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문제 정의
- 대부분이다. 따라서 본 연구는 전신 진동 운동을 결합한 스쿼트 운동을 무릎넙다리 통증 증후군 환자에게 적용하여 무릎 주위 근육들의 근활성도와 근피로 도에 미치는 영향을 규명하여, 향후 임상에서 무릎 넙다리 통증 증후군 환자들의 치료적 접근 방법에서 있어서 임상적 기초자료를 제공하기 위해 실시하였다.
제안 방법
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1. 실험군Ⅰ의 넙다리네갈래근의 근활성도 및 근피로도 변화 비교.
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2. 실험군Ⅱ의 넙다리네갈래근의 근활성도 및 근피로도 변화 비교.
- 각 집단의 대상자들의 중재 프로그램을 적용하기 전에 스쿼트 동작의 무릎 각도를 항상 일정하게 유지하기 위해 각도계(goniometer)를 활용하여, 무릎관절 60° 굽힘시 골반 높이를 벽에 표시한 후, 실험군Ⅰ의 중재프로그램은 벽에 기대어 무릎굽힘 60° 스쿼트 동작을 적용하였으며, 실험군Ⅱ의 중재프로그램은 전신 진동 운동기를 활용하여 25~45 ㎐ 주파수로 설정하여 진동기구 위에서 벽에 기대어 무릎굽힘 60° 스쿼트 동작을 총 2주 간 주 4회 1일 1회, 1회 3세트, 세트당 20회를 시행하였다. 이때 각 집단의 스쿼트 동작 시 양 발을 어깨 넓이만큼 벌리고 무릎이 발끝의 나오지 않도록 치료사의 지도 의해 중재프로그램을 적용하였으며, 중재 프로그램 적용 후 통증을 조절하기 위해 아이스 팩 (Icing) 10분을 모든 집단에 적용하였다.
- 설정하였다. 근전도 신호의 피부저항을 최소화하기 위해 대상자들의 피부에서 털을 제거하고 가는 사포를 이용하여 각질을 제거한 뒤 알코올 솜으로 문질러 피부를 청결히 한 후, 2개의 Ag/Agcl 표면 전극을 사용하여 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근복(muscle belly)에 근섬유와 평행한 방향으로 2 cm 간격으로 부착하였다. 먼저근활성도 측정방법은 김기철[15]연구 방법을 본 연구에 맞게 수정하였고, 각 집단의 대상자들은 편안하게 선 자세에서 10초 동안 근전도 신호를 채취하였으며, 시작과 끝 2초를 뺀 6초 구간을 3회 측정하여 평균값을 구하여 이를 기준 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다.
- 이들의 근활성도를 정규화하기 위해 기준 동작 시 실효치 진폭 평균 값을 특정 동작 시 실효치 진폭 평균값으로 나눈 후 백분율(%)하여 정규화하였으며, 측정 간 2분의 휴식시간을 동일하게 적용하였다. 근피로도 측정은 30초 동안 약 60° 스쿼트 동작을 유지한 상태에서 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 처음과 끝 10초를 뺀 10초 구간을 3회 측정하여 중앙주파수 값을 측정하였다.
- 다리 근활성도 및 근피로도 측정을 하기 위해 표면 근전도 MP100(Biopac system, USA) 2채널을 사용하였으며, 근전도 신호 수집을 위한 표본 추출율(sampling rate)은 1,000 ㎐로 하였고, 주파수 대역 필터는 30~450 ㎐ 설정하였다. 근전도 신호의 피부저항을 최소화하기 위해 대상자들의 피부에서 털을 제거하고 가는 사포를 이용하여 각질을 제거한 뒤 알코올 솜으로 문질러 피부를 청결히 한 후, 2개의 Ag/Agcl 표면 전극을 사용하여 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근복(muscle belly)에 근섬유와 평행한 방향으로 2 cm 간격으로 부착하였다.
- 특정 동작 시 실효치 진폭 값은 팔 걸이가 없는 대상자들의 앉기-일어서기 동작을 측정하기 위해 우선 팔걸이가 없는 등받이만 있는 의자를 활용하여 대상자들의 허리는 똑바로 편 상태를 취하고 고개는 정면을 향하여 시선이 전방을 주시하도록 하였고, 양 손은 허리에 두고 치료사의 “시작”이라는 구두 지시에 따라 대상자들은 앉은 자세에서 일어서기 동작을 시행하였다. 동작 시 객관적인 평가를 위해 메트로놈(metronome)을 활용하여 10초 동안 반복적으로 앉기-일어서기 동작을 3회 측정하여 평균값을 특정 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다. 이들의 근활성도를 정규화하기 위해 기준 동작 시 실효치 진폭 평균 값을 특정 동작 시 실효치 진폭 평균값으로 나눈 후 백분율(%)하여 정규화하였으며, 측정 간 2분의 휴식시간을 동일하게 적용하였다.
- 근전도 신호의 피부저항을 최소화하기 위해 대상자들의 피부에서 털을 제거하고 가는 사포를 이용하여 각질을 제거한 뒤 알코올 솜으로 문질러 피부를 청결히 한 후, 2개의 Ag/Agcl 표면 전극을 사용하여 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근복(muscle belly)에 근섬유와 평행한 방향으로 2 cm 간격으로 부착하였다. 먼저근활성도 측정방법은 김기철[15]연구 방법을 본 연구에 맞게 수정하였고, 각 집단의 대상자들은 편안하게 선 자세에서 10초 동안 근전도 신호를 채취하였으며, 시작과 끝 2초를 뺀 6초 구간을 3회 측정하여 평균값을 구하여 이를 기준 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다. 특정 동작 시 실효치 진폭 값은 팔 걸이가 없는 대상자들의 앉기-일어서기 동작을 측정하기 위해 우선 팔걸이가 없는 등받이만 있는 의자를 활용하여 대상자들의 허리는 똑바로 편 상태를 취하고 고개는 정면을 향하여 시선이 전방을 주시하도록 하였고, 양 손은 허리에 두고 치료사의 “시작”이라는 구두 지시에 따라 대상자들은 앉은 자세에서 일어서기 동작을 시행하였다.
- 본 연구는 무릎관절의 기능부전을 가지고 있는 18명을 표본 추출하여, 스쿼트 운동만 하는 집단을 실험군 Ⅰ로, 전신 진동 운동을 병행한 스쿼트 운동을 하는 집단을 실험군Ⅱ로 무작위 배치하여, 중재 전 사전 검사로 표면근전도(Surface Elecromyography; sEMG)를 활용하여 안쪽넓은근(vastus medialis), 가쪽넓은근(vastus lateralis)의 근활성도와 근피로도를 측정하고, 각 집단의 중재는 총 2주 간, 주 4회, 1일 1회, 1회 3세트, 세트당 20회 중재 프로그램을 시행한 후, 사후 검사는 사전검사와 동일하게 재측정하였다.
- 동작 시 객관적인 평가를 위해 메트로놈(metronome)을 활용하여 10초 동안 반복적으로 앉기-일어서기 동작을 3회 측정하여 평균값을 특정 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다. 이들의 근활성도를 정규화하기 위해 기준 동작 시 실효치 진폭 평균 값을 특정 동작 시 실효치 진폭 평균값으로 나눈 후 백분율(%)하여 정규화하였으며, 측정 간 2분의 휴식시간을 동일하게 적용하였다. 근피로도 측정은 30초 동안 약 60° 스쿼트 동작을 유지한 상태에서 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 처음과 끝 10초를 뺀 10초 구간을 3회 측정하여 중앙주파수 값을 측정하였다.
- 2주 간 주 4회 1일 1회, 1회 3세트, 세트당 20회를 시행하였다. 이때 각 집단의 스쿼트 동작 시 양 발을 어깨 넓이만큼 벌리고 무릎이 발끝의 나오지 않도록 치료사의 지도 의해 중재프로그램을 적용하였으며, 중재 프로그램 적용 후 통증을 조절하기 위해 아이스 팩 (Icing) 10분을 모든 집단에 적용하였다.
- 먼저근활성도 측정방법은 김기철[15]연구 방법을 본 연구에 맞게 수정하였고, 각 집단의 대상자들은 편안하게 선 자세에서 10초 동안 근전도 신호를 채취하였으며, 시작과 끝 2초를 뺀 6초 구간을 3회 측정하여 평균값을 구하여 이를 기준 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다. 특정 동작 시 실효치 진폭 값은 팔 걸이가 없는 대상자들의 앉기-일어서기 동작을 측정하기 위해 우선 팔걸이가 없는 등받이만 있는 의자를 활용하여 대상자들의 허리는 똑바로 편 상태를 취하고 고개는 정면을 향하여 시선이 전방을 주시하도록 하였고, 양 손은 허리에 두고 치료사의 “시작”이라는 구두 지시에 따라 대상자들은 앉은 자세에서 일어서기 동작을 시행하였다. 동작 시 객관적인 평가를 위해 메트로놈(metronome)을 활용하여 10초 동안 반복적으로 앉기-일어서기 동작을 3회 측정하여 평균값을 특정 동작 시 실효치 진폭 값으로 설정하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 2019년 3월부터 2019년 8월까지 전라남도에 소재한 J 병원에 근무하고 있는 직원 137명을 대상으로 사전 설문지인 Kujala patellofemoral score (KPS) 을통해 80점 이상 90점 미만인 무릎관절의 기능부전[15] 을 가지고 있는 18명을 최종 표본 추출하였으며, 무릎관절을 포함한 다리 모든 관절에 정형외과적 수술이나 치료를 받지 않은 자, 엉덩관절과 무릎관절, 발목 관절에 변형과 주위 근육들의 구축이 없는 자, 최근 헬스 등의 근력 강화 운동을 하지 않는 대상으로 본 연구의 목적을 이해하고 연구에 자발적으로 참여한 자를 연구대상자로 선정하였으며, 일반적 특성은 다음과 같다 (Table 1).
데이터처리
- 0을 이용하여 측정항목에 대한 평균과 표준편차를 산출하였으며, 연구대상자의 일반적 특성에 대한 동질성을 Levene 의 등분산 검정(Levene’s test)을 실시하였다. 그리고 각 집단 내 근활성도와 근피로도 변화를 알아보기 위해 대응 표본 t-검정(Paired t-test)을 사용하였고, 각 집단 간의 근활성도와 근피로도 변화를 비교하기 위해 공분산 분석(ANCOVA)을 사용하였으며, 유의수준은 α = .05로 설정하였다.
- 본 연구의 자료 처리는 Window용 SPSS 20.0을 이용하여 측정항목에 대한 평균과 표준편차를 산출하였으며, 연구대상자의 일반적 특성에 대한 동질성을 Levene 의 등분산 검정(Levene’s test)을 실시하였다. 그리고 각 집단 내 근활성도와 근피로도 변화를 알아보기 위해 대응 표본 t-검정(Paired t-test)을 사용하였고, 각 집단 간의 근활성도와 근피로도 변화를 비교하기 위해 공분산 분석(ANCOVA)을 사용하였으며, 유의수준은 α = .
성능/효과
- 이는 선행연구와 다르게 중재 기간이 매우 짧기 때문에 차이가 나타나지 않는 것으로 사료되며, 앞으로 지속적인 중재가 이루어진다면 차이가 나타날 것으로 생각된다. 그러나 근피로 도에서는 유의한 차이가 나타났으며, 전신 진동운동을 병행한 스쿼트 운동이 스쿼트 운동을 적용한 집단보다 근피로도 발생을 더 효과적으로 예방할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 전신진동 운동이 직접 자극받은 부위 뿐만 아니라 무릎 주위 근육들에게도 근육의 탄성 특성과 폄 반사 수축이 더 효과적으로 자극을 줄 수 있으며[23], 근활성도 변화에 있어서 효과적인 운동 방법임을 제시할 수 있다.
- 본 연구는 넙다리 통증 증후근을 대상으로 더 효과적인 운동방법을 제시하기 위해 스쿼트 운동만 적용한 집단과 전신 진동운동을 병행한 스쿼트 운동을 적용한 집단의 집단 간 다리 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근 활성도와 근피로도를 비교한 결과, 근활성도에서는 두집단 간 유의한 차이가 없었다. 이는 선행연구와 다르게 중재 기간이 매우 짧기 때문에 차이가 나타나지 않는 것으로 사료되며, 앞으로 지속적인 중재가 이루어진다면 차이가 나타날 것으로 생각된다.
- 또한 닫힌 사슬 운동인 스쿼트 운동을 환자에게 적용은 고유수용성감각에 긍정적인 영향을 준다고 하였다[18]. 본 연구에서도 두 집단 모두 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도에 유의한 차이가 나타나 선행연구를 지지한 결과를 도출할 수 있었다. 그러나 스쿼트 운동은 동적인 움직임과 관절의 하중 부하로 인해 다른 다리 운동에 비해 많은 근피로가 누적되기 때문에, 이를 보안하기 위해 다양한 연구방법들이 진행되고 있다.
- 스쿼트 운동과 같은 다리의 체중 부하가 있는 운동을 전신 진동운동을 병행함으로써 근육의 피로물질 농도인 젖산과 젖산탈수소효소에 긍정적인 영향을 주 어근 피로를 예방할 수 있다고 하였다[22]. 본 연구에서도스쿼트 운동만 적용한 집단에서는 근피로가 유의한 차이를 보여 근피로가 발생되고 있음을 알 수 있었지만, 전신 진동 운동을 결합한 스쿼트 운동을 적용한 집단에서는 근피로의 유의한 차이가 나타나지 않아 근피로를 예방할 수 있어 선행연구들을 결과를 뒷받침할 수 있었다.
- 실험군Ⅰ의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근 활성도 및 근피로도를 분석한 결과, 근활성도에서는 모든 근육에서 유의한 차이가 있었으며(p < .05)(Table 2), 근피로 도에서도 모든 근육에서 유의한 차이가 있었다(p < .05)(Table 2).
- 실험군Ⅱ의 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근 활성도 및 근피로도를 분석한 결과, 근활성도에서는 모든 근육에서 유의한 차이가 있었으나(p < .01)(Table 3), 근피로 도에서도 모든 근육에서 유의한 차이가 없었다.
- 그리고 근피로도에서는 스쿼트운동이 고강도 운동으로 근육 혈관의 탄력성이 저하되어 혈류 내 산소공급을 저하시켜 근피로도가 발생시키는 반면[24], 전신 진동운동 병행은 신경근 작용을 촉진시키고, 산소 소비와 근육의 온도 및 탄력을 증가시켜 말초 및 중추 신경계를 자극되어 혈류 내 산소 공급이 더 효과적으로 나타난다[25]. 즉, 전신 진동은 단일 근육에만 효과가 나타난게 아니라 주위 근육들에게도 근 활성화를 시키고 많은 근육들의 운동 단위를 활성화 시킴으로써, 움직임에 있어서 다른 근육들이 보상작용 역할을 해주기 때문에[9] 근 피로 예방에 효과적인 운동 방법임을 알 수 있었다.
- 집단 간 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근활성도 및근피로도를 분석한결과, 근활성도는 모든 근육에서 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았지만, 근피로 도에서는 모든 근육에서 집단 간 유의한 차이가 나타났다(p < .05)(Table 4).
후속연구
- 무릎넙다리 통증 증후군으로 무릎 기능 부전이 있는 대상으로 전신 진동 운동을 병행한 스쿼트 운동 적용은 더 효과적으로 안쪽넓은근과 가쪽넓은근의 근 활성도를 효과적으로 증진시킬 뿐만 아니라, 근피로도 발생을 효과적으로 예방할 수 있는 운동 방법임을 제시할 수 있으며, 향후 무릎 통증이 있는 환자들을 대상으로 전신 진동 운동을 병행하여 그 효과를 알아보는 다양한 연구들이 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구의 제한점은 1개의 의료기관에서 대상자 선정 기준에 적합한 대상자들로만 실험을 진행하였기에 일반화에 있어서 한계점과 연구대상자의 성별, 유병 기간, 복용약물 및 일상생활을 통제하지 못하였기에 각 각지 변수가 나타날 수 있어 연구결과에 영향을 미칠 수 있다.
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