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Archives of Orthopedic and Sports Physical Therapy Vol.20 No.2 pp.129-139
DOI : https://doi.org/10.24332/aospt.2024.20.2.14

The Effects of Lumbar Stability Exercise Combined Electrical Muscle Stimulation on the Lumbar Muscle Characteristics of the Chronic Low Back Pain*

Dae-Jung Yang1, Yo-Han Uhm2**
1Sehan University, professor
2Kunjang University, professor

* 본 논문은 2024학년도 세한대학교의 교내연구비의 지원을 받아 이루어졌음


** 교신저자: 엄요한(Yo-Han Uhm) E-mail: uhmyo112@naver.com
December 3, 2024 December 18, 2024

Abstract

Purpose:

This study aimed to investigate the effects of lumbar stability exercises combined with electrical muscle stimulation (EMS) on the characteristics of lumbar muscles in patients with chronic lumbar pain.


Methods:

The study included 30 patients with chronic low back pain who were divided into the EMS combined lumbar stability exercise group (GroupⅠ) and the General lumbar stability exercise group (Group Ⅱ). The subjects were randomly assigned to each group of 15. The subjects in this study received general conservative physical therapy, and each group received EMS-combined lumbar stability exercises and general lumbar stability exercises. Sessions lasted 27 minutes, 3 times a week for 8 weeks. Before the intervention, lumbar muscle activity and the mechanical properties of the muscles were analyzed. Eight weeks after the intervention, the above items were re-measured identically, and a between-group analysis was conducted.


Results:

As a result of comparing the lumbar muscle activity between the groups, Group I showed statistically significant differences in lumbar muscle activity and muscle stiffness and tone compared to Group II.


Conclusion:

These results demonstrate that lumbar stability exercises combined with EMS have a more positive effect on lumbar muscle activity and mechanical properties. This study provides foundational data supporting the potential use of EMS in musculoskeletal rehabilitation.



EMS를 결합한 허리 안정화 운동이 만성 요통 환자의 허리 근육 특성에 미치는 영향*

양대중1, 엄요한2**
1세한대학교 물리치료학과, 교수
2군장대학교 물리치료학과, 교수

초록


    Ⅰ. 서 론

    요통은 전 세계적으로 70%의 사람들이 흔하게 경험하 는 하나의 증상으로써, 산업 발전의 편리함으로 인해 신 체활동이 감소되어 허리통증을 호소하는 사람들이 증가 하고 있다(Ada 등, 2006). 허리 구조에 가해지는 과도한 역학적 부담이 허리 통증의 원인이 되며, 만성 허리통증 은 척추 구조의 변화, 근력, 지구력, 유연성 등으로 이어 져 일상생활 활동을 제한받게 된다(Kofotolis & Kelis, 2006). 요통은 발생한 기간에 따라 급성과 아급성 및 만성 으로 구분하고 있으며, 급성은 1-6주, 아급성은 6-12주 이내 통증이 완화되는 경우를 뜻하고, 만성은 12주 이상 통증이 지속적으로 발생되는 경우를 말한다(Chou 등, 2007). 만성 요통에서 나타나는 많은 복잡한 문제점들은 여러 다양한 요인에 의해 영향을 미치고 있으며, 신체적 요인은 근 약화, 근육 불균형, 잘못된 동작의 반복, 심부 복부 근육의 늦은 회복, 체간 안정화 근육의 부적절한 운 동 조절, 그리고 근신경계 기능장애 등이 있다(Jeremy 등, 2005). 만성 요통환자는 척추 주위 조직의 역학적 변 화로 인해 통증 유발을 억제하기 위한 자세 변화가 이루어 지며 이러한 변화들은 척추 주위 근육 조직의 불균형과 근력 약화를 일으켜 비정상적인 자세 및 운동패턴을 유발 하게 된다(Cao & Picker, 2011).

    요통을 발생시키는 원인은 명확하지 않지만, 다양한 인 자 중 근육 조직의 조직학적 변화, 근력의 약화와 같은 근골격계 손상에 의한 생체역학적인 요인을 통증을 발생 시키는 원인으로 보고하였다(Choi & Lee, 2019). 허리통 증으로 인해 허리 관절과 주변 조직의 변화가 발생되고, 근육의 근력 약화, 비정상적인 근긴장도 등의 문제로 인 해 만성적인 통증과 함께 일상생활의 활동력이 제한된다 (Casazza, 2012). 허리통증이 만성화될 경우 척주 주변 근 육의 단면적이 감소되고 무용성 근위축 등도 발생 될 수 있며, 허리 주변 근육들이 약화된 상태에서의 근육 활동 은 손상을 쉽게 초래하고 이로 인해 일생생활 제한 및 조 직의 회복 지연을 가져오게 된다(Jorge 등, 2014). 요통이 유발되면, 근육의 특성 변화가 발생되며, 이는 근육과 주 변 감각기관에서 유입되는 정상적인 신호를 방해하여 기 능적인 능력에 부정적인 영향을 끼친다(Alice 등, 2012). 요통 환자는 정상인에 비해 허리 주변 근육의 변화와 더불 어 고유수용성 감각의 문제로 위치를 감지하는 능력이 떨 어지며, 팔 & 다리의 움직임 전에 활성화와 수축이 처음 으로 일어나는 근육의 동원이 지연되는 양상을 보인다고 보고하였다(Meziat 등, 2009). 만성 요통으로 인한 비상 적인 근육은 자연적으로 회복되지 않으며 허리 안정화 운 동을 통한 근 재교육 방법이 보다 빠르고 확실한 허리 주 변 근육의 회복을 가져온다고 하였다(Hlaing 등, 2021).

    허리통증의 증상을 완화시키기 위한 여러 가지 운동방 법이 있으며, 보존적 치료방법으로는 신경학적 증상과 척 추사이원반 회복을 위한 도수치료, ,허리 안정화 운동, 근 력 강화 운동, 재활 운동치료, 항염증 약물치료, 물리적 인자치료, 견인치료 등이 있다(Gary 등, 2005). 이 중 허 리 안정화 운동은 만성적인 허리 통증이나 척추 손상 후 치료를 위한 재활 운동 방법으로 많이 이용하고 사용하게 되었다(Hadała, 2014). 허리 안정화 운동은 소근육과 대 근육을 동시에 활성화시켜 미세 손상이나 만성 통증으로 부터 척추관절 구조들을 보호하기 위한 운동으로, 요통 을 감소시키거나 기능장애를 개선하기 위하여 사용된다 (Reeves & Cholewicki, 2003). 허리 주변 근육인 척추세 움근, 뭇갈래근 등의 근육을 강화시켜 허리 안정성을 증 가시켜 통증 감소 및 운동 능력 향상을 목적으로 사용된다 (Goubert 등, 2016). 특히 척추세움근의 불균형은 요통 환 자의 주요 원인이 된다고 보고하였다(Arguisuelas 등, 2019).

    과학이 발달함에 따라 전통적인 훈련 방식보다는 과학 적 원리를 토대로 한 장비들이 개발되고 있어 이용되어지 고 있는데, 그중 근육 전기자극 요법(EMS)은 근육 활동전 위에 직접적인 전기적 자극을 주어 근육 수축과 이완을 유도하여 근력을 증가시킴으로써, 근력 강화와 훈련 후 근육 회복에 도움을 주는 방법이다(Francisco, 2018). EMS는 대상자의 근육 부위에 전류, 파형, 맥동빈도, 전극 배치, 자극강도 차이 등의 매개 변수를 다양하게 변조시 켜 근력 증진이나 지구력 증진 등 근육의 기능 향상에 도 움을 주는 방법이다(Kim JB 등, 2022). EMS는 근육의 이 완과 수축을 인위적으로 유도하는데, 특히 정상적인 신경 의 지배를 받고 있는 감각 및 운동신경을 자극함으로써 더 큰 근육 활동을 발생시켜 근력과 근지구력의 개선, 근 육량 증가 등에 효과를 보인다(Marc 등, 2021). EMS는 근골격계 손상 및 수술 후 재활 중에 적용되어 치료적으로 사용되었으며, 전기적으로 유도된 최대 자가 등척성 수 축이 10~30% 더 큰 힘을 생성하고, EMS를 결합하여 훈련할 경우 30~40%의 근력 증가를 생성할 수 있다 (Vanderthommen, 2007). 피부에 부착하는 패드형 전극 을 이용함으로써 비침습적이고 사용이 편리하며, 중재 목 적에 따라 특정한 부위의 여러 근육들을 동시에 자극할 수 있는 장점이 있다(Filipe Matos, 2018). 인위적인 근 수 축을 유발시켜 근육 기능을 개선시키며, 수의적 동작이 어려운 환자들의 근 위축을 예방하기 위한 치료적 목적으 로도 사용되고 있다(Lin & Yan, 2011).

    Bhadauria와 Gurudut(2017)는 허리 안정화 운동을 중 재한 그룹이 필라테스 그룹, 근력 강화 운동 그룹에 비해 허리 기능 및 근력에서 긍정적인 효과를 보고하였고, Moon 등(2013)에서 허리 안정화 운동이 근력 강화와 기능 적 능력 향상을 위해 일반적인 근력 강화 운동보다 통계학 적으로 유의한 차이를 보였다고 보고하였다. 또한, Navalgund (2013)는 26명의 허리통증 환자를 대상으로 8 주간 허리안정화 운동을 통하여 허리 주변 근육의 패턴을 정상화하는데 도움을 준다고 보고하였다. 신동욱(2022) 은 근육 전기자극 요법(EMS)은 관절가동범위와 근력 향 상 그리고 통증 개선에 효과적인 영향을 준다고 하였으 며, 근육 전기자극의 개별적 처치보다는 운동 요법을 복 합적으로 중재하는 것이 더욱 효과적이라고 하였다. 정시 형(2019)은 근육에 대한 EMS 치료의 적용이 근력을 강화 하고 근육 전기자극 요법은 근력 감소를 최소화하는데 효 과가 있는 것으로 보고하였다. 따라서 본 연구의 목적은 만성 요통 환자들을 대상으로 EMS를 결합한 허리 안정화 운동을 적용한 후 이에 따른 근육의 특성을 측정하여 만성 요통 환자들에게 어떠한 영향을 미치는지 연구하고, 요통 환자들의 통증 개선을 통한 삶의 질을 향상시킬 수 있는 치료 방법을 제공하고자 한다.

    Ⅱ. 연구 방법

    1. 연구 대상자

    본 연구는 2024년 3월부터 2024년 10월까지 7개월 간 군산 소재의 D 종합병원에서 입원 환자들 중 40세-50세 의 환자를 대상으로 X-ray와 기타 영상학적 장비를 통해 의사로부터 만성 요통 진단을 받고 통증이 지속된지 12주 이상 된 환자들을 대상으로 하였고, 3개월 이내에 수술 한 병력 없는 자, 다른 병원에서 치료 또는 재활 운동을 하지 않은 자, 실험기간 동안 외상이 발생하거나, 다른 수 술을 실시하지 않은 자, 오스웨스트리 요통장애 지수가 21%∼40% 정도의 경증 장애인 자, 본 연구의 취지를 이해 하고 피험자의 동의서에 서명한 환자들을 대상으로 하며 선정기준과 제외 기준은 다음과 같다. 본 연구 기준에 적 합한 환자 30명을 무작위 임의선정하여 EMS를 결합한 허 리 안정화 그룹 15명(실험군), 일반적인 허리 안정화 그룹 15명(대조군)으로 배정한다. 본 연구에서는 G-power 3.1.9.4를 이용한 공분산분석을 기준으로 하여 양측 검정 유의수준 .05, 검정력 .80, 효과 크기 .50으로 계산하여 총 표본 크기는 28명으로 나왔으며, 탈락률을 고려하여 각 집단 당 15명, 총 30명으로 산출하였다. 연구기간 동안 모든 실험자들은 100%의 참석률로 완료하였다. 실험군 15 명과 대조군 15명은 무작위임의 선정되었으며 연구 대상 자의 일반적 특성은 <Table 1>과 같다. 오스웨스트리 요통 장애 지수는 총 50점 만점이고 점수가 높을수록 통증 장 애가 심하다는 것을 나타내며, 0-20%는 약간 장애, 21-40%는 중증 장애, 41-60%는 심한 장애, 81-100%는 침상생활만 가능한 것으로 해석되며, 검사-재검사 간 신 뢰도(r=0.93)가 매우 높은 평가도구이다(Sheahan 등, 2015)

    Table 1

    General characteristic of subjects(n= 30)

    Group Ⅰ(n=15) Group Ⅱ (n=15) F p
    Mean±SD Mean±SD
    Age (year) 47.12±3.34 48.43±5.63 .615 .342
    Height (㎝) 164.77±6.82 164.10±6.55 .089 .671
    Weight (㎏) 63.93±4.74 64.44±5.04 .876 .507
    Career (year) 14.29±1.11 14.92±1.63 3.169 .334
    ODI(score) 26.63±3.99 27.02±4.21 .5.475 .114

    M±SD; mean±standard deviation

    p= shapiro–wilk test

    Group Ⅰ:lumbar stabilization exercise with EMS

    Group Ⅱ:lumbar stabilization exercise

    ODI:Oswestry disability index

    2. 실험방법

    연구 대상자들은 보존적 물리치료 요법을 적용하기 위 해 모든 그룹의 연구대상자들에게 표층열 치료는 허리 부 위에 15분 적용하였고, 간섭파 치료는 흡입식 4극 전극을 교차배치 하였으며, 강도는 25mA, 시간은 15분, 초음파 치료는 1MHz 주파수에 1~3 W/cm2 강도로 지속파형으로 5분 적용하였다. 중재는 8주간, 3회/1주, 26분/1일 동안 시행하였다. 실험군에게는 EMS를 결합한 허리 안정화 운 동을 27분 시행하였고, 대조군에게는 일반적인 허리 안정 화 운동을 27분 시행하였다. 허리 안정화 운동은 교각운 동(bridge exercise)를 적용하였다. 교각운동은 허리 주변 을 안정화시킬 수 있는 운동으로 사용되어지며, 소근육과 대근육을 적절한 비율로 활성화시켜 비정상적인 근육을 재교육하는 운동이며, 별도의 도구 없이 쉽고 간편하게 수행할 수 있어 허리 안정화 운동으로 가장 흔히 사용되고 있다(Stevens et al., 2006). 연구대상자는 양쪽 발을 붙이 고 바로누운자세(Supine)에서 무릎관절 90° 굽힘, 어깨관 절 30° 벌림하고 손바닥이 바닥을 향하도록 하고, 시선은 천장을 바라본 상태로 유지하였다. 실험군에게는 EMS를 결합한 허리 안정화 운동을 진행하기 위해, COMPEX SP 8.0 wireless(Medicompex SA, SWISS)을 사용하였다 (Fig 1). 훈련 시간은 총 27분으로 진행되고, EMS core stabilization protocol을 이용하여 웜업 180초 5㎐, 근육 수축 4초 75~100㎐ & 근육 이완 15초 4㎐ x 60회(1140 초), 회복 300초 3㎐로 구성되며, Filipovic 등(2019)은 근 육의 피로 없이 근수축을 위한 자극강도는 50~100㎐ 정 도로 제시하였다. COMPEX mi-ACTION 기능을 통해 운 동하는 6초 동안 근육의 움직임을 감지하여 근육의 강력 한 전기적 수축을 유도하며, 운동의 강도는 mi-SCAN 기 능을 통하여 운동하기 전에 근육을 스캔하고 해당 부위의 생리학적인 상태에 따라 자극강도가 결정된다(Filipe Matos, 2022). 또한 이상성 사각 대칭파를 200~400μs 단 위로 자극하여, 높은 자극을 하더라도 매우 안전하며 편 안한 느낌을 제공한다. 본 연구는 허리 근육의 근력 강화 를 위하여 척추세움근의 허리뼈 3번~허리뼈 5번 가시돌 기로부터 외측으로 3cm 떨어진 지점에 접지전극을 부착 하였다. 그리고 오른쪽 허리와 왼쪽 허리에 5x5 접지전극 각각 두 개를 부착하였다.

    Fig. 1

    Lumbar stability exercise combined EMS

    AOSPT-20-2-129_F1.gif

    3. 측정도구 및 실험도구

    1) 허리 근활성도 측정

    허리의 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. 이극 표면 전극(bipolar electrode)을 측정하고자 하 는 근육에 부착하였다. 근 활성도의 필터링을 위하여 주 파수 대역폭은 20-500㎐로 설정하였고, 구간설정을 50 ㎧로 설정하였다. 수집된 신호는 근전도 신호의 실질적인 출력값에 가까운 root mean square(RMS) 처리를 하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부 저항을 감소시키기 위하여 부착 부위의 털을 제거하고 가는 사포로 3∼4회 문질러 피부 각질층을 제거한 후, 소독용 알코올로 피부를 깨끗 이 하였다. 각 근육들의 활동전위를 표준화하기 위해 맨 손 근력검사 자세에서 최대 등척성 수축 시의 근활성도를 측정하였다. 5초 동안 3번의 자료값을 측정한 후 초기와 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균 근전도 신호량을 %MVIC로 사용하였다. 각각의 측정 사이에 근 피로의 가 능성을 최소화하기 위해 5초 동안의 휴식 시간을 주었다. 측정 근육은 척추세움근이며, 근활성도를 측정하기 위해 이극 전극을 허리뼈 3번~허리뼈 5번의 가시돌기로부터 외측으로 3cm 떨어진 지점에 부착하였다. Dedering 등 (2010)의 연구에서 만성 허리통증 환자를 대상으로 근전 도로 허리 척추세움근의 근 피로도 검사-재검사 측정 시 ICC=.85로 높은 신뢰도를 얻었다. 척추세움근은 허리 안 정화에 중요한 역할을 담당하며 동시 수축을 통해 일상생 활 중 안정된 상태에서 자세조절을 할 수 있도록 몸통을 고정하는 역할을 하며, 순간적으로 신체의 무게중심을 이 동할 때 안정성을 유지하기 위해서는 척추세움근의 역할 이 매우 중요하다(Huxel & Anderson, 2013).

    2) 근육의 기계적 특성 분석

    근육의 기계적 특성을 측정하기 위해 접촉식 연부조직 측정기기 Myoton PRO (MyotonAS, Estonia)를 이용하였 다(Fig 2). Myoton PRO로 측정을 시작하게 되면 작은 원 기둥 모양의 probe (polycarbonate probe, 3mm)이 0.18N 으로 피부 표면에 접촉한 후 15ms 동안 0.40N으로 피부 표면에 자극을 가하게 된다. 이때 발생되는 근육의 진동과 가속도를 측정하여 계산하고, 측정된 가속도를 기반으로 Myoton PRO는 근육의 특성을 나타내는 근긴장도 (frequency), stiffness(강성) 등 생체역학적 지표를 도출 한다. 근긴장도(frequency)는 자발적 근수축이 없는 상태 에서 존재하는 근육 고유의 진동을 나타냅니다. 근육의 수축력 증가할수록 즉, 힘을 더 세게 발휘할수록 근육의 긴장도 또한 증가한다고 볼 수 있으며, 강성(stiffness)은 초기 근육의 상태에서 외부 힘에 대한 근조직의 저항력을 의미합니다. 즉, 근육 수축에 의하여 근섬유 조직이 전 위(displacement)를 일으키는데 필요한 힘의 강도를 말한 다(Agyapong 등, 2013). pbobe는 피부의 수직으로 측정했 으며, 측정 부위의 근육 중심부(muscle belly)에 수직이 되도록 측정하되 공진동이 발생하도록 하였다. 모든 측정 은 Multiscan 2.1.21 mode를 이용하여 Tap 반복횟수를 10 회, 기계적 임펄스 전달시간은 15 millisecond, 전달 간격 은 0.8초로 설정하였다(Schneide 등, 2015). 측정 근육은 허리뼈 4-5번에 위치한 오른쪽, 왼쪽 척주세움근(erector spinae)을 선택하였고, 불필요한 근긴장도를 제거하기 위 해 안정 상태를 10분 유지한 후 측정을 시행하였다.

    4. 자료분석

    본 연구의 결과 분석은 Window SPSS 25.0 프로그램을 이용하여 처리하였다. 연구 대상자의 동질성 검증을 위해 Shapiro-wilk를 실시하였고, 중재 방법에 따른 근육의 특 성을 비교하기 위하여 공분산분석(analysis of covariance, ANCOVA)을 실시하였으며, 공변량은 실험군과 대조군의 훈련 전 초기 값으로 설정하였다. 통계학적 유의 수준은 α=.05로 설정하였다.

    Ⅲ. 연구 결과

    1. 중재 방법에 따른 그룹간 허리 근활성도 비교

    EMS를 결합한 허리 안정화 운동(Group Ⅰ) 그룹과 일 반적인 허리 안정화 그룹 운동(Group Ⅱ) 그룹 간 중재 전·후 비교한 결과, 척추세움근 비교에서 Group Ⅰ은 34.22±3.11 ㎷에서 42.64±4.33 ㎷로 Group Ⅱ와 비교하 여 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05)(Table 2).

    Table 2

    Comparison of muscle activity between groups(unit: ㎷)

    pre-test post-test F p

    Group Ⅰ Group Ⅱ Group Ⅰ Group Ⅱ

    Mean±SD Mean±SD

    ES (right) 31.98±5.41 30.92±5.91 40.11±5.86 36.05±5.78 8.78 .002*
    ES (left) 30.68±5.07 30.21±5.77 38.64±5.15 35.88±4.81 27.08 .03*

    p′ = ANCOVA

    *p<.05

    ES: erector spinae

    2. 증재 방법에 따른 그룹간 근육의 기계적 특성 비교

    EMS를 결합한 허리 안정화 운동(Group Ⅰ) 그룹과 일 반적인 허리 안정화 그룹 운동(Group Ⅱ) 간 중재 전·후 비교한 결과, 오른쪽 척추세움근 강성 비교에서 Group Ⅰ 은 81.22±8.24 N/m에서 77.11±7.98 N/m로, 왼쪽 척추 세움근 강성 비교에서 Group Ⅰ은 80.66±9.11 N/m에서 77.39±8.08 N/m로, 오른쪽 척추세움근 근긴장도 비교에 서 Group Ⅰ은 7.28±1.02 ㎐에서 6.09±0.90 ㎐로, 왼쪽 척추세움근 근긴장도 비교에서 Group Ⅰ은 7.11±0.92 ㎐ 에서 6.30±0.75 ㎐로, Group Ⅱ와 비교하여 통계학적으 로 유의한 차이가 있었다(p<.05)(Table 3).

    Table 3

    Comparison of changes in mechanical characteristics of the muscle between groups

    pre-test post-test F p

    Group Ⅰ Group Ⅱ Group Ⅰ Group Ⅱ

    Mean±SD Mean±SD

    stiffness (right) 81.22±8.24 N/m 82.29±9.32 N/m 77.11±7.98 N/m 79.82±9.14 N/m 19.94 .004*
    stiffness (left) 80.66±9.11 N/m 82.96±9.07 N/m 77.39±8.08 N/m 80.11±8.88 N/m 9.62 .007*
    tone (right) 7.28±1.02 ㎐ 7.44±1.26 ㎐ 6.09±0.90 ㎐ 6.93±1.03 ㎐ 10.53 .03*
    tone (left) 7.11±0.92 ㎐ 7.65±1.11 ㎐ 6.30±0.75 ㎐ 7.22±0.98 ㎐ 15.78 .01*

    p′ = ANCOVA

    *p<.05

    Ⅳ. 고 찰

    요통은 자세의 이상, 염좌, 근수축, 퇴행성 변화 등이 있으며, 자세의 이상으로 인한 허리뼈 부위 변화는 척추 관절에 과도한 하중이 가해져 신경과 근육 압박, 근육의 수축, 퇴행성 변화, 염증 및 파열 등이 일어나게 된다 (Wallden, 2009). 만성허리통증은 가정과 직장 및 활동과 참여하는 사회생활의 제한, 생업과 관련된 생활에 많은 어려움을 발생시킨다(James 등, 2020). 만성 요통 환자들 에 대한 접근방법으로 허리 안정성 운동의 중요성을 강조 하였으며, 허리 안정화 운동은 허리 주변 근육들의 강화 에 초점이 맞추어진 운동이며, 허리 및 몸통 안정성을 유 지하기 위해 근육을 최적 상태로 재교육하는 운동을 말한 다(Coulombe 등, 2017). 허리 주변 근육들의 강화는 기능 적 능력 향상과 통증 감소에 효과적이고, 허리통증의 재 발을 감소시켜 허리 건강 관리에 장기간의 효과가 있는 것으로 보고하였다(Calatayud 등, 2020). EMS 장비에서 발생하는 전기자극이 근육의 운동신경을 자극하여 각각 근육의 상호적이며 지속적인 수축 및 이완을 유발하고 근 력 향상을 유도한다(Weissenfels 등, 2019). 본 연구에서 는 만성 요통환자에게 EMS를 결합한 허리 안정화 운동이 허리 근육의 특성에 미치는 영향에 대해서 알아보고, 만 성 요통환자에 대한 효과를 규명함으로써 환자들에게 더 나은 삶의 질을 제공하기 위해 다음과 같이 논의하고자 한다.

    허리 안정화 운동은 자세 안정성을 증가시키기 위해 몸 통 주변 근육들의 협응된 수축을 유도하여 기능적인 자세 와 움직임 조절 능력을 회복시키고 근력을 향상시키는 운 동으로, 장소나 시간 그리고 비용이 적게 든다는 장점 때 문에 만성 요통 환자의 치료에 필수적인 접근방법이다. 강서정과 이정석(2018)의 연구에서는 만성 요통을 가진 성인 남녀를 대상으로 요부 안정화 운동을 시행한 결과, 요부 안정화 운동이 만성 요통을 가진 성인의 관절 가동성 과 안정성, 협응성을 향상시키고 몸통 근육 근력을 향상 시킨다고 보고하였다. 한미옥 (2024)은 만성 요통 환자와 건강한 일반인 35명을 대상으로 6주간 다양한 자세에서의 교각운동을 적용하였을 때, 허리 근육의 형태학적 변화와 근육 기능에 통계학적으로 유의한 차이를 보였으며, 지속 적인 신체활동이 이루어질 수 있도록 지도해야 하며 최소 20회 이상의 운동이 적용되어야 허리 근육의 비대와 근 기능 향상에 효과적이라고 보고하였다. 본 연구에서도 8 주간 주 3회 운동을 적용하여 20회 이상의 운동을 적용하 였다. KO 등(2018)은 허리 안정화 운동은 근육의 회복과 조절 능력의 향상을 통하여 몸통의 자세를 잘 유지하게 하고, 척추의 운동성과 안정성을 정상적인 수준으로 향상 시키는데 도움을 준다는 결과가 나타났으며, Zhang 등 (2015)은 허리 주변 근육의 긴장도를 정상화시켜 통증을 감소시킴으로써 기능적인 수행을 가능하게 하고, 이로 인 해 자세의 불안정성을 개선 시켜준다고 보고하였다. Sehrish 등(2017)은 허리 안정화 운동을 2주간 적용하였 을 때, 허리 주변 근육 유연성 개선에 효과가 있다고 보고 하였다. 만성 요통 환자는 허리 근육의 비정상적인 패턴 을 나타내는 특징이 있으며, 근력 변화에 관여할 뿐만 아 니라 근육의 기계적인 특성에도 변화에도 기여한다. 특히 척추세움근은 요통 발생 후 가장 먼저 근 위축이 발생하는 근육으로 통증 기간과 비례하게 나타나며 근육 두께 및 단면적 감소는 근육의 비정상적인 근육 활성도를 형성하 는 것을 의미한다(Russo 등 2018). 또한 만성 요통 환자는 척추세움근에서 산소를 전달하는데 장애가 있는 것으로 나타났으며, 안정화 운동 중재를 통해 부분적으로 회복이 가능하다는 결과를 나타냈으며, 허리 안정화 운동을 통한 근 기능 향상은 운동 단위 동기화 증가, 단면적 당 근섬유 분절 증가, 혈관 생성 증가 등 여러 요소들에 긍정적인 영향을 미친다(Valdivieso 등 2018). 허리 안정화 운동을 통한 강화된 허리 주변 근육의 근력 향상은 안정성을 제공 할 뿐만 아니라 허리 가동성의 향상에 긍정적 영향을 미친 다(Inani & Selkar, 2013). 본 연구에서도 허리 안정화 운 동을 적용한 모든 그룹에서 허리 근육 특성에 변화를 일으 켰지만, EMS를 적용한 허리 안정화 그룹에서 통계학적으 로 유의한 차이를 보였다. 이는 근육 전기자극 요법(EMS) 이 근육의 이완과 수축을 인위적으로 유도하여 정상적인 신경의 지배를 받고 있는 운동신경과 감각신경을 자극함 으로써 수의적 운동보다 더 큰 근육 활동을 발생시켜 근력 과 근긴장도 및 강성에 긍정적인 영향을 미친 것으로 생각 된다.

    근육 전기자극 요법(EMS)은 피부에 부착하는 패드형 전극을 이용함으로써 비침습적이고 사용이 편리하며, 중 재 목적에 따라 특정한 부위의 여러 근육들을 동시에 자극 할 수 있는 장점이 있다. 전기자극을 통해 인위적인 근수 축을 유발시켜 일반 성인과 운동선수들의 근육 기능을 개 선시키며, 수의적 동작이 어려운 환자들의 근 위축을 예 방하기 위한 치료적 목적으로도 의료현장에서 널리 사용 되고 있다(Lin & Yan, 2011). EMS는 손상 및 수술 후 재활 중에 적용되어 치료적으로 사용되었으나, 전기적으로 유 도된 근수축이 MVIC 보다 10~30% 더 큰 등척성 힘을 생 성하고, EMS로 훈련할 경우 30~40%의 근력이 향상될 수 있다고 보고하였다(Salehi 등, 2024). Dörmann 등(2019) 은 활동적인 여성을 대상으로 4주간 EMS를 적용한 트레 이닝을 진행한 결과, 최대 근력이 10%~16%씩 향상되었으 나 일반적인 체중부하 근력 트레이닝을 실시한 대조군과 효과의 차이는 나타나지 않았다. Miyamoto 등(2016)은 건강한 20대 남성을 대상으로 EMS를 처치하는 집단과 무 처치 집단의 넙다리네갈래근에 중재를 실시하여 비교 분 석한 결과, EMS를 중재한 집단이 무처치 집단에 비해 등 척성 수축 근력이 유의하게 증가하였다. Wirtz 등(2016)은 건강한 20대 남성을 대상으로 EMS 및 저항성 훈련을 함 께 실시하는 집단과 저항성 훈련만 실시하는 집단의 넙다 리네갈래근에 6주간 주 2회 중재를 실시하여 비교한 결 과, 근력 출력 및 수행 능력 모두 EMS와 저항성 훈련을 같이 중재한 집단이 저항성 훈련만 중재한 집단과 비교하 여 유의하게 증가하였다. Veldman 등(2016)은 EMS 적용 시 운동신경과 감각신경을 모두 흥분시켜 근력 증가와 근 비대를 유도할 수 있으며, Maffiuletti (2010)은 운동 축삭 을 흥분시켜 근력 증가를 유도할 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서도 허리 안정화 운동을 적용한 모든 그룹에서 척추세움근 근활성도에 변화를 일으켰지만, EMS를 적용 한 허리 안정화 그룹에서 통계학적으로 유의한 차이를 보 였다. Choi와 Shin (2021)은 근육 전기자극 요법을 이용한 근력 강화 운동이 일반적인 근력 강화 운동을 하는 것보다 효율적인 치료가 될 수 있는 중재라고 보고하였다. 유용 준 (2024)은 반월판 절제 수술한 일반 성인 남성을 대상으 로 EMS와 무릎 근력강화 운동을 중재한 결과, 근육의 뻣 뻣함을 측정한 항목에서 근육 뻣뻣함 개선에 EMS 적용이 효과적이라고 하였다. Kim 등(2015)은 건강한 20~30대 남성 1명을 대상으로 2시간 정도 장거리 운전을 운행한 뒤, Myoton Pro를 이용하여 척추세움근의 뻣뻣함과 근긴 장도를 측정한 연구에서 척추세움근의 뻣뻣함과 근긴장 도에서 유의한 차이를 보였다. 장시간 운전으로 인해 발 생되는 허리통증은 허리 근육 중에서도 특히 척추세움근 에 영향을 미친다고 보고하였다. 운전이라는 것은 단순히 앉아서 핸들을 조작하는 것이 아니라 그 안에서 다양한 신체의 균형적, 효율적인 움직임으로 이루어지는 것인데, 장시간 동안 운전하는 자세는 비대칭적인 자세를 유발시 켜 허리 근육들의 긴장도를 상승시켜 허리통증을 발생시 킨다(Jadhav, 2016). 근육의 비정상적인 근긴장도나 뻣뻣 함으로 나타나는 관절의 불균형은 비정상적 스트레스로 관절면, 관절낭, 근육과 결합조직의 적응에 대한 변화를 나타내게 된다(Hu 등, 2018). 근긴장도의 변화는 근육 불 균형을 초래하고, 불필요한 힘의 생성으로 관절의 위치 변화, 관절 내의 고유수용성 감각신경의 적응을 변화시키 며, 허리통증을 일으키게 된다(Vatovec & Voglar, 2024). 이처럼 허리통증은 허리 근육들의 긴장도와 상관관계를 갖고 있다. 본 연구에서도 허리 안정화 운동을 적용한 모 든 그룹에서 허리 근긴장도와 뻣뻣함에 변화를 일으켰지 만, EMS를 적용한 허리 안정화 그룹에서 통계학적으로 유의한 차이를 보였다. 이는 EMS는 운동 시 나타나는 수 의적 근수축에 더해 인위적인 전기자극을 줌으로써 추가 적으로 근육의 수축을 유발하며, 전기자극으로 인한 추가 적인 근수축은 근육의 대사 시스템에 영향을 주게 되고, 이는 산소 소비량을 증가시켜 근육이 원활하게 움직여 근 긴장도와 뻣뻣함에 영향을 미친것으로 생각된다. 본 연구 의 제한점으로 연구대상자는 전라북도 지역 소재의 종합 병원에 입원 환자로 한정하여 모든 만성 요통 환자에게 일반화하기 어려웠으며, 대상자의 개인 운동을 통제하지 못하여 연구에 미치는 영향을 배제하기 어려웠다. 추가적 으로 연구대상자의 심리적, 생리적, 환경적 특성을 통제 하지 못하였다. 앞으로 본 연구를 바탕으로 EMS와 허리 부위뿐만 아니라 여러 신체 부위와 다양한 운동 방법을 결합하여, 근활성도와 근 두께 및 운동 수행능력 상관관 계를 분석하여 효과를 확인하는 연구가 필요하다.

    Ⅴ. 결 론

    본 연구는 만성 요통 환자를 대상으로 EMS를 결합한 허리 안정화 운동을 8주 동안 실시한 후 허리 근육 특성에 미치는 영향을 분석한 결과, EMS를 결합한 허리 안정화 운동이 허리 근활성도 및 근긴장도·뻣뻣함 개선에 더 효과 적임을 알 수 있었다. 만성 요통 환자들에게 있어서 시간 적으로 효율적이고 효과적인 치료로 생각되며, 만성 요통 환자의 허리 근육 특성 개선을 통한 일상생활에서 삶의 질 향상에 긍정적인 영향을 주는 중재 방법으로 제안할 수 있겠다.

    Figure

    AOSPT-20-2-129_F1.gif

    Lumbar stability exercise combined EMS

    Table

    General characteristic of subjects(n= 30)

    M±SD; mean±standard deviation
    p= shapiro–wilk test
    Group Ⅰ:lumbar stabilization exercise with EMS
    Group Ⅱ:lumbar stabilization exercise
    ODI:Oswestry disability index

    Comparison of muscle activity between groups(unit: ㎷)

    <i>p</i>′ = ANCOVA
    *<i>p</i><.05
    ES: erector spinae

    Comparison of changes in mechanical characteristics of the muscle between groups

    <i>p</i>′ = ANCOVA
    *<i>p</i><.05

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