Ⅰ. 서 론

폐 기능이 감소되면 호흡곤란 등의 호흡기 문제가 발생 하여 근육의 기능저하를 야기하고 결국 신체활동의 감소 를 초래한다. 따라서 호흡기계의 문제를 조기 발견하여 예방하는 것의 중요성이 대두되고 있다(Garvey, Fullwood, & Rigler, 2013). 호흡계통의 기능을 평가하는 대표적 방법 으로 스피로미터(spirometer)를 활용한 폐활량측정법이 사용되는데, 호흡 동안 폐로 들어가거나 나가는 공기의 양 을 측정하여 노력성 폐활량(FVC, forced vital capacity), 1초간 노력성 호기량(FEV1, forced expiratory volume in one second), 1초율(FEV1/FVC)을 측정하여 폐 기능을 평가한 다(김원동, 1989 ; Crapo, 1994 ; Allen, Hunt & Green, 1985).

호흡은 폐를 통하여 공기를 빨아들이고 내뱉는 역학적 과정으로 들숨 시에는 가로막, 목갈비근, 갈비사이근이 주근육으로 작용하고. 날숨은 대게 근육 활성에 의존하지 않은 수동적인 과정으로 근수축 없이 이루어진다. 하지만 강제적인 날숨 시에는 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근, 배가로근의 배근육들과 가슴가로근, 속갈비사이근이 수 축함으로써 발현된다. 근수축을 통한 몸통 굽힘과 갈비뼈 내림은 가슴속 용적을 감소시켜 배속 압력을 증가시키게 되고, 이는 가로막을 위로 올리는 작용 기전을 통해 강제 적 날숨이 이루어진다(Neumann, 2011).

하지만 배근육들의 기능이 감소되면, 흉곽기능 장애를 초래하여 폐활량(FVC), 흡기예비량(IRV) 및 호기예비량 (ERV) 등 폐용량이 감소되어 제한성 환기장애 등의 문제를 야기할 수 있어(derenne et al, 1978;이상운과 이강목, 1988), 선행 연구에서는 폐 기능에 이상이 있는 환자들에게 치료적 중재 방법의 하나로 복부 근력 강화 운동을 제시하 고 있다(이상운과 이강목, 1988). 노인들은 운동 부족 및 대사 불균형으로 인하여 폐 기능이 약화되어 호흡곤란 및 피로 수면장애의 문제점을 안고 있다(강창균, 김혁출, & 이민균 2008;cruse 2007;오의금 등, 2002). 강성우 등 (2015)은 노인들에게 복부 근력 강화 운동을 실시하게 되면 최대 호기 유속을 증가시켜 호흡 기능에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 하였다. 또한 편마비 환자는 근 긴장도의 이상 으로 비정상적인 자세를 취하게 되어 호흡 근육과 몸통의 정상적인 자세 조절에 영향을 끼쳐, 가슴우리 움직임과 호 흡 근육이 약화되는 문제점이 발생한다(Howard et al, 2001;Butler, 2007). 이러한 편마비 환자에게 요부안정화 운동을 통해 복부 근육을 강화하게 되면, 노력성 폐활량, 1초간 노력성 날숨량, 최대 날숨 속도가 증가되어 폐 기능 개선 효과를 얻을 수 있다고 하였다(오대식, 2014).

또한 폐 기능 향상을 위한 중재 방법으로 몸통뿐만 아니 라, 상지 및 하지 근력 강화 운동도 효능이 높다고 보고되고 있다(Langer et al, 2009). 강정일 등(2010)은 COPD 환자에 게 상지에 저항운동을 적용하였더니, 1초간 노력성 호기량 (FEV1)이 증가되었다고 하였고, 한지원(2015)은 정상 성인 에게 동적 상지운동을 실시하였더니 1초간 노력성 호기량 이 증가되었다고 하였다. 또한, 김지혜 등(2012)은 정상 성 인과 뇌졸중 환자의 하지에 점진적 부하 운동을 적용하였 더니, 두 집단 모두에서 폐 기능이 증가하였다고 하였다.

한편, 복부 및 상하지 근력운동과 폐 기능 향상과의 상 관성을 간접적으로 규명한 연구는 제시된 선행 연구들처 럼 다수 이루어지고 있으나 직접적으로 복부 및 상하지 근력과 폐 기능과의 상관관계를 다룬 연구는 다소 미흡하 다. 따라서 본 연구는 선행연구를 통해 배근육들과 상하 지 근력이 폐 기능에 영향을 미칠 것이란 가설을 세우고, 어떤 요인이 더 폐 기능에 영향을 미치는지 요인 간의 상 관관계를 분석하여 호흡재활에 있어 중요하게 고려해야 할 요소를 제시하고자 하였다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상자

본 연구는 실험 참여에 동의한 건강한 20대 성인 24명 을 대상으로 진행하였다. 대상자에게 본 연구의 취지와 방법을 충분히 설명하여 이해를 구한 뒤 참여하도록 하였 다. 폐 질환이 있는 자, 선천적으로 흉곽의 변형이 있는 자, 갈비뼈나 빗장뼈 등의 손상이 있는 자, 상하지 근 골격 계 질환이 있는 자, 폐 기능 향상을 위한 치료를 받은 자는 실험에서 제외하였다. 이들 연구 대상의 신체적 특성은 다음과 같다<Table 1>.

2. 측정도구 및 방법

1) 폐기능 측정

FVC, FEV1, FEV1/FVC 측정을 위해 Portable Spirometer (AVAD9, IEMBIO Inc., Korea)를 사용하여 폐 기능을 측 정했다.

코마개로 코를 막은 후 앉은 자세에서 마우스피스를 물 고 검사자의 “시작” 지시에 따라 평상시와 같이 3회 이상 호흡을 시작한 후 속도에 관계없이 최대한 많은 양의 공기 를 들이 마신다. 검사자의 “내쉬세요” 지시에 따라 최대한 빨리 내쉬며 더 내쉬기 어려울 때까지 약 6초 이상 진행한 다. 본 측정 과정을 3회 반복하여 평균값을 사용하였으며 호흡근의 피로도를 줄이고자 측정 후 1분간 휴식시간을 가졌다.

2) 호흡 시 복부 근육 두께 측정

흡기와 호기 시 배가로근(TrA; tranceverse abdominis), 배속빗근(IO; internal oblique), 배바깥빗근(EO; external oblique) 근육의 두께 변화를 측정하기 위해 Ultrasound (LOGIQ E, GE Medical Systems Co., China)의 10MHZ B-mode 도자를 사용했다. 대상자는 70° 엉덩관절 굽힘 상태로 똑바로 누운 준비 자세를 취한다. 대상자의 최대 흡기, 호기 시 5초간 유지한 후 대상자의 오른쪽 12번째 갈비뼈 하각과 엉덩뼈 능선 사이에 중간 겨드랑이 선이 만나는 앞가쪽 부위에서 선형 도자(B-Mode)를 이용하여 TrA, IO, EO 두께를 측정하였다<Figure 1>. 두께 측정은 TrA의 안쪽 경계선으로부터 10mm 수평거리를 기준점으로 하여 측정하였다((Arab & Chehrehrazi, 2011;Whittaker, 2008)<Figure 2>.

3) 근력 측정

관절 움직임의 근력을 측정하기 위해 Hand-helddynamometer( microFET2, Hoggan Scientific LLC, USA) 를 사용하여 목관절의 굽힘과 폄, 팔꿉관절 굽힘과 폄, 무 릎관절 굽힘과 폄의 근력 측정이 이루어졌다. 목관절의 굽힘 근력을 측정하기 위해서 대상자는 바로 누운 준비 자세를 취한다. 검사자는 HDD(Hand-held-dynamometer) 를 대상자의 이마에 위치시킨다. 대상자는 검사자의 “시 작” 지시에 따라 목을 들어 굽힘하고, 검사자는 아래 방향 으로 저항을 준 후 3초간 유지하여 3회 반복 측정하였다. (Kendall & McCreary, 1983). 목관절의 폄근력을 측정하 기 위해서 대상자는 엎드린 준비 자세를 취한다. 검사자 는 양발을 대상자의 어깨 옆에 위치시키고 뒤통수 정중앙 에 HDD를 위치시킨 뒤 양손으로 고정한다. 대상자는 검사 자의 “시작”지시에 따라 1~2cm 목을 폄하고, 검사자는 아 래 방향으로 저항을 준 후 3회 반복 측정하였다(Vannebo et al, 2018).

팔꿉관절의 굽힘과 폄의 근력 측정을 위해서 대상자는 바로 누워 팔꿈치를 체간에 붙인 상태로 90도 굽혀 준비 자세를 취한다. 팔꿉관절 굽힘 검사 시 검사자는 HDD를 대상자의 아래팔 앞면의 먼 쪽에 위치시켜 고정한다. 대 상자는 검사자의 “시작”지시에 따라 팔을 굽힘하고, 검사 자는 반대 방향으로 저항을 주어 3회 반복 측정하였다. 팔꿉관절 폄 검사 시 검사자는 HDD를 대상자의 아래팔 뒷면의 먼 쪽에 위치시켜 고정한다. 대상자는 검사자의 “시작”지시에 따라 팔을 폄하고, 검사자는 반대 방향으로 저항을 주어 3회 반복 측정하였다(Douma et al, 2014).

무릎관절의 굽힘과 폄의 근력 측정을 위해서 대상자는 발이 땅에 닿지 않는 곳에 앉아 다리를 편안한 자세를 취 한다. 무릎관절의 굽힘 검사 시 검사자는 HDD를 대상자 의 종아리 뒷면 먼 쪽에 위치시켜 고정한다. 대상자는 검 사자의 “시작”지시에 따라 무릎관절을 굽힘하고 검사자는 반대 방향으로 저항을 주어 3회 반복 측정하였다. 무릎관 절의 폄 검사 시 검사자는 HDD를 대상자의 종아리 앞면 먼 쪽에 위치시켜 고정한다. 대상자는 검사자의 “시작”지 시에 따라 무릎관절을 폄하고 검사자는 반대 방향으로 저 항을 주어 3회 반복 측정하였다(Douma et al, 2014).

모든 측정 간 근피로를 최소화하기 위해 1분간의 휴식 시간을 주었으며, 3회 반복 측정한 평균값을 사용하였다 (Douma et al, 2014).

3. 자료분석

본 실험은 spss 22.0 ver 을 이용하여 복부 근육 두께 변화, 상·하지의 근력과 폐 기능의 상관관계를 알아보기 위하여 피어슨 상관분석을 실시하였고, 복부 근육 두께 변 화가 폐 기능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 다변량 회귀 분석을 실시하였다. 통계적 유의수준은 α = .05로 하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 호흡 시 복부근육 두께에 따른 폐기능 변화

TrA, EO는 노력성 폐활량(FVC)과 유의미한 정(+)의 상 관관계가 있는 것으로 나타났고, TrA(r = .52)가 가장 높 은 상관관계를 보였다(p<.05)<Table 2>. 또한 TrA, EO는 1초간 노력성 호기량(FEV1)과도 유의미한 정(+)의 상관관 계가 있는 것으로 나타났고, TrA(r = .58)가 가장 높은 상 관관계를 보였다(p<.05)<Table 2>. 하지만 1초율(FEV1/ FVC)은 TrA, EO, IO와 유의한 상관관계가 없는 것으로 나타났다(p>.05)<Table 2>.

TrA, EO, IO가 폐 기능에 미치는 영향을 알아보기 위하 여 다중회귀분석을 실시하였다. 노력성 폐활량(FVC)은 EO의 수축 시 두께 변화(β = .40)에 영향을 받는 것으로 나타났으며 43%(R² = .43)의 설명력을 보이고 있다(p<.05) <Table 3>. 1초간 노력성 호기량(FEV1)은 TrA 의 수축 시 두께 변화(β = .58), EO의 수축 시 두께 변화(β = .35), 순으로 영향을 받는 것으로 나타났으며 51%(R² = .51)의 설명력을 보이고 있다(p<.05)<Table 3>.

2. 근력에 따른 폐기능의 변화

목 굽힘과 목 폄의 근력은 노력성 폐활량(FVC)과 유의 미한 정(+)의 상관관계가 있는 것으로 나타났고, 목 굽힘 근력(r = .59)이 가장 높은 상관관계를 보였다 (p<.05) <Table 4>. 우세 측 팔꿉관절 굽힘, 팔꿉관절 폄의 근력은 노력성 폐활량(FVC)과 유의미한 정(+)의 상관관계가 있 는 것으로 나타났고, 팔꿉 관절 폄의 근력(r = .58)이 가장 높은 상관관계를 보였다(p<.05)<Table 4>. 또한 팔꿉관절 굽힘, 팔꿉관절 폄의 근력은 1초간 노력성 호기량(FEV1) 과 유의미한 정(+)의 상관관계가 있는 것으로 나타났고 팔꿉관절 폄의 근력(r = .62)이 가장 높은 상관관계를 보 였다(p<.05)<Table 4>. 하지만 1초율(FEV1/FVC)은 우세 측 사지의 근력과는 유의한 상관관계가 없는 것으로 나타 났다(p>.05)<Table 4>.

비우세 측 팔꿉관절 굽힘, 팔꿉관절 폄의 근력은 노력 성 폐활량(FVC)과 유의미한 정(+)의 상관관계가 있는 것 으로 나타났고, 팔꿉관절 폄의 근력(r = .59)이 가장 높은 상관관계를 보였다(p<.05)<Table 5>. 또한 팔꿉관절 굽 힘, 팔꿉관절 폄의 근력은 1초간 노력성 호기량(FEV1)과 유의미한 정(+)의 상관관계가 있는 것으로 나타났고, 팔 꿉관절 폄의 근력(r = .61)이 가장 높은 상관관계를 보였 다(p<.05)<Table 5>. 하지만 1초율(FEV1/FVC)은 비 우세 측 사지의 근력과는 유의한 상관관계가 없는 것으로 나타 났다(p>.05)<Table 5>.

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 20대 성인의 복부의 두께 변화와 목, 상·하 지 근력의 역학적 특성이 폐 기능에 미치는 관련성을 알아 보고자 하였다. 먼저, 최대 흡기와 호기 시 복부 근육 두께 변화가 폐 기능에 미치는 영향을 알아본 결과, 배가로근 (TrA), 배바깥빗근(EO)은 노력성 폐활량(FVC)과 유의미 한 정(+)의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 일반적으 로 호기 시에는 흡기 근육의 이완에 따른 탄성 반동의 수 동적 과정으로 일어나지만, 가슴 안의 용적을 빠르게 감 소시키는 강제 호기 시에는 배곧은근(RA), 배가로근(TrA), 배바깥빗근(EO), 배속빗근(IO) 등이 주동근으로 사용된다 (Levagie & Norkin, 2001). 특히 배가로근(TrA)은 가슴을 굽힘 시키고 갈비뼈들과 복장뼈를 내림시키는 주된 영향 과 더불어 골반 기저부 근육들과 동시에 수축하여 척추를 안정화시킨다. 또한 복벽을 안쪽으로 당겨 복부의 내압을 증가시켜 가로막을 위쪽으로 강력하게 밀 수 있는 간접 영향까지 더해져 노력성 폐활량에 가장 큰 상관관계를 나 타낸 것으로 사료된다(Cameron & Monroe, 2007; Troyer, 1984; Neumann, 2011). 본 연구결과는 배가로근을 수축 하는 운동 중재 후 노력성 폐활량이 증가하였다는 윤형선 등(2016)의 선행 연구결과와도 일치하였다.

근력에 따른 폐 기능의 변화에서는 목 굽힘과 목 폄의 근력이 노력성 폐활량(FVC)과 유의미한 정(+)의 상관관 계가 있는 것으로 나타났고, 목 굽힘 근력이 가장 높은 상관관계를 보였다. 들숨 시 가슴우리 내부의 가로막의 활동과 더불어 외부에서는 머리, 목부터 시작하는 위뒤톱 니근, 목빗근, 목갈비근들의 작용이 가슴우리를 더욱 확 장시키기 때문에 목 근력이 폐 기능과 상관관계가 있을 것이라 추측된다(Calais-germain et al, 2009). Kang & Jeong (2016)은 목 굽힘 운동으로 인하여, 날숨 시 노력성 폐활량이 증가하였다고 보고하여 본 연구결과도 일치하 였다.

팔꿉관절 굽힘과 폄의 근력은 노력성 폐활량과 1초간 노 력성 호기량(FEV1)에 유의미한 정(+)의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 복부 근육은 사지가 움직이기 전에 호흡 으로 자세제어에 영향을 주는데, 배가로근, 배속빗근, 다 열근 및 가로막과 같은 국소 근육은 척추 분절 사이에 연결 되어 배곧은근 및 배바깥빗근과 함께 자세 유지하는 힘을 생성한다(Ratnovsky, 2008). 따라서 먼 쪽 상지의 움직임 시 척추 분절의 움직임을 통한 체간의 안전성을 갖기 위하 여 복부 근육의 활성화가 선행되어 일어나기 때문에 상지 의 근력이 폐 기능과 상관관계가 있는 것으로 생각된다 (Hodges & Richardson, 1997;Hodges,& Richardson 1999). Collins 등(1995)은 위팔두갈래근의 체지방이 증가 할수록 폐 기능과는 역상관관계를 갖는다고 하여, 위팔두 갈래근의 근력이 증가할수록 양의 상관관계를 갖는 것으 로서 본 연구결과와 일치하였다.

최대 운동능력을 결정하는 요인으로 폐 환기 능력은 주 요하게 다루어지며, 최대 운동능력의 약 85% 상회하는 운 동에서 횡격막의 피로가 발생하게 된다(Babcock et al, 1995). 횡격막은 복강 내 압력을 높여 폐 아래의 공기 순환 을 증진시켜 폐활량을 증진시키고 폐 기능을 강화하는 역할 을 한다(Berry, et al. 1996). 이렇듯 지구력이 저하되면 횡 격막의 피로도가 높아지게 되어 제대로 된 기능을 발휘할 수 없기 때문에 하지의 근력이 폐 기능과 상관관계가 있을 것으로 생각되지만, 황수관과 허복(1980)은 지구력 훈련이 폐활량에 도움을 주지 못한다고 하였으며, Stanghelle 등 (1988)도 청소년을 대상으로 한 8주간의 지구력 훈련이 FEV1에 큰 변화가 없다고 하였다. 본 연구에서도 무릎관절 의 굽힘과 폄의 근력은 폐 기능과 유의한 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 하지만, berry & walschlager(1998)는 강 화된 호흡근의 근력과 지구력은 호흡능력 및 운동능력을 증 가시킨다고 하여. 지구력 향상 운동 시 고려되는 하지의 근 력 요소는 폐 기능 향상에 여러 견해가 있어 더 많은 논의가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

본 연구의 제한점은 대상자 수가 적고, 20대 성인에 국 한되어 있으며, 시상 면에서 일어나는 움직임만 고려하여 일반화에 어려움이 있다. 향후 연구에서는 폐 기능에 영 향을 미치는 다른 여러 요소와 더불어 다양한 연령대의 환자와 다른 여러 면에서의 관절 움직임과 근력을 고려하 여 연구해야 할 것으로 사료된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 20대 성인의 목, 상·하지 근력과 호흡 시 변화하는 복부근의 두께 변화가 폐 기능에 미치는 영향에 대하여 알아보고자 하였다.

본 연구결과, 목과 팔꿉 근력과 복부 근육의 두께 변화 가 폐 기능과 정(+)적인 상관관계가 있는 것으로 나타났 다. 따라서 폐 기능 향상을 위한 치료적 중재 방법 시 목, 상지, 복부의 근력 요소를 고려해야 함을 알 수 있었다. 향후에는 다양한 연령대와 폐 기능에 영향을 미치는 여러 요인들에 관한 후속 연구가 이루어지길 기대해 본다.