Partial Range of Motion Training Elicits Favorable Improvements in Muscular Adaptations When Carried Out at Long Muscle Lengths

초록

저항 훈련에서 부분 가동 범위(ROM) 반복의 사용은 역사적으로 전체 ROM 훈련에 비해 권장되지 않았는데, 이는 불완전한 관절 운동이 전반적인 기계적 자극을 감소시키고 비대(hypertrophy) 잠재력을 제한한다는 근거에서였다. 그러나 새롭게 등장한 증거들은 이러한 일반적 권고가 중요한 구별을 간과하고 있음을 시사한다. 부분 반복이 수행되는 ROM 내의 영역이 바로 그것이다. 부분 반복이 단축된(shortened) 위치가 아닌, 표적 근육이 최대로 신장된(즉 신장된(lengthened) 위치)에서 실행될 때, 질적으로 다르고 잠재적으로 더 우수한 적응 반응이 나타날 수 있다.

본 체계적 문헌고찰은 긴 근육 길이 대 짧은 근육 길이에서의 부분 ROM 훈련을 비교한 대조 저항 훈련 연구들의 증거를 종합하였으며, 데이터가 가용한 경우 긴 근육 길이에서의 부분 ROM 훈련 대 전체 ROM 훈련을 비교하였다. 결과 지표에는 비대의 형태학적 측정치(근육 두께, 횡단면적(CSA), 부피) 및 일부 연구에서의 근육 구조 지수가 포함되었다.

결과는 긴 근육 길이에서 수행된 부분 반복이 짧은 근육 길이에서의 부분 반복보다 유의하게 더 큰 비대를 유도했으며, 여러 연구에서 전체 ROM 훈련과 동등하거나 이를 능가하는 것으로 일관되게 나타났다. 이러한 결과는 신장 매개 비대(stretch-mediated hypertrophy) 문헌의 성장하는 증거와 기전적으로 일치하며, 부하의 위치 특이성이 ROM 완성도 자체보다 더 중요한 요소임을 시사한다. 실용적 함의로는 비대 최적화를 위한 신장 위치 부분 반복의 표적 활용이 있으며, 특히 시간 효율이 우선시되는 운동 프로그래밍에서 유용하다 [1].

서론

저항 운동 중 관절이 사용 가능한 가동 범위를 얼마나 활용해야 하는지에 대한 문제는 비대와 부상 예방 모두에 실용적·과학적 관련성을 갖는다. 전통적인 훈련 지침은 전체 ROM 훈련을 일관되게 권장해왔는데, 이는 표적 근육이 수행하는 총 기계적 작업을 극대화하고, 근육이 전체 길이-장력(length-tension) 관계에 걸쳐 관여하게 하며, 제한된 ROM을 통한 만성 훈련과 관련된 적응성 단축을 방지한다는 근거에서였다. 이 논리는 대체로 타당하지만, 통과한 총 범위와 부하의 기능적 위치를 혼동하여, ROM의 서로 다른 부분이 비대 적응에 차별적으로 기여할 가능성을 간과한다 [1].

신장 매개 비대 연구의 통합은 부분 ROM 훈련을 재평가하기 위한 기전적 틀을 제공했다. Maeo 등 [2]의 포괄적 검토에서 확인되었듯이, 긴 길이(즉, 신장 위치)에서 부하를 받는 근육은 동등한 볼륨과 강도에서 단축 위치에서 부하를 받는 근육에 비해 불균형적으로 강력한 비대 자극을 받는 것으로 보인다. 이 발견은 운동의 신장 영역에서만 수행되는 부분 반복("신장 부분 반복(lengthened partial rep)")이 전체 ROM 훈련과 비교 가능하거나 이를 능가하는 비대 반응을 유발할 수 있다는 가능성을 제기한다. 전체 ROM에는 신장과 단축 부하 단계가 모두 포함되기 때문이다.

예를 들어, 일반적인 바벨 컬에서 상완이두근(biceps brachii)은 팔꿈치가 거의 완전히 신전된 상태(동작의 하단)에서 최대로 신장되고, 컬의 상단에서 최대로 단축된다. 신장 부분 반복은 이두근이 가장 신장된 컬 ROM의 하단 30~50%로 반복을 제한한다. 반대로, 단축 부분 반복은 동작의 상단 부분으로 반복을 제한한다. 만약 신장 부분 반복이 단축 부분 반복보다 우수하고 전체 ROM 훈련과 잠재적으로 비교 가능하다면, 이는 운동 선택, 프로그래밍, 그리고 저항 운동으로 유도된 비대의 기전적 이해에 중요한 함의를 갖는다 [3].

본 체계적 문헌고찰은 이 문제에 대한 가용한 대조 증거를 비판적으로 평가하기 위해 설계되었으며, 가동 범위 내 다른 위치에서의 부분 ROM 훈련을 직접 비교하고 신장 부분 반복과 전체 ROM 훈련 조건을 비교한 연구들의 데이터를 종합하였다.

연구 방법

문헌 검색 전략

PubMed/MEDLINE, EMBASE, SPORTDiscus, Web of Science에서 다음 용어들의 조합을 사용하여 체계적 검색을 실시하였다: "partial range of motion," "partial repetition," "lengthened partial," "shortened partial," "long muscle length," "short muscle length," "stretched position," "full range of motion," "muscle hypertrophy," "muscle thickness," "cross-sectional area," "resistance training." 날짜 제한은 적용하지 않았다. 데이터베이스 검색 외에도, 포함된 연구들과 관련 리뷰의 참고문헌 목록을 수작업으로 검색하였으며, 주요 포함 연구들에 대한 전방 인용 검색을 수행하였다.

포함 및 제외 기준

다음 조건을 충족하는 연구를 포함하였다: (a) 대조 실험 설계(무작위 또는 유사 무작위)를 사용한 원본 동료 심사 연구; (b) 부분 반복이 수행되는 ROM 위치가 다른 최소 두 가지 조건(신장 대 단축)을 비교하거나, 신장 부분 반복과 전체 ROM 훈련을 비교; (c) 최소 4주 이상의 저항 훈련 프로그램을 수행하는 인간 참여자; (d) 검증된 영상 방법을 사용하여 근육 형태학적 결과(CSA, 두께, 부피, 또는 근섬유속 길이) 평가; (e) 질적 합성에 충분한 데이터 제공 및 해당 경우 효과 크기 계산 가능. 급성 반응만을 평가한 연구, 동물 연구, ROM 위치 조건을 직접 비교하지 않은 연구는 제외하였다.

데이터 추출 및 합성

두 명의 검토자가 독립적으로 연구 설계, 참여자 특성, 수행된 운동, ROM 조건 설명(가능한 경우 각도로 정량화), 평가된 근육군, 측정 방식, 훈련 기간 및 결과 값을 추출하였다. 연구들 간 결과 측정 방법의 이질성을 고려하여, 서술적 합성 방법을 일차 증거 합성 방식으로 채택하고, 비교 가능한 결과가 가용한 경우 효과 크기 계산으로 보완하였다.

근육 길이 결정

각 연구에 대해, 각 부분 ROM 조건에서의 근육 길이는 보고된 관절 각도 범위와 관절 위치와 근육 길이 간의 해부학적 관계에 기초하여 평가하였다. 확립된 근골격 기하학 [4]을 바탕으로, ROM이 최대 근육 신장과 관련된 동작 부분으로 제한된 경우 "신장 부분"을 검토하는 것으로, 최소 근육 신장 영역으로 제한된 경우 "단축 부분"을 검토하는 것으로 분류하였다.

결과

연구 선정

체계적 검색을 통해 1,284건의 문헌이 확인되었다. 중복 제거 및 심사 후 포함 기준을 충족하는 12개의 연구가 확인되었다. 이 연구들은 주관절 굴곡근(n = 5), 족저 굴곡근(n = 3), 슬관절 신전근(n = 3), 슬괵근(hamstrings)(n = 1)을 포함한 근육들을 조사하였다. 훈련 기간은 4주에서 16주였으며, 연구별 표본 크기는 16명에서 40명 사이였다 [1].

신장 대 단축 부분 반복

신장 부분 ROM 훈련 대 단축 부분 ROM 훈련을 직접 비교한 모든 연구에서 신장 위치 훈련 집단이 더 우수한 비대를 나타냈다. 주관절 굴곡근과 슬관절 신전근을 조사한 5개 연구에서 신장 부분 반복의 이점은 중간에서 큰 수준으로, Hedges' g 값은 0.48에서 0.91 범위였다. 특히 이 중 3개 연구에서 상대적으로 작은 표본 크기에도 불구하고 이점이 통계적으로 유의하였으며, 이는 강건한 효과 크기를 나타낸다 [2].

주관절 굴곡근에서 구체적으로(프리처 컬(preacher curl), 인클라인 덤벨 컬, 또는 등속성 조건으로 검사), 완전 주관절 신전 위치 또는 그 근처에서의 신장 부분 훈련은 완전 주관절 굴곡 위치 또는 그 근처에서의 단축 부분 훈련에 비해 1.5배에서 2.5배 더 큰 근육 두께 증가를 보였다. 슬관절 신전 부분 ROM 조건에서 외측광근(vastus lateralis)에서도 유사한 패턴이 관찰되었다.

신장 부분 반복 대 전체 ROM 훈련

3개의 연구가 신장 부분 반복과 전체 ROM 훈련을 직접 비교하였다. 결과는 현저한 이질성을 보였다. 두 연구에서는 신장 부분과 전체 ROM 훈련 사이에 유의한 차이가 없었으며, 점추정값은 신장 부분에 약간 유리하였다(g = 0.12 및 g = 0.18, 각각 비유의). 한 연구에서는 신장 부분 조건에서 유의하게 더 큰 비대를 보고하였다(g = 0.44, p = 0.03). 신장 부분과 비교하여 전체 ROM 조건에서 유의하게 더 큰 비대를 보고한 연구는 없었다 [3].

근섬유속 길이 결과

근섬유속 길이를 보고한 4개 연구에서 패턴은 더 넓은 신장 매개 비대 문헌과 일치하였다: 신장 부분 훈련은 4개 연구 중 2개에서 단축 부분 또는 전체 ROM 훈련보다 더 큰 근섬유속 길이 증가를 보였으며, 나머지 2개에서는 동등한 효과가 나타났다.

고찰

ROM 완성도보다 위치가 더 중요하다

포함된 연구들 전반에 걸쳐 신장 부분 반복이 단축 부분 반복보다 우수한 비대를 유발하며, 잠재적으로 전체 ROM 훈련과 비교 가능한 비대를 달성한다는 일관된 발견은 운동 과학에 패러다임 전환적 함의를 지닌다. 항상 전체 가동 범위로 훈련하라는 전통적인 지침은(일반적인 경험 법칙으로는 유용하지만)ROM 내의 위치가 ROM 완성도 자체가 아닌 비대 자극 질의 결정적 요인이라는 보다 미묘한 현실을 가린다 [1].

이 결론은 기전적으로 더 넓은 신장 매개 비대 문헌 [2]과 일치한다. 긴 길이에서 근육이 경험하는 수동적 및 능동적 장력(티틴(titin) 매개 수동 강성, 세포외 기질의 기여, 최적 근절 작동 길이에서의 더 큰 가교(cross-bridge) 참여에서 비롯된)은 독특하게 강력한 비대 신호를 구성하는 것으로 보인다. 반면, 이러한 신장 관련 힘이 최소화된 ROM의 단축 부분은 동일한 작업량에 대해 비교적 약화된 자극을 제공한다.

운동 프로그래밍에 대한 함의

이러한 발견들은 여러 가지 실용적인 프로그래밍 전략을 지지한다. 첫째, 시간 제약으로 수행할 수 있는 총 세트 수가 제한될 때, 전체 ROM 훈련보다 신장 위치 부분 반복을 우선시하는 것이 효율적인 전략이 될 수 있다, 비교 가능한 비대를 달성하면서 동작의 단축 부분으로 인한 피로를 줄일 수 있으며, 단축 부분은 일부 운동에서 고부하 시 부상 위험도 높다 [3].

둘째, 신장 부분 반복은 특히 전체 ROM 수행 후 "연장 세트(extended set)" 기법으로서 기존 전체 ROM 훈련에 보조 작업으로 전략적으로 추가할 수 있다. 전체 ROM 반복에서 실패 도달 후 신장 위치에서 추가적인 부분 반복 수행(때로 "신장 부분" 또는 "하단 부분 반복"이라 불리는 기법)은 단축 위치 수행 능력이 소진된 후 긴 근육 길이에서 추가적인 기계적 자극을 제공할 수 있다.

셋째, 이러한 결과에 비추어 운동 선택 기준을 재고해야 한다. 긴 근육 길이에서 높은 저항을 제공하는 운동(프리처 컬, 인클라인 덤벨 컬, 오버헤드 케이블 트라이셉 익스텐션, 루마니안 데드리프트, 핵 스쿼트)은 단축 위치에서 최대 저항을 제공하는 운동(상단에서의 컨센트레이션 컬, 단축 위치에서의 엎드린 레그 컬)에 비해 비대에 더 효과적일 수 있다 [4].

한계점 및 향후 연구

현재 문헌 기반은 여러 측면에서 제한적이다. 개별 연구에서 표본 크기가 작고, 훈련 기간이 일반적으로 짧으며(4~12주), 검토된 근육군이 제한적이다. 신장 부분의 이점이 지속되는지를 검토하는 장기 연구(>24주)와 성능 정체가 흔한 훈련된 집단에서의 연구가 필요하다. 인간에서 신장 및 단축 부분 ROM 훈련 조건 간 분자 신호 차이를 검토하는 기전적 연구는 이러한 현상에 대한 이론적 이해를 크게 증진시킬 것이다.