허리 통증은 80% 이상의 사람들이 일생에 한 번 이상 경험하는 매우 흔한 근골격계 질환으로, 병원을 찾는 주된 이유 중 하나이다[1-3]. 이는 의학적, 사회적, 경제적으로 영향을 미치며[4], 삶의 질과도 부정적인 상관관계가 있다는 것이 여러 연구를 통해 확인되었다[5,6]. 이에 따라 허리 통증을 관리, 예방하기 위하여 그 원인에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

선행 연구들에서 긴장된 넙다리뒤근육이 허리 통증과 밀접한 관련이 있다고 밝혀진 바 있다[7-9]. 넙다리뒤근육은 반막모양근, 반힘줄근, 넙다리두갈래근으로 이루어져 있으며, 궁둥뼈결절에서 시작하여 정강뼈와 종아리뼈에 부착된다. 이러한 해부학적 특성으로 인해 넙다리뒤근육은 전통적으로 엉덩관절 폄근 및 무릎관절 굽힘근의 역할을 수행하였지만, 최근에는 몸통 굽힘과 폄과 같은 기능적 활동 중 허리와 골반의 안정성을 유지하는 역할에도 주목받고 있다[10]. 한 연구에서는 긴장된 넙다리뒤근육이 엉치엉덩관절 통증과 골반 안정성 감소와 관련이 있다는 것이 확인되었으며[11], 또 다른 연구에서는 넙다리뒤근육의 스트레칭이 몸통 굽힘 각도와 자세를 개선하여 허리와 골반의 안정성을 향상시킬 수 있다는 점이 입증되었다[12].

굽힘-이완 현상은 허리(척추)의 굽힘과 골반의 회전이 증가함에 따라 척주세움근의 근활성도가 감소하는 현상이다[3]. 이 현상은 일반적으로 허리 통증이 없는 건강한 개인에게서 관찰되며[13], 몸통을 굽히는 동안 척주세움근의 근활성도가 급격히 감소하다 최대 굽힘 지점에 도달하면 활동이 중단되는 특징을 가지고 있다[14,15]. 반면, 허리 통증 환자들은 척주세움근의 굽힘-이완 현상이 지연되거나 나타나지 않는다는 연구 결과가 있다[16,17]. 또한, 넙다리뒤근육에서도 척주세움근의 굽힘-이완 현상과 유사한 활성화 패턴이 보고되었다[18].

넙다리뒤근육의 긴장과 굽힘-이완 현상에 관한 위 선행 연구들의 결과를 종합해보면, 허리 통증 환자들은 일반적으로 넙다리뒤근육의 긴장이 높은 경향이 있으며, 굽힘-이완 현상도 건강한 사람들과 비교하여 지연되거나 나타나지 않는 특징을 나타낸다. 이러한 관찰을 토대로, 넙다리뒤근육의 긴장이 근활성도와 굽힘-이완 현상과 밀접한 연관이 있을 것이라고 추론할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 넙다리뒤근육의 긴장과 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 동작 시 허리, 골반 및 하지 근육 들의 활성도와 굽힘-이완 현상과의 관계를 조사하여 넙다리뒤근육의 긴장이 근활성도와 굽힘-이완 현상에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.

연구 설계

본 연구는 단면적 연구 설계이다. 건강한 성인 남녀의 넙다리뒤근육의 긴장도를 평가하여 이 조건이 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 동작 시 허리, 골반 및 하지 근육의 활성도와 굽힘-이완 현상과의 상관관계를 분석하였다.

연구의 대상

본 연구는 서울시 소재 S대학교 게시판과 온라인 학생 커뮤니티에 실험 참가자 모집 공고를 보고 지원한 참가 희망자들 중, 연구 내용을 충분히 이해하고 자발적으로 참여 의사를 밝힌 사람을 대상으로 하였다. 본 연구의 대상 선정 조건은 20∼30대의 성인 남녀, 선 자세에서 몸통의 굽힘과 폄 동작이 가능한 자로 설정하였다. 연구 대상자 제외 기준은 신경근육계 질환이나 신경학적, 정형외과적 징후가 있는 자, 척추나 하지의 골절이나 외상 이력 또는 수술 병력이 있는 자, 허리, 골반 및 하지에서 넙다리뒤근육이 아닌 다른 부위 근육의 긴장도는 정상인 자로 설정하였다. 이 연구는 삼육대학교 기관 심사위원회(SYU2023-10-014-001)의 승인을 받았다. 모든 연구 참가자 들은 연구자의 지침을 따르고, 인증기관으로부터 승인된 동의서에 서명하여 연구 정보에 대한 동의를 얻었다. 이로써 헬싱키 선언의 윤리적 원칙에 따라 실험 대상자의 권리가 보호되었다.

연구 절차

본 연구는 실험 참가자를 모집하기 위한 공고를 통해 지원한 참가자들 중에서 대상자를 선정하고 제외 기준을 적용하여 총 25 명의 최종 참가자가 결정되었다. 연구는 평가, 측정, 그리고 긴급 상황 시 대응에 관한 교육을 받은 물리치료사에 의해 진행되었다. 넙다리뒤근육의 긴장 평가를 통하여 대상자들의 넙다리뒤근육의 긴장도를 조사하였고, 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 동작을 수행하는 동안 허리, 골반 및 하지 근육의 활성도와 굽힘-이완 현상의 3 가지 매개변수를 측정하여 넙다리뒤근육의 긴장도와의 관계를 분석하였다.

실험 방법

넙다리뒤근육의 긴장도 평가

대상자는 넙다리뒤근육의 긴장도 평가로 90-90 능동뻗은다리올리기검사(Active Straight Leg Raise: ASLRT)를 수행하여 그 결과값이 컴퓨터에 기록되었다. 또한 이 검사의 결과를 기반으로 넙다리뒤근육의 긴장도가 낮은 그룹(유연 그룹)과 넙다리뒤근육의 긴장도가 높은 그룹(긴장 그룹)으로 분류되었다. 그 후, 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근이 최대 자발적 등척성 수축을 수행하는 동안 측정된 근전도 데이터를 컴퓨터에 기록하였고, 이어서 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 동작을 수행하는 동안 동일한 근육들의 근전도 신호를 측정하고 분석하였다.

넙다리뒤근육 긴장도 평가

넙다리뒤근육의 긴장도 평가 시 대상자는 평평한 바닥에 바로 누운 자세에서 엉덩관절을 90° 굽히고 검사자가 무릎 뒤로 다리를 잡아 무릎이 90° 굽혀진 자세로 넙다리를 고정하였다. 고정된 자세에서 대상자는 무릎을 능동적으로 펴 최대 폄 자세를 5 초간 유지하고, 이때 최대 무릎관절 폄 각도를 전자 각도기(SG type Data LogII, Biometrics Ltd, UK)로 측정하였다.

근활도 측정

근활성도 측정은 선 자세에서 몸통 굽힘과 폄 동작에 주로 사용되는 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근의 근활성도를 측정하고 분석하였다. 대상자는 평평한 바닥 위에 위치하여 몸통 굽힘과 폄 동작을 3 회 실시하였다. 한 동작은 대상자가 최대 가능한 범위에서 선 자세 정지(3 초)－굽힘 동작(3 초)－최대 굽힘 자세유지(3 초)－폄 동작(3 초)－선 자세 정지(3 초)로 진행되었고, 동작 속도는 메트로놈을 이용하여 제어되었다(60bpm). 근전도 신호 측정을 시작하기 전, 대상자는 실험 동작 속도에 익숙해질 수 있도록 메트로놈 속도에 맞 춰 자연스럽게 동작을 2∼3번 실행하였다. 이때 각 근육에 부착된 근전도 센서에서 측정되는 근전도 데이터를 컴퓨터에 기록하였다. 각 근육의 근전도 센서 부착 부위는 표 3과 같다(Hashemirad et al., 2009; Rainoldi et al., 2004).

본 연구에서 사용한 근전도 시스템(EMG, Noraxon Inc., AZ, USA)은 4 채널 센서를 사용하였다, 피부 조건으로 인한 노이즈를 최소화하기 위해 대상자의 각 근육 표면에 전극을 부착하기 전 피부를 면도하고 가는 사포로 문질러 각질을 제거하였으며, 소독용 알코올로 세척한 후 근섬유 방향과 평행하게 부착하였다. 접지 전극은 동작에 방해되지 않는 부위에 부착되었다. 몸통 굽힘 동작 중에는 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리뒤근육, 장딴지근 표면의 피부가 신장되는 경향이 있기 때문에 전극을 부착하는 부위의 피부가 가장 늘어난 상태에서 부착하였다.

실험에서 측정된 근전도 신호 데이터는 %MVIC(max-imum voluntary isometric contraction, MVIC) 방법으로 정규화하였다. 대상자는 몸통 굽힘과 폄 동작 중에 근전도 신호 측정을 하기 전, 5 초간 해당 근육의 최대한의 등척성 자발적 수축을 실시하였고, 그동안 발생하는 근전도 신호의 평균값을 MVIC 값으로 간주하여 정규화에 사용하였다. 본 연구에서 근전도 센서를 통해 측정된 원시 데이터(raw data)는 FIR(finite impulse response) 필터를 사용하여 Window 79, Bandpass 타입, 20∼450 Hz 주파수 대역으로 필터링되었고, RMS(root-mean-square) 알고리즘으로 50ms Window로 평활화(smoothing) 되었으며, 그 후 정류(rectification) 작업이 완료되었다.

굽힘이완현상

본 연구에서 넙다리뒤근육의 긴장과 굽힘-이완 현상과의 관계를 알아보기 위하여 굽힘-이완 현상의 3 가지 매개 변수를 설정하였다.

굽힘-이완 현상 발생 시간은 몸통 굽힘이 일어나면서 근전도 신호가 상승했다 줄어들고 더 이상 줄어들지 않고 유지되기 시작하는 시점까지의 시간으로 정하였고, 3 번의 동작 동안 각각 굽힘-이완 현상이 발생한 시간의 평균을 그 값으로 하였다.

굽힘-이완 비율은 굽힘-이완 현상 발생 전과 후 기간의 평균 근활성도 값의 비율로 정하였고, 3번의 동작 동안 각각 굽힘-이완 비율의 평균을 그 값으로 하였다.

굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도는 굽힘-이완 현상 발생 이후 기간 동안의 평균 근전도 신호값으로 정하였고, 3 번의 동작 동안 각각 굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도의 평균을 그 값으로 하였다.

분석방법

본 연구의 모든 작업과 통계는 SPSS 프로그램(version 27.0, spss inc, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 전체 대상자는 Shapiro-Wilk 검정과 χ² 검정을 통하여 정규성을 검정하였으며, 대상자의 일반적 특성은 기술통계를 사용하였고, 넙다리뒤근육의 긴장도 평가로 분류된 두 집단 간 근활성도와 굽힘-이완 현상의 매개변수의 차이 유무를 알아보기 위해 독립 표본 t-test를 실시하였다. 또한, 넙다리뒤근육의 긴장도(90-90 ASLRT 결과)가 각 근육의 근활성도와 굽힘-이완 현상과 어떤 상관관계를 갖는지 알아보기 위하여 피어슨 상관계수를 이용한 상관분석과 선형회귀분석을 실시하였다. 자료의 모든 통계학적 유의수준은 0.05로 설정하였다.

연구 대상자의 일반적 특성

본 실험에서 넙다리뒤근육의 긴장 평가로 분류된 유연 그룹은 13명이었고, 긴장 그룹은 12명이었다(Table 1).

넙다리뒤근육의 긴장과 근활성도

1. 굽힘 동작 시 넙다리뒤근육의 긴장과 근활성도

유연 그룹과 긴장 그룹 간 굽힘 동작 시 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근의 근활성도 비교는 Table 2와 같다. 척주세움근의 근활성도는 유연 그룹에서 27.33 %MVIC, 긴장 그룹에서 21.52 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 큰볼기근의 근활성도는 유연 그룹에서 13.56% MVIC, 긴장 그룹에서 7.47 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 넙다리두갈래근의 근활성도는 유연 그룹에서 19.72 %MVIC, 긴장 그룹에서 13.22 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 90-90 ASLRT 결과와 굽힘 동작 시 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근의 근활성도와의 상관계수 비교는 Table 3과 같다.

2. 폄 동작 시 넙다리뒤근육의 긴장과 근활성도

유연 그룹과 긴장 그룹 간 폄 동작 시 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근의 근활성도 비교는 Table 4와 같다. 척주세움근의 근활성도는 유연 그룹에서 48.86 %MVIC, 긴장 그룹에서 40.69 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 큰볼기근의 근활성도는 유연 그룹에서 23.43 %MVIC, 긴장 그룹에서 16.05 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 90-90 ASLRT 결과와 폄 동작 시 척주세움근, 큰볼기근, 넙다리두갈래근, 장딴지근의 근활성도와의 상관계수 비교는 Table 5와 같다.

3. 넙다리뒤근육의 긴장과 굽힘-이완 현상 발생 시간

유연 그룹과 긴장 그룹 간 척주세움근과 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 시간 비교는 Table 6과 같다. 유연 그룹에서 척주세움근의 굽힘-이완 현상은 13명 모두에게서 발생하였고, 넙다리뒤근육의 굽힘-이완 현상은 10명에게서 발생하였다. 긴장 그룹에서 척주세움근의 굽힘-이완 현상은 12명 중 9명에게서 발생하였고, 넙다리뒤근육의 굽힘-이완 현상은 10명에게서 발생하였다. 유연 그룹의 굽힘-이완 현상 발생 시간은 1.46 초, 긴장 그룹은 2.58 초로, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 시간은 유연 그룹에서 1.68 초, 긴장 그룹에서 2.32 초로, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 90-90 ASLRT 결과와 척주세움근, 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 시간과의 상관계수 비교는 Table 7과 같다.

4. 넙다리뒤근육의 긴장과 굽힘-이완 비율

유연 그룹에서 척주세움근의 굽힘-이완 현상은 13명 모두에게서 발생하였고, 넙다리뒤근육의 굽힘-이완 현상은 10명에게서 발생하였다. 긴장 그룹에서 척주세움근의 굽힘-이완 현상은 12명 중 9명에게서 발생하였고, 넙다리뒤근육의 굽힘-이완 현상은 10명에게서 발생하였다. 유연 그룹의 굽힘-이완 현상 발생 시간은 1.46 초, 긴장 그룹은 2.58 초로, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 시간은 유연 그룹에서 1.68초, 긴장 그룹에서 2.32 초로, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 90-90 ASLRT 결과와 척주세움근, 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 비율과의 상관계수 비교는 Table 9와 같다.

5. 넙다리뒤근육의 긴장과 굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도

유연 그룹과 긴장 그룹 간 척주세움근, 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 발생 이후의 근활성도 비교는 Table 10과 같다. 척주세움근의 굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도는 유연 그룹에서 5.0 3%MVIC, 긴장 그룹에서 16.25 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도는 유연 그룹에서 5.49 %MVIC, 긴장 그룹에서 3.44 %MVIC이었고, 두 그룹 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 90-90 ASLRT 결과와 척주세움근, 넙다리두갈래근의 굽힘-이완 현상 발생 이후의 근활성도와의 상관계수 비교는 Table 11과 같다.

본 연구는 건강한 성인 남녀 25명을 대상으로 넙다리뒤근육의 긴장이 몸통 굽힘과 폄 동작 시 허리, 골반 및 하지 근육의 활성도와 굽힘-이완 현상과의 관계를 알아보기 위해 실시하였다. 선행 연구에 따르면 유연성이 낮은 근육은 활동 중 능동적 요소보다 수동적 통제 시스템에 더 의존하는 경향이 있어, 근활성도가 상대적으로 낮게 나타난다고 보고되었다[13]. 본 연구의 결과에서도 몸통 굽힘 동작 시 넙다리뒤근육의 긴장도가 높을수록 넙다리두갈래근의 근활성도가 낮게 나타났으며, 이는 선행 연구 결과와 일치한다[13].

긴장된 넙다리뒤근육을 가진 대상자에게 스트레칭을 적용했을 때 완전한 몸통 굽힘 단계에서 넙다리뒤근육의 활성도가 유의미하게 감소했다는 보고[15]는 본 연구결과를 뒷받침하는 근거로 작용한다. 넙다리뒤근육은 골반의 궁둥뼈 결절에서 시작되어 하지로 이어지는 해부학적 구조로 인해 몸통의 움직임 발생에 직접적인 영향을 미친다[16,17]. 본 연구 결과에서 몸통 굽힘과 폄 동작 시 긴장도가 높은 그룹은 척주세움근과 큰볼기근의 근활성도가 유의미하게 낮았고, 척주세움근의 굽힘-이완 현상 발생 시간이 유연 그룹보다 지연되었다. 이는 긴장된 넙다리뒤근육이 골반의 이동성을 감소시켜 몸통 굽힘 시 허리의 움직임에 더 의존하게 되는 결과를 초래할 수 있음을 보여준다.

허리 굽힘을 조절하는 폄근의 과활성화는 척추에 과도한 압박을 가하여 허리 통증 위험을 증가시킬 수 있다[18]. 그러나 폄근의 과도한 활성화를 억제하기 위해 긴장도가 높은 근육은 더 긴 시간 동안 안정적으로 활성화되는 전략을 사용할 가능성이 있다. 이러한 기전은 본 연구에서 긴장 그룹의 척주세움근 굽힘-이완 현상 발생 시간이 지연되고, 발생 이후 근활성도가 높았던 결과를 설명한다.

굽힘-이완 현상 발생 시간이 빠르다는 것은 굽힘 동작 중 근활성도가 더 빠르게 감소함을 의미하며, 굽힘-이완 비율이 크다는 것은 이 감소 비율이 더 크다는 것을 나타낸다. 본 연구에서는 긴장 그룹의 척주세움근 굽힘-이완 비율이 낮았고, 발생 시간이 늦었으며, 이는 유연성이 낮은 넙다리뒤근육에서 활성 및 비활성화 과정이 지연된다는 선행 연구와 일치하였다[14,19,20]. 이러한 결과는 허리 굽힘 시 척주세움근보다 넙다리뒤근육의 활동이 더 오래 지속되는 특성과도 관련이 있다[21].

또한, 긴장 그룹의 넙다리두갈래근은 굽힘-이완 현상 발생 이후 낮은 근활성도를 나타내어, 긴장도가 높은 근육이 완전한 굽힘 지점에서 더 낮은 활성화를 보인다는 선행 연구와 부합하였다[14,20]. 이는 넙다리뒤근육의 긴장도가 굽힘-이완 현상에 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 중요한 결과로, 허리 통증의 병리학적 기전 이해에 기여할 수 있다.

본 연구에는 몇 가지 제한점이 있다. 첫째, 연구 대상자는 20∼30대 건강한 성인 남녀로 제한되었으며, 이는 결과를 일반화하는 데 제약이 될 수 있다. 둘째, 근활성도 외의 운동학적 데이터를 포함하지 못하여 허리, 골반, 하지의 각도와 근활성도의 연관성을 심층적으로 분석하지 못하였다. 셋째, 개인별 움직임 패턴의 차이를 고려하지 않았으며, 이는 신체 무게 중심 이동이나 근육 사용 패턴 차이로 인한 결과의 편향을 초래할 수 있다.

본 연구는 넙다리뒤근육의 긴장이 몸통 굽힘과 폄 동작 시 근활성도와 굽힘-이완 현상에 미치는 영향을 분석하였다. 결과적으로, 넙다리뒤근육의 긴장은 굽힘-이완 현상의 지연, 근활성도 감소 및 허리 움직임 패턴 변화에 중요한 영향을 미친다는 점이 확인되었다. 이는 허리 통증과 관련된 생체역학적 메커니즘을 이해하는 데 기여하며, 향후 허리 통증 예방 및 관리 전략 개발에 유용한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구의 저자들은 연구, 저자권, 및 출판과 관련하여 잠재적인 이해충돌이 없음을 선언합니다.