초음파 탄성 분석법을 이용한 근경직의 객관화에 관한 연구

Abstract

본 논문은 초음파 탄성 분석법을 이용하여 근경직을 객관적으로 평가하기 위한 연구이다 일상생활에서 무거운 물건을 옮길 때 근력운동을 하는데, 극심한 근력운동을 지속적으로 행할 때 근육의 근피로(muscle fatigue)가 발생하며 근피로가 누적되면 근육이 단단해지는 근긴장을 유발한다. 근긴장의 불수의적 수축현상은 근긴장이상증(dystonia), 근긴장성 발달장애의 형태로 나타나며, 관절의 기능적 손상과 뒤틀림, 자세나 운동의 기능유지를 위한 과도한 동작을 일으킨다. 이러한 질병을 진단하기 위해서 전문의의 촉진, Modified Ashworth Scale(MAS)법과 같은 주관적인 방법을 사용하고 있으므로 정량적이며 객관적인 측정 및 분석 방법이 필요하다. 본 연구에서는 근긴장이 누적되어 발생하는 근경직을 분석하여 불수의적 수축현상을 객관적으로 평가하기 위해 초음파 탄성분석 시스템을 설계 및 제작하였고, 이를 이용하여 근경직도를 분석하였다. 일차적으로 인체의 탄성도를 측정할 수 있도록 프로브와 초음파 분석시스템을 설계 및 제작하였다. 설계된 시스템 검증을 위해서 경화제와 연화제의 배합 비율에 따라 탄성도가 차등을 보이도록 한 플라스틱 팬텀을 제작하였다. 제작된 팬텀에 범용 장비(Micro Indenter)와 설계된 시스템을 적용하여 성능을 검증하였다. 또한 설계된 시스템과 근력측정 장비(Biodex system3)를 이용하여 피실험자 7명의 하지 대퇴직근으로부터 동시에 근긴장도를 측정 및 비교분석하였다. 근피로를 유발하기 위해 등척성, 등속성 운동을 실시하는데 우선 설계된 시스템으로 피실험자에게 등척성 운동을 실행하여

근긴장을 측정한다. 그리고 근피로를 회복한 후 등속성 운동의 실험결과를 바탕으로 근경직도를 분석하였다. 이때 능동조절은 3단계로 하였고, 가장 낮은 MVC의 20%단계의 결과를 근경직도 분석에 이용하였으며, 운동 전, 후의 근긴장도 결과를 바탕으로 근경직도를 분석하였다. 또한 혈중 젖산 농도를 측정하여 비교 분석하였다. 플라스틱 팬텀을 이용한 설계된 시스템과 범용장비의 결과를 비교할 때 평균 오차는 5% 이하를 보여 설계된 초음파 탄성도 시스템의 정확도를 검증하였다. 검증된 시스템과 근력측정장비를 이용하여 인체 근육조직에 대한 근긴장도를 측정한 결과는 선형관계(평균 =0.89)를 보여주었으며, 이로부터 초음파 탄성분석법을 이용한 근긴장도 측정의 가능성을 확인하였다. 근경직도 평가 실험에서 등척성 운동 전, 후의 근긴장도를 측정함으로써 능동조절상태에서 근경직도 측정이 가능함을 알 수 있었다. 또한 운동 중 측정된 혈중 젖산농도와 근경직도의 비교 분석 결과 선형관계(=0.74)를 보여줌으로써 본 연구에서 제안한 근경직도 측정이론의 유효함을 확인할 수 있었다. 상기의 결과를 토대로 설계된 초음파 탄성분석 시스템의 성능 및 유효성을 확인하였고, 근긴장도 측정이 가능하며, 운동 전, 후의 근피로에 의해 발생하는 근경직도를 정량적이고, 객관적으로 측정이 가능함을 확인하였다. 향후 추가연구를 통해 근긴장도 측정시 변위의 정확한 측정을 위해 사용한 초음파 센서의 해상도를 조절할 필요가 있으며, 로드셀의 측정 범위를 줄이고 해상도를 높여 다양한 근육에 대한 적용도 고려하여야 한다. 또한 근긴장도 측정에 사용되고 있는 Myometer를 이용하여 동일한 방법으로 근경직도를 측정한 결과를 비교할 필요가 있다.