The purpose of this study was to investigate the effects of ankle muscle contraction method on strength, flexibility and balance of ankle joint in high school football player.
Thirty-six high school soccer male players participated in this study. There were three groups (1) concentric contraction exercise (CON, n = 12), (2) eccentric contraction exercise (ECC, n = 12) and (3) CON + ECC (n = 12). Exercise program consist of plantar flexion, dorsi flexion, and inversion, eversion and these exercise was performed 10 repetition, 2set (CON+ECC=1set), 30°/sec, 60°/sec, 90°/sec, 120°/sec in each group. All subjects performed same volume of exercise condition on a isokinetic exercise.
First, the muscle strength of the ankle joint was significantly higher after isokinetic exercise program in plantar flexion (p<.05), dorsi flexion (p<.01), inversion (p<,05) and eversion (p<.01). Second, the flexibility of the ankle joint was significantly higher than in plantar flexion (p<.01), dorsi flexion (p<.05), inversion (p<,05) and eversion (p<.01). Third, blance of the ankle joint was higher (p<.05) in the anterior and anterolateral joints compared with the group that performed only the concentricl contraction and the eccentric contraction (P<.05) compared to before the isokinetic exercise program. In the lateral direction, there was a significant difference between groups (p<.01) and between measurement periods (p<.05). In the posterolateral direction, the combination of the concentric contraction and eccentric contractions was higher than the group with only the concentric and eccentric contraction (P <.01). In the posterior direction, there was a significant difference between the groups (p<.01) and the measurement period (p<.05). Significant differences were noted between posteromedial and medial direction (p<.01).
These suggest that the combined of concentric and eccentric contraction exercise of ankle joint can improve to greater balance compared with only performing concentric and eccentric contraction exercise.
축구는 동적인 상황에서 패스, 킥, 태클, 터닝, 점핑과 같은 다양한 동작과 더불어 방향을 전환하며 이 때 발과 발목관절 주변의 근육들의 상호 복합적인 작용을 통하여 수행되는 스포츠 종목이다(
만성적인 발목 염좌의 원인은 다양하지만 주로 앞정강근(tibialis anterior muscle)과 긴종아리근(peroneus longus muscle)의 근력과 고유수용감각 기능의 감소로 인한 발목의 불안정성이 증가하고, 결국 반복적인 발목 염좌를 일으키는 요인이 된다(
발목의 불안정성을 해결하기 위한 운동으로는 발목 주위 근육강화 운동과 관절운동범위와 안정성을 위한 고유수용성 감각 증진운동 그리고 민첩성 강화 운동을 포함한 치료적 운동들이 요구되고 있다(
한편, 저항성운동의 근수축 특성은 등장성(isotonic)운동이며, 등장성 운동은 다시 단축성수축(concentric contraction)과 신장성수축(eccentric contraction)으로 구분된다. 운동으로 의한 근손상의 정도는 단축성 신장에 비해 신장성수축이 크다고 알려져 있지만(
이에 이 연구에서는 고등학교 축구선수를 대상으로 단축성수축(CON)과 신장성수축(ECC) 그리고 단축성과 신장성수축 결합운동(CON+ECC)이 발목의 근력, 유연성 그리고 평형성에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
이 연구의 대상자는 경기도 소재 C재활센터에 내원한 고등학교 남자 축구선수 36명을 대상으로 하였다. 이들은 지난 3년간 오른발을 우세측으로 하는 발목에 3회 이상 5회 미만의 만성 발목 염좌를 경험하였지만 최근 3개월 이내 발목 염좌가 없었으며 발목 이외의 신체는 의학적으로 이상이 없었다. 대상자는 본 실험의 취지에 대하여 충분히 이해한 후에 참여하였다. 대상자들의 신체적 특성은
대상자는 8주간 주3회 등속성 장비(Biodex system)를 이용하여 발목관절 운동 프로그램에 참여하였다. 준비운동은 스트레칭과 고정식 자전거 에르고미터를 10분간 실시하였고, 본 운동으로 발목관절의 발바닥 굽힘(plantar flexion)과 발등 굽힘(dorsi flexion) 그리고 안쪽 번짐(inversion)과 가쪽 번짐(eversion)을 30°/sec, 60°/sec, 90°/sec, 120°/sec에서 각 그룹의 특성에 맞는 근수축 방법을 10회 2세트를 수행하였고, 단축성과 신장성수축이 결합된 그룹은 다른 그룹과 운동량을 동일하게 하기 위하여 1세트를 수행하였으며, 세트 간 휴식시간은 90sec로 하였다. 본 운동 이후 정리운동으로 스트레칭과 자전거에르고미터를 실시하였다. 등속성 운동 프로그램은
발목관절의 가동범위를 검사하기 위하여 고니오미터를 사용하였으며 측정방법은
측정자는 대상자의 발목이 중립상태를 유지한 상태에서 발목이 발등 굽힘과 발바닥 굽힘이 되도록 손을 이용하여 가볍게 유도하였으며, 이때 측정자의 추가적인 자극이 전달되지 않도록 최소한의 힘으로 측정을 실시하였다. 고니오미터의 축은 발목관절의 안쪽에 움직이지 않도록 고정하고 고정팔은 하퇴의 안쪽면의 중심을 따라 위치하였으며, 운동팔은 첫 번째 중족골을 따라 위치한 후 측정하였다.
측정자는 대상자의 발목이 중립상태를 유지한 상태에서 경골과 비골을 움직이지 않도록 고정한 후 발목을 안쪽 번짐과 가쪽 번짐을 측정하였다. 안쪽 번짐은 측정자가 저측 굴곡과 안쪽 번짐동작을 유도하여 측정하였으며, 가쪽 번짐은 측정자가 가쪽 번짐과 발등 굽힘 동작을 유도한 후 측정하였다.
발목관절의 등속성 근력 측정을 위해 Biodex system Ⅲ(New York, USA)를 이용하였다. 검사 전 대상자가 익숙하게 적응할 때까지 준비운동으로 충분히 실시하였다. 대상자는 측정기기에 등을 뒤로 편안하게 기대어 앉았다. 발목관절의 운동축과 기계의 운동축이 일치하도록 위치시킨 상태에서 발목관절 이외의 관절의 움직임을 최소화하기 위하여 상태와 골반 그리고 하지를 고정하였다. 발목관절의 운동범위는 대상자의 안전을 고려하여 안쪽 번짐 0°-55°, 가쪽 번짐 0°-40°, 발바닥 굽힘 0°-50°, 발등 굽힘 0°-20°로 제한하여 측정하였으며, 측정 전 3회의 연습을 수행하고 각속도 60°/sec로 5회 실시 하였으며 검사 간 휴식시간은 30초를 주었다.
발목의 평형성 검사는 축구선수의 특성을 고려하여 동적 평형성 검사 Star Excursion Balance Test(SEBT)를 실시하였다. SEBT 검사는 편평한 바닥에 앞쪽(anterior), 앞가쪽(anterolateral), 가쪽(lateral), 뒤가쪽(posterolateral), 뒤쪽(posterior), 뒤안쪽(posteromedial), 안쪽(medial), 앞안쪽(anteromedial)의 전·후·좌·우·대각 방향의 8개의 선 위에서 실시하는 검사로 한다리(오른발)로 가운데에 중심을 잡고 서서 반대 측 다리(왼발)를 이용하여 최대한 멀리 뻗는 기능적 검사방법이다. 이때 중심선에서 최대로 뻗은 지점까지의 거리(cm)를 측정하여 기록하였으며, 검사자간 오차를 줄이기 위하여 동일한 검사자에 의하여 측정되었다.
이 연구의 자료는 SPSS(Ver 20.0) 통계프로그램을 이용하여 측정 항목의 평균과 표준편차를 분석하였다. 운동집단(3)×측정시기(2)에 따른 운동 프로그램에 효과를 검증하기 위하여 repeated measured two-way ANOVA를 실시하였다. 유의한 차이가 있는 변인의 사후검증(post hoc)은 Tukey 방법을 실시하였으며, 통계학적 유의수준은 α<.05로 하였다.
발목관절의 근력은
발목관절의 유연성은
발목관절의 평형성은
만성 발목관절 염좌는 고유수용감각의 이상으로 근력을 감소시켜 발목관절의 불안정성을 초래하며, 특히 축구선수들의 반복적인 점프 동작과 방향 전환 등과 같은 기능적 동작 수행 시 발목관절에 과도한 부하를 주어 반복적으로 발목손상을 재발시켜 결과적으로 경기력 향상에 문제를 일으킨다. 이러한 문제를 예방하고 회복하기 위해서 발목관절 주위의 근육 강화를 포함한 여러 가지 재활 훈련 프로그램 등이 제시되고 있다(
유연성은 관절 주위에 존재하는 근육 결합조직의 신장성 기능이 증가하여, 근력뿐만 아니라 운동 수행력도 증가한다. 관절의 가동범위(ROM)는 유연성, 근력, 순발력 이외에도 협응성에 영향을 주며(
인체의 평형을 유지하기 위해서는 가장 먼저 발목, 대퇴, 상체 그 다음으로 몸을 전체적으로 조절하여 중심을 잡는다(
인체는 움직임을 수행할 때 자세와 운동조절을 하기 위하여 대뇌 단독으로 수행하는 것이 아니라 말초신경계와 근육, 척수, 뇌간, 소뇌, 및 대뇌 등이 어떤 체계를 이루어 행해지는 것으로 알려져 있으며(
이 연구에서는 단축성수축과 신장성수축 운동을 통한 근력과 유연성의 결과에 기초한 평형성에 대한 연구를 수행하였으나 신장성수축과 평형성과의 명확한 기전과 상관관계를 반영하지는 못하였지만 축구선수의 반복적인 발목관절 손상의 관리 측면에서 의미 있는 기초자료를 제공할 수 있으리라 생각된다. 향후 추가적인 연구를 통하여 재발 가능성과 형태학적 변화를 보완할 필요성은 제기되었다.
고등학교 축선선수들의 발목 관절의 재활 운동 프로그램을 위해서는 단축성수축과 신장성수축 그리고 단축성수축과 신장성수축을 겹합한 등속성운동을 통하여 근력과 유연성에는 차이가 없었지만 기능적인 평형성 능력에는 단축성수축과 신장성수축을 결합한 운동이 더욱 효과가 있었다는 것을 알 수 있었다. 따라서 발목 염좌로 인한 불안정성 운동 프로그램에는 근력, 유연성과 더불어 평형성의 체력 요소를 강화하기 위해서 단축성수축과 신장성수축 운동이 필요하다고 생각된다.
The authors declare no conflict of interest.
Physical characteristic of subjects (M±SD)
Group | Age (yr) | Height (cm) | Weight (kg) | BMI (kg/m2) |
---|---|---|---|---|
CON (n=12) | 18.3±0.7 | 175.7±3.6 | 69.4±6.6 | 22.5±2.3 |
ECC (n=12) | 18.7±1.0 | 175.3±4.3 | 71.9±5.2 | 22.8±3.1 |
CON+ECC (n=12) | 18.5±0.6 | 174.3±5.8 | 72.5±5.1 | 23.4±1.9 |
* CON=concentric contraction, ECC=eccentric contraction, CON+ECC=combined of concentric and eccentric contraction
Isokinetic exercise program
Group | Speed (°/sec) | Repetition number | Set | Rest (sec) | Frequency (time/week) |
---|---|---|---|---|---|
CON & ECC | 30 | 10 | 2 | 90 | 3 |
60 | 10 | ||||
90 | 10 | ||||
120 | 10 | ||||
CON + ECC | 30 | 10 | 1 | 90 | 3 |
60 | 10 | ||||
90 | 10 | ||||
120 | 10 |
* CON=concentric contraction, ECC=eccentric contraction, CON+ECC=combined of concentric and eccentric contraction
Changes in ankle strength(Peak torque to Body weight ratio) (M±SD), (unit=NM/BW)
Variable | Group | Pre | Post | F | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Plantar flexion | CON | 111.6±18.6 | 139.7±23.4 | Between Group(G) | .739 | |
ECC | 124.8±22.6 | 142.7±20.1 | Time(T) | 5.976 | ||
CON+ECC | 118.5±17.3 | 145.5±24.5 | G × T | .901 | ||
Dorsi flexion | CON | 26.3±5.8 | 34.4±7.6 | Between Group(G) | .689 | |
ECC | 27.7±6.9 | 35.9±9.8 | Time(T) | 10.479 | ||
CON+ECC | 26.9±5.2 | 36.2±6.3 | G × T | .669 | ||
Inversion | CON | 42.8±5.0 | 47.5±8.4 | Between Group(G) | 1.054 | |
ECC | 44.2±4.6 | 48.3±7.7 | Time(T) | 4.598 | ||
CON+ECC | 43.1±5.3 | 49.2±9.4 | G × T | .826 | ||
Eversion | CON | 29.9±7.3 | 37.0±12.5 | Between Group(G) | 1.642 | |
ECC | 31.5±9.1 | 38.4±8.3 | Time(T) | 7.362 | ||
CON+ECC | 32.0±8.8 | 39.6±10.7 | G × T | .832 |
p<.05,
p<.01
CON: Concentric contraction group, ECC: Eccentric contraction group, CON+ECC : Combined of concentric and eccentric contraction group
Changes in flexibility (M±SD), (unit:degree)
Variable | Group | Pre | Post | F | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Plantar flexion | CON | 45.5±18.6 | 48.9±23.4 | Between Group(G) | 1.439 | |
ECC | 47.3±22.6 | 49.5±20.1 | Time(T) | 3.936 | ||
CON+ECC | 47.1±17.3 | 50.2±24.5 | G × T | .737 | ||
Dorsi flexion | CON | 16.4±2.8 | 18.1±2.8 | Between Group(G) | .993 | |
ECC | 15.2±2.9 | 19.2±3.2 | Time(T) | 3.327 | ||
CON+ECC | 14.9±2.2 | 17.5±2.7 | G × T | .582 | ||
Inversion | CON | 22.8±5.0 | 25.0±8.3 | Between Group(G) | 1.254 | |
ECC | 24.0±4.6 | 27.3±7.4 | Time(T) | 3.760 | ||
CON+ECC | 23.1±5.3 | 26.2±9.9 | G × T | .725 | ||
Eversion | CON | 23.0±7.3 | 27.3±12.2 | Between Group(G) | .954 | |
ECC | 22.5±9.1 | 28.7±13.4 | Time(T) | 4.729 | ||
CON+ECC | 24.3±8.8 | 29.2±13.0 | G × T | .794 |
p<.05,
p<.01
CON: Concentric contraction group, ECC: Eccentric contraction group, CON+ECC : Combined of concentric and eccentric contraction group
Changes in balance (M±SD), (unit:cm)
Variable | Group | Pre | Post | F | Post hoc | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Anterior | CON | 72.2±8.6 | 74.5±5.4 | Between Group(G) | 3.739 | ||
ECC | 71.4±5.6 | 73.7±7.9 | Time(T) | 5.976 | A, B < C | ||
CON+ECC | 72.5±7.3 | 79.2±5.2 | G × T | 3.901 | |||
Anterolateral | CON | 74.3±5.8 | 75.4±7.6 | Between Group(G) | 4.689 | ||
ECC | 73.7±6.9 | 74.9±9.8 | Time(T) | 5.479 | A, B < C | ||
CON+ECC | 72.9±5.2 | 81.8±6.3 | G × T | 4.669 | |||
Lateral | CON | 79.6±5.0 | 82.5±8.4 | Between Group(G) | 12.355 | ||
ECC | 81.3±4.6 | 85.3±7.7 | Time(T) | 4.598 | A < B < C | ||
CON+ECC | 80.7±5.3 | 97.2±9.4 | G × T | 3.826 | |||
Posterolateral | CON | 86.7±6.2 | 88.8±5.3 | Between Group(G) | 11.423 | ||
ECC | 87.3±6.9 | 89.6±7.5 | Time(T) | 3.536 | A, B < C | ||
CON+ECC | 88.3±7.7 | 97.6±8.7 | G × T | 3.746 | |||
Posterior | CON | 82.7±7.0 | 83.3±7.2 | Between Group(G) | 12.355 | ||
ECC | 85.3±5.5 | 88.9±6.4 | Time(T) | 3.344 | A < B < C | ||
CON+ECC | 84.8±7.4 | 100.4±7.0 | G × T | 5.932 | |||
Posteromedial | CON | 78.6±7.6 | 82.5±6.2 | Between Group(G) | 2.355 | ||
ECC | 79.9±6.3 | 83.2±7.8 | Time(T) | 4.637 | ns | ||
CON+ECC | 77.3±8.9 | 86.5±7.3 | G × T | .632 | |||
Medial | CON | 68.3±6.0 | 71.6±6.2 | Between Group(G) | 1.355 | ||
ECC | 70.9±6.3 | 73.5±6.4 | Time(T) | 3.367 | ns | ||
CON+ECC | 68.3±7.5 | 75.3±7.3 | G × T | .533 | |||
Anteromedial | CON | 61.8±6.6 | 62.4±6.2 | Between Group(G) | 1.355 | ||
ECC | 62.4±7.0 | 63.5±8.4 | Time(T) | 1.576 | ns | ||
CON+ECC | 62.8±6.8 | 65.1±12.3 | G × T | .436 |
p<.05,
p<.01,
p<.001,
ns: Non significant
CON: Concentric contraction group, ECC: Eccentric contraction group, CON+ECC : Combined of concentric and eccentric contraction group
A: CON, B: ECC, C: CON+ECC