[논문]지연성근육통 중재 후 통증의 변화가 뇌파와 자율신경계에 미치는 융합적 분석

김경윤; 배세현

doi:10.15207/jkcs.2021.12.2.061

지연성근육통 중재 후 통증의 변화가 뇌파와 자율신경계에 미치는 융합적 분석
Convergence analysis of pain changes on brain wave and autonomic nervous system after intervention for delayed onset muscle soreness 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.12 no.2, 2021년, pp.61 - 66

초록
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본 연구의 목적은 지연성근육통의 통증 변화가 자율신경계와 뇌파에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 지연성 근육통이 유발된 28명을 대조군(n=14)과 실험군(경피신경자극과 키네시오테이핑 적용, n=14)으로 구분하였다. 중재는 지연성근육통 유발 1일 후부터 5일 동안 실시하였다. 평가는 VAS(visual analog scale), 심박변이, 뇌파를 사용하여 지연성근육통 유발 전, 유발 24시간 후, 5일 치료 후, 치료 중단 3일 후에 측정하였다. 실험 결과 지연성근육통이 발생하면 교감신경계의 활성 증가 또는 부교감신경계 활성 억제가 되며, 중재로 인한 통증 감소는 반대의 활동이 나타났다. 통증 발생 시 alpha파의 감소가 나타났으나 유의하지 않았다. 본 연구 결과 통증 변화는 자율신경계와 뇌파에 영향을 미침을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 통증 관리와 치료 전략 개발 및 연구에 도움이 될 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to investigate the effect of changes in pain on the autonomic nervous system and brain waves after inducing delayed-onset muscle soreness(DOMS). Based on voluntary participation, 28 participants with induced-DOMS were randomly divided into control(non-treatment, n=14) and experiment groups(transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) and kinesio taping, n=14). Intervention was performed from first day to fifth days after the onset of DOMS. Measurements were performed using the Visual Analogue Scale(VAS), Heart Rate Variability(HRV), and brain wave before DOMS induction, 24 hours after, fifth day after, and eighth day after. According to the study results, when DOMS occurred, the activity of the sympathetic nervous system was increased or the activity of the parasympathetic nervous system was suppressed, and reduction of pain due to interventions showed the opposite activity. A decreased in alpha was seen during pain, but was not significant. These results will help develop and study pain management and treatment strategies.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. Characteristics of study participants
그림 Fig. 1. Experiment timeline
표 Table 2. Changes in the pain score
표 Table 3. Changes of ANS and alpha waves

AI 본문요약
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문제 정의

하였다. DOMS의 선행연구들은 통증 감소를 통한 운동기능 변화연구가 대부분이었으나 본 연구는 중재에 따른 통증의 변화가 자율신경계와 뇌에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
변화에 대해서는 연구하지 못하였다. 따라서, 본 연구는 DOMS 대상자에게 경피신경자극과 키네 시오 테이핑을 적용하여 통증 변화를 알아보고 그 변화에 따른 자율신경계와 통증 인지 변화를 정량화 및 객관화하여 통증 중재 및 관리법에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.

제안 방법

DOMS 유발을 위해 비우세 측 위팔두갈래근 최대등척성 근력(1RM) 60% 무게의 덤벨을 이용하였다. 비우세 측 손은 테이블 위에 올려놓고, 어깨관절 45°, 팔꿈치 90°로 굽혀 3초간 유지한 다음 서서히 내리게 하는 편심성 운동(eccentric exercise)을 15회, 7세트, 세트 간 휴식은 1분으로 하여 실시하였다[14].
DOMS는 운동이 끝난 후 24∼48시간 이내에 발생하며, 48∼72시간에 통증이 최고로 발생되기 때문에[5] 모든 측정은 DOMS 유발 전, DOMS 유발 24시간 후, 5일 중재 후(DOMS 유발 후 7일째), 중재 없이 3일이 지난 후(DOMS 유발 후 9일째), 총 4번의 결과를 측정하여 비교하였다.
경피신경자극은 침대에 편안하게 누운 후, 비우세 측 위팔두갈래근에 통증이 심한 부위에 양극을, 근복에 음극을 부착하고 저빈도 주파수 7 Hz로 15~20㎃ 강도로 30 분간 적용하였다[15]. 키네시오테이핑은 경피 신경자 극적 용이 끝나면 5X5㎠ 규격을 사용하여 팔꿉관절을 폄 위치에서 Y자 테이프의 기시부를 팔꿈치 앞쪽 및 안쪽 5 ㎝ 아래에 부착하고, 테이프의 한쪽은 팔을 최대한편 상태에서 손목을 뒤로 젖히고 안쪽 근육 결을 따라 어깨의 중앙에 부착하고, 나머지 한쪽도 근육 선을 따라 어깨 중앙부 위쪽에 부착하였다[16].
샘플링 주파수 256 Hz로 실시간 데이터를 수집한 후 분석 프로그램을 이용하여 분석하였다. 뇌파의 데이터는 중간값을 사용하기 위해 120 ∼240초 부분을, 심박변이도는 300초 모두를 선택하였으며, 고속퓨리에 변환(fast fourier transform, FFT)을사용하여 뇌파 데이터는 4∼50 Hz Band pass filter를 적용하였으며, 8∼13 Hz 상대파워 α-wave 값을 구하였다. 심전도 데이터는 주파수 영역 분석의 측정지표 중 LF(low frequency, 0.
05, 검정력 80%로 설정하여 계산한 결과 24명으로 나와 연구대상자 선정을 20대 정상 성인 30명으로 하였다. 대상자 30명 중 DOMS가 유발된 28명을 중재하지 않는 대조군(control, n=14), 키네시오테이핑과 경피신경자극 중재를 하는 실험군(experimental, n=14) 그룹으로 무작위 배치하여 실시하였다. 대상자 선정은 최근 6개월간 정형외과적 문제가 없는 자; 심혈관계 질환이 없는 자; 실험에 영향을 주는 약물을 복용하지 않는 자; 관절의 움직임에 제한이 없는 자; 위팔두갈래근(biceps brachii)의 우세 측이 우측인 자를 선정하였다.
뇌파 전극의 부착은 국제 10-20system에 따라 Fp1, Fp2 에 측정 전극을 부착하고 기준전극은 A1, A2, 접지는 목 C₇ 위치에 부착하였다. 대상자의 주관적 통증 변화를 알아보기 위해 VAS를 3번씩 반복하여 사용하였다.
하루에 한 번씩 테이핑을 교체하였다. 모든 중재는 DOMS가 유발된 다음 날부터 시작하여 5일 동안 시행하였다.
비우세 측 손은 테이블 위에 올려놓고, 어깨관절 45°, 팔꿈치 90°로 굽혀 3초간 유지한 다음 서서히 내리게 하는 편심성 운동(eccentric exercise)을 15회, 7세트, 세트 간 휴식은 1분으로 하여 실시하였다[14]. 팔꿈치가 완전히 펴진 후 수동적으로 원 위치시켰다.
심박변이도와 뇌파 검사를 위해 약 22∼24℃로 실내온도를 유지해 정서적으로 안정감을 줄 수 있게 하였으며, 편안한 의자에 앉아 눈을 감은 상태에서 움직임을 제한한 상태에서 측정하였다. 심전도 전극 부착은 양쪽 손목에 부착하는 양극표준 팔다리유도Ⅰ을 사용하였다.
심박변이도와 뇌파 데이터 수집은 중재 전과 후에 각각 300초 동안 측정하였다. 샘플링 주파수 256 Hz로 실시간 데이터를 수집한 후 분석 프로그램을 이용하여 분석하였다.
뇌파의 데이터는 중간값을 사용하기 위해 120 ∼240초 부분을, 심박변이도는 300초 모두를 선택하였으며, 고속퓨리에 변환(fast fourier transform, FFT)을사용하여 뇌파 데이터는 4∼50 Hz Band pass filter를 적용하였으며, 8∼13 Hz 상대파워 α-wave 값을 구하였다. 심전도 데이터는 주파수 영역 분석의 측정지표 중 LF(low frequency, 0.04∼0.15 Hz)/HF(high frequency, 0.15∼0.4 Hz) ratio의 변화를 측정하였다.
상태에서 측정하였다. 심전도 전극 부착은 양쪽 손목에 부착하는 양극표준 팔다리유도Ⅰ을 사용하였다. 뇌파 전극의 부착은 국제 10-20system에 따라 Fp1, Fp2 에 측정 전극을 부착하고 기준전극은 A1, A2, 접지는 목 C₇ 위치에 부착하였다.

대상 데이터

대상자 30명 중 DOMS가 유발된 28명을 중재하지 않는 대조군(control, n=14), 키네시오테이핑과 경피신경자극 중재를 하는 실험군(experimental, n=14) 그룹으로 무작위 배치하여 실시하였다. 대상자 선정은 최근 6개월간 정형외과적 문제가 없는 자; 심혈관계 질환이 없는 자; 실험에 영향을 주는 약물을 복용하지 않는 자; 관절의 움직임에 제한이 없는 자; 위팔두갈래근(biceps brachii)의 우세 측이 우측인 자를 선정하였다. 모든 대상자의 자료 수집과 인간 연구 윤리는 헬싱키선언에 근거하여 대상자에게 실험에 대해 충분히 설명하고 모두 동의를 구하여 수집하였다.
본 연구의 연구대상자 인원수는 G-power 3.1을 사용하여 효과 크기 0.25, 유의수준 0.05, 검정력 80%로 설정하여 계산한 결과 24명으로 나와 연구대상자 선정을 20대 정상 성인 30명으로 하였다. 대상자 30명 중 DOMS가 유발된 28명을 중재하지 않는 대조군(control, n=14), 키네시오테이핑과 경피신경자극 중재를 하는 실험군(experimental, n=14) 그룹으로 무작위 배치하여 실시하였다.

데이터처리

300초 동안 측정하였다. 샘플링 주파수 256 Hz로 실시간 데이터를 수집한 후 분석 프로그램을 이용하여 분석하였다. 뇌파의 데이터는 중간값을 사용하기 위해 120 ∼240초 부분을, 심박변이도는 300초 모두를 선택하였으며, 고속퓨리에 변환(fast fourier transform, FFT)을사용하여 뇌파 데이터는 4∼50 Hz Band pass filter를 적용하였으며, 8∼13 Hz 상대파워 α-wave 값을 구하였다.
0 통계 프로그램을 사용하였다. 시기 변화와 중재법의 변화 비교는 two-way repeated measure ANOVA 실시하였고, 사후분석은 Bonferroni로 비교 분석하였다. 통계학적 유의수준은 α =.

이론/모형

대상자 선정은 최근 6개월간 정형외과적 문제가 없는 자; 심혈관계 질환이 없는 자; 실험에 영향을 주는 약물을 복용하지 않는 자; 관절의 움직임에 제한이 없는 자; 위팔두갈래근(biceps brachii)의 우세 측이 우측인 자를 선정하였다. 모든 대상자의 자료 수집과 인간 연구 윤리는 헬싱키선언에 근거하여 대상자에게 실험에 대해 충분히 설명하고 모두 동의를 구하여 수집하였다. 대상자의 특성은 Table 1과 같다.

성능/효과

DOMS 유발 후 중재에 따른 통증 변화가 뇌파에 미치는 영향을 분석한 결과 DOMS 유발 후 alpha 파가 유발 전보다 감소하는 현상이 나타났으나, 중재에 따른 효과는 발생하지 않았다. 즉, 통증이 발생하면서 alpha 파가 감소하였으나 시간이 지남에 따라 DOMS 유발 전으로 회복되었다.
DOMS 유발 후 중재에 따른 통증 변화가 자율신경계에 미치는 영향을 알아보기 위하여 LF/HF ratio를 분석 결과 DOMS 유발 전보다 DOMS 유발 후에 LF/HF ratio 수치가 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 중재 후에는 LF/HF ratio 수치가 감소하며 실험군에서는 통계적으로 유의한 감소가 나타났다. 또한, 시기 & 그룹 간 상호작용이 통계적으로 유의한 결과를 나타내 DOMS 유발 후 중재가 자율신경계에 영향을 미침을 알 수 있었다.
05). 대조 군과 실험군 모두 DOMS 유발 후와 5일 치료 후, DOMS 유발 후와 치료 중단 후 3일 후에서 차이를 나타냈으며 (p<.01), 대조군에서는 5일 치료 후와 치료 중단 후 3일 후에서도 차이를 나타냈다(p<.01). 두 군간 차이는 5일 치료 후의 시기에서 나타났다(p<.
유의한 감소가 나타났다. 또한, 시기 & 그룹 간 상호작용이 통계적으로 유의한 결과를 나타내 DOMS 유발 후 중재가 자율신경계에 영향을 미침을 알 수 있었다. 통증 수치와 비교해보면 통증이 증가하면 LF/HF ratio 수치가 증가하고 감소하면 LF/HF ratio 수치가 감소하는 비례관계에 있음이 나타났다.
본 연구 결과 정상 성인을 대상으로 DOMS를 유발 후 통증의 중재로 적용한 키네시오테이핑과 경피 신경 자극은 통증의 감소와 자율신경계의 변화를 나타내었지만, alpha 파의 변화에는 영향을 주지 못하였다. 중재로 인한 통증의 변화에 따른 자율신경계의 변화를 살펴본 결과 급성 통증이 발생하면 교감신경계의 활성 증가 또는 부교감신경계 활성 억제가 되며, 중재로 인한 급성 통증 감소는 교감신경계 활성 억제 또는 부교감신경계 활성증가가 나타난다.
본 연구에서 각 군의 VAS 수치 변화를 살펴보면 대조군, 실험군 모두 DOMS 유발 24시간 후가 되면 DOMS 유발 전보다 통증의 수치가 상승하였으나, 중재 5일 후 통증 수치가 유의하게 낮아지는 것을 알 수 있다. 중재 후 대조군과 실험군의 통증 비교와 시기 & 그룹간 상호작용이 통계적으로 유의한 결과를 나타내 DOMS 발생 후 자연치유보다는 중재를 통한 방법이 통증 감소가 빠르다는 것을 알 수 있었다.
자율신경계 변화 검사 결과 시기별, 시기와 그룹간 상호작용에서 유의한 변화가 나타났다(p<.01). 실험군에서 DOMS 유발 후와 5일 치료 후에서 차이를 나타냈다 (p<.
중재 후 대조군과 실험군의 통증 비교와 시기 & 그룹간 상호작용이 통계적으로 유의한 결과를 나타내 DOMS 발생 후 자연치유보다는 중재를 통한 방법이 통증 감소가 빠르다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 DOMS에 키네 시오 테이핑과 경피신경자극기를 사용한 선행연구의 결과와 같다[15-17].
파의 변화에는 영향을 주지 못하였다. 중재로 인한 통증의 변화에 따른 자율신경계의 변화를 살펴본 결과 급성 통증이 발생하면 교감신경계의 활성 증가 또는 부교감신경계 활성 억제가 되며, 중재로 인한 급성 통증 감소는 교감신경계 활성 억제 또는 부교감신경계 활성증가가 나타난다. 또한, 뇌파의 변화는 급성 통증이 발생하면 alpha 파의 감소가 나타났으나 본 연구에서는 통계적으로 유의하지는 않았다.
것을 나타낸다[18]. 즉, DOMS로 통증이 발생하면 자율신경계의 교감신경계의 활성 증가 또는 부교감신경계 활성 억제가 되며, 중재로 인한 통증 감소는 교감신경계 활성 억제 또는 부교감신경계 활성 증가가 나타난 것이다. 이러한 결과는 급성 통증이 나타나면 교감신경계가 활성화된다는 이론과[19], 저빈도 경피 신경 전기자극은 교감신경계를 활성화 시키기보다 억제하고 부교감신경계는 활성화해 통증을 조절한다는 Stein 등[20]의 이론으로 설명 가능하다.
않았다. 즉, 통증이 발생하면서 alpha 파가 감소하였으나 시간이 지남에 따라 DOMS 유발 전으로 회복되었다. 이러한 alpha 파는 정신적으로 안정될 때 잘 나타나며, 불안정 상태나 높은 스트레스, 암산 등의 정신 활동에서 억제된다.
통증 VAS 검사 결과 시기별(p<.001), 시기와 그룹 간 상호작용에서 유의한 변화가 나타났다(p<.05). 대조 군과 실험군 모두 DOMS 유발 후와 5일 치료 후, DOMS 유발 후와 치료 중단 후 3일 후에서 차이를 나타냈으며 (p<.
또한, 시기 & 그룹 간 상호작용이 통계적으로 유의한 결과를 나타내 DOMS 유발 후 중재가 자율신경계에 영향을 미침을 알 수 있었다. 통증 수치와 비교해보면 통증이 증가하면 LF/HF ratio 수치가 증가하고 감소하면 LF/HF ratio 수치가 감소하는 비례관계에 있음이 나타났다.

후속연구

있다는 것이다. 다음 연구에는 결과의 일반화를 위하여 대상자 범위를 넓혀 자율신경계와 뇌의 변화에 관한 후속 연구를 진행하려고 한다. 이러한 제한점에도 불구하고 본 연구는 급성 통증 변화에 따른 자율신경계와 뇌파의 변화를 확인했다는 것에 의의가 있으며, 통증 관리와 치료 전략 개발 및 연구에 도움이 될 것이다.
본 연구의 제한점은 한 지역의 20대 성인 대상자로 편중이 되어 본 연구결과를 전체 성인에게 일반화하기는 어려움이 있다는 것이다. 다음 연구에는 결과의 일반화를 위하여 대상자 범위를 넓혀 자율신경계와 뇌의 변화에 관한 후속 연구를 진행하려고 한다.
다음 연구에는 결과의 일반화를 위하여 대상자 범위를 넓혀 자율신경계와 뇌의 변화에 관한 후속 연구를 진행하려고 한다. 이러한 제한점에도 불구하고 본 연구는 급성 통증 변화에 따른 자율신경계와 뇌파의 변화를 확인했다는 것에 의의가 있으며, 통증 관리와 치료 전략 개발 및 연구에 도움이 될 것이다.

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저자의 다른 논문 :

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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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