NEUROTHERAPY 2 0 1 5 신종화, 정현희, 김수빈, 김민희, 이정훈, 김진영, 서한열대한신경치료학회지, 김미림, 박준환제19, 권손호희제3호 푸쉬업플러스운동시다양한자세에따른견갑골안정근과외복사근활성도비교 신종화, 정현희, 김수빈, 김민희, 이정훈, 김진영, 서한열, 김미림, 박준환, 손호희 * 부산가톨릭대학교보건과학대학물리치료학과 Comparison of Scapular Stabilizer and External Oblique Abdominis Muscle Activity on Push-up Plus in Various Postures Jong-Wa Shin, Heon-Hui Jeong, Su-Bin Kim, Min-Hui Kim, Jung-Hun Lee, Jin-Young Kim, Han-Gyeol Seo, Mi-Rim Kim, Jun-Hwan Park, Ho-Hee, Son * Dept. of Physical Therapy, College of Health Sciences, Catholic University of Pusan Purpose The purpose of this study is to examine the change to the muscle activity from the serratus anterior, upper trapezius, lower trapezius, external oblique when push-up plus exercise is performed in three postures which it can be applied clinically. In addition, it is compared the muscle activity of each posture in order to study the most safe and effective way to strengthen scapula stabilizers. Methods For this study, twenty-eight healthy males who are randomly performed Quadripedal Push-up Plus (QP), Quadripedal Push-up Plus with Supporter (QPS), Standard Push-up Plus with Supporter (SPS)postures of push up plus exercise are recruited to search influence on the muscle activity of scapula stabilizers, external oblique according to posture change of their exercise. Results There was a significant difference in the muscle activity of serratus anterior according to the posture, especially, between QPS SPS postures (p<.05). The muscle activity of external oblique had a significance difference between QPS and SPS postures (p<.05). The muscle activity of serratus anterior was increased, and the muscle activity of external oblique was relatively lower than other postures. Also, the muscle activity of serratus anterior was the most increased in SPS posture during push-up plus exercise, but the external oblique was simultaneously increased. Conclusion As the results, the QP posture is the most safe and effective to strengthen the serratus anterior, showing lower the muscle activity of external oblique. These results suggest that QP push-up plus exercise can be a very useful to improve safety and to selectively train serratus anterior for patients with shoulder instability for the future. Key Words Push up plus, Scapula, EMG, Scapular stabilizer 책임저자 Ho-Hee Son(sonhh@cup.ac.kr) 논문접수일 2015 년 8 월 31 일수정접수일 2015 년 9 월 30 일게재승인일 2015 년 10 월 20 일 I. 서론 견갑골의불안정한동적안정성은목과견관절부위에신경, 근골격계의기능부전을유발한다. 1) 견갑골의기능은견갑골근육의수행능력에따라다르며, 견갑골의정적또는동적인안정성은움직임을조절하는데작용한다. 2). 견갑골의위치와움직임조절능력은정상적인상지기능을위한필수요소이다. 3) 견갑골의안정성을제공하는안정근 (stabilizer) 에는전거근 (serratus anterior), 상승모근 (upper trapezius), 하승모근 (lower trapezius) 이있으며, 상지를거상시킬때상승모근과하승모근, 전거근의하부섬유가견갑골을상방회전시키기위한짝힘 (couple force) 을형성하고세개의근육힘이협력하 여같은방향으로견갑골을상방회전시킨다. 4) 이러한견갑골안정화에관여하는근육중특히중요한역할을담당하는근육은전거근이며, 이런전거근의기능이감소하게되면견갑골의안정성이떨어지고견갑골의익상 (winging) 을초래하여비정상적인견갑골의움직임이발생하게된다. 또한이를보상하기위해상승모근이과도한근활성도를보이게되고견관절충돌이발생할수있다고보고하였다. 5-8) 이런견갑골근육들의비정상적인근활성패턴을 근육불균형 이라고하며대부분상승모근이과도하게활성화되고전거근과중 / 하승모근의근활성도는감소하는모습을보인다. 2,9-11) Tucker 등은높은수준의전거근근활성도와낮은수준의상승모근근활성도를만들어내는적절한운동이 2차적으로견관절충돌증후군의치료와예방에 푸쉬업플러스운동시다양한자세에따른견갑골안정근과외복사근활성도비교 17
NEUROTHERAPY 2015;19(3):17-22 효과적일것이라고보고하였다. 12) 이러한근육불균형을감소시키고안정성을높이기위해많이실시하는운동에는안정화운동이있다. 안정화란사람이의식적또는무의식적으로관절에서의크거나작은움직임을조절할수있는능력이라고정의하였다. 13) 안정화운동의목적은근육과움직임의조절능력을회복시키는것으로최근에는치료적운동뿐만아니라예방차원의관리로서도주목을받고있다. 13,14) 견관절기능장애의예방과재활에대해견갑골안정화근육들의균형을중요하게고려해야하는데이를위해닫힌사슬운동을이용하는경향이많다. 닫힌사슬운동이란팔다리의원위부는고정을한상태에서원위부와근위부에동시저항을적용할때일어나는운동이며, 팔다리에가해지는축성부하 (axial load) 에의해관절에압박이발생하며, 이로인해관절주위에있는고유수용감각을자극하고, 주위근육의협응수축을유도하며, 관절의동적안정성및자세유지그리고근력강화와지구력을증진시킬수있는장점이있다. 15,16) 이러한닫힌사슬운동은부하가가해지지않는열린사슬운동보다통증이있거나불안정한견관절재활운동프로그램에서보다안전하게적용할수있기때문에더욱더기능적인운동이라고보고하였다. 17) 견갑골안정화에효과적인닫힌사슬운동에는푸쉬업운동, 푸쉬업플러스운동등이있다. 그중푸쉬업운동을수정한푸쉬업플러스운동은주관절이신전되었을때견갑골을최대로전인 (protraction) 시키는동작이추가된동작이다. 18) 푸쉬업플러스운동에대한선행연구를살펴보면, Ellenbecker와 Davies 은견갑골의안정협력근을위한효과적인닫힌사슬운동이푸쉬업플러스운동이라고하였고 Decker 등은푸쉬업플러스운동, 네발기기자세에서의푸쉬업운동, 다이나믹허그운동이전거근의강화에적합하다고하였다. 18,19) 푸쉬업플러스운동은여러가지자세와지지면을변화시켜수행할수있다. 일반적인푸쉬업플러스운동은재활초기환자들이반복적으로수행하기어렵기때문에네발기기자세에서푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus, QP), 지지대를이용한네발기기푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus with Supporter, QPS), 지지대를이용한일반적푸쉬업플러스자세 (Standard Push-up Plus with Supporter, SPS) 등과같이변형하여임상적으로많이사용하고있다. 그중네발기기자세에서의푸쉬업플러스운동은척추에가해지는부하를줄여주고균형을유지하기쉬워재활초기에적용하기좋고, 특정한견갑골및체간근육의동원을가져온다. 20) 지지면을변화시키기위해서스위스볼또는의자에손을위치시키고실시할수있는데, 지지면의변화로인해견갑골안정근들의근활성도를증가시키는것뿐만아니라고유수용기의균형을증진시킬수있다. 대부분의선행연구에서자세에대한근활성도비교가많지만일반적인푸쉬업플러스운동과자세, 지지면을변화시 켜근활성도를비교한연구는미비한편이다. 체간근육중외복사근은척추안정성에관여하는대근육에속하며이런대근육은몸에가해지는중력이나무거운물건을들어올리는등외적부하에대해균형을유지하는근육이다. 외복사근은체간근육임에도불구하고견갑골안정근인전거근그리고광배근과기시점이서로맞물려있어서이런근막사슬연결로인해견갑골안정화운동시함께작용할수있다. Juker등은외복사근의활동성이몸통구부리기 (curl) 운동에서보다전거근과광배근의활동이요구되는푸쉬업운동을할때더크다는것을밝혔다. 21) 하지만대근육의과도한운동이척추의과부하를유발하고이것은요통을발생시켜통증을유발하고허리에악영향을끼친다. 김덕화등은대근육의활동으로인해체간이굽혀진자세에서는전거근의근활성도가감소하고승모근의근활성도는증가하여견관절의안정성에불균형이발생한다고하였다. 22) 그러므로임상적으로안전하고효과적인운동을위해대근육의과도한활성을피하는방법을찾아야한다. 푸쉬업플러스운동시견갑골안정화근육의근활성도에미치는영향에대한연구는많이보고되고있으나견갑골안정화근육과복부근육과의근활성도비교에관한연구는미흡한편이다. 따라서본연구는임상적으로적용할수있는 3가지자세에서푸쉬업플러스운동을했을시전거근, 상승모근, 하승모근, 외복사근에어떠한근활성도의변화가있는지알아보고자그리고각각의자세에서근활성도를비교하여견갑골안정근의활성도가높고복부근육의활성도가낮은견갑골안정근을가장안전하고효과적으로강화시킬수있는자세를알아보고자한다. II. 연구방법 본연구에는부산, 경남에거주하는 32명의 20대남성을대상으로실시하였다. 연구대상자들은신체질량지수 (Body mass index) 측정시 18.5에서 25kg/m 2 사이였으며, 실험에요구되는운동을수행할수있는근력, 균형능력, 관절가동범위를갖고있다 (Table 1). 정형외과적 신경학적손상이나목과어깨의손상, 통증이있는자는실험대상에서배제시켰다. 본연구를실시하기전에연구목적과방법에대해충분히설명을하였으며, 연구내용을이해하고적극적으로참여에동의한다는자발적인동의를얻은참여자를대상으로실시하였다. Table 1.The General Characteristics of participants (N=26) Variables All participants age 123.3±2.9 a height 172.9±8.2 weight 169.1±11.9 a Mean ± SD 18 Comparison of Scapular Stabilizer and External Oblique Abdominis Muscle Activity on Push-up Plus in Various Postures
신종화, 정현희, 김수빈, 김민희, 이정훈, 김진영, 서한열, 김미림, 박준환, 손호희 상승모근, 하승모근, 전거근, 외복사근근육들의근전도신호를측정하기위하여표면근전도 Laxtha LXM 3204 Korea 를사용하였다. 4개채널로부터들어오는표면근전도아날로그신호는 Laxtha LXM 3204 Korea의시스템으로보내져디지털신호로전환한다음개인용컴퓨터에서 Telescan software를이용하여자료를처리하였다. Cram 등에의하여모든대상자의우세측상승모근, 전거근, 하승모근과외복사근의전극부착부위를결정하였으며, 표면전극부착부위에서피부저항을감소시키기위해알코올솜으로문질러피부각질층을제거하였다. 23) 전극부착부위는다음과같다. 상승모근의전극은 C7 극돌기와견봉후면사이의중간지점, 하승모근은어깨를최대한굴곡한상태에서견갑골하각부위에서척추극돌기방향으로 5cm정도에위치한지점, 전거근의전극은액와바로밑광배근의전면부, 견갑골하각끝부분높이의지점, 외복사근의전극은복직근에서외측으로전상장골극바로위, 능선과늑골사이중간지점에부착하였다. 그리고상승모근, 하승모근, 전거근, 외복사근의활동전위를정량화하기위하여맨손근력검사자세에서최대등척성수축 (%MVIC) 을시행하였다. 측정은 5초간 3회반복측정하며, 각측정마다 5초휴식하고다른근육의최대등척성수축측정사이에는 2분간휴식을주었다. 최대등척성수축과정은상승모근의최대등척성수축은대상자가바로앉은자세에서아무런지지없이견관절 90 도외전에서등척성저항을가하는동안측정, 하승모근의최대등척성수축은대상자가엎드려누운자세에서견관절을 180도굴곡한후저항을주관절윗부분에주고상체를고정한상태에서최대의힘으로팔을상방향으로들어올린후측정, 전거근의최대등척성수축은바로누운자세에서견관절을 90 도굴곡, 견갑골을전인시킨상태에서손과팔꿈치에저항을적용함으로써측정, 외복사근의최대등척성수축은바로누운자세에서무릎을 45도굴곡한후체간을굴곡, 반대측으로회전하여등척성저항을적용하여측정하였다. 측정은근전도기기와컴퓨터를연결하고컴퓨터상에서근전도프로그램을작동시켜다음과같이검사매개변수를설정하였다. 채널을지정하여각채널에서근전도신호를받을수있도록하였으며, 근전도신호의표본추출율은 1,000Hz(1,000 samples/second) 로하였다. 잡음을제거하기위해 60Hz의노치필터 (notch filter) 를이용하였고, 증폭된파형을 50~500Hz의대역통과필터 (band pass filter) 로필터링하였다. 수집한신호는완파정류 (full wave rectification) 한후실효값 (Root Square RMS) 으로처리하였다. 각각의대상자들은 EMG 신호의평균값을최대등척성수축의백분율 (%MVIC) 로표현하였다. 최대등척성수축측정 (MVIC) 후정확한자세교육과예비시행을실시 하였다. 모든자세는동일하게관상면에따른양쪽견갑의높이와양쪽골반의높이를같게유지하고흉추와요추를일직선으로유지하고견갑골의익상이나내전이발생되지않도록하며슬관절, 족관절의외전간격은고관절간격과동일하게유지시켰고, 시상면에따라서는경추에대한턱당김자세 (Chin-in position) 를유지하고견관절에대한주관절의 90도굴곡하며고관절 슬관절의신전과족관절의중립자세유지하며네발기기자세시고관절에대한대퇴골의 90도굴곡 슬관절에대한경골의 90도굴곡 족관절의중립을유지하였다. 24) 지지대의높이는대상자비골의경상돌기높이에맞추었으며, 바닥면에대한골반의높이는대상자척골의주두돌기높이에맞추었다. 3가지의푸쉬업플러스운동을무작위로순서를정하여등척성수축의최대범위에서근피로를유발하지않는유지기간 1동작동안 5초씩유지한후각자세마다 3회실시하였고, 근피로의방지와학습에의한적응현상을방지하기위하여 1자세측정마다쉬는시간 2분을주었고, 1회운동측정마다쉬는시간 20분을주었다. 근활성도의측정치는주관절굴곡기, 주관절신전기, 견갑골최대전인기중마지막단계인최대전인기때의실험데이터로사용하였다. 푸쉬업플러스자세는 3가지로나누었으며네발기기자세에서푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus, QP), 지지대를이용한네발기기푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus with Supporter, QPS), 지지대를이용한일반적푸쉬업플러스자세 (Standard Push-up Plus with Supporter, SPS) 로운동을실시하였다 (Figure 1). 다양한자세에따른푸쉬업플러스운동을하는동안자세에따른상승모근, 하승모근, 전거근, 외복사근의근활성도를비교하기위하여일원배치분산분석 (one way ANOVA) 을사용하였다. 자세에따른유의성을검증하기위해사후검정인 LSD를사용하여유의한수준을검정하였다. 통계학적유의한수준을검정하기위하여유의수준 (α) 은.05로하였으며자료의통계처리를위하여상용통계프로그램인 SPSS 21.0 for Windows Program을사용하였다. III. 결과 상승모근의근활성도는모든자세에서유의한차이가없었다.(p>.05) 하승모근의근활성도는 QP, SPS, QPS 순으로근활성도가높았으며 (p<.05), 전거근의근활성도는 QP, SPS, QPS 순으로근활성도가높았다.(p<.05) 외복사근의근활성도경우 SPS, QPS, QP순으로근활성도가높았다 (p<.05)(table 2)(Figure 2). 푸쉬업플러스운동시다양한자세에따른견갑골안정근과외복사근활성도비교 19
NEUROTHERAPY 2015;19(3):17-22 a b c Figure 1. Push-up plus in various postures. a. Quadripedal Push-up Plus (QP), b.quadripedal Push-up Plus with Supporter (QPS) c. Standard Push-up Plus with Supporter (SPS). Figure 2. Comparisons of muscle activity in various postures Table 2. Changes of muscle activity according to the various postures (N=26) (unit: %) QP QPS SPS F UT 20.65 ± 3.42 17.16± 2.34 22.92 ± 3.97 0.767 LT 19.84 ± 1.51 14.80± 1.25 20.71 ± 1.65 4.656* SA 85.70 ± 7.30 65.86± 6.23 93.56 ± 9.12 3.489* EO 46.67 ± 4.87 50.74± 3.81 64.10 ± 6.25 3.225* Mean±SD; *p<.05.; UT, upper trapezius; LT, lower trapezius; SA, serratus anterior; EO, external oblique; QP, Quadripedal Push-up Plus; QPS, Quadripedal Push-up Plus with Supporter; SPS, Standard Push-up Plus with Supporter. IV. 고찰견갑골주위근육의불균형과잘못된신경근조절을해결하기위한연구는꾸준히이루어지고있다. 특히견갑골약화가있는환자의운동치료프로그램에서다양한형태의전거근근력강화운동이적용되어왔는데여러연구자들은전거근의훈련 및견갑골안정협력근 (scapular stabilizing synergist) 을위한효과적인닫힌사슬운동으로푸쉬업플러스를추천하였다. Moseley 등도어깨재활을위한 16 가지운동중상, 중, 하승모근, 견갑거근, 능형근, 소흉근, 중, 하전거근의 5 가지어깨근육의근활성도를비교한연구에서스캡션, 노젓기, 푸쉬업플러스, 프레스업이어깨재활에가장효과적이라고하였다. 이렇듯 20 Comparison of Scapular Stabilizer and External Oblique Abdominis Muscle Activity on Push-up Plus in Various Postures
신종화, 정현희, 김수빈, 김민희, 이정훈, 김진영, 서한열, 김미림, 박준환, 손호희 견갑골안정화근육의근활성도에미치는영향에대한연구는많이보고되고있다. 25) 하지만 Richardson 등은푸쉬업플러스운동시전거근의활성화보다외복사근의활성도가지나치게높아질때근막사슬구조의연결에의해체간에도힘이들어가오히려요통이발생할수있다고하였다. 또한김정빈등은푸쉬업플러스운동시다리의움직임에따른견갑골근육과체간근육에미치는영향에대한연구가미흡하다고하였다. 26) 따라서본연구는임상에서많이적용되는푸쉬업플러스자세들중네발기기자세에서푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus, QP), 지지대를이용한네발기기푸쉬업플러스자세 (Quadripedal Push-up Plus with Supporter, QPS), 지지대를이용한일반적푸쉬업플러스자세 (Standard Push-up Plus with Supporter, SPS) 에서푸쉬업플러스운동시상승모근, 하승모근, 전거근, 외복사근에대한근활성도의변화와, 각자세의전거근과외복사근의근활성도비를비교하여임상적으로어떤자세에서전거근을가장안전하고효과적으로강화시키면서외복사근은상대적으로낮게활성화시킬수있는지알아보고자하였다. 연구결과각근육의근활성도변화에서상승모근은 SPS자세에서가장높게나왔으나자세에따른유의한차이는없었다 (p>.05). 각각의자세에따른하승모근의근활성도는 QP와 SPS 사이에는유의한차이가없었으나 QP와 QPS, QPS와 SPS는유의한차이가있었다 (p<.05). 전거근의근활성도는 QP과 QPS, QP와 SPS 사이에는유의한차이가없었으나 QPS와 SPS는유의한차이가있었다 (p<.05). 외복사근의근활성도는 QP와 QPS, QPC와 SPS 사이에는유의한차이가없었으나 QP와 SPS는유의한차이가있었다 (p<.05). 각자세에따른상승모근의근활성도는유의한차이가없었으나전거근은유의하게차이가있었다. 이는승모근과전거근의불균형을가지고있는환자들이약화된전거근을보상하기위해상승모근의과도한근활성도를보이며, 이로인해비정상적인견갑골의회전이발생하여충돌 (impingement) 이발생할수있다는 Cools의연구를근거로하여상승모근과전거근사이의불균형이있는환자에게푸쉬업플러스를실시하였을때효과적인운동임을확인할수있다. 8) 박준상도견갑골익상유무에따른어깨안정근활성화실험에서견갑골익상이있는집단과없는집단모두전거근, 극하근, 대흉근, 하승모근, 상승모근의순서로근활성도가증가함을입증했다. 28) 이는전거근의선택적강화를위해서푸쉬업플러스자세가효과적이라는선행연구들과본연구내용이일치하는것을알수있다. 위내용을바탕으로푸쉬업플러스운동을통하여전거근을강화시킨뒤팔들기와같은기능적활동을적용하면견갑골안정화에많은도움이될것이다. 자세에따른전거근과외복사근의근활성도비교에서 QP 자세는푸쉬업플러스운동을하는동안전거근의근활성도는증가하였고, 외복사근의근 활성도는다른자세에비해상대적으로낮게나타났다. SPS 자세에서푸쉬업플러스운동을하는동안전거근의활성도는제일많이증가했으나, 외복사근도높게증가됨을확인할수있었다. QPS자세에서전거근의활성도는크게증가되지않았으나외복사근의근활성도는매우증가하였다. 이는서론에서설명한근막연결 (Myofascial connections) 로인한것으로생각되며근막연결로인해외복사근이견갑골안정화운동시함께작용될수있다. Meyers 등의실험에서한쪽다리를신전시켰을때, 대둔근이수축하여흉요추근막을타이트하게하고, 흉요추근막에가해진힘이반대쪽견갑골에전달되어근막연결이견갑골안정근과하지의근활성에영향을미친다고하였다. 28) 따라서전거근이내복사근, 외복사근과근막사슬구조로연결되어있기때문에푸쉬업플러스운동시하지체중부하를이용하여체간근육을자극할때전거근까지영향을준다고볼수있다. Behm등는전통적인상체근육운동시체간과다리근육의활동도함께증가된다하였고, Gregory 등은푸쉬업플러스운동시외복사근의근활성도가증가한다하였다. 29) 그러므로견갑골안정화운동시견갑골안정화근을활성화시키면서체간근의근활성은상대적으로낮은자세를찾아야할것이다. 본연구에서는전거근과외복사근의활성도를볼때 QP 자세로훈련하는것이본연구의목적과가장부합하는자세라고사료된다. 본연구에서도몇가지한계가있었다. 우선한자세와한운동각측정마다쉬는시간을주었으나, 각자세당 3회반복측정했다는점에서학습에의한적응현상을방지할수없었다. 또어깨에이상이없는정상인을대상으로하였기때문에어깨에이상이있는환자에게일반화하기에는어려운점이있었다. 향후연구에서는수일에걸쳐자세를측정하여학습효과를방지하고, 어깨통증이있는환자들을대상으로실험을실시하고, 또한이번실험에연구되지않은다른자세의푸쉬업플러스운동에대한연구도필요할것이다. 본연구는 26명의건강한성인에게푸쉬업플러스운동시자세변화에따른견갑골안정근과외복사근의근활성도에미치는영향을알아보기위하여 QP, QPS, SPS 자세의 3가지방법의운동을무작위로실시하였다. 연구결과, 외복사근이활성도가낮으면서견갑골안정근을가장안전하고효과적으로강화시킬수있는자세는 QP자세였다. 따라서향후어깨의불안정성을가지고있는환자에게안정성증진을위하여전거근을선택적으로훈련시키기위하여는네발기기푸쉬업플러스운동을시행하여야될것으로사료된다. 참고문헌 1. Kim DH, Kwon OY, Yi CH, et al. The Effects of 4-week serratus anterior strengthening exercise program on the scapular position and pain of the neck and interscapular 푸쉬업플러스운동시다양한자세에따른견갑골안정근과외복사근활성도비교 21
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