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Archives of Orthopedic and Sports Physical Therapy Vol.14 No.2 pp.9-15
DOI : https://doi.org/10.24332/aospt.2018.14.2.02

The Effects of One-time Aerobic Exercise on Pulmonary Function and Oxygen Saturation in Male Smoking College Students

SeokJoo Lee, Jongmin Lim*
Department of Health Rehabilitation, Yeoju University
교신저자: 임종민 (여주대학교 건강재활과) E-mail: jmlim@yit.ac.kr
October 4, 2018 October 28, 2018 December 15, 2018

Abstract

Purpose:

The purpose of this study was to examine the effects of the one-time aerobic exercise on pulmonary function, oxygen saturation, and smoking in male college students in their 20’s.


Methods:

The experiment was performed on 11 healthy men who had no musculoskeletal or neurological diseases and who smoked. The subjects performed an aerobic exercise for 30 minutes, using a step box. Before and after the exercise, forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume for one second (FEV1), and oxygen saturation were measured.


Results:

Between the two measurements, there were no significant differences in oxygen saturation (p>.05). However, the differences in FVC and FEV1 were statistically significant (p<.05).


Conclusions:

The results of this study demonstrate that a one-time aerobic exercise improves pulmonary function.



남자 흡연 대학생 대상 일회성 유산소 운동이 폐기능과 산소포화도에 미치는 영향

이 석주, 임 종민*
여주대학교 건강재활과

초록


    Ⅰ. 서 론

    세계적으로 흡연관련 사망자 수는 점차 증가하여 직 접적인 흡연으로 500만 명, 간접적인 흡연으로 60만 명 이상에 이른다고 발표되어 흡연이 건강한 삶을 영 위 하는데 악영향을 미치는 요소 중 하나이다(WHO, 2016). 특히, 우리나라 성인흡연율은 22.6%로 OECD회 원국 중 6위이며, 성인 남성 흡연율은 가장 높게 나타 내었다(OECD, 2015). 이 중 청소년의 흡연율은 2016년 12.3%에서 2017년 12.6%로 증가 추세에 있다(통계청, 2017). 청소년기의 흡연은 심혈관계의 많은 영향을 주 게 된다(김한중 등, 2001). 청소년기의 흡연을 시작했 을 경우 성인기에 흡연을 시작할 경우보다 폐질환으로 진행되어 사망률이 14배 이상 증가한다(Gong et al, 2006).

    조기흡연은 화학물질과 독성발암물질이 청소년의 건강에 치명적인 피해와 유전자 손상을 유발하며 (Hecht, 1999). 체내의 유리라디칼생성의 증가로 만성 질환과 노화를 촉진시킨다. 또한 혈액의 산소운반 능 력의 감소로 뇌세포와 골수의 성장력이 억제되어 기억 력 감퇴와 불안을 초래한다(Pavanello & Clonfero, 2000). 이러한 청소년기의 흡연은 성인이 되어서도 지 속적으로 이어져 심근경색과 동맥경화 등의 관상동맥 질환을 일으키는 주요원인 중 하나로 심장질환 및 폐 질환과의 문제를 야기 시킨다(Lavie & Lavie, 2007). 특히 니코틴, 타르, 일산화탄소는 인체에 더욱 유해하 다(김차용, 이창호, & 양정수, 2002). 니코틴은 심혈관 계에 직접적인 영향을 미치기 때문에 높은 농도의 상 태가 계속되면, 심혈관 질환의 발병이 높아지고(박상 서, 조혜영, & 김명기, 2013), 심혈관계를 조절하는 중 앙명령에 영향을 주어 교감신경계의 항진과 화학수용 기를 자극하고 카테콜아민의 유리를 증가시켜 혈압을 상승시킨다.(Jeffrey et al, 2010) 또한 타르와 일산화 탄소를 체내에서 촉진시켜 폐기능에 악영향을 미치게 되어 심폐능력을 저하시키는 직접적인 원인으로 작용 한다. 이 중 일산화탄소의 축적은 헤모글로빈과 친화 력이 강하여 일산화헤모글로빈으로 형성되어 산소공 급능력을 떨어트려 세포의 산소공급을 부족하게 만들 어 혈중산소포화도를 감소시킨다(강현식 & 홍혜련, 2011;최대혁 & 최희남, 2000).

    흡연으로 인한 심폐능력의 저하는 심혈관계 질환, 심 장질환 및 각종 폐질환에 위험성을 높이고, 인체의 비활 동성을 증가시켜 고지혈증, 고혈압, 과체중 등의 성인 병을 야기한다(Morrison & Norenberg, 2001). 흡연 시 다량의 유해 물질들이 폐포기체와 폐모세혈관의 기체 교환 능력을 떨어뜨려(Guyton, & Hall, 1996) 폐암 및 만성폐쇄성 폐질환을 유발한다(Doll & Reto, 1978). 또 한 흡연이 지속될 경우 폐질환을 가진 환자와 같은 폐상 태가 되어 심폐능력의 저하를 가져온다(Papathanasiou et al., 2007). 이러한 심폐능력 저하를 막기 위해서는 금연이 선행 되어야 하지만, 담배의 중독성이 강하기 때문에 금연실패를 경험하게 된다(안상민, 박종석, & 김상호, 2013). 다른 방법으로는 유산소 운동을 통한 심폐능력 향상을 제시하고 있다(Kondo et al., 2004). 규칙적인 유산소 운동은 심혈관계 위험요인을 감소시 키고, 관상동맥질활, 고혈압 등 심혈관 질환 위험인자 를 감소시키며(Tanasescu et al., 2002), 흡연자의 호흡 능력 향상과 심혈관질환의 발생율을 감소시킨다(최상 배, 2007). 또한 단발성 유산소 운동은 운동 후 혈압을 빠르게 안정시켜 혈압강하에 도움을 준다(Gomes & Doederlein, 2010). 정규일, 장명재, & 노호성 (2009)의 연구에서는 흡연남성의 30분 유산소 운동이 혈관의 탄 성도와 심폐기능에 긍정적인 영향의 연구 결과를 발표 하였으며, 김종인 등 (2014)은 흡연남성 40명을 대상으 로 유산소 운동을 12주간 시행하여 혈압, 맥박, 혈관탄 성도의 유의한 차이를 보고 하였다.

    그러나 대부분의 선행연구는 흡연자의 장기간 유산 소 운동의 효과에 초점을 맞추어 연구를 진행하였고, 송준경 등(2012)이 일회성 운동과 단기간의 금연이 혈 압의 저하와 심혈관반응의 안정화를 시키는 결과를 발 표하였으나 일회성 유산소 운동이 흡연자의 폐기능에 미치는 영향의 연구는 미비한 실정이다. 또한, 청소년 기에서 부터 시작된 흡연이 대학생의 폐기능과 혈중산 소포화도에 문제점을 제기할 수 있는 자료가 부족하 다. 따라서 본 연구는 흡연을 하는 남자대학생 11명을 대상으로 일회성 유산소 운동이 흡연이 폐기능과 혈중 산소포화도에 미치는 영향을 조사 분석하는데 목적이 있다.

    Ⅱ. 연구 방법

    1. 연구대상

    본 연구의 대상자는 경기도 소재 Y대학교에 재학 중 인 남자 11명을 대상으로 하였다. 피험자들의 흡연경력 이 3년 이상, 하루에 5개비 이상을 피우는 학생으로 연 구목적을 충분히 이해하고 자발적 참여의사를 밝힌 참 가자로 선정하였으며, 실험 24시간 전부터 음주, 커피, 운동을 제한하였다. 근골격계 및 신경계의 이상이 있 는 자, 복용중인 약이 있는 자, 심혈관계 이상이 있는 자들은 본 연구에서 제외하였다. 대상자의 특성은 다 음과 같다(Table 1).

    2. 측정항목과 방법

    1) 폐기능 검사

    폐기능 평가 장비(COPD-6, Vitalograph, United Kingdom)를 이용하여 노력성 폐활량(Forced Vital Capacity; FVC)와 1초간 노력성 호기량((Forced Expiratory Volume at one second; FEV1)을 측정하였다(Figure 1). 측정 전 대상자에게 측정방법 교육을 실시하였다. 측정 시 전용 마우스피스(mouth piece)를 착용한 상태에서 코마개를 착용하게 하여 공기가 빠져나가지 않도록 하였고 최대한 공기를 흡기한 상태에서 최대한 호기를 하게 하여 FVC와 FEV1을 측정하였으며, 측정값이 높을 수 록 폐기능의 좋음을 의미한다. 측정은 일회성 유산소 운동을 시작하 기 10분 전 2회, 일회성 유산소운동을 마치고 안정 심박수 에 도달 하였을 때 2회 총 4회를 실시하였으며, 각각 평균값을 사용하였다.

    2) 산소포화도 검사

    산소포화도 평가 장비(Onyx Vantage 9590, Nonin Medical, U.S.A.)를 이용하여 오른쪽 검지손가락 첫 번 째 마디에 맥박산소계측기 센서(sensor)를 부착하고 측정하였다(Figure 2). 산소포화도 평가 장비는 동맥의 혈액을 채취하여 측정한 결과 동일한 결과 값을 나타 내어 신뢰도의 증명이 된 장비이다(Benoit, et al., 1997). 측정 전 최대한 편안한 상태로 10분간 휴식을 취한 후 일회성 유산소 운동 전 2회, 일회성 운동 후 안정 심박수에 도달하면 2회를 측정하였으며, 각각 평 균값을 사용하였다.

    3) 일회성 유산소 운동

    대상자의 일회성 유산소 운동은 스텝박스(Aerobic step box, Tratac, Taiwan)(Figure 3)를 이용하여 총 1 회 30분간 지속하였으며, 두 발이 스텝박스에 완전히 올라간 후 내려오게 하였다. ACSM(2001)에서 권장하 는 최대 심박수(220-나이)를 계산하여 교감신경이 활 성화되는 60~70%의 강도로 설정하여 심박수 측정기 (Polar, Polar, U.S.A.)를 이용하여 30분 동안 유지할 수 있도록 독려 하였다.

    측정은 임상경력 10년 이상의 물리치료사 1명이 동 일한 방법으로 측정하였으며 유산소 운동이 끝난 후 심박수 측정기를 이용해 사전에 측정한 안정 시 심박 수에 도달할 때까지 의자에 앉아 휴식하였다.

    3. 분석방법

    본 연구는 Windows용 SPSS 22.0을 활용하여 자료 분석을 실시하였다. 통계처리는 대상자들의 일회성 유 산소 운동에 따른 폐기능과 산소포화도의 변화 및 통계 적 분석을 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)을 실시 하였다. 가설검정을 위한 유의수준은 .05로 하였다.

    Ⅲ. 연구 결과

    1. 실험 전·후 폐기능의 변화

    FCV의 사전 평균은 4.04±0.62(L)으로 나타났으며, 사후 평균은 4.14±0.64(L)나타났다. 두 집단 간의 유의 확률은 .004로 유의하게 나타났다. 또 FEV1의 사전 평균 3.62±0.55(L)으로 나타났고, 사후 평균은 3.74±0.57(L) 로 나타났으며(Figure 4), 두 집단 간의 유의확률은 .010 으로 유의하게 나타났다(Table 2).

    2. 실험 전·후 산소포화도의 변화

    산소포화도는 사전 평균은 98.18±1.25(%)으로 나타 났으며, 사후 평균은 98.09±1.38(%)나타났다(Figure 6). 두 집단 간의 유의확률은 0.851으로 유의하게 나타나 지 않았다(Table 3). Figure 5

    Ⅳ. 논 의

    본 연구에서는 일회성 유산소 운동이 남자 흡연 대 학생의 폐기능과 산소포화도에 미치는 영향을 알아보 기 위하여 대상자 선정조건에 맞는 남자 대학생 11명을 대상으로 연구를 진행한 결과 FCV와 FEV1은 통계적으 로 유의한 변화를 나타내었지만 산소포화도는 통계적 으로 유의한 결과가 나타나지 않았다.

    본 연구에서는 일회성 유산소 운동을 통해 실험군의 FVC와 FEV1이 통계적으로 유의한 향상을 보였다. FVC 와 FEV1은 흡연이 호흡기에 미치는 영향을 나타내며 특히 폐와 기관지의 능력을 알 수 있는 지표로 사용된다 (Bande et al., 1982;차광석, 2001). 흡연자와 비흡연자 를 비교하였을 때 FVC와 FEV1 모두 흡연자가 낮은 결과 를 나타냈으며(White & Froed, 1980), 유산소 운동을 통하여 폐기능의 향상을 가져올 수 있다고 보고된 바 있다(Pelkonen et al., 2003). Aung, Hickman, & Moolchan(2003)은 흡연을 하는 청소년을 대상으로 6주 간 유산소 운동을 시행하였을 때 노력성 폐활량이 유의 하게 증가되었음을 발표하였고, 안중권(2012)의 연구에 서도 12주간의 유산소 운동 프로그램이 흡연자의 FVC 와 FEV1가 증가한 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 차광석 (2001)은 성인 남성 흡연자와 비흡연자로 나누어 12주간 유산소 운동을 실시한 결과 비협연자 집단에서 FVC와 FEV1의 유의한 증가를 발표하였고, 이혜순(2006)은 흡 연군과 비흡연군으로 나누어 8주간의 복합운동을 실시 한 결과 폐활량(VC), 노력성 폐활량(FVC), 1초간 노력성 호기량(FEV1)의 증가를 관찰하였으며, 김일곤(2002)은 일회성 유산소 운동을 실시만으로도 혈압을 안정과 심 폐능력의 변화를 가져올 수 있다고 하였다.

    본 연구의 결과에서도 위 선행연구의 결과와 일치하 여 일회성 유산소 운동만으로도 노력성 폐활량과 1초 간 노력성 호기량의 유의한 증가를 보였다. 추후 연구 에서는 본 연구 결과를 기반으로 대상자 수 확장과 장 기간의 유산소 운동의 적용으로 흡연자의 폐기능의 개 선할 수 있는 중재방법의 하나로 제시 될 수 있을 것으 로 생각된다.

    그러나 본 연구의 결과에서 산소포화도는 통계적으 로 유의한 변화가 없었다. 인체의 산소포화도는 환경 적 변화와 심폐기능을 중심으로 하는 운동을 통해 변 화를 가지며, 특히 흡연을 할 경우 일산화탄소가 헤모 글로빈과 결합하여 산소운반을 감소 시켜 혈액의 산소 포화도를 감소시키지만 유산소 운동을 통하여 산소포 화도를 높일 수 있다(Klausen, Andersen, & Nandrup, 1983;Willmore, Costill, 1999) 선행연구를 살펴보면 권 순미(2006)는 12주간 비만여성을 대상으로 유산소운동 을 실시한 결과 산소포화도의 증가를 관찰하였고, 김 현태(2007)의 연구에서도 여성 24명에게 12주간 유산 소 운동을 실시하여 산소포화도가 증가한 결과를 보고 하였다. 그러나 본 연구의 대상자들은 장기간의 유산 소 운동이 아닌 일회성 유산소 운동만을 실시하였으 며, 대조군 없이 대상자를 젊은 남성으로만 한정하여 실험을 진행하였기 때문에 산소포화도의 유의한 변화 를 관찰할 수 없었던 것으로 생각된다. 이는 본 연구의 제한점으로 추후 연구에서는 보다 장기적인 연구와 함 께 폭넓은 대상자를 선택하여 연구를 진행할 필요가 있을 것으로 생각된다.

    Ⅴ. 결 론

    본 연구는 일회성 유산소 운동이 남자 흡연 대학생 의 폐기능과 산소포화도에 미치는 영향에 대해 알아보 고자 하였다. 결과적으로 노력성 폐활량(FVC), 1초간 노력성 호기량(FEV1)은 유의한 변화를 나타내었지만, 산소포화도는 유의한 변화를 나타내지 않았다. 이는 일회성 유산소 운동이 폐기능을 증진시켜 심폐기능의 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 본 연구의 대상자는 대조군 없이 젊은 남성 대학생으로만 구성되어있고 대상자 수가 11명으로 제한적이기 때문 에 일반화하기는 어렵지만, 일회성 유산소 운동만으로 도 폐기능에 변화를 가져올 수 있다는 것은 추후 연구 가 보다 장기간으로 실시되거나 다양한 흡연집단의 설 정으로 다각적인 접근이 필요할 것으로 생각된다.

    Figure

    AOSPT-14-9_F1.gif

    폐기능 평가 장비

    AOSPT-14-9_F2.gif

    산소포화도 평가 장비

    AOSPT-14-9_F3.gif

    일회성 유산소 운동 장비

    AOSPT-14-9_F4.gif

    노력성 폐활량의 변화

    AOSPT-14-9_F5.gif

    1초간 노력성 호기량의 변화

    AOSPT-14-9_F6.gif

    산소포화도의 변화

    Table

    연구대상자의 신체적 특성

    실험 전·후 폐기능 변화 (단위: L)

    실험 전·후 산소포화도 변화 (단위: %)

    Reference

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