[논문]전신진동운동, 보행 및 런닝과의 근육활성량 및 근 발현 특성 비교 분석을 통한 전신진동운동 효과검증

Moon, Young Jin; Cho, Won Jun

doi:10.5103/kjsb.2021.31.1.59

전신진동운동, 보행 및 런닝과의 근육활성량 및 근 발현 특성 비교 분석을 통한 전신진동운동 효과검증
The Effectiveness Verification of Whole-body Vibration through Comparative analysis of Muscle activity for Whole-body Vibration Exercise, Walking and Running 원문보기

한국운동역학회지 = Korean journal of sport biomechanics, v.31 no.1, 2021년, pp.59 - 63

Moon, Young Jin (Department of Sport Science, ChungNam National University) , Cho, Won Jun (Department of Sport Science, ChungNam National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Objective: Through comparative analysis of muscle activity for whole-body vibration, walking and running movements, it is to verify the training effect of whole-body vibration exercise in terms of amount of exercise and muscle activity characteristics. Method: Flat ground walking and slope walking (10 degrees) at a speed of 5 km/h, flat ground running and slope running (10 degrees) at a speed of 11 km/h for running were performed on treadmill, and squats were maintained at 12 Hz, 20 Hz, and 29 Hz conditions on Whole body vibration exercise equipment (Galileo). Muscle activity was analyzed through EMG analysis device for one minute for each condition. Results: The Anterior Tibialis and Erector Spinae show greater exercise effect in whole-body vibration than walking and running. The Rectus Femoris, Biceps Femoris, and Gluteus Maximus have the best effect of exercise in flat running. Whole-body vibration exercise showed greater muscle activation effect as the frequency increased, and exercise effect similar to walking during the same exercise time. Conclusion: The amount of exercise through Whole-body vibration exercise was similar to that of walking exercise, and the Anterior Tibialis and Erector Spinae shows better exercise effect than walking and running.

주제어

표/그림 (2)

그림 Figure 1. IEMG for each condition. RF: Rectus femoris, BF: Biceps femoris, TA: Tibialis anterior, GN: Gastrocnemius, GM: Gluteus maximus, ES: Erector spinae, RA: Rectus abdominis, PM: Pectoralis major
그림 Figure 2. MF for each condition.

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 인간활동의 기본 동작인 보행 및 런닝운동을 기준으로 진동운동이 근 활동량과 근 활동의 특성에서 어떠한 차이점이 있는 지를 밝혀 근육의 활용량 측면에서 전신진동운동의 운동 효과를 검증하고자 진행하였다.

제안 방법

보행조건(평지, 10도 경사), 런닝조건(평지, 10도 경사) 및 전신진동운동과의 관계성을 알아보기 위한 세부적인 실험 내용으로 트레드밀에서 평지보행, 경사보행 (10도), 평지런닝, 경사런닝(10도)을 실시하였으며 전신진동운동은 기구 (Galileo) 업체에서 제공된 프로토콜을 활용하여 12 Hz(근육이완조건), 20 Hz(근육강화훈련조건), 29 Hz(파워훈련조건) 조건에서 스쿼트자세유지 시 EMG 분석 기기를 통해 근 활동을 분석하였다. 각 조건마다 1분씩 같은 시간 동안 운동을 실시하였으며, 보행에서 5 km/h, 런닝 11 km/h의 속도로 운동을 수행하였다. 근전도 부착 근육부위는 총 8 부분으로 넙다리곧은근(RF: Rectus Femoris), 넙다리두갈래근(BF: Biceps Femoris), 앞정강근(TA: Tibialis Anterior), 장딴지근(GN: Gastrocnemius), 큰볼기근(GM: Gluteus Maximus), 척추세움근(ES: Erector Spinae), 배곧은근(RA: Rectus Abdominis), 큰가슴근(PM: Pectoralis Major)이다.
근전도 부착 근육부위는 총 8 부분으로 넙다리곧은근(RF: Rectus Femoris), 넙다리두갈래근(BF: Biceps Femoris), 앞정강근(TA: Tibialis Anterior), 장딴지근(GN: Gastrocnemius), 큰볼기근(GM: Gluteus Maximus), 척추세움근(ES: Erector Spinae), 배곧은근(RA: Rectus Abdominis), 큰가슴근(PM: Pectoralis Major)이다. 근전도 분석은 Cometa System, Italy을 활용하여 운동조건별 근 활동량 분석을 위해 EMG 신호의 적분 값인 적분 값(IEMG) 산출과 진동 특성을 대표하는 중앙주파수(MF: Median Frequency)를 산출하였다. 통계 분석은 유의수준 0.
3 kg이다. 보행조건(평지, 10도 경사), 런닝조건(평지, 10도 경사) 및 전신진동운동과의 관계성을 알아보기 위한 세부적인 실험 내용으로 트레드밀에서 평지보행, 경사보행 (10도), 평지런닝, 경사런닝(10도)을 실시하였으며 전신진동운동은 기구 (Galileo) 업체에서 제공된 프로토콜을 활용하여 12 Hz(근육이완조건), 20 Hz(근육강화훈련조건), 29 Hz(파워훈련조건) 조건에서 스쿼트자세유지 시 EMG 분석 기기를 통해 근 활동을 분석하였다. 각 조건마다 1분씩 같은 시간 동안 운동을 실시하였으며, 보행에서 5 km/h, 런닝 11 km/h의 속도로 운동을 수행하였다.
본 연구는 근골격 · 심혈관계질환이 없는 20대 남성 10명을 대상으로 보행, 런닝 및 전신진동운동기구 운동시 근 활동량 및 활동 특성을 분석하였다. 피험자의 평균 연령은 25.
본 연구는 보행(평지 및 10도 경사), 런닝(평지 및 10도 경사), 전신 진동운동(12 Hz, 20 Hz, 29 Hz)의 근육활성량 및 진동 특성에 관한 비교연구를 수행하였고, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이러한 실정임에도 불구하고 전신진동운동기구들에 대한 운동량을 명확하게 제시된 연구가 찾아보기 힘든 실정이다. 이에 본 연구는 보행(평지, 10도 경사), 런닝(평지, 10도 경사) 전신진동운동(12 Hz, 20 Hz, 29 Hz) 조건에서 가장 대표적으로 활용되는 근육 8곳(RF, BF, TA, GN, GM, ES, RA, PM) 근 활동량을 측정하였다. 그 결과로 7가지 운동조건 모두 하체 부위의 근육활성이 상체부위보다 더 큰 값을 보이고 있는 것으로 나타나 보행조건, 런닝조건, 스쿼트자세에서의 전신진동운동조건 모두 하체 부위의 근육들의 활성도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다.

데이터처리

근전도 분석은 Cometa System, Italy을 활용하여 운동조건별 근 활동량 분석을 위해 EMG 신호의 적분 값인 적분 값(IEMG) 산출과 진동 특성을 대표하는 중앙주파수(MF: Median Frequency)를 산출하였다. 통계 분석은 유의수준 0.05에서 One Way Repeated ANOVA 분석을 실시하였다.

성능/효과

1. 보행 및 런닝 시 경사도에 따라 주 활용근육이 다르게 나타났다. 한편, BF, GM, RA에서 평지런닝 시가 10도 경사런닝 시 보다도 더 큰 IEMG 값을 나타냈다.
2. TA, ESe 보행 및 런닝보다는 전신진동운동을 통해 큰 근 활동량을 나타나 두 근육에 대한 효과적인 방법으로 전신진동운동이 제시될 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다.
3. RF 뿐만 아니라 BF, GM 근육들의 강화훈련에는 평지런닝이 가장 좋은 것으로 나타났다.
4. BF에서는 RF과는 달리 전진운동조건들 사이에서 20 Hz 시가 29 Hz 시 보다 더 큰 근육활성효과를 보이는 있음을 알 수 있다. 이는 특이한 결과로 근육별 다른 진동조건에서 더 큰 효과를 보인다는 것을 알 수 있었다.
5. 전신진동운동은 진동수가 증가할수록 좀 더 큰 근육 활성 효과를 보이고 있고 같은 운동시간 동안 보행운동과는 비슷한 수준의 운동 효과가 나타났다.
6. GN으로 보행조건에서 가장 큰 중앙주파수가 나타났으며, GN을제외한 다른 근육들은 운동조건들에 따라 비슷하게 나타났다.
경사)보다는 통계적으로 유의하게 크다. ES에서도 비슷한 결과를 보였는데 이러한 결과는 TA, ESe 보행 및 런닝보다는 전신 진동운동을 통해 큰 근 활동량을 나타내는 것으로 두 근육에 대한 효과적인 방법으로 전신진동운동이 제시될 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다. GN 및 GM에서는 RF에서 나타난 결과와 비슷한 경향성을 보이고 있으며, 특히, GMe 평지에서의 운동조건들 및 12 Hz, 20 Hz의 전신진동운동 보다 유의하게 큰 근 활성을 보였다.
ES에서도 비슷한 결과를 보였는데 이러한 결과는 TA, ESe 보행 및 런닝보다는 전신 진동운동을 통해 큰 근 활동량을 나타내는 것으로 두 근육에 대한 효과적인 방법으로 전신진동운동이 제시될 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다. GN 및 GM에서는 RF에서 나타난 결과와 비슷한 경향성을 보이고 있으며, 특히, GMe 평지에서의 운동조건들 및 12 Hz, 20 Hz의 전신진동운동 보다 유의하게 큰 근 활성을 보였다. 이에 RF 뿐만 아니라 BF, GM 근육들의 강화훈련에는 평지런닝이 가장 좋은 것으로 사료된다.
따라 비슷한 MF 값을 보였다. GNe 보행조건에서 전신 진동운동보다도 유의한 차이로 큰 중앙주파수 값을 나타냈으며, 런닝조건은다른 조건들과는 유의한 차이를 보이지 않았다.
통계적으로는 29 Hz의 전신진동운동이 10도 경사 보행보다 유의한 차이로 큰 값을 보였으며, 두 가지 런닝조건은 12 Hz 전신 진동운동 시 보다 유의하게 더 큰 값을 보였다. GN에서는 런닝조건에서 가장 큰 값을 보였으며, 평지보다는 10도 경사에서 더 큰 값을 보였고, 전신진동운동의 진동수가 클수록 더 큰 값을 나타내었다. GM에서도 비슷한 경향을 보였으며, 평지런닝조건은 보행조건이나 12 Hz, 20 Hz 조건보다 통계적으로 유의하게 큰 값을 나타냈다.
통계적으로는 보행조건에서 10도 경사조건 및 29 Hz의 전신 진동운동보다 유의하게 낮은 값을 나타냈다. RA에서는 전반적으로는 낮은 IEMG 값을 보였으며, 런닝조건시에서 보행조건이나 전신 진동운동보다는 유의하게 큰 값을 보였다. PM에서는 RA와 비슷한 경향을 보였으며, 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
TA에서는 29 Hz 전신진동운동조건에서 가장 큰 근활성을 보였으며, 보행조건(10도 경사)보다는 통계적으로 유의하게 크다. ES에서도 비슷한 결과를 보였는데 이러한 결과는 TA, ESe 보행 및 런닝보다는 전신 진동운동을 통해 큰 근 활동량을 나타내는 것으로 두 근육에 대한 효과적인 방법으로 전신진동운동이 제시될 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 판단된다.
결과적으로 GN을 제외한 근육별 운동조건들에 따라 비슷하게 나타나고 있는 것으로 나타났으며, 진동수가 가장 크게 나타난 근육은 TA, GN으로 하퇴부위의 근육에서 나타나며, 그 뒤로 ES 순으로 나타나고 있음을 알 수 있다. 중앙주파수 분석에서 근육별로 통계적인 차이가 나는 근육은 GN으로 보행조건에서 가장 큰 중앙주파수를 보이고 있으며, 전신진동운동과는 통계적으로 유의한 차이로 큰 값을 나타났다.
이에 본 연구는 보행(평지, 10도 경사), 런닝(평지, 10도 경사) 전신진동운동(12 Hz, 20 Hz, 29 Hz) 조건에서 가장 대표적으로 활용되는 근육 8곳(RF, BF, TA, GN, GM, ES, RA, PM) 근 활동량을 측정하였다. 그 결과로 7가지 운동조건 모두 하체 부위의 근육활성이 상체부위보다 더 큰 값을 보이고 있는 것으로 나타나 보행조건, 런닝조건, 스쿼트자세에서의 전신진동운동조건 모두 하체 부위의 근육들의 활성도가 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
근육별 결과를 보면, RF에서는 가장 큰 IEMG 값은 평지런닝 시에 나타났으며, 그 다음으로 10도 경사런닝 시에 나타났다. 한편, 평지 보행이 29 Hz의 전신진동운동 시 보다는 낮은 값을 보였지만 12 Hz, 20 Hz 보다는 더 큰 활동성을 보였으며, 모든 조건에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
Figure 1에서, 보행, 런닝 및 전신진동운동 모두 상체보다는 하체부에서 IEMG가 두드러지게 큰 값을 나타냈다. 런닝조건(평지, 10도 경사) 에서 가장 높은 IEMG 값을 보였고, 보행조건(평지, 10도 경사)과 전신 진동운동은 비슷한 크기의 근 활성을 나타냈다.
이에 RF 뿐만 아니라 BF, GM 근육들의 강화훈련에는 평지런닝이 가장 좋은 것으로 사료된다. 상체근육들인 RA 및 PMe 하지근육들보다 전반적으로 낮은 IEMG 값을 보였으며, 런닝운동 시가 큰 운동효과가 있고 보행이나 전신진동운동 시에는 효과가 낮은 것으로 판단된다. Neuromuscular Performance Analysis Laboratory (2021)이 전신진동 운동은 건강한 남성에 있어서 코어근육의 운동에는 효과가 없음을 발표한 것과 같이 대체적으로 낮은 운동효과를 보이는 것으로 판단된다.
결과적으로 GN을 제외한 근육별 운동조건들에 따라 비슷하게 나타나고 있는 것으로 나타났으며, 진동수가 가장 크게 나타난 근육은 TA, GN으로 하퇴부위의 근육에서 나타나며, 그 뒤로 ES 순으로 나타나고 있음을 알 수 있다. 중앙주파수 분석에서 근육별로 통계적인 차이가 나는 근육은 GN으로 보행조건에서 가장 큰 중앙주파수를 보이고 있으며, 전신진동운동과는 통계적으로 유의한 차이로 큰 값을 나타났다.
한편, 보행 조건과 전신진동운동 조건들과의 비교에서 큰 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 전신진동운동은 진동수가 증가할수록 좀 더 큰 근육 활성효과를 보이고 있고 보행운동과는 비슷한 수준의 운동 효과가 있다는 것을 알 수 있다. Furness 등 (2012)은 만성 폐쇄성 폐 질환자들의 보행이 전신진동운동을 통해 향상되었고, Ilgin 등 (2020)은 전신 진동운동이 뇌졸중환자의 보행이나 균형 능력의 향상에 효과적이다라고 보고한 내용을 토대로 판단해 볼 때 전신진동운동은 보행과 관련된 주 근육인 RF, GN 등의 근육활성화를 통해 보행을 제대로 수행하지 못할 수 있는 대상자의 보행운동의 향상을 도모할 것으로 판단된다.
BF에서는 경향성에서는 RF와 비슷하나 20 Hz 전신진동운동 시가 다른 진동운동조건이나 평지 및 경사 보행보다 더 큰 값을 보였다. 통계적으로 평지런닝과 29 Hz에서의 전신 진동운동에서 유의한 차이를 보였다. TA에서는 29 Hz에서 가장 큰 값을 나타냈으며, 전신진동운동의 진동수가 클수록 더 큰 값을 보이는 경향성을 나타냈다.
TA에서는 29 Hz에서 가장 큰 값을 나타냈으며, 전신진동운동의 진동수가 클수록 더 큰 값을 보이는 경향성을 나타냈다. 통계적으로는 29 Hz의 전신진동운동이 10도 경사 보행보다 유의한 차이로 큰 값을 보였으며, 두 가지 런닝조건은 12 Hz 전신 진동운동 시 보다 유의하게 더 큰 값을 보였다. GN에서는 런닝조건에서 가장 큰 값을 보였으며, 평지보다는 10도 경사에서 더 큰 값을 보였고, 전신진동운동의 진동수가 클수록 더 큰 값을 나타내었다.
ES에서는 하체 근육들에 비해 낮은 값을 보이고 있으며, 29 Hz에서 가장 큰 값이 나타났다. 통계적으로는 보행조건에서 10도 경사조건 및 29 Hz의 전신 진동운동보다 유의하게 낮은 값을 나타냈다. RA에서는 전반적으로는 낮은 IEMG 값을 보였으며, 런닝조건시에서 보행조건이나 전신 진동운동보다는 유의하게 큰 값을 보였다.
앞으로 좀 더 추후 연구들이 필요할 것으로 판단된다. 통계적으로는 평지런닝 시가 유의적으로 29 Hz의 진동운동 시 보다 더 큰 근 활동성이 나타났다. 이러한 결과도 다른 근육에서 나타나지 않는 결과로 BF만의 특성으로 보인다.
하지만 GN, ES, TA 등은 10도 경사런닝 시가 평지런닝 시 보다 더 큰 값을 보임으로 결과적으로 두 조건 사이에 통계적으로 유의한 차이는 없으나 경사에 따른 주 활용근육이 다름을 인지할 수 있었다. 한편, 보행 조건과 전신진동운동 조건들과의 비교에서 큰 차이를 보이지 않는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 전신진동운동은 진동수가 증가할수록 좀 더 큰 근육 활성효과를 보이고 있고 보행운동과는 비슷한 수준의 운동 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
그 다음으로 10도 경사런닝 시에 나타났다. 한편, 평지 보행이 29 Hz의 전신진동운동 시 보다는 낮은 값을 보였지만 12 Hz, 20 Hz 보다는 더 큰 활동성을 보였으며, 모든 조건에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. BF에서는 경향성에서는 RF와 비슷하나 20 Hz 전신진동운동 시가 다른 진동운동조건이나 평지 및 경사 보행보다 더 큰 값을 보였다.

후속연구

또한, 척수반사를 통한 운동효과로 신경적으로 문제가 있는 사람들에게 좋은 운동기구로 제안되고 있는 시점에서 전신진동 운동은 근육의 활동량 측면에서 걷기와 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타나 장애인, 노인 및 여성 등의 운동 시 안정적이고 효과 좋은 운동 방법으로 추천 될 수 있을 것이다(Baik & Lim, 2006). 따라서 앞으로 좀 더 다양한 측면에서의 진동운동효과 및 방법에 대해 연구가 진행될 필요성이 있다.
이는 특이한 결과로 근육별 다른 진동조건에서 더 큰 효과를 보인다는 것을 추측할 수 있다. 앞으로 좀 더 추후 연구들이 필요할 것으로 판단된다. 통계적으로는 평지런닝 시가 유의적으로 29 Hz의 진동운동 시 보다 더 큰 근 활동성이 나타났다.

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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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