J Korean Soc Phys Med, 2015; 10(4): 101-106 http://dx.doi.org/10.13066/kspm.2015.10.4.101 Online ISSN: 2287-7215 Print ISSN: 1975-311X Research Article Open Access 8 주간의진동운동프로그램이남 녀대학생의하지최대근력과균형능력에미치는영향 하경진 1 이상열 2 최승준 1 1 경성대학교체육학과, 2 경성대학교물리치료학과 Effects of an 8-week Vibration Exercise Program on Quadriceps and Hamstring Maximum Strength and Balance in Male and Female College Students Kyung-Jin Ha, PT, MS 1 Sang-Yeol Lee, PT, PhD 2 Seung-Jun Choi, PhD 1 1 Department of Sports & Health Science, Kyungsung University 2 Department of Physical Therapy, Kyungsung University Received: September 24, 2015 / Revised: October 5, 2015 / Accepted: October 21, 2015 c 2015 J Korean Soc Phys Med Abstract 1) PURPOSE: Application of an oscillating program for the lower extremities is an effective training method for increasing muscle strength. However, no oscillatory program has yet been identified to confirm the effectiveness of oscillation for balance ability and maximum muscle strength. We investigated the effects of an 8-week vibration exercise program on the maximum muscle strength and balance of the lower extremities. METHODS: Research subjects participating in the study were 22 male and female college students with no past history of diseases of the nervous or musculoskeletal systems. All subjects were randomly divided into two groups and performed their assigned experimental treatment 3 times a week over a period of 20 min for 8 weeks. Maximum strength of the quadriceps extension, flexion, and balance ability were measured using Biodex System 4 and Biodex balance systems. RESULTS: The 8-week oscillation program resulted in a significant increase in quadriceps extension and flexion strength in both male and female participants (p<.05). The balance ability also showed a significant improvement after the oscillation program (p<.05). The balance value was higher for male 17% than for female 21% (p<.05) participants. CONCLUSION: An 8-week oscillation program led to an increase in the strength of knee flexion and extension. The balance ability also improved significantly. This positive effect on balance ability was higher in female than in male subjects. Corresponding Author : choisj@ks.ac.kr This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Key Words: Whole body vibration exercise, Dynamic standing balance, Strength of lower limb
Ⅰ. 서론일상생활을위한기본적체력적인요소는 6가지로근력, 순발력, 지구력, 민첩성, 균형성, 유연성이며, 생활에필요한기본적신체활동에중요하게작용한다. 이러한체력요소는지속적인훈련을통하여증가될수있는데, 특히하지근력은체력요소에서가장중요한역할을한다 (Marcovic, 2007). 하지근력약화는보행중균형조절, 체중이동능력, 자세조절, 기립과보행능력에부정적영향을미치기때문이다 (Ikai 등, 2003). 최근 20대대학생들에게는운동량감소인한질병의유병률이증가하고있으며, 이로인한이차적합병증인비만, 고혈압, 고지혈증, 동맥경화, 지방간등의심각한생활습관병들을유발하고있다 (American Heart Association,2003). 운동부족을극복하기위한보편적방법으로는저항운동 (Weight training), 유산소운동 (Aerobic exercise) 또는복합운동 (Complex exercise) 이실시되고있다. 그러나비만대상자들에게운동을실시할경우체력향상, 체지방감량등에서는효과적인결과를보이나, 관절및인대에부정적인증상이나타날수있다 (Manninen 등, 1996). 따라서비만자들에게는관절의무리가없는하지근력강화를위한운동법의개발이필요하다. 하지근력강화운동참여에제한이있는대상자를위한새로운운동형태는 Flieger 등 (1998) 에의해개발되었으며, 이운동방법은대상자가지정위치에서있는상태에서, 지면의상, 하, 좌, 우반복적인움직임을발생시킴으로써, 4축흔들림을이용한등척성운동기구인진동운동기구를개발하였다. 진동운동기구개발목적은골밀도가떨어지는환자를대상으로골밀도증가와근력증가를위하여개발되었으나, 선행연구에의하면진동을통하여하지근육의근력강화와신체균형성증가를시킬수있다고알려져있다 (Bruyere 등, 2005). 진동운동의장 단점이있지만선행연구에서는건강한성인남성을대상으로 10일간진동운동 (10분/ 일 ) 을적용한결과넙다리네갈래근의최대근력증가를보고하였다 (Bosco et al., 1999). Rittweger 등 (2000) 은남 녀 37명을대상으로진동운동을통한운동량을평가한결과 5분간의진동운동트레이닝은자전거에르고미터 12분간의심박수와유사하였으며, 혈압은 132/52mmHg, 젖산은 3.5mmol, 최대산소섭취량의 48.8% 에해당한다고보고하였다. Kerschan-Schindl 등. (2001) 은 protocol 에식이요법을첨가하여진동운동트레이닝을실시한후피하지방과젖산농도의저하, 혈압, VLDL-C, 배근력, 유연성그리고민첩성의증가를보고하였다. 이와같이최근까지수행된연구의대부분은생리적변인에미치는효과를검증한것으로근력의미치는효과를직접적으로규명한연구는매우부족한실정이다. 따라서본연구의목적은건강한남 녀대학생을대상으로 8주간진동운동을실시했을경우하지근력에직접적인영향을주는넙다리네갈래근과슬굴곡근의최대근력과하지근력의정적인능력향상에어떠한효과가있는가를규명한, 나아가균형능력에미치는효과를검증하여추후진동운동방법의기초자료를제시하고자한다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상및설계본연구는 8주동안진동운동을통하여동적인최대하지근력, 정적인능력인균형성변화정도를비교분석하는두그룹반복측정연구에기초하여설계하였다. 대상자는 B광역시지역 S, K, D대학교에재학중인신경계및근육뼈대계통질환관련과거력이없는건강한 20대남 여대학생22명을대상으로연구를실시하였다. 2. 진동운동프로그램및측정방법진동운동프로그램은준비운동및스트레칭, 본운동, 정리운동으로나누었으며, 준비운동및스트레칭 5분, 본운동 20분, 정리운동 5분으로총 30분간실시되었고주 3회 8주간실시하였다.
고관절약 120º, 슬관절약5º, 족관절굴곡자세를취하였다 (Fig 1). Fig. 1. Knee Extension & Flexion Test (Biodex System S4) 1) 진동운동프로그램시간및강도진동운동은선자세 5분, 주춤선자세 5분, 발꿈치세운자세 5분, 앉아상체굽힌자세 5분으로총 20분을실시하였다. 진동운동강도는운동자세에관계없이기간별로초기 1 3 주저강도 (20Hz), 중기 4 6 주중강도 (26Hz), 말기 7 8주고강도 (30Hz) 를오후 4시 5 시 30분사이실시하였다. 진동운동프로그램측정자세는발판위에서양발안쪽뒤꿈치사이를 8.5cm엄지발가락의외반각도는 10º, 진동진폭이 3mm가되도록표준거리에맞게두발을정렬하고선다. 대상자는넙다리네갈래근과슬굴곡근에진동이집중될수있도록 2) 슬관절의최대신전, 굴근근력넙다리네갈래근과슬굴곡근의최대굴곡근력측정은등속성장비인 Biodex System S4 (Biodex, USA) 를사용하여측정하였다. 대상자를측정장비에똑바로앉은자세를유지하게한상태에서발목을측정기에고정하여각속도에따른근력을측정하였다. 측정전에는최소한번의연습을하고각속도별 3회씩측정하였으면각측정간약 2분간휴식을갖도록하였다 (Fig 2). 3) 균형능력정적인균형능력측정장비는 Biodex Balance System (Biodex, USA) 을이용하여정적인균형능력을측정하였다. 대상자는측정장비에한발을가운데두고외발서기를실시한후, Athletic single Leg Stability Testing을프로그램을통하여평균점수를측정하였다 (Fig 3). 3. 자료처리연구과정에서수집된자료는통계패키지 SPSS (for Windows ver. 21.0) 를이용하여분석하였다. 대상자들의일반적특성, 슬관절신전및굴곡근력의평균및표준편차를산출하였다. 진동운동에따른각변인의 Fig. 2. Vibration Exercise Fig. 3. Athletic Single Leg Stability Testing (Biodex)
평균값차이검증에서는 Two-way repeated ANOVA 분석후유의한차이를나타내었을경우사후검증 (Turkey) 을실시하였다. 유의수준a는 0.05로설정하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 연구대상자의일반적특성본연구에참여한대상자들은총 22명으로이중남성은 11명여성은 11명이었다. 대상자들의일반적특성은 Table 1과같다. 2. 남녀기간에따른슬관절최대신전근력의전 후변화진동운동기간에따른남녀대학생의최대신전근력의변화는 Table 2와같다. 실험전측정값은남학생신전근 111.94 Nm, 여학생신전근은 86.24 Nm 그룹간유의한차이를보였다 (p<.05). 이후남학생은 4주이후유의하게증가하였고 (p<.05), 반면여학생은 4주까지통계적으로유의한차이는없었으나 (p>.05), 8주후에는유의한증가를나타내었다 (p<.05). 기간별그룹간의차이는 4주, 8주에서유의한차이를나타내었다 (P<.05). 3. 남녀기간에따른슬관절최대굴근근력의전 후변화진동운동기간에따른남녀대학생의슬관절최대굴근근력의변화는 Table 3와같다. 실험전측정값은남학생신전근 56.48 Nm이었고, 여학생신전근은 50.20 Nm 그룹간유의한차이를보였다 (p<.05). 이후남학생은 4주이후유의하게증가하였고 (p<.05), 반면여학생은 8주이후통계적으로유의하게증가하였다 (p<.05). 기간별그룹간의상호작용에서는 4주, 8주에서유의한차이를보였다 (P<.05). 4. 남녀기간에따른균형성변화결과균형성변화에대한결과는 Table4 와같다. 균형성은남학생, 여학생모두진동운동시작후매주마다유의 Table 1. General characteristics of subjects Variables Male Female Age(years) 23.09±0.28 22.45±0.21 Height( cm ) 177.1±0.8 165.2±0.7 Weight(kg) 78.0±0.7 56.3±0.9 Pre BMI(kg/m2) 24.86±0.30 20.65±0.42 Post BM(kg/m2)I 24.81±0.51 21.85±0.55 Table 2. Maximum Strength of Right Knee Extension Geoup pre 4weeks 8weeks Male 111.94±2.50 110.68±2.57* 118.67±2.82* Female 86.24±3.02 86.98±2.65 88.69±2.17* * Significantly different from previous time point, Significantly different from female group at the same time point Table 3. Maximum Strength of Right Knee Flexion Geoup pre 4weeks 8weeks Male 56.48±0.99 57.51±1.03* 60.05±1.24* Female 50.20±1.08 52.33±0.71 53.59±0.99* * Significantly different from previous time point, Significantly different from female group at the same time point Table 4. Static one Leg Balance Geoup pre 4weeks 8weeks Male 58.00±1.18 65.40±2.01* 70.60±1.56* Female 60.90±1.83 67.00±1.04* 76.50±1.61* * Significantly different from previous time point, Significantly different from female group at the same time point 하게증가하였다 (p<.05), Ⅳ. 고찰 본연구는근력향상을위해보편적으로실시하는웨이트트레이닝이아닌진동운동프로그램을통하여하지의최대근력과균형성의향상도를알아보고자하
였다. 일반적인근력강화운동으로실시하는웨이트트레이닝에제한이있는대상자들에게보다쉽게실시할수있는진동운동을통하여근육에일정한역치수준이상자극을통하여근육과신경이진동자극에적응하게되는데이러한변화가근력향상에도움을준다 (Lee와 Kim, 2006). 본연구에서진동운동프로그램을통한슬관절최대신전, 굴곡근력의변화를확인한결과선행연구에서는 24주간진동운동으로슬관절신전, 굴곡근근력에서유의한차이를나타내었다 (Tihanyi 등, 2007). 본연구에서또한운동실시한이후 4주까지는남학생에서신전근과굴곡근에서유의하게근력증가나타내었으나 (p<.05),8주후남학생신전근6%, 굴곡근7%, 여학생신전근3%, 굴곡근8% 로두그룹모두유의하게증가하였다 (p<.05). 두집단간차이에서는유의한차이를보였다 (p<.05). 이는진동운동프로그램이근력증가에효과적이나최소한남학생은 4주, 여학생은 8주후근력증가를볼수있는데이것여학생들의운동능력이남학생들보다운동능력이낮기때문인것으로사료된다. 하지균형능력은체성감각을통한근의활성화로균형조절을실시한다 (Carey 등, 1993). 본연구에서는진동운동프로그램을통해남녀균형능력의변화를확인한결과남학생운동전 58.00 점에서 8주후 70.60 점증가하였고, 여학생운동전 60.90점에서 8주후후 76.50점으로모두유의하게증가하였다 (p<.05). 두집단간의차이는 8주에서유의한차이를나타내었다 (p<.05). 진동운동은여학생균형능력개선에효과적인것으로나타났다. 선행연구에의하면 6주간전신진동운동을적용한후균형능력이유의하게증가를보고하였다 (van Nes 등, 2004). 또한전신진동을통하여체성감각자극으로균형에효과적이었다 (Bosco 등, 1999). 이러한결과진동운동프로그램은하지균형을조절하는체성감각자극을통한근력증가를판단할수있겠다. 마지막으로진동운동프로그램을통한신체질량지수변화를살펴보면, 선행연구에서는진동운동은신체질량지수감소에매우효과적이라는 Beak 등 (2009), Kawanabe등 (2007) 연구결과를보고하였다. 본연구 결과에서는남학생운동전 24.86±0.30kg/m 2, 운동후 24.81±0.51kg/m 2, 여학생운동전 20.65±0.42kg/m 2, 운동후 21.85±0.55kg/m 2 로나타났다. 앞선연구에서는진동운동시지방을에너지원으로많이이용하여지방감소에효과적인결과인반면본연구에서는비만대상자가아닌일반대학생으로인한결과로신체질량지수에는변화가없는것으로판단된다. Ⅴ. 결론본연구의결과 8주간의진동운동프로그램은남학생의경우 4주후슬관절신전, 여학생의경우 8주후슬관절굴곡근및균형능력향상에효과적인것으로나타났다. 특히여성이남성보다신전근력이약 25% 낮았으나균형을유지하는능력에서효과적은결과를보였다. 슬관절신전근, 굴곡근의비율이기존 70:30에서 60:40으로굴곡근력증가로인해균형능력이향상되었다고사료된다. 반면진동운동을통한신체질량지수의변화는관찰되지않았다. 앞으로좀더장기간의중재에관한연구와다양한신체자세를통한연구가필요하다고생각한다. Acknowledgements 이논문은 2013년도정부 ( 교육부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아연구되었음 (NRF-2013S1A5A 8021383). References American Heart Association. Heart disease and strokestatistics 2004 update. Dallas TX. AmericanHeart Association. 2003. Beack YI, Nam SS, Sun WS. Effects of 6 weeks of the whole body vibration training on vascular compliance, and
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