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문제 정의
- 하지만 PFPS와 같이 선택적인 안쪽빗넓은근의 근력강화가 필요한 환자에게 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬운동을 중재한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에 목적은 PFPS를 보이는 대상자에게 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬운동이 Q-각과 넙다리네갈래근의 근활성도에 미치는 영향을 알아보고 PFPS의 재활운동에 기초자료를 제공하고자 한다.
- Syme 등27은 PFPS를 보이는 69명을 대상으로 근전도-생체되먹임을 통한 선택적인 VMO 근력강화 운동군, 일반적인 넙다리네갈래근 근력강화 운동군, 대조군의 세 그룹으로나누어 6주동안 중재한 후 삶의질과 통증을 비교한 결과 근전도-생체되먹임을 통한 선택적인 VMO 근력강화 운동군이 다른 두 그룹과 비교하여 통증과 삶의 질에 유의한 차이를 보였다. 본 연구에서도 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬 운동을 중재한 그룹 Ⅲ이 그룹 Ⅰ, Ⅱ와 비교하여 Q-각과 넙다리네갈래근의 근활성도에 유의한 차이를 보여 선행연구들을 지지해 주고 있으며, 이와 같은 결과는 PFPS와 같이 안쪽빗넓은근의 약화를 보이는 환자들에게 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적사슬 운동이 필요하다는 것을 뒷받침해 줄 수 있다.
제안 방법
- 19 웅크리기 운동 중 40-60° 범위에서 무릎관절을 굽힘하는 반웅크리기 운동을 시행하였으며, 본 연구에서는 45° 굽힘 후 6초간 반웅크리기 자세를 유지한 후 다시 초기 자세로 되돌아왔으며 이완은 10초 동안 하였다.
- 근활성도의 표준화(normalization)를 위해 %최대 수의적 수축(%maximal voluntary contraction, %MVC)을 이용하였다. 무릎관절 45° 굽힘 시 5초 동안 최대 수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction)의 근활성도를 산출한 후 반웅크리기 운동을 하는동안 산출된 가쪽넓은근과 안쪽빗넓은근의 근활성도의 값과 비교하여 %MVC값을 산출하였다.
- 무릎관절 45° 굽힘 시 5초 동안 최대 수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction)의 근활성도를 산출한 후 반웅크리기 운동을 하는동안 산출된 가쪽넓은근과 안쪽빗넓은근의 근활성도의 값과 비교하여 %MVC값을 산출하였다.
- 반웅크리기 운동 시 측정된 안쪽빗넓은근과 가쪽넓은근의 RMS 값을 서로 나누어 비율을 산출하였다.13
- 본 연구는 총 30명의 연구대상자를 무작위 임의 선정하여 각각 10명씩 대조군(Group Ⅰ), 반웅크리기 운동군(Group Ⅱ), 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적사슬 운동군(Group Ⅲ)으로 나누어 중재하였다.
- 본 연구의 세부적인 선정기준은 무릎관절을 포함한 그 외 다리관절에 정형외과적 수술을 받지 않은 자, 최근 1개월 안에 다리근력강화 운동을 하지 않은 자, 기타 다른 내·외과적 의학적 질환을 가지고 있지 않은 자로 선정하였다(Table 1).
- 운동의 수행은 2분 동안 수축(squeeze)-수축(squeeze)-이완(relax)의 3가지 절차로 수행하였고 운동과 운동 사이에는 4분의 휴식시간이 제공되었다. 운동은 8주 동안 주 3회, 1일 30분씩 중재하였다.
- 19 웅크리기 운동 중 40-60° 범위에서 무릎관절을 굽힘하는 반웅크리기 운동을 시행하였으며, 본 연구에서는 45° 굽힘 후 6초간 반웅크리기 자세를 유지한 후 다시 초기 자세로 되돌아왔으며 이완은 10초 동안 하였다. 운동의 수행은 2분 동안 수축(squeeze)-수축(squeeze)-이완(relax)의 3가지 절차로 수행하였고 운동과 운동 사이에는 4분의 휴식시간이 제공되었다. 운동은 8주 동안 주 3회, 1일 30분씩 중재하였다.
- 안쪽빗넓은근의 전극은 무릎뼈의 위안쪽 가장자리(supromeidal patellar border)에서 위쪽 4 cm, 안쪽 4 cm, 무릎뼈 긴축(long axis)에서 55° 위치에 부착하였고, 가쪽넓은근의 전극은 무릎뼈의 위안쪽 가장자리에서 위쪽 10 cm, 가쪽 6-8 cm, 무릎뼈 긴축에서 15° 위치에 부착하였다(Figure 2C). 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz로 설정하였고, 잡음을 최소화하기 위해 대역 여과 필터(notch filter)는 60 Hz, 대역 통과 필터(band pass filter) 30-450 Hz로 설정하였으며 수집된 신호는 RMS 처리하였다[Figure 2B].
대상 데이터
- 반웅크리기 운동을 하는 동안 Q-각의 측정은 LUKOtronic (Lutz-Kovacs Electronic, Austria) 동작분석시스템을 이용하였다. 구성요소는 동작분석을 위한 카메라, 적외선 마커, 분석용 소프트웨어가 내장된 개인용 컴퓨터로 구성되어 있으며, 수집된 데이터는 AS202를 이용하여 분석하였다(Figure 2A). Q-각은 무릎관절 굽힘 45°의 반 웅크리기 자세에서 측정하였으며 위 앞 엉덩뼈가시와 무릎 뼈의 중심을 잇는 선과 무릎 뼈의 중심과 정강뼈거친면을 잇는선 사이의 각도를 계산하였고 마커는 위 앞 엉덩뼈가시, 무릎뼈, 정강뼈거친면에 부착하였다(Figure 2C).
- 본 연구는 전남 소재의 대학교에 재학중인 여자대학생 중 본 연구의 목적과 실험방법에 대하여 충분한 설명을 듣고 자발적으로 참여하기로 동의한 대상자에서 사전 설문을 통해 Kujala Patellofemoral Score에서 70점 이상 80점 미만의 무릎넙다리관절에 기능부전을 가지고 있는 대상자 30명을 선정하였다. 본 연구의 세부적인 선정기준은 무릎관절을 포함한 그 외 다리관절에 정형외과적 수술을 받지 않은 자, 최근 1개월 안에 다리근력강화 운동을 하지 않은 자, 기타 다른 내·외과적 의학적 질환을 가지고 있지 않은 자로 선정하였다(Table 1).
데이터처리
- 그룹 간 정규성 검정을 위해 Shaphiro-wilk 검정을 실시하였고, 그룹 간 중재 전·후 Q-각과 넙다리네갈래근의 근활성도의 차이를 검증하기 위해 공분산분석(ANCOVA)을 이용하여 분석하였으며 사후검정은 Bonferroni 검정을 실시하였다.
- 다리 근활성도를 측정하기 위해 MP100 표면근전도 시스템(Biopac System Inc, USA)을이용하였고, 디지털 신호로 변환된 자료는 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.91 소프트웨어를 이용하여 자료 처리하였다. 표면근전도 신호에 대한 피부저항을 최소화하기 위해 부착부위의 털을 제거하고 가는 사포로 3-4회 문질러 피부각질층을 제거한 후, 소독용 알코올 솜으로 피부를 깨끗이 하였다.
- 무릎관절 45° 굽힘 시 5초 동안 최대 수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction)의 근활성도를 산출한 후 반웅크리기 운동을 하는동안 산출된 가쪽넓은근과 안쪽빗넓은근의 근활성도의 값과 비교하여 %MVC값을 산출하였다. 모든 근활성도는 5초의 신호 중 처음과 마지막 1초씩을 제외한 3초의 신호를 이용하였으며, 3회 측정된 평균값을 이용하였다.13
이론/모형
- 반웅크리기 운동을 하는 동안 Q-각의 측정은 LUKOtronic (Lutz-Kovacs Electronic, Austria) 동작분석시스템을 이용하였다. 구성요소는 동작분석을 위한 카메라, 적외선 마커, 분석용 소프트웨어가 내장된 개인용 컴퓨터로 구성되어 있으며, 수집된 데이터는 AS202를 이용하여 분석하였다(Figure 2A).
- 중재자세와 시간은 반웅크리기 운동과 동일하며 안쪽빗넓은근의 선택적인 근력강화를 위해 근수축에 대한 정보를 실시간으로 제공하는 E-LINK system(Biometric Inc, United Kingdom)의 Myo-Ex를 이용하였다.20 E-LINK system의 Myo-Ex는 피부에 부착된 전극을 통해 근활성의 정도를 모니터를 통해 제공하고 바나나 따는 원숭이(monkeys activity modules), 스키활강 게임(Downhill activity modules) 등의 과제지향적 훈련프로그램을 통해 운동학습과 운동조절에 효과적이다(Figure 1).
성능/효과
- 24,25 이에 본 연구에서는 PFPS를 보이는 대상자에게 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적사슬운동을 8주간 중재한 후 Q-각과 넙다리네갈래근의 근활성도에 미치는 영향을알아보고자하였고, 연구결과 운동방법에 따른 그룹간중재 전·후 Q-각과 넙다리네갈래근의 근활성도에서 유의한 차이를 보였으며, 사후검정 결과 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 사슬 운동을 중재한 그룹 Ⅲ가 Q-각의 감소와 넙다리네갈래근의 근활성도의 증가에 효과적이었다.
- 그룹 간 중재 전·후 Q-각의 비교 결과, 그룹 Ⅱ와 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ과 비교하여 Q-각에 유의한 차이를 보였다(p < 0.05).
- 그룹 간 중재 전·후 안쪽빗넓은근/가쪽넓은근의 근활성비 비교 결과, 그룹 Ⅱ와 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ과 비교하여 안쪽빗넓은근/가쪽넓근의 근활성비에 유의한 차이를 보였다(p < 0.05).
- 그룹 간 중재 전·후 안쪽빗넓은근의 활성도 비교 결과, 그룹 Ⅱ와 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ과 비교하여 % 최대수의적수축에 유의한 차이를 보였다(p < 0.01).
- 근전도-생체되먹임을 이용한닫힌 운동학적 사슬운동은 근수축에 대한 시·청각적 되먹임의 제공으로 운동학습과 운동조절의 향상으로 선택적인 VMO의 근력강화에 효과적일 것으로 생각된다. 또한 증가된 Q-각은 약화된 VMO 근력과 상관관계를 보여 선택적인 VMO 근력강화 운동은 VMO/VL의 근 활성비를 향상시켜 넙다리네갈래근과 무릎힘줄 사이에서 발생되는 가쪽활시위 힘의 감소를 이끌어 Q-각의 감소를 보인 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 운동방법에 따른 그룹 간 중재 전·후 Q-각의 비교에서 유의한 차이를 보였으며, 사후검정 결과 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적사슬 운동을 중재한 그룹 Ⅲ이 Q-각의 감소에 효과적인 결과를 보여 선행연구와 부분 일치하였다. 반웅크리기 운동과 같은 닫힌 운동학적 사슬 운동은 안쪽빗넓은근의 활성을 통해 무릎관절의 안정성을 제공하여 Q-각이 감소되는 동일한 결과를 보였고, 선행연구와 다르게 그룹 간 차이를 보인 이유는 근전도-생체되먹임을 통해 근 수축에 대한 실시간 정보의 제공으로 행동수정 및 동기부여를 이끌어 운동단위 동원을 증가시켰으며 닫힌 운동학적사슬 운동과의 결합으로 공간적 가중(spatial summation)을 일으켜 더 많은 안쪽빗넓은근의 활성으로 Q-각의 감소에 차이를 보인 것으로 사료된다.
- 본 연구는 PFPS를 가진 대상자들에게 운동방법에 따른 Q-각과 넙다리네갈래근 활성도를 비교하여 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬운동이 Q-각의감소와 VMO의 근활성도 및 VMO/VL 근활성비 향상에 효과적임을 증명하였다. 본 연구의 제한점은 특정지역에서 대상자를 선발하였고 대상자의 수가 적기 때문에 모든 PFPS를 보이는 대상자에게 일반화하기에는 어려움이 있으며, 향후 본 연구를 바탕으로 PFPS를 보이는 대상자에게 근전도-생체되먹임을 이용한 근력강화 운동이 보행과 삶의 질에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 운동방법에 따른 그룹 간 중재 전·후 Q-각의 비교에서 유의한 차이를 보였으며, 사후검정 결과 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적사슬 운동을 중재한 그룹 Ⅲ이 Q-각의 감소에 효과적인 결과를 보여 선행연구와 부분 일치하였다.
- Ng 등30은 PFPS 진단을 받은 26명을 대상으로 근전도-생체되먹임을 결합한 운동군과 일반운동군으로 나누어 8주 동안 중재한 후 안쪽빗넓은근과 가쪽넓은근의 근활성비를 비교한 결과 근전도-생체되먹임을 결합한 운동군이 일반운동군과 비교하여 유의한 차이를 보였다. 본 연구에서도 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬운동을 중재한 그룹 Ⅲ이 다른 그룹과 비교하여 VMO의 근활성도와 VMO/VL 근활성비 향상에 효과적인 결과를 보여 선행연구와 동일한 결과를 보였다. 근전도-생체되먹임을 이용한닫힌 운동학적 사슬운동은 근수축에 대한 시·청각적 되먹임의 제공으로 운동학습과 운동조절의 향상으로 선택적인 VMO의 근력강화에 효과적일 것으로 생각된다.
- 05). 사후검정 결과 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ, Ⅱ와 비교하여 %안쪽빗넓은근/가쪽넓은근의 근활성비 향상에 효과적이었다(Table 2).
- 05). 사후검정 결과 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ, Ⅱ와 비교하여 Q-각의 감소에 효과적이었다(Table 2).
- 사후검정 결과 그룹 Ⅲ은 그룹 Ⅰ, 그룹 Ⅱ와 비교하여 % 최대수의적수축의 향상에 효과적이었다(Table 2).
후속연구
- 본 연구는 PFPS를 가진 대상자들에게 운동방법에 따른 Q-각과 넙다리네갈래근 활성도를 비교하여 근전도-생체되먹임을 이용한 닫힌 운동학적 사슬운동이 Q-각의감소와 VMO의 근활성도 및 VMO/VL 근활성비 향상에 효과적임을 증명하였다. 본 연구의 제한점은 특정지역에서 대상자를 선발하였고 대상자의 수가 적기 때문에 모든 PFPS를 보이는 대상자에게 일반화하기에는 어려움이 있으며, 향후 본 연구를 바탕으로 PFPS를 보이는 대상자에게 근전도-생체되먹임을 이용한 근력강화 운동이 보행과 삶의 질에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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