유도와 인간의 운동시 골격근 손상의 평가

이 절차의 전반적인 목표는 자발적인 원심성 수축을 이용하여 피험자의 대퇴사두근에 운동성 골격근 손상을 안전하게 유도하고 정량화하는 것입니다. 이 근육 손상 프로토콜은 연구자가 부상 후 근육 적응 및 재생 기전에 관한 핵심 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 인체 피험자를 대상으로 근육 적응 과정을 연구할 수 있어, 결과의 종간 번역 필요성을 제거할 수 있다는 점입니다.

이 방법은 운동과 관련한 근육 손상을 연구하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 외상으로 인한 손상을 연구하는 데에도 활용될 수 있습니다. 실험 절차 시연은 제 연구실의 박사 과정 학생인 Jake Sorensen이 진행하겠습니다. 등속성 근력 검사 프로토콜을 생성하려면 먼저 컴퓨터에서 다이너모미터 제어 소프트웨어를 실행하십시오.

드롭다운 목록에서 새 프로토콜을 선택한 다음, unilateral 탭에서 number sets 필드에 1을 입력하고, end by reps 행에 3을 입력하며, speed away와 speed toward 행 모두에 60을 입력하여 away 및 toward 수축 모두에 대해 초당 60도의 속도로 3회 반복하는 한 세트를 설정합니다. 다음으로, unilateral 탭의 positions 필드에 1을 입력하고 position one 열의 end by reps 행에 3을 입력하며, angle로 표시된 행에서 70을 선택하여 70도의 관절 각도에서 각각 5초 동안 지속되는 3회의 등척성 수축으로 구성된 한 세트의 등척성 근력 검사를 생성합니다.

다음으로, 단측(unilateral) 탭을 클릭하고 세트 수 필드에 10을 입력하여 근손상 편심성 운동 프로토콜을 설정하십시오. 첫 번째 열의 반복 횟수 종료(end by reps) 행에 10을 입력하십시오. 그다음 멀어지는 속도(speed away) 행에 180을, 다가오는 속도(speed toward) 행에 120을 입력하십시오.

마지막으로, torque라고 표시된 행에 피험자의 예상 근력에 따라 200에서 600 사이의 값을 입력하고, rest time in seconds라고 표시된 필드에는 60을 입력하십시오. 페이지에 100mm 길이의 선을 가로로 그려 시각적 아날로그 척도(visual analog scale)를 만드는 것으로 시작하십시오. 선의 왼편에는 통증 없음(no soreness)을, 오른편에는 극심한 통증(extreme soreness)을 표시하십시오.

다음으로, 피험자를 테스트실로 안내하고 기초 통증 수치를 측정하기 위해 맨몸 스쿼트를 2회 실시하도록 지시하십시오. 양팔을 어깨 앞으로 곧게 펴고 발을 어깨너비로 벌린 상태에서 두 번의 스쿼트를 수행하며, 허벅지가 바닥과 평행이 될 때 적절한 깊이에 도달한 것으로 간주합니다. 그 후, 피험자에게 스쿼트 도중 대퇴사두근에서 느껴진 통증의 강도를 시각적 아날로그 척도(VAS)의 적절한 위치에 수직선을 그려 표시하도록 요청하십시오.

마지막으로, 시각적 아날로그 척도(visual analog scale)의 '통증 없음' 끝단부터 피험자가 표시한 지점까지의 거리를 밀리미터(mm) 단위로 측정하여 피험자의 통증 정도를 정량화합니다. 사이클 에르고미터로 간단한 웜업을 수행한 후, 피험자를 다이나모미터 의자에 앉게 합니다. 무릎의 회전축이 레버 암의 회전축과 일치하도록 다이나모미터의 위치 설정을 조정하고, 다리를 샤프트 암에 고정합니다.

향후 재현 가능한 설정을 위해 이 설정값들을 기록하십시오. 어깨, 골반, 발목 및 허벅지 스트랩을 사용하여 피험자를 고정합니다. 다음으로, 피험자에게 고정된 레버 암에 대항하여 수축 운동을 수행하게 될 것임을 안내하십시오.

컴퓨터 화면의 지시에 따라 피험자가 각각 5초 동안 지속되는 세 번의 수축을 수행하도록 안내하십시오. 컴퓨터에서 등척성 프로토콜을 시작하십시오. ROM 범위를 설정하고 다이나모미터를 교정한 후, 피험자가 테스트에 익숙해질 수 있도록 최대 하위 강도로 2~3회 연습하게 하십시오.

피험자가 준비되면 양팔을 가슴 위에 교차하도록 요청하십시오. 테스트를 시작하고, 피험자가 매 수축 시 최대한의 힘을 낼 수 있도록 구두로 격려하십시오. 토크, 출력 및 일의 기저선 측정값을 기록하십시오.

피험자가 2~3분 동안 휴식을 취하게 한 다음, 컴퓨터에 등속성 근력 검사 프로토콜을 로드합니다. 피험자에게 고정된 속도로 움직이는 레버 암을 대상으로 신전 및 굴곡 수축을 세 번 수행하게 될 것임을 알립니다. 레버 암은 가동 범위의 끝에 도달하면 멈추며, 각 수축 시 전체 가동 범위 동안 가능한 한 강하게 수축하는 것이 목표임을 설명합니다.

피험자가 익숙해지도록 몇 차례의 최대하 연습 테스트를 수행한 후, 피험자에게 가슴 위로 팔장을 끼게 하고 테스트를 시작하십시오. 피험자가 최대한의 노력을 기울이고 정상적으로 호흡하도록 구두로 격려하십시오. 토크, 일률 및 작업량의 기저치 측정값을 기록하십시오.

등척성 및 등속성 기저 측정을 수행한 후 1~3일 뒤에 피험자를 실험실로 다시 불러 근손상 편심성 운동 프로토콜을 완료하도록 합니다. 준비 운동 후, 이전에 기록한 조정 설정을 사용하여 피험자를 다이나모미터에 배치하고 고정한 다음 운동 프로토콜을 로드합니다. 각 수축 시마다 샤프트 암의 움직임을 시작하기 위해 레버 암에 대항하여 수축하도록 피험자에게 지시하십시오.

그런 다음, 샤프트 암(shaft arm)이 일정한 속도로 피험자 쪽으로 이동할 때, 이에 대항하여 가능한 한 강하게 수축하는 것이 목표임을 설명하십시오. 피험자가 준비되면 화면의 시작 버튼을 눌러 첫 번째 수축 세트를 시작하고, 피험자가 편심성 수축을 수행하는 동안 각 수축 시 최대 노력을 유지하도록 구두로 격려하십시오. 마지막으로, 근손상 유발 운동 직후와 운동 후 24, 48, 72, 96시간 후에 등속성 및 등척성 근력 검사를 각각 반복하여 실시하십시오.

또한, 운동 테스트 후 24, 48, 72, 96시간에 통증 측정을 반복합니다. 훈련받지 않은 젊은 남성 7명의 결과에 따르면, 운동 전과 비교하여 등척성 및 등속성 근력은 각각 운동 후 24시간과 48시간까지 감소하였으며, 그 이후에는 운동 전 수치와 유사하게 회복되었습니다. 반대로, 통증은 운동 후 24, 48, 72시간에 유의하게 증가하였습니다.

이 기술을 숙달하면 적절하게 수행할 때 안전하고 신뢰할 수 있게 실시할 수 있습니다. 각 피험자의 신체적 한계를 고려하여 파라미터를 그에 맞게 조정하는 것이 중요하다는 점을 기억하십시오. 관절 가동 범위가 제한된 개인의 경우 프로토콜의 관절 각도 파라미터를 줄여야 하며, 근력이 약한 개인의 경우 목표 힘을 줄여야 합니다.

이 절차 이후에, 손상에 대한 세포 및 분자적 반응과 관련된 추가적인 의문에 답하기 위해 혈액 또는 근육 샘플 채취와 같은 다른 방법들을 수행할 수 있습니다. 이 영상을 시청하고 나면, 인체 피험자에게 운동성 근육 손상을 안전하고 윤리적으로 유도하고 정량화하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 마지막으로, 이 프로토콜은 횡문근융해증을 유발할 가능성이 낮게나마 있다는 점을 잊지 마십시오.

추적 관찰 방문 기간 동안 피험자에게서 진한 갈색뇨, 메스꺼움, 극심한 근육 약화를 포함한 횡문근융해증의 징후와 증상이 나타나는지 확인해야 합니다.