발목관절 고유수용성감각과 균형능력의 상관성: 최신 연구 분석

- 8월 13, 2025

발목관절 고유수용성감각과 균형능력의 상관성: 최신 연구 분석

1. 서론

인간의 균형 유지(balance control) 는 전정계, 시각계, 그리고 고유수용성감각(proprioception) 의 통합 작용에 의해 이루어진다[1]. 특히, 발목관절(ankle joint)은 기립자세에서 체중 중심을 유지하는 데 중요한 역할을 하며, 발목 근육과 관절에서 제공되는 감각 정보는 균형 유지에 핵심적이다. 고유수용성감각은 관절의 위치, 근육의 장력, 그리고 움직임의 변화를 감지·판별하는 능력을 의미하며[2], 이 감각의 정확성은 낙상 예방 및 재활 치료에 직결된다.

최근 연구에 따르면, 발목관절 고유수용성감각 수준과 균형능력 간의 정량적 상관성을 분석한 사례는 매우 드물다. 본 칼럼에서는 이재선·황선홍[3]의 연구를 기반으로, 힘과 위치 측면의 고유수용성감각이 한발서기 균형능력에 미치는 영향을 심층 분석하고, 임상 및 스포츠 재활 분야에의 적용 가능성을 논한다.

2. 고유수용성감각의 정의와 구성 요소

고유수용성감각(proprioception)은 근육, 힘줄, 관절 및 근막의 기계적 수용기에서 유래한 감각 신호를 통합하여 신체 위치와 움직임을 인식하는 능력이다[4]. 이 감각은 크게 위치 감각(position sense), 힘 감각(force sense), 그리고 **운동 감각(kinesthesia)**으로 나눌 수 있다[5].

위치 감각: 관절의 특정 각도를 기억하고 재현하는 능력
힘 감각: 이전에 발휘한 근력의 크기를 기억하고 재현하는 능력
운동 감각: 속도와 가속도의 변화를 감지하는 능력

발목관절에서 이러한 감각은 보행, 점프 착지, 방향 전환 등 다양한 동작에서 신체 중심을 안정화시키는 데 기여한다.

3. 연구 개요

3.1 연구 목적

본 연구는 발목관절의 힘과 위치 측면 고유수용성감각 수준이 한발서기 균형능력에 미치는 영향을 정량적으로 규명하고자 하였다.

3.2 연구 대상

20대 건강한 성인 9명(남 3, 여 6)
발목 질환이나 신경·근골격계 질환이 없는 자
최근 3개월 이내 발목 통증이나 염좌 경험이 없는 자

4. 측정 장비 및 방법

4.1 근전도(Electromyogram, EMG) 시스템

근력과 밀접한 관계가 있는 근활성도를 측정하기 위해 EMG 센서를 사용하였다.

측정 근육: 앞정강근(TA), 외측 장딴지근(GCL)
목표값: 최대자발성수축(MVC)의 50%
노이즈 제거: 20Hz 저역통과필터 적용

그림 1(a): 근전도 측정 장비

4.2 경사계(Clinometer) 어플리케이션

발목관절의 위치 감각을 측정하기 위해 스마트폰 기반 경사계 앱을 사용하였다.

목표 각도: 시상면 발목관절 가동범위(ROM)의 절반
눈을 감고 목표 각도를 재현하도록 훈련

그림 1(b): 경사계 앱 화면

4.3 압력매트센서(Pressure mat)

한발서기 시 압력 중심(Center of Pressure, COP)의 이동을 측정하였다.

평지 조건과 불안정 지지면(밸런스 보드+패드) 조건 비교
COP 궤적, 평균속도(Vm), 전후방 제곱근거리(RDap) 등 계산

그림 1(c): 압력매트센서
그림 1(d): 밸런스 보드

5. 실험 절차

힘 감각 평가
- MVC의 50% 근전도 값을 목표로 하여 시각적 피드백 없이 재현
위치 감각 평가
- 발목 ROM의 절반 각도를 눈을 감고 재현
균형능력 평가
- 평지와 불안정 지지면 조건에서 각각 30초간 한발서기 수행
- COP 변인 계산: ΔPPP, ΔRDap, ΔVm_ap, ΔVm, ΔL, ΔA

그림 5(a-f): 균형능력 평가 장면 및 COP 궤적 예시

6. 연구 결과

외측 장딴지근(GCL)의 **힘 감각 오차(EeGCL)**가 COP 변인들과 높은 상관성을 보였다.
- ΔRDap (ρ=0.854, p=0.003)
- ΔVm_ap (ρ=0.883, p=0.002)
- ΔVm (ρ=0.817, p=0.007)
- ΔA (ρ=0.700, p=0.036)
- ΔL (ρ=0.817, p=0.007)
위치 감각 지표(AI, Ae)는 균형능력과 유의한 상관성을 보이지 않았다.

7. 논의

7.1 외측 장딴지근의 역할

한발서기 시 체중 중심이 발목 전방으로 이동하려는 경향이 있기 때문에, 외측 장딴지근은 발목이 앞으로 무너지는 것을 방지하기 위해 강하게 수축한다[6]. 따라서 힘 감각의 정확성이 높을수록 균형 유지 능력도 향상된다.

7.2 임상 적용

재활치료: 발목 폄 근에 대한 고유수용성 촉진 운동이 균형능력 향상에 효과적일 가능성
스포츠 트레이닝: 점프 착지나 방향 전환이 많은 종목에서 발목 힘 감각 훈련이 경기력 향상에 기여 가능
낙상 예방 프로그램: 노인 인구에서 외측 장딴지근의 힘 감각 유지 훈련 포함 필요

8. 결론

본 연구는 발목관절의 힘과 위치 측면 고유수용성감각 중, 외측 장딴지근의 힘 감각이 균형능력과 밀접한 연관이 있음을 보여주었다. 이는 발목 근육 중 특히 폄 근의 감각 훈련이 균형 재활에 핵심적임을 시사하며, 향후 더 많은 표본과 다양한 강도의 목표값을 적용한 연구가 필요하다.

그림 설명

그림 1(a): 발목근 EMG 측정 장비

그림 1(b): 발목 각도 측정을 위한 경사계 앱

그림 1(c): COP 측정용 압력매트센서

그림 1(d): 불안정 지지면 제공을 위한 밸런스 보드

그림 2: EMG 센서 부착 위치

그림 3: 힘 감각 측정 절차 (발등굽힘, 발바닥굽힘)

그림 4: 위치 감각 측정 절차

그림 5(a-f): 균형능력 평가 장면 및 COP 궤적 예시

참고문헌

[1] A. A. Butler, M. E. Héroux, and S. C. Gandevia, "Body ownership and a new proprioceptive role for muscle spindles," Acta Physiologica, vol. 220, no. 1, pp. 19-27, 2017.
[2] S. C. Gandevia, "Proprioception, tensegrity, and motor control," Journal of Motor Behavior, vol. 46, no. 3, pp. 199-201, 2014.
[3] 이재선, 황선홍, "발목관절에서 힘과 위치 측면의 고유수용성감각 수준이 균형능력에 미치는 영향," Journal of Biomedical Engineering Research, vol. 41, no. 2, pp. 84-93, 2020.
[4] U. Proske and S. C. Gandevia, "The kinaesthetic senses," Journal of Physiology, vol. 587, no. 17, pp. 4139-4146, 2009.
[5] D. Phillips and A. Karduna, "No relationship between joint position sense and force sense at the shoulder," Journal of Motor Behavior, vol. 50, no. 2, pp. 228-234, 2018.
[6] M. Roerdink, P. Hlavackova, and N. Vuillerme, "Center-of-pressure regularity as a marker for attentional investment in postural control: a comparison between sitting and standing postures," Human Movement Science, vol. 30, no. 2, pp. 203-212, 2011.
[7] H. Qiu and S. Xiong, "Center-of-pressure based postural sway measures: Reliability and ability to distinguish between age, fear of falling and fall history," International Journal of Industrial Ergonomics, vol. 47, pp. 37-44, 2015.

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