IsoTrack 을이용한등척성근력평가 홍완성, 김기원 1 동남보건대학물리치료과, 1 세종감각운동발달센터 Assessment of isometric muscle strength used IsoTrack Wan-Sung Hong, PT, PhD; Gi-Won Kim, PT, PhD 1 Department of Physical Therapy, Dong-Nam health college; 1 Sejong sensory motor development center Purpose: To measure the cervical isometric force generation capacity of men and women, IsoTract was used. Also the aim of this study was to compare manual muscle testing with isometric muscle strength in women. Methods: Forty seven healthy subjects(25 men, 22 women; age range, 18-29) were recruited in two sessions, one for flexion and the other extension. The cervical strength was measured using a force measuring device as IsoTract. Results: Cervical isometric strength was found to be measure for flexion (27.78 Ibs maximum and 24.52 Ibs average) and extension(33.22 Ibs maximum and 29.90 Ibs average) in mans. And isometic muscle strength for women exerted significantly higher in the grade 4 over than in the grade 3 in women. Conclusion: We concluded that there were difference in isometric muscle strength for the grade of manual muscle testing. So this findings may assist in the measure of whole body muscle strength. (J Kor Soc Phys Ther 2006;18(6):33-41) Key Words: Manual muscle test, Isometric, IsoTrack Ⅰ. 서론 근력은근육이 1회수축할때발휘할수있는최대의힘을말하며근조직및신경의병변이외에관절부병변및연령의증가시점차감소하게된다. 근수축의형태에는등장성수축과등척성수 축, 등속성수축이있다. 등장성수축은일정한양의저항을가하며관절의전가동범위에걸쳐움직이는형태로가동범위에따라근력이약한부위가있어다른가동범위에서최대의수축을하지못한다는한계가있다. 논문접수일 : 2006 년 7 월 27 일수정접수일 : 2006 년 10 월 13 일게재승인일 : 2006 년 11 월 19 일교신저자 : 김기원, rldnjs44@hanmail.net 등척성수축은관절의움직임없이수축하는형태로관절이고정된위치에서저항을가해근육이최대에가까운장력을낼수있게한다 ( 김선엽, 1994). 등속성수축은운동속도를미리정하여운동시운동속도가변화함에따라근육이받는저항이달라지도록고안된기계에서실시하는방법이다 ( 박수연등, 1999). 근력측정은단순히신경과근육, 골격계의병적인상태를파악하는것외에도신체기능을평가할수있는정보를제공할뿐만아니라손상환자의치료계획을수립하는데도도움을줄수있다. 근력의임상적평가는전통적으로 Kendall의등급으로간주되는 5등급의전통적인등급을기초로하고있으며최근에는기구를사용한측정으로등장성근력측정기나악력계 (hand-held - 33 -
홍완성외 1 인 : IsoTrack 을이용한등척성근력평가 dynamometry) 를사용할수있다 (Fosang 과 Baker, 2006; Keating과 Matyas, 1996). 도수근력검사는이차적으로움직이는근육의기여를최소화하면서근육의일차적인움직임을측정하기위해고안되었다. 이론상개별적으로근육검진하는동안일차적으로움직이는근육은이차적으로움직이는근육이나고정시키는근육과비교하여더높은수준의활동을한다 (Minchener등, 2005). 도수근력검사는검사하고자하는근육의활동에반대되는방향으로검사자가개별적인저항을주는것에의해수행되며 0에서 5등급까지분류된다 (Hilsop 등, 1995 ; Kendall 등, 1993). 등척성근력측정은근그룹이정적인검사를하는동안발생된최대모멘트를측정한다. 등척성근력은주로악력, 배근력, 각근력등을중심으로연구가이루어져있으며이중악력계는신뢰성을나타내며더일반적인검진의하나로사용되어지고있다 (Brinkmann, 1994; Escolar 등, 2001). 등장성근력측정기는운동으로숙련된성인이나장애아동과같은특수한근육그룹의결과로신뢰성이있지만시간이많이걸릴수있다 (Keating, 1996; Backman 등, 1989)). 가장객관적인방법으로많이사용되어져왔던것중하나로 Cybex라는등속성장치가있으며이에관한연구는많이이루어져있어정상인을비롯하여운동선수에이르기까지근력평가가이루어져있다. 반면등척성근력은악력계를이용하여간단한결과를제시하고있어이에본연구는 IsoTrack 이라는등척성근력평가기구를이용하여관절의움직임이없는상태에서고정된저항에대한최대장력을측정함으로서물리치료에이용될수있는기초자료를제공하고자한다. 근력은근조직및신경의병변이외에관절의병변및연령의증가시점차감소하게된다. 또한근육을오랫동안사용하지않게되면근력이점차감소하는반면저항하에운동을실시하면증가하게된다. 그러므로근력측정은단순히신 경, 근육, 골격계의병적상태를파악하는것외에도손상환자의재활계획을수립하고운동처방에필요한정보를제공하므로의학및스포츠과학분야에서매우중요한검사방법의하나로쓰이고있다. 근력은성별, 연령, 측정시관절위치및운동속도등여러요인에따라달라진다. 따라서정확한근력평가가이루어지려면동일한방법에의하여근력을측정하는것은물론성별, 연령등동일한조건에서측정한정상표준치와의비교가요구된다 ( 박수연등, 1994). 따라서본연구의목적은전통적인근력평가방식인도수근력검사의근력등급의차이를 IsoTrack이라는등척성근력평가도구를사용하여측정하여근력등급의차이를정량적수치로표현해객관적으로비교해보고자한다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상본연구의대상은 47명의건강한성인남녀로과거에근골격계의문제로병원치료를받지않은사람을대상으로현재손상으로인해고통받고있지않고꾸준히근력운동을실시하지않고있는대상자를선정하였다. 대상자들은 18세에서 29세까지대학에재학중인학생들로구성되었으며도수근력검사를통해경추부굴곡근과경추부신전근의근력을평가하여남자대상자들은 Grade 5(Normal) 등급인대상자를 25명선정하였고여자대상자들은 Grade 4(Good) 이상의등급을받은대상자와 Grade 3(fair) 등급을받은대상자를두그룹으로분류하였다. 대상자들은연구목적과실험절차를충분히안내받았고실험동의서를작성하였으며대상자들의일반적인특성은표 1과같다. 2. 연구방법 - 34 -
연구대상자들을먼저경추부굴곡근과신전근을도수근력검사하여성별과근력등급에따라남자는정상이상의등급인대상자 25명을한그룹으로분류하였고여자는 4등급이상의대상자 13명과 3등급이하의대상자 9명을각각분류하여모두세그룹에분류하였다. 도수근력검사의 자세는 Hislop 등 (1995) 이소개한방법대로숙련된검사자가동일하게검사하여등급을판정하였다. 대상자들의등척성근력평가는등척성근력검사기구인 IsoTrack(Tracker, ver 4.5, Jtechmedical, 미국 ) 을사용하였다. 먼저경추부굴곡근의등척성근력을 2회측정한후경추부신전근의등척 표 1. 연구대상자의일반적특성 나이 ( 세 ) 신장 (cm) 체중 (kg) N 평균 표준편차 표준오차 남자 25 21.92 2.63 0.53 여자good이상 13 20.69 2.36 0.65 여자fair이하 9 19.56 1.42 0.47 합계 47 21.13 2.51 0.37 남자 24 174.33 4.19 0.85 여자good이상 12 162.92 3.40 0.98 여자fair이하 7 160.71 2.06 0.78 합계 43 168.93 7.18 1.09 남자 24 63.96 5.49 1.12 여자good이상 12 55.75 8.74 2.52 여자fair이하 7 58.43 11.00 4.16 합계 43 60.77 8.23 1.25 그림 1. 등척성근력측정기구와경추부굴곡근의근력검사자세 - 35 -
홍완성외 1 인 : IsoTrack 을이용한등척성근력평가 성근력을 2회측정하고 IsoTrack에연결된컴퓨터에입력된측정치중최대값과평균값, 시간당평균값을분석하였다. 등척성근력검사의자세는 IsoTrack에장착되어있는검사대에걸터앉은자세로대상자를앉힌후정확한측정을위하여상체를안전벨트로견고하게고정시키고경추부는굴곡과신전의중간자세를취하도록하였다 ( 그림 1). 근력검사는모두 5초동안실시되었고초기 1초는단계적으로수축에이르는힘으로최대값과평균값의계산에서제외시켰고나머지 4 초동안의근력을대상으로결과를나타내었다. 모든검사는검사전대상자에게검사의목적과검사과정을자세히설명하였고 1회연습시킨후 2번측정하였다. 3. 자료처리 IsoTrack으로측정한경추부굴곡근과신전근의등척성근력은최대값과평균값, 시간당평균값을기술통계하여남, 여그룹별평균과표준편차를기술하였으며도수근력검사에의해여자대상자의 4등급이상과 3등급이하의평균차를독립표본 t 검증으로비교하였다. 통계분석은 SPSS win for 14.0을이용하였으며 유의성검증을위한유의수준은 0.05 로하였다. Ⅲ. 결과 1. 경추부굴곡근의등척성근력평가결과경추부굴곡근의등척성근력을평가한결과남자의경우최대값이 27.78±9.77Ibs, 2회평균값이 24.52±8.70Ibs 이었고시간당근력을측정한 power값이 74.92±26.22Ibs-sec 였다. 여자의경우도수근력검사결과근력등급이 Grade4, 5인대상자는최대값과평균값이각각 16.04Ibs와 14.12Ibs였고 Grade3 이하인대상자는각각 12.28Ibs, 10.89Ibs였다. 두그룹의평균차이를비교한결과등척성근력의최대값과평균값이통계적으로유의한차이를나타내었다 (p<0.05, 표 2). 또한등척성근력의 power값은 43.62Ibs-sec와 32.89Ibs-sec로통계적으로매우유의한차이를나타내었다 (p<0.01). 경추부굴곡근의그룹간최대등척성근력과평균등척성근력의차이는그림 2에나타내었고시간당평균등척성근력은그림 3과같다. 표 2. 경추부굴곡근의그룹별평균등척성근력비교 평균표준편차 t 값 p 값 Neck flexion Max(Ibs) Neck flexion Average(Ibs) Neck flexion Power(Ibs/sec) 남자 27.78 9.77 여자good이상 16.04 3.09 여자fair이하 12.28 3.72 남자 24.52 8.70 여자good이상 14.12 2.48 여자fair이하 10.89 3.03 남자 74.92 26.22 여자good이상 43.62 7.27 여자fair이하 32.89 10.07 2.587 0.018 2.740 0.013 2.911 0.009-36 -
Muscle strength(ibs) 40 35 30 25 20 15 Max(Ibs) Ave(Ibs) 10 5 0 Male(Grade 5) Female(Grade 4,5) Female(Grade 3) Group 그림 2. 경추부굴곡근의최대등척성근력과평균등척성근력. Muscle Power(Ibs-sec) 120 100 80 60 40 20 0 Male(Grade 5) Female(Grade 4,5) Female(Grade 3) Group 그림 3. 경추부굴곡근의시간당평균등척성근력. 2. 경추부신전근의등척성근력평가결과경추부신전근의등척성근력을평가한결과남자의경우최대값이 33.22±17.19Ibs, 2회평균값이 29.90±14.94Ibs 이었고시간당근력을측정한 power값이 91.06±45.09Ibs-sec 였다. 여자의경우 최대값은근력등급이 Grade 4, 5인대상자는 20.85±14.94Ibs 였고 Grade 3 이하인대상자는각각 13.56Ibs였다. 두그룹을비교한결과최대값의차이는통계적으로매우유의한차이를나타내었다 (p<0.01). 등척성근력의평균값은각각 18.85Ibs와 12.28Ibs로두그룹의평균차이는통 - 37 -
홍완성외 1 인 : IsoTrack 을이용한등척성근력평가 계적으로유의한차이를나타내었다 (p<0.05)( 표 3). 또한여자대상자의그룹별등척성근력의 power값은 58.15Ibs-sec와 37.22Ibs-sec로통계적으로매우유의한차이를나타내었다 (p<0.01). 그 룹간경추부신전근의최대등척성근력과평균등척성근력은그림 4에나타내었고시간당평균등척성근력은그림 5에나타내었다. 표 3. 경추부신전근의그룹별평균등척성근력비교 평균표준편차 t 값 p 값 Neck extension Max(Ibs) Neck extension Average(Ibs) Neck extension Power(Ibs/sec) 남자 33.22 17.19 여자good이상 20.85 7.40 여자fair이하 13.56 3.41 남자 29.90 14.94 여자good이상 18.85 6.50 여자fair이하 12.28 3.44 남자 91.06 45.09 여자good이상 58.15 19.23 여자fair이하 37.22 11.55 3.108 0.006 2.762 0.012 2.909 0.009 Muscle strength(ib 60 50 40 30 Max(Ibs) Ave(Ibs) 20 10 0 Male(Grade 5) Female(Grade 4,5) Female(Grade 3) Group 그림 4. 경추부신전근의최대등척성근력과평균등척성근력. - 38 -
Muscle Power(Ibs-sec 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Male(Grade 5) Female(Grade 4,5) Female(Grade 3) Group 그림 5. 경추부신전근의시간당평균등척성근력. Ⅳ. 고찰 본연구에서는도수근력검사를통해경추부굴곡근과신전근의근력등급을평가하고이것을정량화된수치로표현하기위해 IsoTrack이라는등척성근력평가기구를이용하여근력을측정하였다. 본연구에사용된근력평가기구는근력이외에도관절가동범위, 악력등을측정할수있는기구로정확한자세에서각각의개별적인근육의근력을최대값과평균값으로측정할수있다는장점이있다. IsoTrack을이용하여정상성인의경추부굴곡과신전의등척성근력을평가한결과남자대상자의경우굴곡근의최대값이 27.78Ibs였으며평균값이 24.52Ibs였다. 신전근의최대값은 33.22Ibs, 평균값은 29.90Ibs였다. 이러한결과는다른연구자들의연구에서유사한결과를나타내었는데 Kumer 등 (2001) 의연구와 Suryanarayana와 Kumer(2005) 의연구결과를대표적으로들수있으며경추부굴곡과신전의근력이 Jordan 등 (1999) 과 Garces 등 (2002) 의다른연구결과들보다더작았다. Jordan 등 (1999) 은신장계 (strain gauge device) 를사용하여 100명의대상자들에게경추부의등척성근력을측정한결과굴곡근의등척성근력을 59~91.1N으로보고하였으며신전근은 78.1~133N을보고하였다. Chiu 등 (2002) 은다양한기구와기술을이용하여근력을비교측정하였고이러한다양한근력의차이를대상자의자세와훈련효과, 특정인종의차이로분석하였다. 위의연구들과유사한연구방법을사용하여등척성근력을측정한결과를본연구와좀더자세하게비교하면 Kumer 등 (2001) 은남자의경우경추부굴곡의최대값을 72N(16Ib), 평균값을 57N(13Ib) 로보고하였으며경추부신전의최대값은 100N(22Ib) 로평균값은 79N(18Ib) 로보고하였다. Kumer 등 (2001) 의연구에서는본연구의결과보다는약 10Ibs 가량약한근력을나타내었으나이는 Kumer등의연구는등척성근력의측정시간을 2초동안측정하여순간적으로더큰힘을짧은시간동안측정하였기때문으로생각하며본 - 39 -
홍완성외 1 인 : IsoTrack 을이용한등척성근력평가 연구에서는총 5초동안등척성근력을측정하였고마지막 4초동안의결과를대상으로분석하여 Kumer 등의연구와는등척성근력에차이가있었다고사료된다. 그러나최대값과평균값의차이를보면최대값이평균값보다약간더큰것을볼때등척성근력의측정결과가본연구와유사하다고할수있다. 또한여자대상자의경우본연구에서는도수근력검사결과에따라등급을나누어 4등급이상의대상자들은경추부굴곡근의최대값과평균값이각각16.04Ibs와 14.12Ibs였고 3등급이하인대상자는각각 12.28Ibs, 10.89Ibs였다. 경추부신전근의경우최대값은근력등급이 Grade4, 5인대상자는 20.85Ibs였고 Grade3 이하인대상자는 13.56Ibs였였으며평균값의경우각각 18.85Ibs와 12.28Ibs로통계적으로유의한차이가있었다. Kumer(2001) 의결과에서는 19명의여성을모두같은그룹으로평균하여경추부굴곡근의최대값은 41N(9Ib), 평균값은 30N(7Ib) 였으며경추부신전근은최대값이 72N(16Ib), 평균값이 56N(12Ib) 였다. Strimpakos 등 (2004) 에의하면경추부굴곡과신전의등척성근력검사를앉은자세와선자세에서비교하였는데선자세에서등척성근력이통계적으로유의하게좀더작았음을보고하였는데굴곡의경우앉은자세에서 166.6N±75.8을선자세에서 153.8N±74.9로통계적으로유의한차이를나타내었으며신전의경우 241.7N±80.8과 218.4N±74.6으로역시통계적으로유의한차이를보였다. 이러한결과를비교해볼때본연구에서는앉은자세에서경추부의굴곡과신전을검사하였는데서있는자세보다는좀더큰근력을발휘할수있는안정된자세에서근력을측정하여도수근력검사의결과를뒷받침할수있는보다정확한근력을정량화된수치로나타낼수있었다. Ⅴ. 결론 경추부굴곡근과신전근의근력을평가하기위해전통적인도수근력검사를통해측정한근력 과객관적수치로정량화할수있는등척성근력평가도구로측정한결과를비교한결과다음과같은결론을얻었다. 첫째, 경추부굴곡근의등척성근력은남자의경우최대값이 27.78Ibs였고평균값은 24.52Ibs였으며시간당평균근력은 74.92Ibs-sec였다. 여자는도수근력검사가 good 이상인대상자는최대값 16.04Ibs, 평균값 14.12Ibs였으며시간당평균근력은 43.62Ibs-sec였다. 이에반해 fair이하인대상자는최대값이 12.28Ibs 평균값이 10.89bs였으며시간당평균근력은 32.89Ibs-sec였다. 여자의경우 4등급이상과 3등급이하의등척성근력에통계적으로유의한차이가있었다 (p<0.05). 둘째, 경추부신전근의등척성근력은남자의경우최대값이 33.22Ibs였고평균값은 29.90Ibs였으며시간당평균근력은 91.06Ibs-sec였다. 여자는도수근력검사가 good 이상인대상자는최대값 20.85Ibs, 평균값 18.85Ibs였으며시간당평균근력은 58.15Ibs-sec였다. 이에반해 fair이하인대상자는최대값이 13.56Ibs 평균값이 12.28bs였으며시간당평균근력은 37.22Ibs-sec였다. 여자의경우 4등급이상과 3등급이하의등척성근력에통계적으로유의한차이가있었다 (p<0.05). 위의결과를종합해볼때경추부굴곡근과신전근의도수근력검사등급에따라등척성근력의결과에통계적으로유의한차이가있어일상생활동작에문제가없는건강한성인이라할지라도근력에차이가있음을알수있었다. 특히여성의경우건강한생활을유지할수있다하더라도일차적으로사용하는근육을선택하여근력을평가할경우상대적으로근력이약할수있으며이러한상대적차이는객관적으로도증명이가능하다할수있다. 따라서신경과근육, 골격계의손상을가진환자의신체기능을평가하고치료계획을수립할때이러한근력의차이를고려해야할필요가있다고사료된다. 앞으로경추부굴곡근과신전근외에도특히견갑골의움직임에관여하는근육의경우에도각근육을선택하여근력평가하였을때근력의약화를나타내는경우 - 40 -
가많으므로더많은근육에대한정량적평가를실시할필요가있다고생각된다. Acknowledgment 본연구는 2006년도동남보건대학학술연구비지원에의하여수행되었음. 참고문헌 김선엽. 등속성운동을이용한근력평가. 대한물리치료사학회지. 1994;1(1):101-111. 박수연, 최현희, 박철빈. 성인남자에서등척성근력과등속성근력에관한비교연구. 체육학논문집. 1999; 27:273-286. Backman E, Odenrick P, Henriksson KG et al. Isometric muscle force and anthropometric values in normal children aged between 3.5 and 15 years. Scand J Rehabil Med. 1989;21(2):105-14. Brinkmann JR. Comparison of a hand-held and fixed dynamometer in measuring strength of patients with neuromuscular disease. J Orthop Sports Phys Ther. 1994;19(2):100-4. Chiu TT, Lam TH, Hedley Aj. Maximal isometric muscle strength of the cervical spine in healthy volunteers. Clin Rehab. 2002;16:772-9. Escolar DM, Henricson EK, Mayhew J et al. Clinical evaluator reliability for quantitative and manual muscle testing measures of strength in children. Muscle Nerve. 2001;24(6):787-93. Fosang A, Baker R. A method for comparing manual muscle strength measurements with joint moments during walking. Gait Posture. 2006; 24(4):406-11. Garces LG, Medina D, Milutinovie L et al. Normative database of isometric cervical strength in a healthy population. Med Sci Sports Exerc. 2002; 34(3):464-70. Hislop HJ, Montgomery J, Connelly B. Daniels and Worthingham's muscle testing: Techniques of manual examination. 6th ed. Philadelphia, WB Saunders Co, 1995:2-31. Jordan A, Mehlsen J, Bulow B et al. Maximal isometric strength of the cervical musculature in 100 healthy volunteers. Spine. 1999;24(13):1343-55. Keating Jl, Matyas TA. The influence of subject and test design on dynamometric measurements of extremity muscles. Phys Ther. 1996;76(8):866-89. Kendall FP, McGreary EK, Provance PG. Muscles, testing and function: with posture and pain. Baltimore, Williams & Wilkins, 1993:10-25. Kumar S, Narayan Y, Amell T. Cervical strength of young adults in sagittal, coronal, and intermediate planes. Clin Biomech. 2001;16(5):380-8. Michener LA, Boardman ND, Pidcoe PE et al,. Scapular muscle tests in subjects with shoulder pain and functional loss: reliability and construct validity. Phys Ther. 2005;85(11):1128-38. Strimpakos N, Sakellari V, Gioftsos G et al. Intratester and intertester reliability of neck isometric dynamometry. Arch Phys Med Rehabil. 2004; 85(8):1309-16. Suryanarayana L, Kumar S. Quantification of isometric cervical strength at different ranges of flexion and extension. Clin Biomech. 2005;20(2):138-44. - 41 -