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문제 정의
- 즉 근력 증진은 하나의 운동을 통해 근력을 강하게 한다는 의미일 뿐 근력의 균형적인 증진을 의미하지 않는다. 따라서 본 연구에서는 근력의 균형적인 발달을 위한 운동 방법에 대해 연구하고자 하였다. Kang3의 부하 편차 방식을 이용한 로잉 머신이 상지 근력 불균형 개선효과에 관한 연구 결과와 유사한 경향을 보인다.
- 따라서 본 연구에서는 좌·우 진동을 독립적으로 제공하는 4중 제어 전신진동운동기를 이용한 진동운동방식이 하지 근력 불균형 개선에 미치는 영향을 연구하고자 한다.
- 본 연구에서는 부하 편차 방식을 이용한 전신진동운동이 하지 근력 불균형 개선에 미치는 효과에 대한 유효성을 검증하고자 하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
- 모든 피험자들은 진동판 위에서 스쿼트 운동(squat exercise)을 실시하였다.12 1일 15회씩 5세트, 주 3회, 총 4주간 실시하였다. 실험 전, 2주, 4주 후에 BIODEX System 3(Biodex Medical System Inc.
- WBV 그룹의 진동 주파수는 25Hz로 고정하였고, 진동 강도는 우세 근력에 1mm, 비우세 근력에 4mm로 고정하여 운동 부하편차를 제공하였다. 본 연구에서 제공된 주파수는 기존 연구들에서 사용된 주파수14-19의 평균 주파수인 25Hz로 설정하였고, 운동 강도는 본 기기를 사용하여 피험자들을 대상으로 0-9mm까지의 진동 강도를 제공하여 근육 활성 평가를 수행한 결과 근육 활성을 제일 높게 유도하는 것으로 판단된 4mm로 설정하였다.
- 또한 피험자들이 운동 및 평가 시 실내온도 20℃와 습도 45-55%를 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다. 각 피험자의 자세에 의한 실험 결과의 오차를 줄이기 위해 운동 중에 같은 동작을 수행할 수 있도록 지시하였다. 매회 운동 전 피험자들에게 이상반응 여부를 확인하여 기기에 대한 부작용이 없음을 확인하였다.
- 근력 차이 변화에 대한 평가를 위해 측정 관절 각속도는 60°/sec이며 측정운동 범위(range of motion, ROM)는 60°로 하여 모든 피험자들에게 동일하게 적용하였다.
- 스쿼트 동작은 허리를 곧게 펴고 시선은 정면을 향하며, 무릎은 벌어지지 않게 통제하였고, 2초간 구부리고 2초간 일어서도록 지시하였다. 또한 메트로놈을 이용하여 운동시간을 정확하게 통제하여 피험자들에게 동일한 운동시간 및 운동 강도를 제공하였다.
- 5는 운동부하 적용에 따른 실험 전·후 슬관절 피크토크 편차 변화를 나타내고 있다. 먼저 관절의 피크토크는 근육과 근육으로 연결되는 관절의 회전력을 측정하여 전체 근육의 힘을 측정한다.
- 또한 WBV 그룹은 하지의 근력 편차가 10% 이상인 피험자를 선정하였으며, 제어그룹은 하지 근력 편차가 10% 이하인 자를 선정하였다. 모든 피험자들은 진동판 위에서 스쿼트 운동(squat exercise)을 실시하였다.12 1일 15회씩 5세트, 주 3회, 총 4주간 실시하였다.
- WBV 그룹의 진동 주파수는 25Hz로 고정하였고, 진동 강도는 우세 근력에 1mm, 비우세 근력에 4mm로 고정하여 운동 부하편차를 제공하였다. 본 연구에서 제공된 주파수는 기존 연구들에서 사용된 주파수14-19의 평균 주파수인 25Hz로 설정하였고, 운동 강도는 본 기기를 사용하여 피험자들을 대상으로 0-9mm까지의 진동 강도를 제공하여 근육 활성 평가를 수행한 결과 근육 활성을 제일 높게 유도하는 것으로 판단된 4mm로 설정하였다. 제어그룹은 진동자극을 제공하지 않고 WBV 그룹과 동일한 운동을 실시하였다.
- 본 연구에서는 Fig. 1과 같이 4중 제어 전신진동운동장치(Sonicworld., Ltd., Korea)를 이용하여 진동운동을 수행하였다. 진동판 네 개를 독립적으로 제어가 가능하며, 운동 방법에 따라 진동 주파수 0-50Hz, 진폭(강도) 0-9mm까지 다양하게 운동 부하를 제공할 수 있다.
- 실험 전, 2주, 4주 후에 BIODEX System 3(Biodex Medical System Inc., NY, USA)를 이용하여 슬관절(knee joint) 토크 측정 및 분석을 실시하여 근력의 하지 좌·우의 근력 편차 변화를 분석하였다.
- 운동 전·후 관절 토크의 변화를 위해 측정된 관절은 슬관절이며, 관절의 신전과 굴곡 시 발생하는 토크를 측정하였다.
- 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인을 통제하기 위하여 스쿼트 운동 시 운동자세를 교정해주었다. 또한 피험자들이 운동 및 평가 시 실내온도 20℃와 습도 45-55%를 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다.
- 본 연구에서 제공된 주파수는 기존 연구들에서 사용된 주파수14-19의 평균 주파수인 25Hz로 설정하였고, 운동 강도는 본 기기를 사용하여 피험자들을 대상으로 0-9mm까지의 진동 강도를 제공하여 근육 활성 평가를 수행한 결과 근육 활성을 제일 높게 유도하는 것으로 판단된 4mm로 설정하였다. 제어그룹은 진동자극을 제공하지 않고 WBV 그룹과 동일한 운동을 실시하였다.
- 평가는 Fig. 4와 같이 하지 좌우의 근력 차이를 평가하기 위하여 등속성 근기능 평가 장비인 BIODEX System3 (Biodex medical science., NY, USA)를 이용하여 실험 전, 2주 후, 4주 후 슬관절(knee joint)의 토크 변화를 관찰하였다. 운동 전·후 관절 토크의 변화를 위해 측정된 관절은 슬관절이며, 관절의 신전과 굴곡 시 발생하는 토크를 측정하였다.
- 피험자들은 Fig. 3와 같이 진동판 위에 맨발로 선 상태에서 무릎을 90도까지 굽혔다 펴는 스쿼트 동작을 실시하였다. 스쿼트 동작은 허리를 곧게 펴고 시선은 정면을 향하며, 무릎은 벌어지지 않게 통제하였고, 2초간 구부리고 2초간 일어서도록 지시하였다.
- 2는 부하 편차 방식을 이용한 근력 불균형 개선 효과에 대한 연구 수행과정을 나타내고 있다. 피험자들은 새로운 전신진동운동방식인 부하 편차 방식을 제공하여 운동하는 WBV 그룹과 진동자극을 받지 않고 운동을 하는 제어그룹(control group)으로 나누어 진행하였다. 또한 WBV 그룹은 하지의 근력 편차가 10% 이상인 피험자를 선정하였으며, 제어그룹은 하지 근력 편차가 10% 이하인 자를 선정하였다.
대상 데이터
- 피험자들은 새로운 전신진동운동방식인 부하 편차 방식을 제공하여 운동하는 WBV 그룹과 진동자극을 받지 않고 운동을 하는 제어그룹(control group)으로 나누어 진행하였다. 또한 WBV 그룹은 하지의 근력 편차가 10% 이상인 피험자를 선정하였으며, 제어그룹은 하지 근력 편차가 10% 이하인 자를 선정하였다. 모든 피험자들은 진동판 위에서 스쿼트 운동(squat exercise)을 실시하였다.
- 본 연구에서는 최근 6개월 이내에 근골격계 상해 병력이 없으며, 전신진동운동에 대한 경험이 없고 하지 좌·우 근력 편차가 10% 이상의 불균형을 가진 20대 여성 10명(WBV Group), 10% 이하의 정상인 20대 여성 7명(Control Group)을 대상으로 진행하였다.
- 피험자들은 평균나이 21 ± 3.0 year, 평균신장 160 ± 4.9cm, 평균 체중 49 ± 5.8kg으로 구성되었다(Table 1).
데이터처리
- 0 kor.(SPSS Inc., Chicago, USA)을 사용하여 슬관절 토크에 대한 각각의 평균과 표준편차를 계산하였다. 또한 모든 결과는 Kolmogorovsmirnov 검정을 통해 정규성 검정을 하였으며, 운동 전·후 하지 좌·우 운동부하편차에 따른 슬관절 토크 차이 변화를 분석하기 위하여 대응표본 T 검정을 실시하였다.
- 또한 모든 결과는 Kolmogorovsmirnov 검정을 통해 정규성 검정을 하였으며, 운동 전·후 하지 좌·우 운동부하편차에 따른 슬관절 토크 차이 변화를 분석하기 위하여 대응표본 T 검정을 실시하였다.
- 또한 사후검정(Post hoc analysis)을 통해 측정 시 발생되는 측정 오차 사이의 통계적 유의성을 검증하였으며, 유의수준은 *p<0.05이다.
성능/효과
- 8의 결과는 근가속시간을 나타내는 것으로, 슬관절 신전/굴곡운동을 연속적으로 5번 실시 한 각도들의 합에 대한 슬관절의 토크 시작점에서 속도 역치점까지 소요되는 시간으로, 안정 상태에서 등속성 속도까지 움직일 때 신경근의 능력을 뜻한다. 그 결과 실험 전 약 27%의 편차를 보였던 WBV 그룹은 실험 후 약 12.3%까지 약 54%의 감소를 보였다.
- 1%의 개선효과를 나타냈다. 둘째, 전신진동을 이용한 운동이 근력 불균형을 개선함과 동시에 근 반응성을 유의하게 증가시키는 결과를 나타냈다. 이는 부하 편차 방식의 진동 자극 근방추를 자극하여 근활성을 유도하여 근육 발달에 긍정적인 영향을 미쳐 하지 근력 불균형을 개선시키고, 근 반응성을 향상시킨다고 판단된다.
- 이를 통해 운동 부하 편차 방식을 좌·우 하지에 독립적으로 적용할 시 근력의 불균형을 교정할 수 있다고 사료된다. 또한 본 장비에서 제공되는 운동부하가 우세 하지와 비우세 하지가 독립적인 운동을 할 수 있게 한다고 판단되며 그 결과 위와 같은 근력 불균형을 균형적으로 교정하였다. 즉 근력 우세 하지는 근지구력 운동, 근력 비우세 하지는 근력증진 운동을 수행한 것으로 판단된다.
- 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인을 통제하기 위하여 스쿼트 운동 시 운동자세를 교정해주었다. 또한 피험자들이 운동 및 평가 시 실내온도 20℃와 습도 45-55%를 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다. 각 피험자의 자세에 의한 실험 결과의 오차를 줄이기 위해 운동 중에 같은 동작을 수행할 수 있도록 지시하였다.
- 각 피험자의 자세에 의한 실험 결과의 오차를 줄이기 위해 운동 중에 같은 동작을 수행할 수 있도록 지시하였다. 매회 운동 전 피험자들에게 이상반응 여부를 확인하여 기기에 대한 부작용이 없음을 확인하였다.
- Kang3의 부하 편차 방식을 이용한 로잉 머신이 상지 근력 불균형 개선효과에 관한 연구 결과와 유사한 경향을 보인다. 본 연구 결과 실험 전 15% 이상 하지 근력의 불균형을 보였던 피험자들은 4주 후 10% 이하로 유의하게 감소하는 경향을 보였다. 이는 독립적인 부하를 제공하는 운동방식이 근신경계의 발달을 유도하여 근력 및 근 반응성의 균형적인 발달에 긍정적인 영향을 미치며, 효율적인 운동효과를 유도하는 것이라 사료된다.
- 실험 전 약 16%의 하지 근력 편차를 보였던 WBV 그룹은 실험 후 약 5.2% 수준으로 감소하는 경향을 보였다. 반면, 제어그룹에서는 실험 전 약 3.
- 이는 근 반응성 평가의 지표로 사용된다. 실험 전 약 23%의 편차를 보였던 WBV 그룹은 실험 후 약 5.6% 수준으로 감소하는 경향을 보였다. 반면, CON 그룹에서는 실험전 약 2.
- 실험 전 평균 16%의 편차를 보였던 WBV 그룹은 실험 후 4.7% 수준의 편차를 나타냈다. 제어그룹은 실험 전 3.
- 8% 수준으로 나타났다. 운동 부하 편차 방식을 이용한 WBV 그룹에서 69.1%의 유의한 감소를 보이며 근력 불균형을 개선시키는 효과를 나타냈다. 또한 Fig.
- 1% 수준으로 나타났다. 운동 부하 편차 방식을 이용한 WBV 그룹에서 75.9% 유의하게 감소하는 경향을 보였다. 또한 Fig.
- 이러한 결과들은 전신진동 자극이 슬관절의 신전과 굴곡을 담당하는 근육의 수축 시 근 신경을 연속적으로 자극하여 근육의 긴장을 유발하여 근 가속시간이 향상된다고 사료된다. 즉, 진동자극이 근방추를 자극하고 근육의 반사적인 수축을 유도하여 무자극 상태보다 진동자극을 제공하였을 때 근 활성이 증가하는 영향을 미쳐 근반응성을 증가시키는 것이라 사료된다.14
- 첫째, 부하 편차 방식을 이용한 운동이 하지 좌우 근력 차이를 16%에서 4주 후 5.1% 수준으로 유의하게 감소시키며 69.1%의 개선효과를 나타냈다. 둘째, 전신진동을 이용한 운동이 근력 불균형을 개선함과 동시에 근 반응성을 유의하게 증가시키는 결과를 나타냈다.
후속연구
- 이러한 전신진동운동방식은 하지 뿐 아니라 전신의 근력을 고르게 발달시킬 수 있는 효과적인 운동 프로토콜 개발을 통해 전문 선수의 경기력 향상에 큰 도움이 될 것이라 판단된다. 또한 장기간 부상으로 불균형이 발생한 환자들에게 재활 운동의 일환으로 사용되면 인체에 무리를 주지 않고 효율적으로 운동을 할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 전신진동운동이 근신경계 향상을 유도하여 고령자 및 건강한 성인의 하지 근력 증진에 긍정적인 효과를 나타낸다고 보고하였다.
- 본 연구의 결과 4중 제어를 활용하여 근골격계 부상으로 인해 근력 불균형이 발생한 일반인, 고령자, 전문 운동선수들의 재활 운동 프로그램의 일환으로 응용될 수 있을 것이다. 향후 4중 제어방식을 이용한 전신진동운동의 근력 증진 및 유산소 운동 효과 등 복합전신운동 프로토콜 개발에 대한 연구가 필요하다.
- 이러한 전신진동운동방식은 하지 뿐 아니라 전신의 근력을 고르게 발달시킬 수 있는 효과적인 운동 프로토콜 개발을 통해 전문 선수의 경기력 향상에 큰 도움이 될 것이라 판단된다. 또한 장기간 부상으로 불균형이 발생한 환자들에게 재활 운동의 일환으로 사용되면 인체에 무리를 주지 않고 효율적으로 운동을 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구의 결과 4중 제어를 활용하여 근골격계 부상으로 인해 근력 불균형이 발생한 일반인, 고령자, 전문 운동선수들의 재활 운동 프로그램의 일환으로 응용될 수 있을 것이다. 향후 4중 제어방식을 이용한 전신진동운동의 근력 증진 및 유산소 운동 효과 등 복합전신운동 프로토콜 개발에 대한 연구가 필요하다.
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