교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근과 척추세움근의 활성도에 미치는 영향

교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근과 척추세움근의 활성도에 미치는 영향

고은경

¹

²

²

1마산대학교 물리치료과, ²중부대학교 관광보건대학 물리치료학과

Effect of Abdominal Hollowing on Muscle Activity of Gluteus Maximus and Erector Spinae during Bridging Exercise

Eun-Kyung Koh¹, Jin-Ho Jang², Do-Young Jung²

1

Department of Physical Therapy, Masan University,

Department of Physical Therapy, College of Tourism & Health Science, Joongbu University Purpose: This study examined the muscle activities of the erector spinae (ES) and gluteus maximus (GM) during bridging exercises with and without abdominal-hollowing.

Methods: Nineteen healthy subjects with no medical history of low back pain or hip flexion contracture were enrolled in this study. The subjects performed bridging exercises with and without abdominal hollowing or with and without a one-leg lift.

The muscle activities of the ES and GM were measured by surface electromyography during bridging exercises under each condition. A 2 (abdominal hollowing)X2 (one-leg lift) repeated ANOVA was used to compare the normalized muscle activities of the ES and GM.

Results: The muscle activity of the ES during bridging exercise with abdominal-hollowing was significantly smaller than that without abdominal-hollowing (p=0.00). The muscle activities of the GM during bridging exercise with abdominal-hollowing were significantly greater than those without abdominal-hollowing (p=0.00). In addition, the muscle activities of the GM during bridging exercise with one-leg lifting was significantly greater than that without one-leg lifting (p=0.00).

Conclusion: Bridging exercise with abdominal-hollowing appears to be more effective on activating the GM muscle than that without abdominal-hollowing minimizing the activation of the ES muscle.

Keywords: Abdominal hollowing, Bridging exercise, Erector spinae, Gluteus maximus

I. 서론

요통(low back pain)은 인간이 살아가면서 일생에 80%이상 경 험하는 인류의 대표적인 질환 중에 하나이다.¹ 그 중 요통환자 의 85%는 질환의 손상기전이 명확하지 않는 ‘비특이성(non-

specific)’으로 인해 고생한다.² 다양한 환자-대조군 연구들에 서 특이성과 비특이성인 요통환자군 간의 신경-근육계 차이 점들을 발견하였다.^3-5 이러한 연구들에서 흔히 수행된 기능적 인 움직임은 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 움직임이다. 이런 움 직임을 수행 하는 동안 몸통과 엉덩관절의 운동형상학적 움직 임과 근육의 동원 전략이 요통환자와 정상인간에 차이가 있었 다.^1,4 McClure 등⁶은 정상인들은 몸통 굽힘 상태에서 폄 시 움 직임의 처음 75% 동안에는 엉덩관절의 움직임이 우세하다고 보고하였다. 이전 다른 연구에서는 요통환자군이 정상군에 비 해 우세적인 척추 움직임 전략을 보이며 허리 주위근(lumbar paraspinals)의 이른 근 수축이 일어난다고 보고하였다.^1,4 또한

Received September 18, 2012 Revised October 12, 2012

Accepted October 15, 2012

Corresponding author Do-Young Jung, [email protected],kr

Copyright © 2012 by The Korean Society of Physical Therapy

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The J ^{ournal of} K ^orean S ^{ociety of} P ^hysical T ^herapy Original Article

몇몇 연구자들은 엉덩관절 폄근의 약화와 요통과 관련이 있다 고 하였다.^7-9 따라서 재활분야에서 요통환자들을 위해 엉덩관 절의 폄근인 큰볼기근(gluteus maximus)의 근력강화 운동은 흔히 처방되고 시행된다.

큰볼기근을 강화시키기 위한 방법으로 볼기근 세트 운 동(gluteal muscle setting), 앞으로 구부린 자세에서 다리 들 기(forward-bending leg lift), 네발기기 자세에서 다리 들기 (quadruped leg lifts), 교각 운동(bridging exercise) 등이 있다.¹⁰ 비록 많은 연구에서 몸통 안정화를 위해 교각 운동 시 복부 근 육들에 대한 근활성도를 알아보았지만^11-13 아직까지 엉덩관 절 폄근을 강화시키는 데 중점을 둔 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도를 알아본 연구는 없는 실정이다. 또한 교각 운동 시 큰볼기근의 근력강화를 가중화(progression)시키기 위해 골 반의 도수 저항 혹은 무거운 벨트 착용, 발 아래에 짐 볼(gym ball) 놓기, 그리고 한쪽 다리 들기 등 다양한 방법을 이용하지 만,¹⁰ 아직까지 교각 운동 시 진전을 위한 한쪽 다리 들기 시 엉 덩관절 폄 근의 근활성도를 알아본 연구는 없었다. 따라서 본 연구에서는 교각 운동 시 한쪽 다리 들기가 큰볼기근과 척추 세움근의 근활성도를 알아보고자 하였다.

많은 연구자들은 사지의 기능적인 움직임 동안 원치 않 은 허리와 골반의 보상적인 움직임을 막기 위해 허리 안정화 (lumbar stabilization)를 강조하였다.^14,15 허리는 내적 혹은 외 적으로 안정화시킬 수 있는데, 사지의 움직임 시 복부 근육들 의 등척성 수축으로 허리를 내적으로 안정화시킬 수 있고, 치 료사의 손, 치료용 벨트 혹은 스트랩을 이용하여 외적으로 허 리를 안정시킬 수 있다. 엉덩관절의 폄 운동을 수행하는 요 통환자들은 골반 앞기울림(anterior pelvic tilt)과 허리 앞굽음 (lumbar lordorsis)과 같은 과도한 허리 척추 움직임을 보인다.

이러한 허리 척추 움직임을 막기 위해 치료사들은 환자들에게 복부 넣기(abdominal-hollowing) 방법을 사용하여 척추를 안 정화시키게 한다.^16,17 하지만 아직까지 교각 운동 시 복부 넣기 방법이 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도에 미치는 영향에 대한 정량적인 연구는 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 교각 운동 시 복부 넣기와 한쪽 다리 들기 유무에 따른 큰볼기 근과 척추세움근의 근활성도를 비교하고자 하였다. 본 연구에 서는 다음과 같은 연구가설을 설정하였다. 첫째, 교각 운동 시 복부 넣기가 복부 넣기 없이 수행했을 때보다 척추세움근의 근활성도는 줄어들 것이며, 큰볼기근의 근활성도는 증가할 것 이다. 둘째, 교각 운동 시 한쪽 다리 들기가 한쪽 다리 들기 없 이 하는 것 보다 큰볼기근의 근활성도는 증가할 것이다.

II. 연구방법

1. 연구대상

본 연구의 대상자는 성인 남성 19명을 대상으로 실시하였다.

대상자의 평균 연령은 21.5±2.2세, 신장은 173.6±6.1 cm 그 리고 체중은 65.5±8.9 kg이었다. 과거 혹은 현재 요통의 과거 력이 있거나 신경학적 문제, 엉덩관절 굽힘 구축, 큰볼기근의 약화 그리고 상지 혹은 하지의 통증 및 기능적 제한이 있는 대 상자는 제외시켰다. 각각의 대상자들에게 실험 전 실험 동의 서의 내용을 알려주고 연구 참여에 동의를 얻은 후에 실시하 였다. 실험자는 대상자들에게 직접 교각 운동과 복부 넣기 방 법을 알려주고 대상자들은 실험 전 익숙해 지도록 실험 전날 15분 정도 연습하였다. 또한 실험 당일 복부 넣기를 수행하지 못하거나 교각 운동 시 골반 앞기울림이 발생되는 자는 대상 자에서 제외시켰다.

2. 실험 방법 1) 실험도구

각 조건에서의 교각 운동과 각 근육의 최대 수의적 등척성 수 축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC) 시 근활 성도를 측정하기 위해 무선 표면근전도 시스템인 TeleMyo DTS (Noraxon, Scottsdale, AZ, USA)를 사용하였다. 표본 수 집률은 1500 Hz로 하였으며 원 신호(raw signal)를 주파수 대역 필터인 20~250 Hz를 사용하였고 각 근육별 근전도 신 호를 root mean square (RMS)로 처리하였다. 근전도 자료 는 MyoResearch Master Edition 1.07 XP software (Noraxon, Scottsdale, AZ, USA)를 사용하여 분석하였다. 복부 넣기 방법 을 실행 하기 위해 생체되먹임 압력계(pressure biofeedback unit) (Stabilizer^TM; Chattanooga Group, Hixson, TN, USA)를 이 용하였다.

2) 실험 절차

본 실험을 실행하기 전에 대상자에게 실험절차를 설명하였다.

교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도 를 측정하기 위해 무선 근전도 전극을 우세측 근육에 부착하 였다. 전극을 부착하기 전에 표면 근전도 신호에 대한 피부저 항을 감소시키기 위해 부착 부위의 털을 제거하고, 가는 사포 로 3~4회 문질러 피부 각질층을 제거하고 소독용 알코올로 피 부지방을 제거하였다. 표면전극 부착 위치는 다음과 같았다.

척추세움근(erector spinae)의 전극은 네 번째 허리뼈(L4)의 가 시돌기(spinous process) 2 cm 옆에 부착하였다. 큰볼기근의

전극은 큰돌기(greater trochanter)와 두번째 엉치뼈(S2)의 중 간지점에 사선방향으로 부착하였다.¹⁸ 두 개의 근육들의 최대 수의적 등척성 수축 시 근활성도를 측정하기 위해 도수근력검 사(manual muscle testing) 자세를 이용하였다. 척추세움근은 대상자에게 양 손을 머리 뒤에 깍지 끼우고 엎드린 자세에서 가슴 전체가 검사대에서 들어올릴 때까지 허리를 펴게 하였 다. 큰볼기근은 대상자에게 엎드린 자세에서 무릎을 90도 이 상 굽힘 한 상태에서 종아리 후면의 발목 위에 위치시켜 저항 을 주며 엉덩관절 폄을 하도록 하였다.¹⁹

교각 운동의 시작 자세는 무릎관절 90^o 굽힘 상태에서 무릎 과 양 발은 어깨 넓이로 벌리고 발바닥은 지면에 평행하게 놓 게 하였다. 머리와 몸통은 똑바로 유지하였으며, 시선은 천장 을 바라보게 하였다. 무작위로 복부 넣기와 한쪽 다리 들기 유 무에 따른 각각의 교각운동을 실시하였다(Figure 1). 복부 넣 기 방법은 교각 운동의 시작자세에서 생체되먹임 압력계의 중 앙이 대상자의 세 번째 허리뼈에 위치시켜 40 mmHg 되도록 팽창시키고 복근을 수축시켜 60 mmHg까지 올리도록 하였다.

이 자세를 유지한 상태에서 교각 운동을 실시하였다. 이때 실

험자가 복부 넣기 시 처음 자세가 계속 유지되는 것을 모니터 링 하기 위해 실험자는 위앞엉덩뼈가시를 촉진하여 골반 뒤기 울림이 유지 되는지 확인하였다. 실험 중 골반 앞기울림이 발 생되면 실험을 다시 하였다. 또한 각 조건에서의 넙다리뼈의 높이를 동일하게 하기 위해 넙다리뼈 중앙에 목표 막대를 설 치하였다. 높이는 각 대상자의 신장에 맞게 조절하였다. 각 운 동 시 근활성도는 운동 마지막 자세에서 5초 동안 3번 반복 측 정하였으며, 근육의 피로를 예방하기 위해 각 조건마다 5분간 의 휴식을 취하도록 하였다.

3) 자료 분석 및 통계 방법

각 근육의 3번 반복 측정된 근활성도 값의 신뢰도는 급간 내 상관계수(intraclass correlation coefficient; ICC3,1)를 사용하여 알아보았다.

각 운동방법에 따른 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도를 정규화(normalization)하기 위해 최대 등척성 수의적 수축 시 근활성도를 측정하여 평균평방근(RMS)으로 처리된 각 근육 의 근활성도를 백분율(%MVIC)로 분석하였다.

Figure 1. Bridging exercise combined with one-leg lift (A) and abdominal hollowing (B).

통계 프로그램은 SPSS version 12.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 반복측정된 개체 내 이요인 분산분석 (repeated-measures ANOVAs with 2 within-subject factors) 을 통계 처리하였다. 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도는 복부 넣기와 한쪽 다리 들기 유무에 따라 4개의 수준(2X2)으 로 분석하였다. 이때 유의성 수준은 p<0.05에서 검증하였다.

분산분석에서 유의한 효과가 발견되면 본훼로니 t-검정 교정 (paired sample t-tests with Bonferroni correction)을 이용한 사 후검정을 실시하였다. 유의수준은 α=0.012 (0.05/4)로 하였다.

III. 결과

각 근육의 측정된 근활성도의 급간 내 상관계수(ICC3,1)는 큰 볼기근의 근활성도의 경우 0.95 (95% CI=0.89~0.98) 그리고 척 추세움근의 근활성도는 0.91 (95% CI=0.83~0.96)이었다. 따라 서, 본 연구에서 측정된 각 근육의 근활성도는 매우 신뢰도가 높아 결과를 일반화할 수가 있었다.

교각 운동 시 복부 넣기와 한쪽 다리 들기 유무에 따른 큰 볼기근과 척추세움근의 근활성도는 Table 1에 제시하였다.

복부 넣기 유무에 따른 큰볼기근의 근활성도는 통계학적으 로 유의한 차이가 있었으며(p<0.05), 또한 한쪽 다리 들기 유

무에 따른 근활성도는 통계학적으로 유의한 차이가 있었으 며(p<0.05), 교호작용은 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 (p>0.05) (Table 2). 사후분석 결과, 큰볼기근은 한쪽 다리 들기 유무에 상관없이 교각 운동 시 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했 을 때보다 유의하게 증가하였다(p<0.01). 또한 복부 넣기 유무 에 상관없이 교각 운동 시 한쪽 다리 들기가 한쪽다리 들기 없 이 했을 때보다 유의하게 증가하였다(p<0.01) (Figure 2A).

복부 넣기 유무에 따른 척추세움근의 근활성도는 통계학적 으로 유의한 차이가 있었으며(p<0.05), 또한 한쪽 다리 들기 유무에 따른 근활성도는 통계학적으로 유의한 차이가 없었으 며(p=0.66), 교호작용은 통계학적으로 유의한 차이가 있었다 (p<0.05) (Table 2). 사후분석 결과, 척추세움근은 한쪽 다리 들 기 유무에 상관없이 교각 운동 시 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했을 때보다 유의하게 감소하였다(p<0.01) (Figure 2B).

IV. 고찰

본 연구에서는 교각 운동 시 복부 넣기와 한쪽 다리 들기 유무 에 따른 큰볼기근과 척추세움근의 근활성도를 비교하고자 하 였다. 교각 운동은 재활 분야에서 요통환자에게 몸통의 안정 성을 향상시키고 엉덩관절 폄근을 강화시키기 위해 처방되

Table 1. Muscle activities of GM and ES during bridging exercise (unit: %MVIC)

Muscle Source Without one-leg lift With one-leg lift

GM ES

Without abdominal hallowing With abdominal hallowing Without abdominal hallowing With abdominal hallowing

16.24±10.09 30.23±16.75 65.11±23.31 36.53±28.08

41.21±15.75 57.58±25.20 62.39±21.51 41.41±27.79 Values are presented as mean±standard deviation.

GM: gluteus maximus, ES: erector spinae, MVIC: maximal voluntary isometric contraction.

Table 2. Two-way ANOVA results with exercise condition as factors in each muscle

Muscle Source F Effect size p

GM

ES

Abdominal hallowing One-leg lift

Abdominal hallowing X One-leg lift Abdominal hallowing

One-leg lift

Abdominal hallowing X One-leg lift

21.68 45.18 0.46 27.77 0.20 7.38

0.72 0.55 0.03 0.01 0.61 0.29

0.00 0.00 0.51 0.00 0.66 0.01 Statistically significant at the level of p<0.05.

GM: gluteus maximus, ES: erector spinae.

고 수행된다. 하지만 교각 운동과 같은 엉덩 관절의 폄 운동 시 허리의 과도한 폄과 골반의 앞기울림 움직임이 자주 발생된 다. 엉덩관절의 굽힘근의 굳음(stiffness), 큰볼기근의 약화, 복 근 조절의 결핍 그리고 척추세움근의 우세한 근활성도는 엉덩 관절의 폄 운동 시 과도한 허리의 폄과 골반 앞기울림에 기여 한다.²⁰ Sahrmann²¹은 엉덩관절의 폄 운동 시 골반 앞기울림을 막아주는 복근의 조절의 결핍은 과도한 허리 폄과 허리-골반 의 기능장애를 야기시키기 때문에 과도한 골반 앞기울림이 일 어나지 않도록 손을 이용하여 골반의 움직임을 모니터링 해야 한다고 주장하였다. 따라서 많은 저자들이 엉덩관절 폄 운동 시 허리와 골반의 보상 움직임을 막기 위해 복근의 근 수축을 추천하였다.^7,14,22 그러나 아직까지 큰볼기근의 근력강화를 위 한 교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근과 척추세움근의 근활 성도에 미치는 영향에 대한 연구는 없는 실정이다.

본 연구 결과, 교각 운동 시 척추세움근의 근활성도는 교각 운동 시 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했을 때보다 유의하게 감 소하였다. 또한 한쪽 다리 들기 시에도 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했을 때(평균=41.41% MVIC)보다 유의하게 감소하였다.

Oh 등²³은 엎드린 자세에서 복부 넣기를 한 엉덩관절 폄 운동 시 복부 넣기를 하지 않았을 때보다 골반의 앞기울림 각(10^o vs. 3^o)과 척추세움근의 근활성도(17% MVIC vs. 49% MVIC) 모 두 감소하였다고 보고하였다. 비록 본 연구에서는 이전 연구 처럼 허리 폄 각 혹은 골반 앞기울림 각을 측정하지 않았으나, 교각 운동 시 복부 넣기가 골반 뒤기울림을 일으켜 척추세움 근의 근활성도가 작아졌다고 사료된다. 교각 운동 시 큰볼기

근의 근활성도는 교각 운동 시 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했 을 때보다 유의하게 증가하였다. 또한 한발 들기 시에도 복부 넣기가 복부 넣기 없이 했을 때보다 유의하게 증가하였다. 따 라서, 본 연구에서는 교각 운동 시 복부 넣기가 척추세움근의 근활성도를 줄이면서 큰볼기근을 강화시키는데 유용하다고 제안한다.

교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근의 근활성도를 증가시 키는 몇 가지 기전을 생각해 볼 수 있다. 첫째, 본 연구에서 교 각 운동 시 복부 넣기 유무에 상관없이 엉덩관절 폄 각 0^o를 유 지하기 위해 넙다리뼈의 높이를 동일하도록 목표 막대를 설 치하였다. 따라서 복부 넣기 시 허리 폄 각과 골반 앞기울림 각이 줄어들고 교각 운동 시 같은 높이에 넙다리뼈가 도달하 기 위해서는 큰볼기근의 수축력이 커져야 하기 때문이다. 둘 째, 본 연구에서 대상자의 대부분이 넙다리곧은근이 신장되 는 느낌을 받았다고 하였다. 복부 넣기 시 골반 뒤기울림이 일 어나고 교각 운동 시 엉덩관절 폄이 되면 넙다리곧은근(rectus femoris)의 스트레칭이 일어난다. 따라서 교각 운동의 마지막 자세에서 넙다리곧은근의 신장력(stretching forece)이 큰볼기 근의 저항으로 작용되기 때문에 큰볼기근의 근활성도가 증가 되었다고 사료된다. 셋째, 척추세움근과 큰볼기근의 근육길 이-장력 관계를 가지고 설명할 수 있다. 교각 운동 시 복부 넣 기는 허리 폄 각과 골반 앞기울림 각을 줄이기 때문에 상대적 으로 척추세움근은 큰볼기근에 비해 근육길이가 덜 짧아지고 큰볼기근은 척추세움근에 비해 상대적으로 더 짧아지기 때문 에 큰볼기근의 근활성도가 커졌을 것이다.

Figure 2. Result of post-hoc test in GM (A) and ES (B). Statistically significact at the level of p<0.01, GM: gluteus maximus, ES: erector spinae,

MVIC: maximal voluntary isometric contraction.

본 연구 결과, 교각 운동 시 한쪽 다리 들기는 복부 넣기와 상관없이 큰볼기근의 근활성도가 유의하게 증가하였다. 한쪽 다리를 들게 되면 반대측 다리로 하중이 더 가해지기 때문에 큰볼기근의 근활성도가 커졌다. 따라서 교각 운동 시 체간의 안정성의 진전을 위해 한쪽 다리 들기를 하는 것처럼 큰볼기 근의 근력강화 진전을 위해 한쪽 다리 들기 방법은 유용하다.

본 연구의 제한점은 몇 가지가 있다. 첫째, 각 운동 시 허리 폄 각과 골반 앞기울림 각을 측정하지 못했다는 것이다. 하지 만 본 연구에서는 실험자가 복부 넣기 시 교각 운동을 하는 동 안 대상자의 골반 뒤기울림이 유지되는지 모니터링을 하였다.

둘째, 복부 넣기 시 복부 근육들의 근활성도를 측정하지 못했 다는 것이다. 셋째, 본 연구의 대상자는 정상인 성인 남성을 대 상으로 하였기 때문에 본 연구 결과를 모든 대상자들에게 일 반화시킬 수 없다. 따라서, 향후 연구에서 요통환자를 대상으 로 교각 운동 시 복부 넣기가 큰볼기근과 척추세움근의 근활 성도에 미치는 영향에 대해 알아볼 필요가 있다.

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