Purpose: This study examined the effects of squatting with different foot positions on the muscle activation of the vastus medialis oblique (VMO) and vastus lateralis (VL) muscles in subjects with genu varum. Methods: Thirty four subjects participated in this study. Surface electromyography was used...
Purpose: This study examined the effects of squatting with different foot positions on the muscle activation of the vastus medialis oblique (VMO) and vastus lateralis (VL) muscles in subjects with genu varum. Methods: Thirty four subjects participated in this study. Surface electromyography was used to measure the muscle activation of the VMO and VL muscles at the knee angles ($15^{\circ}$, $60^{\circ}$) at three foot positions (internal rotation, neutral position, external rotation) during squatting. Results: Muscle activation differences at different knee angles and foot positions differed significantly between the VMO and VL muscles in both the varus and normal groups. In addition, there was a significant difference according to the knee angles with the foot in external rotation in the VMO and VL ratio. In the varus group, however, the VMO and VL ratio were significantly different only with the feet in internal rotation. In the muscle activation changes of the knee angle differences in the foot position, there was no significant difference in the varus group, but both the VMO and VL muscles were significant different in the normal group. Conclusion: In both groups, regardless of the foot position, muscle activation of the VMO and VL muscles increased with increasing knee flexion angle. In the normal group, when squatting with the feet in external rotation, the VMO and VL muscles activations increased with increasing knee angle. In the varus group, however, the foot position did not affect the VMO or VL muscle activation. This study shows that subjects with genu varum and normal subjects have different VMO and VL muscle activation patterns during squat exercises.
Purpose: This study examined the effects of squatting with different foot positions on the muscle activation of the vastus medialis oblique (VMO) and vastus lateralis (VL) muscles in subjects with genu varum. Methods: Thirty four subjects participated in this study. Surface electromyography was used to measure the muscle activation of the VMO and VL muscles at the knee angles ($15^{\circ}$, $60^{\circ}$) at three foot positions (internal rotation, neutral position, external rotation) during squatting. Results: Muscle activation differences at different knee angles and foot positions differed significantly between the VMO and VL muscles in both the varus and normal groups. In addition, there was a significant difference according to the knee angles with the foot in external rotation in the VMO and VL ratio. In the varus group, however, the VMO and VL ratio were significantly different only with the feet in internal rotation. In the muscle activation changes of the knee angle differences in the foot position, there was no significant difference in the varus group, but both the VMO and VL muscles were significant different in the normal group. Conclusion: In both groups, regardless of the foot position, muscle activation of the VMO and VL muscles increased with increasing knee flexion angle. In the normal group, when squatting with the feet in external rotation, the VMO and VL muscles activations increased with increasing knee angle. In the varus group, however, the foot position did not affect the VMO or VL muscle activation. This study shows that subjects with genu varum and normal subjects have different VMO and VL muscle activation patterns during squat exercises.
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문제 정의
따라서 본 연구는 안굽이무릎을 가진 정상인에서 다양한 발의 위치에서 스쿼트동작시 무릎각도에 따른 근활성화에 대해 알아보았다.
본 연구에서는 안굽이무릎을 가진 사람들의 올바른 운동 프로그램을 설정하기 위해 안굽이무릎을 가진 대상자에서 다양한 발의 위치에서 스쿼트 동작시 무릎각도별 근활성화에 대해 알아보았다. 그 결과, 안굽이무릎을 가진 대상자는 스쿼트 동작 시 정상인과는 일부 다른 양상을 보였다.
제안 방법
대상자의 무릎 바깥 쪽에 측각기를 위치시키고고정팔은 종아리뼈의 장축과 평행하게 위치시키고 측정팔은 넙다리뼈 장축에 평행하도록 위치시켰다. 각 각도에서 스쿼트를 시행하기 전 세 가지 발의 위치를 설정한 후 스쿼트 동작을 시행하였고 발의 위치별 각 무릎 관절 각도에서 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성화를 측정하였다. 세 가지 발의 위치에서 중립은 발꿈치뼈의 중심과 두 번째 발가락 사이를 일직선으로 지나가는 선과 평행한 선으로 정의하였고, 안쪽돌림은 발의 중립 위치를 기준으로 안쪽으로 30° 모음 위치, 가쪽 돌림은 발의 중립위치를 기준으로 바깥쪽으로 30°벌림 위치로 정의하였다.
대상자들에게 세 가지 발의 위치(안쪽돌림, 중립, 가쪽돌림)에서 두 가지 무릎 각도(15°와 60°)의 스쿼트 동작을 적용하여 오른쪽 하지의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성화를 측정하였다. 스쿼트의 무릎 각도는 측각기(Goniometer, Baseline® Absolute+Axis® Goniometers, USA)를 이용하여 각각 15°와 60°로 설정하였다.
본 연구에서 사용한 표면근전도 신호는 표본추출률 (sampling rate) 1,000Hz, 대역통과 필터링(Bandpass filter) 20-450Hz로 설정하였고, 노치 필터(notch filter)는 60 Hz로 설정하였다. 대역통과 필터링(Bandpass filter)을 한 후 정류(retification)하였고, 평균제곱근(root mean square, RMS)를 적용하여 고르지 못한 정류 파형을 부드럽게 만들었다. 그 후 최대 등척성 수축값(%maximal voluntary isometric contraction, %MVIC)으로 정량화(normalization)하였다.
본 연구는 무릎관절 부정정렬을 가진 대상자에서 다양한 발의 위치에서 스쿼트 동작을 수행 시 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성도를 측정하였다. 연구 결과 두 집단 모두 세 가지 발의 위치에서 무릎 각도가 15°에서 60°로 증가할수록 안쪽넓은근과 가쪽넓은근 모두에서 활성화가 유의한 증가를 나타내었다.
5초를 제외한 중간의 3초를 분석에 사용하였다. 수집된 표면 근전도 신호는 Telemyo DTS로 보내져 디지털 신호로 전환한 뒤 MR 3.6 (Noraxon, USA) 소프트웨어를 사용해 필터링과 기타 신호 처리하였다.
안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성화를 측정하기 위해 무선 근전도 측정기인 Telemyo DTS, desk receiver (NORAXON, USA)를 사용하여 측정하였다. 본 연구에서 사용한 표면근전도 신호는 표본추출률 (sampling rate) 1,000Hz, 대역통과 필터링(Bandpass filter) 20-450Hz로 설정하였고, 노치 필터(notch filter)는 60 Hz로 설정하였다.
대상 데이터
연구대상자는 신경학적 증상이 없고, 근골격계의 질환 병력이 없는 건강한 성인 34명이 참여하였으며 무릎 간 간격(intercondylar distance, IC)과 발목 간 간격(intermalleolar distance, IM)에 의해 안굽이 무릎군 17명(남성 8명, 여성 9명)과 정상군 17명(남성 10명, 여성 7명)으로 분류하였다. 안굽이 무릎 군의 선정기준은 무릎 간 간격이 4 cm 이상인 자, 발목 간 간격이 4 cm 미만인 자로 선정하였다.
표면 전극(Ag/AgCl 2223, 3M, Korea)은 지름 3 cm의 일회용 접착 전극을 사용하였다. 전극 부착 전 대상자들의 측정할 다리의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근 부위에 털을 면도기로 제거한 후 알코올 솜으로 깨끗이 닦은 호전극을 부착하였다.
데이터처리
또한 발의 위치에 따른 근활성화의 무릎 각도 차이의 변화량(60°-15°)을 비교하기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)를 사용하였다. 검정 결과 유의한 차이가 있을 경우 대비 검정을 사용하여 발의 위치 간 차이를 알아보았다. 통계 처리를 위해 SPSS ver.
데이터는 Kolmogorov-Smirnov test에 의한 정규성 검정을 실시한 결과 가정에 만족하여, 모수 검정을 사용하였다. 집단 간 동질성 차이를 알아보기 위해 독립표본 검정(independent t-test)를 사용하였다.
집단 내 발의 안쪽 돌림, 중립, 가쪽 돌림에서 무릎 굽힘 각도(15°와 60°) 별 근활성도 비교를 위해 짝 비교 검정(paired t-test)을 사용하였다. 또한 발의 위치에 따른 근활성화의 무릎 각도 차이의 변화량(60°-15°)을 비교하기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)를 사용하였다. 검정 결과 유의한 차이가 있을 경우 대비 검정을 사용하여 발의 위치 간 차이를 알아보았다.
데이터는 Kolmogorov-Smirnov test에 의한 정규성 검정을 실시한 결과 가정에 만족하여, 모수 검정을 사용하였다. 집단 간 동질성 차이를 알아보기 위해 독립표본 검정(independent t-test)를 사용하였다. 집단 내 발의 안쪽 돌림, 중립, 가쪽 돌림에서 무릎 굽힘 각도(15°와 60°) 별 근활성도 비교를 위해 짝 비교 검정(paired t-test)을 사용하였다.
집단 간 동질성 차이를 알아보기 위해 독립표본 검정(independent t-test)를 사용하였다. 집단 내 발의 안쪽 돌림, 중립, 가쪽 돌림에서 무릎 굽힘 각도(15°와 60°) 별 근활성도 비교를 위해 짝 비교 검정(paired t-test)을 사용하였다. 또한 발의 위치에 따른 근활성화의 무릎 각도 차이의 변화량(60°-15°)을 비교하기 위해 일요인 분산분석(one-way ANOVA)를 사용하였다.
이론/모형
본연구에서는 근수축을 표준화하는 방법으로 %MVIC를 사용하여 처리하였다. 최대 등척성 수축값을 측정하는 방법으로 탄력 밴드 (Thera-BandTM, THERABAND ACADEMY, APTA, USA) 4단계 파랑색을 사용하였다.
성능/효과
하지만 정상군에서는 안쪽넓은근과 가쪽넓은근 모두에서 유의한 차이를 보였고 특히, 안쪽돌림과 가쪽돌림 사이에서 유의한 차이를 나타내었다. 따라서 모든 그룹에서 무릎 굽힘 각도를 증가시킬수록 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성화가 크게 나타났다. 하지만, 안쪽돌림 위치에서 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성 회비에 대한 무릎 각도 차이와 두 무릎관절 각도의 근활성화 변화값에 대한 발 위치의 차이에서는 안굽이무릎 군이 정상인과 다른 결과 양상을 볼 수 있었다.
Signorile 등24는 발의 위치가 정강이뼈의 돌림을 유발하여 넙다리네갈래근 각(Q angle)의 변화를 일으켜 넙다리네갈래근 운동 시 영향을 미칠 수 있다고 보고하였는데 안굽이무릎의 경우에는 부정정렬로 인한 역학적인 변화로 정상 군과는 다른 근활성화 양상을 보인 것으로 생각된다. 따라서, 본 연구의 결과로 알 수 있듯이 안굽이무릎군의 경우 발의 위치가 근활성화 변화량에 영향을 미치지 않지만 정상인의 경우, 발의 위치를 가쪽돌림하여 스쿼트를 적용할 시 무릎각도가 증가할수록 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 더 큰 활성화를 야기할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 무릎관절 부정정렬을 가진 대상자에서 다양한 발의 위치에서 스쿼트 동작을 수행 시 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성도를 측정하였다. 연구 결과 두 집단 모두 세 가지 발의 위치에서 무릎 각도가 15°에서 60°로 증가할수록 안쪽넓은근과 가쪽넓은근 모두에서 활성화가 유의한 증가를 나타내었다. 하지만 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 활성화 비에서는 안굽이 무릎군이 발의 위치가 안쪽 돌림과 가쪽돌림에서 유의한 차이를 보인 반면 정상군에서는가쪽돌림에서만 유의한 차이를 보였다.
후속연구
그 결과, 안굽이무릎을 가진 대상자는 스쿼트 동작 시 정상인과는 일부 다른 양상을 보였다. 따라서 안굽이무릎을 가진 대상자가 하지 근력운동으로 많이 사용되고 있는 스쿼트 동작 훈련을 할 때에 균형잡힌 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 발달에 초점을 맞추어 스쿼트 동작의 발의 위치와 각도를 적용해야 할 것이다. 하지만 본 연구에서는 대부분 20대의 경도 안굽이무릎을 가진 대상자로 전반적인 안굽이무릎을 가진 대상자의 특성을 충분히 반영하지 못하였다고 사료된다.
하지만 본 연구에서는 대부분 20대의 경도 안굽이무릎을 가진 대상자로 전반적인 안굽이무릎을 가진 대상자의 특성을 충분히 반영하지 못하였다고 사료된다. 따라서 추후에는 다양한 스쿼트 동작에 대한 동작분석학적 연구를 통하여 다양한 연령대의 안굽이무릎을 가진 대상자의 적절한 운동 프로그램의 개발과 중재를 통한 치료 효과에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
안굽이 무릎이 심해질 경우 무엇을 발생시키는 요인이 되는가?
특히, 안굽이 무릎의 경우정상적인넙다리뼈융기사이패임과정강 뼈융기사이결절을 이은 선인 하지의 기능 축에서 무릎관절 중심이 바깥쪽으로 10-20 mm 이동되어 있으며, 흔히 ‘O 다리’로 널리 알려져 있다. 2 안굽이무릎이 심해질 경우 정상적인 Q각의 부정정렬으로 인 해 무릎관절의 안쪽반달연골에만 하중이 집중되게 되어 퇴행성관절염을 발생시키는 요인이 되고, 신체의 기능을 저하시키는 주요한 원인이 된다. 7,8 또한 안굽이무릎을 가진 사람들에게서 정강뼈의 안쪽돌림, 발가락의 가쪽돌림을 관찰할 수 있는데, 1 이로 인해 보행 시 양발을 많이 벌리고 발가락이 안쪽을 향하는 안짱걸음(pigeon toegait)이 나타나거나, 체중이 바깥쪽으로 치우치게 되어 오리걸음(waddling gait)이나타날수있다.
정상적인 무릎관절의 역할은?
한국사회에서는 무릎관절 부정정렬을 서양에서보다 쉽게 볼 수 있는데, 이는 어려서부터 두꺼운 기저귀의 장시간 착용, 오랫동안 업어 키운 경우, 좌식 생활로 인해 다리를 벌리고 앉는 습관 등이 한국인들의 무릎관절 부정정렬에 영향을 미친 것으로 보고 되어진다. 1-3 정상적인 무릎관절은 외부로부터 오는 충격을 흡수, 완화하며 보행 시 빠른 무릎 굽힘을 통하여 넙다리 네 갈래근의근길이를적절히조절하 게 해준다. 4 정상적인 무릎 정렬은 똑바로 선 자세를 관상면에서 보았 을 때 넙다리뼈 머리의 중심에서부터 목말뼈의 위쪽 관절면의 중심까지 그려지는 선이 무릎 중심을 통과하거나 중심과 매우 가까운 곳을 통과한다.
한국사회에서 무릎관절 부정정렬을 쉽게 볼 수 있는 이유는?
한국사회에서는 무릎관절 부정정렬을 서양에서보다 쉽게 볼 수 있는데, 이는 어려서부터 두꺼운 기저귀의 장시간 착용, 오랫동안 업어 키운 경우, 좌식 생활로 인해 다리를 벌리고 앉는 습관 등이 한국인들의 무릎관절 부정정렬에 영향을 미친 것으로 보고 되어진다. 1-3 정상적인 무릎관절은 외부로부터 오는 충격을 흡수, 완화하며 보행 시 빠른 무릎 굽힘을 통하여 넙다리 네 갈래근의근길이를적절히조절하 게 해준다.
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