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문제 정의
- 16,17 본 연구에서는 PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근활성도, 허리골반부위의 보상작용 그리고 해당 근육들의 수축 개시시간에 대해서 비교하는 연구이다.
- 3)에 해당한다고 설명하였다.17 PTHE를 수행하면서 이러한 단점을 보완하고, 좀 더 쉬운 자세에서 큰볼기근 강화운동을 효과적으로 수행할 수 있도록, 보완된 PTHE에 대해서 연구하고자 한다. 임상적인 관점에서 볼 때, 일반적인 PTHE 운동을 수행하는 것은 엉덩관절 폄을 하기 위해 PHE보다 훨씬 많은 노력이 필요하므로,17 본 연구에서는 PTHE 운동을 보다 쉽게 수행할 수 있고 보상작용을 최소화한 채 큰볼기근의 근활성도를 효과적으로 향상시키기 위해서, 반대쪽 지지하는 다리에 의자로 서포트를 할 예정이다.
- PTHEAF with hip 30 abduction (PTHEAFA)]을 수행했을 때, 큰볼기근, 뒤넙다리근의 근활성도와 근 수축 개시시간 그리고 보상작용을 비교한 연구는 이뤄지지 않았다. 따라서 본 연구의 목적은 건강한 대상자가 PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근활성도와 근 수축 개시시간 그리고 허리골반부위의 보상작용을 비교하는 것이다. 본 연구의 가설은 PTHEAFA 운동을 수행할 때, PTHEA와 PTHEAF 때보다 근활성도에 있어서, 큰볼기근의 유의한 증가와, 뒤넙다리근의 유의한 감소를 보일 것으로 설정하였다.
가설 설정
- 제외 기준은 다음과 같다. 1) 토마스 테스트 양성 반응-엉덩허리근 단축이 있는 자,17 2) 앞십자인대 염좌, 만성 발목 불안정성 또는 지난 12개월 안에 하지 부위에 장애를 받은 자, 3) 테스트 중 통증을 호소하는 자, 4) 양측 무릎 및 발목 관절의 제한된 운동 범위를 갖고 있는 자로 설정하였다. 실험 프로토콜은 모든 실험대상자에게 자세히 설명되었으며 각 실험대상자는 사전 서면 동의를 제공했다.
- 따라서 본 연구의 목적은 건강한 대상자가 PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근활성도와 근 수축 개시시간 그리고 허리골반부위의 보상작용을 비교하는 것이다. 본 연구의 가설은 PTHEAFA 운동을 수행할 때, PTHEA와 PTHEAF 때보다 근활성도에 있어서, 큰볼기근의 유의한 증가와, 뒤넙다리근의 유의한 감소를 보일 것으로 설정하였다.
제안 방법
- EMG-feedback (TeleMyo 2,400T, Noraxon, USA) 장비를 이용하여 근활성도와 근 수축 개시시간을 측정하였다. 엉덩관절에 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근활성도를 포함한 근 수축 개시시간을 분석하기 위해 전용 소프트웨어가 포함된 프로그램을 사용하였다.
- Polhemus Liberty™ (Polhemus Inc., Colchester, VT, USA)를 사용하여 120 Hz에서 허리골반 보상작용을 조사하였다.
- 모든 실험대상자는 압력 바이오피드백 도구에 익숙할 수 있도록 연습을 충분히 하였고, 모든 연습은 실험진행자에 의해 확인되었다. 각 실험대상자는 축구 공을 차는데 선호되는 다리로 정의되는 우세적인 다리를 사용하여 모든 운동을 수행했다.17 초기 위치에서 타겟바까지 폄 동작을 5초 동안 수행하고, 타겟바 레벨에서 5초 동안 유지했다.
- 세 가지 다른 PTHE 운동을 시작하기 전, 근전도 신호가 시작된 시점부터 100 ms 기간 동안의 평균값에 대한 표준편차(standard deviation, SD)를 분석했다. 그 수치를 기준으로 3 SD를 25 ms 이상으로 지속되는 첫 지점을 각 근육에 대한 상대적인 근 수축 개시시간으로 설정하였다.20
- 엉덩관절 폄이 수행되기 전에, 압력 바이오피드백 도구의 압력을 70 mmHg에 맞춰놓고, 60 mmHg 까지 압력을 줄일 정도로 복부 당기기를 실시했다. 그 후에 엉덩관절 폄 각도가 타겟바에 도달할 때까지 우세측 다리를 천천히 들어 올리도록 하였다. 엉덩관절이 폄이 10°에서 타겟바 도달이 이뤄지면, 해당 자세를 5초 동안 유지한 다음, 천천히 시작 위치로 돌아왔다(Figure 1A).
- 그 후에, 측정하는쪽의 무릎관절에서는 굽힘 90° 그리고 엉덩관절에서는 벌림 30°를 수행한 채, 엉덩관절 폄 각도가 타겟바에 도달할 때까지 우세측 다리를 천천히 들어올리도록 하였다.
- 타겟 바에 도달한 후 엉덩관절 폄을 5초 동안 유지하였다. 근육 피로를 최소화하기 위해 운동 사이에 3분의 휴식을 취하면서 3회 연속 반복을 수행했다.17
- 06 XP software (Noraxon, Scottsdale, AZ, USA) 프로그램을 사용하였다. 근활성도 분석을 통해 얻어진 데이터를 RMS 처리하였고, 전용프로그램을 통해 근 수축 개시시간을 분석하였다. 세 가지 다른 PTHE 운동을 시작하기 전, 근전도 신호가 시작된 시점부터 100 ms 기간 동안의 평균값에 대한 표준편차(standard deviation, SD)를 분석했다.
- Rainoldi 등18에 의해 자세히 설명된 대로 실험대상자의 중간 부분 근육 위에 전극을 부착했다. 두 개의 전극을 오른쪽 큰볼기근(S2가시돌기과 엉덩뼈 큰돌기 사이 50%지점), 오른쪽 뒤넙다리근(볼기주름과 다리오금 사이 50% 지점)에 해당하는 타겟 근육에 전극을 부착하였다. 큰볼기근 및 뒤넙다리근의 최대 자발적 등척성 수축(MVIC)에 대한 근육 테스트 위치는 Kendall 등19의 지침에 따라 진행되었고, %MVIC는 각 근육 수축을 정규화하기 위해 사용되었다.
- 셋째, 운동자세로 인해 복부에는 근활성도를 측정하지 않았다. 복부 당기기를 사용하여 복부 근육의 활성화를 향상시켰다.
- 두번째로 복부당기기를 통한 안정화근육활성화(stabilizing muscle activation)로설명될수있다. 본 연구결과에서는 PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하면서 발생될 수 있는 허리골반 부위에서의 돌림, 앞기울임에 대한 보상작용을 비교 하였다. 하지만 각 조건 사이에서 통계학적으로 유의한 차이를 확인할 수 없었다.
- 20-450 Hz의 대역통과필터, 60 Hz의 여과필터, 1,024 Hz의 표본추출률로 설정하였다. 수집된 모든 근활성도 데이터는 moving window가 50 ms인 the root mean square (RMS)를 사용하여 신호를 처리했다. 전극 배치를 하기 전에, 피부 저항을 최소화하기 위해 부착 부위를 면도하고 나서, 알코올 솜을 사용하여 피부를 깨끗하게 했다.
- S2의 센서를 사용하여 골반 기울임과 돌림 각도가 측정되었다. 시상면과 가로면에서, 초기 위치와 최종 위치의 각도차이를 사용하여 운동 중 골반기울임 및 회전을 측정했다.
- 초기 실험자세는 PTHEA를 수행할 때와 동일하게 진행하였다. 실험 대상자는 지지하는 쪽 다리는 의자 위에 무릎을 굽혀 올려놓고, 엉덩 관절 폄이 수행되기 전에, 압력 바이오피드백 도구의 압력을 70 mmHg에 맞춰놓고, 60 mmHg까지 압력을 줄일 정도로 복부 당기기를 실시했다. 그 후에 측정하는 쪽의 무릎관절에서는 굽힘 90°를 수행한 채, 엉덩관절 폄 각도가 타겟바에 도달할 때까지 우세측 다리를 천천히 들어 올리도록 하였다.
- 초기 실험자세는 PTHEA를 수행할 때와 동일하게 진행하였다. 실험 대상자는 지지하는 쪽 다리는 의자 위에 무릎을 굽혀 올려놓고, 엉덩 관절 폄이 수행되기 전에, 압력 바이오피드백 도구의 압력을 70 mmHg에 맞춰놓고, 60 mmHg까지 압력을 줄일 정도로 복부 당기기를 실시했다. 그 후에 측정하는 쪽의 무릎관절에서는 굽힘 90°를 수행한 채, 엉덩관절 폄 각도가 타겟바에 도달할 때까지 우세측 다리를 천천히 들어 올리도록 하였다.
- 엉덩관절 폄 10°를 확인하기 위해, 고니오미터를 사용하여 엉덩관절의 각도를 측정하였다.
- 실험대상자는 지지하는 쪽 다리는 의자 위에 무릎을 굽혀 올려놓고 체중지지가 가능하게 하였다. 엉덩관절 폄이 수행되기 전에, 압력 바이오피드백 도구의 압력을 70 mmHg에 맞춰놓고, 60 mmHg 까지 압력을 줄일 정도로 복부 당기기를 실시했다. 그 후에 엉덩관절 폄 각도가 타겟바에 도달할 때까지 우세측 다리를 천천히 들어 올리도록 하였다.
- EMG-feedback (TeleMyo 2,400T, Noraxon, USA) 장비를 이용하여 근활성도와 근 수축 개시시간을 측정하였다. 엉덩관절에 큰볼기근과 뒤넙다리근의 근활성도를 포함한 근 수축 개시시간을 분석하기 위해 전용 소프트웨어가 포함된 프로그램을 사용하였다. 20-450 Hz의 대역통과필터, 60 Hz의 여과필터, 1,024 Hz의 표본추출률로 설정하였다.
- , Colchester, VT, USA)를 사용하여 120 Hz에서 허리골반 보상작용을 조사하였다. 운동 중 앞기울임 및 돌림의 보상작용을 관찰하였다. 간섭을 피하기 위해 금속 물체는 제거됐다.
- 측정자는 블라인드 상태에서 반복 측정 설계를 사용했다. 20명의 실험대상자는 Microsoft Excel (Microsoft, Redmond, USA)을 사용하여 무작위 순서로 세 가지 다른 PTHE를 수행했다.
대상 데이터
- 8 cm)이다. 선정기준은 1) 엉덩관절 및 무릎관절에 특별한 질환이 없는 자, 2) 최근 12개월 이내에 관절 통증이나 질병이 없던 자를 대상으로 선정하였다. 제외 기준은 다음과 같다.
- 측정자는 블라인드 상태에서 반복 측정 설계를 사용했다. 20명의 실험대상자는 Microsoft Excel (Microsoft, Redmond, USA)을 사용하여 무작위 순서로 세 가지 다른 PTHE를 수행했다. 일정한 속도로 운동을 수행할 수 있도록 메트로놈을 초당 1박자로 설정했다.
- 엉덩관절 폄이 시작되고부터 엉덩관절 폄 각도가 10°에서 유지될 때까지 근전도 데이터가 총 10초 동안 수집되었다.
- 총 20명의 건강한 남성이 연구를 위해 모집되었다.17실험대상자의 특성은 다음과 같다.
데이터처리
- 측정 데이터의 정규성을 평가하기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 사용했다. 각각의 운동 동안에 근활성도, 골반 움직임 그리고 근 수축 개시순서에 대한 비교를 하기 위해서 단순 반복측정분산분석을 사용하였고, 조건 간에 차이를 확인하기 위해 본페로니 post hoc 검사를 진행하였다(PTHEA vs. PTHEAF vs. PTHEAFA) a = a/종속 변수의 수(즉, 0.05/3 = 0.017). 유의 수준은 α=0.
- 근 수축 개시시간 분석은 동일한 근전도 측정장비를 사용하였고, MyoReaseach Master Edition 1.06 XP software (Noraxon, Scottsdale, AZ, USA) 프로그램을 사용하였다. 근활성도 분석을 통해 얻어진 데이터를 RMS 처리하였고, 전용프로그램을 통해 근 수축 개시시간을 분석하였다.
- 근활성도 분석을 통해 얻어진 데이터를 RMS 처리하였고, 전용프로그램을 통해 근 수축 개시시간을 분석하였다. 세 가지 다른 PTHE 운동을 시작하기 전, 근전도 신호가 시작된 시점부터 100 ms 기간 동안의 평균값에 대한 표준편차(standard deviation, SD)를 분석했다. 그 수치를 기준으로 3 SD를 25 ms 이상으로 지속되는 첫 지점을 각 근육에 대한 상대적인 근 수축 개시시간으로 설정하였다.
- , Chicago, IL)을 사용하여 분석하였다. 측정 데이터의 정규성을 평가하기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 사용했다. 각각의 운동 동안에 근활성도, 골반 움직임 그리고 근 수축 개시순서에 대한 비교를 하기 위해서 단순 반복측정분산분석을 사용하였고, 조건 간에 차이를 확인하기 위해 본페로니 post hoc 검사를 진행하였다(PTHEA vs.
이론/모형
- 엉덩관절 폄이 시작되고부터 엉덩관절 폄 각도가 10°에서 유지될 때까지 근전도 데이터가 총 10초 동안 수집되었다. 엉덩관절 폄 유연성을 평가하기 위해, 토마스 검사(Thomas test)를 사용하여 엉덩허리근을 평가했다. 토마스 검사는 측정테이블 끝에서 측정하는 쪽의 다리를 내놓은 상태에서 엉덩관절 각도를 측정하면서 진행된다.
- 두 개의 전극을 오른쪽 큰볼기근(S2가시돌기과 엉덩뼈 큰돌기 사이 50%지점), 오른쪽 뒤넙다리근(볼기주름과 다리오금 사이 50% 지점)에 해당하는 타겟 근육에 전극을 부착하였다. 큰볼기근 및 뒤넙다리근의 최대 자발적 등척성 수축(MVIC)에 대한 근육 테스트 위치는 Kendall 등19의 지침에 따라 진행되었고, %MVIC는 각 근육 수축을 정규화하기 위해 사용되었다. 각 실험대상자가 타겟바에서 자신의 우세측 다리를 폄을 유지하는 동안 5초 동안의 근활성도 신호가 기록되었다.
성능/효과
- 4,5,17 무릎관절 90° 굽힘을 통해 뒤넙다리근의 능동적 불충분을 발생시키며, 엉덩관절 폄에 기여할 수 있는 정도는 최소화되서 근 수축 개시시간에 지연을 야기시켰고, 엉덩관절 30° 벌림을 통해 큰볼기근이 엉덩관절 폄에 작용근으로써 최대한 기여해서 근 수축 개시시간을 단축시키는데 영향을 미쳤다고 본다.
- PTHEAF 운동 동안에 큰볼기근의 근 수축 개시시간은 PTHEA 운동보다 통계학적으로 유의하게 빨라짐을 확인할 수 있었다(p < 0.01)(Table 3).
- PTHEAF 운동 동안에 큰볼기근의 근활성도는 PTHEA 운동보다 통계학적으로 유의한 증가를 확인할수 있었다(p < 0.01)(Table 1).
- 01)(Table 3). PTHEAFA 운동 동안에 뒤넙다리근의 근 수축 개시시간은 PTHEA과 PTHEAF 운동보다 통계학적으로 유의하게 느려짐을 확인할 수 있었다 (p < 0.01)(Table 3). PTHEAF 운동 동안에 뒤넙다리근의 근 수축 개시 시간은 PTHE운동과 통계학적으로 유의한 차이를 확인할 수 없었다 (p> 0.
- 01)(Table 1). PTHEAFA 운동 동안에 뒤넙다리근의 근 활성도는 PTHEA과 PTHEAF 운동보다 통계학적으로 유의한 감소를 확인할 수 있었다. PTHEAF 운동 동안에 뒤넙다리근의 근활성도는 PTHEA 운동보다 통계학적으로 유의한 감소를 확인할 수 있었다 (p < 0.
- 01)(Table 3). PTHEAFA 운동 동안에 큰볼기근의 근 수축 개시시간은 PTHEA과 PTHEAF 운동보다 통계학적으로 유의하게 빨라짐을 확인할 수 있었다. PTHEAF 운동 동안에 큰볼기근의 근 수축 개시시간은 PTHEA 운동보다 통계학적으로 유의하게 빨라짐을 확인할 수 있었다(p < 0.
- 01)(Table 1). PTHEAFA 운동 동안에 큰볼기근의 근활성도는 PTHEA과 PTHEAF 운동보다 통계학적으로 유의한 증가를 확인할 수 있었다. PTHEAF 운동 동안에 큰볼기근의 근활성도는 PTHEA 운동보다 통계학적으로 유의한 증가를 확인할수 있었다(p < 0.
- PTHEAFA 운동을 수행하는 동안 PTHEA 그리고 PTHEAF 운동을 수행할 때보다 큰볼기근 활성도의 유의한 증가와 뒤넙다리근 활성도의 유의한 감소를 확인할 수 있었다. 또한 PTHEAFA 운동을 수행하는 동안 PTHEA 그리고 PTHEAF 운동을 수행할 때보다 큰볼기근 수축 개시시간이 유의하게 빨라짐을 확인할 수 있었다.
- PTHEAFA을 수행하면서, 엉덩관절 30° 벌림과 무릎관절 90° 굽힘을 수행함으로써 큰볼기근의 유의한 증가와 뒤넙다리근의 유의한 감소를 확인했다.
- 큰볼기근 및 뒤넙다리근의 최대 자발적 등척성 수축(MVIC)에 대한 근육 테스트 위치는 Kendall 등19의 지침에 따라 진행되었고, %MVIC는 각 근육 수축을 정규화하기 위해 사용되었다. 각 실험대상자가 타겟바에서 자신의 우세측 다리를 폄을 유지하는 동안 5초 동안의 근활성도 신호가 기록되었다. 시험 시작 및 종료시 각각의 1초를 제외하고, 중간 2-4초의 신호를 분석했다.
- PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 성별에 따른 추가 연구가 필요하다. 둘째, 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 넙다리뼈의 이동은 측정되지 않았다. 각 컨디션에 따른 운동 수행 중, 넙다리뼈 이동에 대한 비교 연구가 필요하다.
- 따라서 PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의세가지다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 근활성도에 있어서 큰볼기근의 촉진과 뒤넙다리근의 억제를 통해 선택적인 큰볼기근 강화운동이 가능할 수 있고, 큰볼기근의 수축 개시시간 단축을 통해 엉덩관절에서 더 정확하고, 효율적인 운동이 될 수 있었다. 따라서 PTHEAFA 운동이 임상적으로 추천될 수 있다.
- PTHEAFA 운동을 수행하는 동안 PTHEA 그리고 PTHEAF 운동을 수행할 때보다 큰볼기근 활성도의 유의한 증가와 뒤넙다리근 활성도의 유의한 감소를 확인할 수 있었다. 또한 PTHEAFA 운동을 수행하는 동안 PTHEA 그리고 PTHEAF 운동을 수행할 때보다 큰볼기근 수축 개시시간이 유의하게 빨라짐을 확인할 수 있었다. 이전 연구에 따르면 복부당기기 없이 PHE 운동을 수행하는 동안에 허리골반 부위에 다양한 보상작용 발생을 확인할 수 있었다.
- 압력 바이오피드백 도구는 모든 운동 동안에 복부와 테이블 사이에 배치되었다. 모든 실험대상자는 압력 바이오피드백 도구에 익숙할 수 있도록 연습을 충분히 하였고, 모든 연습은 실험진행자에 의해 확인되었다. 각 실험대상자는 축구 공을 차는데 선호되는 다리로 정의되는 우세적인 다리를 사용하여 모든 운동을 수행했다.
- 3,17 그만큼 보완된 PTHE 운동 동안에 엉덩관절 폄을 타겟바까지 수행하기 위해서 큰볼기근이 작용근으로써 기여가 더 요구되는 상태라고 볼 수 있다. 본 연구결과 중에서도 PTHEAF 운동을 수행할 때, PTHEA 운동을 수행할 때보다 큰볼기근 근활성도의 유의한 증가를 보인 현상은 같은 이유에서 설명될 수 있을 것이다.
- 세 가지 다른 PTHE 운동 동안에 근활성도에는 통계학적으로 유의한 차이를 확인할 수 있었다(p < 0.01)(Table 3).
- 세 가지 다른 PTHE 운동 동안에 근활성도에는 통계학적으로 유의한 차이를 확인할수있었다(p < 0.01)(Table 1).
- 하지만 각 조건 사이에서 통계학적으로 유의한 차이를 확인할 수 없었다. 세 가지 모든 PTHE 운동을 수행하면서 압력 바이오피드백 도구를 사용하여 복부당기기를 선행했기 때문에, 발생할 수 있는 보상작용을 최소화시킬 수 있었고, 모든 조건에서 수행한 만큼 통계학적으로 유의한 차이는 발생하지 않았다. 선행연구결과를 보면, 엉덩허리근 단축(shortness)이 있는 대상자에서 PHE 운동을 수행했을 때, 허리골반 부위에서 보상작용이 나타났고, 엉덩허리근 신장을 수행한 후 복부당기기를 수행하며 PHE 운동을 했을 때, 보상작용이 크게 감소함을 확인할 수 있었다.
- 세번째로 PTHEAFA 운동 시 엉덩관절과 무릎관절의 자세로 큰볼 기근 수축 개시시간 단축을 설명할 수 있다. PTHEAFA을 수행하면서, 엉덩관절 30° 벌림과 무릎관절 90° 굽힘을 수행함으로써 큰볼기근의 유의한 증가와 뒤넙다리근의 유의한 감소를 확인했다.
- 각 컨디션에 따른 운동 수행 중, 넙다리뼈 이동에 대한 비교 연구가 필요하다. 셋째, 운동자세로 인해 복부에는 근활성도를 측정하지 않았다. 복부 당기기를 사용하여 복부 근육의 활성화를 향상시켰다.
- 22 게다가 테이블에 엎드려 엉덩관절 폄이 일어나면서, 복부당기기를 통해 몸통의 안정화근육을 활성화시켰기 때문에 허리골반 안정화에 도움을 준 것으로 생각된다. 하지만 이 연구에서는 연구대상자가 엉덩허리근 단축이 없이 건강한 상태이기 때문에, PTHE 운동을 수행하면서 복부당기기를 선행함으로써 발생할 수 있는 보상작용을 최소화시킬 수 있었다.
후속연구
- 첫째, 우리의 연구 결과는 모든 실험대상자가 건강한 남성이었기 때문에 여성에게 일반화될 수 없다. PTHEA, PTHEAF 그리고 PTHEAFA의 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 성별에 따른 추가 연구가 필요하다. 둘째, 세 가지 다른 PTHE 운동을 수행하는 동안 넙다리뼈의 이동은 측정되지 않았다.
- 17 PTHE를 수행하면서 이러한 단점을 보완하고, 좀 더 쉬운 자세에서 큰볼기근 강화운동을 효과적으로 수행할 수 있도록, 보완된 PTHE에 대해서 연구하고자 한다. 임상적인 관점에서 볼 때, 일반적인 PTHE 운동을 수행하는 것은 엉덩관절 폄을 하기 위해 PHE보다 훨씬 많은 노력이 필요하므로,17 본 연구에서는 PTHE 운동을 보다 쉽게 수행할 수 있고 보상작용을 최소화한 채 큰볼기근의 근활성도를 효과적으로 향상시키기 위해서, 반대쪽 지지하는 다리에 의자로 서포트를 할 예정이다. 이 방법은 일반적으로 Comerford와 Mottram15가 제시한 PTHE 운동과 비슷하지만, 큰볼기근을 효과적으로 운동시키기 위해 보완된 새로운 운동방법이라고 할 수 있다.
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