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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 WBV의 효과를 검증하기 위해서 다양한 스쿼트 동작(squat motion)과 진동자극의 유·무에 따른 하지의 근 활성 변화 특성에 대한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 다양한 스쿼트 자세와 WBV이 하지 근 활성 변화에 미치는 효과에 대해 보고한 기초 연구이다. 그 결과 진동자극을 제공하였을 때 그렇지 않은 경우보다 더 높은 근 활성을 보이는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 근전도 평가는 Bagnoli-EMG 8ch(Delsys Inc., Boston, MA, USA)를 이용하여 그림 4와 같이 대퇴직근 (RF : Rectus Femoris), 외측광근 (VL : Vastus Lateralis), 내측광근 (VM : Vastus Medialis)를 측정하였다. 또한 매 측정 시 근육 위치에 따른 근전도 오차를 줄이기 위해 해당 근육의 관절 길이의 1/2 지점을 지정해 측정을 실시하였다[21].
- , Boston, MA, USA)를 이용하여 그림 4와 같이 대퇴직근 (RF : Rectus Femoris), 외측광근 (VL : Vastus Lateralis), 내측광근 (VM : Vastus Medialis)를 측정하였다. 또한 매 측정 시 근육 위치에 따른 근전도 오차를 줄이기 위해 해당 근육의 관절 길이의 1/2 지점을 지정해 측정을 실시하였다[21]. 전극(DE-3.
- 실험 전 운동 자세를 숙지하기 위해 반복적인 자세 훈련을 실시하였다. 또한 매 측정이 끝난 후 15분씩 휴식시간을 제공하여 근피로의 누적을 최소화 하였다.
- 또한 측정된 10초 간의 데이터 중 전·후 2초의 데이터는 제거한 후 3∼8초 사이의 측정값을 분석하였다.
- , Korea)를 이용하여 수행하였다. 본 연구에 사용된 WBV의 구동방식은 기존의 회전모터나 시소방식이 아닌 스피커 진동원리를 이용한 보이스코일 모터방식을 응용하였다. 이 진동기기는 낮은 주파수 영역까지 구동이 가능하다.
- Siu(2010)는 정적인 자세에서 26Hz의 주파수를 이용하여 진동자극을 제공하였을 때 근 활성이 제일 크게 일어난다고 보고하였다[17]. 본 연구에서 제공된 주파수는 기존 연구들에서 사용된 주파수[7,16,17,18,19,20]의 평균 주파수인 25Hz로 설정하였고, 운동 강도는 본 기기를 사용하여 피험자들을 대상으로 0-90 레벨까지의 진동 강도를 제공하여 근 활성 평가를 수행한 결과 근 활성을 제일 높게 유도하는 것으로 판단된 40 레벨로 설정하였다.
- 본 연구에서는 그림 1과 같이 전신진동운동기(VM-10, Sonicworld., Ltd., Korea)를 이용하여 수행하였다. 본 연구에 사용된 WBV의 구동방식은 기존의 회전모터나 시소방식이 아닌 스피커 진동원리를 이용한 보이스코일 모터방식을 응용하였다.
- 피험자는 진동과 무진동 두 가지 조건에서 네 가지 스쿼트 동작을 수행한다. 스쿼트 동작을 수행하며 하지에 근전도 측정 및 분석을 실시하였다.
- 피험자들은 그림 3과 같이 진동판 위에서 Low Squat(LS : 슬관절 굴곡 각도 90°), High Squat(HS : 슬관절 굴곡 각도 120°), One Leg Squat(OS : 외발 서기 후 슬관절 굴곡 각도 120°), Heel Up & High Squat(HU&HS : 뒤꿈치 들고 슬관절 굴곡 각도 120°)로 구성되는 4가지 스쿼트 동작을 20초씩 3회 반복 수행하였다. 실험 전 운동 자세를 숙지하기 위해 반복적인 자세 훈련을 실시하였다. 또한 매 측정이 끝난 후 15분씩 휴식시간을 제공하여 근피로의 누적을 최소화 하였다.
- 진동 자극은 10초 무자극, 10초 진동자극을 제공하였다. Siu(2010)는 정적인 자세에서 26Hz의 주파수를 이용하여 진동자극을 제공하였을 때 근 활성이 제일 크게 일어난다고 보고하였다[17].
- 피험자들은 그림 3과 같이 진동판 위에서 Low Squat(LS : 슬관절 굴곡 각도 90°), High Squat(HS : 슬관절 굴곡 각도 120°), One Leg Squat(OS : 외발 서기 후 슬관절 굴곡 각도 120°), Heel Up & High Squat(HU&HS : 뒤꿈치 들고 슬관절 굴곡 각도 120°)로 구성되는 4가지 스쿼트 동작을 20초씩 3회 반복 수행하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 최근 6개월 이내에 근골격계 상해병력이 없으며, WBV에 대한 경험이 없는 건강한 20대 여성 10명을 대상으로 진행하였다. 피험자들은 평균나이 23±1.
- 또한 매 측정 시 근육 위치에 따른 근전도 오차를 줄이기 위해 해당 근육의 관절 길이의 1/2 지점을 지정해 측정을 실시하였다[21]. 전극(DE-3.1, Delsys Boston, MA, USA)은 가로 10mm, 세로 1mm의 바 형식으로 이루어진 일체형 이며, Ag로 구성된 반영구 전극을 사용하였다[22]. 그라운드 전극은 슬개골에 부착하였다.
데이터처리
- 그라운드 전극은 슬개골에 부착하였다. 측정된 근전도 데이터의 root mean square(RMS)값의 평균값을 분석하여 결과를 도출하였다. 측정 시 실내 온도 20℃와 습도 45-55%는 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다.
- 통계적 유의성을 확인하기 위해 SPSS 18.0 Kor을 사용하여 스쿼트 동작 시 실시간 EMG 데이터의 RMS값에 대한 각각의 평균과 표준편차를 계산하였고 모든 결과는 Kolmogorov-smirnov 검정을 통해 정규성 검정을 하였으며, 진동자극과 무자극의 근활성도를 비교하기 위하여 대응표본 T-검정을 실시하였다. 유의성을 검증하기 위한 통계학적 유의 수준은 *p<0.
이론/모형
- 본 연구는 다양한 스쿼트 자세와 진동자극 유·무에 따른 하지 근 활성 변화 특성에 대한 평가로 진동 자극이 제공된 상태에서의 운동이 무자극 상태에서 운동보다 근 활성이 더 높아 진다는 Roealants(2006)의 연구를 기반으로 설계하였다[15].
성능/효과
- 본 연구에서는 다양한 스쿼트 자세와 WBV이 하지 근 활성 변화에 미치는 효과에 대해 보고한 기초 연구이다. 그 결과 진동자극을 제공하였을 때 그렇지 않은 경우보다 더 높은 근 활성을 보이는 것으로 나타났다.
- 내측광근은 WBV 제공시 HS 동작에서 22%, HU&HS 22%, LS 23%, OS 20%의 변화를 보였으며, LS 동작 시 제일 높은 근 변화을 보였다.
- 또한 스쿼트 자세에서 진동자극이 자세 균형 능력을 감소 시키나, 근방추를 활성을 통해 근반응성을 증가 시키고 자세 균형 유지에 도움을 주는 것이라 판단된다[9, 21]. 대퇴직근과 외측광근에 비해 내측광근에 높은 근활성 증가를 보였다. 모든 스쿼트 동작은 무릎을 구부리는 자세로, 무릎을 구부리는 동작에서 내측광근 및 무릎 주변 근육이 주로 사용되는 것이라 판단되며[15], 이러한 결과는 WBV이 신경근을 자극하여 하지 근 활성 증가에 긍정적인 영향을 주는 것으로 사료된다.
- 대퇴직근의 경우 WBV 제공시 HS 동작에서 27%, HU&HS 23%, LS 28%, OS 18%의 변화를 보였으나 유의한 변화를 보이지 않았다.
- 외측광근의 경우 HS 동작에서 28%, HU&HS 17%, LS 13%, OS 13%의 변화를 보였으나 유의한 변화를 보이지 않았다. 또한 HS 동작에서 WBV 제공 시 제일 큰 근 활성 증가를 보였다. 내측광근은 WBV 제공시 HS 동작에서 22%, HU&HS 22%, LS 23%, OS 20%의 변화를 보였으며, LS 동작 시 제일 높은 근 변화을 보였다.
- 대퇴직근의 경우 WBV 제공시 HS 동작에서 27%, HU&HS 23%, LS 28%, OS 18%의 변화를 보였으나 유의한 변화를 보이지 않았다. 또한 LS 동작 시 제일 높은 근 활성을 보였다. 외측광근의 경우 HS 동작에서 28%, HU&HS 17%, LS 13%, OS 13%의 변화를 보였으나 유의한 변화를 보이지 않았다.
- 또한 대퇴직근과 내측광근에서 진동자극 전·후 유의한 증가를 보였다.
- 또한 외측광근의 진동자극 전·후 변화에서 유의한 차이를 보였다(*p<0.05).
- 모든 측정 근육에서 LS와 OS동작이 HU&HS 보다 근 활성 증가율이 유의하게 높은 결과를 나타냈다.
- 모든 측정 근육에서 네 가지 동작 중 LS, OS 동작에서 가장 높은 근 활성 증가를 보였다. 이는 다른 동작에 비해 LS와 OS 동작의 난이도가 높아 더 많은 근 활성을 유도하는 것으로 판단된다.
- 외측광근의 경우 HS 동작에서 28%, HU&HS 17%, LS 13%, OS 13%의 변화를 보였으나 유의한 변화를 보이지 않았다.
후속연구
- Tonic vibration reflex(TVR) 효과를 유도한 하지근력 운동과 호흡·순환계를 자극하는 유산소 운동형태를 복합적으로 실시하면 전신진동운동의 효과가 더욱 커질 수 있을 것으로 사료된다.
- 향후 WBV 운동 시 LS나 OS 동작과 같은 운동을 수행하면 신경근 자극을 통하여 근 활성을 높이며, 슬관절 신전 근력과 순발력 향상에도 긍정적인 효과를 나타낼 것으로 사료된다. 또한 OS 동작을 이용한 운동은 근력 뿐 아니라 자세균형능력 향상에 효과적인 운동방법이 될 것이라 사료된다.
- Tonic vibration reflex(TVR) 효과를 유도한 하지근력 운동과 호흡·순환계를 자극하는 유산소 운동형태를 복합적으로 실시하면 전신진동운동의 효과가 더욱 커질 수 있을 것으로 사료된다. 또한 전신진동운동기를 이용하여 근력 증진, 자세균형 능력, 신체구성 변화, 유산소 운동 효과 등 다양한 효과에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
- 향후 WBV 운동 시 LS나 OS 동작과 같은 운동을 수행하면 신경근 자극을 통하여 근 활성을 높이며, 슬관절 신전 근력과 순발력 향상에도 긍정적인 효과를 나타낼 것으로 사료된다. 또한 OS 동작을 이용한 운동은 근력 뿐 아니라 자세균형능력 향상에 효과적인 운동방법이 될 것이라 사료된다.
- 향후 이러한 데이터를 기반으로 일반인, 고령자, 전문 선수의 효과적인 운동처방 및 재활 프로그램의 일환으로 응용될 수 있을 것으로 판단된다.
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