앞십자인대(Anterior cruciate ligament) 손상은 스포츠와 밀접한 관련이 있으며, 전체 앞십자인대 손상 중 약 70%가 갑작스러운 감속과 방향전환이 요구되는 사이드 커팅(Side cutting)과 같은 비접촉 조건에서 발생한다(Agel et al., 2005). 특히, 여성 운동선수는 생물학적 이유로 인해 남성 운동선수보다 앞십자인대 손상에 4배 이상 취약한 것으로 확인된다(Arendt et al., 1999). 앞십자인대 손상 메커니즘은 무릎이 완전히 신전된 상태에서 정강이뼈(Tibia)가 외회전 또는 내회전 되어 강제로 외반이 붕괴되는 것으로 알려져 있으며(LaBella et al., 2014; Olsen et al., 2004), 이러한 메커니즘과 관련이 있는 것으로 확인되는 신경근 불균형(Neuromuscular imbalances) 중 넙다리네갈래근 우성(Quadriceps dominance)은 무릎 관절을 안정화시키기 위해 넙다리네갈래근(Quadriceps)에 우선적으로 의존하는 확립된 이론으로 설명된다(Hewett et al., 2010; Sigward & Powers, 2006).

무릎 관절의 동적 안정성은 조화로운 움직임의 발달과 실행에 필수적이기 때문에(Smith et al., 2021), 무릎을 둘러싼 굴곡근과 신전근은 동시에 수축하거나 활성화되어 관절의 안정성을 유지하며(Bencke & Zebis, 2011), 사이드 커팅과 같은 동작 동안 뒤넙다리근(Hamstring)은 넙다리네갈래근과 공동활성화하면서 정강이뼈의 앞쪽 당김에 대한 길항근 역할을 가지고 넙다리네갈래근의 수축으로 인해 앞십자인대에 가해지는 스트레스를 잠재적으로 낮추는데 기여한다(Baratta et al., 1988). 하지만, 약화 된 길항근이 비대 된 주동근에 대해 감소 된 공동활성화 패턴을 나타내는 경우 앞십자인대 손상과 미래의 비접촉 앞십자인대 파열 및 손상 위험이 증가할 수 있다(Baratta et al., 1988; Oliveira et al., 2013). 따라서, 스포츠 관련 전문가들은 손상의 기전을 이해하고 부상 예방을 목표로 하는 특정 개입을 실행하기 위해(Hewett et al., 2010), 성별, 피로 정도에 따른 뒤넙다리근과 넙다리네갈래근의 공동수축을 비교하고(Hosseini et al., 2021), 스포츠 관련 동작 동안 방향 예측 유무에 따른 하지 근육 활성을 확인하여 위험 요소를 평가하는 것으로 확인된다(Hanson et al., 2008; Otsuki et al., 2021; Smith et al., 2021).

한편, 부상을 예방하고 기전을 이해하기 위한 노력과 과학적 근거에 대한 요구는 운동선수를 대상으로 했을 때, 실용과 효율을 고려하기 위해 많은 관심이 기울여졌으며, 근거와 지식수준을 확보하기 위한 노력은 지속적으로 이루어지고 있다(Bencke & Zebis, 2011; Sigward & Powers, 2006). 하지만, 일반인 역시 앞십자인대 손상이 점프와 사이드 커팅이 요구되는 스포츠 활동에서 가장 흔하게 발생하고, 스포츠 참여 및 일상생활에 장기간 악영향을 미치는 것을 고려했을 때(Gianotti et al., 2009), 부상을 예방하고 기전을 이해하기 위한 근거를 마련할 필요성이 강조된다고 할 수 있지만, 일반인을 대상으로 이를 뒷받침하는 근거는 상대적으로 부족한 실정이다(Gianotti et al., 2009). 이는 운동선수와 일반인 사이 앞십자인대 손상과 관련된 지식의 격차가 존재하는 것을 의미할 수 있다(Smith et al., 2021). 따라서 본 연구는 건강한 대학생을 대상으로 성별과 방향예측 유무에 따른 하지 근활성도 차이를 비교분석 하여 일반인에게 발생하는 앞십자인대 손상의 위험 요인을 규명하고자 한다.

사이드 커팅 시 성별과 방향예측 유무에 따른 하지 근육 활성을 비교분석한 결과는<Table 2, 3>과 같다. 방향 예측 유무에 따라 남성집단은 사전활성화와 체중수용기 동안 예측보다 비예측 조건에서 안쪽넓은근 근육 활성이 유의하게 높게 나타났다(각각 p=.050와 p=.032). 또한, 체중수용기 동안 뒤넙다리근 대 넙다리네갈래근 비율은 방향 예측보다 비예측 조건에서 유의하게 낮게 나타났다(p=.032). 한편, 여성집단은 사전활성화와 체중수용기 동안 방향 예측 유무에 따른 유의미한 차이를 나타내지 않았다. 사전활성화와 체중수용기 동안 근육 활성은 성별에 따라 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았다.

본 연구는 건강한 20대 대학생을 대상으로 사이드 커팅 시 성별과 방향 예측 유무에 따른 하지 근육 활성을 비교분석 하였다. 그 결과, 사전활성화와 체중수용기 동안 남성집단의 안쪽넓은근 근육 활성은 예측보다 비예측 조건에서 높게 나타났다. 또한, 체중수용기 동안 뒤넙다리근 대 넙다리네갈래근 비율은 예측조건보다 비예측 조건에서 낮게 나타났다.

무릎에서 발생하는 비접촉 앞십자인대 손상 시기는입각기 50%에 해당하는 체중수용기 약 초기접촉 후 50ms 범위 동안 발생하기 때문에(Krosshaug et al., 2007; Jeong et al., 2021), 기계감각 피드백 메커니즘이 부상을 예방할 수 있는 충분한 시간을 확보하는데 어려움이 있다(Zebis et al., 2009). 따라서 빠른 움직임 중 지면 접촉 직전 무릎 굴곡근의 사전활성화는 동적관절 안정성을 유지하고 부상을 예방하기 위해 중요한 역할을 가지는 것으로 확인된다(Otsuki et al., 2021; Zebis et al., 2009). 하지만, 예상할 수 없는 돌발적인 움직임은 사전에 하지 신경근을 조절하는데 충분한 시간을 제공하지 못하기 때문에(Mornieux et al., 2014), 예상 가능한 조건보다 예상하지 못한 조건에서 무릎 관련 부상의 위험은 증가할 수 있으며(Ford et al., 2005), 이러한 요인으로 Andrews et al.(1977)과 Colby et al.(2000)는 더 큰 전단력과 근육 활성을 포함할 수 있다고 설명했다. 실제, 본 연구에서 남성집단은 사전활성화와 체중수용기 동안 안쪽넓은근 근육 활성이 예측보다 비예측 조건에서 더 높게 나타났고, 체중수용기 동안 뒤넙다리근 대 넙다리네갈래근 비율은 예측 조건 보다 비예측 조건에서 더 낮게 나타났다. 이러한 결과는 예측 불가한 조건에서 하지 근육 활성이 사전에 조정하기 위한 불충분한 시간을 확보했다는 점을 고려했을 때(Mornieux et al., 2014), 복잡한 동적 작업 동안 무릎 관절에 가해지는 부하를 적절하게 대응하기 위한 전략으로 넙다리네갈래근을 우선으로 사용한 결과일 수 있으며(Mornieux et al., 2021; Sankey et al., 2020), 무릎 신전근의 수축이 정강이뼈를 앞쪽으로 당기고 낮은 무릎 굴곡 각도에서 앞십자인대에 스트레스를 가하는 역할을 가진다는 점을 고려했을 때(Colby et al., 2000), 증가한 안쪽넓은근 활성은 앞십자인대 손상에 잠재적으로 기여할 수 있다(Landry et al., 2009). 하지만, 무릎 신전근의 수축으로 발생하는 힘만으로 앞십자인대를 손상시킬 수 있는지는 불분명한 것으로 알려져 있으며(Landry et al., 2009), 근육 활성과 근육의 힘이 직접적으로 연관될 수 없으므로 결과를 해석할 때 이러한 한계를 염두 해야 한다고 생각된다.

앞십자인대 손상은 생물학적 및 환경적 요인으로 인해 남성보다 여성에게서 더 많이 발생하며(Arendt et al., 1999; Hewett et al., 2010), 관련된 다양한 신경근 불균형 중 대퇴사두근 우성은 남성보다 여성 운동선수에게서 흔하게 관찰할 수 있는 신경근 불균형 중 하나이다(Hewett et al., 2010; Hewett et al., 1996; Hughes & Dally, 2015). 하지만, 본 연구에서 건강한 일반인을 대상으로 성별에 따른 하지 근육 활성을 확인한 결과 사전활성화와 체중수용기 모두에서 차이를 나타내지 않았다. 이는 본 연구의 남성과 여성이 가지는 키와 체중의 차이로 인해 남성이 사이드 커팅 시 신경근 조절에 대한 수요가 증가했을 수 있으며(LaBella et al., 2014; Uhorchak et al., 2003), 요구한 동작의 난이도가 각 성별에게 동일하게 적용되지 않았을 수 있다. 따라서 진정한 차이를 반영할 가능성을 감소 시켰을 수 있다(Otsuki et al., 2021). 실제, 사이드 커팅과 착지 동작 중 앞십자인대 손상과 관련된 근육 활성 패턴에 대한 성별의 차이를 분석한 체계적 고찰연구(Otsuki et al., 2021)에서도 연구 대상자와 요청하는 작업에 대한 큰 변동성을 언급하면서 성별에 따른 차이를 확인한 연구들과 유사한 수의 연구들이 신경근 패턴의 차이를 발견하지 못하였다고 설명했다(Bencke & Zebis, 2011; Fagenbaum & Darling, 2003). 그러므로, 정확한 결과 해석을 위해 대상자의 키와 몸무게를 통제하거나 작업조건 및 난이도를 적절하게 설정할 필요성이 강조된다고 할 수 있다(Otsuki et al., 2021).

스포츠 현장에서 발생하는 무릎 부상의 발생률은 운동선수와 일반인 모두에게서 높은 것으로 확인된다(Gray & Buford, 2015). 하지만, 대부분의 연구가 운동선수를 대상으로 앞십자인대와 관련된 위험 요인을 식별하는 것으로 확인되므로, 일반인에게 부상 예방을 목적으로 적용 가능한 처치 방법 및 접근에 대한 과학적 근거는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구는 건강한 대학생을 대상으로 사이드 커팅 시 하지 근활성도를 성별과 예측유무에 따라 비교분석하여 일반인에게 발생하는 앞십자인대 손상의 위험 요인을 규명하고 부상 예방을 위한 유용한 정보를 제공하고자 하였다. 하지만, 본 연구는 오직 하지 근활성도만을 이용하여 앞십자인대 손상과 관련된 위험 요인을 조사하였으며, 하지 근활성도에 영향을 미칠 수 있는 대상자의 키와 몸무게를 통제하거나 작업의 난이도를 적절하게 설정하지 못하였다. 또한, 표본수가 적어 건강한 대학생에게 일반화 하기에 어려움이 있을 것으로 생각된다. 추후 연구에서는 통계적인 유의성을 얻기 위한 표본수를 확인하고, 하지 근활성도와 더불어 운동학 및 운동역학적 변인을 고려하여 사이드 커팅 시 성별과 예측유무에 따른 차이를 비교분석한다면 보다 유의미한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각된다.

건강한 20대 대학생을 대상으로 사이드 커팅 시 방향 예측 유무와 성별에 따른 하지 근육 활성을 비교분석한 결과 남성집단은 사전활성화와 체중수용기 동안 안쪽넓은근의 근육 활성이 예측보다 비예측 조건에서 높게 나타났으며, 체중수용기 동안 뒤넙다리근 대 넙다리네갈래근 비율은 예측보다 비예측 조건에서 낮게 나타났다. 이러한 결과는 방향 예측 유무가 앞십자인대 손상의 위험을 증가시키는데 어느 정도 영향을 미친다고 판단할 수 있으며, 추후 연구에서는 하지 근육 활성과 더불어 운동학 및 운동역학적 변인을 고려하고, 결과에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변인이 통제되어야 할 필요가 있다.