[논문]허리 근골격계질환 예방 보조 조끼의 효과에 대한 실험적 연구

김윤정; 장지훈; 조요한; 정진형; 정하영; 이상식

doi:10.17661/jkiiect.2020.13.3.219

허리 근골격계질환 예방 보조 조끼의 효과에 대한 실험적 연구
An Experimental Study on the Effect of Supporting Vest for Musculoskeletal Disorders in Low Back 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.13 no.3, 2020년, pp.219 - 225

김윤정 (Department of Physical Education, Catholic Kwandong University) , 장지훈 (Department of Physical Education, Catholic Kwandong University) , 조요한 (FT Global Co., Ltd.) , 정진형 (Department of Bio-medical Engineering, Catholic Kwandong University) , 정하영 (Kyonggi university graduate school) , 이상식 (Department of Bio-medical Engineering, Catholic Kwandong University)

초록
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인구고령화에 따라 노인의 근골격계질환의 유병률이 계속해서 증가하고 있다. 또한 근골격계질환은 2015년 기준으로 산재보험 보상급여에서 업무상질병 중 상위 세 번째로 사회 및 경제적 손실을 초래한 질환으로서 근로자들에게도 많이 발생하는 질병이다. 본 연구에서는 허리의 근골격계질환의 예방과 치료에 보조할 수 있는 조끼를 제작하여 실험을 통해 그 효과의 유무를 확인하고자 한다. 허리부분의 질환은 코어근육과 밀접한 연관이 있다. 따라서 제작한 조끼는 코어근육을 지지해 주는 형태로 제작하였다. 효과 검증을 위해 조끼의 착용 전과 후에 허리 신전 운동인 멕켄지 운동을 10회 실시하면서 코어근육에 해당되는 배속빗근(내복사근, Internal oblique), 배곧은근(복직근, Rectus abdominis), 척추세움근(척추기립근, Erector spinae)의 근전도 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 근전도 분석 프로그램인RM-3를 통해 분석하여 각 근육의 10회 측정 시 RMS값을 구하고 그 평균값을 비교하는 실험을 진행했다. 데이터비교 이후 유의성 검증을 위해 PASW ver18.0을 통해 측정결과의 기술통계치 산출과 평균차를 검증하고, 실험 결과치에 대응표본 T검정을 시행하여 통계 처리를 했다. 통계분석의 유의 수준은 α=.05로 설정하고 통계처리를 진행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

With the aging population, the prevalence of musculoskeletal disorders in the elderly continues to increase. In addition, musculoskeletal disorders are the third most common social and economic loss among occupational illnesses in Workers' compensation insurance benefits as of 2015 standard and are also common among workers. In this study, a vest that can assist in the prevention and treatment of musculoskeletal disorders of the waist was produced, and it is intended to confirm the presence or absence of the effect through experiments. Diseases of the waist are closely related to core muscles. Therefore, the produced vest was made in a form that supports the core muscles. Before and after wearing the vest for effectiveness verification, the While performing 10-times of the Mackenzie exercises, a waist extension exercise, collected the EMG data of the internal oblique, Rectus abdominis, and Erector spinae, which correspond to the core muscles. The collected data were analyzed through the electromyography analysis program RM-3 to obtain RMS values for 10-times measurements of each muscle and to compare the average values. After comparing the data, to verify the significance, the technical statistical value of the measurement result was calculated and the average difference was verified through PASW ver18.0, And the paired t-test is performed on the experimental results to perform statistical processing. and Statistical processing was performed by setting the significance level to α=.05.

주제어

표/그림 (10)

그림 그림 1. 멕켄지 운동에서 팔굽혀 허리 최대한 젖히기 자세 Fig. 1. Full press up at Mckenzie exercise
그림 그림 2. 근골격계 보조 조끼 Fig. 2. Musculoskeletal system assist vest
그림 그림 2. 측정기기 (MYOTRACE 400, NORAXON, USA) Fig. 2. Measuring equipment (MYOTRACE 400, NORAXON, USA)
그림 그림 3. 표면전극 부착 모습 Fig. 3. An example of attachment of surface electrodes
표 표 1. 피험자들의 신체적 특성 Table 1. Physical Characteristics of Subject's
그림 그림 4. 각 근육의 조끼 착용 전과 후의 RMS값의 그래프 (1차 측정) Fig. 4. Graph of RMS values before and after wearing the vest for each muscle (primary measurement)
표 표 2. 각 근육의 조끼 착용 전과 후의 RMS값 (1차 측정) Table 2. RMS values before and after wearing the vest for each muscle (primary measurement) (단위:μV)
그림 그림 5. 조끼에서 밴딩이 추가된 위치 Fig. 5. Where banding is added in the vest
그림 그림 6. 각 근육의 조끼 착용 전과 후의 RMS값의 그래프 (2차 측정) Fig. 6. Graph of RMS values before and after wearing the vest for each muscle (secondary measurement)
표 표 3. 각 근육의 조끼 착용 전과 후의 RMS값 (2차 측정) Table 3. RMS values before and after wearing the vest for each muscle (secondary measurement) (단위:μV)

AI 본문요약
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문제 정의

근골격계질환은 장기간에 걸처 반복적이고 지속된 동작과 자세로 인해 신체의 스트레스가 누적되어 목, 어깨, 팔, 허리, 다리 등의 신경과 근육, 건, 인대, 관절 등에 통증 및 이상감각이 나타나는 것을 뜻한다. 본 논문에서는 허리의 근골격계질환의 예방하며 치료를 보조할 수 있는 조끼를 제작하여 그 효과에 대한 실험을 진행하였다.
본 연구에서는 허리의 근골격계질환의 예방과 치료 보조를 목적으로 하는 위한 조끼를 제작하였으며, 조끼의 착용 전과 후의 허리 신전 운동 시 배속빗근, 배곧은근, 척추세움근의 근전도 측정 및 RMS값의 비교 분석을 통해 조끼의 효과를 알아보고자 했다. 첫 번째 실험 결과 배속빗근, 배곧은근의 RMS 값은 내려갔고 척추세움근의 RMS 값은 높아졌으며 근전도 대응표본 T검정 결과 세 근육모두 유의성이 없는 것으로 나타났다.

제안 방법

근골격계 보조조끼를 입었을 경우와 그렇지 않았을 경우로 나누어서 측정을 진행하였다. 허리 신전운동을 통해 조끼가 코어 근육에 영향을 미치는 지에 대해 확인하기 위해 코어근육에 해당되는 배속빗근(내복사근, Internal oblique), 배곧은근(복직근, Rectus abdominis), 척추세움근(척추기립근, Erector spinae) 의 근전도를 측정하였다.
근전도의 측정은 멕킨지 운동을 10회 실시 시 배속 빗근, 배곧은근, 척추세움근에 표면전극을 부착하여 데이터를 수집했으며 표면전극의 부착은 체간 오른쪽으로 부착하여 진행했다. 그림 3은 실험 진행 시 피험자에게 표면 전극을 부착한 사진이다.
따라서 광역근육계와 국소근육계의 상호작용이 코어 근육의 안정화 유도와 척추의 안정성 유지에 중요하다[10]. 본 연구에서는 지속적으로 착용을 통해 허리의 근골격 계질환의 예방과 치료에 보조할 수 있는 조끼를 제작하고 조끼의 효과를 확인하기 위해 조끼의 착용 전과 후 허리 신전 운동 중에 하나인 멕킨지 운동을 실시하면서 코어근육에 해당되는 배속빗근, 배곧은근, 척추 세움근의 RMS값을 측정하고 비교 분석을 진행하였다.
실험에 사용된 근전도 측정기기는 NORAXON 사의 MYOTRACE 400, USA이며 그림 2와 같다. 측정 램 실시 MR3 프로그램을 사용하여 매 측정마다 프로그행 후 피험자의 정보입력을 하고 측정하고자 하는 부위의 패드부착위치 및 체널을 확인하고 실험을 실시하였다.
피험자들에게 연구의 목적과 절차에 대하여 설명하고 실험 동의를 받고 진행되었으며, 측정 부위와 측정법 등 전반적인 사항을 피험자들에게 숙지시킨 후 실험을 진행하였다.
1회차 실험결과 유의성은 없었으나, 배속빗근과 배곧은근의 RMS값이 낮아지는 추세를 보였다. 허나 척추세움근에서 RMS값이 오히려 높아져 조끼의 추가적인 보완의 필요성이 대두되어 조끼의 척추세움근에 해당하는 부위에 추가적인 밴딩 처리를 한 후 2차 실험을 진행했다. 그림 5는 조끼에서 추가 밴딩처리를 진행한 위치이다.
근골격계 보조조끼를 입었을 경우와 그렇지 않았을 경우로 나누어서 측정을 진행하였다. 허리 신전운동을 통해 조끼가 코어 근육에 영향을 미치는 지에 대해 확인하기 위해 코어근육에 해당되는 배속빗근(내복사근, Internal oblique), 배곧은근(복직근, Rectus abdominis), 척추세움근(척추기립근, Erector spinae) 의 근전도를 측정하였다. 허리신전운동은 멕켄지 운동 (McKenzie Exercise) 중 팔 굽혀 허리 최대한 젖히기 자세(Press pull up)를 10회를 실시하게 하였다.
허리 신전운동을 통해 조끼가 코어 근육에 영향을 미치는 지에 대해 확인하기 위해 코어근육에 해당되는 배속빗근(내복사근, Internal oblique), 배곧은근(복직근, Rectus abdominis), 척추세움근(척추기립근, Erector spinae) 의 근전도를 측정하였다. 허리신전운동은 멕켄지 운동 (McKenzie Exercise) 중 팔 굽혀 허리 최대한 젖히기 자세(Press pull up)를 10회를 실시하게 하였다. 그림 1 은 팔 굽혀 허리 최대한 젖히기 자세에 대한 그림이다.

대상 데이터

국내소재 C대학교의 남자 재학생 30명을 피험자로 설정하였다. 피험자는 신경외과 또는 정형외과적 문제로 인한 허리 부위 수술 경험자와 측정일 기준 6개월 이내 허리 부위의 신경외과 또는 정형외과적 문제로 인한 내원 경험자로 구성되었으며 측정에 필요한 동작을 수행할 수 없을 정도로 근골격계질환을 앓고 있는 경우, 척추분리증, 척추전반전위증, 척추관협착증을 앓고 있는 환자들도 연구대상에서 제외했다(멕켄지 운동이 척추분리증, 척추전반전위증, 척추관협착증환자들에게는 악영향을 미친다).
실험에 사용된 근전도 측정기기는 NORAXON 사의 MYOTRACE 400, USA이며 그림 2와 같다. 측정 램 실시 MR3 프로그램을 사용하여 매 측정마다 프로그행 후 피험자의 정보입력을 하고 측정하고자 하는 부위의 패드부착위치 및 체널을 확인하고 실험을 실시하였다.

데이터처리

PASW ver 18.0을 통해 측정결과의 기술통계치 산출과 평균차를 검증했다. 실험결과의 유효성을 검증하고자 결과치의 대응 표본 T검정을 시행하여 통계 처리하였고 통계적 분석의 유의수준은 α=.
근전도 장비는 1000Hz의 샘플링 속도를 가지고 있으며, 측정된 근전도 데이터는 근전도 분석프로그램인 MR3를 통해 분석을 실시하였다. 분석프로그램으로 조끼의 압력으로 인한 노이즈 제거를 위해 FIR필터 및 밴드패스필터(80Hz~250Hz)를 이용하여 필터링하고 정류(Rectipication)와 신호변환(smoothing) 및 수치적분(integration)을 시행했다.
근전도 장비는 1000Hz의 샘플링 속도를 가지고 있으며, 측정된 근전도 데이터는 근전도 분석프로그램인 MR3를 통해 분석을 실시하였다. 분석프로그램으로 조끼의 압력으로 인한 노이즈 제거를 위해 FIR필터 및 밴드패스필터(80Hz~250Hz)를 이용하여 필터링하고 정류(Rectipication)와 신호변환(smoothing) 및 수치적분(integration)을 시행했다. 이후 근전도의 자동 분석 레포트 기능을 통해 RMS값을 산출하였으며 10회 측정된 RMS값의 평균값으로 조끼착용 전과 후의 데이터 비교를 실시했다.
실험결과의 유효성을 검증하고자 결과치의 대응 표본 T검정을 시행하여 통계 처리하였고 통계적 분석의 유의수준은 α=.05로 설정하여 분석하였다.
분석프로그램으로 조끼의 압력으로 인한 노이즈 제거를 위해 FIR필터 및 밴드패스필터(80Hz~250Hz)를 이용하여 필터링하고 정류(Rectipication)와 신호변환(smoothing) 및 수치적분(integration)을 시행했다. 이후 근전도의 자동 분석 레포트 기능을 통해 RMS값을 산출하였으며 10회 측정된 RMS값의 평균값으로 조끼착용 전과 후의 데이터 비교를 실시했다. RMS 값은 정적운동 상태에서 근전도 신호의 시간흐름에 따라 힘의 크기와 연관성이 높게 나타나는 변수이며 근육의 사용 여부와 힘과 관련된 피로 정보를 제공한다[12].

성능/효과

1회차 실험결과 유의성은 없었으나, 배속빗근과 배곧은근의 RMS값이 낮아지는 추세를 보였다. 허나 척추세움근에서 RMS값이 오히려 높아져 조끼의 추가적인 보완의 필요성이 대두되어 조끼의 척추세움근에 해당하는 부위에 추가적인 밴딩 처리를 한 후 2차 실험을 진행했다.
또한 배속빗근 근전도 대응 표본 T검정 결과에서 유의하게 나타났으며(p<.001) 배곧은근의 근전도 대응표본 T검정 결과 유의성이 없는 것으로 나타났고, 척추세움근 근전도 대응표본 T검정 결과에서 유의하게 나타났다(p<.01).
표 3과 그림 6는 두 번째 실험 결과이다. 배속빗근, 배곧은근, 척추세움근 모두 착용 후 RMS 값이낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 배속빗근 근전도 대응 표본 T검정 결과에서 유의하게 나타났으며(p<.
표 2와 그림 4는 첫 번째 실험결과이다. 배속빗근과 배곧은근의 RMS값이 낮아졌으며 척추세움근의 RMS값은 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 세 근육 모두 근전도 대응표본의 T검정 결과 유의성이 없는 것으로 나타났다.
조끼의 척추세움근 부위의 보완 작업 이후 진행한 두 번째 실험 결과 배속빗근, 배곧은근, 척추세움근 모두 RMS 값이 낮아지는 추세를 보였으며, 배속빗근의 근전도의 대응표본 T검정 결과 유의(p<.001), 배곧은근의 근전도 대응표본 T검정 결과 유의성이 없음, 척추세움근의 근전도 대응표본 T검정 결과 유의하게 나타났음을 확인 할 수 있었다(p<.01).
본 연구에서는 허리의 근골격계질환의 예방과 치료 보조를 목적으로 하는 위한 조끼를 제작하였으며, 조끼의 착용 전과 후의 허리 신전 운동 시 배속빗근, 배곧은근, 척추세움근의 근전도 측정 및 RMS값의 비교 분석을 통해 조끼의 효과를 알아보고자 했다. 첫 번째 실험 결과 배속빗근, 배곧은근의 RMS 값은 내려갔고 척추세움근의 RMS 값은 높아졌으며 근전도 대응표본 T검정 결과 세 근육모두 유의성이 없는 것으로 나타났다. 조끼의 척추세움근 부위의 보완 작업 이후 진행한 두 번째 실험 결과 배속빗근, 배곧은근, 척추세움근 모두 RMS 값이 낮아지는 추세를 보였으며, 배속빗근의 근전도의 대응표본 T검정 결과 유의(p<.

후속연구

01). 본 실험에서 분석 된 RMS값의 변화와 유의성에 대한 결과를 볼 때 조끼의 효과를 더 명확하게 확인하기 위해서는 추가적인 측정이 필요하며 측정기준과 방법에 대한 보완을 실시하여 추가적인 연구를 진행해야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	노인에서 빈발하는 근골격계질환의 종류는 무엇이 있는가?	인구 고령화에 따라 노인의 근골격계질환의 유병률이 계속해서 증가하고 있다. 노인에서 빈발하는 근골격계질환은 근육약화, 골다공증, 척추질환 및 골절, 퇴행성관절염 등으로 다양하며 이들 질환의 공통적인 증상은 만성통증이다. 우리나라의 경우 60세 이상 인구에서 통증 호소자 중 근골격계 부위의 통증을 호소하는 노인들이 90% 이상으로 근골격계 질환은 노인에서 중요한 건강문제가 되고 있다.
	노인에서 근골격계의 통증이 심리적, 정서적으로 끼치는 영향은?	노인에서 근골격계의 통증은 움직임에 장애를 유발하며 이로 인해 낙상과 골절의 위험을 증가시킨다. 또한 심리적, 정서적으로는 불안과 우울, 무력감 등의 증상을 유발함으로서 삶의 질을 저하시킨다[1]. 근골격계질환은 2015년 기준 산재보험 보상급여에서 업무상질병 상위 세 번째로 사회 및 경제적 손실을 초래한 질환으로서[2] 근로자들에게도 많이 발생하는 질환으로서 반복적인 동작, 부적절한 작업 자세, 무리한 힘의 사용, 날카로운 면과의 신체접촉, 진동 및 온도 등의 요인에 의하여 발생하며 목, 어깨, 허리, 상·하지의 신경·근육 및 그 주변 신체조직 등에 나타난다.
	근골격계질환의 특징은?	인구고령화에 따라 노인의 근골격계질환의 유병률이 계속해서 증가하고 있다. 또한 근골격계질환은 2015년 기준으로 산재보험 보상급여에서 업무상질병 중 상위 세 번째로 사회 및 경제적 손실을 초래한 질환으로서 근로자들에게도 많이 발생하는 질병이다. 본 연구에서는 허리의 근골격계질환의 예방과 치료에 보조할 수 있는 조끼를 제작하여 실험을 통해 그 효과의 유무를 확인하고자 한다.

참고문헌 (12)

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J, Y, Kim, J, S, Park, Y, J, Cho, "Biomechanical Measuring Techniques for Evaluation of Workload", Journal of the Ergonomics Society of Korea Vol. 29, No. 4 pp.445-453, August 2010

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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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