대한물리의학회지제7권제3 호, 2012년 8월 Vol.7, No.3, August 2012. p.267~274 1) 자세에따른폐기능의변화와기립자세에서의복횡근의수축이노력성폐기능에미치는영향 이병기 대원대학교물리치료과 The Effect of the Forced Pulmonary Function of young female, by Changes in Lung function Related to Postures and by Transverse Abdominis Activation in Standing Position Byung-ki Lee, PT, MD Department of Physical Therapy, Daewon University College <Abstract> Purpose The purpose of this study was to investigate characteristics of the forced pulmonary function test effect by changes in lung function related to postures and by Transverse Abdominis(TrA). Contraction in standing position during forced inspiration and expiration with young female adults. Methods 10 young female adults were recruited this study. pulmonary Function test was measured with a Master-screen Body (VIASYS Inc., CA, 미국). To check the changes in lung function with different postures, we tested pulmonary function in the standing and supine position each. In the standing position, while the transversus abdominis was activating, we compared the forced inspiration with the forced expiration. Statistical analysis was used Independent t-test to know difference between forced inspiration and expiration of activated TrA. Results According to the study, the change of pulmonary function were statistically significant difference in the standing compared to the supine position. The contraction of the transversus abdominis causes decrease in the change of forced inspiration and increase in the change of forced expiration. Conclusion These results indicate that spontaneous contraction of the TrA in standing position helps pulmonary function. And the selective contraction of the transversus abdominis at the end of forced inspiration makes increases in the forced expiration. 교신저자 이병기, E-mail: toppt@naver.com 논문접수일 : 2012년 02월 28 일 / 수정접수일 : 2012년 05월 17 일 / 게재승인일 : 2012년 06월 22일 - 267 -
대한물리의학회지제7권제3호 Key Words:Transversus abdominis, Standing postion, Pulmonary function test, The abdominal draw-in maneuver. Ⅰ. 서 론 호흡훈련은체간의근육을활성화시키고신체분 절의운동량을증가시키며신체골격의바른정렬 과이를유지하여요부근의강화를유도한다 ( 이태 현, 2008). 다양한질환의환자에기능적향상을위 해서사용되고있는호흡훈련은전병운과서정은 (2007) 의연구에서뇌성마비아동의발성호기를증 가시켰으며, 김병조등(2004) 의연구에서는편마비 환자를대상으로노력성호흡운동을실시한결과 비대칭한보행을개선시키고손원일 (2010) 은고령여 성들의호흡훈련과복합운동을실시한결과호흡 능력이개선되면서견관절의등속성근력향상에 기여하는것으로보고한바있다. 이러한다양한 이점의호흡훈련은환자의신체적상태에따라다 양한자세에서실시되고있으며폐기능검사는호 흡기능평가에서일반적으로사용되고있다. 폐기능 검사라함은산소를섭취하고탄산가스를배출하는 데관여하는모든요인에대하여검사하는방법을 말하며, 폐기능검사에사용되는변인은노력성호 기의변인으로최대한공기를흡입한후불어낸공 기의양인노력성폐활량 (Forced Vatal Capacity, FVC), 최대한흡입후최대한세고빠르게불어낼 때의 1초간의공기양인 1초간노력성폐활량 (Forced Expiratory Volume in one second, FEV 1) 그리고최대한불어낼때한순간공기의최고유속 인최고호기유속 (Peak Expiratory Flow, PEF) 이있 으며노력성흡기의변인으로는최대로공기를흡 입한양인노력성흡기폐활량 (Forced Inspiratory Vatal Capacity, FIVC) 이있다(ATS/ERS, 2005). 이 러한폐기능검사는자세에따라다르게측정될수 있으며 (Pierson 등, 1976), 자세에따른폐기눙의변 화는호흡근약화를동반한신경근육계질환환자에 서두드러지게나타난다. 그러므로다양한치료적 효과를갖고있는호흡훈련을어떠한자세에서실 시하느냐에따라환자의폐기능이달라질수있으 며질환적으로어떤자세에서호흡훈련을하느냐 에따라폐기능의향상도달라질수있다. 일례로 근위축성측삭경화증환자를대상으로한조동희 등(2004) 의연구에서는앉은자세에비해앙와위로 누운자세에서실시한폐기능검사에서다른근위 축환자그룹보다폐활량의변화율이많은차이를 보이는것으로나타났다. 호흡의주기는흡기와호기로구분되어있으며 흡기시에는주로횡격막이주동근으로사용되며 호기시에는복직근, 내ㆍ외복사근, 복횡근등이 주동근으로사용된다 (Levagie와 Norkin, 2001). 특히, 복부근육은노력성호기나강한호기를필요로하 는기침시에주로작용하는데복부내압을증가시 켜횡격막을활성화시키며흉곽내부의공기를외부 로배출하여호기를강화시키는작용을수행한다 (Reid와 Dechman, 1995). 복부의심부근인복횡근은 요부를안정화시키며자세를유지시켜주는역할을 수행하며, 기립자세는복횡근 (TrA) 과같은체간의 안정성에관여하는근육을중력에대항시키고활성 을촉진시켜자세를유지시킨다 (Neumann 과 2002). Gill, 일반적으로노력성호기를증가시키기위해 서는복부근육을강화시켜기침을유발하여기도 청결을유지시키는효과를나타내고있으나복부 근육중심부근육에해당하는복횡근이노력성호 기와노력성흡기에어떠한영향을미치는지에대 한연구는부족한상황이다. 복횡근을선택적으로수축시키기위한복부당기 기방법은요부안정화기법으로스포츠손상으로 인한근골격계의회복을위하여대표적으로사용되 어최근에는요통환자의증상을호전시키는기법으 로널리알려져있다( 이병기등, 2008; Macedo 등 2009). 이에본연구에서는복횡근을활성화시키는 것으로선행논문에서검증된기립자세 (Standing position) 에서의호흡의효과를알아보기위해바로 누운자세(Supine position) 에서의폐기능과비교하 였으며복횡근을선택적으로수축시키기위한하복 부당기기방법(The abdominal draw-in maneuver) 을 이용하여기립자세에서복횡근을수축시키고노력 - 268 -
자세에따른폐기능의변화와기립자세에서의복횡근의수축이노력성폐기능에미치는영향 성호흡을하는것과복횡근을수축시키지않고노 력성호흡을하는것을비교하여기립자세에서활 성화되는복횡근의수축이노력성흐기와노력성 흡기폐기능에어떠한영향을미치는가를알아보고 자한다. 1. 연구대상 Ⅱ. 연구방법 본연구는 J시에거주하는 20세이상의여성대 학생을대상으로하였다. 과거와현재의병력을참 고하여호흡기질환과관련복용약이없는경우로 한정하였으며이들에게연구내용을설명하고충분 히이해한후에최종적으로연구참여에동의한 14 명을대상으로실험을실시하였다. 실험중호흡기 질환으로인한중도탈락자 (4 명) 를제외한총 10명 의신체적특징은 Variable Table 1 과같다. Table 1. Anthropometric value Female adults(n=10) Age(years) 20.92±.99 Height(cm) 160.80±1.06 Body weight(kg) 52.53±4.62 Mean±SD 2. 실험도구 폐기능측정을위해폐기능검사장비 (Master-screen Body, VIASYS Inc., CA, 미국) 를사용하였고, 기립 자세에서복횡근의선택적인수축을위해압력생체 피드백장치 (Pressure biofeedback unit, Chattanooga group Inc., Hixson, 미국) 를이용하였다. 3. 실험방법 1) 폐기능측정 폐기능검사(Pulmonary Fuction Test, PFT) 는 ATS/ERS(2005) 가이드라인방법에따라서진행하 였다. 실험대상자들은측정 2시간전에 I시의 S병 원폐기능검사실에대기하여폐기능검사에익숙 하도록폐기능검사방법, 복부당기기방법과복횡 근촉지방법을숙지시킨후, 검사를실시하였으며 폐기능검사는각각바로누운자세와기립자세에 서폐기능검사를자세의순서없이무작위로실시 하였다. 모든연구대상자의폐기능측정은단일대상자를 반복측정하여바로누운자세와기립자세그리고 복횡근수축유무에따라노력성흡기및호기로 나누어 3회이상실시하였으며각검사간에는 30 분의휴식시간을가졌다. 검사한변인의측정값은 평균값을측정치로사용하였다. 2) 바로누운자세와기립자세에서의노력성폐기 능측정 동일피험자를대상으로바로누운자세와기립자 세의폐기능검사를실시하였으며바로누운자세는 대상자를편안하게안정시킨후복부근육의이완을 위하여양무릎을굴곡시키고누운자세에서폐기능 검사를실시하였으며기립자세에서는대상자의시 선을정면을응시하고허리를곧게펴게하여골반 위치를중립상태에서폐기능검사를자세에따라 3 회이상실시하였다. 검사자세의순서는바로누운 자세와기립자세의순서없이무작위로실시하였다. 3) 복횡근수축상태에서의노력성흡기측정 노력성흡기시폐기능검사를실시하기위하여 실험대상자들에게노력성흡기개시전, 기립자세 에서배꼽아래하복부를끌어당기고 (Abdominal draw -in maneuver) 골반은중립자세로유지하고노력성 흡기를실시하였다. 이때정확한복횡근의수축을 위하여압력생체피드백장치를이용하여기립자세에 서벽과요추부위에위치한공기주머니의압력의 눈금을 40~70mmHg 를유지한상태에서폐기능검 사를실시하였다 (Richardson 등, 2004). 또한실험대 상자에게복횡근의등척성수축을스스로인지하게 하기위하여실험대상자의중지와식지를이용하 여복횡근과내복사근이표면에위치한전상장골극 의내측방향으로 2cm 아래부근을촉지하게하였으 며(Hides 등, 2000; Fig 1), 폐기능검사는노력성 - 269 -
대한물리의학회지제7권제3호 유지하며노력성호기를실시하였다. 복횡근수축방 법과촉지방법은노력성흡기시와동일하게하였 으며노력성호기검사만을측정하였다 (Fig 2). 4. 통계처리 Fig 1. Palpation during TrA activation 흡기만으로한정하여실시하였다. 4) 복횡근수축상태에서의노력성호기측정노력성호기시폐기능검사를실시하며실험대상자들에게노력성호기말기시기립자세에서배꼽아래하복부를끌어당기고골반은중립자세로 20 세이상여성대학생의바로누운자세와기립자 세에서의폐기능검사의변화, 노력성흡기시와노 력성호기시복횡근의수축유무에따른폐기능 검사의변화를알아보기위해 SPSS-PC (ver 12.0 SPSS ICC, Chicago, 미국) 을이용하여평균과표준 편차로제시하였다. 바로누운자세와기립자세의노 력성폐기능비교, 복횡근의수축에유, 무따른노 력성흡기와노력성호기의폐기능검사의변인을 비교하기위하여독립 통계적유의수준은 t 검정으로분석하였다. 모든 α<.05 로설정하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 바로누운자세와기립자세에서의폐기능검사비교 20 대여성대학생의바로누운자세와기립자세 에서의폐기능의평균값비교는 Table 2 와같다. 자 세에따른폐기능변인의변화는바로누운자세와 비교하여기립자세에서폐활량 (FVC), 1초간노력성 Table 2. Comparison of PFT test during supine position and standing position with different PFT variables in young female adult (n=10) Fig 2. Participant positioning during PFT test Variables Positioning Mean±SD t p FVC FEV 1 PEF ( /sec) Supine 2.63±.25 Standing 3.00±.35 Supine 2.22±.16 Standing 2.74±.22 Supine 5.90±.98 Standing 7.44±.64 Statistically significant at the level of p<.05, FVC : Forced vital capacity FEV 1 : Forced expiratory volume in one second PEF : Peak expiratory flow 3.156.005 5.904.000 4.134.001-270 -
자세에따른폐기능의변화와기립자세에서의복횡근의수축이노력성폐기능에미치는영향 폐활량 (FEV1), 최고호기유속(PEF) 에서모두통계 적으로유의하게증가하는것으로나타났다. 특히, 1 초간노력성폐활량 (FEV1) 과최고호기유속 (PEF) 의 증가양상이비교적크게나타났다. 같다. 노력성호기말기에의도적으로복횡근을수 축시키고노력성호기를실시한노력성호기폐활 량의변인의평균값은복횡근을수축시키지않고 실시한노력성호기폐기능변인의평균값보다통 계적으로유의하게증가하는양상이나타났다. 2. 복횡근수축유무에따른노력성흡기량 (FIVC) 의비교 Ⅳ. 고 찰 20 대여성대학생의복횡근의수축유무에 따른 기립자세에서의폐기능의평균값비교는 Table 3과 같다. 복횡근을수축시키고노력성흡기를실시한 결과, 노력성흡기량 (FIVC) 의평균값은복횡근을수 축시키지않고실시한노력성흡기량 (FIVC) 의평균 값보다통계적으로유의하게감소하는양상이나 타났다. Table 3. PFT tests on FIVC during forced inspiration Variables TrA condition Mean±SD t p FIVC AoTrA 2.37±.31 NAoTrA 2.77±.42 3.014.015 Statistically significant at the level of p<.05, AoTrA : Activation of transeversus abdominis NAoTrA : No activation of transeversus abdominis 3. 복횡근수축유무에따른노력성호기변인의비교 20 대여성대학생의복횡근의수축유무에 따른 기립자세에서의폐기능의평균값비교는 Table 4. PFT tests during forced exspiration Table 4와 Variables TrA condition Mean±SD t p FVC FEV1 PEF ( /sec) AoTrA 3.14±.34 NAoTrA 2.95±.26 AoTrA 2.77±.28 NAoTrA 2.67±.28 AoTrA 7.76±.77 NAoTrA 6.94±1.13-3.604.006-3.269.010-3.316.009 Statistically significant at the level of p<.005, AoTrA : Activation of transeversus abdominis NAoTrA : No activation of transeversus abdominis 본연구는기립자세에서배꼽아래하복부끌어당 기기를실시하여복횡근을수축시켰을때의노력성 흡기와노력성호기의폐기능검사변인을복횡근 을수축시키지않았을때와비교하여효율적인노 력성호흡의자세와복횡근의수축이노력성호흡 에어떠한영향을미치는지를알아보았다. 연령이증가함에따라여자는 20 세, 남자는 25세 까지호흡능력은현저하게발달하며그후에는연 령증가에따라점차저하된다고하였다 (Knudson 등, 1976). 이러한이유로본연구에서는대상자를호흡 능력에이상이없으며신체기능의정점에다다른 20 세초반의여자대학생을대상으로하였으며이러 한노력성호흡은운동시호흡을통한원활한산 소공급의지표와뇌졸중, 척수손상환자와같은특 정질환을갖고있는환자의기도청결을위한중 요한호흡의평가지표로서널리활용되고있다. 노력성흡기와노력성호기에관여하는주요근육 들과보조근육들은체간에분포하는근육들로서호 흡뿐만아니라끊임없이계속되는정적, 동적그리 고내적, 외적환경에대하여체간의안정을유지하 기위하여상호신경근지배에의하여지속적으로 상호작용한다 (Davies, 1990). 자세에따른호흡능력에대한연구는선행연구 에서보고된바있으며, 정상인의경우기립자세가 앉은자세보다폐활량이크며자세의검사순서에 따라결과에영향을나타낼수있다고하였다 (Multiple Risk Factor Intervention Trial Research Group, 1982). 뇌졸중환자를대상으로한국내연구 에서도누운자세, 90도앉은자세에서 4주간호흡운 동을실시한결과 90도앉은자세에서 1초간노력 성호기량 (FEV 1 ) 과폐활량 (FVC) 에유의한증가를 보였다 ( 김경과서교철, 2010). 하지만유태원등 - 271 -
대한물리의학회지제7권제3호 (2006) 의척추손상환자를대상으로한연구에서는 누운자세가앉은자세보다노력성폐활량의값이 유의하게증가한것으로보고된바있어자세에따 른노력성폐활량은질환의유무에따른신체적특 성, 검사방법등에따라다른것으로판단된다. 본 연구에서는바로누운자세와기립자세에서의호흡 기질환과호흡근에이상이없는 20대초반의여성 을대상으로노력성폐기능검사의변인을비교한 결과기립자세에서노력성호흡을실시한폐기능 검사에서변인의값이통계적으로유의하게증가한 것으로나타났다. 이는바로누운자세보다기립자세 가복횡근과같은체간심부근육의활성도를높이 는것으로사료된다. Manshadi 등(2011) 의최근연구 에서는바로누운자세와기립자세에서의재활의학용 초음파이미지를이용한복횡근의두께를측정한 결과, 기립자세가바로누운자세보다복횡근의활성 도에유의한영향을미치는것으로보고되었다. 또 한, 지지면이좁거나불안정한면에서의운동은체 간근육의활성화에의한코어안정성과자세교정 효과가있으며복식호흡운동과같은노력성호흡은 복부근육을포함한체간근육의활성도를향상시킨 다고보고된바있다( 김경등, 2005; Lehman 등, 2005). 장희정 (2011) 의연구에서는하복부끌어당기기 운동이복부의심부근육인복횡근과내복사근의근 활성도를증가시키며, 지지면이좁은불안정한자세 에서하복부끌어당기기운동을실시한집단에서 복횡근의근활성도가높아졌다고보고한바있다. 하복부끌어당기기기법을이용하는것이일반적 인안정화운동을사용하였을때보다복횡근의단 면적을증가시키는데효율적인것으로보고된바 있어(Akuthota 와 Nadler, 2004), 본연구에서는선행 연구에서제시한하복부의끌어당기기와표면으로 드러난복횡근의부분을촉지하게하여복횡근의 선택적인수축을기립자세에서유도한후노력성 호기에대한폐기능변인의변화를알아보고자하 였다. 연구에서사용된하복부끌어당기기방법은 바로누워서실시하는방법을선택하지않고기립 자세에서압력생체피드백장치를이용하는방법을 채택하였으며이는바로누운자세에서체간의무게 로골반의위치가후방경사(posterior tilting) 되는 것을방지하고기립자세에서골반을중립위치로 하여복횡근수축을이끌어내어체간의안정성을 기할수있다(Richardson 등, 2004). 본연구에서는폐기능검사변인중대표적인노 력성호기변인인노력성폐활량 (FVC) 및 1초간노 력성호기량 (FEV 1 ), 최고호기유속 (PEF) 의변화를선 택하였으며, 노력성흡기의변인으로는최대로공기 를흡입한양인노력성흡기폐활량 (FIVC) 을채택하 였다(Gardner 등, 1980). 연구의결과호기말기에서 복횡근을선택적으로수축시키고노력성호기를실 시한것에서통계적으로유의하게증가하는것으로 나타났다. 노력성폐활량 (FVC) 과 1초간노력성폐 활량 (FEV 1 ) 은기도저항과높은상관관계를갖고있 는폐기능변인이며최고호기유속 (PEF) 은노력성 호기방법으로최대한불어낼때한순간공기의 최고유속즉, 얼마나세게불수있느냐를판단할 수있는수치이다 (ATS/ERS, 2005). 그러므로, 본연 구의결과로볼때복횡근의수축을통한노력성 호기방법은호기력을증가시켜기도폐쇄시호기의 유속을증가시킬수있는유용한방법으로판단된 다. 이는복횡근의수축이복부의내압을증가시켜 횡격막의모양을낙하산모양으로변형시켜호기 시흉곽내부의공기를외부로배출되는역할을한 다는선행연구의결과(De Troyer, 1984) 와일치하는 것이라고할수있다. Gibson 등(1977) 의연구에서는노력성흡기시에 는횡격막과늑간근의수축이외에복근의수축과 척추주위근육의수축및경ㆍ흉추부위의보조 호흡근들이같이작용하게된다고보고하였으나 본연구에서는노력성호흡에서의복부심부근육 인복횡근의수축은오히려노력성흡기의폐활량 (FIVC) 을통계적으로유의하게감소시키는것으로 나타나노력성흡기시에는복횡근수축이흡기의 주동근인횡격막의기능에기여하지못하는것으로 판단되며실험에참여한대상자들역시복횡근수 축과함께노력성흡기를실시할때의제한성을호 소하였다. 그러나이러한복횡근의수축이흡기시 의횡격막의활성도의여부와노력성호기시어느 시점에복횡근을수축하는것이노력성호기를증 - 272 -
자세에따른폐기능의변화와기립자세에서의복횡근의수축이노력성폐기능에미치는영향 가시키는지에대한시간적연구가추후에수행되어 야할것으로판단된다. Ⅴ. 결 론 본연구는바로누운자세와기립자세에서의노력 성호흡에대한폐기능검사변인의측정치를비교 하였으며기립자세에서의하복부끌어당기기를실 시하여선택적으로복횡근을수축시켰을때의노력 성흡기와호기의폐기능검사변인을비교하여복 횡근의수축의노력성호흡에미치는효과를알아 보았으며다음과같은결론을얻을수있었다. 첫째로 20대초반의여성대학생을대상으로한 기립자세의노력성폐기능은바로누운자세보다 복횡근의수축을활성화시켜노력성호흡훈련시 폐활량을증가시키는자세로판단된다. 둘째로기립자세에서의복횡근의선택적수축은 노력성호기의폐기능변인의증가에기여하는것 을확인하였다. 이러한결과를토대로할때노력성호기를증가 시키기위해서는호흡훈련시누운자세보다는기 립자세에서실시하는것이효과를증대시키며노력 성호기시복횡근의선택적으로수축시키는것은 노력성호기증가에효과를나타낸다. 참고문헌 김경, 박래준, 배성수. 복식호흡운동이요통환자의 체간근육활성화에미치는영향. 대한물리치료학 회지. 2005;17(3):311-27. 김경, 서교철. 자세변화에따른피드백호흡훈련이 뇌졸중환자의흉곽용적과폐기능에미치는영향. 특수교육재활과학연구소. 2010;49(3):57-74. 김병조, 이현옥, 안소윤. 노력성호흡운동에의한편 마비환자의보행비대칭율개선. 대한물리치료학 회지. 2004;16(4):38-58. 손원일. 고령여성들의복합운동프로그램이호흡 순환기능및견관절등속성근력에미치는영향. 한국발육발달학회지. 2010;18(3):153-61. 유태원, 강성웅, 문재호등. 신경근육계질환종류에 따른자세와노력성폐활량과의상관관계. 2006; 30(1):80-5. 이태현. 호흡훈련을통한요부근력변화분석. 한국 사회체육학회지. 2008;34:1247-55. 이병기, 지용석, 고일규등. 걷기와요부화안정화운 동이만성요통환자의폐기능과요부심부근에미 치는영향. 대한임상건강증진학회지. 2008;8(3): 168-77. 장희정. 지지면변화에따른 curl-up 운동시복부 할로잉운동이체간근육의근활성도에미치는 영향. 인제대학교대학원. 석사학위논문. 2011. 전병운, 서정은. 호흡및구강운동훈련이경직형뇌 성마비아동의자음정확도와발성호기시간에미 치는효과. 한국지체부자유아교육학회지. 2007;49 (1):135-60. 조동희, 강성웅, 박중현등. 신경근육계질환에서자 세에따른폐활량의변화양상비교. 대한재활의 학회지. 2004;28(5)454-7. Akuthota V, Nadler SF. Core strengthening. Arch phys Rehabil. 2004;85(3supple1):S86-92. Davies PM. Right in the middle: Selective trunk activity in the treatment of adult hemiplegia. Berlin. Springer-Verlag Telos. 1990. De Troyer A. Action of the respiratory muscles or how the chest wall moves in upright man. Bull Eur Physiopathol Respir. 1984;20(5):409-13. Gardner RM, Hankison JL, West BJ. Evaluating commercially available spirometers. Am Rev Respir Dis. 1980;121(1):73-82. Gibson GJ, Pride NB, Davis JN et al. Pulmonary mechanics in patients with respiratory muscle weakness. Am Rev Respir Dis. 1977;115(3):389-95. Hides JA, Jull GG, Richardson CA. A clinical palpation test to check the activation of the deep stabilising muscles of the spine. International Sports Medicine Journal. 2000;1(4):58-64. Knuson RJ, Slatin RC, Lebowitz MD et al. The maximal expiratory flow-volume curve. Normal standards, variability, and effect of age. Am Rev Respir Dis. 1976;113(5):587-600. - 273 -
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