Effects of Cooling on Repeated Muscle Contractions and Tendon Structures in Human

냉각이 반복된 근수축과 사람의 건 구조에 미치는 영향

Purpose: This study compared the effects of non-cold and cold conditions on the viscoelastic properties of tendon structures in vivo. Methods: Seven male subjects perfomed plantar flesion exercise with maximal isokinetic voluntary contraction, which consisted of muscle contraction for 6 see and relaxation for 60 secs, 10 times for 1 set, Totally 10 sets were repeated. Before and after each task, the elongation of the tendon and aponeurosis of the medial gastrocnemius muscle (MG) was directly measured by ultrasonography. (The relationship between the estimated tendon force and tendon elongation.) Tendon cross-sectional area and ankle joint moment arm were obtained from magnetic resonance imaging (MRI). The tendon force was calculated from the joint moments and the tendon moment arm and stress was obtained by dividing force by cross-sectional areas (CSA). The strain was measured from the displacements normalized to tendon length. Results: After cooling, the tendon force was larger in cold than non-cold. The value of the tendon stiffness of MVC were significantly higher under the cold condition than under the non-cold condition. The maximal strain and stress of $7.4{\pm}0.7%$ and $36.4{\pm}1.8$ MPa in non-cold and $7.8{\pm}8.5%,\;31.8{\pm}1.1$ MPa in cold (P<0.05). Conclusion: This study shows for the first time that the muscle endurance in cooling increases the stiffness and Young's modulus of human tendons. The improvement in muscle endurance with cooling was directly related to muscle and tendon.

연구목적: 이 연구는 피부표면 냉각이 생체내의 건구조 점탄성 특성에 미치는 영향을 비교하였다. 방법: 7명의 남성 실험 대상자는 족저굴곡 운동을 10회$\times$10set, 60초 간격으로 최대 수의적 수축을 6초간 각각 실시하였다. 각 측정 전후에 내측 비복근(MG)의 건과 건막의 신장은 초음파 검사법에 의하여 직접 측정되었다(건 장력과 건 신장의 관계로 평가 되었다). 건 횡단면적과 족 관절 모멘트 암은 자기공명영상법(MRI)으로부터 얻어졌다. 건 장력은 관절 모멘트와 건 모멘트 암으로 계산되었다. 또한 스트레스는 횡단면적영역(CSA)을 힘으로 나눔으로써 얻어졌다. 스트레인은 건의 길이로 표준화된 치환으로부터 측정되었다. 결과: 냉각 후에 건 장력은, 비냉각 보다 냉각한 측이 유의하게 높았다. 스티프네스는 비냉각 조건 보다 냉각 조건하에서 높은 유의수준을 나타냈다. 최대의 스트레인과 스트레스는 냉각조건하에서 $7.4{\pm}0.7$와 $36.4{\pm}1.8$ MPa을 나타냈고, 비냉각 조건하가 $7.8{\pm}8.5$ 와 $31.8{\pm}1.1$ MPa (p<0.05)을 나타냈다. 결론: 이 연구의 결과는 피부표면 냉각으로 인해 인간의 근지구력이 건 스티프네스와 탄성률을 증가시키는 것을 시사하는 연구라 하겠다. 피부 표면 냉각으로 인한 근지구력의 개선이 근과 건에 직접적인 영향을 미침을 나타내주고 있다.