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문제 정의
- 본 연구는 성인 남자 17명을 대상으로 스마트폰을 장기간 사용하였을 때 목과 어깨 근육의 피로도 정도를 알아보았다. 20분 이상 핸드폰을 사용할 경우 양쪽 위 등세모근과 목세움근의 중앙주파수가 유의하게 감소하였으며 양쪽 목세움근과 오른쪽 위등세모근의 근활성도(50th%APDF)가 유의하게 증가하였다.
- 또한 근육의 부하정도와 피로도를 분석하는데 있어서 중앙주 파수 값과 APDF값, 그리고 APDF범위를 함께 연구한 논문은 없었다. 이에 본 연구는 표면 근전도의 중앙주파수, 50th%APDF값과 APDF범위의 다양한 측정변수들을 사용하여, 지속적인 스마트폰 사용이 목세움근과 위등세모근의 피로도 및 통증에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 본 연구의 가설로는 스마트폰을 20분 사용한 후 중앙주파수 값은 감소하고, 50th%APDF값과 APDF범위는 증가할 것 이라고 설정하였다.
가설 설정
- 이에 본 연구는 표면 근전도의 중앙주파수, 50th%APDF값과 APDF범위의 다양한 측정변수들을 사용하여, 지속적인 스마트폰 사용이 목세움근과 위등세모근의 피로도 및 통증에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 본 연구의 가설로는 스마트폰을 20분 사용한 후 중앙주파수 값은 감소하고, 50th%APDF값과 APDF범위는 증가할 것 이라고 설정하였다.
제안 방법
- 08 신호처리 소프트웨어를 이용하였으며, ASCII 파일의 형태로 변환되어 개인 컴퓨터에 저장하였다. 50%APDF값과 10-90%APDF범위를 구하기 위해 MATLAB R2008a (MathWorks Inc., Natick, Massachusetts, USA) 프로그램을 사용하였다. 본 연구에서는 자세유지근인 목세움근과 위등세모근을 측정하였으므로 Szeto 등(2009)의 연구에 근거하여 50th%APDF값을 이용하였다.
- 근전도 값의 정량화를 위해서 기준근 수축(reference voluntary contraction; RVC) 방법을 사용하였으며, 1㎏ 아령을 양팔을 날개뼈면(scapular plane)상에서 90도 벌린 자세에서 1 ㎏의 아령을 들고 15초 동안 유지하는 동안의 근전도 신호를 수집하였고, 이 중 중앙 5초 동안의 평균값을 RVC 값으로 정하였다(Kim 등, 2013).
- 스마트폰을 20분동안 사용한 후에, 스마트폰 게임 시작 전과 같은 편하게 앉은자세에서 1분간 근전도를 측정하였다. 근전도 신호 수집을 위한 모든 실험과정을 마친 후, VAS를 이용하여 통증정도를 보고하도록 하였다.
- 모든 대상자의 시작자세의 정량화를 위해서 데이터 수집을 시작하기 전 측각기(goniometer)를 사용하였다. 대상자들에게 엉덩관절과 무릎관절을 90도 굽히고, 발은 바닥에 놓고 편한 상태도 앉도록 지시하였다. 먼저 스마트폰 사용 없이 편하게 앉은 자세에서 1분간 근전도를 측정하였다.
- , Seoul, Korea) 스마트폰 기기를 사용하였다. 대상자들은 이 스마트폰을 이용하여 높은 점수를 얻기 위해 많은 집중이 요구되는 경쟁적인 게임의 일종인 애니팡이라는 온라인 게임을 하였다.
- 대상자들에게 엉덩관절과 무릎관절을 90도 굽히고, 발은 바닥에 놓고 편한 상태도 앉도록 지시하였다. 먼저 스마트폰 사용 없이 편하게 앉은 자세에서 1분간 근전도를 측정하였다. 스마트폰 사용 시에는 스마트폰을 편하게 볼 수 있도록 허리를 살짝 굽힌 자세에서 시작하도록 하였는데, 과도한 굽힘을 방지하기 위해서 팔꿈치를 구부려서 스마트폰을 빗장뼈 수준까지 들어 올리도록 하였다.
- 본 연구는 20분간 스마트폰을 사용할시 중앙주파수 값과 APDF 값을 이용하여 근육의 피로도와 근활성도에 대해 알아보았다. 장기간 스마트폰 사용은 목세움근과 위등세모근의 중앙주파수 값이 유의하게 감소하였으며(p<.
- 본 연구는 스마트폰을 20분 동안 사용하였을 때, 근육의 중앙주파수 값, APDF값, 그리고 APDF범위가 어떻게 변화하는지 확인하였다. 게다가 이런 피로를 유발하는 자세를 지속적이고 반복적으로 유지할 시에는 운동 조절 방법을 변화시키며, 또한 비효율적인 운동 조절 전략을 사용할 것으로 추측된다(Szeto 등, 2005a; Szeto 등, 2005b).
- 중앙주파수 값은 근활성도, 힘(force), 피로도에 영향을 받기에 중앙주파수 값을 측정하는 동안 근활성도와 힘이 일정해야 피로도에 따른 중앙주파수 값을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 두 번째 방법을 사용하여 중앙주파수 값을 얻었으며, 어깨와 목에 부하가 가하지 않기 위해 편안하게 앉은 자세를 취하게 하였고 스마트폰 사용 전과 후의 자세를 동일하게 하여 힘과 활성도에 영향을 적게하였다. 본 연구에서의 중앙주파수 결과 값에 따르면 20분 동안 스마트폰을 사용하였을 경우 값이 유의하게 감소했다.
- 스마트폰 사용 시에는 스마트폰을 편하게 볼 수 있도록 허리를 살짝 굽힌 자세에서 시작하도록 하였는데, 과도한 굽힘을 방지하기 위해서 팔꿈치를 구부려서 스마트폰을 빗장뼈 수준까지 들어 올리도록 하였다. 스마트폰 게임은 대상자들이 20분간 지속적으로 스마트폰을 사용하도록 하기위해 스마트폰에서 제공되는 온라인 게임을 하도록 하였는데, 경쟁적이고 20분 동안 지속적으로 집중을 할 수 있는 애니팡 게임이 선택되었다. 연구자는 대상자들이 가능하면 높은 점수를 얻도록 격려하였고, 일단 스마트폰 게임을 시작하면 목과 허리의 자세유지를 강요하지 않고 게임에만 집중하도록 지시하였다.
- 먼저 스마트폰 사용 없이 편하게 앉은 자세에서 1분간 근전도를 측정하였다. 스마트폰 사용 시에는 스마트폰을 편하게 볼 수 있도록 허리를 살짝 굽힌 자세에서 시작하도록 하였는데, 과도한 굽힘을 방지하기 위해서 팔꿈치를 구부려서 스마트폰을 빗장뼈 수준까지 들어 올리도록 하였다. 스마트폰 게임은 대상자들이 20분간 지속적으로 스마트폰을 사용하도록 하기위해 스마트폰에서 제공되는 온라인 게임을 하도록 하였는데, 경쟁적이고 20분 동안 지속적으로 집중을 할 수 있는 애니팡 게임이 선택되었다.
- 연구자는 대상자들이 가능하면 높은 점수를 얻도록 격려하였고, 일단 스마트폰 게임을 시작하면 목과 허리의 자세유지를 강요하지 않고 게임에만 집중하도록 지시하였다. 스마트폰을 20분동안 사용한 후에, 스마트폰 게임 시작 전과 같은 편하게 앉은자세에서 1분간 근전도를 측정하였다. 근전도 신호 수집을 위한 모든 실험과정을 마친 후, VAS를 이용하여 통증정도를 보고하도록 하였다.
- 스마트폰 게임은 대상자들이 20분간 지속적으로 스마트폰을 사용하도록 하기위해 스마트폰에서 제공되는 온라인 게임을 하도록 하였는데, 경쟁적이고 20분 동안 지속적으로 집중을 할 수 있는 애니팡 게임이 선택되었다. 연구자는 대상자들이 가능하면 높은 점수를 얻도록 격려하였고, 일단 스마트폰 게임을 시작하면 목과 허리의 자세유지를 강요하지 않고 게임에만 집중하도록 지시하였다. 스마트폰을 20분동안 사용한 후에, 스마트폰 게임 시작 전과 같은 편하게 앉은자세에서 1분간 근전도를 측정하였다.
- 표본수집률(sampling rate)은 1500 ㎐ 였고, 고역 통과 필터는 10 ㎐, 저역 통과 필터는 450 ㎐로 설정하였다. 활성 전극사이 간격이 2 ㎝ bipolar 표면근전도 전극들을 양쪽 목세움근과 위등세모근의 근육섬유의 주행방향에 평행하게 부착하였다. Criswell과 Cram(2010)가 출간한 교재에 따라 목세움근의 근전도 전극은 양쪽 C4의 주변의 목세움근에 부착하였고, 상부등세모근의 전극은 C7과 견봉의 중간 지점에서 약간 바깥쪽에 부착하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 수집된 원근전도 데이터(raw EMG data)는 MyoResearch ver. 1.08 신호처리 소프트웨어를 이용하였으며, ASCII 파일의 형태로 변환되어 개인 컴퓨터에 저장하였다. 50%APDF값과 10-90%APDF범위를 구하기 위해 MATLAB R2008a (MathWorks Inc.
- 본 연구는 하루에 3시간에서 5시간정도 스마트폰을 사용하는 20대에서 30대에 해당되는 17명의 건강한 성인 남자를 대상자로 진행되었다. 선천성 상지 장애가 있는 경우, 심각한 수술적 또는 신경학적 병이 있는 경우, 상지에 심각한 부상이나 통증이 있는 경우에는 연구대상자에서 제외하였다.
- 본 연구를 위해 크기(세로×가로×두께) 151.1×80.5×9.4㎜이며 무게는 183 g의 무게를 가진 갤럭시 노트Ⅱ(SHV-E250S, Samsung Electronics Co., Ltd., Seoul, Korea) 스마트폰 기기를 사용하였다.
데이터처리
- 스마트폰 사용 전후의 목세움근과 위등세모근의 중앙주파수값, 50th%APDF값과 APDF범위를 비교하기 위해 짝비교 t-검정(paired t-test)을 실시하였다. 모든 통계처리는 SPSS ver.
이론/모형
- 모든 대상자의 시작자세의 정량화를 위해서 데이터 수집을 시작하기 전 측각기(goniometer)를 사용하였다. 대상자들에게 엉덩관절과 무릎관절을 90도 굽히고, 발은 바닥에 놓고 편한 상태도 앉도록 지시하였다.
- 목세움근과 위등세모근의 중앙주파수 값을 측정하기 위해서 수집된 근전도 신호는 Noraxon Myoresearch ver. 1.08 (Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA)을 통해 디지털 처리했으며, 소프트웨어의 Fast Fourier transformation방식을 이용하여 중앙주파수 값을 산출하였다. 중앙주파수는 근전도 스펙트럼에서 중앙값을 의미하며, 근육의 피로도가 높으면 주파수 스펙트럼이 낮은 쪽으로 이동한다(Murata과 Ishihara, 2005).
- , Natick, Massachusetts, USA) 프로그램을 사용하였다. 본 연구에서는 자세유지근인 목세움근과 위등세모근을 측정하였으므로 Szeto 등(2009)의 연구에 근거하여 50th%APDF값을 이용하였다. 근활성도의 변동정도는 90th와 10th%APDF 값의 범위로 나타내었다.
- 스마트폰 사용동안 어깨 부위에서 안정성을 제공하는(Zhang 등, 2011) 목세움근과 위등세모근의 표면 근전도 신호를 수집하기 위해 Noraxon Telemyo 2004T(Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA)을 사용하였다. 표본수집률(sampling rate)은 1500 ㎐ 였고, 고역 통과 필터는 10 ㎐, 저역 통과 필터는 450 ㎐로 설정하였다.
성능/효과
- 본 연구는 성인 남자 17명을 대상으로 스마트폰을 장기간 사용하였을 때 목과 어깨 근육의 피로도 정도를 알아보았다. 20분 이상 핸드폰을 사용할 경우 양쪽 위 등세모근과 목세움근의 중앙주파수가 유의하게 감소하였으며 양쪽 목세움근과 오른쪽 위등세모근의 근활성도(50th%APDF)가 유의하게 증가하였다. APDF범위는 양쪽 목세움근과 위등세모근 모두 유의하게 증가하였다.
- APDF 범위는 모든 근육에서 스마트폰을 장기간 사용한 경우가 사용하기 전의 경우보다 유의하게 증가하였다(p<.05).
- 20분 이상 핸드폰을 사용할 경우 양쪽 위 등세모근과 목세움근의 중앙주파수가 유의하게 감소하였으며 양쪽 목세움근과 오른쪽 위등세모근의 근활성도(50th%APDF)가 유의하게 증가하였다. APDF범위는 양쪽 목세움근과 위등세모근 모두 유의하게 증가하였다. 이는 스마트폰을 20분 이상 사용하게 되면 피로도가 증가한다는 것을 나타낸다.
- 첫째, 목 세움근과 위등세모근의 측정을 위하여 실험자들의 상의 탈의가 필요했으므로 남자 대상자에게 수행되어 본 연구의 결과를 일반화 시키는데 다소 어려움이 따를 수 있다. 둘째, APDF분석법은 일을 하는 동안 수축정도를 분석할 뿐, 근육의 휴식정도를 확인할 수 없다. 그러므로 추후 연구에서는 근육 휴식정도를 확인할 수 있는 추가적인 근전도 신호분석기법을 추가하여 APDF분석 값과 비교하는 연구가 필요할 것이다.
- 본 연구에서는 두 번째 방법을 사용하여 중앙주파수 값을 얻었으며, 어깨와 목에 부하가 가하지 않기 위해 편안하게 앉은 자세를 취하게 하였고 스마트폰 사용 전과 후의 자세를 동일하게 하여 힘과 활성도에 영향을 적게하였다. 본 연구에서의 중앙주파수 결과 값에 따르면 20분 동안 스마트폰을 사용하였을 경우 값이 유의하게 감소했다. 이러한 이유는 근섬유 종류의 특성으로 설명할 수 있다.
- 05). 본 연구의 결과에 따르면 스마트폰의 장기적 사용이 근육에 피로를 유발하였다는 사실을 보여준다.
- 본 연구의 결과에 의하면 20분 동안 스마트폰 게임을 한 후, 목세움근과 위등세모근의 APDF범위가 스마트폰을 사용하기 전 APDF범위보다 유의하게 증가하였다(p<.05).
- 본 연구의 결과에서는 스마트폰을 장시간 사용할 경우 양쪽 목세움근과 오른쪽 위등세모근의 50th%APDF값이 유의하게 증가되었다(p<.05).
- 05). 스마트폰 사용 전 모든 참가자들의 목과 어깨의 VAS 점수가 0이었으나 스마트폰 사용 후 평균 4.2로 증가되었다. Figure 2는 전형적 근전도 패턴을 보인 한 명의 대상자의 스마트폰을 사용 전 후의 우측 위등세모근 APDF 그래프이다.
- 양쪽 목세움근과 등세모근 윗갈래근의 50th%APDF값은 스마트폰 사용 후 유의하게 증가하였으나, 왼쪽 위등세모근의 50th%APDF값은 증가하는 경향을 보였을 뿐, 통계학적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다(p>.05).
- 게다가 이런 피로를 유발하는 자세를 지속적이고 반복적으로 유지할 시에는 운동 조절 방법을 변화시키며, 또한 비효율적인 운동 조절 전략을 사용할 것으로 추측된다(Szeto 등, 2005a; Szeto 등, 2005b). 이를 종합해 볼 때 스마트폰을 20분 이상 사용할 경우 만성 목 통증을 유발할 위험이 있다.
- 장기간 스마트폰 사용은 목세움근과 위등세모근의 중앙주파수 값이 유의하게 감소하였으며(p<.05), 50th%APDF값과 APDF 범위 값은 유의하게 증가하였다(p<.05).
- X축은 %RVC 단위로 정량화 된 근전도 신호 진폭을, Y축은 해당 X 축의 값에 해당 되는 근전도 신호 값의 누적확률을 백분위로 정량화 시킨 것이다(Merletti과 Parker, 2004). 측정된 모든 근육의 APDF 누적분포 그래프에서 스마트 폰 사용 후에 APDF 곡선이 우측으로 이동하는 경향을 보였고, 경사도가 완만해 지는 전형적인 근 피로의 양상을 볼 수 있었다.
후속연구
- 둘째, APDF분석법은 일을 하는 동안 수축정도를 분석할 뿐, 근육의 휴식정도를 확인할 수 없다. 그러므로 추후 연구에서는 근육 휴식정도를 확인할 수 있는 추가적인 근전도 신호분석기법을 추가하여 APDF분석 값과 비교하는 연구가 필요할 것이다. 마지막으로, 본 연구는 단기적인 사용 효과, 즉 1회의 20분간의 스마트폰 사용에 의한 변화를 관찰하였기에 장기간 연속적인 스마트폰 사용에 의한 영향을 관찰하지 못하였다.
- 그러므로 추후 연구에서는 근육 휴식정도를 확인할 수 있는 추가적인 근전도 신호분석기법을 추가하여 APDF분석 값과 비교하는 연구가 필요할 것이다. 마지막으로, 본 연구는 단기적인 사용 효과, 즉 1회의 20분간의 스마트폰 사용에 의한 변화를 관찰하였기에 장기간 연속적인 스마트폰 사용에 의한 영향을 관찰하지 못하였다. 추후에는 스마트폰 사용시간을 좀 더 연장하여 6주 이상의 변화 추이를 비교하는 연구와 이미 발생한 문제를 가진 대상자를 위한 효과적인 치료중재 방법을 찾아내기 위한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 본 연구는 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 목 세움근과 위등세모근의 측정을 위하여 실험자들의 상의 탈의가 필요했으므로 남자 대상자에게 수행되어 본 연구의 결과를 일반화 시키는데 다소 어려움이 따를 수 있다. 둘째, APDF분석법은 일을 하는 동안 수축정도를 분석할 뿐, 근육의 휴식정도를 확인할 수 없다.
- 마지막으로, 본 연구는 단기적인 사용 효과, 즉 1회의 20분간의 스마트폰 사용에 의한 변화를 관찰하였기에 장기간 연속적인 스마트폰 사용에 의한 영향을 관찰하지 못하였다. 추후에는 스마트폰 사용시간을 좀 더 연장하여 6주 이상의 변화 추이를 비교하는 연구와 이미 발생한 문제를 가진 대상자를 위한 효과적인 치료중재 방법을 찾아내기 위한 연구가 수행되어야 할 것이다.
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