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문제 정의
- 그렇다면 PUP 운동 중에 위팔의 돌림 위치는 큰가슴근의 근활성도에 영향을 줄 수 있다.16,17 본 연구는 오목위팔관절에서 위팔의 돌림 위치에 따른 앞톱니근, 큰가슴근과 위등세모근의 근활성도를 연구하여 각각의 근활성도의 차이와 서로의 비율이 위팔의 돌림 위치에 얼마나 영향을 받는지 확인하고자 한다. 본 연구는 PUP 운동에 대해 보다 학술적으로 이해하는 기초자료를 제공할 것이며 어깨 손상 환자들의 재활을 위한 프로그램 개발 시 유익한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구는 PUP 운동 시 오목위팔관절의 돌림위치에 따라 어깨가슴관절 주의근육인 앞톱니근, 큰가슴근, 위등세모근 근활성도를 분석하고 이들 근육의 연관성을 확인하여 보다 효과적인 선택적 근활성을 이끌어내기 위해 고안되었다.
- 여러가지 어깨 운동들에서 위등세모근과 앞톱니근의 근활성도와 공력근(synersist)으로서의 비율(ratio)에 대해 연구되었다.2,12,13 비정상적인 어깨 움직임을 가지고 있는 대상자를 기준으로 위등세모근과 앞톱니근의 근활성 비율과 함께 앞톱니근과 큰가슴근(pectoralis major)의 유의한 차이도 보고되었다.
가설 설정
- 이 결과는 오목위팔관절의 돌림위치 0°보다 90°일 때 앞톱니근의 근활성은 높고 큰가슴근의 근활성은 낮게 될 것이라는 본 연구의 가설을 뒷받침 하고있다.
제안 방법
- 본 연구에서는 근육의 활동전위를 정량화 하기위해 각 근육에 대한 맨손 근력 검사를 통해 최대등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC) 동안 근활성도를 측정하고,20,21 MVIC에 대한 5초 동안의 각 근육별 근전도 신호는 root mean square (RMS) 방법으로 처리한 후 처음과 마지막 1초를 제외한 중간 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 사용하였고, MKPUP 수행 동안 각 근육별 근전도 신호량은 RMS 방법으로 처리한 후 그 중앙값을 분석에 활용하여 %MVIC를 산출하였다.22 MVIC에 대한 근전도 신호량 수집은 각각 2회 실시한 근전도 신호의 평균값을 사용하였고 측정 간 근피로 방지를 위해 2분간 휴식시간을 주었다.19
- 모든 연구 대상자는 오목위팔관절의 돌림위치의 변화를 주기 위해 아래팔은 뒤침-엎침(supination-pronation) 없이 중립위치에 두고 손을 편안하게 편 상태로 앞쪽(0°), 손바닥 겹침(45°), 아래팔 겹침(90°)의 3가지 조건에서 MKPUP 운동을 실시하였다(Figure 1B). 3 가지 조건에서의 MKPUP 자세와 움직임 수행을 표준화(standardization)하고 불필요한 움직임을 통제하기 위하여 시작자세, 운동 수행 과정을 조작적으로 정의하였다.
- 위팔의 돌림 위치를 다르게 하기 위해 변형된 PUP 운동 중에 modified knee push-up plus (MKPUP) (Figure 1A, B)운동을 통해 실험을 실시하였다. MKPUP 운동시위팔돌림위치에따른 SA, PM, and UTz의 근활성도 차이와 서로의 비율을 측정하기 위해 8채널 무선전극 근전도(LAXTHA, LXM5308)를 사용하였다. 근전도 신호의 표본추출율은 1,024 Hz (1,000 samples/second)로 설정하였으며 증폭된 파형은 10-500 Hz의 대역통과필터(band pass filter)로 필터링하였고 60 Hz, 120Hz노치필터(notch filter)를사용하였다.
- MKPUP 운동시위팔돌림위치에따른 SA, PM, and UTz의 근활성도 차이와 서로의 비율을 측정하기 위해 8채널 무선전극 근전도(LAXTHA, LXM5308)를 사용하였다. 근전도 신호의 표본추출율은 1,024 Hz (1,000 samples/second)로 설정하였으며 증폭된 파형은 10-500 Hz의 대역통과필터(band pass filter)로 필터링하였고 60 Hz, 120Hz노치필터(notch filter)를사용하였다.
- 18 피부의 움직임으로 인한 전극 부착지점의 이동을 최소화하기 위해 옆으로 누워 오목위팔관절 90° 굽힘 자세에서 전극을 부착하였다. 대상자의 우세쪽 앞톱니근, 위등세모근, 큰가슴근의 근육이 가장 발달된 근복(muscle belly)에, 중심간 거리가 20 mm인 양극성 근전도 표면전극(Ag/AgCl surface bipolar electrodes, Tyco Healthcare Korea, Seoul, Korea)을 수평방향으로 부착하였다.19 큰가슴근(sternal fiber)은 앞쪽 겨드랑이 주름(anterior axillary fold)에서 바깥으로 2 cm 지점에, 위등세모근은 제7번 목뼈 가시돌기와 어깨봉우리 바깥쪽의 중간 지점에, 앞톱니근은 어깨뼈 아래각 높이에서 넓은등근 안쪽으로 겨드랑이에 부착하였다.
- 모든 연구 대상자는 오목위팔관절의 돌림위치의 변화를 주기 위해 아래팔은 뒤침-엎침(supination-pronation) 없이 중립위치에 두고 손을 편안하게 편 상태로 앞쪽(0°), 손바닥 겹침(45°), 아래팔 겹침(90°)의 3가지 조건에서 MKPUP 운동을 실시하였다(Figure 1B).
- 등의 굽힘만 일어나는 어깨뼈의 내밀기 동작이 나타나지 않아야 하며 앞 또는 뒤쪽으로의 락킹(foreward or backward rocking)이 일어나지 않아야 한다(Figure 1A). 모든 연구대상자에게 구두지시와 시범을 통한 10분간의 익숙화(familiarization)를 통하여 MKPUP 동작을 숙지하도록 하였다. 표준화된 시작자세, 운동수행 동작이 수행되지 않을 경우 자료 수집을 하지 않고 3가지 조건을 각각 3회씩 반복 측정하였다.
- 접지전극(ground electrode)은 측정하는 반대 측의 빗장뼈에 부착하였다. 본 연구에서는 근육의 활동전위를 정량화 하기위해 각 근육에 대한 맨손 근력 검사를 통해 최대등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC) 동안 근활성도를 측정하고,20,21 MVIC에 대한 5초 동안의 각 근육별 근전도 신호는 root mean square (RMS) 방법으로 처리한 후 처음과 마지막 1초를 제외한 중간 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 사용하였고, MKPUP 수행 동안 각 근육별 근전도 신호량은 RMS 방법으로 처리한 후 그 중앙값을 분석에 활용하여 %MVIC를 산출하였다.22 MVIC에 대한 근전도 신호량 수집은 각각 2회 실시한 근전도 신호의 평균값을 사용하였고 측정 간 근피로 방지를 위해 2분간 휴식시간을 주었다.
- 오목위팔관절 돌림위치에 따른 앞톱니근/큰가슴근, 위등세모근/큰가슴근, 앞톱니근/위등세모근들의 각 근활성도 비율을 비교하였다(Table 2, Figure 3). 앞톱니근/큰가슴근비율은 90°돌림위치가 0°와 45° 돌림위치보다 유의하게 높게 나타났다(0°: 2.
- 위팔의 돌림 위치를 다르게 하기 위해 변형된 PUP 운동 중에 modified knee push-up plus (MKPUP) (Figure 1A, B)운동을 통해 실험을 실시하였다. MKPUP 운동시위팔돌림위치에따른 SA, PM, and UTz의 근활성도 차이와 서로의 비율을 측정하기 위해 8채널 무선전극 근전도(LAXTHA, LXM5308)를 사용하였다.
- 팔꿈치를 90° 굽힘 상태에서 팔꿈치를 어깨넓이로 벌려 테이블을 짚는다. 일반적인 네발기기(quadruped position) 형태를 유지하기 위해 두 테이블의 높이차이는 전체 팔길이(acromion-radius styloid process)에서 위팔길이(acromionolecranon process)를 뺀 값만큼 차이를 두고 양 팔꿈치와 양 무릎으로 체중을 지지하게 하였다. 턱을 당겨 목뼈를 안정화시킨 상태에서 연구자의 “시작”이라는 구호와 함께 연구대상자가 MKPUP 운동을 실시하도록 하였다.
- 턱을 당겨 목뼈를 안정화시킨 상태에서 연구자의 “시작”이라는 구호와 함께 연구대상자가 MKPUP 운동을 실시하도록 하였다.
- 팔꿈치를 90° 굽힘 상태에서 팔꿈치를 어깨넓이로 벌려 테이블을 짚는다.
- 모든 연구대상자에게 구두지시와 시범을 통한 10분간의 익숙화(familiarization)를 통하여 MKPUP 동작을 숙지하도록 하였다. 표준화된 시작자세, 운동수행 동작이 수행되지 않을 경우 자료 수집을 하지 않고 3가지 조건을 각각 3회씩 반복 측정하였다. 총 9회의 측정 순서는 무작위로 정하였고 근피로를 예방하기 위해 각 수행사이에 2분간의 휴식을 취했다.
대상 데이터
- 본 연구는 경상북도 C대학교에 재학 중인 건강한 남학생 17명을 대상으로 실시하였다. 피험자들 모두 근육뼈대계, 신경계, 순환계에 이상이 없었으며 어깨와 관련된 질환이나 수술의 병력이 없고, 일주일에 5시간 이상 정기적으로 근력 운동을 하는 대상자는 제외하였다.
데이터처리
- 오목위팔관절의 돌림위치의 변화에 따른 큰가슴근, 위등세모근, 그리고 앞톱니근의 근활성도와 서로의 비율을 비교하기 위해 반복측정 분산분석(a one-way repeated measures ANOVA)을 사용하였다. 통계학적 유의 수준을 검정하기 위하여 α= 0.
성능/효과
- 따라서 본 연구를 통하여 일반인을 대상으로 오목위팔관절 돌림 위치에 따라 앞톱니근, 큰가슴근, 위등세모근의 근활성도에 의미 있는 차이가 있다는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 어깨복합체 기능손상을 가진 환자나 어깨가슴관절 주위근육의 선택적 근력강화 등을 위해 임상적으로 널리 이용될 수 있는 기전을 확인한 결과로 의미가 크다. 더 나아가 실제 돌출어깨뼈 환자와 같은 특정 근력 약화를 함께 가지고 있는 환자를 대상으로 좀 더 긴 시간을 두고 운동의 효과 여부를 비교하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 앞톱니근/위등세모근 비율은 0°와 45° 돌림위치에서는 유의한 차이가 있었으나(p < 0.05), 0°와 90°, 45°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다(p> 0.05).
- 앞톱니근/위등세모근 비율은 45° 돌림위치가 0°와 90° 돌림위치보다 유의하게 높게 나타났다(0°: 4.21±1.48; 45°: 4.69±1.67; 90°: 4.53±2.15).
- 앞톱니근/큰가슴근 비율은 0°와 45°, 0°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 있었으나(p < 0.05) 0°와 45° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다(p> 0.05).
- 앞톱니근/큰가슴근, 앞톱니근/위등세모근은 3가지의 오목위팔관절 돌림위치에서 모두 1보다 높은 비율로 나타났다. 이것으로 PUP 운동하는 경우 다른 근육들을 억제(inhibition)하면서 앞톱니근을 좀 더 활성화할 수 있다는 것을 시사하고 선행연구들에서도 같은 결과를 보고하였다.
- 앞톱니근/큰가슴근비율은 90°돌림위치가 0°와 45° 돌림위치보다 유의하게 높게 나타났다(0°: 2.16± 0.17; 45°: 2.12± 0.16; 90°: 2.53± 0.20).
- 앞톱니근의 근활성도는 오목위팔관절 90° 돌림위치에서 근활성도가 가장 높았다.
- 앞톱니근의 근활성도를 분석한 결과, 오목위팔관절의 0°, 45°, 90° 돌림위치에서의 근활성도가 순차적으로 증가되었다(0°: 71.91± 20.59% MVIC; 45°: 77.13± 22.38 % MVIC; 90°: 80.33± 22.56) (Table 2, Figure 2).
- 연구에서는 어깨가슴관절(scapulothoracic) 주위근인 큰가슴근,앞톱니근, 위등세모근의 근활성과 오목위팔관절의 돌림위치에 따라 의미 있게 차이가 있다는 것을 볼 수 있었다. 큰가슴근 근활성은 0°, 45°, 90°의 오목위팔관절 돌림위치에 따라 순차적으로 의미 있게 줄어들었으며 이와 반대로 앞톱니근은 증가하였다.
- 오목위팔관절 0°와 45° 돌림위치에서의 큰가슴근 근활성도는유의한 차이가 있었으나(p < 0.05) 45°와 90°, 0°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다(p < 0.05).
- 오목위팔관절 0°와 45°, 0°와 90° 돌림위치에서의 앞톱니근 근활성도는 유의한 차이가 있었으나(p < 0.05), 45°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다(p> 0.05).
- 오목위팔관절의 돌림위치에서의 위등세모근 근활성도는 각각 유의한 차이가 보이지 않았다(p> 0.05).
- 위등세모근/큰가슴근 비율은 0°와 45°, 45°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 있었으나(p < 0.05) 0°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다(p> 0.05).
- 위등세모근/큰가슴근 비율은 90° 돌림위치가 0°와 45° 돌림위치보다 유의하게 높게 나타났다(0°: 0.54± 0.16; 45°: 0.48± 0.15; 90°: 0.61±0.20).
- 오목위팔관절 벌림을 수행하는 동안 큰가슴근의 근활성도가 줄어들고 앞톱니근의 근활성도가 증가되었다는 Park31 등의 논문의 결과와 일치하는 결과를 나타냈다. 위등세모근의 근활성도, 앞톱니근/위등세모근, 그리고 위등세모근/큰가슴근 비율 모두가 의미 있는 차이를 보이지는 않았고 이것은 위등세모근이 MKPUP 수행하는 동안 단지 어깨뼈위쪽돌림근으로만 사용된다는 것을 보여준다.
- 위등세모근의 근활성도를 분석한 결과, 오목위팔관절의 45° 돌림위치에서의 근활성도가 0°, 90° 돌림위치에서의 근활성도보다 높게 나타났다(0°: 18.18± 5.77% MVIC; 45°: 17.63± 6.36% MVIC; 90°: 19.60±6.30) (Table 2, Figure 2).
- 큰가슴근의 근활성도를 분석한 결과, 오목위팔관절의 45° 돌림위치에서의 근활성도가 0°, 90° 돌림위치에서의 근활성도보다 높게 나타났다(0°: 35.82±15.41% MVIC; 45°: 39.26±17.08% MVIC; 90°: 34.08±12.22) (Table 2, Figure 2).
- 큰가슴근의근 활성도는 오목위팔관절의 45° 돌림위치에서의 근활성도가 0°, 90° 돌림위치에서의 근활성도보다 높게 나타났고 45°와 90° 돌림위치에서는 유의한 차이가 보이지 않았다.
후속연구
- 따라서 본 연구를 통하여 일반인을 대상으로 오목위팔관절 돌림 위치에 따라 앞톱니근, 큰가슴근, 위등세모근의 근활성도에 의미 있는 차이가 있다는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 어깨복합체 기능손상을 가진 환자나 어깨가슴관절 주위근육의 선택적 근력강화 등을 위해 임상적으로 널리 이용될 수 있는 기전을 확인한 결과로 의미가 크다. 더 나아가 실제 돌출어깨뼈 환자와 같은 특정 근력 약화를 함께 가지고 있는 환자를 대상으로 좀 더 긴 시간을 두고 운동의 효과 여부를 비교하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 16,17 본 연구는 오목위팔관절에서 위팔의 돌림 위치에 따른 앞톱니근, 큰가슴근과 위등세모근의 근활성도를 연구하여 각각의 근활성도의 차이와 서로의 비율이 위팔의 돌림 위치에 얼마나 영향을 받는지 확인하고자 한다. 본 연구는 PUP 운동에 대해 보다 학술적으로 이해하는 기초자료를 제공할 것이며 어깨 손상 환자들의 재활을 위한 프로그램 개발 시 유익한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구는 건강한 성인 남성만을 대상으로 실험을 하였으며 대상자 수가 적어 다양한 환자에게 특히, 앞톱니근의 근력약화(weakness)를 가지고 있는 돌출어깨뼈 대상자에게 일반화하기에는 무리가 있을 것으로 사료되며, 어깨복합체의 기능손상을 가지고 있는 환자를 대상으로 임상적으로 해결할 수 있는 다양한 결과가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
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