balance pad나 Togu 등을 이용한 불안정 지지면 차이에 따른 고유수용성 감각에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 무릎관절 손상 전부터 무릎관절 안정성을 증가시켜 손상을 예방하기 위한 객관적이고 효과적인 운동방법을 제시하기 위해 다양한 형태의 지지면에서 고유수용감각을 자극시키는 동시에 무릎관절 근력향상을 위한 닫힌사슬(close kinetic chain)운동과 등척성(isometric)수축 형태인 스쿼트 운동이 무릎관절의 근력 향상 및 고유수용 감각에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 한다.
- 본 연구는 다양한 지지면 에서의 4주간 스쿼트 운동이 무릎관절 고유수용감각과 근력에 미치는 영향을 규명하는 것이다. 이를 위해 무릎관절 손상을 받지 않은 20~30대 성인 남,녀 30명을 대상으로 무작위 선별을 통하여 편평한 지지면에서의 운동그룹(대조군) 10명, balance pad를 이용한 운동그룹(실험군 A) 10명, togu를 이용한 운동그룹(실험군 B) 10명으로 나누어 4주간의 스쿼트 운동을 실시 한 후 무릎관절 고유수용 감각(무릎관절 15°/45° 위치감각) 과 무릎관절 근력(각속도 60°/sec, 180°/sec 에 대한 무릎관절 신전근, 굴골극 Peak Torque 차이)변화를 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이에 본 연구는 고유수용감각과 근력향상을 통해 무릎관절 안정성을 증가시켜 손상을 예방하고 기능 활동의 개선을 위한 보다 객관적이고 효과적인 운동방법을 제시하기 위해 다양한 형태의 지지면에서 닫힌사슬(close kinetic chain)운동과 등척성(isometric)수축 형태의 스쿼트 운동이 무릎관절의 근력 향상 및 고유수용 감각에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 검사 전 모든 대상자는 10분간 준비운동을한 후 검사 시 고관절이 90° 굴곡 되도록 하고 고정 벨트를 이용하여 상체와 골반 및 대퇴부와 발목의 내측과 직상방 부위를 각각 고정하였다.
- 고유수용감각 및 근력 차이를 알아보기 위해 무릎관절 굴곡 각도 15°, 45°를 찾아가는 관절 위치감각(JPS) 검사와 CONTREX 등속성 장비를 이용하여 각속도 60°/sec, 180°/sec 에서의 신전근, 굴곡근의 최대 Peak Torque값 차이를 각각 측정 하였다.
- 그리고 각속도 60°/sec 와 180°/sec 측정 사이에 30초의 휴식 시간을 주었으며 이러한 측정방법으로 운동 전, 스쿼트 운동 4주 후 무릎관절 굴곡ž신전근의 Peak Torque값 차이를 측정 하였다(Fig 6).
- 대상자는 balance pad 위에서 양 발의 간격은 어깨 넓이로 벌리게 하고, 팔은 전방으로 뻗은 자세에서 스쿼트 운동을 시작하게 하였다. 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer)를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후 다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 대상자는 togu 위에서 양 발의 간격은 어깨 넓이로 벌리게 하고, 팔은 전방으로 뻗은 자세에서 스쿼트 운동을 시작하게 하였다. 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer)를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축 을 유도한 후 다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 대상자는 바로누운 자세로 두 눈을 가린 상태에서 우세측 무릎관절에 검사자가 먼저 임의의 각도를 설정하여 대상자에게 인식시킨 후 대상자에게 10초간 그 각도를 유지하면서 각도를 기억하게 하고 10초 경과 후 대상자가 능동적으로 무릎관절 굴곡 각도 15°, 45°를 찾도록 하여 각각의 오차각도를 측정하였다.
- 대상자는 편평한 지지면에서 양 발의 간격은 어깨 넓이로 벌리게 하고, 팔은 전방으로 뻗은 자세에서 스쿼트 운동을 시작하게 하였다. 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer) 를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 또한 하지의 무게가 무릎관절 최대 우력에 영향을 주는 것을 막기 위해 Gravity effect torque를 측정하였으며, 무릎각도 0°~90°에서 검사하였다.
- 모든 대상자들은 측정 전에 각각 2회 연습 후 우세측 무릎관절에 대한 근력을 측정하였으며, 검사 프로토콜은 각속도 60°/sec 와 180°/sec에서 각각 3회, 15회 반복하여 무릎관절 굴곡, 신전근에 대한 최대 Peak Torque값을 측정하였다.
- 무릎관절의 고유수용감각을 평가하기 위해주어진 각도를 능동적으로 움직여 찾아가는 관절위치 감각(joint position sense, JPS)검사를 실시하였다. 대상자는 바로누운 자세로 두 눈을 가린 상태에서 우세측 무릎관절에 검사자가 먼저 임의의 각도를 설정하여 대상자에게 인식시킨 후 대상자에게 10초간 그 각도를 유지하면서 각도를 기억하게 하고 10초 경과 후 대상자가 능동적으로 무릎관절 굴곡 각도 15°, 45°를 찾도록 하여 각각의 오차각도를 측정하였다.
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer) 를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer)를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축 을 유도한 후 다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer)를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후 다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다.
- 이와 같은 방법으로 각 세트 당스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로 주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다(Fig 7).
- 이와 같은 방법으로 각 세트 당 스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로 주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다. 실험군 B 운동방법은 Fig 9와 같다.
- 이와 같은 방법으로각 세트 당 스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다(Fig 8).
- 이러한 측정방법으로 15°, 45° 각각 3회씩 반복 실시하여 평균값를 구하였으며, 운동 전, 운동 4주 후에 우세 측 무릎관절의 위치감각 차이를 측정하였다(Fig 4)(Fig 5).
- 이를 위해 무릎관절 손상을 받지 않은 20~30대 성인 남,녀 30명을 대상으로 무작위 선별을 통하여 편평한 지지면에서의 운동그룹(대조군) 10명, balance pad를 이용한 운동그룹(실험군 A) 10명, togu를 이용한 운동그룹(실험군 B) 10명으로 나누어 4주간의 스쿼트 운동을 실시 한 후 무릎관절 고유수용 감각(무릎관절 15°/45° 위치감각) 과 무릎관절 근력(각속도 60°/sec, 180°/sec 에 대한 무릎관절 신전근, 굴골극 Peak Torque 차이)변화를 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer) 를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다. 이와 같은 방법으로 각 세트 당스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로 주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다(Fig 7).
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer) 를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다. 이와 같은 방법으로 각 세트 당스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로 주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다(Fig 7).
- 스쿼트 동작 시 무릎관절 굽힘 시에 허리를 곧게 펴고 시선은 전방으로 향하게 하였으며 무릎이 발 앞쪽으로 나가지 않도록 교육시킨 후 일반각도기(goniometer) 를 이용하여 무릎관절 60°에서 무릎관절 신전근에 5초간 등척성 수축을 유도한 후다시 시작자세로 돌아와 5초간 휴식을 취하게 하였다. 이와 같은 방법으로 각 세트 당스쿼트 동작을 10회 반복하여 총 3세트를 실시하였고 각 세트 사이에 1분의 휴식시간을 주었다. 이러한 방법으로 주 5회씩 총 4주간 스쿼트 운동을 실시하였다(Fig 7).
대상 데이터
- 대상자들은 스쿼트 운동을 수행하는 지지 면에 따라 무작위 선별을 통하여 총 세 그룹으로 나누어 편평한 지지면 에서의 운동 그룹(대조군) 10명, balance pad를 이용한 운동그룹(실험군 A) 10명, togu를 이용한 운동그룹(실험군 B) 10명 총 30명을 대상으로 하였다.
- 본 연구에 참여한 대상자는 20, 30대 성인 남ž여를 대상으로 각 그룹별로 대조군 10명, 실험군 A 10명, 실험군 B 10명씩 총 30명을 무작위로 나누었으며, 연구대상자들의 일반적 특성은 Table 1과 같다.
- 본 연구의 대상자는 무릎관절 손상을 받지 않은 20~30대 성인 남·여 30명을 대상으로 사전 질문을 통해 본 연구의 의의를 충분히 이해하고 자발적으로 실험에 참여하는자를 대상으로 하였으며 연구 대상자는 다음과 같은 기준으로 선정하였다.
데이터처리
- 000)로 나타났으며, 각각 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 각 그룹 간 신전근 최대 Peak Torque값 차이를 알아보기 위하여 scheffe 검정을 실시하여 사후분석한 결과 대조군과 실험군 B 간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 0 통계 프로그램을 이용하여 측정항목에 대한 평균과 표준편차를 산출하여 도표화 하였고, 집단-간 무릎관절 위치감각과 근력 차이를 알아보기 위해 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 각 집단 간 차이를 알아보기 위해 Scheffe 사후검정을 실시하였고, 모든 변인에 대한 통계학적 유의수준은 p=.05로 설정하였다.
- 본 연구의 자료처리 방법은 SPSS 20.0 통계 프로그램을 이용하여 측정항목에 대한 평균과 표준편차를 산출하여 도표화 하였고, 집단-간 무릎관절 위치감각과 근력 차이를 알아보기 위해 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 각 집단 간 차이를 알아보기 위해 Scheffe 사후검정을 실시하였고, 모든 변인에 대한 통계학적 유의수준은 p=.
이론/모형
- 대상자들의 무릎관절 근력은 등속성 기구 CON-TREX MJ(Physiomed, Germany)를 이용하여 측정하였다(Maffiuletti 등, 2007). 검사 전 모든 대상자는 10분간 준비운동을한 후 검사 시 고관절이 90° 굴곡 되도록 하고 고정 벨트를 이용하여 상체와 골반 및 대퇴부와 발목의 내측과 직상방 부위를 각각 고정하였다.
- 무릎 관절 근력을 평가하기 위한 등속성 측정 장비는 물리치료, 정형외과, 스포츠의학 등에서 생체역학 실험 및 교육, 평가 및 운동조절이 가능한 CON-TREX MJ (Physiomed, Germany)등속성 장비를 사용하였다(Fig 3).
- 무릎 관절 위치감각(고유수용감각)을 평가하기 위한 측정 장비는 물리치료, 작업치료, 정형외과, 스포츠의학 등에서 관절가동 범위를 측정하기 위해 널리 사용하고 있는 전자각도계(Biometrics, USA)를 사용하였다(Fig 2).
성능/효과
- 1. 각 그룹별 무릎관절 굴곡 각도 15° 위치감각 차이에 대한 결과 실험군 A와 실험군 B에서 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 2. 각 그룹별 무릎관절 굴곡 각도 45° 위치감각 차이에 대한 결과 실험군 A는 운동후 통계학적으로 유의한 차이를 보였으나, 대조군과 실험군 B는 운동 후 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- 3. 각 그룹별 각속도 60°/sec 에 대한 무릎관절 신전근 근력변화에 대한 결과 실험군 A와 실험군 B는 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 4. 각 그룹별 각속도 180°/sec 에 대한 무릎관절 신전근 근력변화에 대한 결과 실험군 A와 실험군 B는 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 5. 각 그룹별 각속도 60°/sec 에 대한 무릎관절 굴곡근 근력변화에 대한 결과 대조군, 실험군 A와 실험군 B 모두 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 6. 각 그룹별 각속도 180°/sec 에 대한 무릎관절 굴곡근 근력변화에 대한 결과 실험군 A와 실험군 B는 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 000) 나타났으며, 세 집단 모두에서 각각 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 각 그룹 간 굴곡근 최대 Peak Torque값 차이를 알아보기 위하여 scheffe 검정을 실시한 결과 대조군과 실험군 B 간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 000). 각 그룹 간 굴곡근 최대 Peak Torque값 차이를 알아보기 위하여 scheffe 검정을 실시한 결과 대조군과 실험군 B 간에는 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 000), 각각 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 각 그룹 간 무릎관절 위치감각 차이를 알아보기 위하여 scheffe 검정으로 사후분석을 실시한 결과 대조군과 실험군 A, 대조군과 실험군 B 간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 000). 각 그룹 간 신전근 최대 Peak Torque값 차이를 알아보기 위하여 scheffe 검정을 실시한 결과 대조군과 실험군 B 간에 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 각속도 60°/sec, 180°/sec에서 각 그룹별 굴곡근 최대 Peak Torque 값 차이는 60°/sec, 180°/sec 모두 각 그룹별로 대조군을 제외한 실험군 A, 실험군 B에서 운동 후 최대 Peak Torque값의 유의한 차이를 보였다.
- 본 연구결과 근력 차이의 경우 먼저 각속도 60°/sec, 180°/sec에서 각 그룹별 신전근 최대 Peak Torque 값 차이는 60°/sec 에서는 세 그룹 모두 운동 후 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며, 각속도 180°/sec 에서는 대조군을 제외한 실험군 A, 실험군 B에서 운동 후 최대 Peak Torque값의 유의한 차이를 보였다.
- 본 연구결과 무릎관절 위치감각의 경우 무릎관절 굴곡 각도 15°에서의 각 그룹별 위치감각 차이는 대조군, 실험군 A, 실험군 B 세 그룹 모두에서 운동 후 관절위치 감각이 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 연구결과 Table 4에서 각 그룹별 각속도 60°/s에서의 신전근 최대 Peak Torque값 차이를 살펴보면 대조군은 운동 전 96.4±47.7에서 운동 후 101.7±48.4 (p=.001), 실험군 A는 운동 전 88.4±36.1에서 운동 후 126.0±35.5(p=.000), 실험군 B는 운동 전 120.3±33.4에서 운동 후 168.7±41.4(p=.000)로 나타났으며, 각각 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
- 연구결과 Table 6에서 각 그룹별 각속도 60°/s에서의 굴곡근 최대 Peak Torque값 차이는 대조군은 운동 전 79.2±34.5에서 운동 후 88.9±31.7로(p=.007), 실험군 A는 운동 전 72.3±25.9에서 운동 후 106.4±25.4로(p=.000), 실험군 B는 운동 전 91.3±29.3에서 운동 후 142.2±38.4로(p=.000) 나타났으며, 세 집단 모두에서 각각 통계학적으로 유의한 차이를 보였다.
후속연구
- 본 연구는 무릎관절의 병리적 소견이 없는 건강한 20대 성인 남·녀를 대상으로 하였으며, 개인 간의 근력을 고려하지 않아서 실험의 결과를 일반화하기에 어렵다는 제한점이 있다.
- 이상의 연구결과는 불안정한 지지면 에서의 스쿼트 운동이 무릎관절 안정성과 관련하여 무릎관절 고유수용 감각 및 무릎관절 근력이 향상된다는 것을 알 수 있었고 이러한 연구결과를 통해 무릎관절 안정성을 증가시키기 위한 보다 효과적인 운동방법으로 불안정한 지지면에서의 스쿼트 운동을 제언하고자 한다.
- 본 연구는 무릎관절의 병리적 소견이 없는 건강한 20대 성인 남·녀를 대상으로 하였으며, 개인 간의 근력을 고려하지 않아서 실험의 결과를 일반화하기에 어렵다는 제한점이 있다. 향후 본 연구를 바탕으로 다양한 환자를 대상으로 한 임상연구가 지속되어야 하고 보다 다양한 환경과 저항형태에 따른 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
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