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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 재활스포츠선수의 8주간 데드리프트 운동 시 전신진동운동제공이 근 기능 특성에 어떠한 영향을 미치는지에 관한 효과를 검증하는데 있다.
제안 방법
- 8주간의 운동프로그램을 피험자들은 경사기능 음파진동 운동기에서, [Figure 3]과 같이 진동판 위에 5 kg의 막대(bar)를 오버그립의 형태로 잡고 어깨넓이로 선 상태에서 루마니안 데드리프트(dead-lift)동작을 실시하였다. 동작 시선은 정면 또는 15°도 위로 향하게 턱을 들어 몸 쪽으로 당기도록 하고, 등과 허리를 활짝 펴서 척추는 아치 형태를 유지하게 하였고, 구간을 총 3 단계로 구분하여 단계 1은 대퇴사두근, 단계 2는 슬개골, 단계 3은 경골·비골에 위치하도록 상승과 하강 구간을 구분하여 각 구간 당 1초씩 3초간 구부리고, 3초간 일어서도록 지시하였다.
- 또한, 엉덩이는 뒤로 빼주어 무릎에 부하를 줄이고, 바벨 바(bar)는 정강이에 붙여 어깨와 수직선상에 위치되도록 교정하였으며, 메트로놈과 스톱워치를 이용하여 운동시간을 정확하게 통제하여 피험자들에게 동일한 운동시간 및 운동 강도를 제공하였다. TG 그룹에 제공되는 WBV는 경사기능 전신진동운동(Sonicworld, Ltd., Korea)를 이용하여 진동운동을 수행하였다. 진동주파수는 10 Hz로, 진동강도는 5 mm로 고정하고, 경사는 5°로 제공하였다.
- 근력평가는 근력요소 중 배근력을 측정하였다. 배근력(back muscle strength)은 배근력계(SH-9600E, Helmas Korea)를 사용하였다.
- 근지구력은 윗몸일으키기로 측정하였으며 자세는 윗몸 일으키기 장비(SH-9600N, Helmas Korea)에 누운 자세에서 무릎 각도는 약 70~90° 정도로 구부리고 양손은 깍지를 낀 상태로 머리 뒤로 두고 누운 뒤 두 팔꿈치를 무릎에 닿고 제자리로 돌아가면 1회로 하여 30초간 실시한 횟수를 기록하였다.
- 동작 시선은 정면 또는 15°도 위로 향하게 턱을 들어 몸 쪽으로 당기도록 하고, 등과 허리를 활짝 펴서 척추는 아치 형태를 유지하게 하였고, 구간을 총 3 단계로 구분하여 단계 1은 대퇴사두근, 단계 2는 슬개골, 단계 3은 경골·비골에 위치하도록 상승과 하강 구간을 구분하여 각 구간 당 1초씩 3초간 구부리고, 3초간 일어서도록 지시하였다.
- 따라서 위와 같은 결과를 토대로 전신진동의 운동강도는 10 Hz·5 mm, 경사도 5°로 고정하여 8주간 제공하였으며, 실험진행에 따른 측정은 실험 전, 4주, 8주 후에 기초체력평가, 등속성 평가를 통하여 근기능의 효과 변화를 비교분석하였다.
- 동작 시선은 정면 또는 15°도 위로 향하게 턱을 들어 몸 쪽으로 당기도록 하고, 등과 허리를 활짝 펴서 척추는 아치 형태를 유지하게 하였고, 구간을 총 3 단계로 구분하여 단계 1은 대퇴사두근, 단계 2는 슬개골, 단계 3은 경골·비골에 위치하도록 상승과 하강 구간을 구분하여 각 구간 당 1초씩 3초간 구부리고, 3초간 일어서도록 지시하였다. 또한, 엉덩이는 뒤로 빼주어 무릎에 부하를 줄이고, 바벨 바(bar)는 정강이에 붙여 어깨와 수직선상에 위치되도록 교정하였으며, 메트로놈과 스톱워치를 이용하여 운동시간을 정확하게 통제하여 피험자들에게 동일한 운동시간 및 운동 강도를 제공하였다. TG 그룹에 제공되는 WBV는 경사기능 전신진동운동(Sonicworld, Ltd.
- 본 연구는 선수재활 프로그램으로써 전신진동운동의 유·무에 따른 TG그룹과 CG그룹간의 훈련 전·후의 운동역학적 요인들을 분석하였다.
- 본 연구의 대상은 J대학 체육과 학생 중 스포츠 종목 운동 시 요부 쪽에 부상경험 후 1년 정도의 시간이 경과하였으며, 정도가 경미하고 신경학적으로 이상 소견을 보이지 않고 관절 가동범위에 제한이 없어 재활 운동 프로그램에 참여가 가능한 20대 스포츠선수 20명을 대상으로 하였다. 본 연구에 참여한 20명의 피험자는 [Figure 1]과 같은 경사기능 음파 전신진동기기(Sonic WBV, Sonicworld, Ltd., Korea)를 사용하여 저항운동을 실시한 그룹(Training Group [TG] n=10), WBV를 사용하지 않고 저항운동을 실시한 그룹(Control Group [CG] n=10)에 무작위로 배정하였다. 연구 대상자에 대한 신체적 특징은[Table 1]과 같다.
- 본 연구에 참여한 피험자들은 경사기능 음파진동운동기기 운동 전(pretest), 운동 후 4주(4-weeks), 운동 후 8주(8-weeks)에 근력 및 근지구력 평가, 등속성 근 기능 평가를 진행하였다.
- 요추의 등속성 근기능을 측정하기 위하여 운동근력 부하량 측정시스템(Biodex system3, Medical System Inc) 장비를 이용하였다. 척추안정화에 따른 훈련 전·후 인체 척추관절 주요 관절인 고관절(hip-joint)과 요추관절(lumber-joint)을 기반으로 굴곡과 신전 시 근 기능 측정 평가를 진행하였으며, 고관절의 측정관절 각속도는 45°/sec이고, 요추관절은 60°/sec이며 측정 운동범위(range of motion, ROM) 내에서 각각 5회를 반복하였다.
- 운동 강도는 데드리프트 동작을 실시하는 동안 1일 10회씩 5세트, 주 2회, 총 8주간 실시하였으며, 2주마다 바벨의 무게를 5 kg씩 증가시켜 운동적응의 효과를 최소화시켜 진행하였다.
- 따라서 위와 같은 결과를 토대로 전신진동의 운동강도는 10 Hz·5 mm, 경사도 5°로 고정하여 8주간 제공하였으며, 실험진행에 따른 측정은 실험 전, 4주, 8주 후에 기초체력평가, 등속성 평가를 통하여 근기능의 효과 변화를 비교분석하였다. 운동 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인들을 통제하기 위하여 운동 시 지속적인 언어적인 피드백을 제공하였으며, 일관된 동작 및 구간별 통제를 위하여 메트로놈과 스톱워치를 사용하여 통제하였다. 또한 피험자들의 운동 및 평가 시에 실내온도는 20°C와 습도 45-55%를 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다.
- 본 연구는 선수재활 프로그램으로써 전신진동운동의 유·무에 따른 TG그룹과 CG그룹간의 훈련 전·후의 운동역학적 요인들을 분석하였다. 이를 위하여 훈련 전, 4주, 8주간의 운동프로그램을 적용하여 각각의 기간마다 기초체력평가, 근 기능평가 및 분석을 실시하여 다음과 같은 결론에 도달하였다.
- 척추안정화에 따른 훈련 전·후 인체 척추관절 주요 관절인 고관절(hip-joint)과 요추관절(lumber-joint)을 기반으로 굴곡과 신전 시 근 기능 측정 평가를 진행하였으며, 고관절의 측정관절 각속도는 45°/sec이고, 요추관절은 60°/sec이며 측정 운동범위(range of motion, ROM) 내에서 각각 5회를 반복하였다. 이에 따른 관찰 변인은 절대근력의 피크토크(peak torque), 상대근력에 해당하는 총일량(total work), 평균파워(average power)과 근 가속시간(acceleration time)을 측정 분석하였다.
- 척추안정화에 따른 훈련 전·후 인체 척추관절 주요 관절인 고관절(hip-joint)과 요추관절(lumber-joint)을 기반으로 굴곡과 신전 시 근 기능 측정 평가를 진행하였으며, 고관절의 측정관절 각속도는 45°/sec이고, 요추관절은 60°/sec이며 측정 운동범위(range of motion, ROM) 내에서 각각 5회를 반복하였다.
- 척추안정화와에 따른 훈련 전 · 후 인체 척추관절 주요 관절인 고관절과 요추관절을 기반으로 굴곡과 신전 시 근 기능 측정 평가를 진행하였다.
- 배근력계 발판 위에 서서 발끝을 15 cm 벌리고 서서 무릎과 팔을 펴고 상체를 30° 앞으로 굽혀서 배근력계의 손잡이를 똑바로 잡게 하였다. 측정자는 피험자의 신장에 맞게 길이를 조정하여 무릎 위 10 cm에서 측정될 수 있도록 한 후 3초정도 손잡이를 잡아당겨 측정하였으며, 2회 실시하여 최고치를 0.1 kg 단위로 기록하였다.
- [Figure 2]는 전신진동운동이 재활이 필요한 스포츠선수의 근기능 특성에 미치는 영향에 대한 연구 수행과정을 나타내고 있다. 피험자들은 경사기능 음파형전신진동기를 제공 하여 운동을 하는 TG(Training Group)와 진동자극을 받지 않고 운동을 하는 CG(Control Group)으로 나누어 진행하였다. 모든 피험자들은 경사형 진동판위에서 Dead-life를 수행하였는데 이는 운동동작을 유지할 때 진동과 추가적인 운동부하(무게중심의 이동 및 불안정한 환경 제공)를 제공할 수 있기 때문에 보다 근기능에 효율적인 자극을 가할 수 있다.
대상 데이터
- 근력평가는 근력요소 중 배근력을 측정하였다. 배근력(back muscle strength)은 배근력계(SH-9600E, Helmas Korea)를 사용하였다. 배근력계 발판 위에 서서 발끝을 15 cm 벌리고 서서 무릎과 팔을 펴고 상체를 30° 앞으로 굽혀서 배근력계의 손잡이를 똑바로 잡게 하였다.
- 본 연구의 대상은 J대학 체육과 학생 중 스포츠 종목 운동 시 요부 쪽에 부상경험 후 1년 정도의 시간이 경과하였으며, 정도가 경미하고 신경학적으로 이상 소견을 보이지 않고 관절 가동범위에 제한이 없어 재활 운동 프로그램에 참여가 가능한 20대 스포츠선수 20명을 대상으로 하였다. 본 연구에 참여한 20명의 피험자는 [Figure 1]과 같은 경사기능 음파 전신진동기기(Sonic WBV, Sonicworld, Ltd.
데이터처리
- 0 Korea.(Spss Inc., Chicago, USA)을 사용하여 근력 및 근지구력, 고관절/요추관절의 토크에 대한 각각의 평균과 표준편차를 계산하였다. 운동 전·후 그룹 내 차이의 변화를 분석하기 위해 대응표본 T검정을 실시하였으며, 또한 그룹 간 차이의 변화를 분석하기 위해 독립표본 T검정을 실시하였다.
- 운동 전·후 그룹 내 차이의 변화를 분석하기 위해 대응표본 T검정을 실시하였으며, 또한 그룹 간 차이의 변화를 분석하기 위해 독립표본 T검정을 실시하였다.
성능/효과
- 8주간의 전신진동운동 프로그램을 적용한 결과 4주와 8주 후 TG그룹과 CG그룹의 근력 및 근지구력을 측정했을 때 근력은 두 그룹에서 모두 통계적으로 유의하게 증가하였고, 근지구력의 경우 TG그룹은 훈련 전·후 증가하는 결과를 보였지만 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았으며, CG그룹에서는 훈련 전·후 통계적으로 유의하게 감소하는 결과를 보였다.
- 8주간의 전신진동운동 프로그램을 적용한 결과 등속성 근 기능의 평가요소 중 절대근력의 피크토크, 상대근력에 해당하는 총일량, 평균파워와 근 가속시간 등에서 TG그룹에서 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이는 저항운동을 독립적인 변인으로 제공하여 운동프로그램을 적용한 것보다 전신진동을 복합적인 자극으로 제공한 운동프로그램이 보다 효율적으로 작용한 결과라 볼 수 있다.
- CG그룹은 0.5 ± 0.1회/ 30 s(훈련 전)에서 0.5 ± 0.1회/ 30 s(4주 후) 4.2%감소, 0.5±0.1회/ 30 s(8주 후) 6.7% 감소하였고 통계적으로도 근지구력에서 감소하는 결과를 보였다.
- CG그룹은 0.8 ± 0.1W(훈련 전)에서 0.6 ± 0.3W(4주 후) 23.5% 감소하였고, 0.8 ± 0.2W(8주 후) 증가를 나타냈지만 통계적으로 유의한 결과를 보이지 않았다.
- CG그룹은 1.2 ± 0.2 Nm(훈련 전)에서 1.4 ± 0.4 Nm(4주 후) 14.5%증가하였고, 1.3 ± 0.3 Nm(8주 후) 5.8%로 증가하는 결과를 나타났지만 통계적으로 유의한 결과는 보이지 않았다.
- CG그룹은 1.7 ± 0.4 Nm(훈련 전)에서 1.9 ± 0.3 Nm(4주 후) 17.5% 증가하였고, 1.9 ± 0.0 Nm(8주 후) 19.1% 증가가 나타났으며, 통계적으로도 유의한 결과를 보였다.
- CG그룹은 3.4 ± 0.7 J(훈련 전)에서 3.8 ± 1.1 J(4주 후) 12.9% 증가하였고, 3.7 ± 0.6 J(8주 후)로 증가가 나타났으며, 통계적으로 유의한 결과를 보였다.
- CG그룹은 62 ± 10.9(훈련 전)에서 80 ± 24.4(4주 후) 29% 증가를 보였으며, 92± 32.7(8주 후) 48% 증가를 나타냈지만 통계적으로 유의한 결과는 보이지 않았다.
- TG그룹은 0.4 ± 0.1회/ 30 s(훈련 전)에서 0.4 ± 0.1회/ 30 s(4주 후) 4.6%증가, 0.4 ± 0.1회/ 30 s(8주 후) 5.1% 근지구력의 증가는 나타났지만 통계적으로 유의한 결과는 보이지 않았다.
- TG그룹은 0.8 ± 0.1 W(훈련 전)에서 0.9 ± 0.2 W(4주 후) 20.6% 증가하였고, 0.9 ± 0.1 W(8주 후) 22.7% 증가를 나타내고 통계적으로도 유의한 결과를 보였다.
- TG그룹은 1.6 ± 0.3 Nm(훈련 전)에서 1.7 ± 0.6 Nm (4주 후) 3.8%증가하였고, 2.0 ± 0.4 Nm(8주 후) 23.2% 증가가 나타났으며 통계적으로도 유의한 결과를 보였다.
- TG그룹은 3.5 ± 0.6 J(훈련 전)에서 3.5 ± 1.5 J(4주 후) 3% 감소하였고, 4.0 ± 0.8 J(8주 후) 7% 증가를 나타내고 통계적으로도 총일량의 증가에서 유의한 결과를 보였다.
- TG그룹은 81 ± 27.6 m/sec(훈련 전)에서 75 ± 22.2(4주 후) 감소하는 결과를 보였고, 77 ± 24.5(8주 후) 19% 감소가 나타났으며 통계적으로 유의한 결과를 보였다.
- 근지구력 측면에서는 TG에서는 훈련 전·후 증가하였지만, CG에서는 오히려 감소하였으며, 이는 전신진동 운동프로그램을 적용이 근력 및 근지구력 모든 측면에서의 효과가 더 큰 것으로 나타났다.
- 둘째, 8주간의 전신진동 운동프로그램 적용 후 TG그룹에서 근 기능 평가의 모든 측면에서 유의한 증가를 나타냈다. 특히 근가속시간의 감소는 전신진동 운동프로그램이 근 신경효율성과 운동단위의 동시 활성화(synchronization system)을 증가시키는 것으로 나타났다.
- 또한 피험자들의 운동 및 평가 시에 실내온도는 20°C와 습도 45-55%를 항상 일정하게 유지하여 환경에 대한 오차를 줄였다.
- 피험자들은 경사기능 음파형전신진동기를 제공 하여 운동을 하는 TG(Training Group)와 진동자극을 받지 않고 운동을 하는 CG(Control Group)으로 나누어 진행하였다. 모든 피험자들은 경사형 진동판위에서 Dead-life를 수행하였는데 이는 운동동작을 유지할 때 진동과 추가적인 운동부하(무게중심의 이동 및 불안정한 환경 제공)를 제공할 수 있기 때문에 보다 근기능에 효율적인 자극을 가할 수 있다. 트레이닝은 총 1일 10회씩 총 5세트, 주2회, 총 8주간 실시하였으며, 이때 전신진동자극의 강도는 상지 및 하지근육의 빈도(10 Hz~50 Hz)와 진폭(1 mm~5 mm)별 차이를 EMG(electromyography)분석을 통하여 교차적으로 실시한 결과 본 실험장비에서는 10 Hz, 5mm에서 근 활성도가 가장 높게 측정되었고, 또한 각도별(0°, 5°, 10°)에서의 근전도 분석결과 5°에서 근활성도 변화가 가장 유의하게 나타났다.
- 첫째, 8주간의 전신진동 운동프로그램 적용 후 TG그룹과 CG그룹의 근력측면에서 두 그룹 모두 통계적으로 유의한 증가를 보였지만, 증가율은 TG에서 좀 더 높은 경향을 보였다. 근지구력 측면에서는 TG에서는 훈련 전·후 증가하였지만, CG에서는 오히려 감소하였으며, 이는 전신진동 운동프로그램을 적용이 근력 및 근지구력 모든 측면에서의 효과가 더 큰 것으로 나타났다.
- 트레이닝은 총 1일 10회씩 총 5세트, 주2회, 총 8주간 실시하였으며, 이때 전신진동자극의 강도는 상지 및 하지근육의 빈도(10 Hz~50 Hz)와 진폭(1 mm~5 mm)별 차이를 EMG(electromyography)분석을 통하여 교차적으로 실시한 결과 본 실험장비에서는 10 Hz, 5mm에서 근 활성도가 가장 높게 측정되었고, 또한 각도별(0°, 5°, 10°)에서의 근전도 분석결과 5°에서 근활성도 변화가 가장 유의하게 나타났다.
- 둘째, 8주간의 전신진동 운동프로그램 적용 후 TG그룹에서 근 기능 평가의 모든 측면에서 유의한 증가를 나타냈다. 특히 근가속시간의 감소는 전신진동 운동프로그램이 근 신경효율성과 운동단위의 동시 활성화(synchronization system)을 증가시키는 것으로 나타났다.
- 하지만 8주 훈련결과 1.8 ± 0.5 kg으로 14.6% 증가하였고 통계적으로 근력향상의 유의한 결과를 보였다.
후속연구
- 등속성 근기능 평가요소 중 근 가속시간 측면에서 4주, 8주에서 모두 감소하는 결과가 종전의 연구들의 내용을 뒷받침하고 있다. 결과적으로 선수들의 경우 운동단위의 활성률, 실무율, 단위 수 등에서 일반인보다 높은 비율의 효율성을 가지고 있기 때문에, 전신진동운동 프로그램을 적용하여 재활운동을 진행할 경우 단기간의 적용을 통해 높은 효과를 기대할 수 있을 것이라 사료된다.
- 또한, 근지구력에서 진동운동 프로그램을 제공한 그룹에서 훈련 전·후 증가는 전신진동운동은 다양한 주파수(Hz)를 차등적으로 제공하여 훈련방법에 맞게 운동프로그램을 구성하면 근육의 섬유(TypeⅠ, TypeⅡ)의 발달에 필요한 운동부하를 제공할 수 있는 다양한 운동방법으로써의 역할을 할 수 있을 것이라 판단된다.
- 차후 연구에서는 경사기능 음파형 전신진동을 이용한 다양한 운동 형태의 개발 및 적용되어야 하며, 재활프로그램으로서의 전신진동운동의 활용에 대한 적극적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 특히 재활을 목적으로 훈련하는 선수들에게 근 지구력 또한 기초적인 체력능력이며, 일반적인 걷고 달리는 형태 및 저항운동형태의 프로그램 적용 시 제 2차적인 부상의 위험이 있고, 또는 훈련의 효율성 측면에서의 문제점을 발생할 수 있는 부분들을 좀 더 쉽고 간편하게, 단시간의 시간 투자로 인한 최대의 효과를 볼 수 있는 프로그램으로서 기능을 할 수 있을 것이다.
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