근력과 지구력 (Muscular Strength and Endurance)

끽다래

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근력과 지구력 (Muscular Strength and Endurance)

 육군창

근력의 중요성

스포츠 재활프로그램의 주목적은 근력(strength)과 지구력(endurance)을 손상 전으로 되돌리는 것이다. 근력이란 어떤 저항에 대해서 근육이 힘을 내는 능력이며, 일반적으로 근의 단면적에 비례하는 것으로 보고 있다. 또한 근 섬유의 비율에 따라 단위 면적 당 발휘할 수 있는 근력도 달라지며, 개인차가 존재한다. 10회를 1 set로 최대 근력의 90% 이상 수준의 수축을 2-3sets 실시하면 근력강화가 이루어진다.

근 약화나 불균형은 비정상적인 움직임이나 보행을 초래함으로써 정상적인 기능적 움직임을 손상시키며 또한 자세를 불량하게 만든다. 그러므로 정상적인 건강한 생활을 영위하기 위해서는 각 근육과 근육군들의 적절한 근력유지가 매우 중요하다.

근 지구력의 중요성

근력과 근 지구력은 매우 밀접한 연관을 가지고 있다. 근 지구력은 어떤 저항에 대해 어느 시간동안 반복적인 근 수축을 할 수 있는 능력이며, 근력이 증가하면 지구력도 따라서 증가하게 된다. 예를 들어 들기(lift)를 25회 할 수 있는 사람이 근력 훈련을 통해 근력을 10% 증강시킨다면 들기 최대 반복횟수도 증가하게 된다. 근지구력은 최대 근력의 30-40%정도의 약한 등장성 수축을 장시간 반복 했을 때 효과적이다.

대부분의 사람들에 있어서 일상의 생활동작을 위해서는 근력보다는 근 지구력의 발달이 더욱 중요한 의미를 지니므로 환자를 위한 운동프로그램에서 이를 고려하여 운동프로그램을 작성해야 한다.

골격근의 수축종류

등척성 수축(Isometric contraction)

근육의 길이와 관절각도의 변화 없이 근의 장력이 증가되는 근 수축이다. 벽을 밀거나 물건을 들고 서 있는 상태의 근 수축이다.

등장성 수축(Isotonic contraction)

일정한 근의 장력을 유지하면서 근의 길이가 변화되는 근 수축이며, 원심성(eccentric contraction)과 근심성(concentric contraction)이 있다.

등속성 수축(Isokinetic contraction)

일정한 속도를 유지하면서 근 긴장도가 변화되는 수축이다.

근력에 영향을 주는 요인들

근력은 근 섬유들의 직경과 관련이 있다. 근육의 직경과 크기가 클수록 더 많은 힘을 낸다. 부하훈련(weight training)을 통해 근육의 직경은 증가되는 편이며, 이러한 근 크기 증가를 근 비대(hypertrophy)라 한다. 반면에 근 크기 감소는 위축(atrophy)이라 한다. 근 섬유의 수는 선천적 특성에 따라 결정되며, 근 섬유가 많은 사람일수록 근 비대가 잘 일어난다.

근력은 신경근계 효율성과 근육 힘을 생산하는 운동단위(motor unit) 기능과 직접적으로 관련되어 있다. 이장 뒷부분에서 언급하겠지만, 부하훈련프로그램에서 첫 8-10주간에 볼 수 있는 초기 근력증가는 주로 신경근 효율성 증가에 의한 것이다. 근력훈련을 통해 3가지 방식의 신경근 효율성 증가가 이루어진다. ; 첫째는 동원되는 운동단위 증가, 둘째는 각 운동단위 발화률 증가, 셋째는 운동단위의 발화 동조 증가. 근력은 각 근육 생리적 용적뿐만 아니라 외부 물체의 역학적 요인에 의해 발생된 지렛대 원리에 의해서도 달라진다.

인간의 주관절에서 이러한 지렛대 원리의 예를 들 수 있다. 주관절의 굴곡에는 상완이두근이 관여하며, 전완에서의 상완이두근 부착부위에 따라 이 근육이 만들어 내는 힘이 달라진다. 근육의 부착부위에 차이가 있는 A와 B라는 두 사람이 있다고 가정하자. A의 상완이두근 부착부가 B에 비해 지렛대의 지점(주관절)에 더 가까이 있다면, A는 물건을 든 상태에서 주관절을 직각으로 유지하기 위해 B보다 더 많은 노력과 힘을 들여야 한다. 따라서 동일한 근 직경을 가졌다 할지라도 환경에 따라서 실질적인 근력은 차이를 보이게 된다.

근육 길이에 따라 근육에서 발생되는 장력(tension)이 달라지며, 다양한 근육 길이는 다양한 장력 발생을 의미한다. 최대 장력은 myofilament overlap이 이상적이고 action과 myosin binding(cross-bridge formation)이 최대가 될 때 발생한다. 그림 4-2는 이러한 길이-장력 관련성을 보여준 것이다. 곡선 B지점에서 sarcomere 내부 action과 myosin myofilaments들간의 교각 상호작용(interaction of the cross-bridge)은 최대화된다. A지점에서 근육은 짧아지고, C지점에서는 근육이 길어진다. 이때는 action과 myosin간의 상호교각이 크게 감소하므로, 근육은 유의한 장력을 발생시킬 수 없게 된다. 대부분 근육들에 있어서 최적 길이(optimal length)는 안정길이(resting length)와 일치한다. 안정길이 상태에서 대부분 근육들은 다소 신장되어 있고, 이는 높은 효과의 장력생성을 위한 pre-position 상태를 만들어 주게 된다.

근력은 연령(aging)과도 관련이 있다. 남성과 여성은 주로 사춘기와 청소년기에 걸쳐 근력이 증가되며, 이 시기에 대부분은 어느 정도의 근력을 갖추게 된다. 그러나 소수의 경우에 있어서는 이때부터 근력 감소가 나타나기도 한다. 일반적으로 25세를 넘어서면 매년 최대근력의 1%정도씩 근력이 감소하며, 65세가 되면 25세 때 근력의 60%정도를 가지게 된다. 이러한 근력감소는 각 개인들의 신체활동 정도에 따라 달라진다. 활동을 많이 하는 사람이나 꾸준히 근력훈련을 하는 사람들에 있어서는 이러한 근력감소가 덜한 편이다. 일생동안 일상생활의 기본 활동들(숨쉬기, 잡기, 보행 등)을 위해 근육들이 지속적으로 사용하기 때문에 이러한 근육들의 근력은 오랫동안 일정하게 유지된다. 근육이 노화되어 작아지더라도 각 횡절단 영역의 단위에서 힘을 발생시킬 수 있는 실질적 능력은 일정한 정도를 유지한다. 노화에 의해 발생하는 근 크기와 근력 감소의 주된 원인은 각 근 섬유 크기 감소 때문이 아니라 근섬유들의 활동성 감소 때문이다. 그러나 노화에 따른 특정 근섬유들의 숫자와 크기가 실질적으로 어떻게 변화되는지에 대해서 명확히 알려져 있지는 않다.

꾸준한 운동은 체지방 증가를 느리게 할 뿐 아니라 심혈관 지구력과 유연성 감소도 어느 정도 억제한다. 따라서 운동을 통한 적절한 근력 유지는 모든 연령 사람들에게 매우 중요한 의미를 지닌다.

저항훈련을 통해 얻어진 근력은 가변적이며, 만약 어떤 손상이나 이유로 훈련을 중단하면 훈련을 통해 얻은 근력은 급격히 감소하게 된다.

과훈련(overtraining)은 오히려 근력발달에 부정적 영향을 미친다. 과훈련은 근골격계 손상, 피로 등을 유발시킴으로써 신경쇠약이나 생리학적 과용(overuse)을 일으키기도 한다. 그러나 효과적인 저항운동, 적당한 식이요법, 적절한 휴식을 병행함으로써 과훈련에 의해 생길 수 있는 부정적 효과를 최소화 할 수 있다.

빠른-연축 섬유 대 느린-연축 섬유

특정 운동단위 근육 섬유들은 slow-twitch 또는 fast-twitch 섬유들로 되어 있으며, 이 두 섬유들은 각기 다른 대사와 수축성을 지니고 있다. Slow-twitch섬유들은 type I fiber로 불리며, 이들은 fast-twitch 섬유에 비해 피로에 대한 더 강한 저항력을 가지며, 힘을 발생시키는 시간은 fast-twitch 섬유에 비해 지연된다. Mitochondria lipid granules가 많으며, Krebs cycle(구연산 회로)과 oxidative metabolism을 사용한다. Active motor neurons에 의해 지배를 받으며 낮은 빈도로 발화되고 전도 속도가 느리다. 이 섬유들은 쉽게 피로를 느끼지 않기 때문에 주로 장기간의 활동이나 유산소 활동에 사용된다.

Fast-twitch(type II) 섬유는 빠르고 강한 근 수축을 하며, slow-twitch 섬유에 비해 쉽게 피로해지는 경향이 있으므로 무산소성의 단기간 고강도 활동에 유용하다. Fast-twitch 섬유를 크게 type IIa와 type IIb의 두 종류로 분류하며, 두 종류 다 빠른 수축을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. Type IIa는 피로에 대해 중간정도의 내성을 지니고 있고, type IIb 섬유는 실질적인 빠른-연축 섬유로 간주되며 쉽게 피로를 느낀다. Type IIa 섬유는 type I과 type IIb 사이의 중간형으로 잘 발달된 oxidative와 glycolytic capabilities를 가지고 있으며, 산발적으로 active motor neurons에 의해서 지배를 받으며 빠른 빈도로 발화되며, 높은 전도속도를 가진다. Type IIb 섬유는 다수의 glycogen과 약간의 mitochondria를 가지며, glycolysis로부터 대부분의 에너지를 얻는다. 실제 근육 내에서는 여러 형태의 섬유들이 공존하고 있으며, 개인차에 따라 각 근육내의 비율이 달라진다. 동물실험을 통해 근 섬유의 종류는 그것의 innervation에 의해 크게 결정됨이 밝혀졌다. 예를 들어 fast-twitch에 우세한 근육에 slow-twitch nerve가 reinnervation되면 근육의 특성이 생리학적 조직학적으로 slow로 전환된다. 참고로 하나의 운동신경원 지배를 받는 운동단위내의 모든 근 섬유들은 같은 유형을 가진다.

섬유유형은 근육이 수행하는 기능 유형에 대응하여 분포된다. Slow-twitch 섬유들은 심부 자세 근육들에 많이 있으며, fast-twitch 섬유는 사지나 표층의 근육에 주로 많이 분포하고 있다. 특히 항중력 자세유지 근육들은 지구력을 더욱 필요로 하는 근육들이며, 이 근육들에서는 slow-twitch 섬유들의 비율이 높게 나타난다.

근수축 초기에는 type I 근섬유들이 먼저 수축을 시작하고, 필요시 뒤이어 type IIa와 IIb가 수축을 시작한다. 이런 순서의 근섬유의 동원이 일어나며, 미세한 근반응의 변화는 뇌의 조정을 통해 더욱 정교하게 이루어 진다. 근섬유들의 강화에 있어서 대부분의 type I과 IIa가 먼저 동원되기 전에는 type IIb가 동원되지 않기 때문에 type IIb를 훈련시킬 때는 어려움이 있다.

근육내 섬유 비율은 스포츠 활동에 따라 극명히 드러난다. 역도선수나 단거리 선수들에서는 느린-연축 섬유들보다는 빠른-연축 섬유들의 비율이 높게 나타나며, 반대로 마라톤 주자들에서는 일반적으로 느린-연축섬유의 비율이 높게 나타났다. 동물실험에서 스트레칭과 전기자극(20Hz), 저항훈련에 의해서 type I 근섬유 myosin heavy chain의 gene ｅxpression 촉진되고 mRNA와 ribisomes이 증가됨이 보여졌으며 인간에서도 이러한 변화들이 있음이 보고 되었다. 훈련에 의해 근 섬유의 형태가 바뀌는가에 대해서는 아직 정확히 밝혀지지 않았지만 근 강화와 지구력 훈련을 통해서 두 섬유들의 대사성이 증진된다는 것은 분명하다.

근력 발달과 관련된 생리학

    근력강화를 위한 부하훈련에 의해 근 크기가 증가되고, 근 비대가 일어난다는 것에 대해서는 의문의 여지가 없다. 무엇 때문에 근육이 비대해 지는가? 근 크기 증가에 대해 설명하는 다음의 여러 가지 이론들이 있다.

첫번째 이론은 훈련 후 섬유 분화에 의해 근 섬유 수가 증가한다는 것이다. 그러나 이 결과는 동물실험에서 얻어진 것이므로 인간에게 일반화시키기에는 무리가 따른다. 일반적으로 받아들여지는 설은 인간의 근 섬유 수는 유전적으로 결정되는 것이기 때문에 훈련에 의해 증가되지는 않는다는 것이다.

두 번째 이론은 모세혈관의 증가이다. 부하훈련 시 근육은 고강도로 일을 하기 때문에 근육내부로 산소와 다른 영양분을 제공하기 위한 많은 혈액공급이 필요하고, 이를 위해서는 모세혈관 수가 증가된다. 그러나 이 가설은 일부분만 받아들여진다.; 근력훈련동안 새로운 모세혈관이 발견된 것이 아니라 혈액공급의 요구도가 증가된 지역에서 휴지상태의 모세혈관들이 활성화되어 모자란 혈액을 보충해 주었다.

세 번째 이론은 근 크기 증가이며, 가장 신뢰성이 있다. 근 섬유들은 myofilaments라고 불리는 작은 단백질 filaments로 되어 있다. Myofilaments는 sarcomere 내부에 있는 단백질로 된 작은 수축성 기본 단위이며, 두 가지 형태가 있다; 가는 엑틴 myofilaments, 그리고 두꺼운 마이오신 myofilamnets. 엑틴과 마이오신 마이오필라멘트는 교각 또는 손가락 같은 분사를 통해 연결되어 있다. 근 수축 자극이 가해질 때, 교각은 두 마이오필라멘드를 가깝게 끌어 당긴다. 이에 근육은 짧아지고, 근육이 가로지르고 있는 관절은 움직이게 된다.

근력훈련 후 마이오필라멘트 크기와 수가 증가되면 각 근 섬유들의 횡단직경이 증가된다. 이러한 증가는 남성에서 부분적으로 잘 일어나며, 여성에 있어서도 약간의 근 크기 증가가 나타난다. 근육의 비대와 관련된 이유를 명확하게 밝히기 위한 더욱 많은 연구가 이루어 져야 한다.

저항운동에 의한 다른 생리학적 적응

저항훈련에 의해서 근 비대 외에도 다른 생리학적인 적응들이 일어난다. 건이나 인대와 같은 비수축성조직의 힘이 강해지고, 뼈의 무기질 함유도 증가된다. 뼈가 강해지므로 골절도 예방된다. 저항훈련의 강도가 심박률에 영향을 줄만큼 강해지면 최대 산소 흡수력도 증가하게 된다. 이는 무산소, 유산소 대사에 중요한 역할을 하는 여러 가지 효소들을 증가 시킨다.

저항훈련 기법

근력을 증진시키기 위한 여러 가지 저항운동 기법으로 등척성 운동, 점진 저항운동, 등속성 운동, 순환훈련(circuit training), plyometric 운동이 있다. 재조건화(reconditionning)라는 하나의 기본적 원칙 아래 여러 가지 기법들을 사용할 수 있다. 근력 증진을 위해서는 현재보다 높은 단계의 일, 즉 과부하 상태의 운동이 필요하다. 근 수축을 장시간 유지하더라도 과부하가 이루어지지 않는 상태로 근력훈련을 지속하면 실질적인 근력강화를 얻을 수는 없다. 적절한 부하훈련은 근력과 지구력 두 가지다 증강 시키며, 훈련프로그램에서는 지구력 증강에 더 중점을 두는 것이 좋다. 여하튼 효과적 근력증강을 위해서는 지속적인 점진 저항훈련을 해 주어야 한다.

재활프로그램에서는 치유과정(healing process)에 맞추어 점진 과부하의 정도를 결정해야 한다. 이때 치료사는 특정 활동이나 특정 스포츠와 관련된 운동의 강도를 적극적으로 강하게 할 필요가 있으며, 만약 이러한 과정 중에 통증이나 부종증가와 같은 악화신호가 나타난다면 그 강도를 재조절 해 주어야 한다.

등척성 운동

등척성 운동은 근육의 길이가 일정하게 유지된 상태에서 근육의 장력을 높이는 것이며, 고정적 저항에 대해 최대의 힘까지 장력을 발달시킬 수 있다.(그림 4-4). 근력증강은 등척성 운동시에도 일어나며, 이를 위해서는 관절각에서 근력의 20%를 더하여(overflow) 등척성 운동을 시행한다. 운동을 하지 않은 관절각에서는 운동활동이 결여되어 있기 때문에 근력곡선이 드라마틱하게 꺽어진다. 이는 특정 각도에서의 근력증가가 다른 각도에서는 큰 영향을 미치지 못함을 보여주는 것이다.

등척성 운동의 다른 단점은 심장 수축기 혈압이 갑자기 높아지기 때문에 심혈관계 질환이 유발될 수 있다는 것이다. Valsalva현상에 의한 이러한 심장 수축기 혈압상승은 가슴 내부의 압력을 증가 시킨다. 최대 수축동안 호흡을 안정적으로 해 주면 이러한 현상을 최소화되며, 급격한 압력상승도 예방된다.

이미 재활치료에서는 등척성 운동을 광범위하게 적용하고 있다. 근력운동은 수많은 질환을 치료하기위한 치료의 일부로 적용되고 있지만 전범위의 근력증강 운동들이 오히려 이러한 질환들을 악화시키는 경우도 많다. 때문에 안정적인 치유과정이 진행되어 전범위의 운동이 가능해 질 때까지는 증상이 나타나지 않는 범위 내에서 각도별로 등척성 운동을 먼저 실시함이 바람직하다. 일반적으로 매 시간마다 10초간의 등척성 수축을 10회 또는 그 이상 실시한다. 그러나 너무 지나친 반복은 미세손상을 일으키거나 피로도를 높일 수 있기 때문에 적절한 관리와 주의가 필요하다.

특정 각도에서 근력이 충분치 않아 움직임이 부드럽지 않은 경우가 있는데, 이 지점을 slicking point라 한다. 이 지점에서의 등척성 운동을 통해 그 각도 주위에서의 부분적 근 강화를 얻게 수 있으며, 후에 부드러운 전범위의 움직임을 가지게 된다.

점진 저항운동

근력 증강을 위한 가장 보편적으로 쓰이는 저항훈련기법은 점진 저항 운동이며, 덤벨이나 바벨, 여러 가지 장비 등의 고정된 부하를 극복하는 수축을 통해 근력을 강화시키는 것이다. 점진적 저항운동에서는 근 길이가 변하는 등장성 수축을 주로 이용한다.

근심성과 원심성 수축

등장성 수축으로는 근심성과 원심성 수축이 있다. 어떤 힘을 냄에 있어서 원심성 수축은 근심성 수축에 비해 적은 수의 운동단위를 필요로 하며, 연부조직의 저항 때문에 원심성 수축은 어떤 저항에 대해 더 큰 힘을 만들어 낸다. 원심성 수축으로 특정한 힘을 낼 때 소수의 운동단위만 필요하며, 더 많은 힘이 요구될 경우에는 다른 운동단위들이 동원되므로 쉽게 더 많은 힘을 내게 된다. 또한 동원되는 운동단위가 적으므로 산소 소모량도 원심성 수축은 근심성 수축에 비해 훨씬 적다. 때문에 원심성 운동의 역학적 효능은 근심성 운동에 비해 수배가 된다.

전통적으로 점진 저항운동은 근심성 수축 위주로 이루어졌다. 원심성 수축을 이용한 훈련이 부각된 것은 최근 들어서이며, 원심성 수축은 빠른 속도의 역동적 활동동안 지절 동작을 감속 시키는데 중요한 역할을 한다. 예를 들어 투수가 공을 던질 때 견갑상완관절의 외회전근들은 8000도/초의 각속도로 내회전 하면서 원심성 수축을 한다. 근육이나 관절조직이 이러한 원심성 힘을 충분히 감당할 수 없을 경우 조직 손상이 일어난다. 그러므로 재활치료에서는 반드시 스포츠와 같은 역동적인 활동을 위한 원심성 수축을 병행하여 훈련을 실시한다. 원심성 수축은 자유부하 상태나 등장성 운동장비, 등속성 장비를 사용해서도 실시 가능하다. 등장성 수축은 plyometric 운동이나 기능적 PNF 근강화와 병행하여 적용한다.

 

등장성 운동 장비

  점진 저항운동을 위한 자유부하(free weight) 장비로 아령, 모래주머니 등이 많이 쓰인다. Universal, Nautilus, Eagle, Body Master, Keiser, Paramount, Continental, Pyramid, Sprint, Hydrafitness, Dynatrac, Future, Bull 등의 회사에서 제작한 다양한 기계들도 있다. 덤벨이나 바벨은 막대 양쪽에 다양한 무게를 더하거나 변화를 줄 수 있으며, 반면에 기계들은 간단한 열쇠 조작만으로 무게를 조절할 수 있도록 제작되어 있다.

  자유부하 장비와 기계는 장단점들이 있는데, 일반적으로 기계는 사용이 자유부하에 비해 안전한 편이다. 예를 들어 대표적인 자유부하 장비인 역기를 누워서 들 때 부하가 너무 무거우면 역기에 깔려서 가슴을 다치는 경우가 발생한다. 그러나 상용화된 기계에는 압착을 예방하기위한 안전장치가 있으므로 직접적인 손상을 막을 수 있다. 또한 부하 조절도 기계는 단순한 키 조작만으로도 가능하지만, 자유부하 장비는 일일이 양쪽의 균형을 맞추어 무게를 조절해야만 한다. 그러나 비용과 활용성 면에서는 자유부하 정비가 저렴하고 보편적이기 때문에 보편적으로 일상생활에서는 자유부하 장비를 주로 사용하고 있다.

  저항 훈련에서는 치료용 고무(surgical tubing)도 광범위하게 사용하고 있으며, 고무를 이용한 저항훈련의 장점은 다양한 방향으로 운동이 가능하다는 것이다. 단순한 면에서 뿐만 아니라 기능적 활동과 연계된 면에서도 근력강화를 할 수 있다. 고무를 이용한 plyometric, PNF 기법에 대해서는 다른 곳에서 자세히 언급한다. 다양한 장비를 이용한 저항훈련에서도 점진 저항이라는 동일한 원리에 입각하여 운동을 실시한다. 점진 저항운동에서는 원심성과 근심성 수축을 필수적으로 병합하여 적용한다. 근력 발달을 위해서는 1-2초 정도의 근심성 수축과 2-4초 정도의 원심성 수축을 병행한다. 근심성 수축과 원심성 수축의 비율은 1:2 정도의 비율로 하는 것이 좋으며, 생리학적으로 근육은 원심성 보다는 근심성 수축에서 더 쉽게 피로를 느낀다. 등장성 운동동안 근 수축에 의해 각도가 바뀔 때마다 근육이 낼 수 있는 힘도 변화된다. 등장성 운동의 단점은 각도에 따라 근육의 효율이 달라지므로 모든 각도에서의 일정한 저항운동이 이루어지지 않는다는 것이다. 이를 보완하기 위해서는 각도별로 일일이 부하나 저항의 양을 조정해주어야 한다.

점진 저항운동기법

  점진 저항운동에 있어서 용어에 대한 정의는 매우 중요하다. 일관적인 치료프로그램을 위해서는 각 용어에 대한 정의를 명확히 해 두어야 한다.

반복(Repetitions) = 특정 움직임을 반복한 횟수

최대반복 (RM, Repetition Maximum) = 주어진 부하를 최대로 반복 할 수 있는 횟수

Set = 특정한 반복 횟수

강도(Intensity) = 부하 또는 저항의 양

회복기(Recovery Period) = 각 set 사이의 휴식 간격

주기(Frequency) = 일주일 동안의 실시하는 운동 횟수

근력증강훈련을 위한 특정기법

  근력증강을 위해 다양한 기법들이 추천되고 있다. 상당수의 연구들에서는 사용되는 무게의 양, 반복 수, set, 훈련 주기 등이 근력증강훈련에 미치는 영향에 대해서 연구가 이루어졌다. 각 프로그램별로 최대 근력을 얻을 수 있는 가장 이상적인 부하량, 반복횟수, 주기 등을 제시하고 있다. 여하튼 어떤 치료 프로그램을 적용하더라도 치유과정을 고려하여 실시해야 한다. 근육의 힘을 강화하기 위해서는 과부하가 필수적이며, 부하량과 반복 횟수는 일상 작업을 감당할 수 있을 정도의 고강도로 해 주어야 한다.

  재활 프로그램에서 처음으로 광범위하게 채택된 근 강화 프로그램은 10RM을 기본으로 하고 있는 DeLorme 프로그램이다. 이는 정확히 최대 10회를 들 수 있는 무게를 사용한다.

  Zinovieff는 DeLorme프로그램과 비슷한 Oxford법을 제안했다. 이는 재활 초기, 중기, 고급 단계에 이용되도록 짜여져 있다. 차이가 있다면 3sets 순서가 반대로 되어 있다는 것이다. Macqueen법은 초기부터 중기, 고급 단계로 되어 있다.

Sanders 프로그램은 재활의 고급단계에서 이용되도록 짜여져 있으며, 체중의 비율에 맞춘 공식에 근거하여 부하 정도를 결정한다.

Barbell squat  - 체중의 45%

Barbell bench press  - 체중의 30%

Leg extension -체중의 20%

Universal bench press -체중의 30%

Universal leg extension -체중의 20%

Universal leg curl -체중의 10-15%

Universal leg press -체중의 50%

Upright rowing -체중의 20%

    Knight는 점진 저항운동이라는 개념을 재활에서 적용했다. 그의 DAPRE(daily adjusted progressive resistive exercise)프로그램은 환자의 진행상태에 따라 재활프로그램의 차이들 두고 실시한다.

    Berger는 개개인의 한계에 맞춘 기법을 제시했다. 어떤 운동을 할 때 무게의 양을 6-8RM으로 정하여 3 sets를 실시한다. 각 set 사이에는 60-90초 정도의 회복기를 가진다. 여러 번 반복 시행을 통해 처음 무게를 결정하며, 정확한 6-8RM을 결정하는데 착오가 있을 경우도 있다. 만약 3 set의 6RM을 완벽이 수행치 못하면, 무게가 너무 무겁기 때문이므로 무게를 줄여주어야 한다. 8RM을 3set 이상 수행할 수 있으면, 무게가 너무 가벼운 것은 의미하므로 무게를 더욱 늘려줄 필요가 있다. 무게를 늘릴 때는 현재 무게의 10%정도씩 늘려주며, 이때 적어도 6RM의 3set를 수행할 수 있을 정도로 늘려준다.

  재활을 목적으로 하는 경우 근력증강 운동은 날마다의 기준을 보면서 실시하며, 운동 후의 반응을 반드시 평가해야 한다. 치유과정이 진행됨에 따라 통증이나 부종은 더 이상 문제시되지 않으면 특정 근육이나 근육군에 대한 지속적인 훈련을 격일간으로 실시한다. 이러한 측면에서 부하훈련의 주기는 적어도 일주일에 3회 정도 시행하며, 주당 4회 이상 시행할 필요는 없다. 일반적으로 역도선수의 경우 매일 들기를 연습한다; 그들은 날마다 다른 근육군들을 운동시킨다. 예를 들면 월요일과 수요일, 금요일은 상체를 단련하고, 화요일과 목요일, 토요일을 하체를 단련시킨다.

등속성 운동

  등속성 운동은 일정한 속도로 근 수축이 일어나면서 근 길이가 변화하는 운동이다. 이론상으로 등속성 운동기계는 동작이 일어나는 전 범위에서 최대저항을 제공한다. 등속성 기계에 의한 저항은 개인이 만들어 내는 torque와 관계없이 미리 정해놓은 속도에 의해서만 움직인다. 그러므로 등속성 운동의 열쇠는 저항의 크기가 아니라 움직이는 속도이다.

  상용화된 등속성 장비로는 Ariel Computerized Exercise System, Cybex, Orthotron, Biodex, KinCorm, Lido, MERAC, Mini-gym이 가장 보편적이다. 일반적으로 이러한 장비들은 수역학(hydraulic), 기체역학(pneumatic), 역학적 압력계(mechanical pressure systems)를 이용하여 일정한 속도의 동작을 만들어 낸다. 등속성 운동기계의 주요한 장점은 고정된 속도로 근심성, 원심성 수축을 할 수 있다는 것이다.

등속성운동의 조건

  등속성 장비는 저항의 힘 크기와 관계없이 일정한 속도를 낼 수 있도록 제작되어 있다. 최대의 힘 또는 반 정도의 힘을 내더라도 속도는 일정하게 고정되어 있다. 등속성 장비를 이용하여 최대의 효과를 내기 위해서는 가능한 한 최대의 근력(최대 노력)으로 훈련을 해야만 한다. 최대 노력은 등속성 근력훈련 프로그램에서 주요한 중요한 요인이다.

  등속성 장비를 이용해 최대한 효과를 얻기 위해서는 자발적 최대 노력이 필요한데 부하훈련 프로그램에서 동기의식을 가지고 훈련에 임하기는 쉽지가 않다. 대상자들이 말로만 최대 노력을 하고 있다고 표현 하는 경우가 많기 때문이다. 최대 효과를 위해서는 대상자 스스로가 점진 저항 운동프로그램에서 자신이 어느 정도 무게를 몇 회 반복하여 들 수 있는가를 자각하고 있어야 한다. 참여 동기가 높을수록 등속성 훈련 효과도 높게 나타난다. 이론적으로는 저항력과 속도가 전범위에서 동일하게 나타나도록 등속성 훈련을 시행하면 최대 근력을 얻을 수 있다고 한다. 그러나 이러한 이론을 지지할 수 있는 연구들이 아직 완전치 않다.

  이 같은 최대 근력 증강이 실제 생활에서 어느 정도 영향을 미치는가에 대해서는 의심의 여지가 있다. 실제 생활에서 필요한 힘은 장소를 이동하거나, 물건을 옮길 때 드는 힘 정도이다. 과연 일반인들이 그 만한 노력을 기울여서 최대의 힘을 얻었다 하더라도, 그 힘의 활용도는 그다지 높지 않다. 그러나 운동 선수들의 경우는 이러한 체력향상이 운동 수행력을 증진시키는 걸로 알려져 있다.

  등속성 장비의 또 다른 단점은 비용이 많이 든다는 것이다. 설치와 소프트웨어의 교체 시에 많은 비용이 들며, 무엇보다는 훈련 자체가 현실성이 결여되어 있다는 것이다. 때문에 이 장비는 주로 진단용이나 재활도구로만 사용되고 있다.

재활에 있어서의 등속성 훈련

  1980년대부터 등속성 근력검사가 재활프로그램의 일부로 사용되기 시작했다. 이는 근력을 객관적으로 양적 평가 하는데 도움을 주었고, 때문에 진단을 위한 도구로써 유용하였다.

  특정한 속도로 훈련이 가능하므로, 빠른 수축과 느린 수축 재활프로그램간의 차이를 밝히는데 도움이 되었다. 빠른 속도로 훈련을 했을 경우에는 속도와 관련된 근력이 증가되고, 약간의 근 부피 증가가 보여졌다. 이는 빠른 속도의 훈련이 type II 근육섬유 위주로 자극한다는 것을 의미한다. 반면에 느린 속도의 훈련에서는 좀 더 효율적으로 운동단위를 발화 시킴으로써 신경근 효능을 증가 시킬 수 있다.

   1990년대 초기부터 기능적 속도의 양적 torque평가를 위한 등속성 장비의 가치에 대한 의문이 제기되었다. 여기에 대한 자세한 내용은 다른 곳에서 세부적으로 설명한다.

순환훈련(Circuit Training)

  순환훈련은 손상조직 치유가 진행되는 동안 신체 다른 부분 근력이나 지구력을 증가 또는 유지시키기 위해 사용하는 기법중 하나이다. 순환훈련은 부하훈련, 유연성, 미용체조, 유산소운동 등을 다양하게 병행하는 것이다. 순환 순서는 목적에 따라 다양하게 짜여진다. 순환훈련 시 대상자는 빠르게 장소를 옮겨가며 일정한 시간 내에 각 장소에서 주어진 운동을 수행한다. 일반적으로 순환은 8-12개의 장소에서 이루어지며, 전체적인 순환을 3회 반복한다.

  순환훈련은 근력과 유연성 증진에 가장 효과적인 기법이다. 만약 각 운동간의 간격을 줄이거나 부하를 고강도로 하거나, 또는 이전보다 높은 단계의 훈련을 수행하도록 하면 이러한 순환에 의해서 심호흡계 기능의 증진도 얻을 수 있다. 이러한 순환훈련이 심호흡계의 지구력을 증진에 매우 효과적이라는 것을 밝혀주는 연구는 그다지 많지 않다. 그러나 근력과 지구력 증진에 가장 유용하다는 것은 의심의 여지가 없다.

플리오메트릭 운동(Plyometric Exercise)

  플리오메트릭 운동은 주로 스포츠 치료사들이 재활프로그램의 마지막 단계에서 많이 사용하는 기법이다. 플리오메트릭 운동은 근육의 빠른 원심성 스트레칭 후에 짧은 시간동안 힘찬 폭발적 움직임을 촉진-발달 시키기 위한 빠른 근심성 수축을 강조한 특수한 운동이다. 근심성 수축 이전에 근육을 휴식길이에서 곧바로 최대 스트레칭 시키고, 최대저항상태에서 근육은 이 상황을 극복할 수 있다. 플리오메트릭 운동에서는 원심성 수축의 속도를 강조한다. 스트레칭의 양보다는 스트레칭의 비율이 더 중요한 의미를 지니며, 플리오메트릭 운동의 장점은 역동적 움직임에서 원심성 조절을 발달시키는데 도움을 준다는 것이다.

  플리오메트릭 운동은 하체를 위해서는 hop, bounds, depth jumping 이 있으며, 상체를 위해서는 치료용 공과 다른 부하장비들을 사용한다. Depth jumping은 대표적인 플리오메트릭 운동으로서 특정 높이를 뛰어 넘고 난 후 발이 땅에 닿는 순간 바로 다시 뛰는 것이다.

  뛰기는 근골격계에 상당한 스트레스를 주게 된다. 때문에 대상자의 연령, 성별, 활동력 등을 고려하여 각 개인에게 알맞은 프로그램을 짜 주어야 한다. 플리오메트릭 운동에 대한 자세한 내용은 6장에서 설명된다.

열린사슬과 닫힌사슬운동(Open VS. Closed Kinetic Chain Exercises)

  운동사슬의 개념은 상지와 하지의 해부학적 기능적 연관성에 대해서 언급하는 것이다. 체중지지 상태에서 하지 운동사슬은 발과 족관절, 하퇴, 슬관절, 대퇴, 고관절간의 힘 전달과 관계있다. 손으로 체중을 지지하고 있는 상태에서의 상지 운동사슬은 수관절, 전완, 주관절, 상완, 견갑대 간의 힘 전달에 대한 것이다.

열린 운동사슬은 손이나 발이 땅이나 다른 면에 접촉되지 않은 상태를 말한다. 닫힌 운동사슬에서 발이나 손은 체중을 지지하고 있다. 이러한 열린 사슬과 닫힌 사슬 위치는 해부학적으로 근위부에 위치한 분절의 움직임에 더 많은 영향을 미친다. 열린 사슬에서 닫힌 사슬로 변화가 있을 경우 족관절과 슬관절, 그리고 고관절의 회전단위에서 방향전환이 일어난다. 닫힌 운동사슬에서는 힘이 지면에서 시작되고, 전달된 힘이 각 관절에서 가해지게 된다. 또한 닫힌 운동사슬에서는 이 힘이 다양한 조직과 해부학적 구조에 의해 흡수되며, 이 과정에서 열린 운동사슬보다는 훨씬 간단하게 힘이 분산된다.

  이미 많은 치료사들이 닫힌 사슬 근강화 기법을 널리 사용하고 있다. 발로 바닥을 딛은 상태에서 운동을 하거나 손으로 체중을 지지하는 자세를 사용하는 닫힌 사슬활동은 열린 사슬활동보다 더 기능적이다. 그러므로 재활운동에서는 신체 각 분절의 분리 운동보다는 전체적인 운동사슬을 이용한 근 강화를 함이 좋다.

근 강화와 근 지구력을 위한 훈련

근 지구력은 오랜 시간동안 어떤 저항에 대하여 반복적인 근 수축을 할 수 있는 능력이다. 팔 또는 다리의 국소근에 대하여 어떤 힘을 지속적으로 발휘할 수 있는 능력(정적 지구력)과 어떤 일정한 힘을 일정한 속도로 반복하여 발휘하는 능력(동적지구력)이다. 전자는 지속되는 최장시간으로 평가하고 후자는 반복할 수 있는 총 횟수로 평가한다.

대부분의 부하훈련은 근 강화와 근 지구력과 밀접한 관련을 지니고 있다. 하나의 기능증가가 있으면 다른 하나도 동시에 강화되는 경향이 있다.

근 강화를 위한 부하훈련에서는 주로 무거운 중량을 저 빈도로 이용한다. 반대로 지구력 훈련을 위해서는 가벼운 중량을 최대한 반복한다. 일반적으로 근육 내 모세혈관이 많을수록, type I 섬유가 많을수록 능력이 높아진다.

근 지구력 훈련은 10-15회의 반복을 점진 저항 훈련방식으로 3 set로 실시한다. 근력이 강한 사람일수록 근 지구력도 강한 편이다.

남녀간의 근 강화 훈련 차이

  운동선수에 있어서 근 강화 훈련은 필수적인 것이다. 남녀 운동선수들에 있어서 남녀간의 근력훈련을 위한 접근법의 차이는 없다. 그러나 객관적인 약간의 생리학적 차이가 남녀간에 존재한다.

  일반적인 여성은 부하훈련을 통해 특이한 근 비대가 생기지는 않는다. 특이한 근 비대는 testosterone으로 알려진 스테로이드성 호르몬에 의해 좌우된다. Testosterone은 남성호르몬의 하나이며, 일부 여성들로 이러한 호르몬을 가지고 있는 경우가 있다. 이 호르몬이 많은 여성들은 근육형의 몸매를 지니며, 몸에 털이 많고, 목소리는 저음이며, 근육의 발달도 더 많이 일어난다. 평균적인 여성 선수들에 있어서 부하훈련에 의해 근육의 크기가 커지지는 않으며, 근육의 긴장도는 증가되는 되는 편이다. 근 긴장도는 휴식상태에서 보여지는 근육의 기본적인 긴장 정도를 말한다. 초기 근 강화 훈련에서는 근력이 드라마틱하게 빠르게 증가된다. 근육이 수축하기 위해서는 신경계로부터 근육까지 자극전도가 이루어져야 된다. 각각의 근 섬유들은 특정한 운동단위의 신경지배를 받는다. 부하훈련 시 특정 근육에 과부하가 걸리면 근육은 더욱 효과적으로 일을 하기 위해 힘을 낸다. 좀 더 많은 운동단위가 발화하면서, 수축하는 근 섬유의 수도 증가하게 되고 근육은 더 강력한 수축을 하게 된다. 결과적으로 남성과 여성은 부하훈련 초기에 급격한 근 강화를 이루게 된다. 여성의 경우 초기에는 신경근계의 효율이 증가함에 따라 엄청난 근력증가를 보이지만 점차적으로 편평하게 되고, 지속적인 근 강화훈련 프로그램 동안 최소한의 근 강화만 일어난다. 남성에 있어서 초기 신경근 근력강화는 여성과 같이 보여지며, 적절한 훈련이 계속될 경우에는 지속적으로 근력이 증가한다. 그러나 testosterone이 많은 여성에 있어서는 근 크기가 증가 할 수 있으므로 근력이 강해질 가능성이 있다.

  남성과 여성의 근력단계의 차이는 지방을 뺀 체중에서 잘 드러난다. 남성에 비해 여성의 근력/체중 비의 감소되어 있는 것은 체 지방의 때문이다. 체 지방을 감소시키기 위한 부하훈련을 통해 근력/체중 비는 유의하게 증가한다.

  신체의 크기와 구성부위에 따라 근력의 차이는 극명하게 드러난다. 여성은 남성에 비해 하지 근력이 잘 강화되는 편이며, 상지는 남성과 비슷한 정도의 강화를 보인다.

재활에 있어서의 특수한 근 강화 훈련

  근 수축은 관절 움직임을 만든다. 재활프로그램에서 저항훈련 목적은 특정근육을 강화하거나 특정 관절에서 움직임을 효율적으로 획득하는 것이다.

다음의 운동들은 자유부하장비(덤벨, 바벨)를 이용하여 특정 근육을 강화 보다는 특정 관절의 동작 위주로 실시하는 운동들이다. 재활을 위해 광범위하게 이용되는 다른 근 강화 기법들로는 등속성 운동, plyometric 운동, 닫힌 사슬운동, 그리고 PNF 등이 있으며, 자세한 내용은 다음 장들에서 언급한다.

Reference

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위 자료는 임상적 경험이 적은 임상 1-2년차 또는 물리치료 임상실습을 앞두고 있는 졸업예정자들에게 도움을 주고자 작성한 것입니다. 대구대학교부속 재활의원에서 매주 임상물리치료와 관련된 study를 하고 있으며, 이 자료는 그 중의 일부입니다. Therapeutic exercise와 관련된 개념들과 각 관절별로 실제 임상에서 적용되는 운동을 중점적으로 편집 정리하고 있으며, 총 22개 chapter에서 제가 맡은 부분은 strength and endurance, therapeutic modality, back rehabilitation 입니다. 아직 교정 작업 중이며, 자료 정리가 끝나면 free copy version 또는 인터넷상으로 자료들을 올릴 예정입니다. 내용상 미비한 점에 대해서는 연락을 주시면 나름대로 최선을 다해 첨가하도록 하겠습니다.    

2000. 9.1  열린 정보를 추구하는 giftset!!!