여성선수의 신경인지 능력과 전방십자인대 손상 위험요인과의 관계 Relationship between Neurocognitive Ability and Risk Factors of Anterior Cruciate Ligament Injuries in Female Athletes원문보기
본 연구의 목적은 여성선수의 신경인지능력이 양발 착지 시 비접촉성 전방십자인대 손상의 위험요인과 어떠한 관계가 있는지 규명하는 것이다. 여성선수 32명을 대상으로 신경인지검사와 양발 착지에 대한 동작분석을 실시하였다. 전산화된 신경인지 검사의 원점수와 동작분석을 통해 산출된 3차원 관절각, 모멘트, 파워, 수직지면반력, 부하율, 지지시간의 상관관계 분석을 위해 피어슨의 정률상관분석을 실시하였다. 연구결과 신경인지 점수가 높을수록 착지 시 자세유지를 위한 전략을 사용하는 것이 관찰되었다. 따라서 신경인지 검사는 잠재적인 전방십자인대 손상의 위험인자를 검출하기 위한 스크리닝 방법으로 사용 될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구의 목적은 여성선수의 신경인지능력이 양발 착지 시 비접촉성 전방십자인대 손상의 위험요인과 어떠한 관계가 있는지 규명하는 것이다. 여성선수 32명을 대상으로 신경인지검사와 양발 착지에 대한 동작분석을 실시하였다. 전산화된 신경인지 검사의 원점수와 동작분석을 통해 산출된 3차원 관절각, 모멘트, 파워, 수직지면반력, 부하율, 지지시간의 상관관계 분석을 위해 피어슨의 정률상관분석을 실시하였다. 연구결과 신경인지 점수가 높을수록 착지 시 자세유지를 위한 전략을 사용하는 것이 관찰되었다. 따라서 신경인지 검사는 잠재적인 전방십자인대 손상의 위험인자를 검출하기 위한 스크리닝 방법으로 사용 될 수 있을 것으로 생각된다.
The aim of this study was to investigate the relationship between the neurocognitive ability and the risk factors of non-contact anterior cruciate ligament injuries during landing in female recreational athletes. Thirty-two female athletes participated in computerized neurocognition test and motion ...
The aim of this study was to investigate the relationship between the neurocognitive ability and the risk factors of non-contact anterior cruciate ligament injuries during landing in female recreational athletes. Thirty-two female athletes participated in computerized neurocognition test and motion analysis for drop vertical jump. Pearson's linear correlation analysis was performed to analyze the relationship between the raw scores of neurocognition test and biomechanical variables including 3D joint angle, moment, power, vertical ground reaction force, loading rate, and support time. There were correlations between the scores of neurocognition test and biomechanical variables as high the neurocognition score, it also increase landing strategies were used to maintain posture of the lower extremity. Therefore, the neurocognitive test might be used as a good screening method to detect the risk factors before injury.
The aim of this study was to investigate the relationship between the neurocognitive ability and the risk factors of non-contact anterior cruciate ligament injuries during landing in female recreational athletes. Thirty-two female athletes participated in computerized neurocognition test and motion analysis for drop vertical jump. Pearson's linear correlation analysis was performed to analyze the relationship between the raw scores of neurocognition test and biomechanical variables including 3D joint angle, moment, power, vertical ground reaction force, loading rate, and support time. There were correlations between the scores of neurocognition test and biomechanical variables as high the neurocognition score, it also increase landing strategies were used to maintain posture of the lower extremity. Therefore, the neurocognitive test might be used as a good screening method to detect the risk factors before injury.
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문제 정의
실제 스포츠 상황에서는 돌발적으로 발생하는 많은 상황을 고려할 수 없기 때문에 신경인지의 현장적용에 어려움이 제기된다. 따라서 본 연구는 신경인지 점수와 전방십자인대 손상이 빈번히 발생되는 동작 분석을 통해 위험요인과의 관련성을 규명하고자 하였다. 본 연구 결과 신경인지 점수가 높아질수록 착지 시 관찰된 하지관절의 자세유지 전략이 관찰되었고, 이는 잠재적인 전방 십자인대 손상에 대한 예측 방법으로 스포츠 참여 전 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
전방십자인대 손상이 발생된 집단의 신경인지 점수는 손상이 없는 건강한 집단에 비해 언어적 기억력, 시각적 기억력, 처리속도, 반응시간의 전체 하위영역의 점수가 낮은 것으로 보고되었다[19]. 따라서 본 연구에서는 신경인지 점수가 높을수록 착지 시 자세 유지를 위한 운동학, 운동역학적 전략이 관찰됨으로써 전방십자 인대 손상 위험요인을 감소시킨 것으로 판단된다.
본 연구는 여성선수의 신경인지능력과 비접촉성 전방 십자인대 손상의 운동역학적 위험요인의 관계를 관찰하기 위해 실시되었다.
본 연구의 목적은 여성선수의 신경인지 능력이 양발 착지 시 비접촉성 전방십자인대 손상의 위험요인과 어떠한 관계가 있는지 규명하고, 스포츠상황에서 빈번히 발생되는 동작의 운동역학적 분석을 통해 전방십자인대 손상예측에 대한 새로운 접근방법에 대한 근거를 마련하고자 한다.
제안 방법
운동역학적 변인 산출을 위해 사용된 지면반력 데이터는 Fx 우(right) 방향, Fy 전(anterior) 방향, Fz는 수직 상(superior)방향을 양의 값으로 설정하였고, 차단주파수 56 Hz로 스무딩하였다. 3차원 좌푯값과 지면반력값이 산출 된 후, 각 대상자 간 데이터의 표준화를 위해 각 대상자별 소요된 구간별 프레임 수를 구간별 소요시간으로 나누어 백분율로 표기하였다.
CNSVS의 검사 소프트웨어를 통해 정신 운동 속도(psychomotor speed), 반응시간(reaction time), 복합 주의집중(complex attention), 인지적 유연성(cognitive flexibility), 처리 속도(processing speed), 집행기능(executive function)의 원점수를 수집하였다.
검사시간은 문항의 이해를 돕는 연습문제를 포함하여 총 25-35분 소요되었다. 검사내용으로는 수지력 검사(finger tapping), 기호 숫자 부호화 검사(symbol digit coding), 스트룹 검사(stroop test), 주의력 전환 검사(shifting attention test)와 연속 수행능력 검사(continuous performance test)로 구성되었다[21].
대상자는 외부의 영향을 받지 않는 독립된 공간에서 신경인지검사 프로그램 CNSVS(Central Nervous System Vital Signs, USA)로 검사를 실시하였다. 검사시간은 문항의 이해를 돕는 연습문제를 포함하여 총 25-35분 소요되었다.
1). 대상자들은 동작에 대한 충분한 설명을 들은 후하지의 동적스트레칭이 포함된 준비운동을 실시하였다. 동작은 30 cm 높이의 박스위에서 시작하였고, 착지 후 곧바로 양팔을 머리위로 올리며 최대한 수직으로 높이 뛰어 오르도록 하였다.
대상자들은 동작에 대한 충분한 설명을 들은 후하지의 동적스트레칭이 포함된 준비운동을 실시하였다. 동작은 30 cm 높이의 박스위에서 시작하였고, 착지 후 곧바로 양팔을 머리위로 올리며 최대한 수직으로 높이 뛰어 오르도록 하였다. 착지 시 2대의 지면반력기를 각각 밟도록 요청되었고, 이때 박스와 지면반력기 사이 거리는 30 cm로 하였다(Fig.
분석 시점은 착지 초기 수직지면반력이 20N이상인 1시점(Event 1, E1), 착지 동안 최대수직지면반력이 나타나는 2시점(Event 2, E2), 최대 무릎 굴곡각이 나타나는 3시점(Event 3, E3)으로 설정하였고, E1부터 E3까지를 착지구간으로 설정하여 각 변인의 최댓값을 산출하였다.
수집된 마커데이터는 Visual 3D v3 software(C-motion, USA)를 이용하여 인체 분절로 모델링 되었고, Butterworth 2nd bi-direction low pass filter로 스무딩(smoothing)처리 되었다(차단주파수 9 Hz). 운동역학적 변인 산출을 위해 사용된 지면반력 데이터는 Fx 우(right) 방향, Fy 전(anterior) 방향, Fz는 수직 상(superior)방향을 양의 값으로 설정하였고, 차단주파수 56 Hz로 스무딩하였다.
수집된 마커데이터는 Visual 3D v3 software(C-motion, USA)를 이용하여 인체 분절로 모델링 되었고, Butterworth 2nd bi-direction low pass filter로 스무딩(smoothing)처리 되었다(차단주파수 9 Hz). 운동역학적 변인 산출을 위해 사용된 지면반력 데이터는 Fx 우(right) 방향, Fy 전(anterior) 방향, Fz는 수직 상(superior)방향을 양의 값으로 설정하였고, 차단주파수 56 Hz로 스무딩하였다. 3차원 좌푯값과 지면반력값이 산출 된 후, 각 대상자 간 데이터의 표준화를 위해 각 대상자별 소요된 구간별 프레임 수를 구간별 소요시간으로 나누어 백분율로 표기하였다.
동작분석을 위해 8대의 적외선 카메라(Oqus300+, Qualisys, Sweden, 250Hz)와 2대의 지면반력기(9286AA, Kistler, Switzerland, 2500Hz)를 사용하였다. 자료수집을 위해 Qualisys track manager(QTM, Qualisys, Sweden)를 사용하였고, 적외선 카메라, 지면반력기의 동조는 A/D board 간 internal trigger 케이블을 연결하여, QTM 프로그램에 의해 통제되었다.
전방십자인대 손상기전 중 무릎관절이 외반형태로 주저앉을 때(valgus collapse) 관찰되는 변인을 설명하기 위해 하지관절(엉덩, 무릎, 발목)의 3차원(굴곡/신전, 내전/외전, 내외전/외회전) 관절각(degree), 관절모멘트(Nm/kg), 관절파워(W/kg), 수직지면반력(BW), 부하율(BW/s), 지지시간(msec)을 산출하였다.
대상 데이터
동작분석을 위해 8대의 적외선 카메라(Oqus300+, Qualisys, Sweden, 250Hz)와 2대의 지면반력기(9286AA, Kistler, Switzerland, 2500Hz)를 사용하였다. 자료수집을 위해 Qualisys track manager(QTM, Qualisys, Sweden)를 사용하였고, 적외선 카메라, 지면반력기의 동조는 A/D board 간 internal trigger 케이블을 연결하여, QTM 프로그램에 의해 통제되었다.
본 연구는 대학교 클럽팀 수준 이상의 여성선수 32명을 대상으로 6개월 이내 하지의 근골격계 및 근신경계 손상이 없으며, 주 3회 이상 스포츠에 참여하고 있는 대상으로 진행하였다(Table 1). 신경인지 검사결과에 영향을 미칠 수 있는 뇌진탕 과거력이 있는 선수는 연구대상에서 제외시켰다.
데이터처리
2)[22]. DVJ는 검사-재검사의 신뢰도(ICC=0.916)가 높은 방법으로 총 3회 실시하여 평균값을 사용하였다[23].
신경인지능력과 비접촉성 전방십자인대 손상의 운동 역학적 위험요인간의 상관관계를 알아보기 위해 피어슨의 적률상관분석(Pearson’s correlation analysis)을 실시하였다.
이론/모형
비접촉성 전방십자인대 손상의 위험요인 분석을 위해 임상 평가방법으로 착지오류점수시스템(landing error scoring system)의 동작인 착지 후 수직점프 동작(drop verical jump, DVJ)을 수행하였다. 마커는 골반, 대퇴, 하퇴, 발 분절의 모델링을 위해 하체에 25개를 부착하였다(Fig.
성능/효과
최대수직지면반력 시점에서 신경인지 점수와 운동역학적 변인간의 상관관계를 Table 2-4에서 살펴본 결과, 반응속도 점수와 무릎 관절의 굴곡각 간에 정적상관이 나타났고, 정신운동속도, 처리속도 점수와 무릎관절의 외회전 모멘트 간의 부적상관이 각각 관찰되었다. 또한, 정신운동속도, 처리속도 점수와 엉덩관절의 내전 모멘트 간은 정적상관이 나타났으며, 정신운동속도 점수, 반응시간과 착지 시 지지시간 간 상관관계가 관찰되었다. 그 외 신경인지 점수와 하지관절의 운동역학적 변인 간에는 상관관계가 관찰되지 않았다.
무릎관절이 내회전되며 외반슬 형태로 자세가 무너지면 전방십자인대에 부하를 증가시켜 손상에 이르게 된다 [25]. 무릎관절에서는 초기 착지 시 복합주의집중 점수와 내전각 간 정적상관이 관찰되었고, 최대지면반력 시점에서는 반응시간과 굴곡각 간 정적상관이, 정신운동속도, 처리속도와 내회전 모멘트 간에 부적상관이 나타났다. 전방십자인대 손상기전으로 경골의 전방전위, 무릎관절의 내회전 토크, 무릎 굴곡각 감소가 동 시점에 발생될때 위험을 증가시키는 것으로 보고된다[26].
따라서 본 연구는 신경인지 점수와 전방십자인대 손상이 빈번히 발생되는 동작 분석을 통해 위험요인과의 관련성을 규명하고자 하였다. 본 연구 결과 신경인지 점수가 높아질수록 착지 시 관찰된 하지관절의 자세유지 전략이 관찰되었고, 이는 잠재적인 전방 십자인대 손상에 대한 예측 방법으로 스포츠 참여 전 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 신경인지 점수가 낮은 경우 스포츠 동작 특성을 고려한 인지운동프로그램을 통해 신경인지와 움직임 제어의 향상을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.
전방십자인대 손상기전으로 경골의 전방전위, 무릎관절의 내회전 토크, 무릎 굴곡각 감소가 동 시점에 발생될때 위험을 증가시키는 것으로 보고된다[26]. 본 연구에서는 신경인지 점수가 증가함에 따라 외회전 모멘트와 굴곡각이 증가되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 꼿꼿이 몸을 펴서 착지하는 형태(stiff landing)인 무릎관절의 굴곡각 감소 역시 전방십자인대 손상의 위험요인과 관련이 있다고 보고되었다[27-28].
분석된 본 연구의 동작은 착지와 점프를 연속적으로 실시해야 하는 조건으로 주어진 환경에 맞게 효과적으로 움직임을 제어해야하는데, 신경인지 점수가 높을수록 착지 시 자세를 유지하기 위한 전략이 상호 보완적으로 관찰되었다. 신경인지는 동적인 스포츠 활동에서 요구되는 신경근 반응을 조절하기 때문에 선수의 안전, 스포츠 기능적 수행과 밀접한 관계가 있다[24].
지지시간에 대한 본 연구결과, 길게 지지할수록 정신 운동속도 점수는 높게 관찰되었고 반응시간은 짧게 나타났다. 청소년 여성선수를 대상으로 시즌 전 신경근 조절에 대한 3차원 운동역학 측정을 위해 착지수직점프를 실시한 결과, 전방십자인대 손상을 경험한 선수의 착지 시지지시간이 손상을 경험하지 않은 선수에 비해 16% 짧게 보고되었다[7].
초기 착지 시점에서 복합주의집중 점수와 무릎 내전 각간 정적상관이 나타났다(Table 2). 최대수직지면반력 시점에서 신경인지 점수와 운동역학적 변인간의 상관관계를 Table 2-4에서 살펴본 결과, 반응속도 점수와 무릎 관절의 굴곡각 간에 정적상관이 나타났고, 정신운동속도, 처리속도 점수와 무릎관절의 외회전 모멘트 간의 부적상관이 각각 관찰되었다. 또한, 정신운동속도, 처리속도 점수와 엉덩관절의 내전 모멘트 간은 정적상관이 나타났으며, 정신운동속도 점수, 반응시간과 착지 시 지지시간 간 상관관계가 관찰되었다.
후속연구
차후의 연구에서는 동작이 수행될 때 요구되는 주동근의 활성 시점, 면적, 동시수축지수 등의 근전도 분석을 통한 신경근 조절과 신경인지 수준과의 관계 규명에 대한 연구가 기대되어진다. 또한 대퇴골과 하퇴골의 전단 응력과 같은 전방십자인대 손상 기전의 다양한 접근을 통한 관찰이 필요할 것으로 사료된다.
본 연구 결과 신경인지 점수가 높아질수록 착지 시 관찰된 하지관절의 자세유지 전략이 관찰되었고, 이는 잠재적인 전방 십자인대 손상에 대한 예측 방법으로 스포츠 참여 전 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 신경인지 점수가 낮은 경우 스포츠 동작 특성을 고려한 인지운동프로그램을 통해 신경인지와 움직임 제어의 향상을 도모할 수 있을 것으로 사료된다.
차후의 연구에서는 동작이 수행될 때 요구되는 주동근의 활성 시점, 면적, 동시수축지수 등의 근전도 분석을 통한 신경근 조절과 신경인지 수준과의 관계 규명에 대한 연구가 기대되어진다. 또한 대퇴골과 하퇴골의 전단 응력과 같은 전방십자인대 손상 기전의 다양한 접근을 통한 관찰이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전방십자인대 손상은 어떤 상황에서 자주 발생하는가?
여성선수의 전방십자인대 손상은 동일종목 내에서 남성선수에 비해 2-10배 많이 나타나는 것으로 보고된다[1,2]. 전방십자인대 손상은 경쟁스포츠 상황에서 빈번히 발생하는 부상으로 비접촉성 손상에 매우 취약하고 손상발생률 및 재발생률이 높다[3-5]. 전방십자인대 재건술후 1년 이내에 복귀하는 선수들은 약 33% 수준이며[6], 그 중 25-44%는 2차 전방십자인대 손상(동측 재손상 또는 반대측 손상)을 경험하고 있다[7-9].
신경인지능력의 특징은?
신경인지능력은 인지처리, 대뇌피질, 피질하부의 기능과 연관된 능력으로, 감각수용기로부터 수집된 정보를 통합하여 신체의 운동제어를 위한 신경근을 조절하게 된다[13-15]. 지면보다 높은 곳에서 착지하기 위해서는 지면과의 거리 및 착지 시 지면반력의 정도를 예상해야하고 착지 시 적절한 근육의 동원 및 억제를 통해 자세를 조절하게 된다[16].
2차 전방십자인대 손상의 위험성은?
또한 2차 전방십자인대 손상은 재건술을 경험한 선수의 발생비율이 경험 없는 선수보다 6배 높게 보고된다[10,11]. 이 손상은 대단히 파괴적으로, 스포츠 참여를 중단해야하고 나아가 골관절염의 위험요인이 된다[12].
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