[논문]일시적 혈류 제한과 함께 수행한 저강도 운동 후 알파운동신경원의 변화

김종순

doi:10.13066/kspm.2015.10.1.63

일시적 혈류 제한과 함께 수행한 저강도 운동 후 알파운동신경원의 변화
Changes of α-Motor Neuron Excitability after Low-Intensity Exercise with Transient Restriction of Blood Flow 원문보기

대한물리의학회지 = Journal of the korean society of physical medicine, v.10 no.1, 2015년, pp.63 - 69

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PURPOSE: Low-intensity exercise with transient restriction of blood flow to muscle could be an alternative rehabilitation method which avoids the problems associated with conventional high-intensity exercise. However, the mechanism of low-intensity exercise with transient restriction of blood flow is not clearly known. Thus, the purpose of this study was to investigate the mechanism of improvement of muscular function after low-intensity exercise with transient restriction of blood flow using H-reflex analysis. METHODS: Twenty one healthy young adults with no medical history of neurological or musculoskeletal disorder voluntarily participated in this study. The ${\alpha}$-motor neuron excitability of the triceps surae was assessed using the H-reflex. The amplitude of the M-wave and H-reflex were measured across three conditions: rest, after low-intensity exercise without restriction of blood flow and after low-intensity exercise with restriction of blood flow. The subjects performed low-intensity ankle plantar flexion exercise at their own pace for one minute without or with transient restriction of blood flow achieved by a sphygmomanometer cuff on popliteal fossa at a pressure of 120mm of mercury(120 mmHg). RESULTS: No significant changes of the excitability of the ${\alpha}$-motor neuron were obtained across three different conditions. CONCLUSION: This study found that low-intensity exercise with transient restriction of blood flow did not influence to ${\alpha}$-motor neuron excitability of the triceps surae. From the results, I could come to the conclusion that further study will be required.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 혈류를 차단한 상태에서실시한 저강도 운동 후지근섬유인종아리세갈래근의α-운동신경원의 흥분 변화를 전기생리학적으로 분석하여 혈류를 차단한 상태에서 실시한 저강도 운동 후 지구력 개선의 효과 기전을 규명하고자 시도하였다.
본 연구는 일시적 혈류 차단 전과 혈류 차단 시 그리고 재관류 후 α-운동 신경원의 흥분성 정도를 비교 분석하는 단일그룹 반복측정 연구에 기초하여 설계하였다.
따라서 α-운동 신경원의 흥분 정도를 분석하는 방법인 Hoffmann 반사는 뼈대 근육의 동원 양상을 분석하는 객관적인 방법이다(Kandel 등, 2000). 이에 본 연구는 장애인과 노인들에게 쉽게 적용 할 수 있을 것으로 여겨지는 가압훈련에 의한 지구력과 관련된 지근섬유의동원 양상 변화를 규명하기 위하여 Hoffmann 반사를 이용하여 전기생리학적 관점에서 연구를 수행하고자 하였다.

제안 방법

Hoffmann 반사와 M파의 획득은 전기 자극 강도를 서서 증가시켜 최대 Hoffmann 반사를 구한 후 다시 강도를 증가시켜 최대 M-파를 구하였다. Hoffmann 반사 최대 진폭대 M-파 최대 진폭비(Hmax/Mmax ratio)는 두 개의 활동전위에 대한 각각의 최대치의 비율로 측정하며 각각의 진폭 측정은 양극정점(positive peak)에서 음극정점(negative peak)까지로 하였다.
Hoffmann 반사의 전극 부착 부위는 환자를 엎드려 눕힌 후 기록 전극(active electrode)은 무릎관절에서 정강뼈내측면을 이분하여 그 중간 지점과 안쪽복사뼈의 끝을 연결한 선을 그어, 이 선의 정중앙부에서정강뼈능선(tibia crest)의 바로 내측 종아리세갈래근에 부착하였고 기준 전극(reference electrode)은 아킬레스힘줄 위에 부착하였으며 접지 전극(ground electrode)은 자극 전극과 기록 전극 사이에 부착하였다. Hoffmann 반사와 M파의 획득은 전기 자극 강도를 서서 증가시켜 최대 Hoffmann 반사를 구한 후 다시 강도를 증가시켜 최대 M-파를 구하였다. Hoffmann 반사 최대 진폭대 M-파 최대 진폭비(Hmax/Mmax ratio)는 두 개의 활동전위에 대한 각각의 최대치의 비율로 측정하며 각각의 진폭 측정은 양극정점(positive peak)에서 음극정점(negative peak)까지로 하였다.
가압훈련의 위험성은 알려져 있는 것은없으나 반복적이고 장기적인 기계적 혈관의 압박은 압박이 해지된 이후에도 재관류가 이루어지지 않을 수 있는(non-reflow phenomenon) 개연성이 보고되었다(Kawada, 2005). 따라서본 연구에서는 이러한 위험성을 최소화 하기 위하여 Hoffmann 반사의 측정 후 3분간의 휴식을 취하도록 한 다음 오금부에 가압 장치를 부착하여 120mmHg의 압력으로 압박을 가하여 종아리세갈래근으로 관류되는 혈류를 일시적, 부분적으로 차단한 후 1분간의 발목관절 발바닥쪽굽힘 운동을 자유속도로 실시하도록 하였다. 이후 즉시 가압 장치를 제거 한 다음 동일한 절차에 의해 세 번째 Hoffmann 반사를 구하였다.
따라서본 연구에서는 이러한 위험성을 최소화 하기 위하여 Hoffmann 반사의 측정 후 3분간의 휴식을 취하도록 한 다음 오금부에 가압 장치를 부착하여 120mmHg의 압력으로 압박을 가하여 종아리세갈래근으로 관류되는 혈류를 일시적, 부분적으로 차단한 후 1분간의 발목관절 발바닥쪽굽힘 운동을 자유속도로 실시하도록 하였다. 이후 즉시 가압 장치를 제거 한 다음 동일한 절차에 의해 세 번째 Hoffmann 반사를 구하였다.
Hoffmann 반사를 얻기 위한 전기 자극은 가운데오금 주름(midpopliteal crease)에서 뒤정강신경을양극성 전극을 이용하여 자극하였다. 자극은 1Hz의 자극 주파수를 정방향으로 하여 자극하였으며 자극 빈도는 2초당 1회로 하였다. 저역통과필터링(low-pass filtering) 10KHz, 고역통과 필터링(high-pass filtering) 5Hz, 민감도 5,000㎷, 그리고 소인 속도(sweep speed)는 5ms로 설정하였다.
자극은 1Hz의 자극 주파수를 정방향으로 하여 자극하였으며 자극 빈도는 2초당 1회로 하였다. 저역통과필터링(low-pass filtering) 10KHz, 고역통과 필터링(high-pass filtering) 5Hz, 민감도 5,000㎷, 그리고 소인 속도(sweep speed)는 5ms로 설정하였다.
먼저, 피검자들을 검사용 테이블에 엎드리게 한 다음 기초선 검사로서 Hoffmann 반사를 구하였다. 측정 후 3분간의 휴식을 취하도록 한 다음 피검자들에게 자유속도로 1분간의 발목관절 발바닥쪽굽힘 운동을 실시하도록 하였다. 운동이 끝난 즉시 동일한 절차에 의해 두 번째 Hoffmann 반사를 구하였다.

대상 데이터

본 연구는 일시적 혈류 차단 전과 혈류 차단 시 그리고 재관류 후 α-운동 신경원의 흥분성 정도를 비교 분석하는 단일그룹 반복측정 연구에 기초하여 설계하였다. C대학교에 재학중인 신경계 및 근육뼈대계통 질환 관련 과거력이 없는 건강한 20대 피검자 21명을 대상으로 연구를 실시하였다.
본 연구에 참여한 피검자들은 총 21명으로 이중 남성은 12명 여성은 9명이었다. 피검자들의일반적 특성은 Table 1과 같다.

데이터처리

먼저 피검자들의 일반적 특성은 평균 및 표준 편차를 산출하였으며 안정시, 혈류를차단하지 않은 상태에서의 운동 후, 그리고 혈류를 차단한 상태에서의 운동 후, 이들로부터 수집된 자료를 바탕으로 종아리세갈래근α-운동 신경원 흥분도 정도 차이를 비교하기 위해 반복측정 분산분석(repeated measure ANOVA)을 실시하였다.
먼저 피검자들의 일반적 특성은 평균 및 표준 편차를 산출하였으며 안정시, 혈류를차단하지 않은 상태에서의 운동 후, 그리고 혈류를 차단한 상태에서의 운동 후, 이들로부터 수집된 자료를 바탕으로 종아리세갈래근α-운동 신경원 흥분도 정도 차이를 비교하기 위해 반복측정 분산분석(repeated measure ANOVA)을 실시하였다. 혈류 제한 여부에 따른 조건별 차이 분석은 대비 검정(contrast test)을 실시하였다.

이론/모형

α-운동 신경원의 흥분성 정도는 Hoffman 반사를 이용하였다.
먼저, 피검자들을 검사용 테이블에 엎드리게 한 다음 기초선 검사로서 Hoffmann 반사를 구하였다. 측정 후 3분간의 휴식을 취하도록 한 다음 피검자들에게 자유속도로 1분간의 발목관절 발바닥쪽굽힘 운동을 실시하도록 하였다.

성능/효과

86%이었다. 그리고 일시적 혈류를 차단한 상태에서 발목관절 발바닥쪽굽힘 운동을 수행 한 다음 측정한 결과는 22.66%이었다. 따라서 일시적 혈류 제한에 따른 α-운동신경원의흥분도는 의미 있는 변화가 없었으며(p>0.
따라서 일시적 혈류 제한에 따른 α-운동신경원의흥분도는 의미 있는 변화가 없었으며(p>0.05) 각 시기별 대비 검정에서도 유의한 차이가 없었다(Table 3) (p>0.05).
따라서 혈류를 차단한 상태에서 실시하는 저강도 운동은 지근섬유의α-운동신경원의 흥분도 변화에는 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
본 연구의 결과 안정시에 비해 혈류를 차단하지 않은 상태에서 실시한 저강도 운동 후 α-운동신경원의흥분도는 2.95% 감소하였으나 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p=0.85).
본 연구의 결과 혈류를 차단한 상태에서 실시한 저강도 운동에 의한 지근섬유의α-운동신경원의흥분성 변화는 관찰되지 않았다. 따라서 혈류를 차단한 상태에서 실시한 저강도 운동에 의한 지구력 개선은 α-운동신경원의흥분성 변화와는 연관이 없는 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	속근과 지근은 어떤 차이점을 가지는가?	속근과지근의 특징은 수축 속도의 차이, 대사적 특성의 차이, 그리고 신경학적 특성의 차이를 가지는 것으로 알려져 있다. 이들 두 근육은 마이오신 ATPase 활성도 차이에 의한 서로 다른 수축 속도를 가지며 모세혈관의 그물 구조의 발달 차이로 인한 산소 이용의 차이에 의한 대사적 특성 차이 그리고 신경섬유 축삭의 지름이나 척수내세포체의 크기 차이에 의한 신경학적 특성 차이를 가지고 있다(Jung, 2014).
	가압훈련의 효과는 무엇인가?	이 가압훈련에 의한 운동 방법은 운동과 관련된 근육으로 혈류를 제공하는 혈관을 일시적, 부분적으로 차단하면서 저강도의 저항 운동을 수행하는 운동이다. 이러한 가압훈련의 효과를 분석한 연구들의 결과를 살펴보면 근력의 증가(Abe 등, 2006; Madarame 등, 2008; Ohta 등, 2003; Sumide 등, 2009; Takarada 등 2000a, 2004; Teramoto와 Golding, 2006) 근육의 비대(Abe 등, 2006; Madarame 등, 2008; Takarada 등 2000, 2004), 지구력 개선(Loeppky 등, 2005; Sumide 등, 2009), 그리고 성장호르몬의 분비 촉진(Takarada 등, 2000b, 2004), 복합근 활동전위의 증가(Kim, 2009) 등과 같은 고강도 운동과 동일한 효과를 보고하고 있다.
	가압훈련에 의한 운동 방법이란 무엇인가?	최근 일본을 중심으로 전술한 전통적인 방식의 지구력과 근력 강화 운동에서 벗어난 새로운 방법의 근력 강화 운동 방법이 가압훈련(加壓訓練)이라는 이름으로 제안되고 있다. 이 가압훈련에 의한 운동 방법은 운동과 관련된 근육으로 혈류를 제공하는 혈관을 일시적, 부분적으로 차단하면서 저강도의 저항 운동을 수행하는 운동이다. 이러한 가압훈련의 효과를 분석한 연구들의 결과를 살펴보면 근력의 증가(Abe 등, 2006; Madarame 등, 2008; Ohta 등, 2003; Sumide 등, 2009; Takarada 등 2000a, 2004; Teramoto와 Golding, 2006) 근육의 비대(Abe 등, 2006; Madarame 등, 2008; Takarada 등 2000, 2004), 지구력 개선(Loeppky 등, 2005; Sumide 등, 2009), 그리고 성장호르몬의 분비 촉진(Takarada 등, 2000b, 2004), 복합근 활동전위의 증가(Kim, 2009) 등과 같은 고강도 운동과 동일한 효과를 보고하고 있다.

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동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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