현대사회는 정보기술 산업의 발달로 인하여 대부분 사람들이 영상물시청, 컴퓨터, 콘솔게임을 사용하기 위해 앉은 자세를 취하는 시간이 늘어나고 있다[1]. 이러한 앉은 자세 환경이 늘어남에 따라 전방머리자세와 구부정한 허리 자세가 유발되고 있으며[2], 특히 잘못된앉은 자세는 이상적인 척추 각도를 유지하지 못하게 하여 척추에 잘못된 부하를 주고 그로 인해 척추의 정렬이 무너져 질환을 유발한다[3]. 구부정한 앉은 자세와곧은 앉은 자세를 비교한 Black등[4]의 연구에서 굽은앉은 자세가 하부 경추를 굴곡시키고 요추 전만을 감소시켜 전방머리자세를 유발하며, 곧은 앉은 자세에서는 요추 전만이 유지되어 경추의 정상적인 정렬에 영향을 주었다. 이는 생체역학적으로 경추, 흉추, 요추가 서로관련이 있기 때문에 경추부위의 전방머리자세가 흉추 후만의 증가를 초래한다 [5, 6].

장시간 앉은 자세는 요통, 좌골신경통, 경부 통증 등과 같은 건강문제와 관련이 있으며 원인을 찾기 위한 자세 분석에 임상 뿐만 아니라 건강 예방 교육에서도 관심이 높아지고 있다[7]. 이에 앉은 자세에서 신체에미치는 악영향을 줄이기 위한 방법을 선행 연구에서 제안하고 있다. Wang등[8]의 연구에서 불안정한 면에서체간의 안정성을 위해서 지속적인 체간 움직임을 통해 올바르게 앉게 되어 체간 안정화근육 강화, 자세의 자각, 척추의 올바른 정렬을 이끌어 낼 수 있다고 하였다. Yim등[9]의 연구에서는10분동안 경사도가 10도 앞으로기울여진 의자에 앉은 집단이 편평한 의자에 앉은 집단보다 경추의 머리 전방자세의 변화와 요추, 흉추의 변화가 적게 나타났으며 기립근의 활성도도 낮았다고 하였다. O’Sullivan등[10, 11]의 연구에서는 활동적인 인체공학적인 의자에 앉아 컴퓨터 작업 중에 허리자세와 몸통 근육의 활성도를 보았는데 일반적인 의자에서 앉아있을 때보다 요방형근의 활성도가 떨어지고 요추 전만각이 유지되었다.

그러나 장시간 앉아있는 경우 활동적 앉기가 오히려 안정된 의자에 앉아 작업을 하는 것 보다 불편하다는 주장이 있다[12]. 또한 불안정한 면 앉기에 대한 근 활성도 선행연구에서 30분간 등지지대가 있는 의자와 등지지대가 없는 의자 그리고 불안정한 면에 앉아 있는 동안 근전도 검사에 의해 총 14개 근육의 최대 근 수축력의 값을 측정하였으나 이는 유의한 차이가 없었다[13]. 더 나아가 Frey 등[14]의 최근 연구에서 동적시트디자인 의자와 일반적인 의자와 비교하여 앉은 자세의 생체 역학, 통증, 좌석의 압력 변화를 측정하였는데 통증에서의 효과가 있었으나 생체 역학적으로 척추 각도와 6개의 근육의 근전도에서는 변화량이 유의한 차이가없었다.

이러한 단점과 한계를 보안하기 위해서 자세교정용 웨어러블 장비들도 나오고 있다. Bazazan 등[15]의 연구에서 하네스 형태의 장비를 등에 착용하고 전기적 신호를 이용하여 등이 구부러질 때 피드백을 주어 올바른 자세를 교육을 하는 중재를 사용하였고, Ailneni등[16] 은 머리에 적용하는 자세교정용 웨어러블 장비를 이용하여 목의 굴곡이 30초 이상 높아졌을 때 진동자극을주어 교정의 효과를 알아보았다. 이렇듯 자세교정에 대안 중 하나로 피드백을 즉각적으로 보내줌으로써 즉각적인 진동 피드백의 이점을 살려 올바른 자세 수행정도를 올릴 수 있다. 즉각적인 진동 피드백은 이론적 관점에서 볼 때 강화 요인으로 기능과 변별자극으로 기능을 하여 행동에 대한 영향이 강해진다[17].

따라서 본 연구에서는 스스로 잘못된 자세를 인지할 수 있게 하는 자세교정용 장비의 즉각적인 진동 피드백 부여 방식이 허리 부위에 주어질 때 척추 각도의 변화에서 바라본 연구가 많지 않아 이러한 즉각적인 진동 피드백 장비의 필요성과 효과를 알아보고자 동작분석을

이용하여 실시하였다.

연구 대상

본 연구는 서울시 노원구 소재의 S대학에 다니는 학생들 중 시각과 청각에 문제가 없는 자로 영상물 시청이 가능하며 실험참가에 동의하는 건강한 20대로 하였다. 연구대상자들 중 다음과 같은 사람은 대상에서 제외하였다. 첫째, 경부, 흉부, 요부의 통증으로 인한 치료가필요한자는 제외하였다. 둘째, 공부를 멈추고 과거 12개월동안 스포츠 활동이 중지될 정도의 진단을 받은 자는제외하였다[18].

본 연구의 대상자 수 산정은 0.80의 검정력과 0.05의유의수준으로 G-power (ver. 3.1.9.2, University of Kiel, Kiel, Germany)를 이용하여 27명의 결과를 바탕으로28명으로 결정하였다. 연구자는 모든 대상자에게연구에 필요한 사항과 목적에 대해서 자세히 설명하고 연구 진행 중에도 원할 때에는 언제든지 연구참여에 대한 동의를 철회할 수 있음을 설명한 후 진행되었다. 본연구는 삼육대학교 연구 윤리 위원회의 심사(승인2-1040781-AB-N-01-2017112HR)의 승인을 받아 시행되었다.

연구 절차

모든 연구 대상자에게 물리치료사가 실험 시작 전 올바른 자세를 통일하여 교육하였으며 실험에 목적과 방법에 대해 설명하고 동의를 얻은 후 실시되었다. 무작위로 세가지 중재를 조건에 부여하였으며, 모든 조건에서경-흉부 각도와 흉부 각도, 요부 각도를 평가하기 위하여 3차원 동작분석기(3D motion capture camera Oqus, Qualisys system, Sweden)을 사용하였다.

실험은 즉각적인 진동 피드백 장치를 착용하고 일반적인 의자에 앉은 조건과 불안정한 면에 해당하는 짐볼(Theraband exercise, Theraband)을 이용하여 앉은 조건, 그리고 마지막으로 일반적인 의자에 앉는 조건으로 세가지의 실험은 동일하게 TV를 통해 영상물시청을 10분씩 실시하였으며, 각 중재간 엎드려 누운 자세에서 휴식시간을 10분을 부여하여 총 실험시간 50분동안 연속적으로 진행되었다.

실험을 마친 후 각 세가지 중재 간 시간별 각도 변화를 알아보기 위해 세가지의 조건의 경-흉부각도, 흉부각도, 요부 각도를 3차원 동작분석으로 측정한 값을 종합하여 통계분석을 실시하였다.

중재 방법

모든 대상자는 실험 전 올바른 앉은 자세를 통일하였다. 실험은 각 세가지의 조건마다 10분씩 영상 시청을부여하였고, 세 가지 중재의 순서는 A-B-C, B-C-A, C-A-B, A-C-B, B-A-C, C-B-A로 무작위 추출로 배치하여 실험을 진행하였다. 각 조건에서의 영상물 시청 10분 동안 동작분석기를 통해 시상면에서의 경-흉부 각도, 흉부 각도, 요부 각도를 측정하였다. 측정이 기준이 되는마커의 위치는 귀 이주, 경추7번 극돌기, 흉추 12번 극돌기, 전상장골극, 대퇴골 대전자에 부착하였다. 유지시간 1분, 5분, 10분에 측정하였으며 결과를 종합하여 통계분석을 실시하였다.

즉각적인 피드백 장치(UPRIGHT PRO, Upright technology Ltd., Israel)는 허리부위에 걸쳐 부착하였다. 블루투스로 휴대폰과 연결하여 올바른 자세는 진동이 울리지 않으며 구부러진 허리 자세는 진동이 울리도록 각 대상자의 자세를 고려하여 부착하였다. 중력에 의한척추의 부하로 인하여 지속적으로 앉게 하였을 때 척추사이공간이 줄어들고 각도가 더 줄어들 수 있기에 중력을 제거한 자세로 엎드려 있는 자세를 선택하여 10분씩 휴식을 부여하였다[19]. 앉은 자세의 통일을 위해 일반의자의 높이는 55 cm로 하였고 등받이나 팔걸이는 없게 하였다. 대상자는 최대한 고관절과 무릎의 각도를 90도로 유지하도록 교육하였다[20]. 또한 짐볼의 경우 65 cm로 하여 앉아있을 때 공의 찌그러짐을 고려하여 선택하였다.

측정방법 및 도구

시상면에서의 척추 각도 측정을 위해 6대의 적외선카메라(3D motion capture camera Oqus, Qualisys system, Sweden), 25 mm 반사 마커, 데이터 처리장치, PC등으로 구성되어 있는 3차원 동작분석기를 사용하였다. 실험 시작 전 카메라에서 발생할 수 있는 오차를 교정하기 위하여 보정(calibration)을 시행하였다. 척추 각도의 측정 기준은 경-흉부 각도는 귀 이주에서 C7을 잇는 선과 C7에서 T12를 잇는 선이 교차되는 곳에서 전방 각도를 측정하였다. 흉부 각도는 C7에서 T12를 잇는선과 T12에서 대퇴골 대전자를 잇는 선이 교차되는 곳에서 후방 각도를 측정하였다. 요부 각도는 T12에서 전상장골극을 잇는 선과 전상장골극에서 대퇴골 대전자를 잇는 선이 교차되는 곳에서 후방각도를 측정하였다[21].

자료 분석

본 연구의 모든 작업과 통계는 SPSS (ver. 20.0, SPSS Inc., U.S.A)을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 대상자의 일반적 특성은 기술통계를 사용하였으며, 3가지의 조건과 시간과의 상관관계를 비교하기 위해 이원분산분석을 실시하였다. 각 조건 간 시간별 차이효과를 비교하기 위하여 사후검정을 Bonferroni로 하였다. 성별 간 차이를 보기 위하여 다변량 검정을 실시하였다. 유의수준(α)은 0.05로 하였다. 사후검정에서 3개의 조건간 다중 비교로 인해 제 1종 오류 가 커지는 것을 방지하기 위해 Bonferroni 보정을 시행하였고 0.05를 3으로 나누어 유의수준 (α)은 0.017로 하였다.

대상자의 일반적 특성은 Table 1에 기술하였다. 모든각도에서 개체 내 변인 이였던 시간에 따른 주 효과 검정에서 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 경-흉부와 흉부각도에서 시간과 조건 간 상호작용에서도 유의한 차이가 있었다(p<0.05) (Table 2,3). 그러나, 요부 각도에서는 시간과 조건 간 상호작용에서 유의한 차이가 없었고 모든 측정 시간에서 조건 간 성별의 유의한 차이는 없었다. 경-흉부 각도의 앉은 자세 시작 1분후 측정값의차이는 모든 조건 간 유의한 차이가 없었다. 그러나 시작 후 5분후, 10분후 측정에서 A는 B와 C의 조건 간유의한 차이가 있었다(p<0.017). 흉부 각도의 앉은 자세시작 1분후 측정값의 차이는 모든 조건 간 유의한 차이가 없었다. 그러나 시작 후 5분후, 10분후 측정값이 A와 C 조건 간 유의한 차이가 있었다(p<0.017)(Figure 3). A와 B, B와 C의 조건 간 유의한 차이는 없었다.

좋은 자세는 움직임을 제한하기도 하고 움직임을 조화롭게 하여 척추 분절에 걸리는 압력을 안전하게 해주고 힘을 보존하게 해준다[22]. 이러한 자세에 대한 연구중 앉아있는 동안의 움직임 자세에 대한 연구는 생체역학과 근 전도를 통해 연구되어 왔다[23, 24]. 그래서 본연구에서는 신뢰도가 높은 3차원 동작분석기를 통하여앉은 자세에서의 척추각도에 대한 연구를 실시하였다.

본 연구에서는 피드백 적용 부위에 대해서도 일반적으로 다뤄왔던 앉은 면의 형태, 흉부에 대한 적용과는 달리 요부의 직접적인 피드백 적용 사례가 많지 않아 요부에 적용하는 방법을 사용하였다. 이러한 방법은 굽은 앉은 자세, 곧게 앉은 자세를 비교한 연구에서 굽은앉은 자세는 요추 전만이 감소되어 전방머리자세를 유발하며, 곧게 앉은 자세는 요추의 전만이 유지되어 경추의 정상 각도에 영향을 준다고 주장한 연구를 바탕으로 하였다[4].

본 연구 결과 피드백을 적용한 조건이 다른 두가지 조건에 비해 경-흉부 각도와 흉부각도에서 각도 증가 폭이 낮았으며, 이는 통계적으로 측정 시기 간 비교에서도다른 두 가지 조건에 비해 5분과 10분에서 측정한 값이유의한 차이를 보였다는 것을 알 수 있었다.

반면 다른 선행 연구에서는 장시간 앉은 자세에서 허리 신전을 유도한 인체공학적 의자 설비를 착용한 집단과 대조군의 척추 길이를 비교하였는데, 시간에 따른 척추 길이의 감소는 유의한 차이를 보였으나 인체공학적 의자 설비를 적용한 집단과 장비 없이 허리 신전을 요구한 집단에서의 길이는 유의한 차이를 보이지 못했다[25]. 이러한 결과에서 보이는 시간의 흐름에 따른 척추길이의 감소는 본 실험과 비슷한 결과로 각도는 어떠한 중재 방법에도 시간의 흐름에 따라 모두 유의하게 높아졌다. 이는 장시간 앉은 자세로 인하여 지속된 중력 부하에 의해 각도가 무너지며 요부에서 구부정함이 증가된 것으로 보인다.

또한 허리 신전을 유도하여 앉은키를 측정하였는데 과한 허리신전을 유도한 집단에서 척추의 길이를 회복했다 하였으나, 모든 사람이 똑같지는 않았으며 그 이유는 중재 간의 측정 장비까지의 이동 동안 척추 길이의 손실양이 사람마다 다를 것이라는 주장이 있다[26]. 이러한 주장을 통해 본 연구에서 척추 부하를 줄이기 위해 중간에 실시한 엎드려 누운 자세 10분후 다시 실험을 하려고 이동할 때 상반신에 피부에 부착한 마커와 달리 하반신의 옷 위에 부착되어진 마커의 움직임을 최소화하지 못한 것과 이동 중의 변화량을 고려하지 못한 오류로 인하여 요부에서의 유의한 차이를 보이지 못한 것으로 볼 수 있다. 또한 즉각적인 진동 피드백 장비가척추각도를 유지시키지 못한 것은 적용되는 똑 같은 진동이 순응 반응을 일으켰다고 보인다. 이는 이전 다른연구에서 전기 접촉식 전기 자극을 통해 사용자에게 정보를 전달할 때 일정한 강도로 지속적으로 자극을 가하면 중추 적응으로 인해 인지된 감각은 15분 이내에 감소한다는 주장과 일치한다[27]. 따라서 향후 연구에서이러한 순응 반응을 억제할 수 있도록 장비의 진동 다양성이 요구될 필요가 있다.

본 연구의 제한점으로 한곳의 대학교에서 제한된 20대 초반의 연령에서 이루어졌으며, 통증이 없는 건강한대상자들을 선정하였기에 통증에 대한 치료적 대안으로 보기에는 한계가 있다. 3차원 동작분석기를 이용하여 각도를 측정하였으나 현재 정확한 각도 측량의 표본이 될 수 있는 선행 연구가 측량 기준이 다르고 다양하여 측정값이 모든 각도 변화에 같은 결과를 얻을 것이라는 일반화는 힘들 것이다[28]. 또한 마커가 부착되는 위치가 전상장골극과 고관절의 대전자부가 포함되어 딱 달라붙는 옷으로 대체하였으나 중간 엎드린 자세의 휴식과 앉은 자세를 취함에 있어 발생되는 위치 변동이 있어 요부의 미세한 움직임을 잡아내지 못한 것으로 추측되기에 각도를 측정하는 기준 선정을 다양하게 하면 좋을 것이다. 또한 각도의 측량이 시상면에서 이루어져 관상면의 좌, 우 치우침을 고려하지 못하여 결과에 영향을미칠 수 있었다는 제한점을 가진다. 이에 향후 척추움직임의 촬영을 위해 관상면의 측량이나, 제한을 둘 수 있는 측정 방법을 생각해보아야 할 것이다. 또한 다른 영상장비를 추가적으로 측정하는 방법으로 연구가 필요할 것이다.

본 연구는 허리에 즉각적인 진동 피드백 장비를 착용하여 자세를 유지한 앉은 자세와 다른 두 조건인 불안정한 면 앉기, 일반의자 앉기와의 척추의 각도에서 시기별 비교를 해보았다. 연구 결과 앉아 있는 자세에서 허리 신전을 유도한 즉각적인 피드백 장치가 경-흉부 각도와 흉부 각도에서 다른 두 조건에 비해 시간이 지날수록 더 낮은 각도를 유지하는 것을 통계적으로 볼 수 있었다. 따라서 장시간 앉아있는 자세로 인한 근-골격계통질환 예방으로서 알려진 일반적인 운동방법과 치료방법과의 비교를 통한 피드백 장비의 효과를 더 알아볼 필요가 있으며 이를 위해 추후 장시간 적용을 통한 장비의 효과를 알아보는 연구가 필요할 것으로 생각된다.

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