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여은 후
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1 2004 년대한임상건강증진학회춘계학술대회 Korean Society for Health Promotion and Disease Prevention [ 연수강좌 ] 소아에서의신체활동및체력측정 박경희 한림의대평촌성심병원가정의학과 서론 이많이진행되어왔다. 신체활동의감소는최근전세계적으로보건학적문제로제기되고있는성인과소아에서비만의유병률증가의중요한요인중하나이다. 체중은에너지섭취와에너지소비의균형을유지하는여러생리적기전에의해조절되는데, 비만의발생에기여하는인자로는유전적요인, 신체활동량감소, 좌식생활의증가, 섭취칼로리의증가등으로신체활동은체중의유지혹은증가및감소에주된역할을한다. 1) 과거부터지금까지시행된연구들을통해서수년간의영양섭취의변화를보면, 총칼로리섭취량과지방섭취는약간줄어들거나변화가없는데이처럼비만이늘어나는것은신체활동정도가감소한것에도상당한원인이있을것이라추정할수있다. 미국의 Surgeon General Report에서도어린이들이성장할수록신체활동량이줄어들어약 14% 정도의청소년들이최근신체활동이거의없었다고보고하고있으며, 이러한현상은소녀들에서더두드러졌다. 2) 규칙적인신체활동이성인에서심폐지구력, 유연성, 근력및근지구력의향상, 비만감소등의결과를가져온다는것이여러연구에서밝혀졌고소아및청소년을대상으로도규칙적인신체활동과체력, 심혈관질환의위험인자와의관계를본연구들이많이행해졌다. 3) 소아에서는활동적인행위에의해총에너지소비가결정되므로신체활동이총에너지소비에서매우중요한요소이나, 소아의경우에는어른과달리 MET 등의개념처럼다양한신체활동의강도를등급화한것이체계화되어있지않고, 신체활동자체도 놀이 등의형태로모호한경우가많아신체활동량을정확히측정하기가어렵다. 따라서소아에서신체활동의유형, 활동의기간, 효율등에대한자세한연구는많이시행되지않았지만, 성인에서처럼소아에서도신체활동을측정하는다양한방법들이고안되었고각방법의타당도와여러방법들간의일치도를조사하는연구들 에너지소비 에너지소비는여러요소로구성되어있다. 총에너지소비는기초대사량, 음식물섭취에의한발열효과, 신체활동에의한에너지소비등을포함한다. 기초대사량 (Basal Metabolic Rate : BMR) 은안정시대사량 (Resting Metabolic Rate : RMR) 로도불리는데, 이는심장박동, 근육기능, 호흡등의삶을영위하는데필요한최소한의에너지소비를말한다. 음식물섭취에의한발열효과 (Thermic Effect of Feeding : TEF) 는소화, 흡수, 저장, 섭취한영양소의처리등에사용되는에너지를말하며대개총에너지소비의약 10% 정도로추정된다. 신체활동에의한에너지소비 (Activity Energy Expenditure : AEE) 는일상생활에서의신체활동에의해소비되는에너지를의미한다. 4) 어린이, 특히활동량이적은어린이에서안정시대사량은총에너지소비의상당 부분을차지한다. 과거에는비만한어린이가비만하지않은어린이에비해안정시대사량이높다고도알려졌으나최근연구들에서는어린이, 청소년모두에서비만한경우와비만하지않은경우가비슷하다고알려졌다. 5) 에너지소비의측정은대개칼로리미터를이용하는데, 직접칼로리미터는열발산을직접측정하는것으로사람을대상으로시행하기에는기술적인어려운부분이있어거의사용되지않고있으며대부분의연구들에서는간접칼로리미터를이용하고있다. 1. 간접칼로리미터 (indirect calorimetry) 호흡기가스분석을통해에너지발생을측정하는것으로단백질, 탄수화물, 지방및알코올의연소 ( 혹은산화 ) 과정에 S76

2 서의산소소비와이산화탄소생성을측정하는방법이다. 따라서산소소비에대한이산화탄소의생성비 (respiratory quotient: RQ) 수치를통해서산화된기질의유형을알수있는장점이있다. ( 예 : 탄수화물 1.0, 지방 0.7 등 ) 측정용마스크, 마우스피스혹은가스를모으기위한시스템이있으면단기간의휴식이나운동후에측정가능하고 24시간이상의장기간측정이필요한경우에는특별히제작된작은실험공간에서생활하면서측정하기도한다. 6) 안정시대사량은전날격렬한신체활동을금하고하룻밤금식한상태에서아침에깨서누운채로 30-40분정도휴식을취한후금식한상태에서측정한다. 음식에의한발열효과를측정하기위해서는이미칼로리가계산된정해진음식을먹고 3-4시간후에측정한다. 상용화된장비가많이있어어른들에서는측정이쉬운데, 이장치를소아에서사용하는것에무리는없다. 하지만소아를대상으로특별히제작된장비는아직없다. 기초대사량측정시어른들은실험실이나병원검사실에서자고일어난직후에측정한다. 소아에서도이방법을동일하게적용할수있지만늘쉬운것은아니다. 7) 어린이들의경우에는안정상태를유지하기위해서는텔레비전이나만화를보게하는방법이사용되기도한다. 8) 측정시간은대개 30분정도로매우짧다. 따라서 24시간장기간동안의에너지소비를측정하기위해서는특수제작된작은공간에서생활을하면서측정하는방법을사용한다. 이러한방법이 4세어린이들에서도성공적으로시행된바가있긴하지만, 측정공간의환경이일상적인상황에비해생소하여신체활동이오히려제한될수있다는단점이있다. 6) 2. Doubly Labeled Water 법 2 H 2 O와 2 H 18 2 O의혼합물을경구복용하여발생하는이산화탄소의양을측정하여총에너지소비를측정하는방법이다. 1950년대 Lifson 등에의한동물실험에서최초로시행된이래 Schoeller 등에의해사람에서도적용가능함이밝혀졌고지금까지총에너지소비를측정하는 gold standard 로알려져있다. 6) 비침습적이고일상생활에지장이없이 7-14일간자유롭게생활하면서측정가능하고, 간접칼로리미터등에의한안정시대사율을함께측정할경우, 신체활동에의한에너지소비를추정할수있다는장점이있다. 하지만비용이많이들고, 동위원소비율을측정하는분광계 (spectrometer) 등의장비가필요하다는등의문제로대규모역학연구에서사용되기에는 적합하지않다는제한점이있다. 또한약 2주간모든활동의에너지소비에대한정보를주는것이지각각의신체활동유형에따른소비를정량화한것은아니라는한계가있다. 4) 어른과소아를대상으로이측정법의타당도를검증하기위한실험실연구들이행해졌는데, 특수하게고안된공간에서간접칼로리미터를이용하여측정한결과와약 5-10% 내의정확도를보이고있다. 6) Goran 등은 4-6세어린이들에서 double labeled water 방법을이용하여에너지소비, 심박동수, 휴식시에너지소비, 신체구성등의관계를정량화했다. 안정시심박동수와 DLW 법에의해측정된에너지소비에는유의한상관관계가있었다. 9) 신체활동량의측정 신체활동이란골격근의수축에의한모든신체적움직임으로정의된다. 신체적활동과운동이동일한개념으로인식되기도하지만운동은체력을증진시키고자하는목적으로행해지는잘고안된조직화된활동을의미하므로두용어는다르게구분되어서사용되어야한다. 신체활동을정량화하고정확히기술하기위해서는신체활동의유형과목적 ( 예 : 여가활동혹은의무적활동, 유산소혹은무산소운동, 직업종사로인한활동등 ), 강도, 유효성, 기간, 빈도, 활동에사용되는특정에너지소비등이함께고려되어야한다. 신체활동을측정하고자하는여러방법들이개발되고있지만자료의타당도를입증할만한이상적인기준이부족하다. 현재주로사용되는표준화된방법으로는실험실환경에서의간접칼로리미터측정, doubly labeled water법등이다. 6) 측정방법은비교적쉽고스스로작성하기쉬운설문으로부터시작해서관찰법이나실험실측정에이르기까지매우다양하다. 실험실에서행하는방법이보다더정확하지만대규모의집단에적용하기에는적합하지않은반면, 자가기입식방법이나관찰법은그반대이다. Westerterp 등은신체활동을측정을측정방법에따라행동관찰 (behavioral observation), 설문 ( 일기, 회상설문, 인터뷰포함 ), 생리적지표 ( 예, 심박동수 ), 칼로리미터 (calorimetry), 동작감지기 (motion sensor) 등의 5가지범주로나누었다. 10) 1. 직접관찰법 신체활동을측정하는가장기초적인방법중하나는직접 S77

3 행동을관찰하는것이다. Fargo Activity Time-Sampling Survey (FATS) 는 8개의범주와각범주당 3개의강도를기록하게하는 10초간격관찰 -기록과정이다. Children s Activity Rating Scale (CARS) 는 3-5세소아에서에너지소비를대변하는활동지수를산출하기위해 Puhl 등에의해고안된방법으로 5개의단계척도를이용한것이다. 심박동수와산소섭취량을기준치로하여각단계별신뢰도와타당도가연구되었고다양한인종으로구성된 3-4세소아를대상으로시행한연구에서도 0.7 이상의신뢰도를보였다. 낮은연령대어린이들의경우에는직접관찰법이가장좋지만, 이러한방법은비용이많이들고관찰기간이길어질수록정확도가떨어질수있다. 4),11-12) 2. 설문및인터뷰 설문지는대규모역학연구에서매우유용하다. 설문항목들은대개매일의신체활동종류, 기간, 빈도등에대한질문으로구성되어있는데이런정보들은 doubly labeled water 법에의한총에너지소비량측정이나장기간의심박동수모니터링등의방법에서는쉽게얻지못하는정보들이다. 대개자가기입식의설문이가장흔히사용되는데, 일반적으로이런형태는 10세이상의어린이들에게적합하며 10세이하의어린아이들에서사용하기위해서는교사나부모의도움이필요하게된다. 어린이를대상으로설문지를사용할경우에는아이나부모가자신의활동에대한정보를정확히기억해낼수있는지에관한문제가있을수있다. 한연구에의하면, 아이들은지난주에행한자신의신체활동의약 50% 정도밖에기억해낼수없다고한다. 13) 따라서설문지나인터뷰방법을사용할경우에는기억에의존하는정보의정확성에관한문제가있다. 또한작업관련신체활동도없고일상생활에서의활동강도나종류가매우다양한점등에서어린이들의신체활동종류나양상이어른과는달라서애매모호한표현의신체활동에대한정보를 ( 예 : 놀이 30분 ) 양적인정보로전환 ( 예 : kcal/session) 해야하는것에어려움이있다. 설문지의종류나타당도검증면에서도차이가있다. 어른들을대상으로한연구들에서는 Minnesota, Paffenberger, Stanford 7-Day recall, Baecke, Framingham 설문, IPAQ 등많은설문들이개발되었고타당도와신뢰도를검증하는연구들이진행되어오고있지만, 아이들만을대상으로고안된설문은그리많지않으며제대로평가된것도많지않다. 6) 그중에서도어린이들의신체활동을측정하기위한설문을만들어내고검증하기위한많은노력들이있어왔다. Netherlands Health Education Questionnaire는 1에서 5까지의척도로표시하는 8개의신체활동관련설문항목으로구성되어있다. 내용은 1) 혼자노는것을좋아하는지다른아이들과함께노는것을좋아하는지, 2) 정적인놀이를하는지강도높은놀이를하는지, 3) 체육시간을좋아하는지싫어하는지, 4) 독서를좋아하는지싫어하는지등에대한선호도를표시하게되어있다. Keiska 등의설문은수면, 낮잠, 텔레비전시청, 놀이등에보내는시간에대한인터뷰이고결과는하루당활동시간으로표현된다. Spearman 상관계수는 0.35, 단일축동작감지기인 Caltrac 가속도계와의상관관계에서타당도는 0.8이었다. 14) 101명의어린이를대상으로 doubly labeled water법과함께시행한연구에서설문과 doubly labeled water 법에의한에너지소비측정치는유의한상관관계를보이지않았는데, doubly labeled water법에의한에너지소비는모든신체활동의기간및강도를반영하지만설문에의한활동도는여가활동에보낸시간을반영할뿐이지활동의강도등을고려한것이아니기때문으로설명할수있다. 15) Amsterdam growth 연구설문은학교와관련된신체활동 ( 통학수단, 체육교과등 ), 스포츠활동, 체계적이지않은활동등의유형, 강도, 기간에대한내용을포함하고있다. Minnesota Leisure Time Activity Questionnaire에서비활동성을고려한설문인 extended Minnesota Leisure Time Activity Questionnaire을청소년을대상으로 doubly labeled water 측정법과함께시행한연구에서도두측정방법간에유의한상관관계 (r=0.73, p<0.01) 가있었다. 16) 3. 심박동수모니터링 (Heart Rate Monitoring) 심박동수의상승은신체에너지소비량과상관성이높기때문에심박동수측정은개인의에너지소모량을간접적으로측정하는기본자료가된다. 측정된심박동수를간접칼로리미터로측정된휴식시혹은다양한부하정도에서의산소섭취와연관을시키면심박동수와산소섭취간의관계에대한회귀방정식을이용하여에너지소비를측정하는것이가능하다. 4) 1950년 Bergen 과 Christensen의연구에서걷거나뛰거나자전거를타는동안심박동수와산소섭취간의직선상의관계가있다는것을증명하면서심박동수를이용한에너지소비의추정이시작되었다. 심박동수는피검자의대사활동과자세를반영할뿐아니라순간적인감정상태나기후조건, 활동하는데이용되는특정근육의영향을받기도한다. 심박동수는신체활동을직접측정하는방법이아니라활동에의한심폐기가받는상대적인스트레스를측정하는것이므로신체 S78

4 활동과심박동수와의관계는저강도의활동에서보다는중등도이상강도의활동에서보다더확실하다고볼수있다. 17) 심박동수모니터링을통해측정된결과와다른신체활동측정도구로측정된결과의상관관계를본연구들에서는 7-15세소아를대상으로 doubly labeled water법과함께시행한연구에서개개인에서의불일치도가 -16.9% 에서 +18.8% 에이르기까지매우다양한결과를보여주었고다른연구들에서도심박동수모니터링의재연성과타당도를검증한연구들의결과는매우다양하다. 10),17-18) 4. 보수계 (pedometer), 가속도계 (accelerometer) 보수계 (pedometer) 는일명만보계로불리며보행수를기록하는것이다. 이방법은걷는속도가매우느려지거나매우빨라지면측정이부정확해질수있다는단점이있어신체활동을측정하는연구에서는제한적으로사용되어왔다. 최근홍콩에서 148명의어린이에게 pedometer 와 CARS 설문을함께시행하여비교한연구에서는둘간의유의한상관관계를관찰할수있어서 pedometer 가신체활동의강도를측정하는데유용한도구라는것을결과도있었다. 19) 동작감지에의한신체활동측정법으로최근에는가속도계 (accelerometer) 가더많이사용되고개발되고있다. 가속도계에는개별적인신체활동을할때발생하는근력과신체의가속도간에상관관계를기본으로하는측정법이다. 초기에개발된방법은수직축으로의동작만감지한다는제한점이있었는데이후에는세방향축 (triaxial) 의동작을감지하는방법이개발되었다. 걸어올라가거나내려올때처럼경사가고려되지않으면측정이부정확해질수있으므로다양한신체활동에의한에너지소비를측정하는데있어서의신뢰도에대한많은의문이제기되었다. 어린이들을대상으로단일축감지기인 Caltrac 을이용하여행한실험실연구에서는상관관계 (r= ) 가있었다는결과도있지만, 심박동수모니터링, doubly labeled water 법, 간접칼로리미터등의방법과함께시행한연구들에서는신뢰도와타당도가높지않은결과를보이기도했다 ) 이를보완하기위해이후개발된세방향축동작감지가속도계는연구들에서단일축가속도계에비해다른측정법과더높은상관관계를보였고자기기록식의설문을통한에너지소비추정치의비교연구에서도가속도계로측정한에너지소비와보정된심박동수와의상관관계는 (r=0.71) 자기기입식설문에의해측정한에너지소비와보정된심박동수와의상관관계 (r=0.36) 보다더의미가있었다. 자기기입식설문에의 한에너지소비는심박동수를추정하는데있어서가속도계에비해표준오차가더컸고더과장된결과를보였다 ) 체력측정 체력 (physical fitness) 은근육운동이요구되는작업을만족스럽게수행하는데필요한능력으로정의된다. 체력에는여러요소가포함되며한항목에서적합한정도라고해서다른항목또한비슷한정도이지는않다. 특히비만한소아에서는더욱그러하다. 과도한지방으로인해체력의모든요소가장애를받지는않으므로비만한소아에서는매우다양한정도를보일수있다. 성장과정에서연령과근골격계의성숙이늘같은속도로이루어지는것은아니므로같은연령대에서도성숙정도에따라자신연령대의정상기준치와비교했을때더떨어지는결과를얻을수도있다. 체력측정에있어서생리적성숙도고려해야할사항중하나이다. 한연구에의하면성적성숙단계에따라소년들에서는체력에유의한차이가있었고소녀들에서는비교적적은영향을미치는것으로보아체력등급을나눔에있어소년들에서는생물학적성숙도함께고려해볼만하다. 25) 소아에서의운동능력과활동을측정하는지표로는심폐기능, 유연성, 근력, 지구력, 민첩성, 순발력등이포함된다. 초등학생이상을대상으로시행한 1998년국민체력실태조사에서는체력측정항목으로 50m 달리기, 1200m 달리기, 제자리멀리뛰기, 30cm 높이팔굽혀펴기, 무릎대고팔굽혀펴기, 윗몸일으키기, 앉아윗몸앞으로굽히기등의항목을실시하여스피드, 전신지구력, 순발력, 근력및근지구력, 유연성을측정하였다. 26) 1. 심폐지구력 (cardiorespiratory endurance) 오랜기간동안중등도강도의전신적신체활동을유지하는능력으로건강유지와가장밀접한상관관계를가지는항목으로알려져있다. 측정방법은대개에르고미터 (ergometer) 나트레드밀 (treadmill), 계단오르내리기 (step test) 등이며초등학생이상의소아및청소년에서는하바드스텝을이용한다. 2. 유연성 (flexibility) 관절의구조및근육의신전성, 그리고관절을싸고있는 S79

5 인대와근막에의해결정되는관절의가동영역을의미한다. 소아및청소년에서는앉아윗몸앞으로굽히기 (Sit and reach) 로측정한다. 방법은발바닥이측정기구의수직면에완전히닿도록무릎을펴고바르게앉은후양손을쭉펴서측정자위에대고허리를굽히며양손끝으로측정기구를밀게하여측정한다. ( 양발사이의거리는 5cm가넘지않도록한다.) 학령전기아동의경우에는발끝보다손끝이내려가는길이를측정한다. 구름선과직각으로계측한다. 6. 평형성신체를일정한자세로유지할수있는균형능력을의미하며눈감고외발서기로평형감각을측정한다. 7. 협응성 3. 근력 (muscular strength) 근육이수축하거나수축하려는상태에서저항에대하여근육이한번에최대로발휘할수있는힘의양을의미한다. 학령전기아동의경우에는앉아서양손으로가슴부위정도의높이에서공을힘껏앞으로던져서날아간거리를측정하며초등학생이상에서는배근력계를이용하여측정한다. 4. 근지구력 (muscular endurance) 운동을효율적으로수행하기위한운동능력과감각기관의통합및조화능력을의미한다. 일정한거리에서바구니에공넣기로측정한다. 8. 민첩성 어린이의경우바닥에서튀겨오르는공을손으로치는방법으로측정하고초등학생이상에서는사이드스텝을이용하여측정한다 ) 일정하나근육작업을수행하는데있어서강도를변화시키지않은상태로얼마나오래작업을지속할수있는가하는능력을의미한다. 학령전기아동의경우에는두손을허리뒤로한채상체를굽히지않은채로앉았다일어서기를시행하여측정하고초등학생이상에서는윗몸일으키기 (Sit-up), 팔굽혀펴기 (Push-up) 등의방법으로측정한다. 윗몸일으키기의측정법은발을 30cm 정도벌리고무릎을직각으로굽히고양손은머리뒤에서깍지를끼고등을매트에대고누우면보조자가피검자의발목을양손으로누른준비상태에서 " 시작 " 과동시에상체를일으켜양쪽팔꿈치가양쪽무릎에닿은다음, 다시누운자세로돌아가게한다. 팔굽혀펴기는남자의경우에는엎드려팔굽혀펴기를, 여자의경우무릎대고엎드려팔굽혀펴기를시행한다. 5. 순발력 결론소아기신체활동은심폐기능이발달하는데매우중요한역할을하는데, 비만한소아에서신체활동정도가줄어있음은성장과정에서심폐계의부적절한발달로이어질가능성이있음을시사한다. 또한여러역학적연구들에서비만한소아는대개중등도이상의신체활동에참여하는정도가적고, 텔레비전을시청하는시간이긴아이들이더비만한경향을보이는등소아에서신체활동의중요성이제기되고있다. 따라서국외에서는소아의신체활동을측정하기위한여러방법들이제기되어왔고그방법의타당도를확인하기위한연구들이많이진행되어왔다. 국내에서도증가추세를보이고있는소아비만의적절한예방및관리를위해소아에게적합한신체활동측정법이연구되어야할것이다. 짧은단위시간에순간적으로낼수있는신체의수행능력을의미한다. 15세이하에서는제자리멀리뛰기로, 16세이상에서는수직뛰기로측정한다. 제자리멀리뛰기 (Standing Long Jump) 방법은발구름판위에 10-20cm 정도발을벌리고편한자세를취한후팔이나몸, 다리로충분하게반동을주어가능한멀리뛰게한후발구름선에서가장가까운발뒷꿈치의착지점까지거리를발 참고문헌 1. T. Lobstein, L. Baur, R. Uauy. Obesity in children and young people ; a crisis in public health. Obesity Reviews 2004;5(suppl 1): CDC. A Report of the Surgeon General ; Physical activity S80

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Special Issue (%)

Special Issue (%) Special Issue Childhood Obesity Dong Hwan Lee, M.D. Department of Pediatrics Soonchunhyang University College of Medicine & Hospital Email : ldh@hosp.sch.ac.kr Abstract Due to economic growth, and as lifestyles