수축-이완 운동이 기능적 하지길이 불균형과 하지 근활성도에 미치는 영향

■

공원태, 한진태

, 노효련

■

대구보건대학 물리치료과,

선린대학 물리치료과,

영동대학교 작업치료학과

The Influence of Contract‐Relax Exercise on Functional Leg Length Inequality and Muscle Activity

Won‐Tae Gong, PT, PhD; Jin‐Tae Han, PT, PhD

; Hyo‐Lyun Ro, PT, PhD

Department of Physical Therapy, Daegu Health College;

Department of Physical Therapy, Sunlin College;

Department of Occupational Therapy, Young dong University

Purpose: The purpose of this study was to evaluate influence of contract‐relax exercise on functional leg length inequality (FLLI) and muscle activity.

Methods: The subjects were consisted of 40 healthy adults who had FLLI of which degree was at least 10mm. All subjects were randomly assigned to two groups : Contract‐Relax Exercise (CRE) group (n=20), control group (n=20). The experimental group underwent CRE for 3 times a week for 4 weeks. Myosystem 1200 was used to measure the activity of rectus femoris and hamstring muscle. The tape measure method was used to measure FLLI. Statistical analysis was used repeated ANOVA know comparison of period, independent T‐test know comparison of experiment group and control group.

Results: All measurements for each subject took the following test : pre‐test, post‐test in 2 weeks, post‐test in 4 weeks.

The FLLI of the experimental group was significantly reduced according to within intervention period (p＜0.05). Rectus femoris and hamstring muscle activity of the experimental group was significantly increased (p＜0.05).

Conclusion: The CRE can reduce FLLI and increase rectus femoris and hamstring muscle activity. Various contract‐relax exercise for reduced of FLLI and the methods should be customized for the patients.

Keywords: Contract‐relax exercise, Functional leg length inequality, Muscle activity 논문접수일: 2009년 2월 2일

수정접수일: 2009년 3월 10일 게재승인일: 2009년 3월 12일

교신저자: 공원태, owntae@hanmail.net

하지 근활성도에 미치는 영향

The Journal Korean Society of Physical Therapy

I. 서론

하지길이 차이는 하지길이 불균형(leg length inequality, LLI) 또는 하지길이 불일치 (leg length discrepancy, LLD)라고 명명 하며 , 일반적으로 구조적 하지길이 차이(structural leg length inequality)와 기능적 하지길이 차이(functional leg length inequality)로 분류된다.

하지 길이의 차이는 전체 인구의 40∼

70%에서 흔히 발견되는 문제로 20mm보다 큰 하지길이 차이 는 적어도 1000명 중 한 명 정도이다.

국내의 연구에서는

10mm 이상의 하지길이 차이는 성인인구의 약 15% 정도로 나

타났다 .

기능적 하지길이 차이는 하지말단 관절과 척추, 골반

에 불균형을 일으키고 , 정상적인 생체역학의 기능교란과 함께

좌상과 스트레스와 기능의 변경들을 일으키며

강직과 하지 관

절의 구축증상에 의해 발생하는 것으로 추측되어진다 .

구조적

하지길이 차이는 체중을 지지하는 대퇴골 및 경골의 실제적인

길이의 편차와 발육의 부조화 또는 골절 , 질병, 고관절 복원수

술의 후유증 등으로 발생하는 것으로 알려져 있다 .

기능적 하

지길이 차이는 해부학적인 면과 기능적인 면에 폭넓게 발생하

여 퇴행성 질환 현상 , 생체역학적 불안정성, 자세장애, 근육적 응 그리고 다른 증상들과 관련성이 있는데

, 요통, 관절통, 좌골 신경통에 노출이 많으며 슬관절과 고관절의 퇴행성 관절염이 악화되는 잠재요인으로 작용한다 .

하지의 불균형은 보행과 자세에 관련된 근육조직에 영향을 주고 관절 내 압박과 장력을 증가시키고 근육 정지점에 발생하 는 장력을 증가시킨다.

근육은 연속적인 수축과 이완을 위하여 만들어졌다 . 그러나 근육에 지속적인 당김이 있으면 이 당김은 근막을 통해 전달되는 진동전자를 만들어내고 이는 근육 불균 형을 초래하고 ,

근육불균형은 반복적 사용 , 중력효과, 최대 긴 장된 자세 등으로 인하여 심부근육의 단축과 위상성 근육의 약 증으로 나타난다 . 한편 Park

은 신체의 어느 한 부분의 근육 불균형으로 인체 전반의 불균형을 일으키기도 한다고 하였는데 , 어느 한 부분의 근육 불균형은 골반 편측 또는 다리길이 차이 를 유발하기도 하며 요천추 부위에 긴장을 초래하여 기능장애 나 유연성이 감소되어 운동제한과 통증이 생기고 외상이 발생 하기 쉽다고 보고하였다. 대퇴직근과 슬괵근은 대퇴부의 전면 부와 후면부에 각각 위치하는 근육으로 대퇴직근은 하전장골극 에서 기시하여 경골조면에 정지하고 슬괵근은 좌골 조면에서 기시하여 경골에 정지한다 . 이러한 근육의 위치는 골반과 하지 에 작용하여 골반의 위치 변화에 의한 하지길이의 변화와 깊은 관계를 가지고 있다 .

고유수용성신경근촉진법 (PNF)에서 사용하는 근이완 기법 중 수축‐이완기법 (contract‐relax, CR; 은 제한된 근육(길항근)에 저항이 가해진 등장성 수축을 일으켜 이완과 운동을 유도하여 수동 운동 범위의 증가를 목적으로 한다 .

이 방법은 자율억제 이론에 근거하는데 짧은 시간 동안 근 수축 후에 근육이나 근 육군에 지속적인 이완효과를 발생시키는 것이다 . 수축‐이완 기 법에서 근 수축 후 이완이 이뤄지는 원리는 골지건 기관과 억 제 신경원의 자극에 의한다 .

기능적 하지길이 차이와 관련된 선행연구들은 요통환자의 도수교정과 하지길이의 상관관계 ,

고관절염과 하지길이 차 이,

골반교정으로 하지길이 차이나 골반 경사도의 측정

에 관한 것들로 하지길이 차이는 요통 , 고관절통, 관절염, 자세문 제, 운동제한과 같은 흔하게 발병하는 다양한 임상적인 문제와 인체의 근활성도에 영향을 미치고 있으나 이에 대한 중재방법 에 대한 연구는 미흡한 실정이다 . 따라서 본 연구는 수축‐이완 운동이 기능적 하지길이 불균형과 근활성도에 미치는 영향을 알아보아서 하지길이 차이를 극복할 수 있는 방법에 대해 알아 보고자 한다 .

II. 연구방법

1. 연구대상자

이 연구는 2007년 10월부터 2개월에 걸쳐 대구광역시 소재한 D대학에서 이 연구에 자발적으로 참여하고자 하는 학생들을 대상으로 실시하였다 . 선정기준은 기능적 하지 길이 차이가 10mm 이상인 경우로 하였으며, 제외기준은 구조적 하지길이 차이가 있는 자 , 종양과 같은 병리학적 소견이나 큰 외상으로 수술 받은 병력이 있는 자 , 류마티스 질병이 있는 자, 최근 통 증의 경감을 위한 치료나 어떤 약물을 주기적으로 복용하고 있 는 자 , 신경학적 문제가 있는 자 또는 지난 3개월 동안 큰 병 원에서 치료를 받은 자 그리고 주 3일 이상 운동을 하는 자는 제외시켰다 .

40명의 대상자들은 수축‐이완 운동군, 대조군으 로 각각 20명씩 무작위 배치하였고, 실험에 참가하기 전에 대 상자들에게 실험 과정에 대한 충분한 설명과 자발적인 참여 의 사를 표시하는 동의서를 받았다 . 본 연구에 참여한 대상자는 총 40명으로 실험군과 대조군의 각각 남성 10과 여성 10명이었다.

수축‐이완 운동군과 대조군의 성별 , 연령, 신장, 체중에 대해 통 계학적으로 유의한 차이는 없었다 (p＞0.05)(Table 1).

Exercise group (n=20) Control group (n=20) p Gender Male(n=10)

Female(n=10)

Male(n=10)

Female(n=10) 1.00

Age 24.00±1.07 25.55±1.13 0.32

Height 168.05±2.09 166.75±1.89 0.64

Weight 59.30±2.30 58.45±2.31 0.79

Table 1. General characteristics of subjects (M±SE)

2. 실험방법 1) 수축‐이완 운동

중재방법은 고유수용성신경근촉진법 중 수축‐이완기법을 짧은

다리측에 적용하였으며 , 4주 동안 주 3회, 총12회 실시하였으

며 1회 치료시간은 10분 가량 소요되었다. 수축‐이완기법은 단

축된 근육과 약화된 근육을 완전히 이완된 상태와 완전히 신장

된 상태로 하여 관절 가동범위 중 외측범위 (out range)에서, 최

대 수의적 수축력의 50～100% 수준으로 5～15초 동안 등척성

수축시킨 후 이완될 때 빠른 신장을 가해 새로운 제한지점을

확보하였다 . 이 때 저항이 일어나지 않도록 하였고, 이 자세에

서 약 10초간 유지하였다. 약 20초 동안 휴식시킨 후, 이 과정

을 3∼5회 이상 반복하였다. 대퇴전부와 후부를 수동적 혹은

능동적으로 새로운 제한 범위로 재 위치한 뒤 새로운 제한범위

에서 위의 단계를 반복하였다 (Figure 1, 2).

Figure 1. Contract‐relax exercise on quadriceps muscle.

Figure 2. Contract‐relax exercise on hamstring muscle.

2) 하지길이 측정

하지의 길이 측정은 대상자를 침대에 똑바로 눕히고 전상장골 극(ASIS)에서 족관절의 내과(medial malleolus)까지 줄자를 이 용한 줄자측정법 (tape measure method, TMM)을 사용하였 다.

Beattie 등

은 TMM 방법을 이용한 하지길이 차이가 방 사선학적 소견과 비교 시 유의한 차이가 없다고 보고하였다 . TMM 측정 시 피험자는 정확한 측정을 위하여 최대한 가벼운 옷을 입거나 하의를 탈의토록 하였으며 내과 (medial malleolus) 는 가장 돌출된 부위 (most prominent point)에 수성펜으로 표 시하고 측정하였다 .

TMM을 이용 시 전상장골극에서 시작하 는 이유는 골반경사, 골반의 비대칭과 같은 골반구성 뼈 부분을 포함할 수 있기 때문이다 . 또한 측정의 신뢰도를 높이기 위해 3 회 측정하여 평균값을 사용하였고 측정은 동일인이 실시하였고 , 실험 전 , 실험 2주후, 실험 4주 후에 각각 측정하였다.

3) 표면근전도 신호 수집 및 처리

슬관절의 신전시 단측 하지의 대퇴사두근 중 대퇴직근과 슬괵 근의 근활성도를 측정하였다 . Myosystem 1200(Noraxon Inc., Arizona, U.S.A.)을 이용하여 측정하였다. 표면 근전도 신호에 대한 피부저항을 감소시키기 위하여 부착부위의 털을 제거하고 , 사포로 3번 정도 문지른 뒤 피부를 알코올로 잘 닦아 준 후 각 각의 채널에 지름 3cm 크기의 은‐은 염화단일표면전극(silver‐

silver chloride single surface electrode)을 부착하였고, 기준전 극 (reference electrode)은 우측의 손등 외측에 부착하였다. 수 집된 근전도 아날로그 신호를 Myosystem 1200으로 보내서 디 지털 신호로 전환한 다음 개인용 컴퓨터에서 Myoresearch XP 1.04 소프트웨어(Noraxon Inc., Arizona, U.S.A.)를 이용하여 필터링과 기타 신호처리를 하였다 . 근전도 신호의 표본 추출률 은 1000Hz이었고, 40∼250Hz의 대역 필터(band pass filter) 와 60Hz 노치필터(notch filter), 심전도 감소 필터(ECG reduction filter)를 사용하였다. 수집된 신호는 완파 정류(full wave rectification)한 후 root mean square(RMS)처리를 하였 으며 Biodex System 3 Pro를 이용하여 슬관절 신전 60°각도 에서 측정한 MVIC값을 RMS값으로 나타내었다.

먼저 대퇴직근에 전극을 부착하기 위해 상전장골극과 슬개 골 상연의 1/2지점에 근섬유와 평행하게 2cm 간격으로 2개의 전극을 부착하였다 . 내측광근에 전극을 부착하기 위해 슬개골 가장자리 내측상연에서 55° 내측상방으로 5cm 위치에 2cm간 격으로 2개의 전극을 부착하였다.

실험 전, 실험 2주후 그리 고 실험 4주후 각각 측정하였다.

3. 자료분석

연구결과에 대한 분석은 SPSS version 12.0을 이용하였으며, 수축‐이완 운동군 , 대조군의 측정시기에 따른 기능적 하지길이 불균형과 근활성도의 변화를 알아보기 위해 반복측정분산분석 을 사용하였고 그룹 간 비교를 위해 독립 t‐검정으로 통계처리 하였으며 유의수준 (α)은 0.05로 하였다.

III. 결과

1. 중재 기간에 따른 기능적 하지길이 불균형 비교

실험군에서는 양하지 사이의 길이 차이가 실험 전에는 13.10±

0.36(평균±표준오차) mm이었으나 실험 2주 후에는 6.00±

0.29mm, 4주 후에는2.00±0.33mm로 중재기간에 따라 기능적

하지길이 불균형의 차이가 유의하게 감소하였다 (p<0.05). 대조

군에서는 시간이 지나도 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 .

실험군과 대조군의 그룹 간의 양하지 길이 차이 비교에서 실험

muscle Period Exercise group Control group T P

rectus femoris

Pre‐test 265.50±12.58 299.20±13.09 ‐1.86 0.07

After 2weeks 313.20±16.75 252.20±13.38 2.84 0.01*

After 4weeks 361.40±14.81 258.80±12.63 5.27 0.00*

F 17.16 2.69

P 0.00 0.08

hamstring

Pre‐test 265.50±12.58 299.20±13.09 ‐1.86 0.07

After 2weeks 313.20±16.75 252.20±13.38 2.84 0.01*

After 4weeks 361.40±14.81 258.80±12.63 5.27 0.00*

F 17.16 2.69

P 0.00* 0.08

*p<0.05

Table 3. Comparison of rectus femoris and hamstring muscle activity (M±SE) (unit: MVIC) 전에는 유의성이 없었으나, 2주 후와 4주 후에서는 두 그룹간

통계학적 유의성이 있었다 (p<0.05)(Table 2).

Period Exercise group Control group T P Pre‐test 13.10±0.36 13.15±0.39 ‐0.09 0.93 After 2weeks 6.00±0.29 12.55±0.39 ‐13.24 0.00*

After 4weeks 2.00±0.33 13.10±0.36 ‐22.58 0.00*

F 288.68 1.73

P 0.00 0.19

*p<0.05

Table 2. Comparison of functional leg length inequality

(M±SE) (unit: mm)

2. 중재 기간에 따른 그룹 간 대퇴직근과 슬괵근의 근활성도 비교 대퇴직근의 근활성도는 수축‐이완 운동군에서는 실험 전 265.50±12.58(평균±표준오차), 실험 2주 후에 313.20±16.75, 4주 후에는 361.40±14.81로 중재기간에 따라 근활성도가 유의 하게 증가하였다(p<0.05). 대조군에서는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 . 실험군과 대조군 간의 비교에서는 대퇴직근의 활성도가 두 그룹간에 실험 전에는 통계학적 유의성이 없었으 나, 2주 후와 4주 후에서는 통계학적 유의성이 있었다(p<0.05) (Table 3).

슬괵근의 근활성도는 실험 전 265.50±12.58, 실험 2주후에 는 313.20±16.75, 4주후에는 361.40±14.81로 수축‐이완 운동 군에서는 중재기간에 따라 근활성도가 증가하였으며 통계학적 으로 유의하게 증가하였다(p<0.05). 대조군에서는 통계학적으 로 유의한 차이가 없었다. 실험군과 대조군 간 비교에서는 슬괵 근의 근활성도가 실험 전에는 통계학적 유의성이 없었으나, 2 주 후와 4주 후에서는 통계학적 유의성이 있었다(p<0.05) (Table 3).

IV. 고찰

인간은 직립보행을 하기에 중력에 노출되고 이로 인하여 골반 과 하지의 부정렬을 초래하기 쉬우며 이는 자세와 보행패턴 , 균 형에 영향을 주고 있다 . 하지길이의 차이는 모든 임상에서 찾을 수 있으며 , 하지길이 차이가 하지말단 관절과 척추, 골반에 불 균형을 일으키고 , 정상적인 생체역학의 기능교란을 일으킨다는 것이 주장되어 왔다 .

Mahar 등

은 하지길이 차이가 있으면 중심자세 위치가 이동하는 것을 관찰하였는데 , 단지 10mm정 도의 하지길이 차이가 있어도 의미 있는 자세이동과 , 자세 동요 를 보고하였다 . 본 연구에서 기능적 하지길이가10mm이상 차 이가 있는 정상 성인 20명을 대상으로 PNF법에 의한 수축‐이완 운동을 4주 동안 적용하여, 수축‐이완운동이 기능적 하지길이 불균형과 대퇴사두근과 슬괵근의 근활성화에 미치는 영향을 살 펴보았다 .

근육을 이완하는 기법으로 크게 근 에너지 기법 (muscle

energy technique: MET)과 PNF적인 기법이 있는데 PNF에

서는 근이완 기법으로 수축‐이완 기법 (contract‐relax, CR), 유

지‐이완 기법 (hold‐relax, HR) 그리고 수축‐이완 길항근‐수축기

법 (contract‐relax antagonist‐contract, CRAC)을 주로 사용한

다 .

PNF의 수축‐이완 기법과 유지‐이완 기법의 직접적인 치

료는 근 에너지 기법의 등척성 수축 후 이완과 유사하고 PNF

의 수축‐이완 기법과 유지‐이완 기법의 간접적인 치료는 근 에

너지 기법의 상호 억제와 유사하다 .

PNF의 수축‐이완 운동이

슬괵근의 유연성 증가에 효과적이며 또한 수동신장이나 능동신

장보다 관절가동범위 증가에 효과적이라고 하였다 .

본 연구에

서도 수축‐이완 운동를 적용한 경우에 근활성화가 증가하였고

양측 다리길이의 차이가 작아져서 Lee 등

의 연구와 비슷한

결과가 나타났다 . PNF법의 수축‐이완기법을 슬괵근에 단기 적

용을 하여도 신장효과가 있다

고 하였으며 , 3주 동안 적용하였

을 때 중재 1주차에 효과가 높았다고 하였다.

또한 본 연구에 서는 중재기간이 2주차에서 4주차로 길어질수록 다리길이의 차 이가 감소하였으며 , 다리길이 차이의 변화하는 정도도 중재 초 기에서 중재 후기보다 높게 나타났다 . 그러나 중재초기가 효과 가 많다는 것은 적절한 중재를 제공받지 못하다가 중재가 적용 되면서 나타나는 효과이므로 어떤 중재방법의 특성이라고 보기 에는 어려움이 있다고 할 것이다. Olivo와 Magee

는 고유수용 성 신경근 촉진법의 수축‐이완기법과 주동근 수축‐길항근 이완 기법을 저작근에 적용한 후 근전도를 측정한 결과 근 활성도의 감소정도는 통계학적으로 유의성이 없었고 , 그에 반해 근 활성 도가 증가하는 것을 보고하였고 , Yuktasir와 Kaya

는 28명의 대상자에게 6주간 주당 4회의 수동적 신장과 고유수용성 신경 근 촉진법의 수축‐이완기법을 적용한 후 수동적 신장과 고유수 용성 신경근 촉진법의 수축‐이완기법 모두 슬관절 굴곡 가동범 위 증가에 유의하다고 하였으나, 드랍점프(drop jump)는 유의 성이 없었고 보고하였다 .

Golightly 등

은 3,187명의 대상자를 대상으로 다리길이 차 이와 퇴행성 관절염과의 상관관계를 분석한 결과 하지길이를 동반한 퇴행성 관절염 환자가 하지길이 차이를 동반하지 않은 퇴행성 관절염 환자에 비해 유의하게 높게 나타났다 . 또한 우측 고관절 퇴행성 관절염 환자에서 동측하지가 반대측 하지보다 짧은 것으로 보고하였다 .

이는 단지측의 하지가 통증이 있는 쪽이거나 역학적인 문제를 가진 쪽으로 해석되어진다. 한편 대 부분의 고관절통증 환자와 좌골신경통 환자도 긴 다리 측에서 통증을 호소하였다 .

또한 일반적으로 5mm 정도의 하지길이 차이는 허리 통증이나 고관절 통증과 관련이 있다고 보고되었 다.

국내의 연구에서는 하지길이 차이에 대한 성별의 차이가 없었으며 10mm 이상의 하지길이 차이는 성인인구의 약 15%

정도이며 20mm미만의 차이는 인간의 다양성에 의한 특발성이 고 20mm이상은 정상적인 보행패턴을 벗어나며, 통증없는 절 뚝거림을 보인다고 하였다.

하지길이 차이가 있는 개개인은 하 지 불균형으로 인한 기능적 문제를 최소화 하기 위하여 정상적 인 운동패턴을 수정하게 된다 . 즉, 장족측의 슬관절 굴곡과 고 관절 내전을 증가시킨다 . 이러한 보상적 역학기전은 관절면의 압박면이 좁아지고 이로 인해 하지의 퇴행성관절염의 전초요인 이 된다 .

본 연구에서 수축‐이완 운동이 하지 근활성도에 미치는 영 향을 보면 실험기간에 따른 수축‐이완 운동군의 하지 근활성도 에 있어서 통계학적으로 유의한 차이가 있었고, 그룹 간 비교에 서는 2주차와 4주차에서 통계학적 유의성이 있었다. Fiebert 등

29

은 42명의 지원자들을 대상으로 내측 슬괵근과 외측 슬괵근 의 근활성도를 조사한 결과 45°에서의 근활성도 값이 30°, 60°, 90° 값보다 높았다고 보고하였다. Rahnama 등

은 축구시합의

강도에 따른 하지근력의 근피로도를 근전도로 측정한 결과 시 합 전의 근전도 보다 시합 후의 근전도 값이 동일한 일을 한다 할지라도 낮게 나왔다 . Han과 Choi

는 정상성인에게 하지에 점진적 저항증가와 점진적 저항감소 운동을 적용한 후 표면 근 전도를 사용하여 대퇴직근의 RMS 값을 측정한 결과 시간에 따 른 통계학적 유의성은 있었으나 , 두 그룹의 운동방법에 따른 통 계학적 유의성은 없다 하였다 .

본 연구에서 수축‐이완 운동이 기능적 하지길이 불균형을 줄이는데 효과적이고 또한 하지의 근활성도를 높이는데도 효과 적이라는 결과를 보였다 . 또한 PNF 방법은 주로 중추신경계 관련 질환에 적용되고 있으나 근육의 신장을 위해서도 유용한 방법으로 보여지므로 근골격계 질환에 대한 다양한 적용과 구 체적인 방법의 제시에 대한 연구도 필요한 것으로 보여진다 .

V. 결론

본 연구는 10mm 이상의 기능적 하지 길이 차이가 있는 경우 에 단측 하지에 수축‐이완운동을 적용하여 대퇴직근과 슬괵근의 근활성도 정도와 하지길이 차이정도에 미치는 영향에 대해 알 아보고자 하였다 . 그 결과 수축‐이완 운동은 기능적 하지 길이 의 편차를 줄이는데 효과가 있음을 알 수 있었고 , 또한 대퇴직 근과 슬괵근의 근활성도를 높이는데 효과가 있음을 알 수 있었 다 . 또한 중재기간2주 후와 4주 후를 비교하면 하지길이의 편 차가 줄어들고 근육활성도 정도가 유의하게 증가였다 . 이상의 연구결과로 볼 때 하지에 적용한 수축‐이완 운동은 기능적 하지 길이 차이를 줄이고 하지 근활성도를 높이는 효과적인 중재방 법으로 하지 근육의 밸런스를 맞추고 하지길이 불균형과 근육 강화를 위한 효과적인 운동방법으로 보아진다 . 또한 기능적 하 지길이 차이와 골반의 회선정도 , 천장관절의 유연성 정도와의 상관관계와 하지길이 불균형에 따른 근활성도에 대한 추가적인 연구가 필요할 것이라 사료된다 .

Author Contributions Research design: Gong WT

Acquisition of data: Han JT, Ro HL, Gong WT Analysis and interpretation of data: Ro HL, Han JT Drafting of the manuscript: Han JT, Gong WT Research supervision: Gong WT

Acknowledgements

본 논문은 공원태의 박사학위 논문 일부를 출판하였음 .

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