등척성 무릎 토크 발생 시 사전활성화 유형의 차이가 최대 자발적 토크 생성에 미치는 영향 = Effect of muscle pre-activation on the magnitude of joint torque during voluntary isometric knee extension

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to identify the principle of maximum voluntary torque expression according to the magnitude and duration of pre-activation during voluntary isometric knee extension. The magnitude of pre-activation conditions were divided into three (32 Nm, 64 Nm, 96 Nm), and the duration of pre-activation conditions were divided into two (1s, 3s), and then combined into six types. The force and EMG data were measured using the 6-axis force & torque sensor and the EMG sensor. The results show that the maximum voluntary toruque increased the most with relatively large and fast (96 Nm, 3s) pre-activation. Similarly, with relatively fast (96 Nm, 3s) pre-activation, it was found that the integrated EMG of the agonist muscle, especially vastus medialis, increased the most, and the co-contraction index decreased relatively. On the other hand, the rate of toque development from the pre-activation to the maximum voluntary torque could not find significant differences depending on the pre-activation type. These results suggest that the maximum voluntary torque in large and fast pre-activation type is the largest value due to increased activity of vastus medialis, an agonist muscle during knee extension, and the resulting reduction in co-contration index, which has no effect on the rate of torque development.

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 등척성 무릎 토크 발생 시 사전활성화의 크기와 지속 시간에 따른 최대 자발적 토크 발현 원리의 규명하는 것에 있다. 사전활성화 크기 조건은 세 가지(32 Nm, 64 Nm, 96 Nm), 사전활성화 유지시간 조건은 두 가지(1초, 3초)로 나눈 뒤 이를 조합하여 6가지 유형을 설정하였으며, 6축 힘 & 토크 센서와 EMG 센서를 사용하여 힘과 EMG 데이터가 측정되었다. 그 결과 최대 자발적 토크는 상대적으로 크고 빠르게(96 Nm, 3초) 사전활성화를 했을 때 가장 증가하였다는 사실을 확인하였다. 마찬가지로 상대적으로 크로 빠르게(96 Nm, 3초) 사전활성화를 했을 때 주동근, 특히 내측광근의 적분 근전도(iEMG)가 가장 증가하였고, 동시 수축 지수(Co-Contraction Index)는 상대적으로 감소하였다는 것을 확인할 수 있었다. 반면 사전활성화 이후 최대 자발적 토크까지의 토크 생성 속도는 사전활성화 유형에 따른 유의한 차이를 발견할 수 없었다. 이러한 결과는 크고 빠른 사전활성화 유형에서 무릎 신전 동작의 주동근이라 할 수 있는 내측광근 활성도의 증가와 이로 인한 동시 수축 지수의 감소를 통해 최대 자발적 토크는 가장 큰 값을 나타낸 것으로 생각되며, 이러한 근 활성은 토크 생성 속도에는 영향을 미치지 않은 것이라 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 3
• 3. 용어의 정의 3
• I. 이론적 배경 6
• 1. 최대 자발적 힘(토크) 변화 6
• 2. 힘(토크) 생성 속도 6
• 3. 동시 수축 지수 7
• 4. 평균 파워 주파수 7
• II. 연구 방법 9
• 1. 연구대상 9
• 2. 실험 도구 9
• 3. 실험 절차 및 방법 10
• 4. 자료 분석 14
• II. 연구 결과 18
• 1. 최대 자발적 토크(MVT) 18
• 2. 토크 생성 속도(RTD) 19
• 3. 적분 근전도(iEMG) 20
• 4. 동시 수축 지수(CCI) 28
• 5. 평균 파워 주파수(MPF) 38
• III. 논의 45
• IV. 결론 49
• V. 참고문헌 51