Ⅰ. 서 론

요통은 전 세계적으로 막대한 경제적 부담을 초래하는 주요 원인이며, 의료비 지출과 생산성 손실로 인한 사회 경제적 부담이 급격하게 증가하고 있다. 특히 청년 요통 환자의 급증은 전통적인 연령별 질병 패턴의 변화를 시사 하며, 예방 중심의 치료적 중재 개발에 대한 시급성을 제 기하고 있다(Hoy et al., 2014). 요통은 현대 사회의 환경 변화와 함께 장시간 좌식 생활, 부적절한 자세 유지, 신체 활동 감소 등이 일반화되면서, 젊은 성인층에서 요통이 주요 건강 위험 요소로 대두되고 있다(Foster et al., 2018). 이러한 변화는 요통을 중년층의 전유물에서 젊은 성인의 주요 장애 질환으로 전환시키며, 생애 전반에 걸 친 건강 관리 전략의 재정립 필요성을 강조하고 있다 (World Health Organization, 2020). 만성 요통은 단순한 통증 경험을 넘어 다양한 신체적 기능 장애를 유발하는 복합적 질환으로, 근골격계 기능 저하, 신경근 조절 능력 감소, 소화기 질환이나 심혈관 질환, 심리적 합병증 등을 특징으로 한다(Maharty et al., 2024). 또한 요통 환자의 20~40%는 우울증이 동반되며, 이러한 심리적인 문제는 치료에 있어 부정적인 영향을 미치게 된다(Ferreira et al., 2007).

요통의 발생 원인은 허리 주변 근육과 인대의 손상, 추 간판 탈출증, 척추 변형 등으로 발생하며, 특히 심부 안정 근의 기능 저하와 운동 조절 기전의 장애가 핵심적인 요인 으로 인식되고 있다(Hodges et al., 1996). 이러한 변화는 전통적인 근력 강화 중심 치료에서 신경근 재교육과 운동 조절 회복을 강조하는 치료적 접근으로의 전환을 촉진하 였다(O'Keeffe, 2020). 최근 물리치료는 통증 감소, 기능 회복, 재발 방지 등을 목표로 다양한 중재 방법이 발전해 왔으며, 특히 척추 중심의 코어 안정화를 강조하는 중재 가 큰 비중을 차지하는 추세이다 코어 운동은 근활성도 증진, 통증 감소, 기능적 회복에 효과적이며 유산소 운동, 근력 강화, 유연성 훈련을 통합한 복합 운동 프로그램은 단일 중재 대비 향상된 치료 성과를 보고하고 있다(Hlaing et al., 2021;Li et al., 2023).

생체 되먹임이란 시각, 청각, 촉각 등의 되먹임을 통한 생물학적인 정보를 통해 자발적인 조절(voluntary control) 을 통해 이루어지는 변화로(Kim, 2013), 학습자에게 정확한 운동 목표를 달성하고 운동 학습의 효과를 객관적으로 평가 하는 중요한 방법이다(Sielski & Glombiewski 2017). 특히, 시각적 되먹임 운동은 운동 단위에 따른 근육 섬유의 동원을 유도하여 근 활성도를 향상과 몸통의 안정성을 증가 시킨다 고 하였다(Russell et al., 2017). 불안정한 지지면 훈련은 예측 불가능한 환경에서의 자세 조절을 통해 고유수용성 감각과 신경근 적응을 촉진하는 혁신적 치료 방법으로, 균형, 안정성, 협응력, 코어 근력, 하지 근력 향상에 핵심적 역할을 수행한다(Anderson et al., 2005;Pohl et al., 2020). 동시에 생체되먹임은 실시간 수행 피드백을 통한 운동 학습 촉진과 최적화된 움직임 패턴 및 근활성화 전략 습득을 가능하게 하는 첨단 중재 도구로 활용되고 있다(Behm et al., 2012;Pohl et al., 2020). 선행연구에 따르면, Domeika et al.(2018)은 불안정한 트레이닝 머신으로 허리 통증 환자 의 균형 및 표면 근전도를 연구하였으며, Partner et al.(2014)는 시각적 및 청각적 생체되먹임 훈련을 적용하여 허리 통증 환자의 근활성도에 대한 연구를 진행하였다. Crasto et al.(2019)은 요통 환자를 대상으로 압력 생체되먹 임 장비를 사용하여 골반의 안정성을 연구하였다.

이처럼 불안정 지지면과 생체되먹임에 대한 단일 중재효 과는 입증되었으나, 아직까지 두 중재의 복합적인 중재 효과에 대한 연구는 현저히 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 청년 요통 환자를 대상으로 안정 지지면과 불안정 지지면에서의 생체되먹임 훈련이 근활성도, 균형 및 배가로 근 수행력에 미치는 효과를 규명하여 근거 기반 중재 프로토 콜 개발을 위한 과학적 근거를 제공하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상자

본 연구는 J시 OO병원에서 4 주간 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련을 청년 요통 환자를 대상으로 실시하였 다. 표본 크기는 G*Power 3.1.9.7 프로그램을 사용하여 산출하였으며, F 검정의 ANCOVA 고정 효과, 주 효과, 상호작용 옵션에서 유의수준 .05, 검정력 .80, 효과 크기 .57로 설정하고, 두 그룹과 한 개의 공변량을 고려하여 계 산한 결과, 필요한 최소 표본 크기는 27명으로 산출되었 다. 중도 탈락자를 고려하여 총 30명의 대상자를 모집하 였다. 연구대상자의 선정 기준은 다음과 같다. 20세 이상 39세 미만인 자, 정형외과적 수술을 받지 않은 자, 운동마 비 및 감각에 신경학적 증상이 없는 자, 요통으로 인한 약물을 복용하지 않는 자로 하였으며, 제외 기준은 퇴행 성 관절염 및 절단으로 치료가 불가능 한 자, 전신 근골격 계 및 신경계 질환이 있는 자로 하였다. 대상자들은 무작 위 배정 소프트웨어(random allocation software, version 1.0)를 사용하여 실험군과 대조군으로 15명씩 무작위 배 정되었다. 일반적인 특성은 다음과 같다(Table 1).

2. 측정도구 및 실험도구

1) 근활성도

본 연구에서 배바깥빗근, 배속빗근, 척주세움근의 근활 성도를 측정하기 위해 표면 근전도 시스템(BTS FREE EMG, BTS Bioengineering, 이탈리아)을 사용하였다(Figure 1). 본 장비는 측정된 근전도 신호를 10배로 증폭시켜 무 선 주파수 대역을 통해 컴퓨터 USB 단자에 삽입된 USB 무선 수신기로 전송되며, 수신된 데이터는 근전도 기기와 연결된 분석 소프트웨어(EMG Analyzer Software)를 통 해 자료를 수집한다. 근전도 신호 수집을 위해 표본 추출 률은 1000 Hz, 주파수 대역 필터 30∼450 Hz, 60 Hz 노치 필터를 설정하였다(Park & Yoon, 2019). 피부 저항을 최 소화하기 위해 전극 부착 부위를 알코올로 세정한 후 (Park et al., 2013), 배바깥빗근은 배꼽에서 옆으로 15cm 지점(Suehiro et al., 2014), 배속빗근은 위앞엉덩뼈가시 에서 3cm 안쪽과 위쪽 지점(Criswell, 2010), 척주세움근 은 허리뼈 2번 가시돌기에서 옆으로 2cm 지점에 전극을 부착하였다(Imai et al., 2010). 근활성도 측정은 도수 근 력 검사 자세를 기반으로 실시하였으며, 5초간 자세 유지 중 처음과 마지막 1초를 제외한 3초간의 RMS 처리된 근 전도 신호를 수집하였다. 총 3회 측정하여 평균값을 %RVC로 표준화 하였다(Kendall et al., 2005).

Figure 1

BTS FREE EMG

2) 균형 능력

본 연구에서는 균형 능력을 측정하기 위해 압력 분포 측정 플랫폼(PhysioSensing SolutionⅢ, RM Ingenierie, Portugal)을 사용하였다(Figure 2). 본 장비는 1600개의 압력 센서를 통해 다양한 균형 능력 및 압력 중심의 변화 를 실시간으로 측정한다(Chen et al., 2021). 대상자는 측 정 절차에 대한 사전 교육을 받은 후 측정을 실시하였다. 정적 균형은 60초간 양발 서기 자세에서 중력 중심점의 이동면적(surface area ellipse)과 체중 분배율(weight distribution)을 측정하였으며, 동적 균형은 8개 방향으로 의 체중 이동 시 최대 도달 거리를 통해 안정성 한계(limit of stability)를 평가하였다(Horstink et al., 2021 ; Rodrigues et al., 2022).

Figure 2

PhysioSensing SolutionⅢ

3) 요통지수

허리통증으로 인한 기능장애를 파악하기 위해 한국어판 오스웨스트리 기능 장애 수준 평가(Korean version-Oswestry Disabillity Index: K-ODI) 설문지를 이용하였다. 항목별로 통증, 개인위생, 물건 들기, 보행, 앉아있기, 서있기, 잠자기, 사회활동, 여행 및 이동 등의 9개 항목이 포함 되어있다. 범위는 항목별 0점부터 최대 5점이며 평가 점수의 총합이 45점이다. 환자의 점수를 총점으로 나눈 뒤 백분율로 바꾸어 표시하였다. K-ODI의 검사-재검사 신뢰도는 높은 수준이 다(ICC=0.92). 점수가 클수록 허리통증으로 인한 기능수행 수준 정도가 낮다(Kim et al., 2005).

4) 배가로근 수행력

본 연구에서 배가로근 수행력은 압력 생체되먹임 장비 (Stabilizer, Chattanooga Group Inc., USA)를 사용하여 측정하였다. 본 장비는 허리의 능동적인 안정성을 위해 사용되며, 주로 목, 허리, 골반에 안정성을 높이는 운동에 사용된다. 또한 허리와 골반의 깊은 근육 활성화를 평가 하며, 시각적 피드백을 통해 운동의 질과 정확도를 제공 한다(Kim et al., 2017;Li et al., 2023). 측정은 엎드린 자세에서 위앞엉덩뼈가시가 닿지 않도록 압력 생체되먹 임 장비를 배가로근 아래 위치시킨 후 초기 압력을 70 mmHg로 설정하였다(França et al., 2010). 대상자는 엉 덩관절의 움직임 없이 아랫배를 허리 쪽으로 당기는 동작 을 수행하여 압력을 64±2 mmHg로 10초간 유지하도록 하였으며 3회 측정 후 평균 수축 유지시간을 배가로근 수 행력으로 평가하였다(Hides et al., 2006;Kim et al., 2012).

3. 실험절차

본 연구에서 모든 대상자는 허리 안정화 운동을 각각 20분씩 중재하였으며, 추가로 실험군은 불안정 지지면 기 반 생체되먹임 훈련을, 대조군은 안정 지지면 기반 생체 되먹임 훈련을 각각 30분씩 중재하였다. 중재는 4주간 주 3회 실시하였다.

1) 허리 안정화 운동

허리 안정화 운동은 두 그룹 모두에게 동일하게 적용하 였으며, Oh et al.(2020)의 안정화 운동을 수정·보완하여 실시하였다. 운동 프로그램은 교각 운동(bridge), 한쪽 무 릎 폄 교각 운동(bridge with unilateral knee extension), 데드버그(dead-bug), 버드독(bird dog), 옆구리 들기 (side bridge) 순서로 구성하였다. 각 동작은 10초간 유지 하도록 하였으며, 5가지 동작을 1세트로 하여 세트 간 30 초 휴식을 제공하였다(McGill et al., 2003).

2) 안정 지지면과 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련

실험군은 균형 압력 플랫폼(PhysioSensing solutionⅢ, RM Ingenierie, Portugal) 위에 밸런스 패드를 설치하여 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련을 실시하였으며, 대 조군은 안정 지지면에서 동일한 생체되먹임 훈련을 수행 하였다(Chen et al., 2021;Maior et al., 2009)(Figure 3). 훈련은 1600개의 압력 센서를 통해 체중 이동을 감지하 고, 컴퓨터 모니터를 통한 시각적 피드백을 제공하는 게 임 기반 프로그램으로 구성하였다. 게임 프로그램은 무게 중심 이동을 통해 목표 지점을 맞추는 바트 게임(Bart game), 몸의 기울임을 통해 공을 조절하여 순발력과 조정 능력을 향상시키는 볼 밸런스 게임(Ball balance game), 시각적 자극이 추가된 복합 균형 훈련인 볼 밸런스-시각 자극 게임(Ball balance-visual stimulus game), 반응 속 도와 협응 능력을 개선하는 핑퐁 기반의 슬라임 퐁 게임 (Slime pong game)으로 구성하였다(Dinis, 2016). 모든 훈련은 치료사의 감독 하에 낙상 예방을 위한 안전 조치를 취하며 실시하였고, 총 4주간 주 3회, 회당 30분씩 적용하 였다.

Figure 3

Biofeedback Training on an Unstable Support Surface

4. 자료분석

본 연구에서 수집된 자료는 SPSS version 27.0 for Windows 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 연구대 상자의 일반적인 특성에 대한 동질성을 확인하기 위해 Levene's의 등분산 검정(Levene’s test)을 실시하였으며, 검사결과 등분산이 성립된 변수는 독립표본 t-검정 (independent t-test)을 통해 두 집단 간의 동질성을 확인 하였다. 각 집단의 정규성 검정은 Shapiro-Wilk 검정을 시행하였으며, 집단 내 근활성도, 균형 및 배가로근 수행 력을 비교 분석하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test) 을 시행하였다. 두 집단 간의 근활성도, 균형 및 배가로근 수행력을 비교 분석하기 위해 공분산 분석(ANCOVA)을 실시하였으며, ANCOVA 분석 시 각 변수의 사전측정값을 공변량으로 설정하여 실험군과 대조군 간 차이를 분석하 였다. 통계학적 유의 수준은 α= .05로 하였다.

Ⅲ. 연구 결과

1. 실험군 중재 전·후 근 활성도 변화 비교

실험군에서 중재 후 배바깥빗근, 배속빗근, 척추세움근 의 활성도가 증가하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<.05)(Table 2).

2. 대조군 중재 전·후 근 활성도 변화 비교

대조군에서 중재 후 배바깥빗근, 배속빗근, 척추세움근 의 활성도가 증가하여 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<.05, p<.001)(Table 3).

3. 그룹 간 근 활성도 변화 비교

실험군과 대조군의 그룹 간 중재 후 변화 비교에서는 실험군이 대조군에 비해 배바깥빗근, 배속빗근, 척추세움 근의 활성도가 더 크게 증가하며 통계적으로 유의한 차이 를 보였다(p<.05, p<.001)(Table 4).

4. 실험군 중재 전·후 균형 능력 변화 비교

실험군에서 중재 후 체중 분배율, 이동 면적 및 안정성 한계가 증가하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<.05, p<.001)(Table 5).

5. 대조군 중재 전·후 균형 능력 변화 비교

대조군에서 중재 후 체중 분배율, 이동 면적 및 안정성 한계가 증가하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05) (Table 6).

6. 그룹 간 균형 능력 차이 비교

실험군과 대조군의 그룹 간 중재 후 변화 비교에서는 실험군이 대조군에 비해 체중 분배율, 이동 면적 및 안정 성 한계가 더 크게 증가하며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(Table 7).

7. 실험군 중재 전·후 요통지수 변화 비교

실험군에서 중재 후 배가로근 수행력이 증가하여 통계 적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(Table 8).

8. 대조군 중재 전·후 요통지수 변화 비교

대조군에서 중재 후 배가로근 수행력이 증가하여 통계 적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05)(Table 9).

9. 그룹 간 요통지수 변화 비교

실험군과 대조군의 그룹 간 중재 후 변화 비교에서는 실험군이 대조군에 비해 배가로근 수행력이 더 크게 증가하 며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(Table 10).

10. 실험군 중재 전·후 배가로근 수행력 변화 비교

실험군에서 중재 후 배가로근 수행력이 증가하여 통계 적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(Table 11).

11. 대조군 중재 전·후 배가로근 수행력 변화 비교

대조군에서 중재 후 배가로근 수행력이 증가하여 통계 적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05)(Table 12).

12. 그룹 간 배가로근 수행력 차이 비교

실험군과 대조군의 그룹 간 중재 후 변화 비교에서는 실험군이 대조군에 비해 배가로근 수행력이 더 크게 증가하 며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.001)(Table 13).

Ⅳ. 고 찰

본 연구는 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련이 청년 요통 환자의 근활성도, 균형 능력 및 배가로근 수행력에 미치는 효과를 규명하여 근거 기반 물리치료 중재 프로토 콜을 제시하고자 하였다.

표면 근전도(BTS FREE EMG)를 통한 근활성도 분석에 서 배바깥빗근, 배속빗근, 척주세움근의 활성도를 평가한 결과, 집단 내 분석에서는 실험군, 대조군 모두 유의한 개 선을 보였으나, 집단 간 비교 분석에서는 실험군이 대조 군 대비 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이러한 결과 는 불안정 지지면에서 제공되는 지속적인 자세 동요가 신 경근육 계통(neuro-muscular system)에 복합적 적응 반 응을 유도하여 근육 간 협응성과 활성화 패턴의 정교화를 촉진하였음을 시사한다. 이는 불안정 지지면 운동이 핵심 안정화 근육의 동원 패턴을 향상시킨다는 Gibbons & Bird(2019)의 연구 결과와 부합하며, 특히 배속빗근의 현 저한 활성도 증가는 허리-골반 안정성 기전의 재구성을 통한 기능적 개선을 반영한다. Kwon(2015)이 제시한 하 지-척추 연쇄 시스템의 상호작용 이론에 따르면, 배속빗 근의 활성화는 운동 사슬 전반의 생체역학적 패턴을 최적 화하여 허리의 기계적 스트레스를 효과적으로 재분배한 다. 배바깥빗근의 유의한 활성도 증진은 Hodges & Richardson(1997)이 제시한 체간 근육의 예측적 자세 조 절 이론과 일치하며, 전향적 조절 기전의 강화를 나타낸 다. 척주세움근의 근활성도 개선은 Calatayud et al. (2019)이 강조한 후방 근육의 활성화가 척추 안정성 유지 에 미치는 핵심적 역할을 뒷받침한다.

PhysioSensing solutionⅢ을 통한 균형 능력 평가에서 체중 분배율, 이동 면적, 안정성 한계 측정 결과, 실험군 은 대조군 대비 모든 자세 조절 지표에서 통계적으로 유의 한 향상을 보였다. Hlaing et al. (2021)은 요통 환자의 균 형 훈련 효과와 일치하며, 감각운동 통합의 질적 향상을 반영한다. 불안정 지지면 훈련은 고유수용감각 민감도를 증진시키고 다중 감각 융합을 통한 자세 조절 전략의 정교 화를 유도하였다. Meier et al. (2019)의 연구에 따르면, 요통 환자에서 관찰되는 고유수용감각 결핍은 중추신경 계의 감각 처리 장애와 연관되며, 본 연구의 중재는 이러 한 감각운동 기능장애를 직접적으로 해결하는 치료적 환 경을 제공한다. 훈련 과정에서 요구되는 지속적인 자세 조정은 전정-시각-체성감각 통합을 촉진하여 적응적 자 세 반응의 효율성을 증대시킨 것으로 생각된다.

오스웨스트리 요통지수의 변화에서 실험군은 대조군 대비 통계적으로 유의한 개선을 나타냈다. Park과 Lee(2021)는 요통환자를 대상으로 불안정한 지지면에서 안정화 운동을 진행했을 때 허리 기능 장애지수에서 유의 미한 감소를 보였고, Majeed 등(2019)는 73명의 만성 요 통 환자를 대상으로 6주 동안 코어 운동을 적용한 결과 요통장애지수의 유의한 감소를 보고하였다. Chou 등 (2001)은 불안정한 지지면에서의 운동은 고유수용성 감각 을 자극하여 허리기능 향상과 통증에 유의미한 효과를 보 고 하였고, Arshad 등(2016)의 연구에 따르면 복부 근육 의 수축으로 내압이 증가하는 것은 몸통 안정화와 관련이 있다고 하였다. 본 연구에서 불안정한 지지면과 생체되먹 임 훈련을 결합한 훈련을 실시한 결과 요통지수에 더 효과 적임을 알수 있었다.

압력 생체되먹임을 통한 배가로근 수행력 평가에서 실 험군은 대조군 대비 통계적으로 유의한 개선을 나타냈다. Hides et al. (2006)은 배가로근이 척추 안정성과 통증 조 절에 중요한 역할을 수행하며, 불안정한 지지면과 생체되 먹임의 상승적 통합이 심부 안정화 근육의 운동 학습을 위한 최적의 신경가소성 환경을 조성함을 의미한다. 배가 로근의 기능적 향상은 복강 내압 조절과 허리의 기계적 안정성 증진을 통해 침해수용성 입력의 감소와 기능적 능 력의 회복에 기여한다. 불안정 지지면 훈련과 생체되먹임 의 통합적 적용은 복합적 과제를 통해 실시간으로 운동학 적 정보를 제공하여 운동 학습의 수행 지식을 최적화하 고, 운동 기술 습득의 가속화를 유도 한 것으로 생각된다. 또한 보강된 피드백 기전이 오류 감지 및 수정 능력을 향 상시켜 운동 프로그램의 정교화를 촉진하며, 불안정 지지 면을 이용한 자세 동요는 중추신경계에 지속적인 적응적 도전을 제공하여 신경가소성을 촉진하고, 감각운동 통합 의 질적 향상을 유도한 것으로 생각된다.

본 연구 결과 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련을 통해 높은 수준의 신체 기능적 요구가 필요한 젊은 성인 요통 환자군에 효과적인 중재 전략이 될 것이다. 그러나 본 연구는 특정 인구집단에 국한된 연구 설계로 인해 일반 화 가능성에 제약이 있으며, 특히 노인층이나 특정 병리 학적 상태를 가진 환자군에 대한 결과의 외적 타당도는 추가 검증이 필요하다. 또한 중재의 용량-반응 관계, 장 기적 유지 효과, 그리고 비용-효과 분석 등은 향후 연구 를 통해 규명되어야 할 중요한 과제이다. 따라서 본 연구 는 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련이 청년 요통 환자 의 신경근 기능, 자세 조절, 및 핵심 안정성에서 임상적으 로 의미 있는 개선을 유도하는 효과를 낸 것으로 생각된 다. 본 연구의 제한점으로는 집단 간 대상자 수가 적었고, 연구 대상자가 특정 지역의 청년 요통 환자를 대상으로 한정하였기에 모든 요통 환자에게 일반화하기 어려웠으 며, 연구대상자의 복용 중인 약물과 일상생활을 통제하지 못하였기 때문에 결과에 영향을 미칠 수 있는 제한점으로 생각된다. 또한, 요통 환자뿐만 아니라 자세불균형 환자, 뇌졸중, 편측성 운동을 실시하는 엘리트 선수에 대한 후 속 연구도 이루어져야 할 것으로 생각된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구는 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈련이 청년 요통 환자의 근활성도, 균형 능력 및 배가로근 수행력 향 상에 효과적임을 확인하였다. 실험군은 대조군과 비교하 여 근활성도, 균형 및 배가로근 수행력에서 유의미한 개 선을 보였으며, 이는 불안정 지지면 기반 생체되먹임 훈 련이 감각 통합과 운동 학습 촉진의 결과로 해석된다. 본 연구는 체계적인 평가 도구와 통제된 실험 설계를 통해 신뢰성을 확보하였으나, 중재 기간이 짧고 장기 효과를 검증하지 못한 제한점이 있다. 향후 연구에서는 장기적 효과와 환자 특성에 따른 맞춤형 프로토콜 개발과 연령에 따른 중재 방법으로 임상 현장에서의 적극적인 활용을 기 대해본다.