Effects of Plantar Thermal and Vibratory Stimulation on Tibialis Anterior Activation, Plantar Pressure and Static Balance in Adult with Chronic Ankle Instability

발바닥 온열 및 진동 자극이 만성 발목불안정성 성인의 앞정강근 근활성도, 발바닥 압력 및 정적 균형에 미치는 영향

Abstract

Purpose : The aim of this study was to provide foundational data for developing more effective and targeted rehabilitation strategies for individuals suffering from chronic ankle instability (CAI). Specifically, it examined how plantar sensory stimulation, through both thermal and vibratory inputs, affects static balance performance, plantar pressure distribution, and tibialis anterior muscle activation, which is essential for ankle joint stabilization and dynamic postural control. Methods : Twenty participants clinically diagnosed with CAI, based on standardized diagnostic criteria, were recruited for this study. Each participant received two different types of sensory stimulation interventions over two weeks: (1) vibratory stimulation on the plantar surface using a foam roller and (2) thermal stimulation using a hot pack maintained at a temperature below 42 ℃ for ten minutes. Static balance was assessed before and after each intervention using a single-leg stance test performed on a Zebris force platform. Primary outcome variables were as follows: center of pressure (CoP) area, path length, sway velocity, average plantar pressure distribution, and tibialis anterior muscle activity, measured using surface electromyography. Results : Thermal and vibratory interventions significantly decreased CoP area, path length, and sway velocity, indicating improvements in both postural stability and balance control. In addition, symmetry in average plantar pressure distribution between the affected and unaffected limbs improved following both types of sensory input. Notably, thermal stimulation significantly increased tibialis anterior muscle activation, reflecting improved neuromuscular facilitation. Conclusion : These findings support the hypothesis that plantar sensory input from thermal or vibratory modalities can enhance static balance as well as the activation of stabilizing muscles in individuals suffering from CAI. Moreover, incorporating such sensory-based strategies in clinical rehabilitation programs can improve neuromuscular control, reduce the recurrence of ankle sprains, and promote long-term functional recovery.

Ⅰ. 서론

1. 연구의 배경 및 필요성

만성 발목 불안정성(chronic ankle instability)은 발목삠 발생 후 1년 이상 발목의 기능적 불안정성 또는 불확실한 지지감(sense of instability)이 지속되는 상태로 정의되며, 이는 재손상의 주요 원인이 된다(Hertel ＆ Corbett, 2019). 만성 발목 불안정성은 발목의 관절가동범위와 근력이 감소되거나 고유수용성 감각과 근신경계 조절의 손상 및 변형된 보행 패턴 등의 다양한 결함을 유발한다(Alghadir 등, 2020). 이 중 발등굽힘의 감소는 보행 중 발목삠의 위험성을 증가시킬 수 있고(Lee, 2019), 발로부터 들어오는 감각의 저하로 균형 및 자세 조절에 많은 영향을 준다(Kraiwong 등, 2019).

이러한 균형 조절 장애에서 핵심적인 역할을 수행하는 근육 중 하나는 앞정강근이다(Cho ＆ Shin, 2014). 이는 발등굽힘을 담당하며 정적인 자세 유지 시 초기 근수축 반응을 주도한다(Gebel 등, 2019). 특히 시각이나 고유수용감각이 불완전한 상황에서 자세 동요가 발생할 때(Jeong 등, 2025), 앞정강근은 신장성 수축으로 균형 조절에 기여하는 주된 근육으로 기능한다(Craig 등, 2016).

한편, 자세 조절 기전은 근육뼈대계 요인(자세 정렬, 관절 유연성 등)과 신경학적 요인(감각수용, 운동 계획 및 실행 등)에 의해 조절된다(Takakusaki, 2017). 이 두 요소의 작용이 문제가 없을 때 자세 반응이 효과적이며 하나의 요소라도 문제가 생기면 균형 조절이 어려워진다(Shumway-Cook & Horak, 1986).

이 중 감각 입력은 시각계, 안뜰계, 고유수용계 외에도 피부수용기가 중요한 감각 정보 전달 경로로 작용하며, 특히 외부 자극에 대한 빠른 반응과 자세 조절을 보완하는데 핵심적 역할을 한다. 발바닥의 파치니 소체와 마이스너 소체는 진동 및 압력에 민감하게 반응하며(Zippenfennig 등, 2021), 자세 동요 시 몸감각 입력을 보완하는 역할을 한다(Kim 등, 2019b).

그러나 반복적인 염좌로 인한 신경학적 손상은 이러한 감각 수용기 입력을 약화시켜(Kim 등, 2019a) 자세 조절 및 보행 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다(Liu 등, 2024). 이에 따라 감각 자극을 통한 감각 재활이 균형 개선 전략으로 주목받고 있으며, 발바닥에 온열, 진동, 촉각 자극을 적용한 연구에서 발바닥 압력, 보행 패턴, 근활성도의 개선과(Ryue 등, 2014), 발바닥에 미세진동을 적용하여 감각을 활성화 시켜주었을 때 균형 및 자세 조절에 긍정적인 효과가 보고된 바 있다(Onal 등, 2022).

온열자극은 국소 혈류량을 증가시켜 조직 탄성과 신경 흥분성을 높이며, 근경련을 줄이는 데 도움이 되고(Clijsen 등, 2022). 진동자극은 척수 수준의 반사 조절 및 근육 활성 증가를 유도하여 균형 회복에 기여하는 것으로 나타났다(Morales‐Artacho 등, 2017). 하지만 이러한 감각 자극이 만성 발목불안정성 환자의 근활성도 및 자세 조절에 미치는 즉각적 효과에 대한 비교 연구는 제한적이다.

지금까지의 선행연구들은 감각 자극이 고유수용성 감각 향상과 자세 조절에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 시사해왔다. 그러나 대부분의 연구는 일반 성인을 대상으로 하거나 특정 자극(온열 또는 진동자극 중 하나)만을 적용하였으며, 만성 발목불안정성을 가진 대상자를 대상으로 두 자극을 비교 평가한 연구는 매우 제한적이다.

또한, 감각 자극이 발목 안정화에 기여하는 앞정강근의 근활성도 및 정적 균형 조절에 미치는 영향에 대해, 적용 조건(자극의 강도, 부위, 시간 등)과 신경근 반응 간의 인과관계를 충분히 규명한 연구가 부족한 실정이며, 실제 임상 적용을 위한 근거로 활용되기에는 여전히 연구 공백이 존재한다.

따라서 본 연구는 이러한 공백을 보완하고자, 온열자극과 진동자극을 각각 적용한 후 나타나는 앞정강근 근활성도, 발바닥 압력 분포, 정적 균형의 즉각적 변화를 비교 분석함으로써 보다 실용적인 감각 자극 기반 중재 전략을 제시하고자 한다.

2. 연구의 목적

본 연구는 한글판 ankle instability instrument(Jeong 등, 2022)에 따라 만성 발목불안정성으로 진단된 성인을 대상으로, 발바닥에 적용된 온열자극과 진동자극이 앞정강근의 근활성도, 발바닥 압력 분포, 정적 균형 능력에 미치는 즉각적인 효과를 비교하고 분석하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해 감각 자극 기반의 중재가 발목 안정성 회복에 미치는 영향을 파악하고, 향후 재활 프로그램 설계에 있어 기초자료로 활용될 수 있는 가능성을 고찰하고자 한다.

Ⅱ. 연구방법

1. 연구 대상

본 연구는 2024년 3월부터 6월까지 충청북도 G대학교에 재학 중인 20대 대학생 130명을 대상으로 시행되었으며, 이 중 연구 목적에 부합하는 37명을 1차 선별하였다. 대상자 선정은 한글판 ankle instability instrument 설문지 총 11개 항목 중 5개 이상에 해당하는 경우를 기준으로 하였다. 이후 우세측(주로 사용하는 발)이 연구 결과에 미치는 영향을 최소화하기 위해 모든 대상자는 오른발 우세자로 제한하였으며, 이 조건을 충족하는 남성 11명, 여성 9명으로 구성된 총 20명을 최종 연구대상자로 선정하였다.

대상자들에게 연구의 목적과 절차를 충분히 설명한 후 자발적인 참여 동의서를 받았으며, 다음의 조건을 만족하는 자만을 포함하였다. 신경학적 질환이 없는 자, 정형외과적 이상 소견이 없는 자, 안뜰기관에 이상이 없는 자, 발의 피부질환이 없는 자. 또한 중재 과정 중 피부 이상 반응이나 불편감이 발생할 경우 언제든지 실험을 중단할 수 있음을 사전에 안내하였다.

본 연구는 발바닥 감각 자극(온열 또는 진동)을 적용한 직전과 직후, 앞정강근 근활성도, 발바닥 압력 분포, 정적 균형 능력을 측정하고 그 즉각적 효과를 비교 분석하였다. 모든 중재는 개별 환경에서 독립적으로 시행되었다(Fig 1).

Fig 1. Experimental diagram

표본 수 산정은 wilcoxon signed-rank test(matched pairs, two-tailed)를 기반으로 수행하였다. 효과 크기(effect size)는 유사한 감각 자극(온열/진동)의 균형 효과를 측정한 선행연구 결과를 참고하여 0.6으로 설정하였으며, 통계적 유의수준 α= .05, 검정력(1-β)= .80을 기준으로 필요 최소 표본 수는 19명으로 산출되었다. 탈락률을 고려하여 총 20명을 최종 실험 대상자로 선정하였다.

본 연구에 참여한 실험대상자의 일반적 특성은 다음과 같다(Table 1).

Table 1. General characteristic of subjects

2. 실험 방법

본 연구는 교차설계(crossover design)를 기반으로 하였으며, 모든 대상자에게 온열자극과 진동자극을 모두 적용하였다. 각 자극 간에는 2주의 wash-out 기간을 두어 선행 자극의 영향을 최소화하였다.

두 자극 모두 적용 직후 바로 측정을 실시하였으며, 모든 측정은 단일 검사자가 동일한 조건 하에서 일관되게 수행하였다. 이를 통해 자극의 즉각적 효과를 평가하고자 하였다.

1) 온열자극 적용

온열자극은 전기 핫팩(Peaples, M3555-D8, Korea)을 사용하여 적용하였으며, 장치의 총 4단계 설정 중 가장 높은 강도인 4단계(약 42 ℃ 이하)로 온도를 설정되었으며, 적용 전후 발바닥 평균 온도는 약 2~3 ℃ 증가하였다(Fig 2).

Fig 2. Hot pack

전기 핫팩과 중재 전 후 발바닥의 온도를 측정하기 위해 비접촉방식 적외선 체온계(FS-300, HuBDIC, Korea)를 이용하였고(Fig 3), 발바닥 온도는 체중부하를 가장 많이 분담하는 첫 번째 발허리뼈 머리, 다섯 번째 발허리뼈머리, 발뒤꿈치뼈를 측정하여 세 지점의 평균값을 산출하였다(Kim 등, 2019b). 모든 측정거리는 제품설명 안내에 따라 2~3 ㎝에 맞추어 진행하였다.

Fig 3. Thermometer (FS-300)

중재는 대상자의 발바닥에 전기 핫팩이 완전히 밀착되도록 배치한 상태에서, 대상자가 편안한 자세로 앉아 있는 동안 총 10분간 적용하였다(Fig 4). 중재 시간은 스톱워치를 사용하여 정확히 측정하였다.

Fig 4. Hot stimulation position

2) 진동자극 적용

진동자극은 길이 45 ㎝, 지름 15 ㎝, 무게 약 885 g의 진동 폼롤러(Tratac Activeroll, Naumcare, Korea)을 사용하여 적용하였으며, 진동 강도는 총 4단계 중 1단계(약 33 ㎐)로 설정하였다(Yu 등, 2009)(Fig 5).

Fig 5. Vibration foam roller

중재 시에는 대상자의 발바닥 아래에 진동 폼롤러를 위치시키고, 높낮이 조절이 가능한 테이블에 엉덩관절과 무릎관절을 90 ° 굽힌 상태로 앉도록 하였다. 이 자세에서 대상자는 발을 이용해 진동 폼롤러를 앞뒤로 문지르는 동작을 수행하였다(Fig 6). 진동자극은 30초 자극 적용 후 30초 휴식을 총 4세트 반복하여 실시하였고, 중재가 종료된 직후(약 4분 후) 바로 측정을 시행하였다. 중재 및 측정 간 모든 시간은 스톱워치를 이용하여 정량적으로 관리하였다(Park 등, 2023).

Fig 6. Vibration stimulation position

3. 측정 방법

1) 앞정강근 근활성도 변화

앞정강근 근활성도는 단일 다리 정적 자세(single-leg stance)에서 표면 근전도(EMG, 4D-MT, Relive, Korea)를 사용하여 측정하였다(Fig 7). 전극은 대상자가 근육을 최대 수축했을 때 근복(muscle belly)이 가장 뚜렷하게 돌출되는 부위에 부착하였으며(Merlo 등, 2021), 피부저항을 최소화하기 위해 부착 전 알코올 솜으로 피부를 세정하였다.

Fig 7. Measurement of tibialis anterior EMG

근활성도는 최대등척성수축(maximum voluntary isometric contraction; MVIC)을 기준으로 %MVIC로 정규화하였으며, %MVIC 값으로 분석하였다. MVIC 측정은 대상자가 앉은 자세에서 무릎을 90 °굽히고 발목을 발등굽힘하는 자세를 유지하는 동안, 검사자가 발등 위에 저항을 가해 5초간 최대 수축을 유도하는 방식으로 시행하였다. 이 과정을 양측 각각 2회 반복하였고, 두 번의 평균값을 최종 MVIC 값으로 산출하였다.

근활성도 측정은 대상자가 한 발 서기 자세를 유지하는 동안 10초간 측정하였고, 총 3회 반복하여 평균값을 계산하였다(Fig 7). 최종 근활성도는 측정된 근전도 신호의 평균 RMS(root mean square) 값을 MVIC 기준으로 정규화하여 %MVIC로 산출하였다.

2) 발바닥압력 및 정적 균형의 변화

발바닥 압력과 한 발 서기 시 정적 균형은 압력분포측정기기(Zebris Medical GmbH, DE/FDM-S, Germany)을 사용하여 평가하였다(Fig 8). 해당 장비는 340×540 ㎜ 크기의 플랫폼에 2,560개의 고도센서(1 sensor/㎠)를 내장하고 있으며, 1~120 N/㎠의 압력 범위를 측정할 수 있다. 측정 중 플랫폼은 실시간으로 발바닥의 압력 정보를 모니터에 제공하며, 결과는 그래픽 형식으로 저장된다. 이 장비는 발바닥 압력 외에도 체중 이동에 따른 압력 중심점(center of pressure)의 동요 면적, 동요 거리, 이동 속도를 측정할 수 있으며, 높은 측정 신뢰도(ICC= 0.86)를 보인다(Faude 등, 2012).

Fig 8. Zebris

발바닥압력의 측정은 대상자가 맨발로 플랫폼 위에 올라 양발 엄지발가락이 어깨 너비가 되도록 벌린 자세에서 수행되었다. 이때 대상자는 눈을 뜨고 정면을 응시하며, 양팔은 몸통 옆에 편안히 둔 상태로 10초간 자세를 유지하도록 지시하였다. 측정은 동일한 검사자가 3회 반복 수행하였으며, 평균값을 분석에 활용하였다(Fig 9).

Fig 9. Measuring plantar pressure

정적 균형 측정은 한 발 서기 자세에서 수행되었다. 검사자의 시작 신호에 따라 대상자는 한쪽 다리로만 체중을 지지하고, 반대쪽 다리는 엉덩관절과 무릎관절을 각각 90 ° 굽힌 자세를 유지하였다(Fig 10)(Kong & Lee, 2021). 각 대상자는 10초간 한 발 서기 동작을 3회 반복 수행하였으며, 평균값을 분석에 사용하였다. 정적 균형은 압력 중심점(CoP)의 이동 면적, 이동 거리, 이동 속도를 기준으로 평가하였다.

Fig 10. One leg static balance position

4. 자료 분석

데이터 분석은 SPSS 29.0을 이용하여 분석하였다. 대상자의 일반적 특성은 기술통계를 사용하여 평균값과 표준편차를 산출하였고 각 중재 전 후 차이는 샤피로 윌크 검정(Shapiro-wilk test) 결과 정규분포를 가정할 수 없어 윌콕슨 부호 순위 검정(Wilcoxon signed rank test)으로 진행하였다. 가설검정을 위한 통계학적 유의수준은 α=.05로 설정하였다.

Ⅲ. 결과

온열자극과 진동자극이 자세유지를 위한 앞정강근의 근활성도, 발바닥압력 및 정적균형에 미치는 영향을 알아보기 위해 발바닥에 자극을 주고 변화에 대해 분석한 결과는 다음과 같다.

1. 감각 자극에 따른 중재 전·후 앞정강근 근활성도에 대한 변화

온열자극 적용 전 우세발 평균 근활성도는 49.43±22.25 %이었는데 적용 후 61.58±19.18 %로 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<.05)(Table 2). 이는 온열 자극에 의해 근육 내 혈류량 증가와 감각 수용기 흥분성이 향상되어 신경근 활성에 긍정적 영향을 준 것으로 해석된다. 비우세발에서는 유의하지 않았으나 평균값은 상승하여 반응성 향상 가능성을 시사하였다.

Table 2. Changes of the muscle activity of tibialis anterior before and after application of sensory stimulation in one leg standing (unit: MVIC (%))

Mean± SD, MVIC; maximun voluntary isometric contraction

2. 감각 자극에 따른 중재 전·후 좌우 발바닥압력 편차에 대한 변화

온열자극 적용 전 왼쪽과 오른쪽 평균 발바닥압력 편차는 11.20±9.23 %이었는데 적용 후 4.70±4.12 %로 왼쪽과 오른쪽 발바닥압력 편차는 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01)(Table 3).

Table 3. Changes of the difference of left and right plantar pressure before and after application of sensory stimulation (unit: %)

Mean± SD, plantar pressure asymmetry (%) was derived from the percentage difference between left and right foot pressure using the Zebris FDM system

진동자극 적용 전 왼쪽과 오른쪽 평균 발바닥압력 편차는 11.80±8.99 %이고, 적용 후 왼쪽과 오른쪽 평균 발바닥압력 편차는 5.40±5.24 %로 왼쪽과 오른쪽 평균 발바닥압력 편차는 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01)(Table 3).

3. 발바닥 자극 전과 후의 정적 균형 변화

정적 균형의 변화를 평가하기 위해서는 압력중심점 변화를 평가하는데 이동면적, 이동길이 및 이동속도가 감소하면 그만큼 정적 안정성을 유지하는 균형 능력의 증가를 의미하는 것으로 그 결과는 Table 4와 같다.

Table 4. Changes of static balance before and after sensory stimulation in one leg standing

Mean± SD, Area= Total sway area of the center of pressure (CoP), Length= Total sway path length of the CoP, Velocity= Mean sway velocity of the CoP per unit time

1) 중재 전·후 이동면적의 변화

온열자극 적용 전 우세발의 평균 이동면적은 896.85±503.02 ㎟이었는데 적용 후 448.45±124.48 ㎟으로 평균 이동면적이 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 온열자극 적용 전 평균 이동면적은 997.75±512.25 ㎟이었으나 적용 후 538.65±363.20 ㎟으로 발 평균 이동면적이 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

진동자극 적용 전 우세발의 평균 이동면적은 925.55±407.18 ㎟이었는데 적용 후 470.40±142.13 ㎟으로 평균 이동면적이 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 진동자극 적용 전 평균 이동면적은 1049.60±585.61 ㎟이었으나 적용 후 466.65±222.27 ㎟으로 발 평균 이동면적이 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

2) 중재 전·후 이동길이의 변화

온열자극 적용 전 우세발의 평균 이동길이는 531.10±219.26 ㎜이었는데 적용 후 330.75±109.37 ㎜로 평균 이동길이가 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 온열자극 적용 전 평균 이동길이는 509.80±224.88 ㎜이었으나 적용 후 343.00±132.23 ㎜로 발 평균 이동길이가 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

진동자극 적용 전 우세발의 평균 이동길이는 549.25±178.19 ㎜이었는데 적용 후 371.65±123.41 ㎜로 평균 이동길이가 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 진동자극 적용 전 평균 이동길이는 541.55±163.28 ㎜이었으나 적용 후 341.70±115.88 ㎜로 발 평균 이동길이가 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

3) 중재 전·후 이동속도의 변화

온열자극 적용 전 우세발의 평균 이동속도는 53.15±21.91 ㎜/sec이었으나 적용 후 33.55±11.00 ㎜/sec로 우세발 평균 이동속도가 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 온열자극 적용 전 평균 이동속도는 50.95±22.49 ㎜/sec이었는데 적용 후 34.25±13.15 ㎜/sec로 발 평균 이동속도가 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

진동자극 적용 전 우세발의 평균 이동속도는 54.75±17.55 ㎜/sec이고 적용 후 37.00±12.42 ㎜/sec로 평균 이동속도가 통계적으로 유의하게 감소하였고 비우세발의 경우에서도 진동자극 적용 전 평균 이동속도는 54.15±16.34 ㎜/sec이었는데 적용 후 34.25±11.63 ㎜/sec로 발 평균 이동속도가 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<.01).

Ⅳ. 고찰

만성발목불안정성은 발목 관절의 재부상률을 높이고 이로 인한 기능 저하는 일상생활 및 운동수행 능력을 저하시켜 삶의 질을 저해하는 요인으로 작용한다(Suttmiller 등, 2022). 특히 발바닥은 다양한 감각 자극을 수용하는 주요 부위로(Strzalkowski 등, 2018), 피부수용기 및 고유수용성 감각은 신체의 균형 및 자세 조절에 중추적 역할을 한다(Maitre & Paillard, 2016).

선행연구에 따르면 발바닥에 온열자극을 가하면 근육 내 혈류량이 증가하고 관절을 둘러싼 연부조직의 유연성과 관절 가동범위가 향상된다고 보고되었다(Oh 등, 2016). 본 연구에서도 이러한 생리적 기전을 고려하여, 통증 역치인 약 41.7 ℃ 이하(Meier, 2001)를 기준으로 전기 핫팩을 사용해 온열 자극을 적용하였다. 그 결과, 앞정강근의 근활성도는 우세발에서 통계적으로 유의하게 증가하였으며, 비우세발에서도 평균값이 증가하는 경향을 보여, 온열자극이 근활성도에 긍정적인 영향을 미쳤음을 시사한다.

이러한 유의한 변화는 온열자극으로 인한 국소 온도상승이 말초혈류량 및 근육 내 산소 공급을 증가시키고, 신경 흥분성을 높여 알파운동뉴런의 활동을 자극했기 때문으로 해석된다. 또한, 발바닥의 피부 및 고유감각 수용기 민감도가 증가함에 따라 중추신경계로의 감각 입력이 강화되어 자세 조절에 기여했을 가능성이 높다.

발바닥 압력과 정적 균형능력 역시 온열 자극 후 유의하게 향상되었는데, 이는 발 온도 증가에 따른 감각 민감도 향상이 자세 조절 능력을 증진시킨다는 기존 연구 결과(Machado 등, 2022)와 일치한다.

진동자극의 경우, 선행연구에서는 진동이 근방추 내 감각 수용기를 자극하여 근수축을 유도하고(Baik, 2012) 자세 조절 능력을 향상시킨다고 보고하였다(Lam 등, 2016). 그러나 본 연구에서는 진동자극 적용 후 앞정강근의 근활성도 증가 경향은 관찰되었지만 통계적으로 유의하지 않았다. 이는 진동의 자극 강도, 적용 위치, 개인의 감각 역치 차이에 따른 반응 편차에 기인할 수 있으며, 특히 발바닥 부위별 자극이 고르게 전달되지 못했을 가능성이 존재한다(Yu 등, 2009). 향후 연구에서는 자극 위치의 표준화와 감각 역치 기반 맞춤 자극 설정이 필요할 것으로 보인다.

한편, 진동자극 후 발바닥 압력과 정적 균형능력은 유의하게 향상되었으며, 이는 발바닥 자극이 피부 감각 민감도를 증가시켜 고유수용성 감각 입력을 강화시켰다는 보고와 일치한다(Park 등, 2023).

종합하면, 앞정강근 근활성도는 온열자극 적용 시 우세발에서 유의하게 증가하였고, 진동자극 적용 시에는 통계적으로 유의하지 않았으나 평균적으로 증가하는 경향을 보였다. 발바닥 압력 편차와 정적 균형능력은 온열 및 진동자극 모두에서 통계적으로 유의한 향상을 나타냈다. 이는 감각 자극이 신체의 균형 조절 체계에 긍정적으로 작용했음을 시사한다.

온열 및 진동자극 후 정적 균형 능력의 유의한 향상은 감각 수용기의 민감도 증가로 고유수용성 감각의 정확도가 높아지고, 그로 인해 시각계, 전정계, 체성감각계의 통합 반응이 향상된 결과로 해석된다. 특히 발바닥 감각은 체중 이동 중 발생하는 미세한 압력 변화를 감지하는 주요 감각 경로로서, 감각 정보의 질적 향상은 압력 중심점(CoP)의 불필요한 동요를 억제하는데 기여했을 것으로 판단된다.

본 연구의 제한점으로는 첫째, 만성 발목불안정성을 가진 대상자의 표본 수가 제한적이어서 결과를 일반화하는데 어려움이 있으며, 둘째, 모든 실험이 동일 시간대와 장소에서 진행되지 못한 점, 셋째, 균형 능력에 영향을 미치는 여러 근육을 고려하지 않고 앞정강근만을 분석한 점이 있다. 넷째, 본 연구는 감각 자극의 즉각적 효과에 초점을 두었기 때문에 자극의 지속적 적용 또는 반복적 노출에 따른 장기적인 효과는 검증하지 못하였다.

따라서 후속 연구에서는 감각 자극의 반복 적용 및 장기적 중재 효과를 포함하고, 다양한 감각 자극의 비교 분석을 통해 발목 불안정성 환자에게 보다 효과적인 재활 전략을 제시할 필요가 있다.

Ⅴ. 결론

본 연구는 20대 남녀 대학생 20명을 대상으로 발바닥에 온열자극과 진동자극을 각각 적용한 후 이들이 앞정강근의 근활성도, 발바닥 압력 그리고 정적균형에 미치는 즉각적 영향을 분석하였다. 감각 자극은 전기 핫팩과 진동 폼롤러를 이용하여 적용하였으며, 앞정강근의 근활성도는 표면 근전도기기(4D-MT)를 통해, 발바닥압력 및 정적균형은 Zebris FDM 플랫폼을 이용하여 측정하였다.

연구 결과, 앞정강근 근활성도는 온열자극 적용 후 우세발에서만 유의한 증가를 보였으며, 진동자극 적용 후에는 양측 모두에서 유의한 차이는 나타나지 않았다. 반면, 발바닥압력과 정적균형능력은 온열자극과 진동자극 모두에서 유의하게 개선되었다.

이러한 결과는 앞정강근의 근활성도는 주로 온열자극에 의해 자극받았음을 시사하며, 발바닥의 감각 자극이 균형 조절 및 체중 분산에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 보여준다. 따라서 만성 발목불안정성을 가진 대상자의 균형 능력 및 고유수용감각 향상을 위해, 운동 전 준비단계나 운동 후 회복단계에서 온열자극 및 진동자극을 병행 적용하는 것이 손상 예방에 도움이 될 것으로 판단된다.

또한, 본 연구는 감각 자극의 즉각적 효과에 중점을 두었으므로, 향후 연구에서는 지속적인 자극 적용의 장기적 효과 및 다양한 형태의 감각 자극이 균형 능력에 미치는 영향을 규명할 필요가 있다고 생각한다.