전기 근육 자극(NMES) 훈련이 노인 근육 성장에 미치는 영향

서론

근육량 감소는 노화와 함께 필연적으로 발생하며, 이는 근력 저하와 기능적 이동성 감소로 이어져 노인의 삶의 질을 크게 저하시킨다. 특히, 노화로 인한 근위축증(Sarcopenia)은 보행 장애, 낙상 위험 증가, 심지어 조기 사망률 상승과도 관련이 있다. 따라서 노화로 인한 근육량 감소를 예방하고 완화할 수 있는 효과적인 전략이 필요하다. 일반적으로 근력 운동이 근육량과 근력을 증가시키는 가장 강력한 방법으로 여겨지지만, 신체적인 제약이나 운동 수행 능력의 한계로 인해 노인들에게 실질적으로 적용하기 어려운 경우가 많다.

이에 대한 대안으로 전기 근육 자극(neuromuscular electrical stimulation, NMES)이 주목받고 있다. NMES는 외부에서 전류를 이용하여 근육을 강제적으로 수축시키는 방법으로, 기존의 저항성 운동과 유사한 근육 발달 효과를 기대할 수 있다. 특히, 기존 연구들에 따르면 NMES는 근력 향상뿐만 아니라 근육의 크기와 기능적 이동성을 증가시키는 데에도 효과적이며, 훈련이 어려운 노인들에게 실용적인 대안이 될 수 있다.

2020년 저널지 Life(impact factor : 3.2)에 소개된 Jandova 등의 연구에서는 건강한 노인을 대상으로 8주간의 전기 근육 자극(NMES) 훈련이 근육 구조적 변화와 기능적 이동성에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 넙다리곧은근(Vastus Lateralis, VL)과 허리 다열근(Lumbar Multifidus, LM)에서 유의미한 근육 성장과 기능적 이동성 향상이 관찰되었으며, 대조군에서는 오히려 근육 크기 감소가 나타났다. 본 연구는 NMES가 노인들의 근감소증을 예방하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사하며, 운동 수행이 어려운 노인들을 위한 효과적인 대안으로 활용될 가능성이 높다.

본론

NMES 훈련이 근육 구조적 변화에 미치는 영향

NMES 훈련을 진행한 실험군에서는 넙다리곧은근(VL)과 허리 다열근(LM)의 근육 두께 및 단면적(Cross-Sectional Area, CSA)이 유의미하게 증가하였다. 구체적으로, 무릎 폄 근육군인 넙다리곧은근의 근육 두께는 평균 11.4% 증가하였으며, 허리 다열근의 경우 왼쪽과 오른쪽에서 각각 5.6%와 7.1%의 증가율을 보였다. 이 같은 변화는 초음파 측정을 통해 확인되었으며, 기존 연구에서 자기공명영상(MRI) 또는 컴퓨터 단층촬영(CT)으로 확인된 근육 성장 수치와도 유사한 수준이었다.

근육 단면적 증가는 근력 증가와 밀접한 관련이 있다. 특히, 넙다리곧은근의 단면적 증가는 하지 근력 향상과 직결되며, 이는 노인들의 보행 능력 및 균형 유지 능력 향상에 기여할 수 있다. 흥미롭게도, 본 연구의 대조군에서는 8주 동안 근육 두께 및 단면적이 감소하는 경향이 나타났다. 이는 신체 활동 감소 및 근사용 감소로 인한 근감소증(Sarcopenia)의 진행 가능성을 시사하며, NMES가 이러한 노화 관련 근육 감소를 예방하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.

NMES 훈련이 기능적 이동성에 미치는 영향

기능적 이동성은 노인의 독립적인 생활 유지와 직결되는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 기능적 이동성을 평가하기 위해 정적 및 동적 균형 능력을 측정하였다. 그 결과, NMES 훈련을 수행한 그룹에서 기능적 이동성이 유의미하게 향상되었으며, 특히 '일어나 걷기 테스트(Timed Up and Go, TUG)'에서 뚜렷한 개선이 관찰되었다. 이는 NMES가 균형 유지 및 보행 안정성을 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

NMES가 기능적 이동성 향상에 기여할 수 있는 또 다른 기전은 신경근 적응(Neuromuscular Adaptation)이다. 연구에 따르면, NMES는 말초 근육뿐만 아니라 대뇌 감각운동 영역과 보조 운동 영역의 활성화를 유도할 수 있다. 이는 신경-근육 연결 강화 및 운동 학습 효과를 촉진하여 근육의 기능적 활용을 높이는 데 기여할 가능성이 있다. 따라서 NMES는 단순한 근육 성장뿐만 아니라 신경계 수준에서의 적응을 통해 전반적인 신체 기능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.

NMES 훈련의 한계 및 향후 연구 방향

본 연구에서 NMES가 노인의 근육 성장과 기능적 이동성 향상에 효과적임을 확인하였으나, 몇 가지 한계점이 존재한다. 첫째, 연구 대상자의 표본 크기가 상대적으로 적어 결과의 일반화에 한계가 있을 수 있다. 둘째, NMES 훈련의 강도 조절이 개별적인 최대 근력 대비 비율(예: 최대 등척성 수축의 %MVC)로 조정되지 않았기 때문에 훈련 효과의 개인차를 명확히 분석하는 데 어려움이 있었다. 향후 연구에서는 보다 다양한 노인 집단을 대상으로 NMES의 장기적인 효과를 검증하고, 개별 맞춤형 NMES 훈련 프로토콜을 개발하는 것이 필요하다.

결론

본 연구는 건강한 노인을 대상으로 8주간의 NMES 훈련이 근육 구조적 변화와 기능적 이동성에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, NMES 훈련은 넙다리곧은근(VL)과 허리 다열근(LM)의 근육 크기를 유의미하게 증가시켰으며, 기능적 이동성 또한 개선시키는 것으로 나타났다. 반면, 대조군에서는 근육 크기의 감소가 관찰되어, 신체 활동 부족으로 인한 근감소증 위험이 있음을 시사하였다.

NMES는 기존의 저항성 운동과 유사한 근육 성장 효과를 나타내면서도, 신체적 부담이 적고 적용이 용이하다는 장점이 있다. 특히, 신체 활동이 제한적인 노인들에게 효과적인 운동 대안이 될 수 있으며, 근육 위축 예방 및 낙상 방지를 위한 전략으로 활용될 가능성이 높다. 또한, NMES는 신경계 적응을 촉진하여 균형 및 보행 능력 향상에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

향후 연구에서는 보다 다양한 연령대 및 신체 조건을 가진 대상자들을 포함하여 NMES의 장기적인 효과를 평가하고, 맞춤형 NMES 프로토콜 개발을 통해 실용성을 극대화할 필요가 있다. 또한, NMES가 근육 성장뿐만 아니라 신경계 적응, 대사 기능 개선, 염증 감소 등의 생리학적 변화를 유도할 수 있는지에 대한 추가 연구가 필요하다. 이러한 연구가 지속적으로 이루어진다면, NMES는 노인의 건강 증진을 위한 핵심적인 도구로 자리 잡을 수 있을 것이다.

참고문헌

Jandova, T., Narici, M. V., Steffl, M., Bondi, D., D’Amico, M., Pavlu, D., ... & Pietrangelo, T. (2020). Muscle hypertrophy and architectural changes in response to eight-week neuromuscular electrical stimulation training in healthy older people. Life, 10(9), 184.