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문제 정의
- 16,17 따라서 본 연구에서는 두 가지 닫힌사슬 운동인 절 운동과 스쿼트 동작 시 구간별 체간과 하지의 근 활성도를 조사하여 건강인과 환자에게 적용할 수 있는 운동방법에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 실시하였다.
- 본 연구는 스쿼트와 108배 절 운동 시 체간과 하지에서의 근활성도를 비교하여 건강인과 환자에게 선택적으로 적용할 수 있는 근력강화 운동프로그램 고안에 기초자료를 제공하기 위하여 실시하였다. 스쿼트와 절 운동을 각각 내려가는 구간인 편심성 구간과 올라가는 구간인 동심성의 5구간으로 나누어 근 활성도를 비교하였다.
제안 방법
- Desk DTS EMG system (Noraxon inc, Scottsdale, AZ, USA, 2007)을 이용하여 절운동과 스쿼트 동작 시 구간별 근전도 신호를 수집하였다. 전극의 부착부위는 가는 사포로 문질러 피부각질을 제거하고 알코올로 소독 후 2.
- 18 정규화를 위한 최대 등척성 수축 시 대상자의 자세는 도수근력검사 자세에서 시행되었다. 각 근육의 최대 등척성 수축 시 근 활성도를 3회 반복 측정하였으며, 5초 동안 자료 값을 RMS 처리한 후 처음과 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 100%MVIC로 사용하였다.
- 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz, 10-450 Hz의 Band pass filter를 사용하였으며, 완파정류(full wave rectification) 처리 후 제곱 평균 제곱근법(root mean square, RMS)으로 처리하여 아스키 형태로 전환하여 분석하였다. 각각의 측정 근육은 최대근력수축(maximum voluntary isometriccontraction, MVIC)으로 정량화하여 100% MVIC 값으로 사용하였다.
- 근전도의 비프 음이 울리는 동시에 합장 자세에서 허리를 반듯이 펴고 슬관절을 굴곡시켜 관절각도계 측정 60°에 이르는 시점에서 3초간 유지하도록 하였다.
- 모든 연구 대상자에게 두 가지 조건 즉, 절 운동과 스쿼트 동작에서 구간별 근활성도를 비교하기 위하여 5 구간으로 연구자가 동작을 조작적으로 정의하였다. 절운동: (1) 시작, (2) 중간 굽힘 구간(내림구간에서 슬관절 60° 시점), (3) 마지막 굽힘 구간(이마와 양 전완 및 정강이가 바닥에 닿아 있는 시점), (4) 중간 폄 구간(오름구간에서 슬관절이 60° 시점), (5) 종료, 스쿼트: (1) 시작, (2) 중간 굽힘 구간(내림구간에서 슬관절60° 시점), (3) 마지막 굽힘 구간(대퇴와 슬관절이 90-100°가 되는 시점), (4) 중간 폄 구간(오름구간에서 슬관절이 60° 시점), (5) 종료 시점으로 정하였다(Figure 1).
- 본 연구에서는 운동 실시 전 대상자들에게 스쿼트와 절 운동에 대한 영상을 보여주고 구두 지시와 시범을 통한 5분 동안의 익숙화(familiarization) 과정을 가졌으며, 각 구간별 동작 속도는 메트로놈(40 beat/min)으로 통제하였다. 스쿼트와 절 운동 동작은 각각 3회씩 반복하여 실시하였으며 대상자의 근 피로를 최소화하기 위해 같은 동작 사이, 다른 동작 사이에 매번 3분의 휴식시간을 주었다.
- 스쿼트 운동은 선 자세에서 양발을 어깨 넓이로 벌리고 시선은 정면을 응시하게 하였으며, 대상자는 근전도의 비프 음(beeper)이 울리는 동시에 3초 동안 정적으로 선 자세를 유지한 후 다시 비프 음이 울리면 슬관절을 굴곡시켜 관절각도계 측정 60°에 이르는 시점에서 3초 동안 유지하도록 하였다.
- 본 연구에서는 운동 실시 전 대상자들에게 스쿼트와 절 운동에 대한 영상을 보여주고 구두 지시와 시범을 통한 5분 동안의 익숙화(familiarization) 과정을 가졌으며, 각 구간별 동작 속도는 메트로놈(40 beat/min)으로 통제하였다. 스쿼트와 절 운동 동작은 각각 3회씩 반복하여 실시하였으며 대상자의 근 피로를 최소화하기 위해 같은 동작 사이, 다른 동작 사이에 매번 3분의 휴식시간을 주었다.
- 본 연구는 스쿼트와 108배 절 운동 시 체간과 하지에서의 근활성도를 비교하여 건강인과 환자에게 선택적으로 적용할 수 있는 근력강화 운동프로그램 고안에 기초자료를 제공하기 위하여 실시하였다. 스쿼트와 절 운동을 각각 내려가는 구간인 편심성 구간과 올라가는 구간인 동심성의 5구간으로 나누어 근 활성도를 비교하였다. 본 연구결과 두 동작의 시작 시점에서는 절 운동 시 다열근, 척추기립근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근에서, 중간 굽힘 구간에서는 절 운동 시 복횡근, 대퇴이두근, 비복근의 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.
- 절운동과 스쿼트 동작 중 체간과 하지의 구간별 근 활성도를 알아보기 위해 기존 연구들을 참조하여 각 근육의 전극 부착 위치를 결정하였다. 전극 부착 위치는 선행논문을 참조하여 우측의 다열근(multifidus, MT), 척추기립근(L2 elector spinae, ES), 복횡근(transvers abdominis, TrA), 대퇴직근(rectus femoris, RF), 대퇴이두근(biceps femoris, BF), 비복근(gastrocnemius, GCM), 전경골근(tibialis anterior, TA)에 표면전극을 부착하였다.18 정규화를 위한 최대 등척성 수축 시 대상자의 자세는 도수근력검사 자세에서 시행되었다.
- 절운동: (1) 시작, (2) 중간 굽힘 구간(내림구간에서 슬관절 60° 시점), (3) 마지막 굽힘 구간(이마와 양 전완 및 정강이가 바닥에 닿아 있는 시점), (4) 중간 폄 구간(오름구간에서 슬관절이 60° 시점), (5) 종료, 스쿼트: (1) 시작, (2) 중간 굽힘 구간(내림구간에서 슬관절60° 시점), (3) 마지막 굽힘 구간(대퇴와 슬관절이 90-100°가 되는 시점), (4) 중간 폄 구간(오름구간에서 슬관절이 60° 시점), (5) 종료 시점으로 정하였다(Figure 1).
- 절운동과 스쿼트 동작 중 체간과 하지의 구간별 근 활성도를 알아보기 위해 기존 연구들을 참조하여 각 근육의 전극 부착 위치를 결정하였다. 전극 부착 위치는 선행논문을 참조하여 우측의 다열근(multifidus, MT), 척추기립근(L2 elector spinae, ES), 복횡근(transvers abdominis, TrA), 대퇴직근(rectus femoris, RF), 대퇴이두근(biceps femoris, BF), 비복근(gastrocnemius, GCM), 전경골근(tibialis anterior, TA)에 표면전극을 부착하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 D대학교에 재학 중인 건강한 20대 젊은 여성 20명을 대상으로 실시하였다. 연구 대상자의 일반적 특성은 평균 나이 21.
- 5 cm 이하 간격으로 근 섬유와 평행하게 부착하였다. 전극은 일회용 Ag/AgCl wet-gel exectrode (Blue Sensor, Medicotest, Olstykke, Denmark)를 사용하였다. 자료 분석은 Noraxon MyoResearchsoftware 3.
데이터처리
- 0을 사용하였다. KolmogorovSmirnov 검정으로 대상자의 일반적 특성의 정규분포를 확인하고, independent t-test로 절 운동과 스쿼트 동작 시 구간별 체간과 하지의 근 활성도를 비교 분석하였다. 통계적 유의성을 검증하기 위한 유의 수준은α= 0.
- 6을 사용하여 분석하였다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz, 10-450 Hz의 Band pass filter를 사용하였으며, 완파정류(full wave rectification) 처리 후 제곱 평균 제곱근법(root mean square, RMS)으로 처리하여 아스키 형태로 전환하여 분석하였다. 각각의 측정 근육은 최대근력수축(maximum voluntary isometriccontraction, MVIC)으로 정량화하여 100% MVIC 값으로 사용하였다.
- 전극은 일회용 Ag/AgCl wet-gel exectrode (Blue Sensor, Medicotest, Olstykke, Denmark)를 사용하였다. 자료 분석은 Noraxon MyoResearchsoftware 3.6을 사용하여 분석하였다. 근전도 신호의 표본추출률(sampling rate)은 1,024 Hz, 10-450 Hz의 Band pass filter를 사용하였으며, 완파정류(full wave rectification) 처리 후 제곱 평균 제곱근법(root mean square, RMS)으로 처리하여 아스키 형태로 전환하여 분석하였다.
성능/효과
- 두 동작의 중간 굽힘 구간에서 절 운동 시 복횡근(TrA), 대퇴이두근(BF), 비복근(GCM)의 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.05)(Table 1).
- 모든 연구 대상자는 실험 전에 본 연구에 대한 목적과 운동방법에 대한 설명을 듣고 실험에 동의하였으며, 연구 참여 동의서에 서명하였다. 연구대상자들의 선정 기준은 1) 척추와 하지의 관절가동 범위에 제한이 없는 자, 2) 실험 참여 시점에서 과거 6개월 동안 하지 관절에 통증이 없는 자, 3) 최근 6개월 이내에 하지 관절에 대한 근력 강화운동을 하지 않은 자, 4) 하지 관절에 질환이 없는 자의 조건을 모두 충족하는 자로 하였다.
- 두 동작의 마지막 굽힘 구간에서 스쿼트 동작 시 다열근(MT), 척추기립근(ES), 대퇴직근(RF), 대퇴이두근(BF), 전경골근(TA)에서 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.05)(Table 1).
- 두 동작의 시작 시점에서 절 운동 시 다열근(MT), 척추기립근(ES), 그리고 하지 대퇴직근(RF), 대퇴이두근(BF), 전경골근(TA)에서 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.05).
- 두 동작의 종료 시점에서의 체간과 하지의 근 활성도는 절 운동 동작 시 다열근(MT), 대퇴직근(RF), 대퇴이두근(BF), 전경골근(TA)에서 근활성도가 유의하게 높았다(p<0.05)(Table 1).
- 두 동작의 중간 폄 구간에서는 절 운동 시 다열근(MT), 척추기립근(ES), 복횡근(TrA), 대퇴직근(RF), 대퇴이두근(BF), 비복근(GCM), 전경골근(TA)에서 근활성도가 유의하게 높았다(p<0.05).
- 이상의 결과를 종합해보면 절 운동에서 마지막 굽힘 구간을 제외하고 모든 구간에서 체간과 하지의 대부분 근육에서 높은 근활성도를 나타냈다. 따라서 절 운동은 스쿼트 운동보다 건강인과 환자의 체간과 하지의 근력강화 운동으로 적합할 것으로 생각된다. 그러나 본 연구는 1) 적은 연구대상자 수와 20대 여성들만을 선정하여 성별이나 연령에 따른 결과를 고려하지 못했다.
- 또 마지막 굽힘 구간에서는 스쿼트 동작 시 다열근, 척추기립근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근이, 중간 폄 구간에서는 절 운동 시 다열근, 척추기립근, 복횡근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 비복근, 전경골근에서, 종료 시점에서는 절 운동 동작 시 다열근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근에서 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.05).
- 이것은 절 운동이 스쿼트보다 대퇴사두근의 강한 활성을 끌어낼 수 있음을 의미한다. 본 연구 결과만을 놓고 볼 때 스쿼트 동작보다 더 큰 운동범위를 가진 절 운동의 올라가는 구간인 중간 폄 구간에서 체간과 하지의 근육에서 근 활성도가 유의하게 높게 나타났다고 설명할 수 있다. 이러한 소견은 증가된 근활성을 유발하기 위한 하지힘 생산능력을 증가시키기 위한 운동프로그램 고안에 중요할 것이다.
- 본 연구결과 두 동작의 시작 시점에서는 절 운동 시 다열근, 척추기립근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근에서, 중간 굽힘 구간에서는 절 운동 시 복횡근, 대퇴이두근, 비복근의 근 활성도가 유의하게 높았다(p<0.05).
- 본 연구결과 절 운동의 중간 굽힘 구간에서 복횡근, 대퇴이두근, 비복근의 근활성도가 스쿼트 동작의 중간 굽힘 구간보다 유의하게 높게 나타났다. 압력중심이 후방으로 이동하는 스쿼트의 가속단계 즉, 내림구간에서의 슬관절 토크는 굽힘되어 있어 측정 가능한 근 활성도가 없다고 하였다.
- 본 연구에서 절 운동의 마지막 굽힘 구간을 제외한 시작 시점, 중간 굽힘 구간, 중간 폄 구간, 종료 시점에서 체간과 하지에 위치한 대부분의 근육들에서 근 활성도가 높게 나타났다. 이상의 결과를 종합해보면 절 운동에서 마지막 굽힘 구간을 제외하고 모든 구간에서 체간과 하지의 대부분 근육에서 높은 근활성도를 나타냈다.
- 연구 결과 스쿼트 동작의 마지막 굽힘 구간에서는 다열근, 척추기립근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근에서 절 운동보다 근활성도가 유의하게 높게 나타났다. 스쿼트 마지막 굽힘 구간은 가속구간으로 신체가 후방으로 넘어지는 것을 방지하기 위하여 비복근과 전경골근은 동시 활성화되어 강한 반발력을 받는 발목관절에 안정성을 제공한다고 하였다.
- 연구 대상자의 일반적 특성은 평균 나이 21.65±0.75세, 키 161.21±4.65 cm, 몸무게 51.62± 6.24 kg이었다.
- 본 연구에서 절 운동의 마지막 굽힘 구간을 제외한 시작 시점, 중간 굽힘 구간, 중간 폄 구간, 종료 시점에서 체간과 하지에 위치한 대부분의 근육들에서 근 활성도가 높게 나타났다. 이상의 결과를 종합해보면 절 운동에서 마지막 굽힘 구간을 제외하고 모든 구간에서 체간과 하지의 대부분 근육에서 높은 근활성도를 나타냈다. 따라서 절 운동은 스쿼트 운동보다 건강인과 환자의 체간과 하지의 근력강화 운동으로 적합할 것으로 생각된다.
- 종료 시점에서도 역시 절 운동에서 다열근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 전경골근에서 근활성도가 유의하게 높게 나타났다. 이전 연구에서 스쿼트의 최종 위치에서 낮은 대퇴사두근의 근활성과 무릎관절 토크를 보였다.
- 중간 폄 구간에서는 절 운동 시 다열근, 척추기립근, 복횡근, 대퇴직근, 대퇴이두근, 비복근, 전경골근에서 스쿼트 동작보다 근활성도가 유의하게 높게 나타났다. 스쿼트의 중간 폄 구간은 감속기로 편심성으로 작용하는 대퇴사두근의 강한 활성에 의해 생성된다.
후속연구
- 3) 선행 연구에서는 내측광근과 대퇴직근의 활성도를 알아보았으나 본 연구에서는 내측광근을 대상으로 하지 않아 이전 연구와 다양한 비교가 어렵다는 것이다.14 이에 향후 연구에서는 본 연구의 제한점을 보완하여 여성뿐만 아니라 남성, 다른 하지의 주요 근육, 다양한 연령을 대상으로 한 운동형상학적, 운동역학적, 생리학적 분석이 필요할 것이라 생각된다.
- 그러나 본 연구는 1) 적은 연구대상자 수와 20대 여성들만을 선정하여 성별이나 연령에 따른 결과를 고려하지 못했다. 2) 절 운동 시 하지 후면의 전극 노이즈 발생으로 인한 근전도 신호량 수집에 오류가 발생할 수 있어 본 연구 결과의 일반화와 관련하여 제한점이 될 수 있다. 3) 선행 연구에서는 내측광근과 대퇴직근의 활성도를 알아보았으나 본 연구에서는 내측광근을 대상으로 하지 않아 이전 연구와 다양한 비교가 어렵다는 것이다.
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