태권도 선수와 일반인의 등척성 무릎신전 토크-각도 관계 특성 비교 분석 Comparison of Isometric Knee Extension Torque-Angle Relationship between Taekwondo Athletes and Normal Adults원문보기
Objective : In order for Taekwondo athletes to perform destructive kicking performance, they are expected to have Taekwondo-specific muscle properties such as high muscle strength and power. The purpose of this study was to investigate the joint angle-dependent force-producing property of Taekwondo ...
Objective : In order for Taekwondo athletes to perform destructive kicking performance, they are expected to have Taekwondo-specific muscle properties such as high muscle strength and power. The purpose of this study was to investigate the joint angle-dependent force-producing property of Taekwondo athletes' knee extensor muscles, which is one of the primary muscle groups involved in kicking performance. Method : Ten Taekwondo male athletes (age: $19.9{\pm}0.7yrs$, height: $180.6{\pm}6.2cm$, body mass: $75.9{\pm}8.9kg$, career: $9.2{\pm}2.9yrs$.) and 10 healthy male non-athletes (age: $26.3{\pm}2.6yrs$, height: $174.2{\pm}4.8cm$, body mass: $72.8{\pm}7.7kg$) participated in this study. Subjects performed maximum isometric knee extension at knee joint angles of $40^{\circ}$, $60^{\circ}$, $80^{\circ}$, and $100^{\circ}$ (the full knee extension was set to $0^{\circ}$) with the hip joint angles of $0^{\circ}$ and $80^{\circ}$ (the full extension was set to $0^{\circ}$). During the contractions, knee extension torque using an isokinetic dynamometer simultaneously with muscle activities of the rectus femoris (RF), and the vastus lateralis (VL) and vastus medialis (VM) using surface electromyography were recorded. Based on the torque values at systematically different knee-hip joint angles, the joint torque-angle relationships were established and then the optimal joint angle for the knee extensor was estimated. Results : The results of this study showed that the isometric knee extension torque values were greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group at all hip-knee joint angle combinations (p<.05). When the hip joint was set at $80^{\circ}$, the peak isometric torque was greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($313.61{\pm}36.79Nm$ and $221.43{\pm}35.92Nm$, respectively; p<.05) but the estimated optimum knee joint angles were similar ($62.33{\pm}5.71^{\circ}$ and $62.30{\pm}4.67^{\circ}$ for the Taekwondo athletes and non-athlete group, respectively). When the hip joint was set at $0^{\circ}$, the peak isometric torque was greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($296.29{\pm}45.13Nm$ and $199.58{\pm}25.23Nm$, respectively; p<.05) and the estimated optimum knee joint angle was larger for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($78.47{\pm}5.14^{\circ}$ and $67.54{\pm}5.77^{\circ}$, respectively; p<.05). Conclusion : The results of this study suggests that, compared with non-athletes, Taekwondo athletes have stronger knee extensor strength at all hip-knee joint angle combinations as well as longer optimum muscle length, which might be optimized for the event-specific required performance through prolonged training period.
Objective : In order for Taekwondo athletes to perform destructive kicking performance, they are expected to have Taekwondo-specific muscle properties such as high muscle strength and power. The purpose of this study was to investigate the joint angle-dependent force-producing property of Taekwondo athletes' knee extensor muscles, which is one of the primary muscle groups involved in kicking performance. Method : Ten Taekwondo male athletes (age: $19.9{\pm}0.7yrs$, height: $180.6{\pm}6.2cm$, body mass: $75.9{\pm}8.9kg$, career: $9.2{\pm}2.9yrs$.) and 10 healthy male non-athletes (age: $26.3{\pm}2.6yrs$, height: $174.2{\pm}4.8cm$, body mass: $72.8{\pm}7.7kg$) participated in this study. Subjects performed maximum isometric knee extension at knee joint angles of $40^{\circ}$, $60^{\circ}$, $80^{\circ}$, and $100^{\circ}$ (the full knee extension was set to $0^{\circ}$) with the hip joint angles of $0^{\circ}$ and $80^{\circ}$ (the full extension was set to $0^{\circ}$). During the contractions, knee extension torque using an isokinetic dynamometer simultaneously with muscle activities of the rectus femoris (RF), and the vastus lateralis (VL) and vastus medialis (VM) using surface electromyography were recorded. Based on the torque values at systematically different knee-hip joint angles, the joint torque-angle relationships were established and then the optimal joint angle for the knee extensor was estimated. Results : The results of this study showed that the isometric knee extension torque values were greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group at all hip-knee joint angle combinations (p<.05). When the hip joint was set at $80^{\circ}$, the peak isometric torque was greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($313.61{\pm}36.79Nm$ and $221.43{\pm}35.92Nm$, respectively; p<.05) but the estimated optimum knee joint angles were similar ($62.33{\pm}5.71^{\circ}$ and $62.30{\pm}4.67^{\circ}$ for the Taekwondo athletes and non-athlete group, respectively). When the hip joint was set at $0^{\circ}$, the peak isometric torque was greater for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($296.29{\pm}45.13Nm$ and $199.58{\pm}25.23Nm$, respectively; p<.05) and the estimated optimum knee joint angle was larger for the Taekwondo athletes compared with the non-athlete group ($78.47{\pm}5.14^{\circ}$ and $67.54{\pm}5.77^{\circ}$, respectively; p<.05). Conclusion : The results of this study suggests that, compared with non-athletes, Taekwondo athletes have stronger knee extensor strength at all hip-knee joint angle combinations as well as longer optimum muscle length, which might be optimized for the event-specific required performance through prolonged training period.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 일반인과 태권도선수를 대상으로 엉덩관절 각도 차이에 따른 최적 무릎신전 각도(the optimal knee extension angle) 차이를 분석하고, 이를 바탕으로 장기간 전문적인 태권도 훈련을 받은 선수들의 무릎신전근 특성을 알아보고자 하였다.
본 연구는 장기간 전문적인 훈련을 받아온 태권도 선수와 일반인의 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 차이가 있는지를 알아보기 위하여 무릎신전근 토크-각도 관계(torque-angle relationship)를 분석해 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 연구는 전문적인 훈련을 받아온 태권도 선수와 일반인의 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 차이가 있는지를 알아보기 위하여 두 엉덩관절(80°와 0°) 에서 무릎신전근 토크-각도 관계(torque-angle relationship)를 측정 분석하였다.
이와 같이 본 연구는 근육의 힘-길이 관계(force-length relations)를 바탕으로 토크-각도 관계를 분석하여 전문적인 훈련을 받아온 태권도 선수와 일반인의 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 차이가 있는지를 알아보았다. 그러나 엉덩관절과 무릎관절의 각도 변화를 통하여 무릎신전근의 길이변화를 추정하였으므로 더 정확한 무릎신전근의 힘-길이 관계를 알아보기 위한 후속 연구가 필요하겠다.
제안 방법
1) 각각의 엉덩관절 각도에서 그룹 및 무릎 각도에 따른 최대 토크의 차이를 반복측정 이원 변량분석(2 groups × 4 knee angles) 하였다.
2) 최대 무릎신전 토크에 상응하는 3차 추세선을 통하여 최적 무릎 각도와 최대 토크를 추정하였으며, 그룹 및 엉덩관절 각도에 따른 최적 무릎 각도와 최대 토크의 차이는 반복측정 이원변량분석(2 groups × 2 hip angles) 을 하였다.
, USA)을 사용하여 분석하였다. 근력 측정 장비에서 나온 신호는 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수 10 Hz)로 필터링한 후 분석하였다. 무릎신전 근력은 무릎신전 최대 토크가 항정상태 (steady-state)를 이루는 구간 중 500 ms(최대값이 나오는 시점에서 앞뒤로 250 ms)에 해당하는 구간의 평균값을 사용하였으며, 이와 상응하는 구간에서 근전도의 RMS(root mean square) 값을 계산하여 무릎신전 근활성화 정도를 분석하였다.
근력 측정 장비와 근활성도 측정 장비로부터의 아날로그 신호들을 동기화하여 수집하기 위한 시스템을 구성하였다. 근전도 신호는 차단 주파수(band width)는 20-450 Hz, 전극의 공통성분 제거비율(CMRR)은 110 dB로 설정하였다.
×1000 증폭된 아날로그 신호는 2000 Hz 비율로 샘플링 하였으며, 각 전극으로부터의 신호는 무선 송신기를 통하여 사후 분석을 위하여 개인용 컴퓨터에 저장하였다. 근력 측정 장비의 무릎관절 각도 및 토크 신호와 근전도 신호는 BNC Interface (BNC-2110, National Instrument Inc., USA)와 A/D Converter (NI-6036E, National Instrument Inc., USA)를 거쳐 2,000 Hz 빈도로 수집하였고, 자체적으로 작성한 데이터 수집 프로그램 (LabView 8.5, National Instrument Inc., USA)을 이용하여 사후 분석을 위하여 컴퓨터에 저장하였다.
근전도 전극을 가측넓은근(vastus lateralis, VL), 안쪽넓은근(vastus medialis, VM) 및 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)에 부착하고, 무릎신전 근력 측정과 동시에 근활성도를 측정하였다. 근전도 전극 부착 전 각 근육의 피부를 제모하고 알코올로 닦아내어 신호에 영향을 줄 수 있는 저항을 최소화 하였으며, 근전도 전극의 부착 위치는 Surface ElectroMyoGraphy for the non-Invasive Assessment of Muscles (SENIAM: www.seniam.org)에서 설명하는 위치를 참조하였다.
, USA)를 사용하였다. 근전도 전극을 가측넓은근(vastus lateralis, VL), 안쪽넓은근(vastus medialis, VM) 및 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)에 부착하고, 무릎신전 근력 측정과 동시에 근활성도를 측정하였다. 근전도 전극 부착 전 각 근육의 피부를 제모하고 알코올로 닦아내어 신호에 영향을 줄 수 있는 저항을 최소화 하였으며, 근전도 전극의 부착 위치는 Surface ElectroMyoGraphy for the non-Invasive Assessment of Muscles (SENIAM: www.
근력 측정 장비에서 나온 신호는 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수 10 Hz)로 필터링한 후 분석하였다. 무릎신전 근력은 무릎신전 최대 토크가 항정상태 (steady-state)를 이루는 구간 중 500 ms(최대값이 나오는 시점에서 앞뒤로 250 ms)에 해당하는 구간의 평균값을 사용하였으며, 이와 상응하는 구간에서 근전도의 RMS(root mean square) 값을 계산하여 무릎신전 근활성화 정도를 분석하였다. 무릎신전 최대근력 발현각도는 측정한 토크 값들의 3차 다항식 추세선을 이용하여 최대근력 발현각도 값을 구하였다.
무릎신전 근력은 무릎신전 최대 토크가 항정상태 (steady-state)를 이루는 구간 중 500 ms(최대값이 나오는 시점에서 앞뒤로 250 ms)에 해당하는 구간의 평균값을 사용하였으며, 이와 상응하는 구간에서 근전도의 RMS(root mean square) 값을 계산하여 무릎신전 근활성화 정도를 분석하였다. 무릎신전 최대근력 발현각도는 측정한 토크 값들의 3차 다항식 추세선을 이용하여 최대근력 발현각도 값을 구하였다.
, Germany)를 사용하였다. 실험 대상자를 근력 측정 장비에 앉도록 하고 무릎 관절의 중심을 동력계(dynamometer)의 회전축과 일치하도록 좌석과 등받이를 조정하였다. 양손은 동력계 양옆의 고정 손잡이를 잡도록 하고, 무릎신전 운동에 방해가 되지 않는 범위에서 다른 신체부위의 움직임으로 인한 외력이 가해지지 않도록 피험자의 흉부, 대퇴부 및 하퇴부를 고정벨트로 고정하였다.
실험 대상자를 근력 측정 장비에 앉도록 하고 무릎 관절의 중심을 동력계(dynamometer)의 회전축과 일치하도록 좌석과 등받이를 조정하였다. 양손은 동력계 양옆의 고정 손잡이를 잡도록 하고, 무릎신전 운동에 방해가 되지 않는 범위에서 다른 신체부위의 움직임으로 인한 외력이 가해지지 않도록 피험자의 흉부, 대퇴부 및 하퇴부를 고정벨트로 고정하였다. 엉덩관절과 무릎관절의 최대 신전 지점을 0°로 지정하고, 엉덩관절의 각도는 80°, 0°에서 무릎관절의 각도는 40°, 60°, 80°, 100°에서 각각 2번의 등척성 무릎신전 최대근력을 측정하였다[Figure 1].
엉덩관절과 무릎관절의 최대 신전 지점을 0°로 지정하고, 엉덩관절의 각도는 80°, 0°에서 무릎관절의 각도는 40°, 60°, 80°, 100°에서 각각 2번의 등척성 무릎신전 최대근력을 측정하였다[Figure 1].
엉덩관절이 0°일 때 그룹과 무릎관절 각도 요인 간에 유의한 상호작용이 관찰되어(p<.05), 그룹 별로 무릎각도에 따른 최대 무릎신전 토크 차이를 알아보았다.
엉덩관절이 80°일 때 그룹과 무릎관절 각도 요인 간에 유의한 상호작용이 관찰되어(p<.05), 그룹 별로 무릎각도에 따른 최대 무릎신전 토크 차이를 알아보았다.
최대 무릎신전 토크 발현각도에서 그룹과 엉덩관절 각도 요인 간에 유의한 상호작용이 관찰되어(p<.05), 각각의 엉덩관절 각도에서 그룹에 따른 차이를 알아보았다.
엉덩관절과 무릎관절의 최대 신전 지점을 0°로 지정하고, 엉덩관절의 각도는 80°, 0°에서 무릎관절의 각도는 40°, 60°, 80°, 100°에서 각각 2번의 등척성 무릎신전 최대근력을 측정하였다[Figure 1]. 측정 각도의 순서는 무작위로 실시하였으며, 무릎신전 시 점진적 증가(ramp)구간 이후 항정상태(steady-state) 구간이 3초간 유지되는 최대 자발적 등척성 수축(maximum voluntary isomeric contraction, MVIC)을 유도하고, 각도별 측정 중간에 최소 2분간의 휴식을 취하도록 하였다.
태권도 선수 그룹(G1)과 일반인 그룹(G2)의 가측넓은근 (VL), 안쪽넓은근(VM) 및 넙다리곧은근(RF)의 활성도는 엉덩 관절 80°에서 무릎관절 60°의 MVIC 근전도를 기준으로 나머지 각도에 대하여 %MVIC로 정규화(normalization)하였다.
대상 데이터
본 연구는 신경·근 질환이 없는 건강한 남자 대학생으로서, 태권도 겨루기 선수기간 5년 이상의 태권도 선수 10명(나이:19.9±0.7 yrs, 신장 : 180.6±6.2 cm, 체중: 75.9±8.9 kg, 경력: 9.2±2.9 yrs)과 체계적인 훈련을 받지 않은 건강한 성인 10명 (나이 : 26.3±2.6 yrs, 신장: 174.2±4.8 cm, 체중: 72.8±7.7 kg)을 실험 대상으로 하였다.
데이터처리
근력 측정 장비와 근전도 측정 장비에서 나온 신호는 상용 신호분석 프로그램(Chart 5, ADInstruments Inc., USA)을 사용하여 분석하였다. 근력 측정 장비에서 나온 신호는 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수 10 Hz)로 필터링한 후 분석하였다.
상호작용 효과가 유의한 경우 일원 변량분석(one-way ANOVA) 및 Tukey’s HSD분석을 사용하여 사후분석을 실시하였다.
상호작용 효과가 유의한 경우 일원변량분석(one-way ANOVA) 및 Tukey’s HSD분석을 사용하여 사후분석을 실시하였다.
측정한 모든 변인들은 SPSS 21.0(IBM Inc., USA) 프로그램을 이용하여 각 그룹별 측정 항목의 평균(mean)과 표준편차 (SD)로 나타내었다.
이론/모형
각도 변화에 따른 등척성 무릎신전 근력을 측정하기 위하여 동력계(CON-TREX® MJ, Physiomed Ltd., Germany)를 사용하였다.
각도 변화에 따른 등척성 무릎신전 근활성도를 측정하기 위하여 무선 표면 근전도계(Trigno Wireless EMG, Delsys Inc., USA)를 사용하였다. 근전도 전극을 가측넓은근(vastus lateralis, VL), 안쪽넓은근(vastus medialis, VM) 및 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)에 부착하고, 무릎신전 근력 측정과 동시에 근활성도를 측정하였다.
성능/효과
넷째, 엉덩관절 80°, 0°의 모든 무릎각도에서 태권도 선수 그룹과 일반인 그룹 간 가측넓은근(VL), 안쪽넓은근(VM) 및 넙다리곧은근(RF) 활성도의 통계적 유의차는 나타나지 않았다.
둘째, 엉덩관절 80°에서 태권도 선수 그룹의 최대토크 발현 각도는 무릎관절 62.33±5.71°, 일반인 그룹의 최대토크 발현각도는 무릎관절 62.30±4.67°로 나타났다.
, 2010), 특정 종목의 운동 수행 특이성을 반영한 장기간의 훈련은 근육의 특성에 영향을 줄 수 있다고 볼 수 있다. 따라서 스포츠 종목과 근육의 길이변화 환경에 따라서 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이가 다를 수 있다는 것을 알 수 있다.
모든 무릎관절 각도에서 태권도 선수 그룹(G1)과 일반인 그룹(G2)간 가측넓은근(VL), 안쪽넓은근(VM) 및 넙다리곧은근(RF) 활성도의 유의한 차이는 나타나지 않았다(Table 2).
23 Nm로 나타났다. 모든 무릎관절 각도에서 태권도 선수 그룹이 일반인 그룹보다 더 큰 토크를 발현하였다.
무릎신전근의 길이 차이를 체계적으로 유도하기 위하여 태권도 선수와 일반인의 엉덩관절 80°, 0°와 무릎관절 40°, 60°, 80°, 100°의 각도별 등척성 무릎신전 근력과 근활성도를 측정하였으며, 그 결과 근육의 활성도에 따른 영향 없이 태권도 선수와 일반인의 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에서 유의한 차이가 있음을 확인하였다.
셋째, 엉덩관절 80°에서 태권도 선수 그룹과 일반인 그룹의 무릎신전 토크-각도 관계 모양에 차이는 나타나지 않았다.
엉덩관절 0°에서 태권도 선수 그룹은 무릎신전근의 길이가 더 긴 각도에서 최대근력을 발현하고, 일반인 그룹은 무릎신전근의 길이가 더 짧은 각도에서 최대근력을 발현하는 것으로 나타났다.
이러한 결과들을 종합해 보면 장기간 전문적인 태권도 훈련은 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 영향을 미칠 수 있는 요인으로 추론할 수 있다. 본 연구의 결과는 하지 근력 향상에 많은 비중을 두고 있는 태권도 선수들의 경기력 향상과 근육의 적응특성에 대한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
첫째, 엉덩관절 80°에서 태권도 선수 그룹의 최대토크는 313.61±36.79 Nm, 일반인 그룹의 최대토크는 221.43±35.92 Nm로 나타났다.
최대 토크는 그룹 및 엉덩관절 각도간의 유의한 상호작용이 관찰되지 않았으며, 엉덩관절 각도에 따른 두 그룹의 유의한 차이를 확인하였다(p<.05).
후속연구
그러나 Ullrich와 Brüeggemann (2008)의 연구에서 장거리 달리기 선수, 사이클 선수, 철인삼종 선수, 테니스 선수들의 넙다리네갈래근 모멘트-무릎각도 관계의 유의한 차이를 관찰하지 못한 경우도 보고되었지만, 동일 그룹의 후속 연구 (Ullrich, Kleinöder ＆ Brüggemann, 2009)에서 트레이닝 방법을 달리할 경우 최대근력 발현 길이(관절각도)에 영향을 미칠 수 있음을 관찰하고 종목 특성에 따른 변화에 대한 후속 연구의 필요성을 역설하였다.
이와 같이 본 연구는 근육의 힘-길이 관계(force-length relations)를 바탕으로 토크-각도 관계를 분석하여 전문적인 훈련을 받아온 태권도 선수와 일반인의 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 차이가 있는지를 알아보았다. 그러나 엉덩관절과 무릎관절의 각도 변화를 통하여 무릎신전근의 길이변화를 추정하였으므로 더 정확한 무릎신전근의 힘-길이 관계를 알아보기 위한 후속 연구가 필요하겠다. 더불어 운동선수와 일반인 간에 나타나는 근육의 생체역학적 특성 차이에 대한 규명 연구를 통해 선수 선발 및 트레이닝 방법에 대한 정보 축적이 필요할 것으로 사료된다.
그러나 엉덩관절과 무릎관절의 각도 변화를 통하여 무릎신전근의 길이변화를 추정하였으므로 더 정확한 무릎신전근의 힘-길이 관계를 알아보기 위한 후속 연구가 필요하겠다. 더불어 운동선수와 일반인 간에 나타나는 근육의 생체역학적 특성 차이에 대한 규명 연구를 통해 선수 선발 및 트레이닝 방법에 대한 정보 축적이 필요할 것으로 사료된다.
이러한 결과들을 종합해 보면 장기간 전문적인 태권도 훈련은 무릎신전 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이에 영향을 미칠 수 있는 요인으로 추론할 수 있다. 본 연구의 결과는 하지 근력 향상에 많은 비중을 두고 있는 태권도 선수들의 경기력 향상과 근육의 적응특성에 대한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
생체역학적 측면에서 근육의 최대 힘 발현 능력을 결정짓는 여러 가지 요인 중 근육의 길이(Gordon, Huxley & Julian, 1966)와 수축속도(Hill, 1938; Katz, 1939)는 근수축 특성을 결정하는 중요한 요소이며 특히 다양한 스포츠 종목에서 종목의 특성을 반영한 근육의 수축 특성이 존재하는가, 그리고 그 특성은 선천적으로 결정되는 것인지 아니면 트레이닝을 통하여 후천적으로 최적화 할 수 있는 것인지에 대한 연구는 경기력 극대화를 위한 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사이클 선수와 달리기 선수의 단 관절 근육을 비교한 결과는?
Herzog, Guimares와 Anton (1991)의 연구에서 인체의 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)을 대상으로 모멘트-길이 관계를 관찰한 결과 넙다리곧은근이 서로 다른 길이에서 사용되는 자세로 장기간 훈련하는 사이클 선수와 장거리 달리기 선수의 경우, 사이클 선수가 장거리 달리기 선수와 비교하여 넙다리 곧은근이 상대적으로 짧은 길이에서 강한 근력을 발휘한다고 보고하였다. 이후 Savelberg와 Meijer (2003)의 연구에서는 단 관절 근육의 경우 사이클 선수가 달리기 선수보다 긴 근육 길이에서 큰 근력을 발휘하며, 다관절 근육의 경우 달리기 선수가 더 긴 근육 길이에서 큰 근력을 발휘하는 것을 관찰하였으며, Brughelli, Cronin과 Nosaka (2010)의 연구에서도 호주럭비 선수와 사이클 선수의 무릎신전근을 대상으로 한 연구에서도 최대 등척성 근력이 발휘되는 무릎 관절 각도의 차이를 관찰하여 Herzog 등 (1988)의 연구 결과를 뒷받침하였다.
인체의 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)을 대상으로 모멘트-길이 관계를 관찰한 결과는?
Herzog, Guimares와 Anton (1991)의 연구에서 인체의 넙다리곧은근(rectus femoris, RF)을 대상으로 모멘트-길이 관계를 관찰한 결과 넙다리곧은근이 서로 다른 길이에서 사용되는 자세로 장기간 훈련하는 사이클 선수와 장거리 달리기 선수의 경우, 사이클 선수가 장거리 달리기 선수와 비교하여 넙다리 곧은근이 상대적으로 짧은 길이에서 강한 근력을 발휘한다고 보고하였다. 이후 Savelberg와 Meijer (2003)의 연구에서는 단 관절 근육의 경우 사이클 선수가 달리기 선수보다 긴 근육 길이에서 큰 근력을 발휘하며, 다관절 근육의 경우 달리기 선수가 더 긴 근육 길이에서 큰 근력을 발휘하는 것을 관찰하였으며, Brughelli, Cronin과 Nosaka (2010)의 연구에서도 호주럭비 선수와 사이클 선수의 무릎신전근을 대상으로 한 연구에서도 최대 등척성 근력이 발휘되는 무릎 관절 각도의 차이를 관찰하여 Herzog 등 (1988)의 연구 결과를 뒷받침하였다.
스포츠 종목과 근육의 길이변화 환경에 따라서 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이가 다를 수 있다는 것을 알 수 있는 근거는?
그러나 Ullrich와 Brüeggemann (2008)의 연구에서 장거리 달리기 선수, 사이클 선수, 철인삼종 선수, 테니스 선수들의 넙다리네갈래근 모멘트-무릎각도 관계의 유의한 차이를 관찰하지 못한 경우도 보고되었지만, 동일 그룹의 후속 연구 (Ullrich, Kleinöder ＆ Brüggemann, 2009)에서 트레이닝 방법을 달리할 경우 최대근력 발현 길이(관절각도)에 영향을 미칠 수 있음을 관찰하고 종목 특성에 따른 변화에 대한 후속 연구의 필요성을 역설하였다.
또한 신장성 운동에서 운동 수행 후 미세 근육 손상에 의한 최적 근육 길이의 변화가 있을 수 있다는 선행 연구에서의 관찰을 감안할 경우(Morgan & Allen, 1999; Chen, Nosaka & Sacco, 2007; Lee et al., 2010), 특정 종목의 운동 수행 특이성을 반영한 장기간의 훈련은 근육의 특성에 영향을 줄 수 있다고 볼 수 있다. 따라서 스포츠 종목과 근육의 길이변화 환경에 따라서 근력과 최대근력을 발현할 수 있는 근육의 길이가 다를 수 있다는 것을 알 수 있다.
참고문헌 (14)
Brughelli, M., Cronin, J., & Nosaka, K. (2010). Muscle architecture and optimum angle of the knee flexors and extensors: a comparison between cyclists and australian rules football players. Journal of Strength and Conditioning Research, 24(3), 717-721.
Chen, T. C., Nosaka, K., & Sacco, P. (2007). Intensity of eccentric exercise, shift of optimum angle and the magnitude of repeated bout effect. Journal of Applied Physiology, 102(3), 992-999.
Gordon, A. M., Huxley, A. F., & Julian, F. J. (1966). The variation in isometric tension with sarcomere length in vertebrate muscle fibres. The Journal of Physiology, 184(1), 170-192.
Herzog, W., Guimaraes, A. C., Anton, M. G., & Garter-Erdman, K. A. (1991). Moment-length relations of rectus femoris muscles of speed skaters/cyclists and runner. Medicine & Science in Sports & Exercise, 23(11), 1289-1296.
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