Ⅰ. 서 론
어깨 통증은 일상생활 활동을 저해시키는 기능장애의 원인으로 인구의 67%가 경험하는 흔한 근골격계 질환이 다(Crookes et al., 2023;김민지, 윤은선 & 김대영, 2024). 어깨 통증 환자 중 약 14%는 2년 이상의 기간 동안 통증을 경험하며, 재발과 증상이 지속됨이 빈번하다 (Crookes et al., 2023;Kinsella & Pizzari, 2017). 오목위 팔관절(Glenohumeral joint)은 인체에서 가장 큰 가동성 을 가진 것에 반해 어깨뼈오목과의 접촉하는 위팔뼈머리 의 관절면은 25%-30%로 불안정한 구조이기 때문에 다 양한 부상에 노출된다(Ladd, Crews & Maertz, 2021;Reinold et al., 2004). 이를 극복하기 위해 관절테두리와 관절주머니, 주변 인대들이 정적 안정성을 제공하고, 돌 림근띠(Rotator cuff)는 동적 안정성을 제공한다(Antunes et al., 2024;Neumann, 2016). 따라서 어깨의 부상을 방 지하기 위해 돌림근띠의 강화는 중요하다(Clisby et al., 2008;Powell & Lewis, 2021).
돌림근띠는 가시위근(Supraspinatus), 가시아래근 (Infraspinatus), 어깨밑근(subscapularis), 작은원근(Teres minor)으로 구성되며 어깨를 안쪽돌림과 가쪽돌림, 벌림 움직임을 담당한다(Lopes et al., 2015). 또한 돌림근띠는 어깨가 움직이는 동안 위팔뼈머리를 어깨뼈오목 내에 위 치시켜 동적 안정성을 제공한다(Mayerhoefer et al., 2009;Jang & Oh, 2014). 팔을 움직이는 동안 가시위근은 위팔뼈머리를 어깨뼈오목 방향으로 굴림을 시키고, 이는 위팔뼈머리가 어깨뼈오목에 밀착이 되도록 만든다(Seitz et al., 2012). 이때 나머지 돌림근띠인 어깨밑근과 가시아 래근, 작은원근은 위팔뼈머리가 위쪽으로 이동되지 않도 록 협력 수축하여, 위팔뼈머리를 대각선 아래 방향으로 당겨 어깨뼈오목 내에 위치하도록 하는 안정자의 역할을 담당한다(Neumann, 2016).
어깨 돌림근띠의 강화와 재활을 위해 가쪽돌림 운동은 널리 활용되고 있다(Reinold et al., 2004;Rodrigues da Silva Barros et al., 2023). 어깨 가쪽돌림 운동은 가시아 래근의 근력과 지구력을 향상시키고, 가시아래근은 가쪽 돌림 시 위팔뼈머리가 앞쪽으로 과도하게 이동됨을 방지 하여 어깨의 동적안정성에 기여한다(Ballantyne et al., 1993;Jang & Oh, 2014;Kim et al., 2017). 어깨 가쪽돌 림 운동 시 뒤어깨세모근(Deltoid posterior)도 가시아래 근과 함께 활동을 하는데, 이때 뒤어깨세모근이 과도하게 수축하면 위팔뼈머리를 앞쪽으로 이동시킬 수 있고, 이는 어깨위팔관절의 불안정성을 증가시켜 어깨충돌증후군을 일으킬 수 있다(Jaggi & Lambert, 2010;Kim et al., 2012;McCreesh, Crotty & Lewis, 2015;Myers et al., 2009) 따라서 어깨가쪽돌림 운동을 실시할 때 뒤어깨세모 근의 활동은 최소화하며, 가시아래근의 활동을 촉진하는 방법을 추천한다(손명기 & 김선엽, 2022;Lim et al., 2014;Reinold et al., 2004;Sakita et al., 2015).
근육을 선택적으로 활성시키는 운동조절 방법으로 도 수저항을 활용할 수 있다(김동우 & 신형수, 2023;Chaitow, 2001). 근육을 강화시키기 위해서는 적절한 저 항이 필요하며, 도수저항은 재활의 초기 단계에 약한 근 육을 효과적으로 강화 시킬 수 있다(Kisner & colby, 2002). 도수저항은 정확한 벡터를 제공하고 적절한 부하 를 조절할 수 있어 목표로 하는 근육의 활동을 풍부하게 이끌어 낼 수 있다(Chaitow, 2001;Kendall, McCeary & Provance, 2005). 또한 치료사가 섬세하게 저항의 양을 조절할 수 있어 보상적 움직임을 방지할 수 있으며, 저항 의 위치조정이 용이하여 다양한 방향에서 근육을 강화 시 킬 수 있다(Kisner & colby 2002).
현재까지 뒤어깨세모근의 보상적인 활동을 줄이고 가시 아래근의 선택적 활동을 증가시키기 위해 많은 연구들이 보고되었다. 손명기 & 김선엽 (2022)과 Reinold et al. (2004) 은 옆으로 누워 어깨를 가쪽돌림하는 자세가 가시아래근의 선택적으로 근활성도를 증가시킨다고 보고하였고, Ha et al. (2013)은 옆으로 누운 자세에서 와이퍼운동이 가시아래 근의 선택적 활성화에 유리하다고 보고하였으며, Kim et al. (2012)은 앉은 자세에서 어깨가쪽돌림 시 가시아래근/뒤 어깨세모근의 활성비율이 높다고 보고하였다. Sakita et al. (2015)은 옆으로 누워 수건을 이용하여 팔을 30도 벌림시 킨 상태에서 어깨 가쪽돌림 시 중간세모근의 근활성도가 감소된다고 보고 하였고, Lim et al. (2014)은 시각 근전도 피드백을 이용 시 뒤어깨세모근의 근활성도는 감소시키면 서 가시아래근의 근활성도를 증가시킬 수 있다고 보고하였 다. 하지만 도수저항이 어깨 가쪽돌림운동에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 실시되지 않았다. 그러므로 본 연구에서 어깨 가쪽돌림운동 시 도수저항을 제공 시 가시아래근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근(Serratus anterior)의 근활성도에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다. 본 연구의 가설은 어깨 가쪽돌림운동 시 도수저항이 뒤어깨세모근에 비해 가시아래근, 앞톱니근의 근활성도를 증가시킬 것으로 가설을 세웠다.
Ⅱ. 연구 방법
1. 연구 대상자
본 연구는 경상북도 구미시에 있는 K대학에 재학 중인 건강한 20대 남성을 15명을 대상으로 실험을 실시하였다 (Table 1). 연구대상자의 선정 기준은 어깨 가쪽돌림 운동 시 통증이나 불편함이 없는 자로 하였고, 제외 기준은 최 근 1년 이내 어깨에 정형외과적 수술이나 치료의 경험이 있거나, 근육질환 및 신경학적 손상, 위축이 있는 경우, 팔의 기형, 어깨의 가동범위의 제한 등 기능장애가 있는 자로 하였다. 모든 실험참가자에게 연구 목적과 실험방법 을 충분하게 설명하였고, 헬싱키 선언의 윤리적 원칙에 의거하여 실험에 자발적으로 참석하기를 원하는 사람에 한하여 연구를 수행하였다. 또한 K대학교 생명윤리위원 회의 연구윤리에 대한 규정을 준수하였다.
Table 1
Characteristics of subjects (N=15)
| Variable | Mean±SD | |
|---|---|---|
|
|
||
| Age (year) | 22.76 ± 1.74 | |
| Height (㎝) | 174.83 ± 2.74 | |
| Weight (㎏) | 67.87 ± 4.12 | |
| BMI | 22.78 ± 1.09 | |
2. 측정도구 및 실험도구
1) 근전도(Electromyography)
표면근전도 기기인 LXM5308 (LAXTHA Inc., South korea)를 이용하여 어깨 가쪽돌림운동을 수행하는 동안 가시아래근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근의 근활성도를 측정하 였다. 은과 염화은 재질의 일회용 단일표면극을 각 근육에 2㎝ 간격으로 부착하였다. 전극을 부착하기 전 일회용 면도 기를 사용하여 털을 제거한 뒤 가는 사포로 피부를 부드럽게 문질러 각질층을 제거 후 알코올 솜을 사용하여 이물질과 지방을 제거하였다. 가시아래근의 전극의 부착위치는 어깨 뼈가시의 중간에서 아래로 2.5㎝, 뒤어깨세모근은 어깨뼈 봉우리의 뒤쪽 가장자리에서 아래로 2.5㎝, 앞톱니근은 어 깨뼈 아래쪽 끝 수준에서 넓은 등근의 앞쪽 영역에 전극을 부착하였다. TeleScan 소프트웨어를 사용하여 근전도 신호 를 분석하였다. 표본추출률(sampling data)은 1,500㎐로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20∼400㎐를 사 용하였으며, 노치필터(notch filter)를 사용하여 60㎐ 노이 즈를 제거하였다. 모든 근전도 신호는 실효평균값(root mean square; RMS)으로 처리하여 자료를 분석하였다. 수 집한 근전도 신호는 최대 수의적 등척성 수축에 대한 백분율 (% maximal voluntary isometric contraction; %MVIC)을 통해 정규화(normalization)하였다. MVIC 측정은 Kendall 의 방법을 사용하였다(Kendall, McCeary, & Provance, 2005). 총 5초 동안 측정하여 처음 1초와 마지막 1초를 제외한 중간 3초 동안의 평균값을 자료분석에 사용하였고, 총 3번 측정하여 그 평균값을 사용하였다.
3. 실험절차
실험을 시작하기 전 참가자들에게 어깨 가쪽돌림운동 과 각 조건별 운동방법에 대해 충분히 설명하였고, 운동 방법을 충분히 연습 후 실험을 실시하였다. 참가자들은 무작위 순서로 세 가지 조건에서 어깨 가쪽돌림운동을 실 시하였고, 우세측 팔로 운동을 수행하였다(Figure 1). 학 습효과와 근피로를 방지하기 위해 각 조건 간 3분의 휴식 기간을 가졌다.
Figure 1
Electromyography measurement posture during shoulder external rotation exercise
A : Manual resistance, B : 4㎏ dumbbell, C : 1㎏ dumbbell
1) 도수저항 조건
대상자는 우세팔이 위를 향하도록 옆으로 누워 엉덩관 절과 무릎관절을 약간 굽힘하여 안정감 있는 자세를 취하 고, 직선된 척추정렬을 유지하였다. 우세팔의 팔꿈치는 90° 굽힘하고 손목은 중립을 유지한 상태에서 어깨 가쪽 돌림을 실시하였다. 타켓바를 설치하여 가쪽돌림 각도는 30°가 되도록 하였고, 손이 타켓바에 닿으면 검사자는 도 수저항을 대상자의 손목에 제공하였다. 모든 저항은 본 연구의 주저자에 의해 제공이 되었고, 본 연구의 주저자 는 임상 16년 차의 실무 역량을 가진 물리치료사이다. 저 항의 방향은 어깨 가쪽돌림의 반대 방향으로 가하였고, 저항의 강도는 대상자의 근력에 맞춰 등척성 운동이 되는 수준으로 제공하였다. 저항이 제공된 상태에서 5초를 유 지하게 하였으며, 앞 뒤 1초씩을 제외하고 가운데 3초 동 안 측정된 신호를 자료 분석에 사용하였다. 총 3회 측정하 여 평균값을 자료 분석에 사용하였고, 측정 간 30초 동안 휴식시간을 가졌다.
2) 4㎏ 아령 조건
부하를 증가시키기 위해 4㎏ 아령을 사용하였다. 우세 측 손으로 아령을 잡고 어깨 가쪽돌림운동을 실시하였다. 도수저항 조건과 동일하게 타켓바를 이용하여 어깨 가쪽 돌림 각도를 30°로 설정하였고, 손이 타켓바에 닿은 상태 에서 5초를 유지하여 근활성도를 측정하였다. 나머지 조 건도 도수저항 조건과 동일하게 설정하였다.
3) 1㎏ 아령 조건
1㎏ 아령은 선행연구에서 주로 사용되었던 무게로 우세 측 손으로 아령을 잡고 어깨 가쪽돌림운동을 실시하였다. 도수저항 조건과 4㎏ 아령 조건과 동일하게 타켓바를 이 용하여 어깨 가쪽돌림 각도를 30°로 설정하였고, 손이 타 켓바에 닿은 상태에서 5초를 유지하여 근활성도를 측정하 였다. 나머지 조건도 도수저항 조건과 4㎏ 아령 조건과 동일하게 설정하였다.
4. 자료분석
PASW Statistics 18 software를 사용하여 수집된 데이 터를 통계 처리하였다. shapiro-wilk test를 실시하여 정 규성 검증을 하여 정규분포를 확인하였다. 반복측정 분산 분석(repeated measure ANOVA)를 사용하여 가시아래 근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근의 근활성도와 가시아래근/ 뒤어깨세모근의 활성비율을 비교하였다. 유의수준은 0.05로 설정하였으며, 사후검정은 본페로니 수정법을 적 용하여 유의수준은 0.05/3하여 0.017이하로 설정하였다.
Ⅲ. 연구 결과
옆으로 누워 어깨 가쪽돌림운동 시 세 가지 저항조건에 서 가시아래근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근의 근활성도와 가 시아래근/뒤어깨세모근 비율은 유의한 차이가 있었다 (p<.001)(Table 2).
Table 2
Electromyographic (EMG) activity of each muscle under three conditions (N=15)
| Muscle activity (%MVIC) | Manual resistance | 4㎏ Dumbbell | 1㎏ Dumbbell | F | p |
|---|---|---|---|---|---|
|
|
|||||
| IS | 86.07±7.49a,c | 39.32±8.78b | 29.01±7.86 | 572.81 | <.001 |
| DP | 35.54±5.98a,c | 44.42±6.74b | 11.60±3.16 | 157.32 | <.001 |
| SA | 55.19±9.35a,c | 36.89±6.61b | 13.67±4.13 | 200.46 | <.001 |
| IS/DP ratio | 2.48±0.42a | 0.91±0.24b | 2.75±1.33 | 26.12 | <.001 |
MVIC: maximum voluntary isometric contraction, IS: infraspinatus, DP: deltoid posterior, SA: serratus anterior, aSignificant differences between manual resistance and 4㎏ dumbbell conditions, bSignificant differences between 4㎏ dumbbell and 1㎏ dumbbell conditions, cSignificant differences between manual resistance and 1㎏ dumbbell conditions.
사후분석 결과, 가시아래근의 도수저항 조건이 4㎏ 아 령과 1㎏ 아령 조건보다 유의하게 근활성도가 높았고 (p<.001), 4㎏ 아령 조건이 1㎏ 아령 조건보다 유의하게 근활성도가 높았다(p<.001). 뒤어깨세모근은 1㎏ 아령 조 건이 도수저항과 4㎏ 아령 조건보다 유의하게 근활성도가 낮았고(p<.001), 도수저항 조건이 4㎏ 아령 조건보다 유의 하게 근활성도가 낮았다(p<.001). 앞톱니근은 도수저항 조건이 4㎏ 아령과 1㎏ 아령 조건보다 유의하게 근활성도 가 높았고(p<.001), 4㎏ 아령 조건이 1㎏ 아령 조건보다 유의하게 근활성도가 높았다(p<.001). 가시아래근/뒤어 깨세모근 활성비율은 도수저항과 1㎏ 아령 조건이 4㎏ 아 령 조건보다 유의하게 높았다(p<.001).
Ⅳ. 고 찰
어깨 돌림근띠의 근력과 근지구력 강화를 위해 가쪽돌림 운동은 임상에서 자주 사용되고 있다(Reinold et al., 2004;Rodrigues da Silva Barros et al., 2023). 어깨 가쪽돌림운동 시 뒤어깨세모근의 과도한 활동은 위팔뼈머리를 앞쪽으로 이동시킬 수 있음으로, 가시아래근의 활동은 촉진하며 어깨 세모근의 활동은 최소화하는 방법을 추천한다(Ha et al., 2013;Kim et al., 2012;Lim et al., 2014;Reinold et al., 2004;Sakita et al., 2015). 도수저항은 수축하고자 하는 근육을 정확히 활성시킬 수 있다(김동우 & 신형수, 2023;Kendall, McCeary & Provance, 2005). 본 연구에서는 어깨 가쪽돌림은 운동 시 세 가지 조건(도수저항, 4㎏ 아령, 1㎏ 아령)에서 가시아래근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근의 근활성 도와 가시아래근/어깨세모근의 활성비율에 대해 비교해보 고자 실시하였다.
연구결과, 가시아래근의 근활성도는 도수저항 조건이 86%(MVIC)로 4㎏ 아령조건 39%(MVIC)와 1㎏ 아령 조건 29%(MVIC)에 비해 월등히 근활성도가 높았다. 도수저항 은 치료사가 대상자의 근력에 맞춰 저항의 강도를 세밀하 게 조절이 가능하여, 보상작용을 최소로 줄이면서 목표가 되는 근육의 활동을 최대로 이끌어 낼 수 있다(김동우 & 신형수, 2023;Chaitow, 2001;Kendall, McCeary & Provance, 2005). 또한 도수저항은 저항의 제공 방향조절 이 용이하여 어깨의 가쪽돌림과 정확히 반대되는 방향으 로 벡터를 제공할 수 있다(Kisner & Colby, 2002). 이러한 근거로 인해 본 연구에서 어깨 가쪽돌림 시 도수저항의 제공이 가시아래근을 정확하고 강력하게 수축 시켰을 것 이라고 생각된다.
뒤어깨세모근의 근활성도는 4㎏ 아령 조건이 44%(MVIC) 로 도수저항 조건35%(MVIC)와 1㎏ 아령 조건 11%(MVIC) 보다 유의하게 높았고, 도수저항 조건은 1㎏ 아령 조건보다 유의하게 높았다. 4㎏ 아령 조건에서 뒤어깨세모근이 가장 높은 근활성도를 보인 이유는 아령의 무게로 인해 뒤어깨세 모근의 많은 활동이 요구된 것으로 생각된다. 이전 연구에서 어깨 가쪽돌림 시 엎드린 자세가 중력으로 인하여 다른 자세보다 뒤어깨세모근의 활성도가 높다고 보고되었다(손 명기 & 김선엽, 2022; Ha et al., 2013;Reinold et al., 2004). 본 연구에서는 옆으로 누워 어깨 가쪽돌림 운동을 실시하여 중력의 영향은 줄였지만, 대신 아령의 무게의 증가가 뒤어깨세모근의 활성도를 증가시켰다고 생각된다.
앞톱니근의 근활성도는 도수저항 조건이 55%(MVIC)로 4㎏ 아령조건 36%(MVIC)보다 유의하게 높았고, 4㎏ 아령 조건은 1㎏ 아령 조건 13%(MVIC)보다 유의하게 높았다. 앞톱니근은 어깨뼈의 동적 안정자로 어깨뼈의 안쪽과 아 래각을 갈비뼈에 밀착시키는 근육으로, 어깨의 가쪽돌림 시 어깨빗장관절을 축으로 중간등세모근과 짝힘을 이뤄 어깨뼈를 가쪽 돌림 시킨다(Neumann & Camargo, 2019;Harrison, Garrett & Timmons, 2021). 본 연구에서 도수 저항 조건은 어깨를 가쪽돌림 하는 동안 아령 조건들 보다 월등히 큰 부하를 제공할 수 있었고, 그 부하를 버텨내기 위해서는 어깨뼈의 안정성이 확보되어야 했기에 앞톱니 근의 활성도가 증가 되었을 것이라고 생각된다. 다른 요 소로는 어깨 가쪽돌림 시 앞톱니근은 중간등세모근과 함 께 짝힘으로 어깨뼈의 가쪽돌림을 시키기 때문이라고 생 각된다(Neumann & Camargo, 2019). 그러므로 어깨의 가쪽돌림 운동 시 도수저항 제공은 앞톱니근의 근활성도 를 유의하게 증가시켰음으로, 어깨뼈의 동적안정성도 함 께 증가시킬 수 있다고 생각된다.
가시아래근/뒤어깨세모근의 활성비율은 도수저항 조 건이 2.48배, 1㎏ 아령 조건이 2.75배로 4㎏ 아령 조건 0.91배 보다 유의하게 높았고, 도수저항 조건과 1㎏ 아령 조건 사이에는 유의한 차이가 없었다. 이러한 결과는 어 깨 가쪽돌림 시 도수저항의 제공이 어깨세모근의 활동에 비해 가시아래근은 선택적으로 큰 활동을 유도할 수 있음 을 의미한다. 또한 단순히 아령의 무게를 증가시켰을 경 우 뒤어깨세모근의 활동을 증가시킬 수 있음으로 가시아 래근의 선택적 강화에는 도움이 되지 않을 수 있다고 생각 된다.
본 연구의 제한점은 다음과 같다. 첫째, 20대 건강한 남성으로만 연구를 진행하였기에 다른 연령대나 환자에 게 일반화하기 어렵다. 둘째, 도수저항을 정량화 할 수가 없었기에 저항의 세기를 확인할 수 없었다. 셋째, 중재기 간 두지 않은 단면연구로 진행되어 즉각적인 효과만을 확 인하였다. 따라서 향후 연구에서는 다양한 연령대와 여성 을 대상으로 하는 연구 및 장기적 평가를 함께 확인해 볼 필요가 있어 보인다.
Ⅴ. 결 론
어깨 가쪽돌림 운동 시 세 가지 조건(도수저항, 4㎏ 아 령, 1㎏ 아령)에서 가시아래근, 뒤어깨세모근, 앞톱니근의 근활성도와 가시아래근/뒤어깨세모근의 활성비율에 대 해 비교해 보고자 실시하였다. 연구결과, 도수저항 조건 은 다른 조건에 비해 가시아래근과 앞톱니근의 근활성도 가 유의하게 높았다.(p<.001) 그러므로 어깨 가쪽돌림 운 동 수행 시 도수저항의 제공은 가시아래근의 선택적으로 강화시킬 수 있고, 앞톱니근의 활동도 증가시킴으로 어깨 의 안정화에도 도움이 된다고 제안한다. 또한 4㎏ 아령 조건은 다른 두 조건보다 뒤어깨세모근의 근활성도가 유 의하게 높았고(p<.001), 가시아래근/뒤어깨세모근의 활 성비율은 다른 조건보다 유의하게 낮았다(p<.001). 그러 므로 벡터의 방향을 고려하지 않은 부하만의 증가는 뒤어 깨세모근을 활동을 증가시킬 수 있으므로 가시아래근의 선택적 강화에는 도움되지 않는다고 제안한다.
