발목 관절의 범위 제한으로 인한 유연성 감소나 근력 약화로 인한 비정상적인 근육의 긴장은 운동과 앉기나 계단 오르기와 같은 일상생활의 기능 활동을 제한한다.¹ 감소된 발목의 발등굽힘은 다리의 부상 시 재활기간 동안 주요한 임상적 고려사항이다.² 발등굽힘의 감소는 발목관절의 운동 형상학적인 면에서 뒤쪽 미끄러짐이 잘 일어나지 않거나³, 종아리세갈래근의 뻣뻣함으로 인해 발생한다.⁴ 일반적으로 가동 범위를 증진시키고 수동 저항을 줄이기 위해 유연성 증진 프로그램이 많이 사용된다.⁵

고강도 정적 스트레칭은 짧은 스트레칭 시간 안에 근육-힘줄 단위 강직도를 효과적으로 감소시키는 새로운 기법으로 보고되었다.⁶ 정적 스트레칭의 잠재적인 부정적인 영향을 피하기 위해 근육 탄력성을 유지하고 관절의 ROM을 보존하기 위한 폼롤러나 마사지 롤러와 같은 장비를 사용한 자가 보조 근막 이완 기법도 운동 선수들에게 널리 사용되고 있다.⁷ 또한, 비특이적 통증이 있는 환자에게 근막이완 방법보다 등척성 수축 후 이완이 전반적으로 더 나은 결과를 보였다는 결과도 있다.⁸ 움직임의 범위를 회복시키기 위한 여러 방법들이 제시되고 있지만 본 연구에서는 다양한 대상들에게 적합한 중재 방법을 선별하기 위해 폼롤러 마사지와 스트레칭 운동 그리고 등척성 수축 후 이완(Post-isometric relaxation, PIR) 기법에 대해 알아보고자 한다. 근막 이완은 근막 시스템을 스트레칭하는 기능을 강화하고 적절한 근육 길이를 확보하기 위해 낮은 하중으로 장기간에 걸쳐 근막 시스템을 스트레칭하는 방법이다.⁹ 자가-근막 이완은 근막의 가동성을 향상시키는데 널리 사용되는 방법이며, 일반적으로 폼롤러를 도구로 많이 사용한다.¹⁰ 폼롤러 운동은 본인 자신의 체중 부하를 이용해 표면적인 구조인 근육과 근막을 밀어주는 방식이다.¹¹ 또 다른 방법으로 스트레칭이 있는데, 이 또한 범위 회복을 목적으로 많이 사용되는 방법으로 부상을 예방하고 운동 수행 능력을 향상시키는 등 여러 긍정적인 효과가 있는 방법이다.¹² 등척성 수축 후 이완(PIR) 기법은 근육의 긴장과 관절의 기능 제한을 치료하는 도수치료에서 자주 사용되는 방법이다.¹³ 짧아져 있는 근육이 신장되기 전 수축으로 골지 힘줄 기관(Gorgi tendon organ)이 반응하여 억제(inhibition) 기전이 일어나 근육의 긴장이 저하되고 신장이 이루어진다는 기전이다.¹⁴

체중 부하 런지 테스트(Weight-bearing Lunge Test, WBLT)는 발등굽힘의 범위를 측정하는 임상 검사로 만성적인 발목 불안정성을 가진 사람들의 운동 결손 범위를 감지하고 범위를 개선시키는 신뢰도 있는 프로그램이다.¹⁵ 그리고 동적 자세 조절과 발등 굽힘 간의 수행에 대한 관계를 평가하기 위한 Star Excursion Balance Test (SEBT)라는 평가 도구가 있다.¹⁶ SEBT 수행의 결과는 실험 대상자가 도달할 수 있는 거리로 측정하며, 그 값은 동적 자세 조절의 지표로 사용된다.¹⁷

본 연구에서는 종아리 근육에 적용하는 폼롤러, 스트레칭, 등척성 수축 후 이완이 발등굽힘 각도 증진에 미치는 효과를 검증하고 비교하며, 발등굽힘 능력의 증진이 근 수축력과 동적 균형 검사에서 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 한다.

1. 연구 대상자

본 연구는 대구가톨릭대학교에 재학 중인 건강한 성인 남녀 45명(남성 16명, 여성 29명)을 대상으로 진행하였고, 대상자 선정 기준은 다음과 같다. 첫째, 최근 6개월간 하지 관절에 대한 특별한 수술이나 병력이 없는 자, 둘째, 발이나 발목에 대한 장애나 균형 장애가 없는 자, 셋째, 발목의 유연성을 증진시키기 위해 특별한 운동이나 프로그램에 참여하지 않은 자이다.

대상자들의 일반적인 특성을 알기 위해 실험 전에 나이에 신장에 대한 정보를 얻었고, 대상자들의 평균 연령은 23.7세, 신장은 168cm였다. 모든 대상자들의 우세 발 선별기준은 차기 동작(kicking)을 수행할 때 사용하는 다리로 하였고, 우세 측 다리에 대하여 실험을 실시하였다.¹⁵ 모든 측정을 마친 후 폼 롤러를 이용한 자가 근막 이완, 종아리 근육의 정적 스트레칭, 등척성 수축 후 이완을 수행하기 위해 제비뽑기를 통해 무작위로 세 개의 그룹으로 배정하였다. 모든 집단의 중재 시간은 모두 8분으로 동일하게 설정하였다.

본 연구에 참여한 대상자들은 사전에 연구 절차에 대한 충분한 설명을 듣고 자발적인 동의하에 동의서를 작성한 후 연구에 참여하였다. 임상심사위원회(institutional review board, IRB)에 의뢰하여 승인(승인번호: CUIRB-2018-0052)을 받아 진행하였다.

2. 실험 기기

1) 동적 균형 측정을 위한 매트(STARmat)와 막대(Star pole)

매트(STARmat, APTEI, Ontario, Canada)는 지름 1.5m의 원형 매트로 중앙에 발자국이 있고, 앞뒤에 각 측정 동작 시 발 위치를 표시한 발자국 모양이 있다. 뒤쪽 두 개의 사선 방향과 앞쪽에 눈금이 표시되어 있어 대상자의 엄지발가락이 도달하는 거리를 측정할 수 있다. 막대(Starpole, APTEI, Ontario, Canada)는 대상자가 다리를 뻗을 시에 엄지발가락을 red base에 접촉하여 정확하게 수직 지점의 눈금을 읽을 수 있도록 도와주는 보조 막대이다. 본 장비로 동적 균형을 측정하기 위한 SEBT와 발등굽힘 각도 측정을 위한 WBLT를 시행하였다.

2) 푸시-풀 동력계(Push-Pull Dynamometer)

발등굽힘 시 사용되는 근육의 등척성 수축력을 측정하기 위해 Dynamometer (Baseline® Hydraulic Manual Muscle Testers, Fabrication Enterprises INC., NY, USA)를 사용하였다. 발등굽힘에 대응하는 반대 방향으로 저항을 주어 최대 등척성 수축을 시켜 그 힘을 kg 단위로 측정하였다.

3) 측각기(Goniometer)

누운 자세에서 발목의 발등굽힘 각도를 측정하기 위하여 측각기(Stainless Goniometer, Baseline®, NY, USA)를 사용하였다. 측각기는 운동팔(moving arm)과 눈금이 표시되어 있는 고정팔(stationary arm)으로 구성되어 있으며, 각도는 180°까지 표시되어 있다.

3. 실험 방법

전반적인 실험 절차는 중재 전 대상자의 발등굽힘 각도, 근 수축력, SEBT TEST를 먼저 측정한 후 중재 방법에 설명되어 있는 과정을 한 번 거친 후 다시 대상자의 세부 사항을 재측정하는 것으로 진행된다.

1) 발등굽힘 각도 측정

누운 자세에서 goinometer로 발목 발등굽힘 각도를 측정하는데, 고정 팔은 종아리뼈의 가쪽 축에 두고 운동 팔은 다섯 번째 발허리뼈와 연결된 평행한 선에 위치하게 하여 측정하였다.¹⁸ 최대 체중 부하 발등굽힘 범위 측정을 위해서는 체중 부하 런지 동작(WBLT)을 수행하였다. WBLT 시 우세 발의 뒤꿈치가 지면에서 떨어지지 않는 선에서 무릎을 최대한 앞으로 내밀며, 반대편 발은 시험 발 뒤쪽에 위치하여 동작 수행 중에 안정성을 유지하도록 하였다.¹⁹ 엄지발가락과 무릎의 직선거리를 cm로 측정하며, 3회 실시하여 평균값을 사용하였다.

2) 발목의 근 수축력 측정

푸시-풀 동력계를 이용하여 바로 누운 자세에서 최대 등척성 근 수축력을 측정하였으며, 이때 발목은 중립 위치에서 시행하였다. 발가락 아래 발등 부위에 기기와 접촉시키고 실험 측 종아리 앞부분을 고정시킨다. 발바닥 굽힘 방향으로 저항을 주면 대상자가 그 반대의 방향으로 최대 힘을 발생시키도록 인지시킨 후 진행하였다. 측정 단위는 kg을 사용하였다.

3) SEBT

SEBT는 지상의 8개의 지정된 라인(anterior, anteromedial, anterolateral, medial, lateral, posterior, posteromedial, and posterolateral) 중 하나를 따라 최대한 다리를 뻗고 있을 때 반대쪽 다리는 한 다리로 균형을 유지해야 하는 테스트이다. 동적 자세 조절은 중심을 유지하면서 참가자가 도달할 수 있는 정도에서 추론하여, 측정된 거리의 값이 클수록 균형 능력이 좋은 것으로 해석한다.¹⁷ 본 실험은 modified SEBT를 사용하여 본래의 8개 방향 중에 anterior (ANT), posteromedial (PM), and posterolateral (PL)만 이용하였다(Figure 1). 그리고 4회 시도하여 얻은 데이터 중에 나중 3회의 값만 분석에 사용하였다.²⁰ 측정 동작은 다음과 같다(Figure 1).

Fig. 1. SEBT test.

4) 중재 방법

자가 근막 이완 그룹은 지름 15cm, 길이 91cm의 EVA소재 폼 롤러를 사용하였으며, 체중부하를 이용해 조직에 압력을 가하면서 근 섬유 방향으로 종아리세갈래근 부위를 8분간 마사지한다.¹⁸ 정적 스트레칭은 스텝의 가장자리에 한쪽 다리를 얹고 벽에 손을 올리고 기대어 선다. 발꿈치가 바닥을 향하고 실험하는 쪽의 무릎을 편 채로 스트레칭을 수행하였다. 강도는 통증 척도 7-10 정도로 하여 근육을 신장시킨다.²¹ 지속 시간은 30초, 휴식 시간 30초를 하나의 session으로 8번 반복한다.²² 등척성 수축 후 이완(PIR)은 도수 치료사가 근육 긴장 및 관절 기능 장애 치료에 자주 사용하는 테크닉이다.¹³ 대상자에게 발등굽힘을 시켜 근육이 신장된 끝 범위에서 시작하며, 20% 정도의 작은 저항을 사용해 10초간 등척성 수축을 시킨다. 편안하게 힘을 뺀 후 그 자리에서 5초간 휴식하며 다시 새롭게 획득한 범위로 이동하여 45초 정도 유지시킨다. 이것을 1번의 session으로 하고 중간에 휴식시간은 45초이며 5번 반복한다.²³ 중재 후 근 피로를 고려하여 충분한 휴식을 취한 뒤, 실험 전과 동일한 방법으로 다시 발등굽힘 각도와 WBLT, SEBT, 근 수축력을 측정한다 모든 중재는 단일 중재로 일시적인 효과를 검증하도록 사용된다.

4. 통계 분석

본 연구를 통하여 측정된 데이터의 처리는 Window용 SPSS ver 19.0 PASW statistics (IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 이용하였다. 연구 대상자의 일반적 특성은 기술 통계를 사용하였고, 세 개의 그룹에 배정된 대상자들의 중재 전 측정값들이 각 그룹마다 유의한 차이 없음을 알아보기 위하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 사용하였다. 또한, 중재 효과를 비교하기 위해서도 일원배치 분산분석을 사용하였으며, 통계적 유의 수준은 α=0.05으로 설정하였다. 사후 검정 방법(post-hoc test)으로 LSD와 Duncan test를 사용하였다.

1. 중재 후 발등굽힘 각도 증가량 비교

폼롤러 마사지, 정적 스트레칭, PIR 이후 대상자들의 발등굽힘 각도의 변화를 살펴봤을 때 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 사후 분석(Post-hoc test) 결과 폼롤러군과 스트레칭군에서 유의한 차이가 있었다. 세 그룹 중 폼롤러 마사지 집단이 유의미하게 높았다(Table 1).

Table 1

Comparison of ankle dorsiflexion, strength, WBLT increment among groups (n=45)

	PIR group	Foam roller group	Stretching group	F	p
DF ROM (°)	6.47± 5.36	9.87± 6.07	5.20± 2.73	3.590	0.036*
Strength (kg)	3.07± 1.98	1.67± 1.23	1.87± 1.41	3.473	0.04*
WBLT (cm)	2.74± 1.26	2.64± 2.55	4.27± 1.57	3.453	0.04*

DF ROM: dorsiflexion range of motion, WBLT: Weight-bearing Lunge Test. Data are presented as mean±standard deviation. *p<0.05.

2. 중재 후 근 수축력 증가량 비교

세 개 그룹의 근 수축력 증가 값을 비교한 결과그룹 간에 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 사후 분석(Post-hoc test) 결과 PIR군과 폼롤러군에서 유의한 차이가 있었고, PIR군과 Stretching군에서도 통계적으로 유의한 차이가 있었으며, PIR군에서 유의미하게 높았다(Table 1).

3. 중재 후 WBLT 증가량 비교

PIR군과 폼롤러군 그리고 스트레칭군의 WBLT시 증가한 값을 비교한 결과, 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 사후 분석(Post-hoc test) 결과 PIR군과 스트레칭군, 폼롤러군과 스트레칭군 사이에 유의한 차이가 있었으며 WBLT에서는 PIR과 폼롤러보다 스트레칭이 가장 유의하게 큰 것으로 나타났다(Table 1).

4. 중재 후 SEBT 증가량 비교

세 개 그룹의 SEBT의 증가 값을 비교한 결과 그룹 간에 유의한 차이를 보였다. 먼저, Anterior 방향의 SEBT 증가량을 살펴보면 PIR군과 스트레칭군 사이에서 유의한 차이를 알 수 있었고, 폼롤러군과 스트레칭군 사이에서도 유의한 차이를 나타냈다(p<0.05). 사후분석 결과 Anterior 방향의 SEBT 증가량에 가장 큰 효과가 있었던 그룹은 스트레칭 그룹이었다(Table 2). PM 방향의 SEBT 증가량에서는 PIR군과 Stretching군 사이에서 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 사후분석 결과 PM 방향에서도 스트레칭 그룹이 가장 유의하게 큰 것으로 나타났다(Table 2). PL 방향의 SEBT 증가량 비교 결과는 PIR군과 Stretching군 사이에서 유의한 차이가 있었고, 폼롤러군과 스트레칭군 사이에서도 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 사후분석으로 PL 방향 역시 스트레칭 그룹이 가장 유의하게 큰 것으로 나타났다(Table 2).

Table 2

Comparison of SEBT increment among groups (n=45)

Variables (cm)	PIR group	Foam roller group	Stretching group	F	p
ANT	3.47± 1.41	3.57± 2.56	5.17± 1.99	3.285	0.047*
PM	7.13± 4.01	10.57± 6.24	12.13± 4.92	3.717	0.033*
PL	11.47± 5.89	8.47± 5.12	15.6± 5.53	6.311	0.004*

PIR: post isometric relaxation, ANT: anterior star excursion balance test, PM: posteromedial star excursion balance test, PL: posterolateral star excursion balance test.

Data are presented as mean±standard deviation. *p<0.05.

본 연구는 폼롤러 마사지, 정적 스트레칭, 등척성 수축 후 이완 기법을 통해 대상자들의 발등굽힘 각도를 증가시켜 각 방법들이 근 수축력과 동적 균형에 미치는 영향을 알아보고, 각 중재들의 효과를 비교하여 목적에 따라 효율적인 방법을 제시하고자 진행하였다. 연구 결과에서 각도 증가를 위한 세 가지 방법이 유의한 수치로 각도를 증가시켰음을 알 수 있었고, 근 수축력과 동적 균형에 있어서도 유의한 증가를 볼 수 있었다.

먼저, 발등굽힘 각도의 면에 있어서 폼롤러 마사지가 가장 큰 변화량을 보였다. 폼롤러 마사지는 가동 범위와 압력 통증 역치를 줄여주며, 척추의 흥분성과도 관련이 있다.²⁴ 체중 지지 자세에서의 가동범위와 SEBT 시 도달거리의 증진에는 정적 스트레칭이 효과적임이 확인되었다. 가동 범위의 증진을 위한 스트레칭의 지속 시간은 스트레칭 30초와 휴식 시간 30초가 가장 효과적이라는 것을 토대로 적용하였다.²² 체중을 지지한 자세에서 시행한 런지 테스트에서 스트레칭이 가장 긍정적인 증가의 결과를 보여주었는데 이것은 정적 스트레칭을 스텝의 가장 자리에 적용하는 쪽의 다리는 펴고 반대쪽의 다리는 굽힌 채로 체중과 중력을 이용하여 발바닥 굽힘근을 늘려주는 방식으로 시행하였기 때문에 이러한 결과가 나온 것으로 사료된다.²⁵ 발등굽힘과 SEBT 사이의 연관성에 대해 알아보면 굽힘의 범위가 늘어나면서 체중부하 런지 동작과 앞쪽 방향의 SEBT의 결과가 증진되었다. 그리고 뒤안쪽과 뒤가쪽의 범위도 증진된 것을 확인하였다. 이는 앞쪽과 뒤안쪽 방향 사이에 상관관계가 존재하고, 앞쪽과 뒤가쪽 그리고 뒤안쪽과 뒤가쪽 사이에 상관관계가 있으며 그리고 앞쪽 방향과 체중부하 런지 동작 사이에도 상관성이 존재한다는 선행연구의 결과를 뒷받침해준다.²⁶

연구의 결과를 통해 발등굽힘의 증가가 동적 균형에도 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하게 되었고 중재 방법들이 어느 측정 항목에서 더 효과적이었는지 알게 되었다. 임상에서 환자들에게 운동 목적에 맞는 중재를 선택해 적용할 수 있다는 의미를 부여할 수 있다. 그리고 발등굽힘과 동적 균형의 관계에 대해서도 검증할 수 있었으며 환자를 대상으로 균형에 대한 트레이닝이나 치료 시에 발등굽힘의 가동 범위 증진을 바탕으로 훈련시킬 수 있을 것이다. 하지만 측정된 데이터 값을 정량화하는 데 어려움이 있는 연구 장비로 진행되었으며 동적 균형을 검사할 때 근육의 활성도나 체중심의 이동과 발등굽힘과의 상관성에 대해 좀 더 정밀하게 측정할 수 있는 장비로 보완하여 연구가 이루어진다면 좋은 데이터를 얻을 수 있을 것이다. 또한 단일 중재 사용으로 일시적 효과를 검증하였으나 지속성에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다. 더 발전된 연구를 진행한다면 운동이나 재활분야에서 더 의미 있는 정보를 제공할 것으로 생각된다.