Ⅰ. 서 론
스포츠 손상에서 발생 빈도가 가장 높은 부위는 발목 손상이며, 발목 염좌 후, 80%가 재발되는 것으로 추정된 다(Hale & Hertel, 2005). 축구 경기 중 발목 부상의 발생 률은 약 20~30%이며, 발목 통증을 호소하는 경우가 30% 이상으로 축구선수의 손상 부위를 발목 관절 부분의 손상 이 가장 많이 나타난다(Tropp, 2002). 발목 염좌는 급성 손상과 과 훈련, 과 사용 또는 발목 염좌 후 부족한 재활 처치 등으로 인해 나타나는 만성적인 손상으로 나눌 수 있다(Hubbard et al., 2007).
발목 불안정성은 휘청거림과 불안전함 등으로 발생하 는 증상으로 발목의 인대가 만성적으로 파열되었거나, 원 래의 길이보다 늘어나 있는 상태 또는 발목의 인대에 정상 적으로 존재하는 운동 감각의 손상으로 인해 발생된다. 급성 발목 염좌의 40%가 만성 발목 불안정성으로 진행된 다고 하였다( Miklovic et al., 2018). 만성 발목 불안정성 은 발목 인대 손상 후 병리적 느슨함에 의한 기계적 불안 정성과 인대 손상 후 고유수용성 감각과 신경근 손실에 의한 반복적인 발목 불안정성과 관절 감각 불안정성을 발 생시키는 기능적 발목 불안정성의 두 가지 원인에 기인한 다(Webster & Gribble, 2010). 기계적 불안전성은 구조적 불안정성이 유발되어 관절의 불안정성이 유발되는 것이 고, 기능적 불안정성은 염좌의 재발, 휘청거림의 느낌 등 에 의한 주관적 감각의 불안정을 말하는 것이다(Bonnel et al., 2010). 기능적 발목 불안정성은 발목 염좌에 의한 고유수용성 감각의 손상이 중추 운동 프로그램이 본래의 기능을 유지하기 위해 필요한 피드백을 손상시킴으로써 발생한다(Xue et al., 2021). 만성 발목 불안정성은 다리 근육 약화, 자세의 불안정성 증가, 고유수용성 감각 손상 등의 많은 문제를 갖고 있다(Willems et al., 2002).
축구는 한쪽 발로 몸 전체를 지탱하면서 볼을 차거나 점프를 하는 경우가 많기에 강한 다리 근력 능력이 중요하 다(심현호, 2004). 축구선수의 경기력 향상을 위해 신체 능력 중 가장 중요하게 여기고 강화시켜야 할 부위는 바로 다리 근육이다(Barjaste & Mirzaei, 2018). 폭발적 형태의 활동이 성공적인 축구경기 수행의 중요한 요인이며, 이와 같은 폭발적인 움직임의 원동력은 다리 근력에 있다(최현 호, 2013). 다리 근력의 능력은 축구 경기 중 볼의 점유와 득점, 경기력에 큰 영향을 주기 때문에 체력 요소 중에서 집중적으로 강화시킬 필요가 있다(Hammami et al., 2019). 발목 주변 근육은 축구에서 점프, 킥, 태클, 속도 및 방향전환을 할 때 동원되는 근육이므로 신체 균형과 조정능력을 유지하여 경기력을 향상시키는데 밀접한 관 련이 있다(Coratella et al., 2018). 만성 발목 불안정성은 영상학적으로 입증하기 어려우므로, 기능적 발목 불안정 성을 객관적으로 평가하기 위해서는 발목 근력을 측정하 는 것이 가장 정확한 방법 중의 하나이며, 기능적 발목 불안정성을 반영하는 좋은 지표가 될 수 있다고 하였다 (Francisco et al., 2021).
축구선수들의 대표적인 훈련 방법으로는 근력을 집중 적으로 강화하는 웨이트 트레이닝이나 인터벌 및 서킷트 레이닝을 통한 지구력 강화 훈련 그리고 이들의 복합 형태 인 복합 훈련 등으로 매우 다양한 프로그램들을 적용해 왔었다(Ferley et al., 2020). 많은 훈련 방법 중 신경근 훈련은 균형, 흔들림, 플라이오메트릭 등을 포함한 다양 한 구성요소를 가진 운동을 지칭하는 광범위한 훈련으로 스포츠 부상의 방지 및 부상 후 재활 등과 관련된 선수들 이 많이 사용한다(Hall et al., 2012). 신경근 훈련이 운동 역학적 변화와 부상 예방 그리고 기능적 수행능력 향상에 효과적이라고 하였다(Myer et al., 2006). 대부분의 신경 근 훈련 프로토콜들은 신경근 변화와 잠재적인 부상 방지 효과를 유도하는 플라이오메트릭 훈련이나 균형 훈련 그 리고 허리 안정화 훈련 등을 사용하였으며, 기능적 발목 불안정성을 갖고 있는 축구선수들에게는 앞서 말한 신경 근 훈련들이 효과적이라고 보고하였다(Hall et al., 2018).
tDCS은 중추신경계 환자나 운동선수뿐만 아니라 어린 이와 성인, 노인의 자세 조절 향상에 유익하다고 보고되었 다(Machado et al., 2021). tDCS는 뇌신경 분극화의 방법 으로 뇌신경의 자발적인 신경원 활동에 영향을 주어 뇌 기 능을 변화시킬 수 있다(Strobach et al., 2016). 뇌의 깊은 부위까지 광범위하게 자극할 수 있기 때문에 최근 신경 의 학계에서 뇌 자극 도구로써 가장 주목 받고 있다(Nitsche et al., 2008). tDCS는 적용 방법이 간편하고, 선택적으로 대뇌피질의 기능적인 변화를 유도, 지속할 수 있으며, 전 기장이 두피와 두개를 통과하여 대뇌피질의 흥분성을 조 절함으로써 뇌의 기능을 변화시키는 기전으로 다양한 분 야의 연구 및 운동 분야에서 사용되고 있다(Garner et al., 2021). 최근에는 tDCS가 임상 실험과 동물 실험이 진행되 고 있으며 정상인에서의 운동과 관련된 영역에 대한 연구 가 입증되고 있다(Anke 등, 2011). Boggio 등(2008)은 건 강한 성인을 대상으로 다양한 대뇌겉질 부위에 tDCS를 적 용한 결과 일차운동피질의 활성화가 증가됨을 보고하였 고, Ragert 등(2008)은 일차감각피질에 tDCS를 적용한 후 운동 기능의 향상을 보고하였다. 따라서 본 연구의 목적은 발목 불안정을 갖고 있는 축구선수들을 대상으로 tDCS을 적용 후 이에 따른 다리 근활성도를 측정하여 축구선수들 에게 어떠한 영향을 미치는지 연구하고, 축구선수들의 효 율적인 훈련을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
Ⅱ. 연구 방법
1. 연구 대상자
본 연구는 K대학교의 축구선수 30명을 대상으로 축구 경력이 10년 이상 축구선수, 기능적 발목 불안정성 설문 지의 항목 중 5개 이상을 만족하는 선수, 최근 3개월간 근·골격계 이상이 없는 선수, 수술 경력이 없는 선수, 시 각 및 청각에 의학적 문제가 없는 선수, 자발적 참여에 동의한 자로 선정하였다(강태규 등., 2019). 국제 발목 컨 소시움 재정 상태표(Position statement of international ankle consortium)에서 발목 불안정성의 포함 기준은 Ankle instability instrument의 설문지에서 발목 염좌 경 험이 있는 대상자 중 나머지 10문항에서 최소 5개 이상 경험을 하거나 불안정한 느낌을 받은 사람을 CAI 환자로 분류하였다(Gribble et al., 2014). 연구 대상자들은 실험 군에게는 tDCS를 결합한 신경근 훈련을 30분 시행하였 고, 대조군에게는 일반적인 신경근 훈련을 30분 시행하였 다. 중재는 8 주 동안 주 3회 총 30분씩 중재하였다. 실험 군 15명과 대조군 15명은 무작위임의 선정되었으며 연구 대상자의 일반적 특성은 <Table 1>과 같다.
2. 측정도구 및 실험도구
1) 다리 근활성도 측정
다리의 근활성도를 측정하기 위해 BTS FREE EMG (BTS FREE EMG 1000, BTS Bioengineering, Milano, Italy)과 Myolab 1.12.129 소프트웨어(BTS Bioengineering, Milano, Italy)를 사용하여 데이터 수집과 분석을 진행하 였다(Figure 1). 이극 표면 전극(bipolar electrode)을 측정 하고자 하는 근육에 부착하였다. 근 활성도의 필터링을 위하여 주파수 대역폭은 20-500㎐로 설정하였고, 구간 설정을 50㎧로 설정하였다. 수집된 신호는 근전도 신호의 실질적인 출력 값에 가까운 root mean square(RMS) 처리 를 하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부 저항을 감소시 키기 위하여 부착 부위의 털을 제거하고 가는 사포로 3∼ 4회 문질러 피부 각질층을 제거한 후, 소독용 알코올로 피부를 깨끗이 하였다. 각 근육들의 활동전위를 표준화하 기 위해 맨손 근력 검사 자세에서 최대 등척성 수축 시의 근활성도를 측정하였다. 5초 동안 3번의 자료 값을 측정 한 후 초기와 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균 근 전도 신호량을 %MVIC(Maximum voluntary isometric contraction)로 사용하였다. 각각의 측정 사이에 근 피로 의 가능성을 최소화하기 위해 5초 동안의 휴식시간을 주 었다. 측정 근육은 앞정강근, 장딴지근, 가자미근이다. 축 구선수 활동의 수행에 있어서 발목 주변에 있는 앞정강 근, 장딴지근, 가자미근 근력은 부상 위험을 확인하는 목 적으로 측정하고, 세 가지 근육은 손상의 위험을 줄이고 정상적인 운동 기능을 유지하는데 중요하며, 발목관절 주 변 조직들의 안정성을 높이고 체중부하를 분산시키는 역 할을 하기 때문에 세 근육 간의 협응 능력은 매우 중요하 다(Bowerman et al., 2006).
3. 실험 절차
연구 대상자들은 일반적인 축구 훈련을 받은 후, 부가 적으로 각각의 중재를 시행하였다. 중재는 8주간, 3회/1 주, 30분/1일 동안 시행하였다. 실험군에게는 tDCS를 결 합한 신경근 훈련을 30분 시행하였고, 대조군에게는 일반 적인 신경근 훈련을 30분 시행하였다. 경두개 직류 전기 자극을 결합한 신경근 훈련을 위해 Halo sport(Halo Neuroscience, USA)를 사용하였다(Figure 2). Halo sport는 잘 구부러지는 스펀지 형태의 장비로 크기는 6.4×4.4 ㎝ 이며 28 ㎠ 정도의 영역이 자극된다. 부착 부위는 10-20 국제 뇌파 검사시스템에 따라 1차 운동 영역(primary motor cortex)인 C3, C4, CZ 부위에 적용하여 자극하였다. 자극은 총 1회 30분 동안 2.0 ㎃ 전류가 흐르도록 구성되 었으며, 전달되는 최대 전류의 밀도는 0.071 ㎃/㎠ 였다. 신경근 훈련은 Myer 등(2005)의 방법을 인용하여 지그재 그 달리기, 뒤로 달리기, 수직 점프, 민첩성 훈련, 옆으로 한발 뛰기, 전력 질주 같은 훈련 프로토콜로 경기 중 상황 과 유사하게 구성하였다(Figure 3).
4. 자료분석
본 연구의 결과 분석은 Window SPSS 25.0 프로그램을 이용하여 처리하였다. 연구 대상자의 동질성 검증을 위해 Shapiro-wilk를 실시하였고, 중재 방법에 따른 다리 근활성도를 비교하기 위하여 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였으며, 공변량은 실험군 과 대조군의 훈련 전 초기 값으로 설정하였다. 통계학적 유의 수준은 α=.05로 설정하였다.
Ⅲ. 연구 결과
1. 다리 근활성도 비교
그룹 간의 중재 전ㆍ후 앞정강근 근활성도 비교에서 실 험군은 23.27±4.22에서 26.54±4.75으로 장딴지근 근활 성도 비교에서 실험군은 36.49±5.17에서 39.14±4.24 로 가자미근 근활성도에서 실험군은 31.92±4.44에서 33.74±5.12로 대조군과 비교하여 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(Table 2).
Ⅳ. 고 찰
본 연구에서는 기능적 발목 불안정성을 갖고 있는 축구 선수를 대상으로 경두개 직류 전기자극을 결합한 신경근 훈련이 다리 근활성도에 미치는 영향을 알아보고자 연구 를 실시하였다. 기능적 발목 불안정성은 주관적인 불안정 을 반영하는 것으로 환자가 발목에 불안정감을 호소하며, 관련된 주된 요인으로는 발목 주변 근육 약화와 고유수용 감각 손상이 있다(Bonnel et a, 2010). 발목 관절 주변의 근력 약화는 기능적 발목 불안정성을 발생시키는 주요 원 인으로써 발목 관절의 역학적 움직임의 변화를 야기시켜 서 운동 시 손상의 위험성을 증가시킨다(Ko et al, 2016). 발목관절 주변의 근력이 관절 안정성을 유지하는데 중요 한 요소이며, 근력이 부족하면 근육 수축 및 조절에 문제 가 생겨 관절 운동이 불안정해 기능적 발목 불안정성을 갖고 있는 사람의 근력이 약화된다(Arnold et al., 2009). 다리 근육을 강화시켜줌으로써 발목 불안정성을 예방 혹 은 치료할 수 있기 때문에 기능적 발목 불안정성 재활을 위하여 흔히 근력 강화 훈련이 실시되어 왔으며, 근력 강 화 훈련은 근육량과 신경근의 조절능력을 향상시킨다 (Khalaj et al., 2020). 근력 강화는 근육의 Ia군 감각의 활성이 일으키며, 운동 단위 동원에 영향을 미쳐 작용근 을 선택적으로 활성시키고, 대항근의 작용을 돕는다 (Smith & Merry, 2012). 기능적 발목 불안정성으로 인한 근육 동원 순서의 변화는 적절한 근육을 순서에 맞게 활성 화시키지 못함으로써, 관절과 근육에서 불필요하고 기능 적이지 못한 움직임을 유발하게 된다(Labanca et al., 2021).
본 연구의 결과는 다리 근활성도에서 실험군과 대조군 에서 모두 전⋅후 유의한 차이를 보였지만, 실험군에서 더 효과적이였다. 천성용(2009)은 기능적 발목 불안정성 을 가진 축구선수 58명을 대상으로 고유수용성 강화 운동 을 중재한 후 하지 근력을 비교한 연구를 하였는데, 다리 근력에서 유의한 차이를 보였다. 김기종(2012)은 기능적 발목 불안정성을 갖고 있는 20대 성인 30명을 대상으로 근력 및 고유수용성 통합 운동을 이용한 그룹에서 다리 근력에 유의한 차이를 보였다. 김태연(2020)은 만성 발목 불안정성을 갖고 있는 무용수 24명을 대상으로, 발레 동 작을 응용한 고유수용성 운동 그룹, 일반적인 재활운동 그룹, 운동을 하지 않는 통제 그룹으로 분류하여 비교한 연구에서 고유수용성 운동을 적용한 그룹에서 발목의 발 바닥 굽힘, 발등 굽힘, 안쪽 번짐, 가쪽 번짐 근력에서 유 의한 차이를 보였다. 본 연구에서도 위의 선행연구에서와 마찬가지로 모든 그룹에서 다리 근활성도에서 통계학적 으로 유의한 차이를 보였다. 본 연구에서는 신경근 훈련 을 적용하였는데 신경근 훈련도 고유수용성 훈련과 마찬 가지로 신경과 근육 조절의 회복을 일으켜 고유수용성 감 각을 증진시키는 훈련 방법이다(Taube et al., 2008). 두 그룹 중에 경두개 직류 전기자극을 적용한 그룹에서 더 큰 유의한 차이를 보였는데, 이는 경두개 직류 전기자극 은 세포막의 안정막 전위의 변위를 일으켜 신경 활성망 활성을 조절하여 피질 흥분성을 유발하고, 시냅스 미세 환경 변화를 일으켜 NMDA 수용체 시냅스 강화를 유도해 GABA 활성에 변화를 일으켜 운동 기능 개선에 효과가 있 다고 하였다(Bolognini et al., 2009). 시냅스의 환경 변화 에 의하여 동일한 운동을 중재했음에도 불구하고 대조군 과 비교하여 높은 운동 효과로 이어져 다리 근활성도에 차이를 보였을 것으로 생각된다. 또한 경두개 직류 전기 자극을 대뇌겉질에 적용하였을 때, 일차운동영역의 활성 증가로 인하여 운동 능력이 향상된다고 보고하였다 (Hordacre et al, 2018). Yi 등(2021)은 65세 이상 노인 57 명을 대상으로 경두개 직류 전기자극을 중재한 그룹에서 다리의 기능적 근력에 유의한 차이를 보였다. Ma 등 (2020)은 만성 발목 불안정성을 가진 일반인 28명을 대상 으로 경두개 직류 전기자극을 중재한 후, 경두개 직류 전 기자극을 중재한 그룹에서는 근활성도에 유의한 차이를 보였으며 경두개 직류 전기자극을 중재하지 않은 그룹에 서는 근활성도에 유의한 차이를 보이지 않았다. 이는 대 뇌겉질의 흥분성 증가로 인하여 근활성도 향상에 영향을 미친다고 보고하였다. Amelia 등(2020)은 만성 발목 불안 정성을 가진 20대 26명을 대상으로 6주간 경두개 직류 전 기자극을 결합한 등속성 운동을 중재한 그룹과 일반적인 등속성 운동을 중재한 그룹을 비교 분석한 결과, 모든 그 룹에서 근활성도 향상에 유의한 차이를 보였지만, 경두개 직류 전기자극을 추가적으로 중재한 그룹에서 더 큰 유의 한 차이를 보였다. 그리고 경두개 직류 전기자극을 적용 하지 않은 그룹에서는 2주까지 큰 효과를 보였지만, 그 이후에는 큰 변화를 보이지 않았다고 하였으며, 경두개 직류 전기자극을 적용한 그룹에서는 1주차부터 6주차까 지 계속적인 변화를 보였다고 하였다. 본 연구에서도 마 찬가지로 경두개 직류 전기자극을 추가적으로 중재한 그 룹에서 다리 근활성도에 더 큰 유의한 향상을 보였다. 경 두개 직류 전기자극으로 인하여 대뇌겉질 내에서 발생되 는 미세전류는 직접적으로 대뇌겉질 신경세포의 축삭에 탈분극이 이루어지도록 만들거나, 또는 간접적으로 억제 성 사이신경 세포원의 탈분극을 유발시켜 겉질척수로에 관여하는 신경세포들의 활성 정도를 증가시킨다(Lazzaro et al, 2004). 뇌의 신경세포 탈분극을 통해 대뇌 겉질의 시냅스 가소성을 좋아지게 하여 일차운동영역을 활성화 시키고 겉질척수로의 흥분성을 증가시켜 근육의 활성도 를 향상시킨다(Zandvliet et al, 2018). 본 연구의 제한점 으로 연구대상자는 전라북도 소재의 대학팀에 소속된 남 자 축구선수로 한정하여 모든 축구선수에게 일반화하기 어려웠으며, 연구대상자의 팀 훈련이나 개인 훈련의 훈련 량을 통제하지 못하여 연구에 미치는 영향을 배제하기 어 려웠다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 축구선수를 대상으로 경두개 직류 전기자극 을 결합한 신경근 훈련을 8주 동안 실시한 후 다리 근활성 도에 미치는 영향을 분석한 결과, 경두개 직류 전기자극 을 결합한 신경근 훈련이 다리 근활성도 향상에 더 효과적 임을 알 수 있었다. 축구선수들에 있어서 시간적으로 효 율적이고 효과적인 치료로 생각되며, 축구선수의 다리 근 활성도 향상을 통한 경기력에 영향을 미치는 중재 방법으 로 제안할 수 있겠다.
