Purpose: We aimed to investigate trunk angle and muscle activation of the extremity and back to evaluate the effect of chest compression on work-related musculoskeletal disorders in 119 emergency medical technicians (EMTs). Methods: Eighteen 119 EMTs performed 2-minute chest compression without inte...
Purpose: We aimed to investigate trunk angle and muscle activation of the extremity and back to evaluate the effect of chest compression on work-related musculoskeletal disorders in 119 emergency medical technicians (EMTs). Methods: Eighteen 119 EMTs performed 2-minute chest compression without interruption on a cardiopulmonary resuscitation manikin, during which we measured changes in the trunk and shoulder joint angles, muscle activation (triceps brachii, biceps brachii, erector spinae, gluteus maximus, pectoralis major, rectus abdominis, and rectus femoris) and chest compression accuracy. Results: The decrease in trunk angle by trunk muscle activation was the highest in event 2, the major direction of chest compression. Both shoulder joint angles had no significant difference. Muscle activation of the triceps brachii (p < .01), biceps brachii (p < .05), rectus abdominis (p < .05) and rectus femoris (p < .01) significantly increased during the compression phase compared with the decompression phase, with the rectus femoris showing an increase of 19%. Muscle activation of the erector spinae significantly increased in the decompression phase compared with the compression phase (p < .01). Conclusion: 119 EMTs mainly use the triceps brachii, biceps brachii and pectoralis major muscles during chest compression.
Purpose: We aimed to investigate trunk angle and muscle activation of the extremity and back to evaluate the effect of chest compression on work-related musculoskeletal disorders in 119 emergency medical technicians (EMTs). Methods: Eighteen 119 EMTs performed 2-minute chest compression without interruption on a cardiopulmonary resuscitation manikin, during which we measured changes in the trunk and shoulder joint angles, muscle activation (triceps brachii, biceps brachii, erector spinae, gluteus maximus, pectoralis major, rectus abdominis, and rectus femoris) and chest compression accuracy. Results: The decrease in trunk angle by trunk muscle activation was the highest in event 2, the major direction of chest compression. Both shoulder joint angles had no significant difference. Muscle activation of the triceps brachii (p < .01), biceps brachii (p < .05), rectus abdominis (p < .05) and rectus femoris (p < .01) significantly increased during the compression phase compared with the decompression phase, with the rectus femoris showing an increase of 19%. Muscle activation of the erector spinae significantly increased in the decompression phase compared with the compression phase (p < .01). Conclusion: 119 EMTs mainly use the triceps brachii, biceps brachii and pectoralis major muscles during chest compression.
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문제 정의
스트레스가 강한 동작을 반복적으로 시행하게 되는 구급대원들은 근골격계 질환의 호소율이 많으나 이를 과학적으로 분석한 연구가 부족하고, 이에 대한 예방법에 대한 연구도 미흡하여 본 연구에서는 구급대원 18명을 대상으로 가슴압박소생술을 실시하였을 경우 근활성도, 어깨와 체간의 각도, 가슴압박 깊이와 정확도를 분석하고자 하였다.
가슴압박을 시행하는 구조자의 피로도가 가슴 압박의 질과 심정지환자의 생존율에 영향을 미친다는 사실은 널리 알려져 있으나 이에 영향을 미치는 구조자의 가슴압박 자세 및 이에 이용되는 근육의 활동에 대한 연구는 매우 미미한 실정이다. 이에 본 연구에서는 지속적으로 가슴압박을 시행하였을 때 구조자의 자세와 이와 관련된 근육의 활성도를 조사하여 가슴압박을 시행하는 구조자의 근골격계 손상 예방 및 적절한 가슴압박 자세 교육의 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
1시점은 손바닥을 애니의 가슴에 올려놓은 순간이고, 2시점은 가슴을 최대로 압박하는 순간이며, 3시점은 가슴 부분에서 압박을 해제하는 순간이다. 1시점과 2시점 사이를 압박기 (Compression phase), 2시점과 3시점 사이를 이완기(Decompression phase)로 하였다.
3차원 공간좌표 설정을 위해 연구대상자의 가슴압박을 할 수 있을 정도의 범위(가로 1m, 세로 1m, 높이 2m)의 통제점 틀(Control object)을 설치한 후 6대의 카메라를 작동시켜 통제점 틀을 10초간 촬영한 다음 제거하였다.
Telomyo DTS(Noraxon Inc., Arozona, USA)를 이용하여 체간 및 상지 근육의 근전도 신호를 측정하였다. 수집된 근전도 아날로그 신호를 Telomyo DTS로 보내서 디지털 신호로 전환한 다음 컴퓨터에서 MR-XP Master program (Noraxon Inc.
전기적 신호치를 그대로 사용하면 사람마다 다른 피부저항치 등을 고려할 수 없기 때문이다[19]. 각 근육의 측정은 3회 반복 측정 후 평균값을 산출하여 최대 수의적 등척성 수축력을 결정하였고, 각 측정 사이에 휴식 시간을 충분히 줌으로써 근 피로를 방지하였다.
본 연구에서 적외선 카메라(Motion master 100, Visol, USA) 6대를 사용하여 대상자들의 동작을 촬영하였다. 각각의 고속 카메라는 랜선을 통해 동조(Synchronization)되었고, 촬영과 동시에 3차원 위치 좌표를 얻을 수 있는 카메라의 속도는 100frame/s로 설정하여 촬영하였다. 영상분석과 지면반력기의 동조를 위해 Visol사의 VSAD101인 전압 5V의 신호 발생기 2대를 각 기기와 Sync LED를 연결하고, 불빛이 모든 카메라에 잘 보일 수 있도록 설치하였다.
대상자가 불편함을 느끼지 않도록 검사실의 실내온도와 주위환경을 가장 편안하게 만들고 대상자들은 실험에 들어가기 전 일반적인 특성과 신체계측에 대한 검사로 Biospace사의 체성분 측정 도구 InBody 720 모델을 사용하여 측정에 대한 방법을 충분히 주지시키고 측정하였다.
본 연구에서는 가슴압박을 행하는 일련의 연속된 동작의 3차원 영상분석을 위해 3개의 시점 (Event)과 2개의 국면(Phase)으로 설정하여 실험하였다[8]. 1시점은 손바닥을 애니의 가슴에 올려놓은 순간이고, 2시점은 가슴을 최대로 압박하는 순간이며, 3시점은 가슴 부분에서 압박을 해제하는 순간이다.
, Arozona, USA)를 이용하여 체간 및 상지 근육의 근전도 신호를 측정하였다. 수집된 근전도 아날로그 신호를 Telomyo DTS로 보내서 디지털 신호로 전환한 다음 컴퓨터에서 MR-XP Master program (Noraxon Inc., Arizona, USA)을 이용하여 필터링과 기타 신호 처리를 하였다[Fig. 1].
근전도 신호의 표본 추출률은 1000Hz이었고, 40~250Hz의 대역 필터(Band pass filter)와 잡음을 제거하기 위해 60Hz 노치필터(Notch filter)를 사용하였다. 수집된 신호는 완파 정류(Full wave rectification)한 후 실효평균값(Root mean square, RMS) 처리하였다.
실험 동안 대상자들은 근전도 패드를 부착한 상태로 미국심장협회 2010 지침을 준수하여 본인들이 시행하고 있는 방법으로 인공호흡 없이 가슴압박만 2분 동안 실시하였고 이 기간동안의 체간각도와 근육의 활성도를 분석하였다. Tsou 등[14]의 연구에서는 5분 동안 30회의 가슴압박과 2회의 인공호흡을 수행하는 심폐소생술을 실시하여 1분, 3분, 5분의 체간근육의 근활성도를 보았으나, Ashton 등[13]의 연구에서는 지속적인 가슴압박 3분간 실시하였을 경우 피로도가 상승한다는 결과를 보였고 1분마다 압박자를 교대해야한다고 하였으며, Nishyama 등[17]의 연구에서도 심폐소생술과 가슴압박 소생술의 질 분석을 위하여 각각 2분 동안 실시하였고, 일반적으로 심폐소생술 시 2분마다 교대하기를 권장하고 있으므로 2분간 가슴압박동안 주로 사용되는 근육의 활성도와 체간각도를 분석하였다.
영상 분석을 위해 10mm 반사마커를 가슴압박 동작 시 필요한 분절점에 부착하였으며, Qualysis 사 A/D보드의 외부 트리거(Trigger)를 통해 영상 분석 시스템, 지면반력 측정 시스템에 전기 신호를 입력할 수 있으며 이 전기 신호를 통해 각각의 시스템에서 획득한 자료를 동조시켰다.
각각의 고속 카메라는 랜선을 통해 동조(Synchronization)되었고, 촬영과 동시에 3차원 위치 좌표를 얻을 수 있는 카메라의 속도는 100frame/s로 설정하여 촬영하였다. 영상분석과 지면반력기의 동조를 위해 Visol사의 VSAD101인 전압 5V의 신호 발생기 2대를 각 기기와 Sync LED를 연결하고, 불빛이 모든 카메라에 잘 보일 수 있도록 설치하였다.
각 측정 항목들이 정규분포에 근사한지 알아보기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 실시하여 자료의 정규성 여부를 검정하였다. 이 방법에 따라 각 측정항목의 정규성 여부가 검정되어 모수통계를 실시하였다. 실험데이터를 이용하여 가슴압박의 국면에 따른 평균의 차이를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정(Paired t-test)을 실시하였고, 통계학적 유의수준 ɑ는 .
촬영된 데이터들은 Visol사의 Kwon3D XP Software Package(Version 4.0)를 이용하여 부착된 반사마커에 대한 원자료를 수집, 처리하여 가슴압박 주기에 따라 어깨와 체간의 각도를 분석하였다.
대상 데이터
본 연구는 근골격계 질환이 없는 구급대원으로 S시에 근무하는 1급 응급구조사 18명이 참여하여 마네킹을 대상으로 가슴압박소생술을 실시하였다. 모든 대상자는 연구에 대한 충분한 설명을 듣고 이해를 구하여 자발적 동의를 얻은 후 실험에 참여하였다.
본 연구에 참여한 대상자는 남자 구급대원 18명으로 평균 연령은 29.00±4.26세이고 평균 체중은 71.25±9.21kg, 평균 신장은 174.02±3.46cm, 평균 체질량 지수는 24.05±2.75kg/m2이었다[Table 2].
본 연구에서 적외선 카메라(Motion master 100, Visol, USA) 6대를 사용하여 대상자들의 동작을 촬영하였다. 각각의 고속 카메라는 랜선을 통해 동조(Synchronization)되었고, 촬영과 동시에 3차원 위치 좌표를 얻을 수 있는 카메라의 속도는 100frame/s로 설정하여 촬영하였다.
데이터처리
각 측정 항목들이 정규분포에 근사한지 알아보기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 실시하여 자료의 정규성 여부를 검정하였다. 이 방법에 따라 각 측정항목의 정규성 여부가 검정되어 모수통계를 실시하였다.
본 연구에서 실험 후 획득된 데이터에 대해 SPSS 21.0 통계프로그램을 이용하여 분석하였으며 얻어진 결과는 평균과 표준편차로 기술하였다.
이 방법에 따라 각 측정항목의 정규성 여부가 검정되어 모수통계를 실시하였다. 실험데이터를 이용하여 가슴압박의 국면에 따른 평균의 차이를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정(Paired t-test)을 실시하였고, 통계학적 유의수준 ɑ는 .05로 하였다.
이론/모형
대상자들의 가슴압박 정확도 측정은 기본심폐소생술의 훈련 및 평가에 주로 사용되는 마네킹 애니(Resusci Anne, Laerdal, Norway)를 사용하였다.
측정 대상 근육들의 근활성도를 표준화하기 위하여 최대 수의적 수축(Maximum voluntary contraction; MVC)을 기준으로 표준화하는 %MVC 방법을 사용하였다[18]. 전기적 신호치를 그대로 사용하면 사람마다 다른 피부저항치 등을 고려할 수 없기 때문이다[19].
성능/효과
2분간 사용된 근육의 근활성도를 분석한 결과 위팔세갈래근, 위팔두갈래근, 배곧은근과 넙다리 곧은근은 이완기보다 압박기에 근활성도가 높게 나타나 압박 시 주로 이용되었고, 큰가슴근도 유의한 차이를 보이지 않았지만 압박기에서 근활성도가 유의하게 높아 체간을 앞으로 숙이게 하고 힘을 전달하는데 사용이 되고 있음을 알 수 있었다. 대부분의 근육이 10% 미만의 근활성도를 보였으나 넙다리곧은근은 압박기에서 19%가 넘는 근활성도를 나타내 허리를 굽히는 동작에 많은 수축을 하는 것으로 보인다.
2분간 실시한 가슴압박소생술의 평균깊이는 51.23±3.21mm이고, 가슴압박정확도는 86.41±22.05%로 나타났다[Fig. 4].
가슴압박 소생술시 각 시점에서 어깨와 체간의 각도를 살펴보면 마네킹의 가슴부분에 손바닥을 올려놓은 순간인 시점 1과 압박을 해제하는 순간인 시점 3에서 각각 35.45±13.05°, 35.09±13.20°으로 나타났고, 마네킹의 가슴을 최대로 압박하는 순간인 시점 2에서는 25.38±12.35°의 각도로 마네킹 쪽으로 체간이 더 숙여지는 것을 알수 있었다.
본 연구의 결과들을 종합해보면 2분간의 가슴 압박동안 위팔세갈래근, 위팔두갈래근, 허리폄근, 배곧은근, 넙다리곧은근의 근활성도가 유의하게 증가하여 심폐소생술 시 주로 어깨와 허리의 근육이 사용된다는 것을 알 수 있었다. 따라서 평상 시 구급대원들의 어깨 및 허리 근육에 대한 강화 및 지구력 훈련이나 운동 등을 권장하면 장시간의 구급활동 시 체간 및 어깨의 안정을 주어 어깨 및 팔의 힘 조절을 효과적으로 하여 근피로를 줄여줄수 있고 이로 인해 근골격계의 손상도 감소시켜 환자들에게 효율적인 술기를 제공할 수 있을 것으로 보인다.
대부분의 근육이 10% 미만의 근활성도를 보였으나 넙다리곧은근은 압박기에서 19%가 넘는 근활성도를 나타내 허리를 굽히는 동작에 많은 수축을 하는 것으로 보인다. 허리폄근은 이완기에서 근활성도가 높아 체간을 들어 올리는 데 이용되고 있는 것으로 나타났고, 유의한 차이는 나타나지 않았지만 큰볼기근도 이완기에 더 높은 근활성도를 보였다. Tsou 등[14]의 연구에서 5분 동안의 30:2 심폐소생술을 하는 동안의 가슴압박 구간에 대한 5개의 근육의 근전도 연구 결과 가슴압박 국면(Push-down phase)에서 큰가슴근, 배곧은근, 넓은등근이 가장 높은 근활성도를 나타내었고, 이완기(Release phase)에서는 허리폄근과 큰볼기근의 근활성도가 높게 나와 본 연구 결과와 유사하였다.
후속연구
본 연구에서 압박기에 위팔두갈래근의 경우 근활성도가 이완기때보다 증가한 것으로 볼 때 어깨나 팔꿈치 굽힘에 관여하고 있음을 알 수 있었고, 팔을 수직으로 펴야하는 시점에서 이러한 동작은 시간이 지나면 더 피로하게 되고 자세의 변화를 주고 구급대원의 어깨나 허리 등에 부담이 가중되어 효율적인 압박을 주지 못할 것으로 사료된다. 그러나 본 연구는 시간차에 대한 연구를 하지 않아 차후 이러한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 보인다.
근전도는 인체 모든 동작의 움직임과 힘을 만들어내는 근육들의 기능을 평가하는 가장 객관적이고 쉬운 방법이다[15,16]. 그러므로 가슴압박을 시행하는 동안의 체간의 각도와 이에 사용되는 근육의 활성도를 평가 하면 어떤 자세에서 어떤 근육이 가슴압박에 가장 효율적으로 이용될 수 있는지를 알 수 있어 향후 적절한 가슴압박의 시행요령 교육과 구급대원의 부적절한 자세로 인한 근골격계 손상을 예방하는 데도 큰 도움이 될 것이다.
본 연구의 결과들을 종합해보면 2분간의 가슴 압박동안 위팔세갈래근, 위팔두갈래근, 허리폄근, 배곧은근, 넙다리곧은근의 근활성도가 유의하게 증가하여 심폐소생술 시 주로 어깨와 허리의 근육이 사용된다는 것을 알 수 있었다. 따라서 평상 시 구급대원들의 어깨 및 허리 근육에 대한 강화 및 지구력 훈련이나 운동 등을 권장하면 장시간의 구급활동 시 체간 및 어깨의 안정을 주어 어깨 및 팔의 힘 조절을 효과적으로 하여 근피로를 줄여줄수 있고 이로 인해 근골격계의 손상도 감소시켜 환자들에게 효율적인 술기를 제공할 수 있을 것으로 보인다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 연구 대상자의 수가 18명이어서 일반화하기에는 한계가 있으며, 둘째, 실제 상황이 아닌 실험실이었다는 점과 가슴압박소생술 대상자가 환자가 아닌 마네킹이었다는 것을 들 수 있다. 따라서 향후에는 더 많은 구급대원을 대상으로 한 연구가 실시되어야 할 것이며, 구급대원의 다양한 직무를 분석한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Parekh[12]의 연구에서도 시간이 지나면서 관절의 폄을 나타내는 양의 토크(Positive torque)가 손목과 팔꿉에서 유의하게 감소하는 것으로 나타나 시간이 지날수록 가슴 압박 초기 때보다 팔꿉관절의 폄이 감소되고 굽힘이 일어난다고 사료되며 가슴압박이 장시간동안 지속된다면 팔과 어깨부위까지 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서 압박기에 위팔두갈래근의 경우 근활성도가 이완기때보다 증가한 것으로 볼 때 어깨나 팔꿈치 굽힘에 관여하고 있음을 알 수 있었고, 팔을 수직으로 펴야하는 시점에서 이러한 동작은 시간이 지나면 더 피로하게 되고 자세의 변화를 주고 구급대원의 어깨나 허리 등에 부담이 가중되어 효율적인 압박을 주지 못할 것으로 사료된다. 그러나 본 연구는 시간차에 대한 연구를 하지 않아 차후 이러한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 보인다.
본 연구의 제한점으로는 첫째, 연구 대상자의 수가 18명이어서 일반화하기에는 한계가 있으며, 둘째, 실제 상황이 아닌 실험실이었다는 점과 가슴압박소생술 대상자가 환자가 아닌 마네킹이었다는 것을 들 수 있다. 따라서 향후에는 더 많은 구급대원을 대상으로 한 연구가 실시되어야 할 것이며, 구급대원의 다양한 직무를 분석한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
적절한 자세에서 적절한 근육을 사용하여 가슴 압박을 시행하는 것이 가슴압박의 질을 향상시킴은 물론 이를 시행하는 구급대원의 근골격계 손상의 예방에도 도움을 줄 것이다. 근전도는 인체 모든 동작의 움직임과 힘을 만들어내는 근육들의 기능을 평가하는 가장 객관적이고 쉬운 방법이다[15,16].
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
작업 관련성 근골격계질환은 작업자에게 무엇을 야기시키는가?
산업의 급격한 발달로 인하여 반복 작업 등 다양한 작업에 종사하는 작업자의 수가 늘어나면서 작업과 관련된 작업 관련성 근골격계질환(Workrelated musculoskeletal disorders, WMSDs) 등으로 불리는 새로운 질환들이 발생하고 있다. 이러한 작업 관련성 근골격계질환은 작업자에게 육체적·정신적 고통을 가중시키며, 생산성 감소 등의 경제적 손실 등을 야기시킨다[1].
가슴압박동작의 특징은 무엇인가?
가슴압박은 구부정한 자세에서 체간, 팔 및 손에 의한 반복적인 힘이 필요한 동작으로서[5], 순간적이고 지속적인 움직임을 필요로 하며 매우 반복적이고 기계적인 부하를 허리에서 견뎌야하는 스트레스가 상당한 동작이다[6,7]. 또한 심폐소생술을 시행하는 구급대원의 자세는 가슴압박시 작업부하에 큰 영향을 미친다[8].
Joo의 연구에서 구급대원의 근골격계 손상의 비율은 어떻게 나타났는가?
1%) 순으로 보고하였다. Joo[3]의 연구에서도 구급대원의 49.4%가 근골격계 증상이 있었고, 신체부위 중 허리(33.2%)가 가장 많았고, 어깨 (22%), 목(15.1%) 순으로 조사되었다.
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