[논문]엉덩관절 폄 시 무릎 굴곡 각도에 따른 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간 특성

김용욱; 송제현; 정연우; 이경석; 국가영; 윤성준

doi:10.21598/jkpnfa.2020.18.3.375

엉덩관절 폄 시 무릎 굴곡 각도에 따른 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간 특성
Muscle Contraction Onset Time Characteristics of Gluteus Maximus and Hamstring According to Knee Flexion Angles During Prone Hip Extension 원문보기

PNF and movement, v.18 no.3, 2020년, pp.375 - 382

김용욱 (전주대학교 물리치료학과) , 송제현 (전주대학교 물리치료학과) , 정연우 (전주대학교 물리치료학과) , 이경석 (전주대학교 물리치료학과) , 국가영 (전주대학교 물리치료학과) , 윤성준 (원주세브란스기독병원 물리치료실)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The purpose of this study was to investigate the muscle contraction onset time characteristics of the gluteus maximus, semitendinosus, and biceps femoris muscles at different knee flexion angles in individuals with shortened or over-lengthened hamstrings performing prone hip extension. Methods: Twenty-six participants were divided into a hamstring shortened group (n = 12) and hamstring lengthened group (n = 14). Wireless surface electromyography was used to verify the muscle onset time of the gluteus maximus, semitendinosus, and biceps femoris when performing prone hip extension at different knee flexion angles. Results: There were significant differences in the muscle onset times of the semitendinosus and biceps femoris between the hamstring shortened group and hamstring lengthened group (p < 0.05). In addition, there was a significant difference in the muscle contraction onset times among of the gluteus maximus, semitendinosus, and biceps femoris muscles when performing prone hip extension at a knee flexion of 90° in the hamstring shortened group (p < 0.05) and a knee flexion angle of 0° in the hamstring lengthened group (p < 0.05). Conclusion: In all groups, there was no effect on the onset time of the gluteus maximus muscle according based on the knee angle. In addition, the knee flexion angles affected the onset time of the muscle contraction of the gluteus maximus muscle in the hamstring shortened group and hamstring lengthened group with an abnormal length of the hamstring muscle.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Prone hip extension with knee flexion 0°(A) and knee flexion 90°(B).
표 Table 1. General characteristics of subjects (N=26)
표 Table 2. Two-way ANOVA comparing each muscle onset time according to different knee positions and groups
표 Table 3. Comparison of each muscle onset time according to knee flexion angles

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구의 목적은 뒤넙다리근의 단축과 과신 장이 그룹에서 PHE 수행 시 근육의 길이 변성에 따른 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간에 미치는 영향을 알아보고, 무릎의 굴곡 각도 조정을 통한 뒤넙다리근의 길이 변화를 주었을 때 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간에 미치는 영향을 알아보는 것이다.
본 연구는 뒤넙다리근의 단축과 과신장이 있는 연구대상자로 PHE 수행 시 무릎 굴곡 각도에 따라 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간에 미치는 영향을 검증하고자 실시하였다. 엉덩관절 폄에 필요한 큰볼기근의 지연된 근활성의 변화는 근력 변화에 부정적 영향을 미치며, 약화된 큰볼기근을 대체 보상하기 위한 뒤넙다리근의 보완적 과사용은 뒤넙다리근 단축과 긴장(tightness)을 일으켜 두 근육 간 협력적 효과를 발휘하지 못하게 된다(Friel et al.
본 연구는 뒤넙다리근이 단축과 과신장을 보이는 26명을 대상으로 PHE 수행 시 무릎 굴곡 각도에 따른 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간에 어떠한 영향이 있는지 검증하였다. 연구 결과, 모든 그룹에서 무릎 굴곡 각도의 변화에 따른 큰볼기근의 근수축 개시 시간에는 영향이 없었다.

제안 방법

, USA) 기기를 사용하였다. 각 근육에서 수집된 EMG 신호는 디지털 신호로 전환되어 메인 컴퓨터의 EMG 분석 Works Acquisition (Delsys Inc., USA) 소프트웨어를 통해 처리하였다. EMG 신호의 표본 추출율(sampling rate)은 2000㎐, 근전도 주파수 대역폭(bandwidth)은 20∼500㎐로 하였다.
, 2014). 각 무릎 굴곡 자세에서 3회 PHE 동작을 수행하였으며 3회 평균 개시 시간을 최종 분석에 사용하였다. 근 피로의 예방을 위해 각 PHE 수행 간 1분의 휴식 시간을 제공하였다.
근활성 개시시간의 측정을 위해, 근활성 측정 시작 후 스마트 폰 3초 알람을 맞춘 후 알람 소리가 들리면 참여자가 엉덩관절 폄을 하도록 유도하였고 무릎 굴곡 0°와 90°에서 각각 PHE 수행 시 엉덩관절의 폄이 10°가 유지되도록 목표 거치대를 설정하였다(Sahrmann, 2002). 무릎 굴곡 0°에서 PHE 수행 시 목표 거치대는 발목 부위가 닿도록 위치 설정하였고, 무릎 굴곡 90°에서는 발꿈치 부위가 거치대에 닿도록 설정하였다.
, 2014). 수동적 SLR 검사를 통한 최대 엉덩관절 굴곡 각도 측정은전자측각기의 축(axis)을 엉덩관절의 큰돌기(greater trochanter)에 위치하고, 고정자(fixed arm)를 지면과 수평으로 유지한 상태에서 넙다리 측면 중앙부에 위치한 가동자(moving arm)의 움직임 정도를 통해 측정하였다. 이때 수동적 SLR 검사에 영향을 미칠 수 있는 허리 척추뼈와 골반부의 움직임을 최소화하기 위하여 수건을 통한 허리 바닥받침과 골반부 고정 밸트를 적용하였다.
수동적 SLR 검사를 통한 최대 엉덩관절 굴곡 각도 측정은전자측각기의 축(axis)을 엉덩관절의 큰돌기(greater trochanter)에 위치하고, 고정자(fixed arm)를 지면과 수평으로 유지한 상태에서 넙다리 측면 중앙부에 위치한 가동자(moving arm)의 움직임 정도를 통해 측정하였다. 이때 수동적 SLR 검사에 영향을 미칠 수 있는 허리 척추뼈와 골반부의 움직임을 최소화하기 위하여 수건을 통한 허리 바닥받침과 골반부 고정 밸트를 적용하였다. SLR 검사의 수행은 대학병원에서 18년 이상 임상경력을 가진 물리치료사에 의해 수행되었다.
큰볼기근과 뒤넙다리근의 근수축 개시시간의 측정을 위해 3채널 Trigno wireless surface electromyography (EMG) system (Delsys Inc., USA) 기기를 사용하였다. 각 근육에서 수집된 EMG 신호는 디지털 신호로 전환되어 메인 컴퓨터의 EMG 분석 Works Acquisition (Delsys Inc.

대상 데이터

, USA)를사용하였다. PHE 동작 수행 시 일관된 엉덩관절 폄과 무릎 각도의 유지를 위해 목표 설정 용 거치대를 사용하였다(Fig. 1). 청각 되먹임(auditory feedback) 방식을 통한 근수축 개시시간의 측정을 위해 스마트 폰 타이머 기능과 블루투스 이어폰 AirPods Pro (Apple Inc.
본 연구는 뒤넙다리근에 단축이 있는 14명과 과신 장이 있는 12명을 대상으로 실시하였다. 연구대상자의 선정조건은 비교적 건강상태가 양호한 성인으로 뒤넙다리근의 단축 대상자은 우세 측 다리의 수동적 다리 올림(straight leg raise, SLR) 검사에서 SLR 각도가 60°이하로 정의하였으며, 뒤넙다리근의 과신장 대상자는 SLR 각도가 100°이상일 때로 정하였다(Kendall et al.

데이터처리

SLR 검사의 수행은 대학병원에서 18년 이상 임상경력을 가진 물리치료사에 의해 수행되었다. SLR 각도의 측정은 3회 실시하였으며 그 평균값을 측정치로 사용하였다.
무릎 굴곡 0°에서 PHE 수행 시 목표 거치대는 발목 부위가 닿도록 위치 설정하였고, 무릎 굴곡 90°에서는 발꿈치 부위가 거치대에 닿도록 설정하였다. 근수축 개시시간의 측정은 EMG 자료 수집 후 RMS 처리하여 나타난 근활성도 값의 평균과 표준편차를 통하여 구하였다. 각 근육의 근활성도 평균값에서 2배 표준 편차 값 이상의 근활성도가 발생한 시점을 근수축의 개시시간으로 정하였다(Kim et al.
EMG 신호의 표본 추출율(sampling rate)은 2000㎐, 근전도 주파수 대역폭(bandwidth)은 20∼500㎐로 하였다. 근육별 근활성도는 제곱근 평균제곱(root mean squre, RMS)으로 처리하여 분석하였다. 뒤넙다리근의 단축과 과신장 여부를 검사하기 위한 SLR 각도 측정을 위해 전자측각기 AutogonⅡ(JTech Corp.
0 version 프로그램을 사용하였다. 두 그룹 간 무릎 굴곡 각도 조건에 따른 근육 간 근수축 개시시간과 그룹 내 무릎관절 굴곡 각도에 따른 세 근육 간 근수축 개시시간을 비교하기 위하여 이원배치 분산분석(two-way ANOVA)을실시하였다. 분산분석 결과 유의한 차이가 있을 경우 사후 검정을 위해 본페로니(Bonferroni) 검정을 실시하였다.
두 그룹 간 무릎 굴곡 각도 조건에 따른 근육 간 근수축 개시시간과 그룹 내 무릎관절 굴곡 각도에 따른 세 근육 간 근수축 개시시간을 비교하기 위하여 이원배치 분산분석(two-way ANOVA)을실시하였다. 분산분석 결과 유의한 차이가 있을 경우 사후 검정을 위해 본페로니(Bonferroni) 검정을 실시하였다. 유의수준은 0.

이론/모형

1). 청각 되먹임(auditory feedback) 방식을 통한 근수축 개시시간의 측정을 위해 스마트 폰 타이머 기능과 블루투스 이어폰 AirPods Pro (Apple Inc., USA)를 사용하였다.

성능/효과

HLG에서 무릎 굴곡 각도가 0°일 때세 근육 간 개시시간은 유의한 차이가 있었고(p0.05)(Table 3).
연구 결과, 모든 그룹에서 무릎 굴곡 각도의 변화에 따른 큰볼기근의 근수축 개시 시간에는 영향이 없었다. HSG 그룹에서 무릎 굴곡 각도가 90°일 때 큰볼기근과 반힘줄근에서 유의한 차이를 보였고, 0°일 때 세 근육 사이 근수축 개시에 차이가 없어 뒤넙다리근의 단축이 있는 경우 무릎 굴곡 각도가 엉덩관절 폄근의 근수축 개시시간에 영향을 주었다. HLG 그룹에서도 무릎 굴곡 각도에 변화에 따라 세 근육 간 개시시간에 차이가 나타나 근육의 길이 변화가 근수축 개시와 같은 근활성화에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
HSG에서 무릎 굴곡 각도가 0°일 때 세 근육 간 개시 시간에서는 유의한 차이가 없었으나(p>0.05), 무릎 굴곡 각도가 90°일 때는 유의한 차이가 있었다 (p<0.05)(Table 3). HLG에서 무릎 굴곡 각도가 0°일 때세 근육 간 개시시간은 유의한 차이가 있었고(p<0.
그룹 내 세 근육 간 무릎관절 굴곡 각도에 따른 근수축 개시시간의 차이 결과, HSG에서 무릎 굴곡 각도가 90°일 때와 HLG에서는 무릎 굴곡 각도가 0°일 때 유의한 차이가 나타났으며, 사후분석결과 큰볼기근의 개시시간에 비해 각 뒤넙다리근 개시시간이 유의하게 빠른 것으로 나타났다. HSG 그룹에서 무릎 굴곡 각도가 0°일 때는 세 근육간 근수축 개시 시간의 차이를 보이지 않았는데, 무릎 굴곡 각도를 90°로 하여 PHE 수행 시에는 상대적으로 긴장된 뒤넙다리근이 이완되어 근 활성화가 보다 용이했던 것으로 사료된다.
05). 모든 근육의 근수축 개시 시간에서 그룹 및 무릎 굴곡 각도 조건의 상호작용은 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 사후 검증을 통한 동일 무릎 굴곡 각도 조건에서의 그룹간 근수축 개시 시간의 차이 결과, 무릎 굴곡 각도 0°시 그룹 간 넙다리두갈래근과 반힘줄근의 개시시간에서 유의한 차이가 있었다(p<0.
HSG 그룹에서 무릎 굴곡 각도가 0°일 때는 세 근육간 근수축 개시 시간의 차이를 보이지 않았는데, 무릎 굴곡 각도를 90°로 하여 PHE 수행 시에는 상대적으로 긴장된 뒤넙다리근이 이완되어 근 활성화가 보다 용이했던 것으로 사료된다. 반면, HLG 그룹에서는 무릎 굴곡 각도 90°일 때세 근육간 개시시간의 차이가 없었으나, 무릎 굴곡 각도 0°에서 뒤넙다리근의 개시 시간이 큰볼기근 개시 시간 보다 유의하게 빠른 것으로 나타났다. 이는 뒤넙다리근이 신장된 경우 무릎 굴곡을 통해 적정한 수준으로 근 길이를 유지하면 상대적으로 큰볼기근의 개시 시간의 빨라져 큰볼기근 활성화에 긍정적 역할을 한 것으로 근육의 길이와 근활성화의 상관성을 보고한 기존 연구의 결과 유사하였다(Jeon et al.
연구대상자를 SLR 검사 상 100°이상인 자와 60°이하인 자로 선정하는 과정에서 대상자 선정의 어려움 등으로 대상자의 수가 적었으며, 그룹 간 성별의 유사성을 확보하지 못하였다. 본 연구대상자의 성별은 HSG의 경우 대부분의 대상자가 남성으로 구성되었고, 반면에 HLG의 경우는 여성이 대부분이었다. 최대한 두 그룹의 성비를 유사하게 맞추기 위해 노력했으나, 비정상적인 뒤넙다리근 길이를 가진 연구참여자가 남성의 경우 단축이, 여성의 경우는 과신장된 상태가 대부분이었다.
본 연구에서 근수축 개시시간이 대부분의 조건에서 반힘줄근, 넙다리두갈래근, 그리고 큰볼기근 순으로 나타났다. Sakamoto (2009)등의 보고에 의하면, 뒤넙다리근 다음 큰볼기근이 근수축 개시하였고, Kim (2014)등의 연구 또한 뒤넙다리근, 척추기립근, 그리고 큰볼기근 순서의 근수축을 보여 본 연구의 결과와 유사하였다.
본 연구의 결과, 두 그룹 간 무릎 굴곡 각도에 따른 근수축 개시시간 차이에서 큰볼기근의 경우 유의한 차이가 없었다. 이는 무릎 굴곡 각도의 변화가 뒤넙다리근의 길이 변화에는 관여하나 상대적으로 큰볼기근에는 영향이 없음을 암시한다.
05)(Table 3). 사후 검정을 통한 그룹 내 무릎관절 굴곡 각도 0°와 90°사이 근수축 개시 시간의 차이에서는 HSG에서 큰볼기근과 넙다리두갈래근에서 유의한 차이가 없었으나(p>0.05), 반 힘줄 근에서 유의한 차이가 있었다(p<0.05). HLG 그룹 내 무릎관절 굴곡 각도에서는 모든 근육에서 유의한 차이가 없었다(p>0.
05). 사후 검증을 통한 동일 무릎 굴곡 각도 조건에서의 그룹간 근수축 개시 시간의 차이 결과, 무릎 굴곡 각도 0°시 그룹 간 넙다리두갈래근과 반힘줄근의 개시시간에서 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
무릎 각도의 변화에 따라 근수축 개시시간에 상대적으로 민감한 반응을 보인 그룹은 HSG 그룹이었으며, 뒤넙다리근이 상대적으로 길어진 무릎 굴곡 0°의 근수축 개시시간보다 무릎 굴곡 90°의 개시시간이 상대적으로 빨라진 것은 뒤넙다리근의 길이가 개선되었기 때문으로 생각된다. 사후검증을 통한 그룹 내 두 가지 무릎관절 굴곡 각도 사이의 근수축 개시시간 차이는 HSG의 반힘줄근에서 무릎 굴곡 각도 90°일 때 유의한 증가가 나타났고, 그 외모든 변수에서는 유의한 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 HSG 그룹에서 무릎 굴곡으로 짧아진 뒤넙다리근의 길이 수정을 통한 긴장 완화에 도움을 주었기 때문으로 사료되며 짧아진 근육의 긴장을 완화하는 신장운동(stretching exercise)의 필요성을 암시 있는지 검증하였다. 연구 결과, 모든 그룹에서 무릎 굴곡 각도의 변화에 따른 큰볼기근의 근수축 개시 시간에는 영향이 없었다. HSG 그룹에서 무릎 굴곡 각도가 90°일 때 큰볼기근과 반힘줄근에서 유의한 차이를 보였고, 0°일 때 세 근육 사이 근수축 개시에 차이가 없어 뒤넙다리근의 단축이 있는 경우 무릎 굴곡 각도가 엉덩관절 폄근의 근수축 개시시간에 영향을 주었다.

후속연구

또한, PHE 수행 시 하지관절의 내측 혹은 외측 회전에 대한 수동적 제한을 제공하지 못한 제한점이 있다. 따라서, 향후 연구에서는 엄격히 통제된 실험 환경에서 보다 많은 연구대상자를 통한 엉덩관절 폄근의 활성화 연구와 물리 치료적 중재를 통한 비교 연구가 필요할 것으로 사료된다.

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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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