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Ⅰ. 서 론
현재 사회적 변화에 따른 일상생활의 변화에 따른 허리 통증의 발생빈도가 점차 증가하고 있다. 허리통증으로 인 한 연간 일상생활활동이 제한되는 일수는 22.04일로 발생 된다. 이로 인한 결과는 국내 총 생산량(GDP)의 0.07%의 생산액 손실이 발생되고 있다. 또한 허리통증으로 인한 검사와 치료 및 관리에 지출되는 의료비 역시 상당한 수에 포함되어 지출되고 있다(O'Sullivan, 2000). 일상생활활 동을 위한 활동에서 요즘 현대인들은 성인의 약 80%에서 허리 통증을 경험하고 있으며 이로 인해 많은 어려움을 호소하고 있다(Chakera & McCormick, 1995).
허리 통증의 원인은 주로 기계적인 원인을 가지고 있고 척추의 불안정 변화와 관련이 있으며 척추의 불안정한 위 치 변화가 발생되면 척주분절에서 과도한 움직임 발생되 고 이로 인해 통증이 발생한다(Panjabi, 2003).
허리 통증 감소의 효과적인 방법은 코어 및 안정화 운 동이 포함된다. 그 중 플랭크 운동은 코어 근육 강화를 위한 운동 방법에 해당되며(Tong et al., 2014), 코어 근육 안정화를 위한 운동 방법에도 해당된다(Handzel, 2003). 인체에서 코어(core)는 인체의 중심을 포함하며, 복부 및 엉덩이 근육도 포함한다. 또한 목뼈부터 꼬리뼈까지의 척 추 전체를 포함하여 생각해야 한다(Brill & Couzen, 2002). 인체의 코어 근육은 허리뼈와 복부에 해당하는 근 육과 몸통의 폄근과 허리네모근으로 이루어져 있으며, 넓 은등근과 엉덩허리근을 포함하여 골반바닥근 및 볼기근 까지 포함한다고 할 수 있다(McGill, 2010).
인체의 코어 근육은 팔다리의 움직임에 영향을 받지 않 고, 몸통과 척추를 안정화시키는 근육으로 코르셋처럼 하 나의 집단으로 작용한다. 이러한 작용으로 자세 정렬을 효과적으로 유지 할 수 있다. 또한 일상생활활동을 위한 기능적인 활동 시 정적 균형과 동적 균형을 유지하기 위하 여 작용한다(Nadler, 2004). 다리의 코어근육에 해당되는 엉덩관절 폄근, 엉덩관절 모음근, 엉덩관절 벌림근은 다 리와 몸통 및 척추를 연결해주는 골격근에 해당된다. 이 러한 이유에서 엉덩관절과 다리의 근육 및 골반 바닥근들 의 작용은 복부 근육과 협력근으로 작용하여 몸통의 움직 임을 위한 안정성에 영향을 미칠 수 있다고 보고하였다 (Bo et al., 1994;Hemborg et al., 1983). 이러한 연구의 뒷받침 뿐 아니라 불안정한 지지면을 적용하는 운동 방법 에서 인체의 자세 안정성을 유지하고 향상을 위한 근육의 작용에 효과적이라고 보고하였다(Escamilla et al., 2010).
다리와 척추를 연결하는 허리-골반 부위 뼈대 및 근육 은 인체의 자세를 유지하는 요소에 포함된다(Wall et al., 1986), 앉은 자세를 유지하기 위해 체중을 지탱할 수 있어 야 하고, 선 자세에는 척추에서 다리로 체중을 지지는 역 할을 담당하는 기능을 한다. 또한 허리-골반부위의 뼈대 및 근육은 몸통과 엉덩관절을 안정화 시키며, 다리에서 골반으로 인체의 움직임을 위한 힘을 이동시킨다고 하였 다(Nadler et al., 2000).
선행 논문의 결과에서 다리와 척추를 연결하는 허리- 골반부위의 뼈대 및 근육은 골반과 엉덩관절의 안정화를 유지하기 위한 근육이라고 할 수 있다. 이러한 근육 중 넙다리네갈래근의 작용은 시상면 움직이는 무릎관절을 폄하는 동작에서 가장 먼저 움직임이 발생되며(Floyd et al., 2004), 넙다리네갈래근 다발에서 안쪽넓은근은 무릎 관절을 0° ~ 30° 폄 시 가장 근육이 활성화 되어 움직임이 발생된다. 이러한 근육의 작용 뿐 아니라 넙다리네갈래근 의 근섬유 배열 방향은 무릎뼈 주위를 감싸면서 무릎뼈 안쪽 안정화 유지를 위하여 중요한 기능으로 역할을 한다 (Waryasz et al., 2008).
선행논문의 결과에서 다리와 척추를 연결하는 허리-골 반 부위 근육에서 큰볼기근, 중간볼기근, 작은볼기근으로 구성되는 볼기근도 안정화를 위한 중요한 기능으로 적용 한다. 큰볼기근의 엉덩뼈의 엉덩뼈능선, 엉치뼈의 뒤가 쪽, 꼬리뼈에서 시작하여, 엉덩정강근막띠, 넙다리뼈의 볼기근거친이 닿는 곳으로 골반과 다리에서 작용한다. 이 러한 근육의 작용은 넙다리 폄, 넙다리 가쪽돌림, 골반 뒤 쪽 방향으로 기울일 수 있도록 작용한다(Mcscolino, 2012). 볼기근 근육 중 큰볼기근은 가장 크고 넓은 근육에 해당하며, 넙다리네갈래근 및 넙다리두갈래근의 작용과 함께 다리의 근육을 고정하여 안정화를 유지하고 골반과 몸통을 뒤쪽 방향으로 유지시켜 골반을 안정화시키는 역 할을 한다.
이러한 선행연구의 결과를 보면 다리와 척추를 연결하 는 허리-골반 부위 근육은 일상생활활동을 유지하기 위 하여 필요한 인체의 정상 자세 유지와 보행에서 중요한 역할을 한다(Frank & Netter, 1987; McAndrew et al., 2006).
큰볼기근의 근활성도 약화 및 감소는 일상생활활동의 기능적인 동작을 수행하는 동안 뒤넙다리근과 척추세움근 의 움직임이 과도하게 근활성도를 유발하게 되고 엉치엉 덩관절에 불안정성을 초래하게 된다. 또한 보행을 하는 동안 큰볼기근의 과도한 근활성도는 엉치엉덩관절의 불안 정성에 영향을 초래하게 되며, 보행을 하는 동안 큰볼기근 의 근육의 약화는 무릎넙다리 관절 통증, 무릎관절의 안정 성에 관여하는 앞십자인대 염좌와 만성적인 불안정한 발 목 관절과 관련이 있는 것으로 보고되었다(Arumugam et al., 2012;Cichanowski et al., 2007;Hewett et al., 2006;Sahrmann, 2002;Vogt & Banzer, 1977).
큰볼기근의 약화 및 근활성도 감소는 무릎넙다리 증후 군, 앞십자인대 손상, 만성적인 불안정한 발목 손상 그리 고 허리 통증으로 진행될 수 있다. 이는 큰볼기근 근력 강화를 위한 훈련은 매우 중요한 운동이라고 할 수 있다 (Cichanowski et al., 2007;Friel et al., 2006;Hewett et al., 2006;Kang et al., 2013).
다리와 척추를 연결하는 허리-골반 부위 근육과 서로 밀접한 연관성이 있다고 할 수 있다. 그러나 대부분의 선 행연구들은 플랭크 운동 시 팔의 각도변화와 불안정한 지 지면 유무에 따른 근활성도 변화를 비교하여 분석하는 연 구는 쉽게 찾을 수 있었다. 불안정한 지지면 위치 변화에 따른 더욱 효율적인 플랭크 동작을 연구한 사례는 거의 찾아보기 힘든 실정이다. 또한 복부근육에만 한정되어 있 으며 플랭크 운동을 통한 하지근육의 근활성도를 찾아보 기 어려웠다. 따라서 본 연구에서는 몸통 안정화 유지와 허리 통증 예방을 위한 플랭크 운동 시 불안정한 지지면 위치 변화에 따른 효율적인 하지근력 강화를 위하여 본 연구를 실시하고자 한다.
Ⅱ. 연구방법
1. 연구 대상자
본 연구에 참여한 대상자는 J시에 소재한 J대학에 다니 고 있는 20대 이상의 건강한 성인 남자 16명을 대상으로 무작위로 분류하여 실시하였다. 한 그룹 대상자가 10명으 로 선정되었으나 연구 결과의 모호성과 탈락자로 인하여 한 그룹 8명으로 연구 참여 대상자는 16명으로 선정하여 실시하였다. 모든 연구 대상자는 실험에 참여하기 전 연 구 목적과 참여 방법에 대하여 충분한 설명을 듣고, 자발 적인 동의를 받았다. 연구 대상자는 신경학적 병변이 없 거나 감각에 이상이 없는 자, 하지 관절 등에 퇴행성 변화 가 없는 자, 의사소통에 장애가 없는 자, 신체관절의 가동 범위에 제한이 없는 자로 선정하였다. 또한 최근 6개월 내에 허리나 관절염, 외상 등과 같은 외과적 장애나 통증 을 경험했던 자는 대상자는 제외하였다. 연구대상자의 일 반적 특성은 다음과 같다(Table 1).
2. 측정도구 및 측정방법
1) 연구 절차
전체 16명의 건강한 성인 연구 참여자를 대상으로 집단 16명을 대상으로 각각 상지 불안정 지지면, 하지 불안정 지지면 위치 변화를 제공하여 실험하였다.
2) 측정 도구
(1) 표면 근전도 시스템(Surface Electromyography-BTS FREE EMG, Korea)
근활성도 측정은 표면 근전도 시스템(Surface Electromyography- BTS FREE EMG, Korea)의 2개 채널을 사용 하여 우세측의 큰볼기근(Gluteus maximus)과 넙다리네 갈래근(Quadriceps)측정하였다(Figure 1).
표면근전도 신호의 표본추출물은 1,000Hz로 설정하였 고, 파형은 20~500Hz의 대역통과필터(band pass filter) 로 필터링하였다. 표면근전도 신호는 RMS(root mean square)로 분석하였다(Kim, 2020).
측정을 시작하기 전 대상자에게 실험 목적 및 방법을 설명한 후 본 연구의 실험을 진행하였다. 큰볼기근과 넙 다리네갈래근 측정값의 정규화(normalization)를 위하여 표준화된 도수근력검사 자세를 유지하여 최대등척성 수 축(maximal voluntary isometric contraction:MVIC)을 유도하여 측정하였다(Kim, 2020).
표면전극을 부착할 때 피부저항 감소를 위해 부착 부 위에 알코올을 제거하였고, 근육과 평행하게 부착하였다 (Kong, 2017)
넙다리곧은근의 표면전극의 부착부위는 무릎뼈의 위쪽 가시(superior spine)와 위앞엉덩뼈가시(anterior superior iliac spine, ASIS) 사이의 가운데 부위에 부착하였고, 넙 다리네갈래근의 근힘살(musclebelly) 부위에 전극을 부착 하였고, 전극 부착 부위의 전극 사이의 거리를 2cm 유지 하였다(Cowan et al., 2001: 권해연 & 안소윤 2012).
큰볼기근의 표면전극의 부착 부위는 가시돌기 옆 2cm 위치에 근복 부위에 부착하였다(kim, 2018)
측정시간은 20초간 플랭크 운동 시 시작과 마지막 5초 를 제외한 10초간의 근전도 결과의 평균값을 산출하여 3 회의 평균값을 채택하였다(Figure 2).
(2) 밸런스볼
밸런스볼은 대상자가 플랭크 운동이 불안정한 지지면 을 주기 위해 사용하였다. 밸런스볼은 대상자가 상지, 하 지에 적용 하였을 때 지면과의 높이가 30cm가 되는 직경 65cm의 밸런스볼을 사용하였다(Figure 3).
(3) 치료용 높이 조절 벤치
치료용 높이 조절 벤치는 밸런스볼을 이용하여 불안정 한 지지면을 주었을 때 상지, 하지의 높이를 지면과 평행 하게 맞추기 위해 사용하였다. 치료용 높이 조절 벤치는 밸런스볼을 적용하여 생긴 높이 변화를 맞추기 위해 높이 30cm, 가로 78cm, 세로 49cm인 벤치를 사용하였고, 대상 자의 특성에 따라 밸런스볼의 높이 변화가 다를 경우 지면 과 신체 바닥의 높이를 측정하여 나무판자를 추가하여 지 면과의 평생을 맞추었다(Figure 4).
3) 측정 방법
본 연구에서는 각 방법의 운동에 따른 근 활성도를 측 정하기 위해서 시스템의 EMG 센서를 플랭크 알아보고자 하는 근육군인 넙다리네갈래근(Quadriceps), 큰볼기근 (Gluteus maximus)에 부착해 근활성도를 비교하였다.
양팔을 어깨너비로 벌리고 주먹을 쥐어 바닥에 위치하 도록 자리를 잡고 무릎을 펴고 발 앞부분으로 몸을 지지하 며 엎드린 자세를 취한다. 이때 발부터 머리까지 일직선 이 되도록 유지하며 허리가 아래로 처지지 않도록 배꼽을 위로 당기면서 몸을 지지하고 날개뼈 부분이 편평할 수 있도록 팔꿈치로 바닥과 몸을 서로 밀어내는 힘을 유지하 는 플랭크 자세를 교육을 하였다. 교육 후 밸런스볼과 치 료용 높이 조절 벤치를 이용하여 불안정 지지면을 제공하 였으며 상지 불안정과 하지 불안정을 순서대로 제공하여 실시하였다.
상지에 불안정한 지지면을 주기 위해 밸런스볼 위에 팔 꿈치를 올리고 지면과 평행을 맞추기 위해 하지에 치료용 높이 조절 벤치를 사용하여 플랭크 운동을 실시하였다 (Figure 5).
하지에 불안정한 지지면을 주기 위해 밸런스볼 위에 발을 올리고 지면과 평행을 맞추기 위해 상지에 치료용 높이 조절 벤치를 사용하여 플랭크 운동을 실시하였다 (Figure 5).
쉬는 시간은 5분으로 하였으며 운동 시간은 각 자세 별 로 20초씩 3세트 진행하였다.
3. 자료분석
본 연구에서 측정한 자료 처리는 Predictive Analytics Soft Ware (PASW) 19.0 version을 사용하였다.
플랭크 운동 시 상지의 불안정한 위치와 하지의 불안정 한 지지면에 따른 큰볼기근의 그룹 간 근활성도 유의성 검정은 독립 표본 t-검정(independent t-test)을 이용 하여 자료를 분석하였다. 모든 자료의 유의성 검정을 위한 유의수준은 0.05수준으로 하였다.
4. 연구 진행 일정 계획
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1) 논문 계획 및 실험 과정 지도 기간 : 2020년 11월 14 일-11월 29일까지.
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2) 대상자 선정 및 확보 기간 : 2021년 3월 15일- 22일 까지.
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3) 실험 기간 : 2021년 5월 7일-6월 9일까지.
Ⅲ. 연구결과
1. 큰볼기근의 그룹 간 근활성도 변화
플랭크 운동 시 상지의 불안정한 위치와 하지의 불안정 한 지지면에 따른 큰볼기근의 그룹 간 근활성도의 변화를 비교하였다(Table 2). 비교한 결과, 큰볼기근은 상지 불안 정이 하지 불안정 때보다 근활성도가 높았으나, 그룹 간 유의한 차이는 없었다(p=0.108).
2. 넙다리네갈래의 그룹 간 근활성도 변화
플랭크 운동 시 상지의 불안정한 위치와 하지의 불안정 한 지지면에 따른 넙다리네갈근의 그룹 간 근활성도의 변 화를 비교하였다(Table 3). 비교한 결과, 넙다리네갈래근 은 상지 불안정이 하지 불안정 때보다 근활성도가 높았으 나, 그룹 간 유의한 차이는 없었다(p=0.002).
Ⅳ. 고 찰
본 연구는 코어 강화 훈련인 플랭크 동작을 실시하는 동안, 불안정한 지지면 위치변화에 따라 큰볼기근과 넙다 리 네갈래근의 근활성도가 어떻게 변화하는지 연구하였 다. 건강한 20대 남성 16명의 대상자에게 상지 불안정 지 지면, 하지 불안정 지지면으로 조건을 달리하여 플랭크 운동 자세를 유지 시킨 후 표면 근전도 시스템(EMG)을 통해 큰볼기근과 넙다리네갈래근의 근활성도를 측정하였 다. 본 연구의 결과 불안정한 지지면을 제공하였을 때 상 지 불안정, 하지 불안정 순으로 넙다리네갈래근과 큰볼기 근의 근활성도가 증가하였으나 분석을 통한 결과 큰볼기 근의 유의성 검정에는 차이가 없었다.
선행 연구에 따르면 몸통의 안정화 방법에 적용되는 복 부 당기기, 복부 팽창 방법 및 골반의 뒤 기울이기 방법이 주로 사용되고 있다고 하였다(Hodges, 1999). 하지만 본 연구 결과에 따르면 불안정한 지지면 위치 변화에 따른 플랭크 운동을 유지하는데 있어 난이도가 상승함에도 불 구하고 불안정한 위치변화는 큰볼기근의 근활성화를 증 가시키는 요인으로 볼 수 없다고 사료된다. Lehman 등 (2005)은 배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근 등이 플랭크 운동에서 근 활성도가 더 높다고 하였다. 이러한 연구 결 과를 보았을 때 복부 당기기를 통해 배곧은근, 배바깥빗 근, 배속빗근이 주동근으로 작용하여 골반 뒤 기울이기가 일어난다고 유추해 볼 수 있다.
본 연구는 허리통증을 완화하기 위해 하지근력을 강화 하고자 환자나 일반인등이 플랭크 운동 시에 주변에서 쉽 게 볼 수 있는 도구를 통하여 간단하고 효율적인 플랭크 운동자세를 제시하고자 시행하였다. Behm (2002) 등의 연구는 코어 근육을 강화하는 플랭크 운동은 안정된 지면 보다 불안정한 지면 위에서 훈련하였을 때 배가로근과 배 속빗근 등 코어 근육의 활성화를 증가시킨다고 하였다. Chon et al. (2012) 등에 따르면 복부 당기기 방법만 하는 것 보다 앞정강근과 넙다리 곧은근의 동시수축을 같이 하 는 경우 배가로근과 배속빗근의 활성화를 효율적으로 할 수 있다고 하였다. 또한, de Araujo (2009)의 연구에서는 닫히 사슬운동 방법이 열린 사슬 운동보다 많은 협력수축 (cocontraction)과 신경근 조절(neuromuscular control) 을 통하여 근력 증가에 효과적이라 하였다. 반면에 Urquhart et al. (2005) 연구에서는 로컬 근육계의 효과적 인 강화를 위해서는 척추의 중립위치에서의 저강도 훈련 이 이루어져야 한다고 강조하였고, O’Sullivan (1997) 등 은 가벼운 기능적인 동작에서도 동시수축이 일어나 글로 벌 근육계가 과도하게 사용되면 요통환자에게 적절한 몸 통 근육의 조절이 일어나지 않을 수 있다고 하였다. Kang et al. (2016) 연구에서는 요통환자의 재활 초기단계에서 로컬 근육계의 난이도 조절에 초점이 맞춰진 훈련이 필요 하다고 하였다. 따라서, 허리통증을 예방하기 위해 하지 근력을 강화하고자 하는 환자나 일반인 등에게 플랭크 운 동은 매우 효과적인 운동이라 사료되지만, 효율적이고 선 택적인 코어 근육과 하지 근력 강화를 위해서 적절한 난이 도의 플랭크 운동을 할 수 있어야 한다. 그리하여 본 연구 는 플랭크 운동을 활용하여 허리통증 예방과 효율적인 코 어 근육, 하지 근력 강화를 위해 난이도 설정을 연구하는 연구자나 치료사에게 유의미한 정보를 제공할 것으로 보 인다.
본 연구의 제한점은 첫째, 연구대상자 수의 기준은 코로 나-19 사태로 인해 사회적 거리두기와 방역수칙을 준수하 기 위하여 현재 J시에 거주중인 건강한 남성 16명으로 선 정하여 일반화에는 다소 부족한 점이 있었다. 둘째, 사회 적 거리두기의 영향으로 실험 기간이 매우 짧았으며, 지속 적인 훈련을 통하여 장기적인 변화와 그에 따른 결과가 필요하다. 이와 같은 제한점은 코로나-19 사태로 인해 사 회적 거리두기와 방역수칙을 준수를 위한 사회적 환경으 로 인한 이유에 의한 불가피한 상황이었다. 이러한 환경을 고려한 상황에서 논문임을 고려할 때 슬링과 토구 등 불안 정한 지지면 제공 도구를 더욱 다양화 하여 코어 근육 측정 과 동시에 하지 근육의 근활성도와 함께 상지 근육의 근활 성도 측정이 추후 연구에서 필요할 것으로 사료된다. 또한 다리와 척추를 연결하는 허리-골반 부위 근육과 서로 밀 접한 연관성이 있다는 선행논문의 연구에서도 알 수 있듯 이 다리의 근육 강화를 통한 허리-골반 부위의 안정화를 위한 추후 연구가 필요할 것으로 생각되어진다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 허리통증을 완화하기 위한 환자나 코어근육 과 하지근력을 강화하고자 하는 일반인 등이 플랭크 운동 시에 쉽게 접할 수 있으며 간단한 도구를 적용하여 불안 정한 지지면 위치 변화에 따른 하지 근력의 변화를 연구 하여 효율적인 플랭크 운동 자세와 난이도를 제시하고자 본 연구를 시행하였다. 본 연구의 결과 상지불안정 지지 면, 하지불안정 지지면 순서로 넙다리 네갈래근과 큰볼기 근의 근활성도는 증가하였다. 하지만, 분석을 통한 큰볼 기근의 유의성 검정에는 차이가 없었다. 선행연구에 따르 면 불안정한 지지면에서의 플랭크 운동이 배측 코어근육 의 큰 활성화를 유도한다고 하였기 때문에 불안정한 지지 면 위치변화는 효율적인 코어강화와 하지 근력 강화의 도 움이 된다.
그러므로 본 연구 결과를 바탕으로 적절한 난이도 설정 을 통한 플랭크 운동을 하는 것이 효과가 좋다고 사료된 다. 또한 불안정한 지지면 위치 변화에 따라 상지 근력의 변화연구에 필요성을 제시할 수 있을 것이다.
