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문제 정의
- VMO/VL근육 활성비율에 영향을 미치는 운동방법에 관한 다수의 선행연구가 있었으나 부분 런지 운동 시 무릎관절의 폄동작시에 가해지는 저항의 유무와 방향에 따른 연구는 없었다. 따라서 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 부분 런지 운동 시 저항의 유무와 방향이 VMO/VL근육의 활성 비율에 어떤 영향을 미치는지를 연구하여 PFPS 등과 같이 VMO의 선택적 활성화가 필요한 환자의 운동치료 프로그램의 개발에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 부분런지 운동 시 무저항, 전외측 45° 저항, 외측 90° 저항을 적용하여 VMO/VL근육 활성 비율에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 무저항과 외측 90° 방향에서 저항을적용했을때보다전외측 45°방향에서저항을적용한런지운동시 VMO/VL 근육 활성(%MVIC) 비율을 증가시키는 것으로 나타났다.
- 본 연구는 부분 런지 운동 시 저항의 유무와 방향이 VMO/VL 근육 활성비율에 미치는영향을 알아보고자 표면근전도를 이용하여 실시하였다. 저항을 적용한 런지 운동과의 비교를 위해 저항 없는 런지도 함께 실시하였다.
제안 방법
- 21 MVIC의 측정을 위해 대상자에게 테이블에 앉은 상태에서 무릎관절 폄을 유지하도록 지시하면서 실험자는 최대의 힘으로 무릎관절 굽힘을 약 5초간 3회 반복실시하였으며, 처음과 마지막의 약 1초를제외한 중간의 3초동안의평균근전도값을 100% MVIC로하였다.
- 근전도를 이용하여 수집한 근육의 활성도를 정량화(normalization) 하기 위한 기준값으로서 활용하기 위하여 최대수의적등척성수축값(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)을 측정하였다.21 MVIC의 측정을 위해 대상자에게 테이블에 앉은 상태에서 무릎관절 폄을 유지하도록 지시하면서 실험자는 최대의 힘으로 무릎관절 굽힘을 약 5초간 3회 반복실시하였으며, 처음과 마지막의 약 1초를제외한 중간의 3초동안의평균근전도값을 100% MVIC로하였다.
- 대상자는 반바지를 착용하고 맨발로 지면에 서서 자신의 우세발을 앞으로 위치시키고 상체는 바로 세운 상태에서 발목관절은 약 60° 벌림자세를 시작자세로 하였다.
- 런지동작은 약 50°의 무릎굽힘이 될 때까지 몸을 하강했다가 다시 시작자세로 회귀하는 동작을 실시하였으며 3종류의 런지운동별로 3번씩의시도를하였다.
- 모든 대상자는 무저항, 전외측 45°, 외측 90° 3종류의 부분 런지운동을 실시하였다.
- 본 연구는 부분 런지 운동 시 저항의 유무와 방향이 VMO/VL 근육 활성비율에 미치는영향을 알아보고자 표면근전도를 이용하여 실시하였다. 저항을 적용한 런지 운동과의 비교를 위해 저항 없는 런지도 함께 실시하였다. 저항의 방향은 전외측 45°와 외측에서 탄성밴드를 이용하여 한쪽 다리에 저항을 적용하였으며 저항에 따른 균형을 유지하도록 하기 위해 저항이 가해지는 다리의 옆에 의자를 두어 가벼운 지지를 허용하면서 실험을 진행하였다.
- 저항의 방향은 전외측 45°와 외측에서 탄성밴드를 이용하여 한쪽 다리에 저항을 적용하였으며 저항에 따른 균형을 유지하도록 하기 위해 저항이 가해지는 다리의 옆에 의자를 두어 가벼운 지지를 허용하면서 실험을 진행하였다.
- 런지운동 종류별 순서는 랜덤하게 적용하여 순서효과를 최소화하였으며, 운동간에는약 30-60초간 휴식을 취하도록 하여 피로를 최소화하였다. 저항이 적용되는 방향으로 무게중심이 이동하는 현상을 방지하기 위하여 저항이 적용되는 다리쪽의 외측에 의자를 두어 가볍게 지지할 수 있도록 허용하였으며 전면에 거울을 배치하여 자세유지를 위한 시각적 피드백을 제공하였다.
- 표면전극 2개를 이용하여 양쪽무릎의 VMO와 VL 에 근육섬유의 방향과 나란히 부착하였다. 전극을 피부에 부착하기 전에 저항을 최소화하기 위하여 전극을 알코올로 닦았으며, 각 근육의 전극부착 위치의 털을 제거한 후 알코올로 닦았다. 전극의 부착부위로서 무릎뼈의 위쪽으로 중앙선을 기준으로 3-5 cm 위치에서 안쪽으로 약 2 cm 부위에 55°의 사선으로 VMO근육에 전극을 부착하였고, VL근육의 전극은 무릎뼈의 위쪽 중앙선에서 바깥쪽으로 촉진을 통해 부착하였다.
- 채널을 지정하여 각 채널에서 근전도 신호를 받을 수 있도록 하였고, 근전도 신호의 표본추출률은 1,000 Hz로 하였다. 증폭된 파형은 10-500 Hz의 대역통과필터(band pass filter)로 필터링하였다.
- , Scottsdale, AZ, USA)를사용했다. 표면전극 2개를 이용하여 양쪽무릎의 VMO와 VL 에 근육섬유의 방향과 나란히 부착하였다. 전극을 피부에 부착하기 전에 저항을 최소화하기 위하여 전극을 알코올로 닦았으며, 각 근육의 전극부착 위치의 털을 제거한 후 알코올로 닦았다.
대상 데이터
- 본 연구는 20대의 건강한 성인 22명(남성 10명, 여자 12명)을 대상으로 하였다. 연구대상의 제외기준은 1) 하지와 몸통에 통증이 있는 자, 2) 몸통과 하지의 관절가동범위가 정상범위에서 현저하게 벗어난 자, 3) 하지 관절의 질환이나 그로 인한 수술병력이있는 자였다(Table 1).
데이터처리
- 3) 외측 90°에 따른 VMO와 VL근육의 근전도 활성도 그리고 VMO/VL근육의 근전도 활성도의 비를 비교하기 위하여 반복측정에 의한 분산분석(repeated measures ANOVA)과 대비검증을 실시하였다.
- 증폭된 파형은 10-500 Hz의 대역통과필터(band pass filter)로 필터링하였다. 잡음을 제거하기 위해 60 Hz 노치필터(notch filter)를 설정하였고 각 근육이 수축하는 동안 수집된 신호를 정량화하기 위해 Root Mean Square(RMS)처리를하였다.
이론/모형
- 근전도를 이용하여 근육의 활성도를 측정하기 위해 Noraxon TeleMyo 2400T (Noraxon TeleMyo 2400T, Noraxon Inc., Scottsdale, AZ, USA)를사용했다. 표면전극 2개를 이용하여 양쪽무릎의 VMO와 VL 에 근육섬유의 방향과 나란히 부착하였다.
- 부분 런지동작을 수행하는 동안 무릎에 저항을 적용하기 위해 런지 시작자세를 취한 후 운동용 풀리시스템(Lojer, Finland)을 이용하였다. 저항의 적용은 전외측 45°와 외측 90°로 실시하였다.
성능/효과
- 2,22 무릎 폄 닫힌 사슬 운동은 대퇴사두근을 수축시켜 무릎 관절의 안정성을 향상시킨다. 그리고 운동을 적용할 때 자세나 방법에 따라 근활성도가 달라질 수 있다고 여러 연구에서 제안하고 있으며 스쿼트 운동 시 스쿼트 범위, 런지 운동 시 발목 관절의 각도를 조절하여 근육 활동 증가에 효과적이다는 연구가 있었다.
- Hammer15의 연구에서도 동일한 디자인으로 연구를 진행하였는데 두 연구 모두 앞쪽과 뒤쪽 저항 중 뒤쪽으로 저항을 줄 때 VMO근육을 더 선택적으로 강화시킬 수 있다고 하였다. 또한 Coqueiro16의 연구에서는 기계적인 장치를 이용하여 다리를 안쪽으로 모으는 힘을 주는 미니 스쿼트를 실시하였는데 건강한 대상자와 PFPS환자 모두에게서 VMO/VL근육 활성비율이 더 균형있게 사용되는 것을 확인하였다. Hung와 Gross17의 연구에서는 한쪽 다리로 선 자세에서 부분 스쿼트 운동(0-50°) 시 VMO/ VL의 비율이 최대등척성수축시 보다 높은 값을 보였고, Choi와 Lee18의 연구에서는 15명의 건강한 남성을 대상으로 런지 운동 시 발목의 벌림 각도에 따른 VMO/VL의 비율을 알아보았는데 발목이 60° 벌림된 자세에서 VMO 활성도가 가장 증가되었다고 하였다.
- 모든 대상자는 무저항, 전외측 45°, 외측 90° 3종류의 부분 런지운동을 실시하였다. 런지운동 종류별 순서는 랜덤하게 적용하여 순서효과를 최소화하였으며, 운동간에는약 30-60초간 휴식을 취하도록 하여 피로를 최소화하였다. 저항이 적용되는 방향으로 무게중심이 이동하는 현상을 방지하기 위하여 저항이 적용되는 다리쪽의 외측에 의자를 두어 가볍게 지지할 수 있도록 허용하였으며 전면에 거울을 배치하여 자세유지를 위한 시각적 피드백을 제공하였다.
- 본 연구는 건강한 성인을 대상으로 부분런지 운동 시 무저항, 전외측 45° 저항, 외측 90° 저항을 적용하여 VMO/VL근육 활성 비율에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였다. 무저항과 외측 90° 방향에서 저항을적용했을때보다전외측 45°방향에서저항을적용한런지운동시 VMO/VL 근육 활성(%MVIC) 비율을 증가시키는 것으로 나타났다. 이는 임상에서 자주 마주하는 무릎넙다리통증증후군 환자에게 효과적인 운동의 방법을 제시할 수 있는 기초자료가 될 것이며 근력이 약한 재활 초기의 환자들에게 도움이 될 것이라 생각한다.
- 본 연구는 물리치료 임상현장에서 자주 마주하는 PFPS환자의 VMO근육을 선택적으로 활성화시키는 방법을 알아보기 위해 연구한 결과 전외측 45° 방향에서 저항을 적용한 상태에서 런지를 할 때 가장 효과적인 것으로 나타났다.
- 부분 런지 조건을 요인으로 한 대비검증을 실시한 결과 전외측 45° 런지의 경우 VMO/VL이 무저항과 외측 90° 런지에 비하여 통계적으로 유의하게 증가한 결과를 보였다.
- 부분 런지운동을 하는 동안 저항의 유무와 방향에 따른 3가지의 부분 런지 즉 무저항, 전외측 45°, 외측 90°의 조건에 따른 VMO, VL 그리고 VMO/VL의 %MVIC를 비교한 결과 VMO와 VL의 근활성도는 차이가 없었고, VMO/VL 근활성도 비율은 통계적으로 유의한 차이가 있었다.
- 연구의 결과 저항을 주지 않았을 때와 외측 90° 방향에서 저항을 준 것에 비해 전외측 45° 방향에서 저항을 주었을 때 VMO/VL의 근육활성 비율이 높게 나타났다.
- 전체 대상자중에서 남성과 여성의 VMO, VL 그리고 VMO/VL의 %MVIC를 비교한 결과 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p> 0.05)(Table 2).
후속연구
- 이는 임상에서 자주 마주하는 무릎넙다리통증증후군 환자에게 효과적인 운동의 방법을 제시할 수 있는 기초자료가 될 것이며 근력이 약한 재활 초기의 환자들에게 도움이 될 것이라 생각한다. 본 연구를 바탕으로 실제 무릎넙다리통증증후군 환자를 대상으로 한 임상연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다.
- 무저항과 외측 90° 방향에서 저항을적용했을때보다전외측 45°방향에서저항을적용한런지운동시 VMO/VL 근육 활성(%MVIC) 비율을 증가시키는 것으로 나타났다. 이는 임상에서 자주 마주하는 무릎넙다리통증증후군 환자에게 효과적인 운동의 방법을 제시할 수 있는 기초자료가 될 것이며 근력이 약한 재활 초기의 환자들에게 도움이 될 것이라 생각한다. 본 연구를 바탕으로 실제 무릎넙다리통증증후군 환자를 대상으로 한 임상연구가 지속되어야 할 것으로 사료된다.
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