Neurotherapy 2009;14(1):13-21 al., 2008). 내측광근의근력감소는주로전방십자인대손상, 슬개대퇴통증증후군등슬관절에장해가발생했을때뿐만아니라슬관절에직접적인손상이가해지지않았더라도침상안정을필요로하여장시간동안슬관절신근을사용하지않는편마비등의질환에서도나타

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응석 우
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1 NEUROTHERAPY 대한신경치료학회지제14권류호열제1호 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 류호열 연세대학교의료원세브란스재활병원물리치료팀 The Effects of Backward Walking Training on Knee Isokinetic Strength and Vasus Medialis Surface EMG Ho-Youl Ryu Department of Physical Therapy, Rehabilitation Hospital, Yonsei University Health System Background and Purpose Backward walking exercise is being recommended for increasing lower extremity strength, especially vastus medialis strength. But little research has been conducted backward walking training to clarifying vastus medialis strength. The purpose of this study is to verify the effectiveness of backward walking training on knee muscle strength especially vastus medialis strength. Subjects and Methods Fourteen healthy male adults were randomly divided into backward walking (BW, n=7) and forward walking (FW, n=7) training groups. Each group took part in muscle strength tests of knee extension and flexion isokinetic peak torque (PT), total work (TW). Vastus medialis (VM) and vastus lateralis (VL) root mean square (RMS) of electromyographic (EMG) also measured during maximal voluntary isometric contraction. Each group took one week resting period and then, performed BW and FW training program for 6 weeks, consisting of 3 sessions per week for a total of 18 sessions. The training intensities applied to individual subjects were at 65% of their VO 2 max respectively. Results The BW training group showed a significant increases in knee extension and flexion isokinetic PT (4.6%, 13.9%), isokinetic TW (17.34%), and isometric VM EMG RMS (48.5%). But FW training group did not show a significant increase in any of the items. Conclusion BW training has positive effectiveness on knee muscle strength, especially vastus medialis strength, which is acting as medial stabilizer of the patella. Key words Backward walking, Vastus medialis, Isokinetic strength, EMG 책임저자류호열, yurcamp@hanmail.net 논문접수일 2009 년 8 월 1 일수정접수일 2009 년 9 월 5 일게재승인일 2009 년 9 월 20 일 Ⅰ. 서론무릎을펴는주동근역할을수행하기때문에서있거나걷는따위의모든동작에서중요한기능을담당하는슬관절신근은대퇴직근, 외측광근, 중간광근, 내측광근으로구성되어있으며장골과대퇴골에서기시하여슬개골을건으로둘러싸고내려와경골에서정지한다 (Farahmand et al., 1998). 운동역학적으로슬관절신근을구성하는네개의근육은기시점이다르기때문에서로다른방향으로힘이작용하게된다. 이다양한힘의방향을합쳐하퇴를신전시키는지렛대역할을수행하는것이슬개골이다 (Hungerford & Barry, 1979). 슬개골을중심으로안쪽과바깥쪽에위치한내측광근과외측광근은슬개골에사선의힘을가하는비스듬한근육섬유를가지고있다 (Farahmand et al., 1998). 이두근육은서로반대의힘을가하기때문에슬개골의규칙적인움직임 (tracking) 과안정성에기여한다 (Sakai et al., 2000). 내측광근은해부학적으로대퇴 골을중심으로약 52 내측으로기울어져있어다른근육에비하여가장큰경사각을형성하며 (Powers, 1998) 슬개골에내측안정성을제공하는유일한근육이다 (Lin et al., 2008). 근수축시슬개골을외측으로잡아당기는외측광근, 중간광근, 장경인대와비교할때내측광근에기능이상이발생할경우슬개골의역학변화를일으킬수있다 (Huberti & Hayes, 1984). Naotaka 등 (2000) 은카데바 (cadaver) 를대상으로한생체내실험에서정상상태의내측광근과외측광근의힘의비율을고려하여, 외측광근에 50N의힘을가하고내측광근에 40N의힘을가하도록하여슬개골의움직임을분석하였다. 이후외측광근에가해진힘은그대로유지하고내측광근에가해진힘을 25% 감소시킨결과, 슬관절완전신전과 15 굴곡자세에서통계적으로유의한슬개골의외측이탈을보였다고하였다. 따라서내측광근의근력이감소하게되면외측광근, 중간광근, 장경인대등에의해슬개골은외측으로이탈하여주변연부조직과잦은충돌을일으켜다양한만성슬관절질환을유발하게된다 (Lin et 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 13

2 Neurotherapy 2009;14(1):13-21 al., 2008). 내측광근의근력감소는주로전방십자인대손상, 슬개대퇴통증증후군등슬관절에장해가발생했을때뿐만아니라슬관절에직접적인손상이가해지지않았더라도침상안정을필요로하여장시간동안슬관절신근을사용하지않는편마비등의질환에서도나타날수있다. Fox (1975) 는슬관절신근중내측광근이계통발생학적으로가장마지막에발달하고, 슬관절신근미사용시내측광근의위축이가장빨리나타나며, 재활운동시다른슬관절신근에비하여가장늦게근력증가가이루어진다고보고하였다. Souza와 Gross(1991) 는슬개대퇴통증증후군환자의표면근전도 (EMG) 연구에서무릎을펼때외측광근에비해내측광근의 EMG가유의하게감소하였으며, Mariani와 Caruso (1979) 는슬개골탈구가일어나는환자들의내측광근 EMG가일반인에비하여유의하게감소한다고하였다. 이와같이내측광근근력감소에의한슬개골역학변화는만성슬관절질환으로고착화될수있다 (Lin et al., 2008). 그러므로내측광근의근력감소에의한슬개골역학변화를예방하기위해서는내측광근근력훈련을일상적훈련프로그램에포함시켜야한다 (Bentley et al., 2000; Lattier et al., 2004). 내측광근근력증가를위해추천되고있는다양한훈련프로그램중후방보행훈련은 1980년대초반부터전방십자인대손상환자의재활운동으로서장점이부각되면서연구가이루어지기시작하였다 (Threlkeld et al., 1989; Winter et al., 1989; Flynn and Soutas-Little, 1993). 같은속도로보행을할경우, 슬관절에가해지는압박력은전방보행시체중의 5~ 6배에이르지만후방보행시체중의 3배정도로감소하며 (Flynn & Soutas-Little, 1991), 전방십자인대에가해지는신장력이감소되고 (Threlkeld et al., 1989), 최대산소섭취량증대및체지방감소등의장점이있다. 이러한효과들과더불어슬관절신전근력, 특히내측광근의근력증가에있어후방보행은전방보행보다높은효과가있다고하였다 ( 한상완, 2005; Cipriani et al., 1995). 이와같은후방보행의운동학적특성을고려한훈련효과에대해연구자들은에너지대사와유산소운동능력향상등에대해서는일치된연구결과를보였으나 (Terblanche et al., 2005), 하지의등속성근력증가에대해서는일치되지못한결과를보이고있다. Threlkeld 등 (1989) 은 8주훈련후 75, 120 /sec에서등속성최대근력은유의한증가를보였으나 180, 210 /sec에서는유의한증가를보이지않았다고하였으나, Terblanche 등 (2005) 은 6 주훈련후슬관절굴근의등속성최대근력은유의한증가를보였으나슬관절신근은유의한증가를보이지않았다고하며, 그원인으로 6주의훈련기간이근력증가를보이기에는다소짧았기때문일것이라고하였다. 그러나두보행훈련후슬관절등속성근력을분석한선행연구자들은연구대상자개인별체중차이를고려하지않았다. 또한 1회 20분, 주 3회, 6 주이상동안진행된유산소성훈련후의연구대상자의체중감소를고려하지않았기때문에슬관절등속성근력에대해서일치되지못한결과를보였을것으로생각된다. 따라서연구대상자개인별체중차이에의한근력의통계학적표준편차를최소화시키기위해체중 1kg당등속성최대근력 (Nm/kg) 으로표준화할필요가있으며, 훈련전과후의연구대상자체중변화를고려해서등속성근력을분석할필요가있다. 또한후방보행이내측광근근력에미치는영향을연구한대부분의연구들은 1회성운동을통한전방보행과후방보행의표면근전도연구만실시하였을뿐 ( 한상완, 2005; Cipriani et al., 1995), 실제훈련전과후의내측광근근력증가를증명한연구가없는실정이다. 따라서슬관절질환, 편마비등의다양한질환으로인해내측광근근력감소를겪고있는환자들의재활운동으로서후방보행훈련이내측광근근력증가에어떠한영향을미치는지연구할필요가있다. Ⅱ. 연구방법 1. 실험대상자의일반적특성본연구에참가한대상자는보행훈련전 6개월이내에체계적인하지근력증가를위한저항운동이나부상경험이없었던 20대일반인남성으로하였다. 연구에참여한대상자는 Y대학병원에근무하는 14명으로구성되었으며실험군인후방보행훈련그룹 7명과대조군인전방보행훈련그룹 7명을무작위로분류하였다. 본연구의목적과 6주동안의훈련프로그램에대한교육을실시한후모든대상자들에게훈련참여에대한서면동의서를받았다. 전체연구기간중어느누구도훈련전과후의테스트에영향을줄만한일상생활에서의하지손상및기능제한이없었으며보행훈련이외에다른운동을하지않도록하였다. 연구에참가한대상자들의신체적특성은 < 표 1> 과같다. 표 1. 연구대상자의일반적특성 남성 후방보행훈련그룹 (n=7) 전방보행훈련그룹 (n=7) 나이 (year) ± ± 3.61 신장 (cm) ± ± 2.37 체중 (kg) 67.8 ± ± 5.9 BMI (score) ± ± 2.12 Mean±SD 2. 측정변인 1) 최대산소섭취량연구대상자의최대산소섭취량 (VO 2 max) 은 K 대학교운동 14 The Effects of Backward Walking Training on Knee Isokinetic Strength and Vasus Medialis Surface EMG

3 류호열 생리학실험실에서실시하였다. 최대산소섭취량측정은연구대상자의훈련속도설정을위한것으로서운동부하검사는 Bruce protocol을이용하였다. Bruce protocol은매 3분마다경사도 2, 속도는시속약 1.4 km씩증가하는탈진적점증부하전방달리기운동방법이다. 연구대상자들은실험실도착후 30분동안휴식을취한후 5분간가벼운스트레칭을통해준비운동을실시하였다. 점증부하운동을하는동안의심박수, 산소섭취량, 이산화탄소배출량등의변화는매 3초마다소프트웨어가설치된컴퓨터에기록되었다. 최대산소섭취량측정에사용된호흡가스분석기는 COSMED Srl Quark b 2 이며, 운동의중단은연구대상자가더이상운동을지속하지못할때까지진행하였다. 2) 표면근전도 RMS(root mean square) EMG 측정은 LAXTHA사 ( 한국 ) 의 LXM 3208-RF를이용하였으며전극은 20mm 크기의 NOROTRODE 20 TM (bipolar silver/ silver chloride EMG electrodes) 을이용하였다. 최대산소섭취량측정후최소 3일이상의휴식기간을가진후, 슬관절신근최대등척성수축동안의내측광근과외측광근의 RMS를측정하였다. RMS 측정을위한슬관절각도는슬개골에가해지는압박력이최소화되며 (Hawkins et al., 2001), 내측광근과외측광근의 EMG 활성이가장높게나타나는 30 굴곡자세로정하였다 ( 한상완, 2005). EMG 측정부위는전기자극치료기 (EST) 를이용하여내측광근과외측광근의다양한근복 (muscle belly) 부위에전기적자극을준후근수축반응이가장크게나타나는 motor point를개인별로선정하였다 (Chen et al., 2008). 연구대상자별로정해진전극부착부위는훈련전과후의표면전극부착부위에오차가발생하지않도록유성펜을이용하여표시하였다. EMG 측정시피부저항을감소시키기위해 motor point 주변에대한면도를실시한후가는사포를이용하여 3-4회문질러피부각질층을제거하고 70% 에탄올을이용하여소독하였다. EMG 측정전 15분동안온습포를적용하여모든연구대상자들이동일한피부온도와습도를유지하도록하였다. 표면전극은슬관절 30 굴곡자세에서부착하였으며운동에의한전극의움직임을방지하기위하여언더- 랩 (under-lap) 을이용하여고정하였다. 내측광근과외측광근에서측정된 EMG 분석은시평면상의진폭 (amplitude) 을반영한 RMS(root mean square) 값을이용하였다. 분석에이용할자료는최대의노력으로 5초수축과 5 초이완을 3회연속적으로실시하여수집하였다. 5초동안의항정상태의 RMS 중 1-4초 (3초) 동안의 3회평균값을 1초당 RMS(a.u./sec) 로변환하여데이터로활용하였다. 주파수대역폭은 20~500Hz로설정하여필터링 (filtering) 과정을거쳐자료를분석하였다. 3) 등속성최대근력연구대상자들의슬관절신근과굴근의등속성최대근력측정에사용한기계는 BTE PRIMUS RS(Baltimore Therapeutic Equipment Company, Maryland, USA) 이다. EMG 측정후 1분동안휴식을취한후 60 /sec에서최대의노력으로슬관절을총 5회굴곡 -신전하도록하여슬관절신근과굴근의등속성피크토크 (Nm) 를측정하였다. 연구대상자들은피크토크측정후 1분동안휴식을취하였으며 180 /sec에서최대의노력으로슬관절을 30회굴곡- 신전하도록하여등속성총일량 (J) 을측정하였다. 각근력측정간휴식시간은등속성최대근력발현에영향을미치지않는최소의휴식시간인 1분으로설정하였다 (Allen, 2004). 등속성피크토크와총일량은연구대상자간개인차를최소화하기위하여체중 1kg당피크토크 (Nm/kg) 와총일량 (J/kg) 으로변환하여데이터로활용하였다. 3. 훈련프로그램 1) 훈련속도선정후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련속도는유산소심폐운동능력향상을위하여 ACSM(American College of Sports Medicine, 2000) 에서제시한매뉴얼을바탕으로연구대상자개인별최대산소섭취량의 65% 에해당하는훈련목표심박수를선정하였다. 연구대상자들의개인별훈련속도선정은트레드밀위에서 polar를착용하고심박수를측정하였다. 후방보행훈련그룹은 polar 착용후트레드밀에서후방보행을실시하였으며전방보행훈련그룹은전방보행을실시하였다. Bruce protocol 1단계인시속 2.7km에서 3분동안워밍업을실시한후본운동에해당하는시속 4km의속도로 3분동안운동을수행하면서심박수의변화를측정하였다. 매 3분이경과할때마다후방보행훈련그룹은시속 0.2km씩, 전방보행훈련그룹은시속 0.5km씩속도를높여나가며훈련목표심박수가나타나는속도를개인별훈련속도로설정하였다. 2) 트레드밀경사도후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련을위한트레드밀경사도는 0, 5, 10 중근력증가에가장효과적인 10 로설정하였다 ( 한상완, 2005; Cipriani et al., 1995). 3) 훈련시간및훈련기간후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의 1회당훈련시간은 20분으로하였다. 훈련은주 3회로구성하였으며, 6주동안총 18회실시하였다 (Terblanche et al., 2005). 4) 훈련속도의재설정운동에대한적응현상및훈련효과를고려하여 2주마다훈련 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 15

4 Neurotherapy 2009;14(1):13-21 표 2. 슬관절신근등속성근력 (Nm/kg) 슬관절신근 훈련전훈련후대응차 t P 후방보행훈련 ± ± ± * 전방보행훈련 ± ± ± mean±sd *p<.05 표 3. 슬관절굴곡근등속성근력 (Nm/kg) 슬관절굴근 훈련전훈련후대응차 t P 후방보행훈련 ± ± ± * 전방보행훈련 ± ± ± mean±sd *p<.05 속도를높였다. 연구대상자개인별훈련속도에서 polar착용후운동을시작하여매 3분이경과할때마다시속 0.1km씩속도를높이며훈련목표심박수가나타나는속도로재설정하였다 ±1.28(Nm/kg) 에서훈련후 18.49±1.91(Nm/ kg) 로유의한변화는보이지않았다. 한편, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련후슬관절신근등속성피크토크는독립표본 t-검정결과그룹간유의한차이는보이지않았다 ( 그림 1). 6. 자료분석본연구에서측정된모든변인들간의결과에대한기술적통계처리는 SPSS 12.0(kor) 프로그램을이용하였다. 기술적통계처리는평균값과표준편차로계산되었다. 연구대상자들의훈련전과후의근력변화는대응표본 t-검정을이용하였으며후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의그룹간비교는독립표본 t-검정을이용하였다. 통계학적유의수준은 ~=.05로설정하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 등속성근력 1) 60 /sec 등속성근력 < 표 2> 는후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의슬관절 5 회굴곡- 신전동안측정된체중 1kg당슬관절신근등속성피크토크 (Nm/kg) 에대한훈련전과후의결과이다. 후방보행훈련그룹의슬관절신근등속성피크토크는훈련전 18.51±1.87 (Nm/kg) 에서훈련후 19.36±1.97(Nm/kg) 로유의한근력증가 (p<.05) 를보였으며, 전방보행훈련그룹은훈련전 그림 1. 슬관절신전근, 굴곡근등속성최대근력 < 표 3> 은후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의슬관절 5회굴곡- 신전동안측정된체중 1kg당슬관절굴근등속성피크토크 (Nm/kg) 에대한훈련전과후의결과이다. 후 16 The Effects of Backward Walking Training on Knee Isokinetic Strength and Vasus Medialis Surface EMG

5 류호열 표 4. 등속성근지구력 (J/kg) 총일량 훈련전훈련후대응차 t P 후방보행훈련 ± ± ± ** 전방보행훈련 ± ± ± mean±sd **p<.01 표 5. 내측광근표면근전도 RMS (a.u./sec) 내측광근훈련전훈련후대응차 t P 후방보행훈련 78.3 ± ± ± ** 전방보행훈련 ± ± ± mean ± SD **p<.01 방보행훈련그룹의슬관절굴근등속성피크토크는훈련전 14.19±1.42(Nm/kg) 에서훈련후 16.17±1.58(Nm/kg) 로유의한근력증가 (p<.05) 를보였으며, 전방보행훈련그룹은훈련전 15.17±0.86(Nm/kg) 에서훈련후 15.66±0.96(Nm/ kg) 으로증가하는경향을보였으나유의하지는않았다. 한편, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련후슬관절굴근등속성피크토크는독립표본 t-검정결과그룹간유의한차이는보이지않았다 ( 그림 1). 2) 180 /sec 등속성근지구력 < 표 4> 는후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의슬관절 30회굴곡- 신전동안측정된체중 1kg당슬관절신근과굴근의등속성총일량 (J/kg) 에대한훈련전, 후의결과이다. 후방보행훈련그룹의슬관절신근, 굴근의등속성총일량은훈련전 206.9±22.47(J/kg) 에서훈련후 ±23.53 (J/kg) 으로유의한증가 (p<.01) 를보였으며, 전방보행훈련그룹은훈련전 ±6.89(J/kg) 에서훈련후 ± 10.55(J/kg) 로증가하는경향을보였으나유의하지는않았다. 한편, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련후등속성총일량은독립표본 t-검정결과유의확률.02로그룹간유의한차이가있었다 ( 그림 2). 그림 2. 등속성근지구력 2. 표면근전도 1) 내측광근표면근전도 < 표 5> 는후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의슬관절 30 굴곡자세에서슬관절신근의등척성최대수축시측정된 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 17

6 Neurotherapy 2009;14(1):13-21 표 6. 외측광근표면근전도 RMS (a.u./sec) 외측광근 훈련전훈련후대응차 t P 후방보행훈련 99 ± ± ± 전방보행훈련 ± ± ± mean±sd 내측광근 RMS(a.u./sec) 에대한훈련전과후의결과이다. 후방보행훈련그룹의슬관절신근등척성최대수축시측정된내측광근 RMS는훈련전 78.3±14.94(a.u./sec) 에서훈련후 116.3±16.54(a.u./sec) 로유의한증가 (p<.01) 를보였으며, 전방보행훈련그룹은훈련전 77.43±23.69(a.u./sec) 에서훈련후 96.93±7.66(a.u./sec) 으로증가하는경향이컸으나유의수준.05로유의한차이는보이지않았다 ( 표 5). 한편, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련후내측광근 RMS는독립표본 t-검정결과유의확률.019로그룹간유의한차이가있었다 ( 그림 3). 2) 외측광근표면근전도 < 표 6> 은후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의슬관절 30 굴곡자세에서슬관절신근의등척성최대수축시측정된외측광근 RMS(a.u./sec) 에대한훈련전과후의결과이다. 후방보행훈련그룹의슬관절신근의등척성최대수축시측정된외측광근 RMS는훈련전 99±37.59(a.u./sec) 에서훈련후 ±43.23(a.u./sec) 로증가하는경향을보였으나유의하지는않았다. 전방보행훈련그룹은훈련전 ± 그림 3. 내측광근, 외측광근표면근전도 RMS 28.86(a.u./sec) 에서훈련후 112.8±24.07(a.u./sec) 으로오히려감소하는경향을보였다. 한편, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹의훈련후외측광근 RMS는독립표본 t-검정결과그룹간유의한차이는없었다 ( 그림 3). Ⅳ. 고찰두보행에관한선행연구들을살펴보면전방보행보다후방보행이슬관절신근과굴근의근력을더욱증가시키는운동학적특성을알수있다. 후방보행과전방보행의관절운동학적특성을비디오분석한 Winter 등 (1989) 은두보행운동시고관절, 슬관절, 족관절의운동범위가서로높은상관관계 (r=0.95) 를가지고있기때문에슬관절신근력증가에미치는관절운동범위는영향을미치지않는다고할수있다. 또한 Devita와 Stribling(1990) 은두보행운동의입각기 (stance phase) 시간을비교한결과후방보행과전방보행에서각각 37%, 35% 로큰차이를보이지않는다고하였다. 이연구결과로미루어볼때입각기의시간차이역시두보행에서비슷하게나타나기때문에근력증가에영향을미치는요소로볼수없다. 반면, Threlkeld 등 (1989) 은전방보행에비하여후방보행시약 30% 가량지면반발력 (ground reaction force) 이감소된다고하였다. 지면반발력의감소는추진력감소로이어지기때문에보폭감소에의한전체보행빈도수증가의원인이된다. Devita와 Stribling(1990) 도후방보행시지면반발력이 14% 정도감소하며보폭은연구대상자평균 2.1m로전방보행의보폭 2.3m에비하여낮음을확인하였다. 그러므로같은속도에서훈련을실시한다면보다많은보행빈도수가필요한후방보행이슬관절신근과굴근의근력과근지구력증가에더욱효과적일것이다. 또한 Devita와 Stribling (1990) 은입각기동안의체중지지에대한고관절, 슬관절, 족관절의지지비율을분석한결과전방보행시족관절이 58% 비율을차지한반면, 후방보행시슬관절이 74% 를차지한다고보고하였다. 이연구결과로미루어볼때, 전방보행시족관절 18 The Effects of Backward Walking Training on Knee Isokinetic Strength and Vasus Medialis Surface EMG

7 류호열 주변근육의주된사용이예상되며, 후방보행시슬관절주변근육의주된사용이예상된다. 따라서후방보행은전방보행에비하여보행빈도수증가및입각기시슬관절주변근육의주된사용에의하여높은하지의근력증가효과를기대할수있다. 본연구는후방보행의운동학적특성에관한선행연구와달리두보행속도를최대산소섭취량의 65% 에해당하는심박수를기준으로훈련속도를달리하였다. 본연구에참여한대상자들의 65% 최대산소섭취량에해당하는훈련속도는후방보행훈련그룹의경우시속약 3.8km~4.5km로설정되었으며전방보행훈련그룹의경우에는약 4.8km~6km로설정되었다. 이와같이훈련속도를심박수기준으로설정하고 6주훈련을실시한결과체중 1kg당슬관절신근과굴근의등속성피크토크는 6주동안의훈련후각각 4.6%, 13.9% 씩증가하여유의한근력증가효과를보였다. 이결과는 20대여성을대상으로 10 경사진트레드밀에서 8주훈련후슬관절신근과굴근의 60 /sec 등속성피크토크가각각 3.61%, 10% 증가했다는조현정 (2008) 의연구결과와일치하였으며, 경사도 0 트레드밀에서정상여성을대상으로 6주훈련후 60 /sec 에서슬관절굴근의등속성피크토크가 7.95% (p=.006) 로유의한근력증가를보였다는 Terblanche 등 (2005) 의연구결과와도일치하였다. 그러나 Terblanche 등은슬관절신근의등속성피크토크가후방보행훈련후약 1.79% 로유의한증가를보이지않았다고하여본연구결과와일치하지않았다. 슬관절신근이후방보행훈련후유의한근력증가를보이지못한것에대하여연구자는주 3회, 6주의훈련기간이다소짧았기때문일것이라고하였으나본연구에서는 6주동안 10 경사진트레드밀후방보행훈련을실시한후체중당근력 (Nm/kg) 으로표준화하여분석한결과, 유의한슬관절신근력증가를확인하였다. 후방보행훈련후, 슬관절신근보다굴근의등속성근력증가율이컸던본연구결과는조현정 (2008), Terblanche 등 (2005) 의연구와유사한결과를보였다. 선행연구와본연구에서슬관절굴근에비해신근의근력증가율이낮았던이유는정상상태에서슬관절신근이굴근보다큰근력을가지고있기때문에 (Greig, 2008) 근력증가가제한적이었던것으로생각된다. 또한근섬유구성상슬관절신근은지근 (slow twitch) 섬유가많은반면슬관절굴근은속근 (fast twitch) 섬유가많은특성이있기때문에 (Barclay, 1996) 상대적으로슬관절굴근의근력증가가컸던것으로생각된다. 한편, 전방보행훈련후슬관절등속성피크토크는유의한증가를보이지않았으며그룹간유의한차이는보이지않았으나후방보행훈련그룹에서증가하는경향을보였다. 슬관절굴근과신근의등속성총일량 (J/kg) 은하지의근력을오랫동안유지할수있는근지구력을측정하는중요한지표가될수있다 (Oliveira et al., 2008). 지금까지의후방보 행훈련과슬관절신근과굴근의근력에관한선행연구들은등속성피크토크의측정 ( 조현정, 2008; Threlkeld et al., 1989) 에비하여등속성총일량측정 (Terblanche et al., 2005) 에는상당히낮은관심을보였다. 또한 Terblanche 등 (2005) 은 60 /sec에서총일량을측정하였으나, 하지의근지구력을평가할경우에는 180 /sec 이상의고속운동에서측정하는것이일반적이다 (Oliveira et al., 2008). 특히, 후방보행훈련은 1회운동시 20분이상소요되는유산소성근력운동임을고려할때하지근력보다는근지구력을더욱높일것으로기대된다. 따라서본연구는 1회운동시간 20분, 주 3회, 6주동안총 18회에걸쳐후방보행훈련을실시한후의등속성근지구력을측정하여분석한결과체중 1kg당슬관절의등속성총일량 (J/kg) 은훈련후 17.34% 증가하여통계적으로유의한증가를보였다. Terblanche 등 (2005) 은 60 /sec에서슬관절신근과굴근의총일량을분석한결과훈련후슬관절신근총일량은 4.76% 증가하였으나통계적인유의성을보이지는않았으며굴근총일량은 8.31% 로유의한증가를보였다고하였다. 본연구는 180 /sec에서슬관절신근과굴근의총일량을함께측정하였기때문에어느근육에서주된일량의증가를보였는지단정할수는없으나, 상대적으로지근섬유가풍부한슬관절신근의근지구력증가및속근섬유가풍부한슬관절굴근의근력증가에의해등속성총일량이증가되었을것으로생각된다. 한편, 전방보행훈련그룹은훈련전과후의등속성총일량에유의한증가를보이지않았으며, 후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹은훈련후등속성총일량에서그룹간유의한차이를보였다. 경사면보행시운동학적특성에관한 Lay 등 (2007) 의연구에서 21 경사면전방보행보다후방보행에서입각기시간이증가하였고, 입각기시슬관절신근의 EMG 활성이증가하였다는연구결과는전방보행에비하여후방보행훈련후슬관절등속성근지구력증가에그룹간유의한차이를보인본연구결과를지지해준다. 그러므로후방보행훈련이전방보행훈련보다근지구력증가에더욱효과적이며슬관절등속성최대근력증가율보다근지구력증가율이더욱높았다. 근지구력의증가는보행운동중슬관절연부조직에가해지는외력을근육이꾸준히흡수해줄수있기때문에장시간안정적으로운동을수행하는데반드시필요한요소이다 (Greig, 2008). 6주동안의후방보행훈련전과후의내측광근근력변화는슬관절 30 굴곡자세에서등척성최대수축을하는동안측정된 1초당표면근전도 RMS(a.u./sec) 를이용하였다. RMS 는근력증가와함께나란히증가하는양상을보이기때문에정적근력증가의중요한지표로사용된다 (Gerdle et al., 1998). 본연구는내측광근근력증가를위하여후방보행훈련트레드밀경사도를 10 로설정하였다. 10 경사진트레드밀 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 19

8 Neurotherapy 2009;14(1):13-21 후방보행은평지후방보행에비하여슬관절신근의운동범위가약 31 에서 42 로증가하며내측광근의 EMG가최대에이르기때문이다 (Cipriani et al., 1995). 6주동안의후방보행훈련후등척성최대수축시내측광근 RMS를측정한결과, 내측광근은훈련전에비하여약 48.5% 로유의한증가를보였다. Barak 등 (2005) 은 55명의체육전공여학생을대상으로슬관절등속성근력훈련범위를 30 에서 60 로제한한후주 3회, 6주동안훈련을실시한결과슬관절 45 굴곡자세에서등척성최대수축시내측광근 EMG가 6.78% 로유의하게증가하였다고하였다. Barak 등의 6주등속성근력훈련결과와본연구의결과를간접적으로비교할경우, 후방보행훈련은내측광근근력증가효과가높았음은물론, 유산소운동등의다양한훈련효과를동시에얻을수있음을알수있다. 한편전방보행훈련그룹은훈련후내측광근 RMS가훈련후 25.2%(P=.05) 로크게증가하는경향을보였으나유의하지는않았으며후방보행훈련그룹과전방보행훈련그룹간유의한차이를보였다. 따라서심박수를기준으로운동강도를동일하게적용하기위해훈련속도를다르게설정하더라도후방보행훈련이전방보행에비하여내측광근의근력증가에더욱효과적임을알수있었다. 또한후방보행훈련은슬관절에직접적인손상을입은환자는물론, 장시간침상안정을필요로하는환자들의내측광근근력감소에의한만성슬관절질환예방및재활에긍정적인효과를보일것으로사료된다. 그러므로수중후방보행훈련이나현수트레드밀후방보행훈련등의안전한훈련환경을제공한후뇌혈관질환등을겪고있는환자들을대상으로한추가적인후방보행훈련에관한연구가필요할것으로사료된다. V. 결론본연구는 2008년 12월 29일부터 2009년 4월 3일까지 20대정상남성을대상으로하여진행되었으며후방보행훈련및전방보행훈련전과후의슬관절등속성근력과내측광근 EMG 를측정한결과다음과같은결론을얻었다. 1. 슬관절신근과굴근의 60 /sec 등속성피크토크는후방보행훈련그룹에서훈련후유의한증가를보였으며, 전방보행훈련그룹은훈련후증가하는경향을보였으나유의하지는않았으며, 훈련후피크토크는두그룹간유의한차이는보이지않았으나후방보행훈련그룹에서더욱증가하는경향을보였다. 2. 슬관절신근과굴근의 180 /sec 등속성총일량은후방보행훈련그룹에서훈련후유의한증가를보였으나전방보행훈련그룹은훈련후증가하는경향을보였으나유의하 지는않았다. 또한훈련후총일량은두그룹간유의한차이를보였다. 3. 내측광근 RMS는후방보행훈련그룹에서훈련후유의한증가를보였으며전방보행훈련그룹은훈련후증가하는경향이컸으나유의하지는않았다. 또한훈련후내측광근 RMS는두그룹간유의한차이를보였다. 4. 외측광근 RMS는후방보행훈련그룹및전방보행훈련그룹모두에서훈련전과후, 그룹간유의한차이를보이지않았다. 참고문헌 1. 조현정. 경사도에따른전 후방보행훈련이하지근력과근활성도에미치는영향. 고려대학교석사학위논문 한상완. 경사진트레드밀에서전방걷기와후방걷기동안넙다리네갈래근활동성비교 : 표면근전도분석. 한국전문물리치료학회지. 2005;12(1): Allen DG. Skeletal muscle function. role of ionic changes in fatigue, damage and disease. Clin Exp Phalmacol. 2004;31(8): Barak Y, Ayalon M, Dvir Z. Spectral EMG changes in vastus medialis muscle following short range of motion isokinetic training. J Electromyography and Kinesiol. 2005;16(5): Barclay CJ. Mechanical efficiency and fatigue of fast and slow muscles of the mouse. J Physiol. 1996;497(3): Bentley DJ, Smith PA, Davie AJ, et al. Muscle activation of the knee extensors following high intensity endurance exercise in cyclists. Eur J Appl Physiol. 2000;81(4): Chen HY, Liau JJ, Wang CL, et al. A novel method for measuring electromechanical delay of the vastus medialis obliquus and vastus lateralis. Ultrasound Med Biol. 2009;35(1): Cipriani DJ, Armstrong CW, Gaul S. Backward walking at three levels of treadmill inclination: an electromyographic and kinematic analysis. Journal of Sports Phys Ther. 1995;22(3): Devita P, Stribling J. Lower extremity joint kinetics and energetics during backward running. American college of Sports Medicine. 1990;23(5): Farahmand F, Senavongse W, Amis AA. Quantitative study of the quadriceps muscles and trochlear groove geometry related instability of the patellofemoral joint. 20 The Effects of Backward Walking Training on Knee Isokinetic Strength and Vasus Medialis Surface EMG

9 류호열 J Orthop Res. 1998;16(1): Flynn TW, Soutas-Little RW. Patellofemoral joint compressive forces during forward and backward running. Med Sci sports Exerc. 1995;21(5): Fox TA. Dysplasia of the quadriceps mechanism: hypoplasia of the vastus medialis muscle as related to the hypermobile patella syndrome. Surg Clin North Am. 1975;55(1): Gerdle B, Karlsson S, Crenshaw AG, et al. The relationship between EMG and muscle morphology throughout sustained static knee extension at two submaximal force levels. Acta Physiol Scand. 1998;160: Greig M. The influence of soccer-specific fatigue on peak isokinetic torque production of the knee flexors and extensors. Am J Sports Med. 2008;36(7): Hawkins RD, Hulse MA, Wilkinson C, et al. The association football medical research programme: an audit of injuries in professional football. Br J Sports Med. 2001;35(1): Huberti HH, Hayes WC. Patellofemoral contact pressures. The influence of Q angle and tendofemoral contact. Journal of Bone and Joint Surg. 1984;6(5): Hungerford DS, Barry M. Biomechanics of the patellofemoral joint. Clin Othop. 1979;144: Lattier G, Millet GY, Martin A, et al. Fatigue and recovery after high-intensity exercise part I: neuromuscular fatigue. Int J Sports Med. 2004;25(6): Lay AN, Hass CJ, Gregor RJ. The effects of sloped surfaces on locomotion: Backward walking as a perturbation. Jour of Biomechanics. 2007;40: Lin YF, Lin JJ, Jan MH, et al. Role of the vastus medialis obliquus in repositioning the patella. A dynamic computed tomography study. 2008;36(4): Mariani PP, Caruso I. An electromyographic investigation of subluxation of the patella. J Bone Joint Surg Br. 1979; 61-B(2): Oliveira AD, Caputo F, Gonçalves M, et al. Heavy-intensity aerobic exercise affects the isokinetic torque and functional but not conventional hamstring : quadriceps ratios. J Electro and Kinesiol Powers CM. The influence of altered lower extremity kinematics on patellofemoral joint dysfunction: a theoretical perspective. J Orthop Sports Phys Ther. 2003; 33(11): Sakai N, Luo ZP, Rand JA, et al. The influence of weakness in the vastus medialis oblique muscle on the patellofemoral joint: an in vitro biomechanical study. Clinical Biomechanics. 2000;15(5): Sauza DR, Gross MT. Comparison of vastus medialis obliquus: vastus lateralis muscle integrated electromyographic ratios between healthy subjects and patients with patellofemoral pain. Phys Ther. 1991;71(4): Terblanche E, Page C, Kroff J, et al. The effect of backward locomotion training on the body composition and cardiorespiratory fitness of young women. Int J Sports Med. 2005;26: Threlkeld AJ, Horn TS, Wojtowicz G, et al. Kinematics, ground reaction force, and muscle balance produced by backward running. J Orthop Sports Phys Ther. 1989; 11(2): Winter DA, Pluck N, Yang JF. Backward walking: a simple reversal of forward walking? J. Mot. Behav. 1989; 21(3): 후방보행훈련이하지등속성근력및내측광근표면근전도에미치는영향 21

는비정상적인하지의운동형상학적요인들과관계가있는것으로보고되고있다 또한내측광근 의근약화 혹은근위축 은슬개대퇴통증증후군환자에게흔히보이는생리학적인변화들이며외측광근에대한내측광근의근육불균형 혹은무릎신전시근수축개시시간의지연 은슬개골의과도한외측당김 의중요한원인으로보고되고있다 정상인들과

는비정상적인하지의운동형상학적요인들과관계가있는것으로보고되고있다 또한내측광근 의근약화 혹은근위축 은슬개대퇴통증증후군환자에게흔히보이는생리학적인변화들이며외측광근에대한내측광근의근육불균형 혹은무릎신전시근수축개시시간의지연 은슬개골의과도한외측당김 의중요한원인으로보고되고있다 정상인들과 쪼그려앉기 운동시등척성고관절내 외전이내 외측광근의 근활성도에미치는영향 고은경 이근희 정도영 마산대학물리치료과 이근희소아운동발달센터 중부대학교관광보건대학물리치료학과 서론 슬개대퇴통증증후군 은일반인 들에게서는 스포츠활동인구에서는 까지발병하는 슬관절의흔한근 골격계질환이다 슬개대 이논문은 년도마산대학교내연구비지원에의하여연구된것임 퇴통증은슬개골의뒤쪽혹은슬개골주위에통증이발생되며이러한통증은계단오르고내기기