[논문]전신진동(Whole body vibration)운동훈련을 통한 육상 투척선수의 하지관절 근육 기능변화에 관한 분석

이영선; 윤창선; 한기훈; 김진현; 하종규; 박준성; 김종빈

doi:10.22156/cs4smb.2021.11.03.250

[국내논문] 전신진동(Whole body vibration)운동훈련을 통한 육상 투척선수의 하지관절 근육 기능변화에 관한 분석
Analysis on the Changes in Muscle Function of the Leg Joint in Athletics Athletes Through by Whole Body Vibration Exercise Training 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.11 no.3, 2021년, pp.250 - 260

이영선 (한국체육대학교 체육학부) , 윤창선 (한국체육대학교 체육학부) , 한기훈 (부산대학교 체육교육과) , 김진현 (제주국제대학교 스포츠산업학과) , 하종규 ((주)알앤디비) , 박준성 (신라대학교 체육학부) , 김종빈 (신라대학교 체육학부)

초록
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본 연구는 투척 선수의 하지 훈련 자세를 이용한 전신진동 운동 훈련 시 근육 변화와 대칭 지수를 살펴보는데 목적이 있다. 20 대 10 명(남성 6명 여성 4명, 나이:24.60±0.92세, 신장:177.90±7.40cm, 체중:92.90±22.97kg)의 투척 선수를 대상으로 스쿼트, 카프 레이즈, 런지 동작으로 하지 훈련 자세를 이용한 전신진동 운동 훈련을 실시하였다. 하지 관절 근육(대퇴이두근, 비복근 외측, 비복근 내측, 대퇴직근, 전경골근, 외측광근, 내측광근) 부위를 Tensiomyography(TMG) 변인 Time Delay(Td), Time Contraction(Tc), Time Sustain(Ts), Time Relaxation(Tr), Displacement Maximumal(Dm)을 통해 측정하여 근 활성도, 근 피로도, 좌우 대칭을 Wilconxon의 순위 검사로 비교하였고, 이때 유의수준은 α= .05로 분석하였다. 연구결과는 Td에서 왼쪽 RF, VL, 오른쪽 VM(p<.05), Tc에서는 VM(p<.05), Ts 에서는 GM(p<.05), Tr 에서는 왼쪽 RF, 오른쪽 TA(p<.05)에서 변화를 보였다. 따라서 스쿼트, 카프 레이즈, 런지 동작의 전신진동 운동 훈련이 근 수축 변화가 있는 효과적인 운동임을 입증되었고, 좌·우 근육 대칭으로 코어의 안정성이 확보되었다. 이로 인해 전신진동운동은 재활훈련 긍정적인 영향을 미칠 것이고, 경기력 향상을 도모할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to investigate muscle function and symmetry index during whole body vibration exercise using lower extremity training posture for throwing athletes. For throwing athletes in their 20s(6 males, 4 females, age: 24.60±0.92years, height: 177.90±7.40cm, weight: 92.90±22.97kg), lower extremity training postures with squat, carphrase, and lunge movements. Whole body vibration exercise training was performed using. Tensiomyography(TMG) variables Time Delay(Td), Time Contraction(Tc), Time Sustain(Ts) Time Relaxation(Tr), and Displacement Maximumal(Dm) in the lower extremity joint muscles(biceps femoris(BF), gastrocnemius lateral(GL), gastrocnemius medial(GM), rectus femoris(RF), tibialis anterior(TA), lateral vastus(LV), medial latissimus(ML)), were measured to compare and analyze muscle activity, muscle fatigue, and left-right symmetry. The results of the study are left RF, VL, right VM (p<.05) in Td, VM (p<.05) in Tc, GM in Ts (p<.05), left RF in Tr, and right TA (p<. 05) showed a change. Therefore, it has been proven that various whole-body vibration training is an effective exercise with changes in muscle contraction, and stability of the core is secured by symmetry of the left and right muscles. For this reason, the whole body vibration exercise will have a positive effect on rehabilitation training, and it is believed that it will be able to improve performance.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig 1. TMG measurement
그림 Fig 2. TMG measurement site
표 Table 1. Characteristics of participants Mean±SD
그림 Fig 3. Whole body vibration motion
그림 Fig. 4. TMG parameters
표 Table 2. Tensiomyographic parameters from muscle in pre-post
그림 Fig 5. Descriptive information for muscle

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그러므로 본 연구는 육상 투척 선수들을 대상으로 전신진동 운동 수행 전후의 TMG 기법을 이용한 5가지근 특성 변인(Time Delay, Time Contraction, Time Sustain, Time Relaxation, Maximal Displacement) 의 대칭 지수를 평가하고자 한다. 향후 육상 투척 종목선수들의 재활능력과 부상을 예측에 할 수 있는 기초자료로 활용하기를 기대한다.
대상자의 신장과 체중을 측정하여 신체적 특성을 조사한 후, 안전한 측정을 위한 실험 목적을 설명하였다. 전신진동 운동(Whole body vibration) 수행 전후에 따라 근육의 변화를 측정하기 위하여 비침습적인 방법인 근장력계(TMG; Rehabilitation Institute & Electronic Engineering of Ljubljana University, Valdoltra Hospital, Slovenia)을 이용하였다.
본 연구는 투척 선수의 하지 근육이 전신진동 운동에 따라 근 특성 변인의 좌우 비대칭 차이를 살펴보았으며, 결론은 다음과 같다.
분석하였다. 이를 통하여 투척 선수의 전신 진동운동 훈련에 대한 효과를 간접적으로 살펴보고 부상의 선제적 예방을 모색하고자 하였다.

가설 설정

0 ver(IBM, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 본 연구의 집단 사례 수가 10명이므로 분포의 정상성과 변량의 동질성을 가정할 수 없다. 따라서 모수 통계치 대신에 비 모수 통계치인 Wilconxon의 쌍 비교 순위 검사(Wilconxon's Matche-Pairs Signed-ranks Test)를 3회 중앙치를 사용하여 비교하였고 연구의 통계적 유의수준은 α= .

제안 방법

그리고 발목과 비복근과 전경골근을 훈련할 수 있는 카프 레이즈 동작은 진동운동기 위에서 양발로 신체중심을 유지하고 손은 허리에 두고 자신의 체중을 이용하여 실시하였다. 마지막으로 운동 신경과 균형감각 향상 및 대퇴직근과 내⋅외측광근의 강화 훈련인 양발 런지 동작은 두발을 골반만큼 넓힌 후 왼발을 앞으로 내밀고 오른발은 뒤꿈치를 세운 상태에서 등과 허리를 똑바로 핀 상태로 왼발은 90도 구부렸으며 동작은 Fig.
그리고 좌우 근 특성 대칭 지수(Symmetry Index, SI)를 알아보기 위하여 오른쪽 왼쪽에 대한 모든 근육의 변인을 다음과 같이 산출하였다. 이때, SI 지수 값의 범위는 0%부터 최고 200%까지 나타낼 수 있으며, 수치가 0%에 근접할수록 좌우가 대칭에 가깝다[33].
본 연구는 투척 선수 10명을 대상으로 전신진동 운동 훈련 수행 전후의 근 특성과 대칭 지수를 비교 분석하였으며, 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 육상 투척 선수의 하지 근육을 전신진동 운동 훈련 전후에 따라 TMG 기법을 이용하여 하지 관절의 근 특성을 도출하였으며 좌우 대칭 정도를 비교 분석하였다. 이를 통하여 투척 선수의 전신 진동운동 훈련에 대한 효과를 간접적으로 살펴보고 부상의 선제적 예방을 모색하고자 하였다.
수평으로 진동하는 전신진동 운동기(AV009, Proteus, Taiwan)를 30Hz[32]로 설정하였으며, 운동경기 중 스피드와 균형감각, 체력 등을 향상시킬 수 있는 스쿼트 동작은 팔은 허리에 유지하고 보폭은 어깨너비로 발은 5도 ~ 12도 정도 바깥으로 벌려주고 발뒤꿈치는 바닥에 붙인 후 무릎각도는 90도로 유지하며, 발가락 끝선보다 앞으로 나가지 않도록 하였다. 그리고 발목과 비복근과 전경골근을 훈련할 수 있는 카프 레이즈 동작은 진동운동기 위에서 양발로 신체중심을 유지하고 손은 허리에 두고 자신의 체중을 이용하여 실시하였다.
3과 같다. 위 동작들이 진동운동기 위에서 익숙해질 때까지 연습한 후 1분 진동과 중간에 근육의 피로도를 줄이기 위해 1분간 휴식을 하였고 이를 10회 반복 수행하였다.
2). 전신진동 운동 수행 전후의 근육의 검출력을 높이기 위하여 근 복 (muscle belly)에 센서를 부착하고, 센서를 중심으로 각 5cm 간격으로 패치를 붙인 후 1초당 10mA의 전류를 흘려 30∼80mA로 각 측정 간 최소 10초 이상 휴식을 한 뒤 3회씩 측정을 하였다.
투척 종목의 코치와 전문가들의 의견을 수렴하여 7 개 근육(대퇴 이두근(Biceps Femoris, BF), 비복근 외측(Gastrocnemius Lateralis, GL), 비복근 내측 (Gastrocnemius Medialis, GM), 대퇴직근(Rectus Femoris, RF), 전경골근(Tibialis Anterior, TA), 외측광근(Vast us Lateralis, VL), 내측광근(Vastus Medialis, VM))을 선정하였다(Fig. 2). 전신진동 운동 수행 전후의 근육의 검출력을 높이기 위하여 근 복 (muscle belly)에 센서를 부착하고, 센서를 중심으로 각 5cm 간격으로 패치를 붙인 후 1초당 10mA의 전류를 흘려 30∼80mA로 각 측정 간 최소 10초 이상 휴식을 한 뒤 3회씩 측정을 하였다.

대상 데이터

연구 대상자는 20대 성인 남녀의 K 대학교 육상 투척 선수로서 최근 6개월 이내에 근 골격계 문제로 수술 이력이 없고, 현재 대한 육상연맹에 선수 등록이 되어있으며, 7년 이상의 운동 경력이 있는 선수 10명(남 6 명, 여 4명)으로 선정하였다. 실험 참여자들은 본 실험의 목적을 들은 뒤 자발적으로 참여에 동의하였으며, 대상자들의 특성은 Table 1과 같다.

데이터처리

본 연구의 집단 사례 수가 10명이므로 분포의 정상성과 변량의 동질성을 가정할 수 없다. 따라서 모수 통계치 대신에 비 모수 통계치인 Wilconxon의 쌍 비교 순위 검사(Wilconxon's Matche-Pairs Signed-ranks Test)를 3회 중앙치를 사용하여 비교하였고 연구의 통계적 유의수준은 α= .05로 설정하였다.
측정을 통한 결과치들은 Microsoft Excel (Microsoft, Redmond, USA)을 이용하여 수집하였으며, 수집된 자료를 SPSS 21.0 ver(IBM, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 본 연구의 집단 사례 수가 10명이므로 분포의 정상성과 변량의 동질성을 가정할 수 없다.

이론/모형

설명하였다. 전신진동 운동(Whole body vibration) 수행 전후에 따라 근육의 변화를 측정하기 위하여 비침습적인 방법인 근장력계(TMG; Rehabilitation Institute & Electronic Engineering of Ljubljana University, Valdoltra Hospital, Slovenia)을 이용하였다. 근 장력계는 근육에 전기 자극반응을 측정 및 저장하는 컴퓨터 센서, 그리고 근육의 반응을 표시할 수 있는 소프트웨어로 구성되어 있다.

성능/효과

Dm 변인은 전체 근육에서는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으며, 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L-35%, R+38%), GL(L+30%, R+21%), GM (L-51%, R+28%), RF(L+21%, R-36%), TA(L-12%, R-34%), VL(L-1%, R+2%), VM(L-15%, R+5%)으로결과가 나타났다. 그리고 근육의 대칭 지수는 나타나지 않았다.
Tc 변인은 왼쪽 VM에서 전신진동 운동 훈련 전후 간에 통계적 유의한 차이가 나타났으며(p<.05), 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L-27%, R-43%), GL(L+12%, R+5%), GM(L-5%, R+1%), RF(L+3%, R-8%), TA(L-119%, R-49%), VL(L-1%, R-6%), VM(L-3%, R-1%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 대칭 지수는 나타나지 않았다.
Td 변인은 왼쪽 RF과 VL, 오른쪽 VM에서 전신 진동운동 훈련 전후 간에 통계적 유의한 차이가 나타났고(p <.05), 전신진동 운동 훈련 후 중앙치 비율은 BF(L-9%, R+10%), GL(L+4%, R-2%), GM(L-9%, R-1%), RF(L-5%, R-6%), TA(L-4%, R-2%), VL(L-4%, R-2%), VM(L-2%, R-2%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 대칭 지수는 전신진동 운동 훈련 후 BF 10.
Tr 변인은 왼쪽 RF와 오른쪽 TA에서 전신진동 운동 훈련 전후 간에 통계적 유의한 차이가 나타났으며(p <0.05), 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L+16%, R+1%), GL(L+8%, R-21%), GM(L-154%, R-32%), RF(L-44%, R-19%), TA(L-12%, R-77%), VL(L-47%, R-3%), VM(L-2%, R-309%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 비대칭 지수는 전신진동 운동 훈련 전에는 TA 11.
Ts 변인은 오른쪽 GM에서 전신진동 운동 훈련 전후 간에 통계적 유의한 차이가 나타났으며(p<.05), 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L-3%, R-7%), GL(L-6%, R-4%), GM(L+5%, R-26%), RF(L-33%, R-4%), TA(L+1%, R-34%), VL(L-36%, R-5%), VM(L-2%, R-209%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 대칭 지수는 전신진동 운동 훈련 전 RF에서 10.
본 연구에서는 Td 변인과 Tc 변인에서 GL, GM 근육 다른 근육에 비해 짧게 나타났다. 그리고 TA 근육에서 다른 근육에 비해 전신진동 운동 훈련 후 2배 정도 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전신진동 운동 후 오른쪽 GL, GM, RF, TA, VL, VM에서 수치가 작아지는 결과가 나타났고, Tc 변인에서는 전신진동 운동 후 GL에서만 수치가 높게 나타나도 다른 근육에서는 짧게 나타났다.
05), 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L-3%, R-7%), GL(L-6%, R-4%), GM(L+5%, R-26%), RF(L-33%, R-4%), TA(L+1%, R-34%), VL(L-36%, R-5%), VM(L-2%, R-209%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 대칭 지수는 전신진동 운동 훈련 전 RF에서 10.85% 차이가 나타났고, 훈련 후에는 나타나지 않았다.
05), 전신진동 운동 후 중앙치 비율은 BF(L+16%, R+1%), GL(L+8%, R-21%), GM(L-154%, R-32%), RF(L-44%, R-19%), TA(L-12%, R-77%), VL(L-47%, R-3%), VM(L-2%, R-309%)으로 결과가 나타났다. 그리고 근육의 비대칭 지수는 전신진동 운동 훈련 전에는 TA 11.6%, VL 10.64%에서 비대칭이 나타났으며, 전신진동 운동 훈련 후에는 GM 17.73%에서 비대칭이 나타났다.
본 연구에서도 BF가 RF보다 작게 나타났다. 그리고 본 연구에서 전신진동훈련 후 오른쪽 GM, RF, 오른쪽 TA, VL, VM에서 작아지는 것으로 나타났다. 이는 투척 선수들이 하지 근육을 발휘하는데 더 큰 힘을 사용하는 것으로 판단되며, 전신진동 훈련이 근 활성도를 줄여주어 피로를 줄여준다고 사료된다.
이는 전신진동 운동 훈련 후 하지 관절의 대퇴직근과 외․내측광근이 근수축이 활발하게 일어나 빠르게 반응된 것으로 생각된다. 그리고 신체 건강한 20대 성인 대상으로 전신진동 운동 훈련 전후와 하지 관절의 근 수축 수치 결과와 일치하였으며[39], 본 연구의 대상자인 투척 선수는 빠르고 강한 힘을 발휘해야 하는 선수들로 스쿼트와 런지를 전신진동 운동 훈련과 병행하면 단시간에 하지 관절 근육을 더 빠르게 근 수축으로 발생시켜 수행능력을 향상시킬 수 있는 것으로 사료된다.
둘째, 전신진동 운동기 사용 전후 결과 Td에서 왼쪽 RF, VL, 오른쪽 VM, Tc에서는 VM, Ts에서는 GM, Tr 에서는 왼쪽 RF, 오른쪽 TA에서 나타난다.
따라서 본 연구는 순간적인 폭발적인 동작을 실시하는 투척 선수의 전신진동(Whole body vibration) 운동 훈련은 근 수축을 단시간에 발생시켜 훈련 효과가 크며, 이로 인해 재활훈련 긍정적인 영향을 미칠 것이고, 경기력 향상을 도모할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 본 연구에서는 선수들의 경기 일정상 실험자 수와 연구 기간이 충분히 확보되지 않아 횡단 연구로 진행한 사안들을 보완하여 다양한 종목의 대상자로 상․ 하지 근육의 운동 효과 변화에 대한 학술적 연구를 지속할 계획이다.
그리고 TA 근육에서 다른 근육에 비해 전신진동 운동 훈련 후 2배 정도 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전신진동 운동 후 오른쪽 GL, GM, RF, TA, VL, VM에서 수치가 작아지는 결과가 나타났고, Tc 변인에서는 전신진동 운동 후 GL에서만 수치가 높게 나타나도 다른 근육에서는 짧게 나타났다. 이는 전신진동 운동 훈련 후 하지 관절의 대퇴직근과 외․내측광근이 근수축이 활발하게 일어나 빠르게 반응된 것으로 생각된다.
그리고 TMG 기법을 개발한 Valencic과 Knez(1997)[38] 연구에서는 속 근섬유인 대퇴사두근(quadriceps)은 지근섬유의 가자미근 (soleus)보다 수축 속도가 4–5배 빠르고, 비복근 (gastrocnemius)이 전경골근(tibialis anterior)보다 2배 정도 빠르다고 하였다. 본 연구에서는 Td 변인과 Tc 변인에서 GL, GM 근육 다른 근육에 비해 짧게 나타났다. 그리고 TA 근육에서 다른 근육에 비해 전신진동 운동 훈련 후 2배 정도 빨라지는 것을 확인할 수 있었다.
근육의 강직도가 높지 않은 운동 후에 모든 시간적 결과가 감소하였고, 대조적으로 운동으로 인해 근육 피로가 발생하면 이러한 시간이 증가하였다[44]. 본 연구에서는 전신진동 운동 훈련 이후 근육의 강직도는 BF와 GL에서만 시간이 길어지고 다른 근육에서는 짧아졌다. 이는 전신진동 운동 훈련이 근육의 피로도를 낮춰 좀 더 효율적이고 효과적인 근력을 발휘할 수 있다고 생각된다.
셋째, 전신진동 운동을 통해 양쪽 다리에 비대칭효과는 나타나지 않는다.
전체적으로 투척 선수들은 전신진동기 위에서 하지 근력 운동 훈련을 실시하면 오른쪽 대퇴이두근과 비복근에 근육의 피로도 유발 여부를 확인할 수 있었다. 이를 통해 장시간의 훈련을 실시하면 근육 파열 및 부상이 발생될 수 있으면 부상 후 재활훈련에 많은 도움이 되고 좌․우 근육의 밸런스도 좋아질 수 있다고 생각한다.
첫째, 전신진동 운동은 하지 근육의 근 수축을 보이며, 근육 활성도를 증가시켜 피로도가 높다.
그래서 근육과 건에 긴장도 (muscle tone)가 높았다[28]. 하지만 본 연구에서는 전신진동 운동 훈련 후에 측정하였을 때 Dm 변인은 오른쪽 BF, GL GM, RF, VL VM에서 증가하였는데 이는 전신진동 운동 훈련은 근육의 강직을 시키지 않는 것으로 사료되며, 이는 전신진동 운동 훈련이 해당 근육 피로도를 높일 수 있다고 생각된다.

후속연구

하지만 본 연구에서는 선수들의 경기 일정상 실험자 수와 연구 기간이 충분히 확보되지 않아 횡단 연구로 진행한 사안들을 보완하여 다양한 종목의 대상자로 상․ 하지 근육의 운동 효과 변화에 대한 학술적 연구를 지속할 계획이다.
그러므로 본 연구는 육상 투척 선수들을 대상으로 전신진동 운동 수행 전후의 TMG 기법을 이용한 5가지근 특성 변인(Time Delay, Time Contraction, Time Sustain, Time Relaxation, Maximal Displacement) 의 대칭 지수를 평가하고자 한다. 향후 육상 투척 종목선수들의 재활능력과 부상을 예측에 할 수 있는 기초자료로 활용하기를 기대한다.

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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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