익숙하지 않는 강도 높은 편심성 운동(eccentric exercise)은 주로 운동유발성 근손상(Exercise- induced muscle damage, EIMD)을 발생시킨다(Connolly et al., 2003). 고부하 또는 반복적인 편심성 수축(eccentric contraction)은 근육이 길어지면서 근육 내 구조의 파괴를 일으켜 근육의 염증, 통증(muscle soreness) 그리고 기능 감소를 초래한다(Byrne et al., 2004). 구체적으로 EIMD의 전형적인 증상은 혈중 크레아틴 키나아제(creatine kinase, CK)유출, 호중성백혈구(neutrophil)증가, 관절가동범위 감소, 근력손실(force loss), 통증, 뻣뻣함 및 부종(swelling) 등이 나타난다. 특히 지연성근통증(delayed onset muscle soreness, DOMS)이라는 특수한 통증이 발현한다. 실제 구심성(concentric) 또는 등척성(isometric) 수축도 EIMD에 의한 DOMS도 나타나지만, 편심성 수축 시 상대적으로 더 높은 강도로 발현된다(Cheung et al., 2003). DOMS는 운동 직후에는 명확한 증상이 나타나지 않지만, 운동 후 24시간부터 증가하여 72시간 내에 최대치에 이르고 통증이 7일 내에 거의 안정되며 이후 대부분 소실된다(Armstrong, 1984). 하지만 이러한 통증은 일상생활에 영향을 미치고 더 나아가 스포츠 활동 및 트레이닝에서 근기능 감소를 발생시켜 운동수행력 제한을 야기한다. 특히 지속적인 활동 및 훈련을 실시할 경우 상대적인 상해 위험률로 인해 운동수행력 향상 및 상해예방 차원에서 DOMS를 감소시키는 것은 인체 컨디셔닝 관리에서 매우 중요하다.

현재까지 운동수행력 저하 원인인 EIMD를 감소시키기 위한 전략으로 많은 연구들이 실시되었다. 이를테면 비스테로이드성 항염증제(nonsteroidal anti- inflammatory drugs)를 이용한 연구, 마사지, 스트레칭, 전기자극 요법(electrical stimulation therapy), 냉처치 요법(cryotherapy) 등을 이용한 다양한 연구들이 이루어져 왔다(Eston & Peters 1999; Pizza et al., 1999; Rodenburg et al., 1994; Yackzan et al., 1984; Zhang et al., 2000).

최근 들어 진동처치(vibration therapy)가 EIMD의 간접적 지표들의 감소에 긍정적인 효과가 있는 것으로 보고 되었고(Rhea et al., 2009), 근손상에 대한 빠른 회복이 필요한 운동선수 및 일반인들에게 사용되어지고 있다. 전신진동(Whole body vibration, WBV)의 메커니즘은 신경근 활동(neuromuscular activity)을 유도하여 근육을 기계적으로 활성화시키는 것으로 근 트레이닝 혹은 기능재활을 목적으로 사용하고 있으며, 운동선수뿐만 아니라 일반인들도 접근성이 용이하고 다른 EIMD 회복에 대한 처치방법들에 비해 경제적인 비용 문제, 신체에 대한 부담 및 적용환경 등의 제한점이 적다는 장점을 가지고 있다. Lau & Nosaka (2011)는 팔꿈치 굴근의 편심성 운동 후 휴대용 진동기기를 사용하여 진동처치와 비 처치 간 관절가동범위가 통계적으로 유의미한 감소의 결과를 도출하였고, Aminian 등(2011)은 대퇴사두근에 대한 편심성 운동 전 WBV의 플랫폼에서 하프스쿼트(half-squat)자세로 35 Hz의 강도로 1분간 실시하여 CK 활성, 압통(pain pressure threshold, PPT) 및 근력감소에서 진동처치그룹이 비 처치그룹과 비교하여 통계적으로 유의미한 결과를 도출하였다.

앞서 언급한 선행 연구들과 같이 진동처치가 인체에 미치는 긍정적인 결과들의 보고도 있는 반면 진동의 부정적인 영향 및 결과를 초래하는 연구들도 적지 않다. Barnes 등(2012)은 무릎신근 즉 대퇴사두근에 대한 편심성 운동 후 WBV에서 26 Hz 강도로 1분간 5회 반복하여 처치를 하였음에도 불구하고 무릎신근의 근력이 오히려 감소했다고 보고하였다. 이와 같은 차이는 진동의 종류, 강도 그리고 연구 참여자의 특성에 따른 차이로 기인되며, 따라서 진동처치 시 가장 중요한 것은 종류 및 강도로, 진동강도로 인해서 EIMD에 미치는 인체 운동학적 반응은 각기 상이할 것으로 보인다.

몇몇 선행 연구들은 근손상에 대한 영상학적 지표로 초음파(ultrasound)를 이용하였다. 팔꿈치 굴근에 대한 편심성 운동 후 초음파 반향세기(echo intensity)를 평가한 결과 운동 직후 120시간까지 증가하는 경향을 나타내고 있다(Chen et al., 2009). 초음파 반향세기는 근육 내 손상이 발생하여 염증반응의 증가를 반영하지만, 현재까지 편심성 운동 후 진동처치로 인한 영상학적 변화를 규명한 연구는 미흡한 실정이다. EIMD 관련의 또 다른 지표로서 근육의 기계적 속성을 평가하고 있다. 즉 편심성 운동 후 근육의 기계적 속성(mechanical property)을 평가하는 연구가 이루어지고 있다. 근육의 기계적 속성을 평가하는 기기로 연부조직 측정기(Myoton)는 비침습적으로 근육과 건의 동적경도 및 원형회복속도 등 여러 속성들을 평가할 수 있다. 편심성 운동 후 EIMD 관련 지표를 평가하는 연구에서 수동적 강직(passive stiffness)은 운동 직후부터 120시간까지 시간에 따른 유의한 증가를 나타내고 있다(Janecki et al., 2011).

편심성 운동과 EIMD의 변화를 측정 검토한 기존 문헌들에서 Bakhtiary 등(2007)은 내리막 달리기를 통한 편심성 운동 전 1분간의 진동처치가 통증, CK활성 및 근력손실에서 처치그룹은 비처치그룹에 비해 통계적으로 유의한 감소를 나타내었다고 보고하였고, Barnes 등(2012)은 등속성 기기를 이용한 편심성 운동 후 근력감소에서 전신진동처치의 영향에 대해 보고하였다. 이와 같이 선행연구들이 진동처치에 대한 효과를 일부 규명하였으나 현재까지는 대퇴부에 대한 연구가 주를 이루어져 왔고 상지에 대한 연구는 거의 미흡한 실정이다. 따라서 EIMD의 내재적 속성을 평가하기 위해 편심성 운동부위는 상대적으로 근육량이 적은 상지를 이용하여 평가할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 등속성 근력기기를 활용한 팔꿈치 굴근의 편심성 운동 후 진동처치가 근 손상의 전형적인 지표들인 기능학적, 영상학적 및 근육의 기계적 속성에 미치는 영향을 평가하려는 목적으로 수행되었다. 즉 상지근육의 회복목적으로 설정한 진동이 EIMD의 간접적 지표에게 긍정적인 영향을 미치는지 판단할 수 있는 객관적인 자료가 될 것이다.

본 연구는 20대 남성을 대상으로 팔꿈치 굴근에 대한 일과성의 편심성 운동 후 진동처치가 근손상 지표들의 변화에 미치는 영향을 근기능학적, 영상학적 및 근육 기계적 속성의 평가분석을 통해 진동처치의 영향을 과학적으로 규명하려는 목적으로 수행되었다. 주된 연구결과는 다음과 같다.

첫째, 상완의 근육둘레의 변화에서 CON은 상완 중부, 하부 모두 운동 후 72h에서 최대치였으며, VT는 48h 이후 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 상완하부에서 운동 후 72h에서 CON이 VT에 비해 통계적으로 유의한 증가를 나타내었다. 진동처치로 인한 상완하부의 그룹 간 시간에 따른 상호작용효과를 나타내었으나, 상완중부에서는 72h에서 CON이 높은 경향을 나타내었지만 그룹 간 시간에 따른 상호작용효과를 나타나지 않았다.

둘째, 근육의 기계적 속성 변화는 상완하부에서 frequency, stiffness, creep, relaxation 지표 모두 그룹 간 시간에 따른 상호작용효과를 나타내었고, CON이 24h에서 운동 전과 비교하여 통계적으로 유의하게 높은 값을 나타내었다. 상완중부에서는 frequency를 제외한 측정항목 모두 그룹 간 시간에 따른 상호작용효과를 나타내었으며, 근육의 동적경도에서 CON이 48h 및 72h에 VT와 비교해 통계적으로 유의하게 높은 값을 나타내었다.

셋째, 상완이두근과 상완근의 반향세기 측정결과, 상완이두근에서 CON은 운동 후 72h에서 최대치를 보였으며, VT는 24h부터 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 CON이 VT에 비해 72h에 유의하게 높은 값을 나타내었고 그룹 간 시간에 따른 상호작용 효과를 나타내었다. 상완근은 CON이 VT에 비해 운동 후 48h 및 72h에서 높은 경향을 나타내었지만 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.

넷째, 편심성 운동으로 인한 지연성근통증을 평가한 결과 운동 전과 비교하여 시간에 따른 통계적 유의한 차이를 나타내었으나, 그룹 간 진동처치에 따른 통계적 차이는 없었다.

비침습적이며 간접적으로 EIMD를 평가할 수 있는 지표로 근육 부종은 많은 연구들이 널리 사용하고 있다. 등속성 장비를 통한 편심성 운동 후 사지(팔)둘레를 평가한 Chen 등 (2009)에 따르면 상완 둘레는 운동 후 96h까지 증가하는 경향을 나타내고 있다. 또한 Stewart 등 (2005)은 진동처치가 림프액 및 혈액의 흐름을 증가시키는 것을 보고했다. 본 연구에서 CON의 상완둘레는 72h까지 증가하는 경향을 나타내었고, VT는 48h 이후 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 선행연구와 부합하는 결과를 나타내었고 팔꿈치 굴근에 대한 편심성 운동 후 진동처치는 근육부종 감소에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있다.

근육의 기계적속성은 편심성 운동 후 나타나는 증상인 근육의 동적경도를 평가하는 방법 중 하나이다. Janecki 등 (2011)에 따르면 근육 동적경도는 편심성 운동 직후부터 120h까지 높은 수준을 유지하고 있다. 현재까지 편심성 운동 후 근육의 기계적 속성을 평가하는 연구는 많이 진행되어왔지만 진동처치에 따른 근육의 기계적 속성에 변화를 직접 비교하는 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 CON이 편심성 운동 직후 근 긴장도, 동적 경도, 근 변형률 그리고 회복시간 모두 운동 직후부터 증가하여 24h에서 매우 높은 값을 나타내었고 72h까지 동일한 경향을 나타내었다. 그러나 VT는 24h에 가장 높은 값을 나타내었으나 점차 감소하는 경향을 나타내었고 CON과 비교하여 통계적인 유의한 차이를 나타내었다. 이는 EIMD 발현 후 진동처치가 근육의 기계적속성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

지금까지 많은 연구들이 편심성 운동으로 유발된 팔꿈치 굴근에 대한 손상을 영상학적으로 파악하기 위해 초음파분석을 사용하였다. Chen 등(2009)은 팔꿈치 굴근에 대한 편심성 운동 후 초음파에서 획득한 영상으로 반향세기를 평가한 결과 운동 후 120h까지 반향세기가 지속적으로 증가하는 결과를 보고하였다. 본 연구에서도 편심성 운동 후 상완이두근의 초음파 반향세기를 평가한 결과 CON도 72h까지 계속적인 증가를 나타내었고 이는 많은 선행연구들과 일치한 결과를 보여주고 있다. 이에 반해 VT는 운동 후 24h부터 감소하는 경향을 나타내었으며, 그룹 간 통계적으로 유의한 차이를 나타내고 있다. 따라서 이러한 결과는 단지 적은 양의 진동처치로도 편심성 운동 후 근육의 질적인 변화를 유도할 수 있다는 것을 초음파 영상학적 분석을 통해 확인할 수 있다.

한편 DOMS는 휴식 상태보다 근육의 움직임, 압력 그리고 수축에서 훨씬 민감하게 반응한다. 본 연구에서 모든 VAS평가는 운동 전과 비교하여 시간에 따른 유의한 통계적인 차이를 나타내었다. 그러나 CON, VT그룹 간 시간에 따른 통계적인 차이가 나타나지 않았다. 선행연구에서는 팔꿈치 굴근에 대한 편심성 수축 후 진동처치군과 비처치군 간 VAS평가를 하였고 그룹 간 차이를 보고하였다(Lau & Nosaka, 2011). 이러한 결과는 진동 종류에 따른 차이로 설명되어 질 수 있다. 선행연구에서는 수축을 가한 부위에 직접적인 접촉을 하여 처치하는 휴대용기기를 이용하였고, 본 실험에서는 전신진동기기를 통해 상지에 진동을 가하였다. 따라서 압력과 수축에 민감하게 반응하는 EIMD의 지표 중 하나인 DOMS는 직접적으로 접촉을 통한 자극이 통증감소에 상대적으로 효과적인 처치법으로 판단된다.

향후 다양한 운동모드를 통한 근수축 양식 기반의 통증을 활용하되, 진동의 세기(강도), 시간 및 빈도를 적극 활용한 처치 전략도 필요할 것으로 판단된다.

적은 대사적 비용으로 강한 힘을 발휘하는 편심성 수축양식은 운동 트레이닝 프로그램의 설계에서 추천할 수 있는 하나의 방법이지만, 강도 높은 편심성 운동으로 발생한 EIMD는 오히려 근육의 기능을 저하시키고 통증을 야기한다. 이러한 단점은 효율적인 트레이닝을 수행하는데 방해되는 주된 원인 중 하나이다. 따라서 EIMD를 감소시켜 편심성 운동의 결함을 보완한다면 편심성 운동은 매우 효율적인 트레이닝 방법일 것이다. 따라서 본 연구는 젊고 건강한 20대 남성을 대상으로 일과성의 편심성 운동 후 진동처치로 인한 EIMD 간접적 지표인 기능학적, 영상학적 그리고 근육의 기계적 속성 변화를 평가하기 위한 목적으로 진동의 효능을 검증하고자 하였다.

연구 결과에서 알 수 있듯이, 편심성 운동 후 진동처치는 상완하부에서의 근육부종 감소, 근육 동적경도 감소, 근 변형률과 회복시간의 증가를 확인하였다. 이는 진동처치가 편심성 운동으로 인한 근육손상 지표에 절대적으로 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다. 그러나 관절가동범위 및 최대등척성 근력에서는 진동처치의 유효한 경향은 있었지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 이러한 결과는 진동처치 위치(site)에 관한 문제이다. 이를테면 EIMD 후 회복전략으로 진동의 처치 부위가 직접적인지 혹은 간접적인가에 따라 상이한 결과를 도출한다는 것이다. 따라서 진동처치를 하되 진동 부위를 충분히 고려한 처치법은 EIMD에 의한 단점을 보다 경감시킬 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 side alternating 방식의 진동처치는 근육부종, 영상학적 및 기계적속성과 같이 근육의 질(quality)에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보인다.

따라서 차후 연구에서는 진동의 세기, 폭, 시간 등의 고려함과 동시에 진동부위에 따른 임상결과를 충분히 타진하여 보다 효율적인 진동처치 적용이 다각적으로 분석 및 평가되어져야 할 것으로 판단된다.