[논문]근전도 바이오피드백을 적용한 어깨뼈 동적 안정화운동이 위등세모근, 큰가슴근 및 앞톱니근 활성에 미치는 영향

윤삼원; 강종호

doi:10.22156/cs4smb.2017.7.4.159

근전도 바이오피드백을 적용한 어깨뼈 동적 안정화운동이 위등세모근, 큰가슴근 및 앞톱니근 활성에 미치는 영향
Effects of Scapular Dynamic Stabilization Exercise Applying EMG Biofeedback on Upper Trapezius, Pectoralis Major and Serratus Anterior Activities 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.7 no.4, 2017년, pp.159 - 164

윤삼원 (부산가톨릭대학교 대학원 물리치료학과) , 강종호 (부산가톨릭대학교 물리치료학과)

초록
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본 연구의 목적은 근전도 바이오피드백을 적용한 어깨뼈 동적 안정화운동이 위등세모근, 큰가슴근 및 앞톱니근 활성도에 어떠한 영향을 주는지 알아보고자 하는 것이었다. 건강한 성인 남성 15명이 연구에 자발적으로 참여하였다. 수집된 자료의 분석은 대응표본 t-검정 방법을 사용하였다. 연구 결과, 근전도 바이오피드백 적용 시 위등세모근과 큰가슴근의 활성도가 유의하게 감소하였고(p<0.01), 앞톱니근의 활성도는 유의하게 증가하였다(p<0.01). 이를 통해 근전도 바이오피드백을 적용한 어깨뼈 동적 안정화 운동이 선택적으로 앞톱니근의 활성도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구는 어깨뼈 동적 안정화 운동에 근전도 바이오피드백을 적용한 첫 연구라는 점에서 의미가 있다고 여겨진다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to investigate the effects of scapular dynamic stabilization exercise(SDex) with electromyography(EMG) biofeedback on the upper trapezius(UT), pectoralis major(PM) and serratus anterior(SA) activities. Fifteen healthy male voluntarily participated in this study. A paired t-test was used for statistical analysis. The study showed, through EMG biofeedback, that EMG activity significantly decreased in the UT, PM and increased in the SA(P<0.05). These results suggest that SDex with EMG biofeedback is effective to selectively strengthen the SA. This article is meaningful in that it is the first article using SDex with EMG biofeedback.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 근전도 바이오피드백을 결합한 어깨뼈 동적 안정화운동이 큰가슴근, 위등세모근 그리고 앞톱니근 활성도에 미치는 영향을 관찰한 연구는 많이 부족하다. 따라서 본 연구의 목적은 정상인들을 대상으로 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행할 때 위등세모근과 큰가슴근 활성도에 대한 근전도 바이오피드백 제공이 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근 활성도에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 본 연구의 가설은 근전도 바이오피드백을 결합한 어깨뼈 동적 안정화운동 시 큰가슴근, 위등세모근의 활성도는 감소시키고, 앞톱니근의 활성도는 증가시킬 것이라고 설정하였다.
본 연구는 슬링운동 시스템을 이용한 어깨뼈 동적 안정화운동을 실시하였다. 어깨뼈 동적 안정화 운동은 핵심 근육인 앞톱니근을 강화시키고 어깨뼈의 동적 안정성을 높이기 위한 운동이다.
본 연구는 정상인들을 대상으로 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행할 때 위등세모근과 큰가슴근 활성도에 대한 근전도 바이오피드백 적용이 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근 활성도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 근전도 바이오피드백을 적용하지 않은 어깨 동적 안정화 운동 시 위등세모근과 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도는 26.

가설 설정

따라서 본 연구의 목적은 정상인들을 대상으로 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행할 때 위등세모근과 큰가슴근 활성도에 대한 근전도 바이오피드백 제공이 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근 활성도에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 본 연구의 가설은 근전도 바이오피드백을 결합한 어깨뼈 동적 안정화운동 시 큰가슴근, 위등세모근의 활성도는 감소시키고, 앞톱니근의 활성도는 증가시킬 것이라고 설정하였다.

제안 방법

각 근육의 근활성도 정규화를 위해 근육별 최대 등척성수축(Maximal voluntary isometric contraction; MVIC)을 측정하였다. 최대 등척성수축시 대상자의 자세는 표준화된 맨손근력자세에서 시행되었다[12,13].
앞톱니근의 최대 등척성 수축은 앉은 자세에서 어깨를 안쪽돌림 한 후 어깨뼈 면에서 120° 벌림된 자세에서 측정되었으며, 저항은 대상자의 팔꿈치 인접 부위에 적용하였다. 각 근육의 최대 등척성수축 동안 근 활성도를 반복 3회 측정하였다. 5초 동안 데이터를 RMS 처리 한 후 시작과 끝의 1초를 제외한 가운데 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 %MVIC로 사용하였다.
첫 번째 조건에서 어깨뼈 동적 안정화 운동 수행 시 위등세모근과 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도를 측정하였다. 두 번째 조건에서도 어깨뼈 동적 안정화 운동을 실시하였으나 큰가슴근과 위등세모근의 과도한 수축을 방지하기 위하여 시각적, 청각적 바이오 피드백을 제공하였다. 어깨뼈 동적 안정화 자세를 유지하는 5회 반복, 5초 동안 모니터를 통해 큰가슴근과 위등세모근의 활성도를 실시간으로 시각정 정보를 제공 하였으며 최대 등척성 수축의 10% 이상의 근 활성도를 보였을 때 바이오피드백을 시각적, 청각적으로 제공하였다.
모든 연구대상자는 두 가지 조건에서 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행하였다. 첫 번째 조건에서 바이오피드백을 적용하지 않았고, 두 번째 조건에서는 바이오피드백을 적용하였다.
앞톱니근의 최대 등척성 수축은 앉은 자세에서 어깨를 안쪽돌림 한 후 어깨뼈 면에서 120° 벌림된 자세에서 측정되었으며, 저항은 대상자의 팔꿈치 인접 부위에 적용하였다.
두 번째 조건에서도 어깨뼈 동적 안정화 운동을 실시하였으나 큰가슴근과 위등세모근의 과도한 수축을 방지하기 위하여 시각적, 청각적 바이오 피드백을 제공하였다. 어깨뼈 동적 안정화 자세를 유지하는 5회 반복, 5초 동안 모니터를 통해 큰가슴근과 위등세모근의 활성도를 실시간으로 시각정 정보를 제공 하였으며 최대 등척성 수축의 10% 이상의 근 활성도를 보였을 때 바이오피드백을 시각적, 청각적으로 제공하였다.
1의 자세와 같이 무릎으로 선 자세로 팔꿉관절은 폄하여 손잡이를 잡고 어깨관절은 90° 이하가 되도록 줄 높이를 맞추었다. 얼굴의 방향은 목 회전으로 인한 위등세모근의 활성도에 영향을 줄이기 위하여 전방을 주시하였고, 목이 뒤로 넘어 가지 안고 편한한 자세를 유지 하였다.허리뼈는 중립자세를 유지시키고, 몸은 앞으로 기댄 후 매달리도록 하였다.
최대 등척성수축시 대상자의 자세는 표준화된 맨손근력자세에서 시행되었다[12,13]. 위등세모근의 최대 등척성 수축은 앉은 자세에서 시행되었으며, 우세측 어깨의 올림과 목의 동측 가쪽굽힘, 반대 측으로 회전한 상태에 대해 어깨와 뒤통수부 저항을 적용하였다. 큰가슴근은 똑바로 누운자세에서 팔꿈치는 폄하고 어깨는 90° 굽힘 그리고 안쪽돌림한 상태에서 시행되었다.
모든 연구대상자는 두 가지 조건에서 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행하였다. 첫 번째 조건에서 바이오피드백을 적용하지 않았고, 두 번째 조건에서는 바이오피드백을 적용하였다. 첫 번째 조건에서 어깨뼈 동적 안정화 운동 수행 시 위등세모근과 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도를 측정하였다.
첫 번째 조건에서 바이오피드백을 적용하지 않았고, 두 번째 조건에서는 바이오피드백을 적용하였다. 첫 번째 조건에서 어깨뼈 동적 안정화 운동 수행 시 위등세모근과 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도를 측정하였다. 두 번째 조건에서도 어깨뼈 동적 안정화 운동을 실시하였으나 큰가슴근과 위등세모근의 과도한 수축을 방지하기 위하여 시각적, 청각적 바이오 피드백을 제공하였다.

대상 데이터

대상자는 Fig. 1의 자세와 같이 무릎으로 선 자세로 팔꿉관절은 폄하여 손잡이를 잡고 어깨관절은 90° 이하가 되도록 줄 높이를 맞추었다.
본 연구는 건강한 20대 성인 남성 15명을 대상으로 실시하였다. 본 연구에 대한 목적과 운동 방법에 대한 설명을 듣고 실험에 동의하며 연구 참여 동의서에 서명한 사람을 대상자로 선정하였다.
본 연구는 건강한 20대 성인 남성 15명을 대상으로 실시하였다. 본 연구에 대한 목적과 운동 방법에 대한 설명을 듣고 실험에 동의하며 연구 참여 동의서에 서명한 사람을 대상자로 선정하였다. 연구대상자들의 선정기준은 다음과 같다.
피부저항을 최소화하고 전극의 부착을 용이하도록 소독용 알코올 솜으로 피부를 깨끗이 닦아낸 후 부착하였다[9]. 표면전극은 지름이 30㎜인 소형 표면전극(3M, USA)을 사용하였으며 전극 간의 거리를 2㎝로 유지하여 근섬유 방향에 평행하게 부착하였다. 밴드패스 필터는 10~400 Hz를 사용하였으며, 근전도 신호는 제곱 평균 제곱근법으로 처리하여 분석하였다.

데이터처리

각 근육의 최대 등척성수축 동안 근 활성도를 반복 3회 측정하였다. 5초 동안 데이터를 RMS 처리 한 후 시작과 끝의 1초를 제외한 가운데 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 %MVIC로 사용하였다.
근전도 바이오피드백 적용 유·무에 따른 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도 차이를 비교하기 위하여 대응표본 t-검정 방법 (Paired t-test)을 사용하였고, 유의수준은 0.05로 설정 하였다.
표면전극은 지름이 30㎜인 소형 표면전극(3M, USA)을 사용하였으며 전극 간의 거리를 2㎝로 유지하여 근섬유 방향에 평행하게 부착하였다. 밴드패스 필터는 10~400 Hz를 사용하였으며, 근전도 신호는 제곱 평균 제곱근법으로 처리하여 분석하였다. 각 근육의 전극 부착 위치는 기존의 연구들을 참조하여 결정하였다[10,11].

이론/모형

바이오피드백 미적용과 적용 시 우세측 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도를 측정하기 위하여 표면 근전도(LXM3204, LAXTHA Inc., 한국)를 사용하였으며, Telescan 프로그램을 이용하였다. 피부저항을 최소화하고 전극의 부착을 용이하도록 소독용 알코올 솜으로 피부를 깨끗이 닦아낸 후 부착하였다[9].

성능/효과

본 연구는 정상인들을 대상으로 어깨뼈 동적 안정화 운동을 시행할 때 위등세모근과 큰가슴근 활성도에 대한 근전도 바이오피드백 적용이 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근 활성도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 근전도 바이오피드백을 적용하지 않은 어깨 동적 안정화 운동 시 위등세모근과 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도는 26.18%, 18.26% 그리고 25.48%였으며 근전도 바이오피드백을 적용한 어깨 동적 안정화 운동 시 근 활성도가 11.37%, 10.13% 그리고 41.41%까지 유의하게 증가하였다. 이와 같은 결과를 통해 근전도 바이오피드백은 어깨 동적안정화 운동 시 큰가슴근과 위등세모근의 보상 작용을 감소시키고 앞톱니근의 활성도를 증가시키는 것을 알 수 있었고 본 연구의 가설 또한 지지되었다.
근전도 바이오피드백 적용 여부에 따른 위등세모근, 큰가슴근 그리고 앞톱니근의 활성도 변화는 Table 1과 같다. 바이오 피드백을 적용하였을 경우 위등세모근과 큰가슴근의 활성도는 유의하게 감소하였고, 앞톱니근의 근 활성도는 증가하였다.
차상민(2017) 등은 발의 정렬이 정상적인 대상자에게 근전도 바이오피드백과 동시에 숏 풋 운동을 수행한 그룹이 숏 풋 운동만 수행한 그룹보다 엄지벌림 근의 활성도와 엄지벌림 근/앞정강근 비율이 더 높은 유의한 향상을 나타냈으며 앞정강근의 보상작용도 유의하게 감소하여 근전도 바이오피드백을 결합한 숏 풋 운동이 보상작용은 감소시키며 선택적 근력강화에 효과적인 운동방법이라고 제시하였다[16]. 본 연구에서도 닫힌사슬 운동인 어깨 동적 안정화 운동 시 근전도 바이오피드백 제공이 앞톱니근의 선택적 강화에 효과적이라는 것을 증명하였다.
41%까지 유의하게 증가하였다. 이와 같은 결과를 통해 근전도 바이오피드백은 어깨 동적안정화 운동 시 큰가슴근과 위등세모근의 보상 작용을 감소시키고 앞톱니근의 활성도를 증가시키는 것을 알 수 있었고 본 연구의 가설 또한 지지되었다.

후속연구

이러한 기술을 통하여 근전도와 스마트 기기가 융합이 가능한 시점에 도달하였지만 아직 관심이 부족한 실정이다. 앞으로의 연구에서 홍채 인식, 심전도 및 심박변이도와의 융합 기술 개발뿐만 아니라 근전도와 스마트 기기 융합 기술 개발이 이루어진다면 어깨뼈 동적 안정화 운동을 더욱 효과적이고 간편하게 할 수 있다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	앞톱니근이란?	앞톱니근은 복장빗장관절에 대한 회전의 수직축에 대해 내밈(Protraction)을 하는데 있어 지렛대 작용을 하는 근육이다. 어깨뼈 내밈의 힘은 관절오목, 위팔관절을 지나 전방으로 전달되어 밀기와 손을 뻗는 동작 등의 활동을 가능하게 해준다.
	앞톱니근 활성도가 저하될 때 나타나는 현상은?	하지만 비정상적인 어깨위팔리듬은 특정 방향에서의 보상운동이 나타나며 스트레스가 가해질 수 있다. 앞톱니근 활성도가 저하되면 어깨뼈의 상방회전이 필요 이상으로 발생되지 않고, 앞톱니근을 대신하여 위등세모근의 활동이 활발해 진다. 따라서 상방회전은 잘 일어나지 않고 어깨뼈의 올림이 발생되어 어깨가 위로 올라가는 동작이 일어나게 되는데 이것은 어깨 올림의 비정상적인 운동 동원 순서를 의미한다.
	근활성도 정규화를 위해 큰가슴근은 어떤 상태에서 시행되었는가?	위등세모근의 최대 등척성 수축은 앉은 자세에서 시행되었으며, 우세측 어깨의 올림과 목의 동측 가쪽굽힘, 반대 측으로 회전한 상태에 대해 어깨와 뒤통수부 저항을 적용하였다. 큰가슴근은 똑바로 누운자세에서 팔꿈치는 폄하고 어깨는 90° 굽힘 그리고 안쪽돌림한 상태에서 시행되었다. 저항은 아래팔에 수평 벌림 되는 방향으로 적용하였다. 앞톱니근의 최대 등척성 수축은 앉은 자세에서 어깨를 안쪽돌림 한 후 어깨뼈 면에서 120° 벌림된 자세에서 측정되었으며, 저항은 대상자의 팔꿈치 인접 부위에 적용하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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