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문제 정의
- 그러나 이러한 다양한 연구결과에도 불구하고 진동운동이 인체에 미치는 기전은 명확히 제시되고 있지 않으며, 전신진동 운동이 인체에 미치는 영향은 몇몇 연구에서 양립하는 결과를 보이고 있다. 그러므로 이 연구는 전신진동운동 처치에 따른 하지관절의 운동역학적 변화를 분석하여 진동자극에 의해 나타나는 하지의 운동역학적 변화를 분석하여 하지관절의 어떠한 운동역학적 변화가 점프 높이에 영향을 미치는지 확인하고자 한다.
제안 방법
- 모든 대상자들은 전신진동운동을 실시하기 전 3회의 스쿼트 점프를 실시하였고, 5분간의 휴식 후 30Hz의 전신 진동운동(Galileo® advanced plus, Novotec, Pforzheim, Germany, 2011)을 적용한 후 스쿼트 점프를 3회씩 실시하였다. 그리고 본 실험 시 팔과 상체의 반동이 실험에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 모든 대상자들은 양팔을 가슴 앞에 모으고 동작을 수행하도록 유도하였다.
- 대상자들의 스쿼트점프(squart jump) 동작을 촬영하기 위하여 Qualisys사의 Oqus 1series 적외선 카메라 6대를 사용하였으며, 이때의 샘플링 율(sampling rate)은 150Hz로 설정하였다. 대상자들의 해부학적 신체정렬 상태를 측정하기 위하여 모든 대상자들은 실험에 앞서 해부학적 경계점에 마커를 부착하고 스텐딩캘리브레이션 (standing calibration)을 실시하였다.
- 대상자들의 스쿼트점프(squart jump) 동작을 촬영하기 위하여 Qualisys사의 Oqus 1series 적외선 카메라 6대를 사용하였으며, 이때의 샘플링 율(sampling rate)은 150Hz로 설정하였다. 대상자들의 해부학적 신체정렬 상태를 측정하기 위하여 모든 대상자들은 실험에 앞서 해부학적 경계점에 마커를 부착하고 스텐딩캘리브레이션 (standing calibration)을 실시하였다. 피부표면의 skin movement에 의해 발생되는 오차를 최소화 하기 위해 분절 표면에 지름이 14mm인 반사마커(reflection marker) 를 고정한 클러스터(cluster)를 부착하였고 스탠딩 캘리 브레이션 후 대상자들의 동작을 방해할 수 있는 관절의 내측에 부착한 마커는 대상자들이 동작을 수행하기 이전에 모두 제거하였다[12, 13.
- 대상자들이 동작을 실시하는 동안 하지의 운동역학적 변인을 측정하기 위하여 동작이 수행되는 중앙에 2대의 지면반력기(Type 9266AA. Kistler, Switzerland)를 설치하였고 샘플링 율은 1500Hz로 설정하였다. 이때 지면반 력기는 영상장비와 상호 동조하여 자료를 획득하였다.
- 도약을 위해 신체중심이 움직이기 시작하는 순간을 Event 1, 발이 지면에서 떨어지는 도약 순간을 Event 2, 신체중심이 최고점에 도달하는 순간을 Event 3로 설정하였고, Event 1～Event 2 까지를 신체가 도약하기 위해 지면에 추진력을 가하는 추진기(Phase 1), 발이 지면에서 떨어지며 도약하는 순간인 Event 2부터 신체중심이 최고점에 도달하는 Event 3까지를 체공기(Phase 2)로 구분하여 분석하였다.
- 모든 대상자들은 전신진동운동을 실시하기 전 3회의 스쿼트 점프를 실시하였고, 5분간의 휴식 후 30Hz의 전신 진동운동(Galileo® advanced plus, Novotec, Pforzheim, Germany, 2011)을 적용한 후 스쿼트 점프를 3회씩 실시하였다.
- 운동학 및 운동역학적 분석을 위한 분석구간은 대상자들이 스쿼트 점프를 수행하기 위해 움직임이 시작되는 순간부터 도약후 신체중심이 최고점에 도달하는 순간까지로 하였다[Fig. 2].
- 전신진동 운동이 하지 관절의 운동역학적 변인에 미치는 영향을 분석하고 진동운동 전․후에 따른 차이를 규명하기 위하여 각 대상자별 스쿼트 점프동작 3회의 평균치를 사용하였다. 통계적 검정은 SPSS 16을 이용하여 대응표본 t-test를 이용하여 훈련 전․후에 따른 하지의 운동역학적 변인의 차이를 검정하였으며, 이때 유의 수준은 α=.
- 전신진동 운동이 하지 관절의 운동역학적 변인에 미치는 영향을 분석하고 진동운동 전․후에 따른 차이를 규명하기 위하여 각 대상자별 스쿼트 점프동작 3회의 평균치를 사용하였다. 통계적 검정은 SPSS 16을 이용하여 대응표본 t-test를 이용하여 훈련 전․후에 따른 하지의 운동역학적 변인의 차이를 검정하였으며, 이때 유의 수준은 α=.
대상 데이터
- 실험을 통해 획득된 원자료는 노이즈에 의한 오차를 제거하기 위하여 ‘버터워쓰양방필터’(second order butterworth bidirectional filer)를 사용하였고, 이때의 차단주파수는 6Hz로 설정하였다.
- 연구에 참여한 대상자는 최근 6개월간 하지에 정형외과적 병력이 없는 건강한 성인 남성 5명(연령: 27.2±3.56 year, 신장: 172.2±5.83, 체중: 72.4±7.37)과 성인 여성 5명 (연령: 24.8±5.36 year, 신장: 168.4±4.39, 체중: 58.2±5.22) 이 참여하였다.
데이터처리
- 통계적 검정은 SPSS 16을 이용하여 대응표본 t-test를 이용하여 훈련 전․후에 따른 하지의 운동역학적 변인의 차이를 검정하였으며, 이때 유의 수준은 α=.05로 하였다.
- 실험을 통해 획득된 원자료는 노이즈에 의한 오차를 제거하기 위하여 ‘버터워쓰양방필터’(second order butterworth bidirectional filer)를 사용하였고, 이때의 차단주파수는 6Hz로 설정하였다. 하지관절의 운동역학적 변인은 C-motion사의 Visual-3D 프로그램을 이용하여 인체를 모델링하고 산출한 평균치를 이용하였고 대상자들 간의 표준화를 위해 국면의 프레임수를 소요시간으로 나눠 백분율로 나타내었다.
성능/효과
- 이론적으로 대상자들은 신체중심을 보다 높이 투사시키기 위해 1국면인 추진기에 강한 지면반력을 발생시켜야 한다. 그러나 이 연구에서 진동운동을 적용한 결과 최대지면반력이 증가하였으나 통계적인 차이는 없는 것으로 나타났다. 이는 대상자들에게 진동운동을 처치한 결과 근수축의 크기는 증가하였으나 하지근력 및 수직점프 능력의 향상정도는 통계적으로 차이가 없는 것으로 보고한 선행연구 결과와 유사한 것으로 생각된다[16].
- 전신진동운동은 발목과 무릎관절의 모멘트와 파워를 향상시키는 것으로 나타났으나 엉덩관절의 모멘트는 다소 감소시키고, 관절파워는 변화가 없는 것으로 나타났다. 그리고 하지관절의 종합적인 움직임의 결과라 할 수있는 대상자들의 수직점프 능력은 30Hz의 전신진동운동을 처치한 결과 향상되는 것으로 나타났다. 이렇듯 본 연구결과 발목과 무릎관절의 경우 일반적인 진동운동이 뼈형성을 자극하고 근신경계 및 근골격계의 기능을 향상시 킨다는 진동운동의 긍정적인 영향에 대하여 보고한 선행 연구들과 일치하는 결과가 나타난 반면 엉덩관절의 경우 진동운동이 인체에 미치는 손상에 대한 우려를 보고한 연구결과와 유사한 결과를 보였다.
- 대상자들에게 5분간 30Hz의 주파수로 전신 진동운동을 적용한 결과 대상자들의 수직점프 능력이 증가한 것은 5분간 20Hz의 주파수로 전신진동운동을 적용한 결과 진동이 근신경계를 자극하여 수직 점프 능력을 향상 시켰다는 선행연구결과와 일치하는 것으로 나타났다[7, 8, 14]. 특히 웨이트트레이닝과 전신진동운동을 병행하여 트레이닝을 한 경우 근력증가는 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았으나 점프능력이 향상되었다는 연구결과를 살펴볼 때 전신진동이 하지관절의 파워향상에 도움이 되는 것으로 판단된다[15].
- 대상자들의 스쿼트 점프의 높이변화는 30Hz의 전신진동운동을 실시한 이후 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 차이는 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다[Table 1] (p=.001).
- 무릎관절의 모멘트 변화는 진동처치 후 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 차이는 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p=.002). 추진기의 무릎관절의 관절파워 변화는 30Hz의 진동운동을 실시한 후 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 변화는 통계적으로 차이가 있는 것으로 나타났다(p=.
- 무릎관절의 모멘트와 관절파워는 발목관절의 변화와 동일하게 30Hz의 진동 처치 후 모두 증가하는 것으로 나타났다. 이는 전신 진동운동이 근신경학적으로 인체에 긍정적 영향을 미치는 것뿐만 아니라 하지 근육의 역학적 파워와 수축 속도를 향상시킨다는 선행연구 결과와 일치하는 결과이다[6, 7, 18].
- 신체중심을 수직으로 투사시키기 위하여 지면에 추진력을 가하는 추진기의 수직지면반력은 진동처치 후 다소 증가하는 것으로 나타났으나, 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(p=.141).
- 전신진동운동은 발목과 무릎관절의 모멘트와 파워를 향상시키는 것으로 나타났으나 엉덩관절의 모멘트는 다소 감소시키고, 관절파워는 변화가 없는 것으로 나타났다. 그리고 하지관절의 종합적인 움직임의 결과라 할 수있는 대상자들의 수직점프 능력은 30Hz의 전신진동운동을 처치한 결과 향상되는 것으로 나타났다.
- 002). 추진기의 무릎관절의 관절파워 변화는 30Hz의 진동운동을 실시한 후 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 변화는 통계적으로 차이가 있는 것으로 나타났다(p=.019).
- 추진기의 발목관절 모멘트와 파워는 진동처치 전에 비하여 진동처치 이후 모두 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 변화는 통계적으로 차이가 있는 것으로 나타났다 (p=.010, p=.045).
후속연구
- 진동의 효과에 영향을 미치는 인자는 진동 주파수뿐만 아니라 진동의 방향, 지속시간 및 동작 등 다양한 인자에 의해 다르게 나타날 수 있다. 그러므로 트레이닝 및 운동처방 분야에 적용되고 있는 전신 진동운동이 인체에 미치는 영향 및 진동에 의한 인체내의 균육조율 효과를 명확히 밝히기 위해서는 다양한 진동수에 대한 연구가 필요하다. 또한 EMG 연구를 통해 진동수 변화에 따른 하지 근육의 근 활성 패턴을 면밀히 검토할 수 있는 추후 연구가 이뤄져야 할 것으로 판단된다[23].
- 그러므로 트레이닝 및 운동처방 분야에 적용되고 있는 전신 진동운동이 인체에 미치는 영향 및 진동에 의한 인체내의 균육조율 효과를 명확히 밝히기 위해서는 다양한 진동수에 대한 연구가 필요하다. 또한 EMG 연구를 통해 진동수 변화에 따른 하지 근육의 근 활성 패턴을 면밀히 검토할 수 있는 추후 연구가 이뤄져야 할 것으로 판단된다[23].
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