Relationship of Cardiorespiratory Function, Physical Fitness, and Bone Mineral Density in Postmenopausal Women

폐경기 여성의 심폐기능, 체력과 골밀도의 관계 분석

서울대학교 건강운동과학 실험실¹, 서강대학교², 연세대학교³

소위영¹⋅최대혁²⋅윤용진³

Relationship of Cardiorespiratory Function, Physical Fitness, and Bone Mineral Density in Postmenopausal Women

Wi-Young So, M.S.

, Dai-Hyuk Choi, Ph.D.

, Yong-Jin Yoon, Ph.D.

1

Health and Exercise Science Laboratory, Institute of Sports Science, Department of Physical Education, Seoul National University,

2

Sogang University,

Yonsei University

This study was to examine the relationship of cardiorespiratory function (CRF), fitness, and bone mineral density (BMD) in postmenopausal women. The subjects were 231 postmenopausal women, who had visited a health promo- tion center for a medical check-up including BMD, CRF, and fitness test in 2008. There was significant difference in age (F=5.681, p=0.004), height (F=3.844, p=0.023), and vital capacity (VC) (F=6.502, p=0.002) among normal, osteopenia and osteoporosis group. However, there was no significant difference in weight, body mass index, systolic blood pressure, diastolic blood pressure, resting heart rate, VO

, sit up, grip strength, vertical jump, reaction time, balance, and sit and reach among normal, osteopenia and osteoporosis group. In addition, significant but low partial correlation was observed between VC and BMD (r=0.195, p=0.003), and multiple regression analysis showed that only VC was variable having 7.2% of R

(p=0.010). In conclusion, there were no relationship between fitness levels including CRF and BMD among postmenopausal women.

Key Words: Body mass index, Bone mineral density, Cardiorespiratory function, Physical fitness

접수: 2009년 8월 27일 승인: 2009년 12월 8일 책임저자: 최 대 혁

121-742, 서울특별 마포구 신수동 1번지 서강대학교 체육관

Tel: 02-705-8553, Fax: 02-705-8553, E-mail:

[email protected]

골다공증은 노화와 함께 찾아오는 가장 흔한 골대사성 질환 의 하나이다. 이 질환은 조용히 찾아오는 특성이 있으나, 골절 과 밀접한 관련이 있으며, 이로 인한 유병율(morbidity)과 사망

률(mortality)에 심각한 영향을 미친다

. 많은 선행연구

는 이미 유전적 요인, 연령, 체질량지수, 폐경, 흡연, 음주, 운동습 관, 근력 등이 골밀도에 영향을 미친다고 보고하고 있으며, 최근에는 이미 잘 알려진 근력 뿐만 아니라, 다른 체력요인 중에서 어떤 요인이 골밀도에 영향을 미칠 수 있는가의 가능성 을 타진하고 있다

.

정진욱 외(2008)

는 국내 남녀 노인의 신체구성, 체력요인

과 골밀도의 관계성을 다중회귀분석을 이용한 결과, 남성의

경우 전신지구력, 근력, 보행능력 등이 골밀도에 관여하는

것을 분석하였고, 여성의 경우 근력만이 골밀도에 관여하는

것을 확인하였다. 유은정 외(2007)

는 30-40대 중년여성을

Table 1. Physical characteristics of subjects (N=231)

Variables Mean±SD or N (%)

Age (year) 59.38 ± 7.30

Height (cm) 155.28 ± 5.49

Weight (kg) 57.05 ± 6.30

BMI (kg/m²) 23.67 ± 2.41

BMD (g/cm³) 0.89 ± 0.14

Smoking No 229 (99.1%)

<1 pack/day 2 ( 0.9%)

≥1 pack/day 0 ( 0.0%)

Drinking No 206 (89.2%)

1-2 times/weeks 21 ( 9.1%)

≥3 times/weeks 4 ( 1.7%)

Exercise No 141 (61.0%)

1-2 times/weeks 70 (30.3%)

≥3 times/weeks 20 ( 8.7%) BMI: Body Mass Index, BMD: Bone Mineral Density

대상으로 다중회귀분석을 이용하여 체력요인 중 근력과 밀접

한 관련이 있는 제지방량만이 골밀도에 관여하는 것을 확인하 였다. 하지만, 이러한 선행 연구에서 보여주는 다중회귀분석 의 문제점은 이미 골밀도에 영향을 미치는 요인으로 잘 알려진 연령, 체질량지수 등의 요인을 단계선택(stepwise) 방식으로 제거함으로써, 이들 요인의 영향을 고려하지 못한 다중회귀분 석식이 도출됨에 따라 골밀도에 관여할 수 있는 체력 요인이 보다 정확하게 선별되지 못하였다. 또한, 골밀도에 영향을 미치는 흡연, 음주, 운동습관 등의 생활습관 요인들이 조사되 지 못함으로써 체력 요인이 골밀도에 미치는 영향에 대하여 제한된 결과만을 도출할 수밖에 없었다. 본 연구는 폐경기 성인 여성을 대상으로 기존의 선행 연구의 제한점을 좀 더 충실하게 보충하여 음주, 흡연, 운동습관에 관한 생활습관요 인을 조사하고, 체질량지수, 연령을 보정함으로써 보다 정제 된 연구를 도모하고자 하였다.

체력을 구성하는 요소인 심폐기능은 심박수, 환기량, 호흡 교환율의 변화를 통하여, 신체의 운동수행능력을 간접적으로 평가할 수 있다. 그러나, 체력을 구성하는 중요 요소인 심폐기 능과 골밀도간의 관계를 규명한 연구가 이제껏 시도되지 않음 에 따라 본 연구에서는 심폐기능의 상관성을 추가적으로 살펴 봄으로써 보다 질적으로 가치 있는 연구를 도모하고자 하였다.

대상 및 방법

1. 대 상

본 연구의 피검자는 2008년 1월 2일부터 2008년 12월 31일까 지 S시 Y구 보건소 내 건강증진센터를 방문하여 골밀도와 체력검사가 포함된 종합검진을 받은 50-70대 폐경 성인 여성 480명 중 최근 1년 동안 의학적인 질병으로 수술을 하였거나, 골대사에 영향을 주는 것으로 알려진 질환을 앓고 있다거나, 골질량에 영향을 미치는 약물을 복용하고 있는 대상자를 제외 한 231명을 분석대상으로 하였다. 피검자의 신체적 특성은 Table 1과 같다.

2. 방 법

보건소 건강검진시 작성하게 되는 자가기입식 설문지(self- recorded questionnaire)를 통하여 혼란변수를 보정하기 위하여

연령, 흡연, 음주, 운동의 생활습관요인에 대한 정보를 얻었다.

피검자들은 가벼운 실내용 가운을 입은 채로 신장과 체중을 측정하였으며, 신장과 체중으로부터 체질량지수(Body Mass Index, BMI, kg/m

)를 산출하였다.

혈압의 측정은 건강검진 설문지를 작성한 후 편안히 앉은 자세에서 10분 이상의 안정을 취한 뒤 보건소내 상주하는 전문 간호사가 수은혈압계(Alpk, Japan)를 이용하여 오른쪽 팔의 상완 동맥에서 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure, SBP) 과 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure, DBP)을 측정하였으며, 2회 이상을 측정하여 평균값을 기록하였다. 안정시 심박수는 심박수측정기(Polar s610, Finland)를 가슴에 차고 1분간의 안정 시심박수를 측정하였으며, 폐활량은 pneumatic sensor 방식의 폐활량측정기(Helmas SH-9600C, Korea)를 입에 대고 숨을 크 게 들어마신 상태에서 힘껏 분 양(ℓ)을 측정하였다.

체력의 측정은 심폐지구력, 근지구력, 근력, 순발력, 민첩성,

평형성, 유연성에 대하여 각각 최대산소섭취량(ml/kg/min),

윗몸일으키기(회/분), 악력(kg), 수직점프(cm), 전신반응(msec),

눈감고 외발서기(초), 앉아윗몸앞으로굽히기(cm)로 측정하였

다. 최대산소섭취량(VO

)은 자전거 에르고미터(Helmas SH-

9600K, Korea)를 이용하여 최대부하(submaximal load)를 주어

심박수를 모니터링하고 자동으로 구해진 회귀방정식에 의하

Table 2. Differences in anthropometric, cardiorespiratory function, and physical fitness (N=231)

Category Variables Normal

(N=56)

Osteopenia (N=110)

Osteoporosis

(N=65) F Overall

P‐value

Post‐hoc (Tukey) Anthropometric Age (yrs) 57.50 ± 6.52 58.94 ± 7.48 61.74 ± 7.11 5.681 0.004^** A=B<C

Height (cm) 156.76 ± 5.54 155.27 ± 5.23 154.02 ± 5.63 3.844 0.023^* A>B=C Weight (kg) 58.78 ± 5.88 56.37 ± 6.19 56.70 ± 6.65 2.877 0.058

BMI (kg/m²) 23.94 ± 2.27 23.40 ± 2.48 23.89 ± 2.37 1.322 0.269 Cardiorespiratory

function

SBP (mmHg) 121.07 ± 16.41 123.07 ± 18.16 123.98 ± 13.60 0.485 0.616 DBP (mmHg) 75.09 ± 10.59 74.37 ± 11.97 77.86 ± 9.45 2.120 0.122 RHR (beats/min) 77.70 ± 8.02 76.68 ± 10.20 76.22 ± 9.75 0.374 0.689

VC (ℓ) 3.01 ± 0.68 2.79 ± 0.63 2.61 ± 0.55 6.502 0.002^** A>B=C Physical fitness VO_2max(㎖/㎏/min) 26.12 ± 4.50 25.76 ± 3.67 25.22 ± 3.39 0.855 0.427

Sit‐up (reps/30s) 11.14 ± 5.97 10.22 ± 5.63 9.97 ± 5.72 0.705 0.495 Grip strength (㎏) 25.48 ± 6.42 25.15 ± 6.58 24.16 ± 5.70 0.766 0.466 Vertical jump (cm) 19.06 ± 5.53 18.68 ± 5.66 18.38 ± 5.14 0.233 0.792 Reaction time (msec) 370.11 ±207.77 335.99 ±103.29 377.82 ±146.72 1.997 0.138 Balance (sec) 17.86 ± 23.35 16.40 ± 21.25 16.46 ± 19.87 0.096 0.909 Sit and reach (cm) 16.48 ± 10.27 16.34 ± 8.75 15.06 ± 8.00 0.521 0.595 A: Normal group, B: Osteopenia group, C: Osteoporosis group

BMI: Body Mass Index, SBP: Systolic Blood Pressure, DBP: Diastolic Blood Pressure, RHR: Resting Heart Rate, VC: Vital Capacity

*p<0.05 ^**p<0.01 ^***p<0.001, tested by One‐way ANOVA

여 예측 최대 심박수에 상응하는 예측 최대산소섭취량을 구하 였다. 윗몸일으키기(근지구력)는 윗몸일으키기대(Helmas SH- 9600N, Korea)에 누워서 무릎을 직각으로 굽혀 세우고 양손을 목 뒤에 잡고 복근만을 이용하여 상체를 일으켜 양쪽팔꿈치가 양쪽무릎에 닿게 하는 동작을 30초간 시행한 후 그 횟수로 측정하였다. 악력(근력)은 Potentiometer 제어방식으로 구성된 악력계(Helmas SH-9600D, Korea)의 조절레버를 돌려 손가락 두 번째 마디에 맞게 간격을 조정한 후 힘껏 쥐어 최대한 발휘한 힘의 양을 kg으로 측정하였으며, 이를 2회 측정하여 최고치를 기록하였다. 수직점프(순발력)는 점프메타기(Helmas SH-9600F, Korea) 줄의 길이를 조정한 후 최대한 도약을 한 높이를 cm로 하여 2회 측정 후 최고치를 기록하였다. 전신반응(민첩성)은 신체의 단순반응시간 측정기(Helmas SH-9600I, Korea) 위에 서 서 대기하다가 신호음과 함께 가능한 빠르게 점프를 뛰어 착지 한 시간까지를 1/1,000초 단위로 컴퓨터가 계산하여, 2회 측정 후 최고치를 기록하였다. 눈감고 외발서기(평형성)는 평형성 측정기(Helmas SH-9600H, Korea)에 서서 주로 사용하는 발을 이용하여 눈을 감고 다른 한 발은 들며 양팔은 허리에 대고

들고 있는 다리가 지면이나 서있는 다리에 닿거나 양팔이 허리에서 떨어질 때까지의 시간을 초로 2회 측정하여 최고치 를 기록하였다. 앉아윗몸앞으로굽히기(유연성)는 유연성측 정기(Helmas SH-9600G, Korea)에 앉아서 양쪽발끝을 5 cm 정 도 벌린 후 발끝이 단 끝에 오도록하여 무릎을 곧게 편 상태에서 허리를 앞으로 굽혀 손끝이 측정기기판을 자연스럽게 앞으로 밀도록하여 이를 2회 측정 후 최고치를 기록하였다.

골밀도는 이중 에너지 방사선 골밀도 측정기(Hologic QDR- 1000 DEXA scan, USA)를 이용하였으며, 피검자들은 편한 복장 으로 스캐닝표 위에 바른 자세로 누운 상태에서 요추(Lumber spine, L1-L4) 부위를 g/cm

의 단위로 측정하였다.

3. 자료 처리

본 연구에서 얻어진 모든 결과는 평균과 표준편차로 나타내

었으며, 본 연구의 집단 간 비교 검증을 위하여 SPSS Ver 12.0을

활용하였다. T-score를 기준

으로 골다공증군(-2.5 이하), 골감

소증군(-2.4∼-1.0), 정상군(-1.0 이상)의 집단 간의 차이는 일원

분산분석(One-way ANOVA)를 이용하였으며, 집단간의 유의

Table 3. Relationship between BMD and anthropometric, cardiorespiratory function, physical fitness (N=231)

Category Variables BMD

r p‐value

Anthropometric Age (yrs) ‐0.128 0.054

Height (cm) 0.192 0.004^**

Weight (kg) 0.185 0.005^**

BMI (kg/m²) 0.041 0.543

Cardiorespiratory function SBP (mmHg) ‐0.057 0.391

DBP (mmHg) ‐0.108 0.105

RHR (beats/min) 0.055 0.413

VC(ℓ) 0.195 0.003^**

Physical fitness VO_2max(㎖/㎏/min) 0.083 0.215

Sit‐up (reps/30s) 0.018 0.789

Grip strength (㎏) 0.050 0.459

Vertical jump (cm) 0.039 0.557

Reaction time (msec) <0.001 0.995

Balance (sec) ‐0.015 0.826

Sit and reach (cm) 0.069 0.303

BMD: Bone Mineral Density, BMI: Body Mass Index, SBP: Systolic Blood Pressure, DBP: Diastolic Blood Pressure, RHR: Resting Heart Rate, VC: Vital Capacity

**p<0.01, tested by partial correlation coefficient (adjusted for Age, BMI, smoking, drinking, exercise)

성이 발생한 경우 Tukey 사후검증을 실시하였다. 각 예측변수

와 골밀도의 상관관계 분석은 연령, 체질량지수, 운동습관, 음주여부, 흡연 여부의 혼란변수를 보정한 편상관관계 분석 (partial correlation coefficient)을 이용하였다. 골밀도에 대한 독립변인의 상대적 기여도를 살펴보기 위하여 골밀도를 종속 변인으로 하여, 이미 골밀도에 영향을 미치는 요인으로 잘 알려진 연령, 체질량지수, 운동습관, 음주여부, 흡연 여부의 생활습관요인은 입력방식(enter multiple regression analysis)으 로 보정하였으며, 심폐기능, 체력요인들은 독립변인으로 하여 다단계방식의 다중회귀분석(stepwise multiple regression analy- sis)을 이용하여 영향력 있는 변인을 탐색하였다. 가설의 수락 수준은 p<0.05 수준에서 유의도를 검증하였다.

결 과

1. 집단 간의 신체특성, 심폐기능 및 체력의 비교 골밀도 표준점수를 기준으로 세 집단 간의 차이를 비교한

결과는 Table 2와 같다. 체중, 체질량지수, 수축기혈압, 이완기 혈압, 안정시심박수, 최대산소섭취량, 윗몸일으키기, 근력, 수 직점프, 전신반응, 눈감고외발서기, 앉아윗몸앞으로굽히기는 집단 간의 유의한 차이가 나타나지 않았으나, 연령(F=5.681, p=0.004), 신장(F=3.844, p=0.023), 폐활량(F=6.502, p=0.002)는 집단 간의 유의한 차이가 나타났다.

2. 골밀도와 신체특성, 심폐기능 및 체력의 상관관계

골밀도와 신체특성, 심폐기능, 체력변인에 대한 편상관관 계는 Table 3와 같다. 골밀도에 영향을 미치는 독립요인인 연령, 체질량지수, 흡연, 음주, 규칙적인 운동을 보정한 결과, 연령, 체질량지수, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 안정시 심박수, 최대산소섭취량, 윗몸일으키기, 근력, 수직점프, 전신반응, 눈 감고외발서기, 앉아윗몸앞으로굽히기는 통계적인 상관성이 나타나지 않았으나, 신장(r=0.192, p=0.004), 체중(r=0.185, p=

0.005), 폐활량(r=0.195, p=0.003)은 통계적으로 약한 양의 상관

성이 나타났다.

Table 4. Blood pressure, cardiorespiratory function and physical fitness component predictors of BMD (N=231)

Dependent Independent Standardized coefficients R square p‐value

BMD (g/cm3) VC (ℓ) 0.200 0.072 0.010^*

BMD: Bone Mineral Density, VC: Vital Capacity

*p<0.05, tested by enter and stepwise multiple regression analysis

3. 골밀도와 신체 특성, 심폐기능 및 체력의 다중

골밀도와 신체특성, 심폐기능, 체력변인에 대한 다중회귀 분석은 Table 4와 같다. 골밀도에 영향을 미치는 독립요인인 연령, 체질량지수, 흡연, 음주, 규칙적인 운동을 입력방식(enter multiple regression analysis)으로 보정한 결과, 골밀도의 7.2%

(R

=0.072)를 설명할 수 있는 예측변인으로 폐활량(F=2.890, p=0.010)이 선택되었으며, 그 외의 모든 변인들은 R

의 변화량 이 통계적으로 유의하지 않아 다단계방식(stepwise multiple regression analysis)에 의하여 회귀분석식에서 제거되었다.

고 찰

일반적으로 여성은 평생동안 자신의 최대 골량을 기준으로 소주골이 50% 손실되고, 피질골이 35% 손실된다. 이러한 손실 은 40세 이후 급속하게 속도가 증가하게 되는데, 이로 인하여 결국에는 약한 충격에도 쉽게 골절을 일으키는 골다공증으로 발전하게 된다

.

최근 들어 골다공증 발병을 감소시키는 요인으로 운동요법 이 주목을 받고 있으며, 운동과 관련된 여러 선행 연구

가 기계적 자극이 골밀도에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다. 더 나아가, 운동형태, 운동강도, 운동시간 등에 따른 골밀도의 변화를 보고하고 있으며

, 체력요인 중 근력이 골밀 도와 밀접한 상관성이 있음이 알려진 이후, 근력을 제외한 다른 체력요인들의 상관성을 밝히고자 여러 연구들이 시도되 었다

. 본 연구도 골밀도와 체력요인들의 상관성을 관찰하고 자 시도된 연구이며, 기존의 선행연구에서 체력을 구성하는 중요요소인 심폐기능과의 상관성을 추가적으로 탐구하여 한 걸음 더 정진을 진행한 연구이다.

골밀도 차이에 따른 집단 간의 심폐기능을 포함한 체력의 차이를 비교함에 있어, 폐활량을 제외한 모든 11가지의 변인에

서 골다공증군, 골감소증군, 정상군이 통계적으로 집단 간의 차이를 나타내지 못하였다. 이는 골밀도에 영향을 미치는 여러 가지의 가외변수 중 심폐기능을 포함한 체력 변인이 상대적으 로 골밀도에 큰 영향을 미치지 못함을 의미하는 결과라 사료되 며, 특히, 폐경이라는 자연적인 현상 앞에 심폐기능을 포함한 체력의 수준이 높고 낮음이 감소되는 골밀도의 변화를 집단간 의 차이가 있게 나타낼 수 없는 요인임을 확인할 수 있었다.

비록, 제한된 지역으로 인한 피검자 수의 한계점으로 인하여 본 연구에서는 경향성만을 제시할 수 밖에 없지만, 앞으로 대규모의 역학조사를 통하여 심폐기능을 포함한 체력수준의 집단 간의 차이를 살펴볼 수 있는 참조가 되는 초석을 다졌음에 큰 의미를 둔다. 일반적으로 활동적인 노인은 비활동적인 노인 에 비하여 신체활동을 통한 움직임과 기계적 자극 수준이 높기 때문에 골밀도와 심폐기능을 포함한 체력수준의 유의한 차이12)를 나타내고 있음이 이미 잘 알려져 있다. 추후 이를 고려한 후행 연구가 진행될 수 있기를 기대한다.

골밀도와 심폐기능을 포함한 체력의 상관관계는 폐활량 (r=0.195, p=0.003) 변인에서만 통계적으로 약한 양의 상관성이 나타났다. 이러한 결과는 심폐기능을 포함한 체력의 수준이 골밀도의 수준에 상관성을 나타낼 만큼 주요한 예측변인이 될 수 없음을 시사한다. 이는 의학적인 건강상태, 약물, 유전적 요인들이 골밀도에 보다 강하게 영향을 미치는 예측변인이기 때문에

, 심폐기능을 포함한 체력수준이 골다공증에 크게 관여하고 있다고는 볼 수 없을 것이다.

다중회귀분석 결과도 이러한 관점을 지지한다. 오직 폐활량

만이 7.2%의 설명력(p=0.010)을 가지는 변인으로 결과가 도출

되었는데, 이는 여러 체력변인들이 골다공증의 예측 요인이

되지 못하였다는 선행 연구

와 맥락을 같이하며, 7.2%의 낮은

예측력으로 폐활량을 골다공증의 예측요인이라 단정하기에

는 다소 해석상의 무리가 있다. 다만, 본 연구를 통하여 나타난

상관성 및 회귀분석의 결과를 중심으로 폐활량 변인이 골밀도

와 어떠한 관련성이 있지는 않을까 조심스럽게 접근할 수

있는 가능성을 열었으며, 추후 대규모의 조사를 통하여 어떠한 기전으로 폐활량이 골밀도에 영향을 미칠 수 있는가에 대한 심도 있는 연구가 진행될 수 있는 기초자료를 제시하였음에 큰 의의를 둔다.

Wilund et al.(2008)

은 심폐기능(심폐지구력)과 골밀도 간 의 상관관계를 조사한 결과, 심폐기능이 향상될수록 골밀도가 높아지는 양의 상관성을 나타낸다고 결론을 내렸다. 하지만, 이 연구는 신체전체 골밀도(Whole body BMD)를 통하여서만 양의 상관성을 관찰하였을 뿐(r=0.495, p<0.05), 고관절 골밀도 (Hip BMD)와 허리뼈 골밀도(Lumbar spine BMD)와는 유의한 상관성을 발견하지 못하였기 때문에, 신체 위치에 따라 다양하 게 나타나는 골밀도와의 상관성 연구가 필요함을 제시하고 있다. 또한, 규칙적인 운동이 심혈관 적응(cardiovascular adapta- tions)을 통한 심폐기능의 향상과 관련되어 골밀도에 어떠한 영향 을 미치지 못한다고 주장하는 연구

도 보고되고 있음에 따라, 추후 보다 다양한 관점에서 접근되는 연구가 필요할 것이다.

본 연구는 폐경기 여성을 대상으로 골밀도 측정부위를 요추 부위로 한정하였다는 제한점이 존재하며, 231명의 피검자로 는 이러한 경향이 나타남만을 제시할 수 밖에 없는 연구의 취약성이 존재하나, 국내에 선행적으로 보고되지 못하였던 50-70대 폐경기 여성을 대상으로 이미 잘 알려진 골밀도 예측 변인들을 조사하여 보정함으로써 골밀도와 심폐기능을 포함 한 체력변인들과의 순수 연관성을 살펴보고자 시도하였던 점이 강점으로 제시된다. 본 연구를 통하여 심폐 기능을 포함 한 체력요인은 폐경기 여성의 골밀도와는 연관성이 낮은 예측 변인으로 판단되며, 다양한 지역의 많은 피검자를 대상으로 진행되는 대규모의 연구가 필요할 것이라 사료된다.

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