J Korean Soc Phys Med, 2018; 13(3): 11-17 https://doi.org/10.13066/kspm.2018.13.3.11 Online ISSN: 2287-7215 Print ISSN: 1975-311X Research Article Open Access 스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근활성도에미치는영향비교 이수민 김명철 1 안청좌 문소라을지대학교물리치료학과보건과학대학원, 1 을지대학교물리치료학과 Comparison of Effects of Abdominal Stabilization Exercise with Stabilizer and GymBall on Respiratory Muscle Activation Su-Min Lee Myung-Chul Kim 1 Chung-Joa Ahn So-Ra Moon Department of Physical Therapy, Graduate School of Health Science, Eulji University 1 Department of Physical Therapy, Eulji University Received: April 3, 2018 / Revised: April 3, 2018 / Accepted: May 27, 2018 c 2018 J Korean Soc Phys Med Abstract 1) PURPOSE: The purpose of this study was to identify the effect of abdominal stabilization exercise with Stabilizer and Gymball. METHODS: The participants were divided randomly into 2 groups each of 20 participants in the gymball exercise group and 20 participants in the exercise group. The changes of respiratory muscle activity between the two groups were measured three times a week for 4 weeks. The activity of rectus abdominis and internal oblique was measured using surface EMG to measure respiratory muscle activity. The training was repeated five sets, and one set was repeated 6 times with one 10 second exercise and 5 second rest. Corresponding Author : Su-Min Lee minmin9436@naver.com, https://orcid.org/0000-0002-1299-8870 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. RESULTS: The results of the study showed that there was a significant difference in the amount of respiratory accessory muscle activation, inspiratory pressure, respiratory minute volume at the experimental group with stabilizer and control group with gymball exercise. Between-group difference was statistically significant only for rectus abdominis muscle activation. CONCLUSION: Both the stabilizer and the gymball exercises were effective in improving the respiratory rate but there was no difference between the two groups. Also, when comparing activity of muscle in both group, both groups were effective in improving and more effective than improvement of muscular activity of stabilizer in muscle of stabilizer. Key Words: Gymball, Respiration, Stabilizer Ⅰ. 서론호흡은흉곽의용적변화에따라공기가폐의안과밖으로이동하는것으로호흡을주도하는주요근육은
12 J Korean Soc Phys Med Vol. 13, No. 3 횡격막, 속갈비사이근, 바깥갈비사이근, 배속빗근, 배바깥빗근, 배곧은근그리고여러보조근들이있다 (Kim, 2011). 호흡중들숨은능동적과정으로가로막과바깥갈비사이근등들숨근의능동적수축으로가로막이수축하여가슴우리가확장을일으키고, 가슴안 (thoracic cavity) 용적이증가해공기가폐로들어오게한다. 강한날숨시에는배가로근의수축이배의내압을증가시켜가로막을변형해위방향으로이완시켜공기가밖으로나오게한다 (Lee, 2008; Frownfelter과 Dean, 2005). Mier 등 (1985) 은배곧은근, 배바깥빗근, 배속빗근의운동으로근육활성도를측정하였는데, 이러한배근육들은모두강제날숨근육으로작용하여복압을상승시킨다고하였다. 또한, 호흡기능을증가시키기위해서는호흡근의근력향상이필수적인데, 이는호흡근훈련을통해향상시킬수있다고하였다. 다양한운동방법을이용한배안정화운동이호흡근을활성화시켜호흡능력을향상시킨다는점은선행논문을통해연구되고있는데, 특히배안정화운동은체간안정성증진및요통환자의재활을위해임상에서널리사용되는기법중하나로써연구의관심도가매우높다. 배끌어당김조정훈련 (Abdominal Draw-In Maneuver, ADIM) 은약간의골반후방경사를허용하면서복벽을안쪽으로당겨복부내압을증가시키는방법으로근육의수축작용을촉진하는방법이다 (Kisner과 Colby, 2007). Kim (2008) 의연구에의하면스태빌라이저 (stabilizer) 를이용한배끌어당김조정훈련을적용한배안정화운동집단은배곧은근, 배속빗근과배가로근, 배바깥빗근활성도에유의한증가를보였고, 또한짐볼 (gymball) 을이용한운동에서도호흡기능의긍정적인변화가나타났다. 더나아가배심부근육의근력증진의효과가나타났다 (Yoo, 2015). 선행논문에서밝혀진것처럼스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근활성화에기여한다는연구는많이진행되고있으며, 스태빌라이저와짐볼뿐만아니라호흡근을활성화하기위한다양한운동방법에대해많이발표되고있다. 하지만선행연구에 서는한가지운동만을주로진행하여다른운동군과의차이점을볼수없었고, 그여러운동방법중에서어떤운동방법과운동도구가호흡훈련에더효과적인지에대한비교논문은적은편이며, 특히운동방법에따른운동집단간의호흡근활성화에대한연구는매우미비하다. 따라서본연구에서는스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근을활성화하는데어떠한영향을미치는지알아보고자한다. 또한, 두운동군간의차이를통해효과적인호흡훈련운동법의근거를제시하는데목적이있다. 본연구의가설은다음과같다. 첫째, 배안정화운동에서스태빌라이저를이용한운동군과짐볼을이용한운동군의집단간비교에서호흡근활성도에차이가있을것이다. 둘째, 배안정화운동에서스태빌라이저운동군과짐볼운동군의집단간비교에서차이가있을것이다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상본연구의대상자는경기도성남 E 대학에재학중인 20대남, 여대학생들을대상으로연구의목적과방법에대해충분한설명을들은후실험참여에동의하여실험참가동의서를작성하였고연구에영향을줄수있는정형학적, 신경학적, 기타질환이있는자를제외하였다. 본연구는대상자가총 40명으로키, 몸무게및나이를고려하여무작위로배정하며짐볼운동군 20명 ( 남자 10명, 여자 10명 ), 스태빌라이저운동군 20명 ( 남자 10명, 여자 10명 ) 으로나누어 4주동안주 3회짐볼운동 ( 레그레이즈, 교각운동 ) 과스태빌라이저운동 ( 배끌어당김운동, 레그레이즈 ) 을실시하였다. 운동을시작하기전에감독자 ( 지도교수 ) 가직접운동을보여주며대상자가완전히이해할수있게하였고바르게운동할수있도록지시하였다. 2. 실험절차대상자들은호흡근의활성도를측정하기위해무선
스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근활성도에미치는영향비교 13 Fig. 1. Wireless surface electromyography Fig. 2. Attaching position of surface electrode 표면근전도 (TeleMyo DTS, Noraxon, USA) 를사용하여배가로근과배곧은근의활성도를측정하였다. 본실험은 2017년 9월 4일부터 2017년 9월 29일까지주 3회 4주간총 12회실시하였고준비운동-본운동-마무리운동순으로운동하였다. 본실험에는스태빌라이저 (Chattanooga Stabilizer Pressure Biofeedback, Chattanooga Group, U.S.A) 와짐볼 (Gymball 65cm, Thera-Band, U.S.A) 을사용했다. 3. 측정도구 하였다 (Fig. 2). 4. 운동방법본운동은 4주동안, 주 3회스태빌라이저운동군과짐볼운동군으로나누어짐볼운동 ( 레그레이즈, 교각운동 ) 과스태빌라이저운동 ( 배끌어당김운동, 레그레이즈 ) 을실시하였다. 감독자가직접시범을보여대상자가완전히이해하도록한후바른자세로운동하도록지시하였다. 본운동은각각 1세트당 6회반복하여총 5세트운동하였다. 1) 무선표면근전도기본연구에서는무선표면근전도시스템을사용하여호흡보조근육의활성도를측정하였고, MR-XP 1.08 Master edition을이용하여분석하였다 (Fig. 1). 표면전극의위치는실험자의우세손방향으로배곧은근 (Rectus Abdominis) 은배꼽옆 2 cm에부착하였고, 배가로근 (Transverses Abdominis) 은위앞엉덩뼈가시 (Anterior Superior Iliac Spine; ASIS) 에서옆 2 cm, 아래 2 cm 내려온부위에부착하였다 (Kim과 Park, 2016). 피부저항을최소화하기위해전극부착부위에털을제거후알코올솜으로피부를소독하였으며, 근전도의잡음을최소화하기위해채널을테이프로고정하였다. 근전도신호처리는신호획득률 (sampling rate) 을 1500 Hz로하였고, 대역통과필터 (band-pass filter) 는 20~250 Hz로설정하였다. 잡음제거를위해 60 Hz의노치필터 (notch filter) 를이용하고각각수집된신호는 RMS (Root Mean Square) 로처리하여정량화하였고, 각운동군운동마다 5회씩측정하여나온값들을분석 1) 준비운동및마무리운동운동효과극대화와부상방지를위하여준비운동및마무리운동으로간단한스트레칭을실시하였다 (Choi 등, 2012). (1) 목좌우로돌리기 1회 10초실시한다. (2) 목좌우, 앞뒤로젖힌상태로스트레칭을 1회 10초실시한다. (3) 발목을안쪽으로당기고, 바깥쪽으로젖히는동작을양발교대로 1회씩 20초실시한다. (4) 다리를모은자세에서무릎을좌우로돌리기 1회 20초실시한다. (5) 다리를어깨너비로벌린후, 허리돌리기좌우로 1회 20초실시한다. (6) 다리를어깨너비로벌리고앞으로숙인후, 뒤로젖히기 1회 20초실시한다. (7) 다리를어깨너비로벌리고양쪽팔각각반대쪽머리위로뻗기 1회 20초실시한다. (8) 다리를어깨너비로벌리고머리위로양팔을모
14 J Korean Soc Phys Med Vol. 13, No. 3 Fig. 3. Stabilizer exercise (Draw In) 으기 1회 20초실시한다. (9) 다리를어깨너비로벌리고몸통좌우로돌리기 1회 20초실시한다. (10) 제자리걷기 2회 30초실시한다. Fig. 4. Stabilizer exercise (Leg-Raise) 2) 스태빌라이저운동군스태빌라이저를이용한배끌어당김방법의훈련으로교각운동의시작자세와같은자세로무릎관절을 90 굽혀누운자세에서실시하였다. 압력생체피드백장치 ( 스태빌라이저 ) 는연구대상자의허리뼈부위에위치시켰다. 연구대상자는압력생체피드백장치에연결된압력계를보며 40 mmhg 인상태에서 10 mmhg 를증가시킨후그상태를유지하도록훈련하였다 (Kim 등, 2009). 배끌어당김방법의훈련은 10초유지하도록지시하였고, 1회실시후 5초휴식을하도록하였다. 세트간에는 30초의휴식시간을적용하였다 (Fig. 3). 배끌어당김방법의훈련법과같은방법으로시작자세만골반과무릎관절을 90 굽혀발을떼고누운자세로변화시킨상태에서실시하였다. 생체피드백장치는연구대상자의허리뼈부위에위치시켰다. 연구대상자는압력생체피드백장치에연결된압력계를보고 40 mmhg 인상태에서 10 mmhg를증가시켜배끌어당김상태를만든후다리를내리는동안에도그상태를유지하도록훈련하였다. 배끌어당김 ( 레그레이즈 ) 방법의훈련은 10초유지하도록지시하였고, 1회실시후 5초휴식을하도록하였다. 세트간에는 30초의휴식시간을적용하였다 (Fig. 4). 3) 짐볼운동군배부위근육강화운동방법의훈련으로누운자세 Fig. 5. Gymball exercise (Bride exercise) 에서연구대상자는양발을짐볼위에편안하게올리고뒤꿈치, 종아리도짐볼에닿게올린후배끌어당김상태에서약화-고리 (weak-link) 전까지천천히배부위를들어올린다 (Seo 등, 2011). 1회운동시들어올리는시간 2초유지시간 6초내리는시간 2초총 10초간실시하였다. 운동 1회실시후 5초간휴식을하였고세트간에는 30초의휴식시간을적용하였다 (Fig. 5). 배부위근육강화운동방법의훈련은누운자세에서연구대상자의양발사이에짐볼을위치시켜무릎을편채로엉덩관절과무릎관절이 90 가될때까지짐볼을서서히들어올린다. 이후다리를아래쪽으로밀어
스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근활성도에미치는영향비교 15 ver 25를이용하여대상자들의훈련전 후차이를분석하기위해서대응표본 t 검정으로분석하고, 집단간분석을위해서는독립표본 t 검정으로분석하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 연구대상의일반적인특성본연구에참여한대상자스태빌라이저군 20명, 짐볼군 20명총 40명의성별, 평균연령, 신장, 체중, 우세손은다음과같으며실험자간의유의한차이는없다 (Table 1). Fig. 6. Gymball exercise (Leg-Raise) 엉덩관절의각도를낮추고무릎관절을완전히편다. 연구 1회운동시미는시간 2초, 유지시간 6초당기는시간 2초총 10초간실시하였다. 운동 1회실시후 5초간휴식을하였고세트간에는 30초의휴식시간을적용하였다 (Fig. 6). 5. 자료처리본연구에서통계분석프로그램 IBM SPSS Statistics 2. 근활성도비교스태빌라이저운동과짐볼운동의중재전 후호흡근변화를비교하기위하여두실험군으로나누어운동시호흡근인배곧은근과배가로근의활성도를비교한결과는다음과같다 (Table 2). 스태빌라이저군에서의배곧은근은사전값 17.90± 25.62%MVIC 에서사후값 38.97±39.2%MVIC 으로증가하였으며, 유의한차이가있었다 (p<.05). 배가로근은사전값 60.79±42.82%MVIC 에서사후값 115.54±102.44 Table 1. Physical Characteristics of Subjects Stabilizer Gymball Significance level (p) Sex (person) Male (10), Female (10) Male (10), Female (10) Age (year) 21±1.5 ɑ 21.6±1.8.27 Height (cm) 166.15±8.3 168.44±8.7.40 Weight (kg) 57.85±9.1 62.00±12.4.24 Major hand (person) Right (18), Left (2) Right (18), Left (2) a average±standard deviation Table 2. Comparison of muscle activation between Rectus Abdominis and Transverse Abdominis (%MVIC) Rectus Abdominis Transverse Abdominis a average±standard deviation Before training After training After-Before p Stabilizer Group 17.90±25.62 a 38.97±39.24 21.06±19.54.00* Gymball Group 9.46±3.37 16.15±10.98 6.69±9.53.00* p.50.00*.00* Stabilizer Group 60.79±42.82 115.54±102.44 54.75±73.79.00* Gymball Group 50.24±31.74 101.46±75.97 51.22±64.06.00* p.55.93.78 (*p<.05)
16 J Korean Soc Phys Med Vol. 13, No. 3 %MVIC으로증가하였으며, 유의한차이가있었다 (p<.05). 짐볼군에서의배곧은근은사전값 9.46±3.37% MVIC에서사후값 16.15±10.98%MVIC 로증가하였으며유의한차이가있었다 (p<.05). 배가로근에서는사전값 50.24±31.74%MVIC에서사후값 101.46±75.97%MVIC 로증가하였으며유의한차이가있었다 (p<.05). 하지만그룹간의비교에서배곧은근에대하여스태빌라이저군은 21.06±19.54%MVIC 이고짐볼군은 6.69±9.53 %MVIC로유의한차이가나타났지만, 배가로근에대하여스태빌라이저군은 54.75±73.79%MVIC 이고짐볼군은 51.22±64.06%MVIC으로유의한차이가나타나지않았다 (p>.05). Ⅳ. 고찰우리나라의전체사망자중호흡기질환자는인구 10만명당 2006년에는 29.1명, 2015년에는 54.6명, 2016 년에는 57.5명으로점차증가하였다 (Statistics Korea, 2016). 이처럼호흡기질환자의수가증가함에따라사회적인관심이높아지고호흡기질환자를대상으로한관련연구들이많이시행되고있다. Kim (2008) 의연구에의하면스태빌라이저 (stabilizer) 를이용한배끌어당김조정훈련 (Abdominal Draw-In Maneuver; ADIM) 을적용한배안정화운동집단은배곧은근, 배가로근에유의한증가를보였고, 또한짐볼 (gymball) 을이용한운동에서도호흡기능의긍정적인변화가나타났다. 더나아가배심부근육의근력증진의효과가나타났다는건이미증명이되었다 (Yun et al., 2013). 그러나한가지운동만을진행하여두운동군의차이를비교할수없어서두운동군간의차이를통해효과적인호흡훈련운동법의근거를제시하는데목적으로실험을실시하였다. 따라서본연구는호흡근의운동을통해호흡능력과호흡근의기능이좋아진다는선행연구를바탕으로스태빌라이저를이용한운동군과짐볼을이용한운동군의집단간비교에서호흡근의근활성도에유의한차이가있을거라는가설을설정하여, 짐볼운동군과스태빌라이저운동군으로분류하여 4주간실험하였다. 스태빌라이저와짐볼을이용한운동이두군에서근활성도의유의한증가를보였지만, 두군끼리의비교에서는스태빌라이저운동에서배곧은근의근활성도향상이짐볼운동에서보다유의한증가를보인것을제외하면두운동간유의한차이는없었다. 스태빌라이저를이용한운동군과짐볼을이용한운동군에서배곧은근의근활성도에직접적인영향을준운동방법은레그레이즈운동이다. 레그레이즈운동을포함한본연구의모든운동방법은등척성운동으로시행하였는데, 짐볼을이용한레그레이즈운동방법에서대상자는본인의다리무게와더불어짐볼의무게를유지해야했고그결과스태빌라이저를이용한운동방법보다효울적인등척성운동을시행하지못한반면, 스태빌라이저를이용한운동군의레그레이즈운동방법에선다리무게만을이용하였기에짐볼을이용한운동군보다효율적인등척성운동을시행하였다고판단된다. 선행연구에서밝혀진것처럼등척성운동은저항의양과수행된힘의양이같아서결과는서서히나타나고역학적인일의발달을증진시킬수있는장점을가지고있다 (Rosaeta, 2012). 따라서스태빌라이저를이용한운동군의배곧은근의근활성도증가가짐볼을이용한운동군의배곧은근의근활성도증가보다효과적이고군간비교에서유의한차이를보였다고생각된다. 하지만배가로근의경우배곧은근과달리스태빌라이저의배끌어당김운동과짐볼운동의교각운동이모두배끌어당김운동을기반으로하였으며 (Yun 등, 2013), 두운동모두추가적인배가로근에대한저항운동이없었기에그룹간에별다른차이가발생되지않은것으로사료된다. 본연구에서는배곧은근과배가로근의근활성도를표면근전도를이용하여측정하였기때문에순수한배곧은근, 배가로근의근활성도를측정하지못한제한점을가지고있다. 또한, 대상을 20대젊은남녀로한결과이기때문에일반화에어려움이있으며, 자세나일상생활등을고려한프로그램개선이이루어지지않았고대상자수가적었다는점에서한계성이있다. 앞으로다양하고많은
스태빌라이저와짐볼을이용한배안정화운동이호흡근활성도에미치는영향비교 17 연구대상자를대상으로허리안정화프로그램의효과에대한연구가필요할것으로사료된다. Ⅴ. 결론본연구는배안정화운동에서스태빌라이저운동군과짐볼운동군에있어호흡근활성도를알아보기위해실험하였다. 측정은운동전과, 운동후 2회실시하였으며근전도시스템을사용하였다. 그결과군내에서운동전후호흡근의근활성도가증가하였다. 군간비교에선스테빌라이저운동군의배곧은근근활성도가짐볼운동군의근활성도보다유의한증가가있었으며, 배가로근의근활성도에는유의한차이가없었다. 결과적으로스태빌라이저와짐볼모두호흡근증가에효과가있었지만, 배곧은근의근활성도증가에서는스태빌라이저를이용한운동이더효율적이라고사료된다. References A Mier, C Brophy, M Estenne et al. Action of abdominal muscles on rib cage in humans. J Appl Physiol. 1985;58(5):1438-43. Choi SH, Lim JH, Cho HY, et al. The Effects of Trunk Stabilization Exercise Using Swiss Ball and Core Stabilization Exercise on Balance and Gait in Elderly Women. J Korean Soc Phys Med. 2012;7(1):49-58. Donald A. Neumann: KINESIOLOGY, (2nd).KOREA. Panmeuneducation.2011. Frownfelter D, Dean E. Cardiovascular and Pulmonary Physical Therapy (4th). Philadelphia.Mosby.2005. Kim EO, Kim TH, Roh JS, et al. The influence of abdominal drawing-in maneuver on lumbar lordosis and trunk and lower extremity muscle activity during bridging exercise. Phys Ther Korea. 2009;16(1):1-9. Kim EO. The influence of abdominal drawing-in maneuver on lumbar lordosis and trunk and lower extremity muscle activity during bridging exercise. Master s Degree. Hanseo University. 2008. Kim MH. The effects of respiratory function, trunk control and functional adl following respiratory strength training in patients with stroke. Master's Degree. Sahmyook University. 2011. Kim TH, Park HK. Effect of the balance exercise on the unstable surfaces for the vital capacity in healthy adults: a preliminary study. KSIM. 2016;4(3):17-25. Kisner C, Colby LA. Therapeutic excercise: foundations and techniques (4th). Philadelphia, PA, F.A. Davis. 2002. Lee BK. Effects of combined exercises of walking and lumber stabilization on pulmonary function and lumbar deep muscle of chronic low-back pained patients. Master s Degree. Korea University. 2008. Lee MS, Kim MC, Ahn CJ. Impact of concurrent inspiratory muscle training and tape on inspiratory muscle strength, endurance and pulmonary function. KSIM. 2014;2(3):65-73. Seo HK, Kim JW, Hwang BJ. The effect of 3D NEWTON exercise on lumbar strength and endurance. KAOMPT. 2011;17(2):33-9. Statistics Korea. The cause of death statistics. 2016. Yoo JS. A study on change of the forward head posture, muscle activity and respiratory function by gymball and bosu exercise. Master s Degree. Dankook University. 2015. Yun JH, Kim TS, Lee BK. Research article : the effects of combined complex exercise with abdominal drawing-in maneuver on expiratory abdominal muscles activation and forced pulmonary function for post stroke patients. J Korean Soc Phys Med. 2013;8(4):513-25.