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Archives of Orthopedic and Sports Physical Therapy Vol.14 No.1 pp.85-92
DOI : https://doi.org/10.24332/aospt.2017.14.1.10

The Effect of Balance Exercise and Foot Orthotics on Forward Head Posture

Nan-Soo Kim*, Yu-Mi Kim, Ha-Ri Kim, Sun-Young Park, Eun-Ji Oh, Dong-Hyun Lee, Ji-Hye Jung, Chul-Min Bae
Department of Physical Therapy, Catholic University of Pusan
교신저자: 김난수(부산가톨릭대학교 물리치료학과) E-mail: hnskim@cup.ac.kr
June 4, 2018 June 16, 2018 June 20, 2018

Abstract

Purpose:

This study investigated the effects of balance exercise and foot orthotics on craniovertebral angle, foot pressure, and muscle activity in forward posture.


Methods:

Twenty-seven participants with forward head posture were included in this study and were randomly grouped into the control, exercise, orthotics, and exercise*orthotics groups based on the intervention provided. Craniovertebral angle, foot pressure, and muscle activity(sternocleidomastoid muscle & upper trapezius muscle) were measured using Image J, BioRescue, and electromyography, respectively.


Results:

A one-way analysis of variance showed that the craniovertebral angle increased in three groups compared with the control group. Left foot pressure was near perfect balance (50%) in the exercise and exercise*orthotics groups compared with the control group.


Conclusion:

Both orthotics and exercise led to an improvement in the craniovertebral angle. However, exercise more effectively improved static balance. Therefore, a combination of balance exercise and orthotics is expected to be more effective than only orthotics to correct forward head posture.



균형운동과 발가락 교정기가 두부전방전위 자세에 미치는 영향

김 난수*, 김 유미, 김 하리, 박 선영, 오 은지, 이 동현, 정 지혜, 배 철민
부산가톨릭대학교 물리치료학과

초록


    Ⅰ 서 론

    현대사회에서 많은 사람들에게 스마트폰은 필수용 품 중 하나가 되었다. 미국에서는 전체 인구의 56%가 스마트폰을 사용하고 있으며, 하루 평균 스마트폰 사 용 시간은 5.1시간으로 추정되고 있다(Pew Research Center, 2013). 모바일인터넷 이용 빈도 및 시간은 일 평균 12.8회, 1시간 44분이었으며, 모바일 단말기별로 는 스마트폰의 이용 빈도 및 시간이 12.7회, 1시간 36분 으로 스마트패드 등 다른 모바일 단말기에 비해 높게 나타났다(장세정, 2014). 이러한 스마트폰의 지속적인 사용은 부적절한 자세를 야기해 근골격계 문제를 유발 할 수 있다(Kang, 2012).

    신체가 어떤 자세를 취하게 될 때 신체의 구조물들 은 상호보완적으로 작용하게 되는데 신체 상부의 경우 도 마찬가지로 머리, 목 그리고 아래턱 등은 상호 간에 영향을 미치게 된다(정승아, 2000). 앉은 자세는 척추 에 누운 자세보다 7배, 선 자세보다 3배 정도의 부담을 주고, 쪼그리고 앉거나 등을 구부정하게 앉는 등의 바 르지 못한 자세는 체중이 제대로 나누어지지 않아 허 리에 큰 부담을 준다(이순호, 2006). 스마트폰과 같은 영상단말기를 오랜 시간 사용하게 되면 전방머리자세 (forward head posture)나 구부정한 자세(slouched posture) 같은 부적절한 자세를 유발 할 수 있다 (Janwantanakul, Sitthipormvorakul & Paksaichol, 2012; Szeto & Lee, 2002). 두부전방전위 자세는 머리 가 몸의 중력중심선에 대하여 앞으로 위치해 있는 상 태로써 상위 목뼈 부위는 앞굽음이 증가되고 하위 목 뼈 부위는 앞굽음이 감소되며 목뼈의 전체적인 만곡은 감소된다. 이로 인해 척추 후면 근육계 전체에 스트레 스를 가하게 되는데 특히 목뼈 부위의 스트레스가 증 가된다(Morningstar, 2002). 그리고 일상생활동작에서 잘못된 두부전방전위 자세로 인해 인체는 상호보완적 으로 어깨뼈의 비정상적 위치와 동적 안정성의 결여를 동반하게 되고, 이것은 신경근육학적 기능장애와 연관 이 있다(Kendall et al., 2005).

    두부전방전위 자세를 교정하기 위한 물리치료 중재 로 균형운동 장비를 통한 균형 훈련(이대희, 2011)이 나, 견갑골 안정화 운동(임보영, 2012), 고유수용성 운 동(윤이나, 2017), 멕켄지 운동(김세윤, 2014)등이 적용 되어왔다. 그 밖에도 관절가동술과 슬링(손형우, 2018) 이나 필라테스 운동(권자은, 2014), 짐볼과 보수운동 (유재상, 2016)이 두부전방전위 자세를 개선하는 중재 로 연구되었다.

    이처럼 과도한 스마트폰 사용이나 잘못된 자세로 인 한 두부전방전위 자세를 교정하기 위해 다양한 운동이 적용되고 있다. 두부전방전위 자세 완화에 운동이 도 움을 주고 있다는 연구가 많음에도 불구하고, 현대인 들은 바쁜 일상으로 인해 운동을 실시하기 어려운 경 우가 많다. 때문에 최근 자세 교정을 위해 개발된 발가 락 교정기가 관심을 받고 있다. 두부전방전위 자세를  갖고 있는 사람들이 발가락 교정기를 착용하면 발의 뼈 구조가 정상적으로 재배열되어 걸을 때 정상 외번- 내번 각도를 유지하게 되어 변형된 자세가 개선될 수  있다(Ntousis, 2013)고 한다. 그러나 발가락 교정기에 대한 치료 효과를 검증한 연구는 부족하다. 이에 본 연 구는 새롭게 부각되고 있는 자세 교정을 위한 발가락 교정기와 균형운동을 적용하여 두부전방전위 자세에 미치는 효과를 비교하여 알아보고자 한다.

    Ⅱ 연구 방법

    1 연구 대상자

    본 연구는 두개천추각이 49° 미만인 부산광역시에 P 대학교의 성인 남녀 27명(남자 8명, 여자 19명)을 대상 으로 실시하였다. 대상자들에게 본 연구를 실시하기 전 연구의 목적과 방법에 관해 설명하였다. 연구대상 자 중 1) 척추나 흉부 수술의 병력이 있는자, 2) 외상성 경부 손상이 있는자, 3) 다른 신체부위와 관련이 없는 급성 또는 만성 신경근 통증이 있는 자, 4) 흉곽 또는 척추의 임상적 기형이 있는 자, 5) 심각한 동시이환이 있는 자는 제외하였다. 연구 진행 중 대상자가 불편함 을 느끼는 상황이 발생하거나 개인적 사유로 참여가 어려울 경우에는 자발적으로 연구 참여를 중단할 수 있도록 공지하였다. 연구의 내용을 이해하고 자발적으 로 참여할 것을 동의한 사람들에게 동의서와 개인 정 보 수집 및 활용 동의서에 서명을 받은 후 연구를 진행 하였다. 연구 대상자의 특징은 Table 1과 같다.

    2 측정도구 및 실험도구

    1) 두부전방전위자세 검사

    두부전방전위 자세는 두개천추각(Craniovertebral angle, CVA)을 측정하여 검사하였다. 두개천추각의 각 도는 귀구슬의 중간지점과 솟을뼈의 가시돌기를 표시 한 지점 사이를 잇는 선과 솟을뼈의 가시돌기 높이를 지나는 수평선이 이루는 각도이다. 두개천추각이 작을 수록 두부전방전위 자세가 심하다는 것을 의미한다 (Raine & Twomey, 1997).

    대상자는 양팔을 체간 옆에 이완시킨 채로 바로 선 자세를 유지하도록 하고 시선은 대상자의 신장에 따라 정면을 응시 하도록 하였다. 사진을 찍었을 때 정확한 위치를 측정하기 위해서 대상자의 귀구슬과 솟을뼈의 가시돌기 위치를 각각 표시하고 귀구슬이 사진의 정중 앙에 위치하도록 하였다. 그리고 외측에서 스마트폰을 사용하여 사진을 촬영한 다음, Image J(Ras band, 미 국)를 이용하여 두개천추각을 계산하였다(Quek, et al., 2013)(Figure 1).

    본 연구에서는 두부전방전위 자세의 기준을 두개천 추각이 49° 미만인 경우로 설정하였다(김세윤, 2014; Nemmers, Miller & Hartman, 2009).

    2) 정적균형 검사

    정적균형은 바이오레스큐(Biorescure, RM Ingenierie, 프랑스)를 사용하여 족저압(foot pressure)을 측정하여 검사하였다. 측정 시 바로 선 자세에서 대상자 간의 발 간격과 위치를 동일하게 하기 위하여 각 발의 뒤꿈치 중앙 사이의 거리를 20cm로 하고 바이오레스큐의 중 심선을 내측종족궁의 중간지점에 맞춘 뒤 전방을 응시 한 채 30초 후 좌, 우, 전, 후 발바닥의 압력 차이를 측정하였다(박찬현, 2017)(Figure 2). 정적균형은 좌측 과 우측 족저압의 분포를 각각 50% 기준으로 가장 이 상적인 균형비율은 50:50이다(김태연, 2007).

    3) 근 활성도 검사

    근 활성도는 근전도(Electromuography, EMG) 장비 (WEMG8, Laxtha, 대한민국)를 이용하여 검사하였다. 실험자들은 모두 동일한 의자에 앉아 등받이에 등을 뗀 채 무릎과 발목, 엉덩이가 90도가 되게 앉고 차렷 자세로 정면을 바라본 채로 목 근육의 근 활성도를 측 정하였다. 목빗근(sternocleidomastoid muscle)의 1/3 지점, 위등세모근(upper trapezius muscle)의 어깨뼈 봉우리와 솟을뼈의 중간지점에 각각 2개의 전극을 주 행 방향으로 부착하며 좌우같이 측정하였다. 접지전극 은 솟을뼈에 부착하였다(Figure 3).

    근전도 신호를 이용한 근피로 분석방법은 RMS(root mean square)로 변환하여 피로 발생 유무 및 정도를 측정하였으며 영점조절은 그대로 적용하였습니다. Frequency Filtering에서 Notch Filtering 60Hz 적용 한 후 주파수 대역폭(bandwidth)은 5~500Hz를 사용하였 다. 3번 측정 후 평균값을 산출하였으며 1번 측정 시 1분 동안 측정한 후 처음 10초와 마지막 10초를 제외한 측정값을 분석하여 산출하였다. 이 때 근 활성도가 높 다는 것은 근 피로도가 높음을 의미한다(노현우, 2017).

    3 실험절차

    27명의 대상자는 4가지 중재 조건(대조군, 운동군, 발가락교정군, 운동 및 발가락교정군)에 모두 참여하 였으며 중재 순서는 무작위로 배치하였다. 각 중재 조 건의 실험은 3일 이상의 휴식기를 갖고 진행하였으 며, 중재 후 두개천추각과 족저압, 근 활성도를 측정 하였다.

    4 중 재

    1) 대조군

    대조군은 특별한 중재 없이 10분 간 휴식을 취한 후 두개천추각과 족저압, 근 활성도 측정을 받았다.

    2) 운동군

    운동군은 준비운동, 균형운동, 정리운동을 실시하 였다(Figure 4). 준비운동과 정리운동의 각 동작은 15 초씩 실시하였으며 다음 동작으로 넘어가기 전 휴식시 간은 10초간 하였다. 준비운동과 정리운동은 각각 5분 정도 소요되었으며 네 가지 동작으로 실시하였다(이명 성, 2017). 본 운동은 다섯 가지의 고유수용성 균형운 동으로 구성되어 있으며 한 세트 당 휴식시간은 10초 이며 다음 운동으로 넘어가기 전 휴식시간은 30초로 하였다(윤이나, 2017). 본 운동의 시간은 20분이 소요 되었다.

    3) 발가락교정군

    발가락교정군은 발가락 교정기(BCR-9900, 바디케 어, 대한민국) 착용 후 20분 간 중립자세를 유지하였 다. 발가락 교정기는 가장 큰 링 부분을 엄지발가락에 끼우고 차례로 새끼발가락에 끼워 돌기 부분을 둘째 발가락과 넷째 발가락에 끼워준다(Figure 5).

    4) 운동 및 발가락교정군

    운동 및 발가락교정군은 발가락 교정기를 착용한 상 태에서 운동군에 적용한 균형운동을 실시하였다.

    5 자료분석

    대상자의 기본적인 특성은 기술통계를 통해 분석하 였다. 군 집단 간의 평균의 차이를 검증하기 위해 일원 배치분산분석(One way ANOVA)을 실시하고, 사후검 정은 Duncan을 분석하였다. 자료에 대한 통계분석은 SPSS version 24.0을 이용하였으며 통계학적 유의수준 은 0.05로 하였다.

    Ⅲ 연구 결과

    각 중재에 따른 집단 간 두부전방전위 자세, 정적균 형, 근 활성도의 변화를 비교하였다(Table 2).

    1 두부전방전위 자세

    두개천추각은 중재를 받지 않은 대조군 보다 중재를 받은 운동군, 교정군, 운동 및 교정군에서 유의하게 크 게 나타났다. 특히 유의한 차이는 없었으나 발가락 교 정기와 운동을 병행하였을 때 두개천추각의 크기가 가 장 컸다.

    2 정적균형

    좌측 족저압을 제외하고 우측이나 전후 족저압에서 는 네 집단 사이에 유의한 차이는 나타나지 않았다. 좌 측 족저압은 중재를 받지 않은 대조군 보다 중재를 받 은 운동군, 발가락교정군, 운동 및 발가락교정군에서 50%에 가까운 값이 나타나서 정적균형이 개선되었다. 그러나 대조군과 발가락 교정기를 사용한 집단에서는 족저압의 유의한 차이가 없었다.

    3 근 활성도

    좌우 목빗근과 좌우 위등세모근의 근 활성도는 네 집단 사이에 유의한 차이가 나타나지 않았다.

    Ⅳ 고 찰

    스마트폰 과사용 등 잘못된 생활습관으로 인해 발생 하는 두부전방전위 자세를 개선하기 위한 다양한 운동 중재 방법들이 꾸준하게 연구되고 있다. 최근에는 운 동을 실시하기 어려운 사람들을 위해 착용하는 것만으 로 자세를 교정할 수 있는 발가락 교정기가 개발되고 있지만, 그 효과에 대한 연구는 부족하다. 본 연구에서 두부전방전위 자세를 가지고 있는 대상자 27명을 대조 군, 운동군, 발가락교정군, 운동 및 발가락교정군으로 네 가지 중재에 무작위 배치하여 균형운동과 발가락 교정기가 두부전방전위 자세와 정적균형, 근 활성도에 미치는 효과를 비교하였다.

    그 결과 동일한 대상자의 두개천추각이 적용된 중재 에 따라 다르게 나타났다. 즉 어떠한 중재를 받지 않은  대조군보다 중재를 적용한 운동군, 발가락교정군, 운 동 및 발가락교정군에서 두개천추각이 증가하여 두부 전방전위 자세가 개선되었다. 특히 균형운동과 발가락 교정기를 함께 적용한 실험군에서 가장 큰 개선효과가 나타났다. 이러한 결과는 발가락 교정기가 발가락들을 견인하여 발바닥 근육에 영향을 주어 전체적인 균형감 을 증가시켜 체중을 편중되지 않게 만들어 자세를 교 정시킨다는 연구(이숙경, 2017)와 균형운동이 고유수 용감각 수용기를 활성화시켜 균형 유지능력을 향상시 켜 거북목의 기울기를 바르게 교정되었다는 연구(윤이 나, 2017)와 일치한다.

    두부전방전위 자세를 갖고 있는 20대를 대상으로 4 주 동안 주 3회 실시한 균형운동으로 자세가 개선되고 (이대희, 2011), 30~40대 두부전방전위 자세의 성인을 대상으로 12주간 주 2회의 고유수용성 균형운동으로 거북목의 기울기가 정상에 가까워졌다(윤이나, 2017) 는 선행연구 결과와 비교했을 때 본 연구에서는 일회 적인 고유수용성 균형운동으로 즉각적인 두부전방전 위 자세가 개선되는 효과가 나타났다. 이러한 결과는 균형운동의 목적이 단순히 고유수용기를 자극시킬 뿐 만 아니라 다양한 환경과 과제를 제공하여 계속적인 지각-동작의 순환이 이루어지게 해서 체성감각을 높 여 불안정한 척추와 이에 연계되는 근육, 인대, 관절수 용기의 기능 향상을 만들어 주어 자세조절 능력의 긍 정적인 영향을 미쳤기 때문이라고 사료된다(이지현, 2009).

    족저압으로 측정한 정적균형은 네 집단 사이에서 좌 측을 제외하고 우측이나 전, 후에서 유의한 차이가 없 었으나, 운동과 운동 및 발가락교정군에서 이상적인 균형비율인 50%에 가장 근접한 값이 나타났다. 정적균 형은 지지 기저면 내에 중력중심을 두어 신체가 움직 이지 않게 자세를 유지하는 능력으로, 치료기간이 증 가할수록 균형능력의 개선이 크게 나타난다(이대희, 2011). 따라서 본 연구에서 집단 사이에 정적균형의 차 이가 나타나지 않은 것은 일회적 중재를 적용했기 때 문으로 사료된다.

    좌측 족저압은 어떠한 중재를 받지 않은 대조군보다 중재를 적용한 운동군, 발가락교정군, 운동 및 발가락 교정군에서 50%에 가깝게 나타났다. 그러나 대조군과 발가락 교정기만 착용한 교정군 사이에는 족저압의 유 의한 차이가 나타나지 않았다. 반면 대조군에 비해 운 동군과 운동 및 발가락교정군은 족저압에서 유의한 차 이가 있었으며, 운동군의 족저압은 50.04±2.03%로 이 상적인 균형에 가장 가까운 값이 나타나서 정적균형이 크게 개선되었다. 발가락 교정군에서 상대적으로 운동 군보다 정적균형의 작은 개선효과가 나타난 것은 발가 락 교정기의 즉각적인 착용만으로는 발 압력을 낮추는 데 기여하지 못하므로, 발가락 교정기의 적응현상이 나타나기 위해서는 장기간의 착용 시간이 필요하기(진 소연, 2007) 때문이다.

    반면, 고유수용성 균형운동을 적용한 운동군에서는 균형운동을 적용한 선행연구(윤이나, 2017; 이대희, 2011)와 동일하게 대조군보다 정적균형 능력이 높게 나 타났다. 균형은 안정성과 운동성이 조화를 이루는 역동 적 현상으로 신체의 균형을 적절히 유지하기 위해서는 근골격계 뿐만 아니라 시각이나 체성감각, 고유수용성 감각, 전정감각 등 여러 가지 감각 수용기로부터 들어 오는 자극을 중추신경계의 다른 수준에서 통합하여 시 각적-공간 인지하고 효율적으로 근골계를 조절하여 균형을 유지하는 것이다(이원재, 2001). 따라서 두부전 방전위 자세를 개선하면서 정적균형 능력을 향상시키 기 위해서는 균형운동을 실시하는 것이 중요하다.

    본 연구에서는 고유수용성감각 균형운동과 발가락 교정기 착용이라는 중재를 적용했을 때 두개천추각과 족저압이 개선되는 효과가 나타났지만, 근 활성도에서 는 적용된 중재에 따른 차이가 나타나지 않았다. 두부 전방전위 자세는 목과 어깨 근육에 비정상적인 스트레 스를 주어 근육의 불균형을 초래하므로, 자세가 개선 되면 근육의 활성도가 정상화될 수 있다. 두부전방전 위 자세는 위등세모근과 목빗근은 긴장도를 증가시켜 일반인 보다 근 활성도가 높아진다. 선행연구에 따르 면 다양한 운동중재가 전방머리자세 환자의 위등세모 근과 목빗근의 근활성도 감소시켰다(김은경, 2015; 박 선욱, 2016; 유재상, 2016; 임보영, 2012) 그러나 본 연 구에서는 네 가지 중재방법에 따른 집단 사이의 근 활 성도의 차이가 나타나지 않았다. 이런 연구 결과는 두 부전방전위 자세 대상자의 근 활성도가 중재기간에 따 라 개선된다는 선행 연구(이대희, 2011)와는 달리 본 연 구에서는 단기간의 일회적인 중재를 적용했기 때문이 라고 생각된다.

    그러나 일회적인 중재를 적용했음에도 불구하고 특 히, 고유수용성감각 균형운동과 발가락 교정기 착용을 함께 적용했을 때 두개천추각과 족저압의 개선된 효과 를 고려한다면, 이 중재를 장기간 적용할 경우 근 활성 도의 유의한 변화가 있을 것이라고 생각된다. 따라서 본 연구는 일회적인 중재 적용 후의 효과를 비교한 것 이므로 제한점이 있으므로, 장기간의 중재 효과를 비 교하는 것이 필요하다고 사료된다. 또한 본 연구는 20 대 소수의 성인을 대상으로 이루어졌으므로 연구결과 를 일반화는 것에는 제한이 있다.

    Ⅴ 결 론

    최근 자세 정렬을 올바르게 유지하여 두부전방전위 자세를 개선시킬 수 있다는 다양한 발가락 교정기들이 개발되어 관심을 받고 있다. 본 연구에서 두부전방전 위 자세를 가지고 있는 대상자를 중재를 적용하지 않 는 대조군과 균형훈련을 실시한 운동군, 발가락교정기 만 착용한 발가락교정군, 운동과 교정기를 함께 적용 한 운동 및 발가락교정군에 무작위 배치하여 그 효과 를 비교하였다.

    그 결과 두부전방전위 자세는 대조군보다 세 가지 중재군에서 두개천추각이 크게 증가하여 개선되었는 데, 특히 균형운동과 발가락 교정기를 각각 적용했을 때 보다 운동과 발가락 교정기를 함께 적용했을 때 더 큰 개선 효과가 있었다. 정적균형은 발가락교정기만을 적용했을 때보다 균형운동을 적용했을 때 대조군보다 좌측족저압이 이상적인 균형비율에 가까워지며 개선 되었다. 따라서 두부전방전위 자세를 개선하기 위해서 는 발가락 교정기만을 착용하는 것보다 균형운동을 함 께 적용하는 것이 효과적이라고 생각된다.

    Figure

    AOSPT-14-85_F1.gif

    Craniovertebral angle measurement

    AOSPT-14-85_F2.gif

    Foot pressure measurement

    AOSPT-14-85_F3.gif

    Electrode position for EMG measurement [A] : lateral view [B] : posterior view

    AOSPT-14-85_F4.gif

    Exercise Program

    AOSPT-14-85_F5.gif

    Foot orthotics

    Table

    General characteristics of subjects(n=27)

    The comparison of variables among four groups

    <i>M ± SD</i>
    CVA : Craniovertebral angle
    FPMS : Foot pressure measurement system
    SCM : Sternocleidomastoid
    a, b : Different letter indicates statistically significant differences between groups

    Reference

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