근력과 지구력 (Muscular Strength and Endurance) - 3

아래 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!!!

 

 

 

근력과 지구력 (Muscular Strength and Endurance) - 3

 

 

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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