이 논문은 2015년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 정보통신기술진흥센터의 지원을 받아 수행된 연구임.[No. 10041145, 자율군집을 지원하는 웰빙형 정보기기 내장 소프트웨어 플랫폼 개발]
The aim of this research was to examine the effect of gravity correction and investigate the relationships between trunk flexibility and isokinetic strength of trunk.
To obtain peak torque (PT) used as muscle strength and power index, 41 young men without any orthopedic diseases performed isokinetic exercise using HUMAC NORM trunk extension flexion (TEF) modular at 60°/sec, 5 times. Trunk flexibility was measured by trunk forward flexion, sit and reach, and back extension test.
During flexion from -15° to 0°, non-gravity corrected (NGC) PT was significantly (
Owing to gravity correction, it is important to diverge the range of motion when measure isokinetic trunk muscle strength.
일상생활 및 스포츠경기에서 전반적인 인체 균형 및 자세유지, 그리고 정확한 상·하지 협응 활동을 위해 체간 안정성(trunk stability)은 필수적인 요소이다. 균형 잡힌 체간 안정성 유지를 위해 체간 근육(trunk muscles)은 중요한 역할을 수행한다고 알려져 있다[
동적 근력을 평가하는 등속성 근력 검사는 임상 및 스포츠 현장에서 재활과 트레이닝 시 근골격기능을 평가하기 위해 주로 사용되고 있다[
한편 Kim et al. [
등속성 기기를 이용하여 근력 측정 시 중력의 영향을 간과할 수 없다. 일반적으로 시상면(sagittal plane)에서 굴곡 및 신전 운동을 측정하는 등속성 근력검사는 중력의 영향으로 최대 회전력(Peak Torque, PT)이 과소 또는 과대평가될 수 있다[
본 연구에 앞서 Vanhee et al. [
미국스포츠의학회(American College of Sports Medicine) 가이드라인의 신체활동 준비설문지(physical activity readiness questionnaires) 및 미국 심장협회(American Heart Association)의 건강 및 체력 시설참여 전 설문지에 따라 선정된 심혈관질환 및 정형외과적 문제가 없는 41명의 건강한 남성(age 20.9±0.37 years)을 대상으로 실시하였다[
모든 피험자들은 측정 최소 24시간 전 격렬한 신체활동 및 최소 12시간 금식(overnight fasting), 그리고 알코올 및 카페인 섭취가 제한되었다. 오전 실험은 설문지 작성을 포함한 신체조성 평가가 실시되었으며, 가벼운 식사를 마치고 최소 2시간 후 유연성 평가 및 등속성 근력 검사를 실시하였다.
속옷을 제외한 의복을 탈의하고 맨발 상태로 자동신장·체중계(GL-150, G-TECH International Co., Uijungbu, Korea)를 이용하여 신장과 체중을 각각 2회 측정 후 평균값을 채택하였다. 두 측정값의 범위가 ±.2 이상일 경우 재측정을 실시하였다. 또한 측정된 신장 ·체중 값을 이용해 체질량지수(body mass index, BMI)를 산출하였다.
정확한 유연성 평가를 위해 좌전굴, 체전굴 및 체후굴의 세 가지 유연성 검사가 실시되었다. 구체적으로 좌전굴(sit and reach)은 디지털 유연성 측정기기(NH-3000G, O2Run Co. Ltd., Seoul, Korea)를 이용해 측정하고, 체전굴(trunk forward flexion)은 아날로그식 유연성 측정기기(T.K.K.5111, TAKEI Co., Japan)를 이용해 측정하였다. 체후굴(trunk backward extension)은 엎드린 자세에서 체간의 최대 신전 시 바닥으로부터 턱 높이를 줄자를 이용하여 측정하였다. 모든 측정은 각각 2회 반복측정 후 최대값을 채택하였으며, 두 측정값의 범위가 ±0.2 이상일 경우 재측정을 실시하였다.
체간 굴곡 및 신전(Trunk Extension and Flexion, TEF) 모듈을 부착한 등속성기기(Humac Norm, CSMi Co., Stoughton, MA, USA)를 이용하여 최대회전력 검사를 실시하였다. 먼저 피험자에게 등속성 근력검사의 전반적인 내용을 설명한 후 기기에 편하게 서도록 지시하였다. 요부관절과 기기의 축을 수평으로 일치시킨 다음 경골과 대퇴부를 고정하고 허리벨트를 이용하여 상체의 움직임을 제한하였다. 또한 견갑골 및 흉부 패드는 대흉근에 수평 위치하도록 고정하고 모든 장비를 설치한 후 관절가동범위(Range of Motion, ROM)를 설정하였다. ROM은 해부학적 0° 자세에서 -15° 신전, 45° 굴곡으로(total 60°) 설정하였다[
또한 중력의 영향을 배제하기 위해 기기 설정 메뉴얼에 따라 45°굴곡 상태로 흉부 패드에 상체를 기댄 후 어떠한 내부적 힘의 발현 없이 체간 무게 측정하였으며, 측정된 체간 중량에 의한 중력의 영향을 등속성기기의 소프트웨어를 통해 기계적으로 중력보정을 설정하였다[
검사 모습은
모든 자료 처리는 SPSS 22.0 (Statistical Package for the Social Sciences Software, Versions 22.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하여 각 항목별 평균(mean)과 표준오차(standard error, SE)를 도출하였다. 정규분포 검사를 위해 Shapiro-Wilk 검정을 실시하였으며, 정규성을 바탕으로 결과 간의 차이를 검증하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)을 수행하였다. 또한 체간 F/E ratio와 유연성(좌전굴, 체전굴, 체후굴) 간의 관련성을 검증하기 위해 체간 유연성을 로그지수(log)로 변환하였으며, 변환 과정에서 0 미만의 유연성 데이터(n=3)를 제외한 나머지는 스피어만 상관계수(Spearman’s correlation coefficient)를 산출하였다. 모든 통계적 유의수준 α=.05 미만으로 설정하였다.
체간의 굴곡 시 -15°에서 0° 구간에서 GC는 NGC 보다 높은 수치를 나타낸 반면, 0°에서 45° 구간에서는 NGC가 GC 보다 더 큰 수치를 나타냈다. 대조적으로 체간 신전 시 45°에서 0° 구간에서 GC는 NGC 보다 높은 수치를 나타냈으나, 0°에서 -15° 구간에서는 NGC가 GC 보다 높은 수치를 나타냈다(
체간 PT의 경우 -15°에서 0°구간에서 굴곡 시 GC는 NGC에 비해 통계적으로 유의하게(
체간 F/E ratio의 경우 -15°에서 0° 구간에서 GC는 NGC에 비해 통계적으로 유의하게(
체간의 유연성 중 좌전굴, 체전굴은 모든 ROM에서 도출된 NGC 및 GC F/E ratio와 유의한(
중력보정 적용으로 인해 굴곡과 신전은 각각 0°를 기점으로 근력은 교차된다. -15°에서 0° 구간에서 중력보정 적용 시 굴곡 근력 값은 증가하였으며, 신전 근력 값은 감소하였다. 반면 0°에서 45° 구간에서 중력보정 적용 시 굴곡 근력 값은 감소하였으며, 신전 근력 값은 증가하였다.
이상의 결과는 등속성 기기에 의한 검사 결과 중 급 가속되는 구간과 급 감속되는 구간을 제거하고 얻을 결과이다. 등속성 기기의 특성상 운동 중 급 감·가속 시 PT가 증가하여 도출된다[
등속성 근기능 검사 시 중력보정은 기계적으로 적용한다. 일반적으로 중력의 영향을 받아 증가된 근력 값을 감소시키고, 감소된 근력 값을 증가시켜 피험자의 고유 근력 값을 도출한다[
중력보정의 효과는 0°를 기점으로 굴곡 및 신전 PT에 교차 적용된다. -15°에서 0° 구간에서 굴곡 시 GC는 NGC 보다 약 4.69% 증가하였으며, 신전 시 GC는 NGC 보다 약 2.52% 감소하였다. 반면에 0°에서 45°구간에서 굴곡 시 GC는 NGC 보다 약 27.49% 감소하였으며, 신전 시 GC는 NGC 보다 약 15.06% 증가하였다.
중력은 주동근과 길항근의 수축 결과에 영향을 미치는 것으로 본 연구에서는 수축 구간이 짧은 ‘-’ ROM에서의 결과로 이에 중력의 영향이 적기 때문에 중력보정으로 인한 변화율 또한 상대적으로 낮다. 반대로 상대적으로 수축 구간이 긴 ‘+’ ROM에서의 결과는 중력의 영향이 많기 때문에 중력보정으로 인한 변화율이 상대적으로 높다.
Andersson et al. [
Van damme et al. [
또한 Vanhee et al. [
체간 F/E ratio와 체간의 유연성 간의 관련성을 분석한 결과 유연성 중 후전굴의 증가는 일정 부분에서 도출된 F/E ratio의 감소와 관련하는 것으로 나타났다.
체간 근육 속성과 유연성 간의 관련성을 구명한 Kim et al. [
일반적으로 체간의 근력은 요통과 밀접하게 관련하며[
본 연구는 등속성 기기를 이용하여 체간부의 관절 움직임(해부학적인 관절 스펙트럼 -15°에서 45°)에 대한 중력보정 적용 유무를 통해 최대회전력의 고유 값 규명 및 이를 통해 산출된 체간 F/E ratio와 체간 유연성 간의 관련성을 평가한 결과 0°를 기점으로 중력보정은 굴곡과 신전에 교차 적용되며 이에 따라 체간 F/E ratio 또한 0°를 기점으로 상반된 양상을 보여주었다. 또한 체간의 유연성 중 좌전굴과 체전굴은 어느 요인과도 관련성을 가지지 않았지만, 체후굴은 -15°에서 0° 구간 F/E ratio와 음의 상관관계를 나타내었다.
등속성 기기에 의한 근력 측정 시 중력보정은 결과값에 유의미한 영향을 미친다. 따라서 등속성 근력 평가 시 중력보정의 유무는 근력의 임상적 해석에서 아주 중요하다. 특히 기존의 선행연구들은 단순 움직임 즉 ‘+’관절 움직임에서 중력보정을 언급한 반면 본 연구는 ‘+’, ‘-’를 가미한 관절 움직임에서 중력보정 유무를 통한 실제 값을 파악하였다. 체간의 근력 검사에서 중력보정은 관절 가동 범위에 따라 명확한 ‘Cross-over’ 지점을 가지는 것으로 중력보정은 피험자 고유 값 도출에 효율적 전략임을 시사한다. 추후 연령과 성차 등을 고려한 다양한 연구집단 및 다른 운동양식 그리고 다양한 체력요인 등을 적용하여 다각적 접근을 통해 이를 뒷받침 할 수 있는 후속 연구가 필요하다고 판단된다.
Posture of the subject on the isokinetic TEF modular component.
The results of isokinetic trunk test. (A) Curves of isokinetic trunk flecion. (B) Curves of isokinetic trunk extension. NGC, Not Gravity correction torque; GC, Gravity correction torque.
The difference between NGC and GC ratio of isokinetic trunk Flexion/Extension. NGC, Not Gravity correction Flexion/Extension ratio; GC, Gravity correction Flexion/Extension ratio.
Subject characteristics
Variables | |
---|---|
Age (yr) | 20.9 ± 0.37 |
Height (cm) | 176.35 ± 0.92 |
Weight (kg) | 68.95 ± 1.23 |
Body mass index (kg/m2) | 22.17 ± 0.36 |
Sit and reach (cm) | 14.12 ± 1.12 |
Trunk forward flexion (cm) | 12.57 ± 1.11 |
Back extension (cm) | 59.22 |
Values are means±SE.
The peak torque of isokinetic test at trunk flexion and extension
Variables | -15°- 0° |
0°- 45° |
||
---|---|---|---|---|
Flexion (Nm) | Extension (Nm) | Flexion (Nm) | Extension (Nm) | |
NGC | 221.85 ± 7.09 | 227.09 ± 5.69 | 279.36 ± 8.27 | 265.6 ± 6.87 |
GC | 232.77 ± 7.23 | 221.51 ± 5.71 | 219.12 ± 6.77 | 312.69 ± 7.7 |
Difference | 4.69% | 2.52% | 27.49% | 15.06% |
< .01 | < .01 | < .01 | < .01 |
Values are means ± SE.
NGC, Not Gravity correction peak torque; GC, Gravity correction peak torque.
The relationships between trunk flexibility and isokinetic peak torque ratio
Variables | Sit and reach |
Trunk forward flexion |
Back Extension |
||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
r | r | r | |||||
-15°- 0° | NGC | 0.015 | > .05 | -0.036 | > .05 | -0.383 | < .05* |
GC | -0.014 | > .05 | -0.035 | > .05 | -0.340 | < .05* | |
0°- 45° | NGC | -0.044 | > .05 | 0.024 | > .05 | 0.024 | > .05 |
GC | -0.165 | > .05 | -0.099 | > .05 | 0.126 | > .05 |
r, Spearman’s correlation coefficients; Correlations (r) significant at *