닫힌 힘 사슬(Closed Kinetic Chain)과 열린 힘 사슬(Open Kinetic Chain)통합기능체력운동(Integrated Functional Physical Fitness Exercise)이 발레 훈련 시 어린이의 근력, 균형, 정렬 및 뇌 기능에 미치는 영향

Abstract

본 연구의 목적은 어린이 발레전공자들에게 닫힌 힘 사슬(Closed Kinetic Chain)과 열린 힘 사슬(Open Kinetic Chain)통합기능체력운동이 근력, 균형, 정렬 및 뇌 기능에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동은 열린 힘 사슬 통합기능체력 운동에 비해 손과 다리를 연결시키므로 코어를 중심으로 상지와 하지의 근육 간, 근육 내 협응(inter/ intra muscular coordination)을 향상시키므로, 코어 근육과 균형능력을 향상시키는데 효과적임은 물론, 다양한 근육들의 상호작용을 통해 많은 수의 근육이 동원되므로 신경계도 활성화시켜 궁극적으로는 뇌의 활성화에도 기여할 것이라는 가정하에 시행되었다. 연구 대상은 초등학교 발레전공자 16명으로, 8명은 탄성줄을 이용한 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동집단으로, 나머지 8명은 맨손으로 열린 힘 사슬 통합기능체력운동집단으로 하였다. 닫힌 힘 사슬과 열린 힘 사슬 통합기능체력운동은 공기가 들어간 높이 20cm의 에어돔을 사용하는 점은 같으나, 손에 탄성줄을 잡고 훈련한 것을 닫힌 힘 사슬운동으로, 탄성줄을 사용하지 않고 손을 자유롭게 사용한 훈련은 열린 힘 사슬 운동으로 규정하였다. 닫힌 힘 사슬 운동과 열린 힘 사슬 운동은 클래식 발레동작을 주 2회, 120분씩, 10주간 실시하였다. 독립변인은 닫힌 힘 사슬과 열린 힘 사슬 통합기능체력운동이다. 종속변인은 근력, 균형, 정렬, 그리고 뇌 기능이다. 근력은 코어근력, 발가락 배굴력과 저굴력, 엄지발가락 배굴력으로 나누어 측정하였다. 균형은 정적, 동적균형, 체성 감각 정적 균형, 목표 시지각 체성 감각 균형으로 구분하였다. 정적 균형은 발레전공자들의 기본동작인 팟세 발란스로 동적균형은 삐루엣(Pirouette)-아라베스크(Arabesque)연결 동작과 수직점프 후 균형을 잡는 턴 아웃 점프(Turn out jump)-사이드 발란스(Side balance)의 연결동작을 지면 반력기를 이용하여 운동역학적으로 분석하였다. 지면 반력 변인은 수직(z)방향의 최대값, 시간차, 증가율, 감소율, 증가역적, 감소역적 등을 분석하였고, 압력중심의 x,y방향의 궤적과 이동범위를 분석하였다. 체성 감각 정적 균형은 족압측정기를 사용하여 30초동안 드미쁠리에(demi plié)제1번 포지션을 차안, 개안 상태로 측정하였다. 목표 시지각 체성 감각 균형을 측정하기 위하여 발레 동작의 특성을 고려한 균형 검사를 실시하였다. 또한 하지 정렬과 뇌 기능을 측정하였다. 정렬은 자세와 하지 정렬로 구분하였다. 자세는 정면과 측면에서 측정하였다. 측면자세는 복사뼈를 중심으로 연결한 수직선을 그어 귀불, 어깨, 팔꿈치, 손목, 무릎의 거리(cm)를 구하였고, 몸 전체의 기울기와 허리만곡의 정도를 측정하였다. 후면자세는 귀불, 어깨, 견갑골, 무릎, 종아리, 발목의 좌우 기울임(°) 자세의 균형 정도를 파악하였다. 뇌 기능은 집중력, 성공지능진단검사, 브레인테스트로 구분하였다. 자료처리는 Window용 SPSS 18.0 통계 프로그램을 활용하여 집단 간 대응 표본T-검정을, 운동 프로그램에 따른 집단 간 처치 전후의 각 요인별 변화는 반복측정 독립 표본 T-검정을 실시하였다. 유의 수준은 p<.05로 설정하였다. 결과 및 논의는 다음과 같다. A. 근력 1. 코어 근력 1. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 훈련 후 모든 각도( 0˚, 45˚(L), 90˚(L),135˚(L), 180˚, 45˚(R), 90˚ (R), 135˚(R)에서 통계적으로 유의하게 나타났다. 이러한 결과들은 공기압을 이용한 에어돔 위에서 이루어진 모든 훈련들은 항상 코어근육을 동원시키므로 코어근력에 도움을 준 결과라고 볼 수 있다. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동은 기존의 앞뒤방향으로 집중되는 훈련에 비해 다양한 방향으로 이루어졌으며, 공기압을 이용한 에어돔 위에서 탄성줄을 이용하여 이루어진 훈련들은 공기압력의 특성에 따라 반작용력이 다양한 방향에서 나타나므로 코어근력을 좀 더 향상시켰다고 볼 수 있다. 2. 발가락 근력 1. 닫힌 힘 사슬과 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단 모두 발가락 근력이 증가하였으나 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 오른쪽 발가락 배굴력, 왼쪽 발가락 배굴력, 오른쪽 발가락 저굴력, 왼쪽 발가락 저굴력이 증가하였다. 2. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 오른쪽 발가락 저굴력, 왼쪽 발가락 저굴력만이 증가하였다. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 공기압을 이용한 에어돔 훈련으로 인해 발가락으로 내리누르는 저굴력이 증가하였으나 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동과 같이 배굴력과 저굴력 모두 증가하지 않았다. 발가락 배굴력의 증가는 발가락으로 들어올리는 힘이 증가함을 의미하고, 저굴력의 증가는 발가락으로 내리누르는 힘이 증가함을 의미하므로 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동이 발가락 운동에도 더 많은 영향을 주었으며 긍정적인 효과가 있다고 할 수 있다. B 균형 1. 정적균형(팟세 발란스) 팟세 발란스는 두 집단 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았으나 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단이 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단보다 압력중심의 x, y방향의 궤적, 이동범위가 감소하여 좌우, 전후 움직임의 범위가 줄어들어 균형을 유지하는데 필요한 근육들이 강화된 결과라고 할 수 있다. 2. 동적 균형(회전 균형;삐루엣&#8211;아라베스크 연결동작) 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단에서 훈련 후 시간차에서만 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 삐루엣 회전동작 구간 시 회전속도가 감소하여 더욱 빠르게 회전한 것을 알 수 있다. 3. 동적 균형(턴 아웃 점프-사이드 발란스 연결동작) 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단이 수직 지면 반력 최대값, 시간차, 범위에서 유의한 차이가 나타났다. 수직 지면 반력의 최대값이 감소하여 내리누르는 힘의 감소로 같은 몸무게를 가지고 내리누르는 힘이 감소하였다는 것을 의미한다. 또한 시간차가 감소하여 빠르게 도약하고 착지하는 것을 볼 수 있으며, 범위가 감소하여 좌우, 전후 움직임이 감소하였다. 4. 체성 감각 정적 균형(proprioceptive static balance) 1. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단의 정적균형은 왼발 전체, 오른발 전체, 오른발의 전족부, 후족부와 차안 시 전체 움직임 길이, 흔들린 방향, 안정성 점수에 유의하게 향상되었다. 훈련 전, 왼발과 오른발이 고르게 압력을 받는 것이 아니라, 오른발에 전체적으로 치우쳐 있던 것이 양 발에 고르게 분포되는 것을 알 수 있으며, 후족부에 치우쳐 있던 것이 고르게 분포되는 것을 알 수 있다. 차안의 경우 전체 움직임 길이, 최대 흔들림 방향, 최소 흔들림 방향, 안정성 점수가 감소되어 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동이 체성 감각 정적 균형 발달에 효과적이라고 할 수 있다. 2. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단에서는 정적 균형 검사사에서 왼발 전체, 오른발 전체, 오른발의 전족부, 후족부, 압력과 차안시 전체 움직임 길이에서 유의하게 향상되었다. 이러한 결과들은 공기압을 이용한 에어돔 훈련이 체성 감각 정적 균형에 영향을 주는 것임을 알 수 있다. 그러나 차안 시 최대/최소 흔들림 방향, 안정성 점수에 유의한 차이를 보이지 않아 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 훈련이 체성 감각 정적 균형을 발달시키는데 더욱 효과적이라 할 수 있다. 5. 목표 시지각 체성 감각 균형(visual proprioceptive static balance) 1. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 훈련 후 양발 좌우&#8729;전후, 한발 좌우&#8729;전후 모든 균형 변인에서 유의한 차이가 나타났다. 점수의 감소는 반응력이 우수하고 근육 협응력이 뛰어나고, 근육의 협응력과 움직임의 반응력이 제한적임을 의미하므로 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단 훈련 후 좌우&#8729;전후 균형 능력이 향상됨을 시사한다. 2. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 좌우 왼발과 전후 오른발과 왼발에서만 유의한 차이가 나타났다. 이러한 결과들은 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 훈련이 양발 좌우&#8729;전후 균형능력과 한발 좌우&#8729;전후 균형능력 모두를 발달시키는데 효과적이라 할 수 있다. C. 정렬 1. 자세 닫힌 힘 사슬과 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 후 두 집단 모두 측면, 후면에서 자세가 유의하게 향상되었으나 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단이 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단보다 많은 부위에서 향상되었다. 2. 하지 정렬 1. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 오른발 외회전, 배측굴곡 시 왼발 무릎굴곡, 오른발 무릎굴곡, 왼발 무릎신전, 오른발 무릎신전, 스쿼트, 왼발 한 다리 들기 자세, 오른발 한 다리 들기 자세에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 2. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 왼발 외회전, 오른발 외회전, 왼발 내회전, 오른발 내회전, 배측굴곡 시 왼발 무릎신전, 골반기울기, 오른발 한 다리 들기 자세에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 이러한 결과들은 공기압을 이용한 에어돔 위에서의 훈련이 발, 발목, 무릎, 골반 등 하지에 영향을 주는 것이라고 볼 수 있다. 하지 전체의 좌우 비대칭적인 움직임은 골반의 움직임까지도 비대칭화시키게 되며 골반의 비대칭적인 회전은 골반 위에 놓여있는 척추의 정렬도 나쁘게 만들어 불안정한 자세를 만든다. 특히 발레동작은 골반의 움직임이 무엇보다도 중요하며 골반의 비틀림 현상은 발레동작의 기술 난이도에 한계를 가져오며 부상의 위험이 따르게 된다. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 후, 발과 발목, 무릎의 굴곡&#8226;신전, 골반 등의 균형이 발달하여 자세, 균형, 발의 안정성을 증가시킨 것이라고 볼 수 있다. D. 뇌 기능 1. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 집중력, 성공지능진단검사의 창의지능, 브레인 테스트의 공간지각력에서 유의하게 증가하였다. 2. 열린 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 집중력, 성공지능진단검사의 분석지능, 실천지능, 브레인 테스트의 최저 브레인지수가 유의하게 높아졌다. 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동은 탄성줄을 이용하여 새로운 동작을 학습하여 창의지능이 향상된 것으로 사료된다. 또한 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동은 공간지각력을 발달시키는데 도움이 된 것을 볼 수 있다. 10주 동안의 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 집단은 훈련 후 측면과 후면에서 바른 정렬 자세로 변화하였고, 코어근육의 강화와 발가락 근력, 하지 정렬, 뇌 기능의 향상으로 발레 균형기술 난이도에 있어서 정적균형 능력과 동적균형 능력이 안정적이게 되었다. 또한 발가락 사용의 증가로 정적&#8226;동적 균형능력에서 흔들림의 범위가 감소하였다. 그러므로 열린 힘 사슬 통합기능체력운동에 비해 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 프로그램이 균형능력 향상 뿐만 아니라 근육간 협응력의 증가와 전정계에 효과를 가져왔다고 할 수 있다. 이러한 연구는 무용 시 기술향상 뿐만 아니라 정적&#8729;동적 균형과 관련된 바른 신체 정렬 및 상해예방을 위한 훈련 프로그램 개발을 위한 기초 자료로 유용할 것이다. 공기압과 탄성을 이용한 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동은 흔들리는 중심축을 이용하며, 다양한 무게중심, 다양한 방향, 압력, 속도, 지지기저면적을 이용하여 큰 근육과 작은 근육을 통합적으로 함께 사용하기 때문에 일반적인 운동보다 근육을 더 많이 사용하게 되고, 이것이 더 많은 신경계를 동원하게 되므로 근력증가, 균형능력의 향상, 자세교정 뿐만 아니라 신경계의 활성화를 통해 뇌기능을 향상시키는데 효과적이었다는 결론을 내릴 수 있다. 균형능력과 협응력은 체력요인 중에 가장 상위에 있는 체력이다. 균형과 협응력을 좋게 하는 데는 근력만 좋아서도 안되고 근력, 유연성, 반응시간, 민첩성 등 체력뿐만 아니라 체성 감각, 전정계, 반사작용 등의 많은 감각 요인들이 통합적으로 균형을 이루어야 가능한 것이다. 공기압과 탄성 줄을 이용한 닫힌 힘 사슬 통합기능체력 운동은 또한 발목 전략 운동뿐만 아니라 발가락 운동에도 효과적이어서 족압을 고르게 분산시키는 역할도 하였다. 여기에 시각, 전정계, 체성 감각 등 감각운동을 첨가한 것이 균형능력 향상과 고유수용감각 및 뇌 활성화에 더욱 기여하였다고 평가할 수 있겠다. 이러한 닫힌 힘 사슬 통합기능체력운동 훈련은 닫힌 사슬 안에서 모든 동작이 이루어 져야 하므로 관절 내/ 관절 간/ 그리고 근육 간, 근육 내 협응이 이루어지게 유도하므로 몸 전체의 미세한 근육까지도 조절하게 하여 상해 예방 및 치료에 효과적이라고 할 수 있다. 이러한 연구는 추후 연구과제로 한다. 또한 본 연구는 뇌기능의 활성화를 설문형식을 이용하여 간접적으로 입증하였다. fMRI, BDNF 등의 뇌기능의 직접적인 변인에 대한 연구 역시 추후 과제로 한다.;The purpose of this study was to evaluate the differences between the effects of closed kinetic chain and open kinetic chain integrated functional physical fitness exercises on muscle strength, static and dynamic balance, alignment, and the brain for children in ballet training. 16 elementary school students practicing ballet were subjects for this study. Eight of the students performed closed kinetic chain exercises with an elastic band twice a week for two hours a session over a period of ten weeks. The other eight students performed open kinetic chain exercises for the same amount of time. Dependent variables were muscle strength , static and dynamic balance, foot restitution, and brain for children in ballet training. Core muscle strength and balance was evaluated in 5 directions at different angles (0 degrees, 45, 90, 135, 180) via Centaur, 3-D Spatial Rotation Device (Germany). Toe dorsiflexion and plantar flexion was used to evaluate toe muscle strength via a self-manufactured toe strength gauge equipped with a Curiousity Technologies strain gauge model CBCA-50L. Different ballet movements were used to gauge both static balance and dynamic balance on the force platform (Kistler Type 9281B), and the pressure platform (Gaitview alfoots). The passé balance was used to measure static balance, while the pirouette-arabesque and the turn out jump -side balance was used to measure dynamic balance on the force platform. Both a turn out from 1st position and a demi plié from 1st position (held for 30 seconds with both open and closed eyes) were used to measure static balance on a pressure plate. The MFT (My Fitness Trainer V1.7) was used to measure visual proprioceptive static balance. Subjects stood on the MFT with arms crossed at the chest (to eliminate arm sway) for 30 seconds. Posture was measure in the sagittal and coronal plane via photograph. Three areas were tested to gauge lower extremity misalignment: the pelvis, the subtalar joint, and the calcanus. Pelvic level, pelvic elevation, and pelvic rotation were evaluated via angulometer. Subtalar joint range of motion was evaluated via tractograph, and resting calcaneal stance position (RCSP) was measured by gravity goniometer. There were three tests of brain function. The first was the Grid Test of concentration. The second test measured success quotient intelligence (SQI) and the third measured the brain quotient (Clinical Cognitative Neuroscience Center, Seoul National University Hospital). There were no statistically significant differences between the open kinetic chain control group and the closed kinetic chain test group at the beginning of the test period. A. Core Muscle Strength and Balance Both groups significantly increased their core muscle strength and balance by the end of the test period, but the closed kinetic chain test group showed a significantly greater improvement compared to the open kinetic chain control group. B. Toe Muscle Strength Both groups significantly increased their toe muscle strength by the end of the test period, but the closed kinetic chain test group showed a significantly greater improvement in dorsi-plantar flexion compared to the open kinetic chain control group. C. Static Balance (passé balance) 1. At the end of the test period, both groups improved their static balance (pressure trajectory range in the x y axis) but neither improvement resulted in a statistically significant difference in static balance. The closed kinetic chain test group did improve more than the open kinetic chain control group, but again, this difference was not statistically significant. D. Dynamic Balance 1. Pirouette-Arabesque At the end of the test period, the closed kinetic chain test group significantly decreased the time between pirouette and arabesque. The open kinetic chain control group had no significant difference in time. 2. Turn out Jump-Side Balance Both groups significantly improved ground reaction force variables by the end of the test period, but there was a significantly greater improvement for the closed kinetic chain test group. E. Proprioceptive Static Balance Both groups significantly improved proprioceptive static balance in every category by the end of the test period, but the closed kinectic chain test group had significantly greater improvement in the right / left, forefoot / rearfoot, eyes open / closed, total length, direction of sway, and stability score than the open kinetic chain control group. F. Visual Proprioceptive Static Balance Both groups significantly increased their visual proprioceptive static balance by the end of the test period, but the closed kinetic chain test group (anterior / posterior, lateral direction with both feet on the MFT, and with only the right or left foot on the MFT) had a significantly great improvement compared to the open kinetic chain control group. G. Posture 1. Both groups significantly improved their posture by the end of the test period in both the sagittal and coronal plane. However, the closed kinetic chain group had significantly more improvement than the open kinetic chain group in both planes. This demonstrates that closed-loop exercises are more effective for correcting posture than open kinetic chain exercises. H. Lower alignment Both groups significantly decreased their lower alignment by the end of the test period, but the closed kinetic chain test group showed a significantly greater improvement external rotation of the foot, dorsi-flexion, knee flexion / extension, squat, right and left leg trendelen compared to the open kinetic chain control group. I. Brain Function Both groups significantly increased their grid test scores, SQI, and BQ by the end of the test period. The closed kinetic chain test group showed a significantly greater improvement in the Grid Test, Creativity Quotient (within SQI) and spatial awareness (within BQ). Meanwhile, the open kinetic chain control group showed significant improvement in the Grid Test, Analytical and Practical Quotient (within SQI) and total BQ. Both test groups showed improvement in all test areas by the end of the test period. However, closed chain integrated functional physical fitness exercises demonstrated greater increases compared to open chain integrated functional physical fitness exercises. Thus, the use of elastic bands enhances not only physical development but also requires proper form and body alignment to apply force against resistance. This, in turn may recruit more muscle activation -not only to apply force to the elastic band, but also to stabilize the joints applying pressure. These increased neuromuscular connections may, in turn result in greater brain stimulation and improved brain function. In conclusion the incorporation of an elastic band into integrated functional physical fitness exercises can have a variety of postive effects, from improved posture, to better brain functioning. Further study should be pursued to determine the exact nature of these benefits as well as how to maximize these benefits in a integrated functional physical fitness program.