지지면과 시각적 피드백의 차이에 따른 스쿼트 운동시 일부 하지 근 활성도에 미치는 영향

Ⅰ. 서 론

현대사회는 과학문명의 발달로 도시화와 산업화에 따라 좌업생활자 증가와 매일 반복되는 일상으로의 스트레스는 현대인들의 신체활동을 급격히 감소시키고 있다(채덕희, 김수희, 이정열, 2013). 신체활동의 감소는 신진대사와 혈액 공급에도 영향을 주어 노화를 촉진시키게 되며, 노화로 약화된 근육들은 결과적으로 운동능력을 약화시켜 일상생활에 장애를 준다(김현숙, 2000a).

그중 하지 근육의 감소는 당뇨와 혈관질환을 유발하고, 당대사가 나빠져 염증수치 증가로 인한 심혈관질환, 만성질환이 생길 수 있다고 보고하였다(최필병, 2013; 신원태, 이중원, 2012). 하지의 근육약화는 고관절과 발목의 안정성을 떨어뜨려 이상보행과 낙상 위험률을 증가시킨다고 보고하였다.(박상균, 2011; 오윤선,2011). 이렇듯 많은 선행연구에서는 하지 근육의 필요성을 강조하였으며, 하지의 근육량 증가는 관절염 환자의 통증이 감소하고, 연골손상이 적으며, 인공관절 수술할 확률이 낮아진다고 보고하였다(김종임, 김태숙, 2006; 이영옥,최명한, 김종임, 이태용, 1998).

하지관절 중 슬관절은 큰 관절 중 하나로써 슬개대퇴관절, 내측경대퇴관절, 외측 경대퇴관절, 그리고 경비관절로 구성되고, 관절의 특성은 변형된 접번관절(modified hinge joint)로 시상면에서의 굴곡과 신전의 일차적인 움직임이 발생하며(Honghton et al., 2007), 수평면에서의 외회전과 내회전이 이차적으로 일어난다(Neumann, 2010). 이러한 슬관절 근육들을 발달시키는 운동으로는 스쿼트(squat)와 런지(Lunge), 머신을 이용한 레그프레스(leg press)와 레그컬(leg curl), 레그 익스텐션(leg extension), 카프레이즈(calF raise) 등이 많이 활용되고 있으며, 이중 가장 대표적인 하지 운동으로는 스쿼트(Squat) 운동을 들 수 있다. 스쿼트 운동은 양발을 어깨 넓이로 벌리고 서서, 고관절과 슬관절, 발목관절을 이용하여 앉았다가 일어서는 복합관절 운동이다(이종훈, 남기정, 김재필, 2013).

시각은 균형과 자세를 유지하는데 중요한 역할을 하고, 시각이 차단되거나 결손 시에는 전정감각, 고유수용감각, 촉각 등의 감각정보를 통해 자세 조절하거나 균형을 유지한다(Shumway-cook,& Woolacott, 1995). 시각은 자세제어에 중요한 역할을 하며 일반적으로 시각 부재 시 동요가 증가하며(Schmit, Regis, & Riley, 2005), 시각 이용 시 나타나는 동요 감소는 고유수용성감각이나 전정감각보다 크게 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(Easton, Greene, DiZio, & Lackner, 1998). 이러한 시각적 자극은 환자의 치료효과에 크게 작용한다. 시각적 피드백은 불수의적으로 발생하는 움직임을 수의적으로 자가 조절할 수 있는 방법으로(Frank et al., 2010), 시각적 피드백을 이용한 슬관절의 대칭적 패턴 재교육 훈련방법이 하지의 정렬과 근육의 동원패턴에 효과적이다(Yoon et al., 2011).

또한 본 연구에서 불안정한 지지면을 구성하기위해 토구위에서 여러 동작의 운동을 하는 것으로, 평소 사용되지 않았던 근육을 활성화시키는 감각 운동 조절 트레이닝으로 대 근육만이 아닌 소근육의 활동을 증가시키며, 대근육의 활성화를 증진시켜 에너지 소모를 크게 한다. 또한 이 운동은 고유수용기의 자극과 체간지지 근력의 강화 및 골반의 자세 인식 등을 제공한다(Shankar, 1999). 또한 토구는 자세안정성에 영향을 준다. 지지면이 고정되어 있을 때보다 지지면이 움직일 때 시각정보가 자세조절에 더 중요한 역할을 하기 때문에, 자세 안정성은 시야의 변화와 지지면 상태에 영향을 받는다(Buchanan과 Horak, 1999).

특히 불안정한 지면에서의 운동은 근신경전달체계(neuromuscular delivery system)를 자극하여 주동근과 협력근의 동시수축(co-contraction)을 통해 가동성과 안정성을 향상시키고 근력 및 균형능력을 향상시키는 등 운동의 효과를 극대화할 수 있다고 하였다(Vehagen, 2004). 또한 불안정한 지지면에서의 운동은 안정적인 지면에서의 운동보다 외적인 동요를 증가시켜 자세정위(Postural orientation) 능력을 효과적으로 하여 스스로 자세조절을 할 수 있는 자세 전략에 도움을 주며(Shumway-Cook et al., 1995) 근활성도도 증가하는 것으로 보고하였다(오재섭 등., 2003). 그러나 그러한 효과와 다양한 가능성에 비하여 학문적인 연구는 상당히 미미한 상태이다.

이에 본 연구의 목적은 스쿼트 운동 시 하지 근활성도에 좀 더 효율적인 방법을 제시하기 위해, 스쿼트 운동 시 사용되어지는 Rectus Femoris, Biceps Femoris의 활성도를 시각차단 유무에 따른 안정된 지지면과 불안정한 지지면에 대한 차이를 분석 하는데 있다.

Ⅱ. 연구방법 및 대상

Ⅲ. 연구결과

본 연구는 지지면과 시각적 피드백에 따른 근육별 근활성도의 차이를 비교 분석하기 위하여 실험을 실시하였고 그 결과는 다음과 같다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 G대학 남학생 30명을 대상으로 모든 참가자의 스쿼트시 안정 및 불안정한 지지면에서 시각적 피드백이 가능 및 불가능한 네가지 상황에서 하지(Biceps Femoris, Rectus Femoris)근력의 변화를 분석하였으며 본 연구의 결과를 바탕으로 분석, 비교한 논의는 다음과 같다.

평형성을 유지하기 위하여 필요한 정보를 받아 들이는 기관은 눈의 위치를 통한 시각계, 중력 및 머리의 기울기를 조정하는 전정계, 지면에 대한 신체 분절의 자세를 정보로 받아들이는 체성감각계 크게 3가지로 분류되어지고 있다.(Nashner& McCollum, 1985). 그중 시각은 자세동요에 중요한 역할을 하며, 고유감각 수용기나 전정감각보다 크게 영향을 미친다.(Schmit, Regis, & Riley, 2005). 평형성을 유지하기 위한 감각계 중 평형성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 시각이다. 이러한 시각계에서 평형성과 관련하여 초점을 오랫동안 정확하게 유지 하는 기능이 가장 중요하다고 보고되어지고 있다(Ribadi, Rider, & Toole, 1987). 불안정한 지지면과 안정한 지지면은 서로 다른 체성감각을 자극한다. 따라서, 불안정한 지지면에서 기립 균형을 이루는 노력 자체만으로도 다양한 반작용력을 갖게 하고 건, 인대, 그리고 관절의 수용기를 모두 활성화 시킬 수 있다(Lee S. H,2007).

Mcbrideet al. (2010)은 불안정면에서의 스쿼트 운동이 안정면에 비해서 대퇴사두근의 근활성도가 약 40.3% 감소되는 것으로 보고되었다.

선행 연구와 비교한 결과, 본 연구에서는 불안정면에서의 스쿼트 운동이 안정면에 비해서 대퇴사두근 중 넙다리곧은근의 근활성도가 약 9.4% 감소 된 결과로 앞선 선행 연구와 일치되는 결과가 나타났다.

균형은 일상생활의 모든 동작수행에 필수적이며, 신체를 평형 상태로 유지시키는 능력이다. 자세의 균형을 조절하는 능력은 제자리에 서 있거나 수의적으로 움직일때, 또는 외부로부터 가해지는 힘에 반응할 때 자신의 신체중심(center oF gravity:COG)을 지지면(base of support: BOS) 위에서 최소의 자세동요(postural sway)하에 유지시키는 능력을 말한다(Nichols et al., 1996; Shumway-Cook & Horak, 1986). 균형을 유지하기 위해서는 고유수용감각, 시각, 평형감각과 하지근육의 안정성과 관련이 크다(Annie et al., 2008). 여러 연구에서 시각을 차단하거나 시각의 상태를 제한함으로써 시각이 균형조절에 우위를 차지함을 알아냈고(Diner et al., 1988; Goldie et al., 1992; Richardson et al.,1992; Nichols et al., 1995), 시각정보가 결여된 상태 즉 눈을 감고 서 있을 때에 자세동요가 20∼70% 정도 증가한다고 보고하고 있다.

(Paulus et al., 1984; Magnussonet al, 1990). 또한, 시각적 피드백의 효과는 신경근의 협응력과 근육의 수의 적인 수축으로 인해 척수와 대뇌 피질이 촉진되어 신경계 변화가 이루어지면서 하지근력과 균형능력을 증진시킨다고 하였다(Dimitry et al., 2012).

박치복 등(2013)은 공기압이 다른 세가지 불안정 지지면에서 하지근육의 유의한 차이를 보였고, 공기압이 약한 지지면에서 높은 근활성도를 보였다. 서로 다른 불안정한 지지면에 따라 근 활성도에 의미있는 차이를 보인다(박치복 등., 2013).

선행연구와 비교한 결과, 본연구 결과 안정된 지지면에서 시각적 피드백이 가능한 상황에 비해 시각적 피드백이 불가능한 상황에는 넙다리 곧은근의 근활성도가 약 14%증가 하였으며, 반힘줄모양근의 근활성도가 약 17.9% 증가하였다. 이처럼 지지면의 불안정함에 의한 신체 동요가 증가할수록 근육들의 다양한 변화를 가져올 수 있다(Patel et al., 2008).

이러한 결과를 통해 안정된 지지면에서 스쿼트 운동시 보다 불안정 지지면에서 스쿼트시 근활성도가 증가하였음을 알 수 있었고, 시각 차단 후 스쿼트 운동시 근활성도가 증가했음을 알 수 있었다. 이는 스쿼트 운동시 보다 향상된 운동을 수행하기 위해 지지면을 불안정하게 조절하는 것과, 시각을 차단하는 요소가 중요한 요소임을 알 수 있었다. 특히 불안정지지면에서 시각차단 후 스쿼트 운동을 하였을 시, 모든 그룹에서 근활성도가 증가함을 보였고, 이는 불안정지지면과 시각 차단이 스쿼트 운동시에 하지 근 활성도의 증가에 유의한 효과를 나타냄을 알 수 있었다.

Ⅴ. 결 론

지지면종류와 시각적 피드백의 유무에 따른 하지근육인 넙다리곧은근과 넙다리 두갈래근의 근활성도를 분석하기 위하여 실험을 실시하였고, 그 결과에 따라 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 넙다리곧은근의 최대 근활성도는 지지면이 불안정하고 시각적 피드백이 차단된 경우에서 다른 조건에 비해 유의하게 높게 나타났다.

2. 넙다리곧은근의 평균 근활성도는 지지면과 시각적 피드백에 따른 개체내 대비검정에서 유의한 값을 나타내지 않았다.

3. 넙다리두갈래근의 평균, 최대 근활성도는 지지면이 불안정하고 시각적 피드백이 차단된 경우에서 다른 조건에 비해 유의하게 높게 나타났다.

결론적으로, 균형능력 향상을 위한 운동시 하지근력의 안정성향상을 위해서는 안정된 지지면에서 시각적 피드백을 제공한 운동이 필요하고, 높은 수준의 균형능력 향상을 위해서는 불안정한 지지면에서 시각적 피드백을 차단한 운동이 효과적임을 알 수 있다.

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