The Effect of Training Strategies to Improve Muscle Strength and Endurance: A Meta-Analysis of Periodized vs. Non-Periodized Programs
근력 및 근지구력 향상을 위한 훈련 전략의 효과: 주기화 vs. 비주기화 프로그램 메타분석
Tyler D. Williams, David V. Tolusso, Michael V. Fedewa and Michael R. Esco · 2017
Abstract 초록
주기화(periodization)(적응과 수행 능력을 최적화하기 위해 구조화된 시간 기간에 걸쳐 훈련 변수(볼륨, 강도, 빈도, 운동 선택, 휴식)를 체계적으로 조작하는 것)는 엘리트 운동 준비의 기초 원리로 간주되며, 더 넓은 저항 훈련 문헌에서 점차 주목을 받고 있다. 전문 가이드라인에서 주기화 훈련 접근법을 광범위하게 지지함에도 불구하고, 근력 및 지구력 결과에 대한 주기화 대 비주기화 저항 훈련 프로그램을 비교하는 정량적 증거 기반은 범위와 결론 모두에서 일관성이 없었다. 본 메타분석은 비주기화 훈련 대비 주기화가 근육 근력 및 지구력 적응에 미치는 효과를 추정하고, 별개의 주기화 모델들의 상대적 효능을 비교하기 위해 가용한 대조 연구들의 데이터를 종합하였다.
체계적 검색을 통해 1,102명의 참여자를 포함하는 33개의 적격 대조 연구가 확인되었다. 최대 근력(1RM), 근육 지구력, 복합 수행 능력 결과에 대한 무작위 효과 메타분석을 실시하였다. 하위 집단 분석에서는 선형 주기화(LP), 일일 파동 주기화(DUP), 주간 파동 주기화(WUP)를 비주기화(constant load) 훈련 조건과 별도로 비교하였다.
주기화 훈련 프로그램은 비주기화 프로그램에 비해 최대 근력에서 중등도의 풀링 효과 크기로 유의하게 더 큰 향상을 보였다. 일일 파동 주기화는 직접 비교 시 선형 주기화에 비해 미미하지만 일관된 이점을 보였다. 주기화의 이점은 훈련 경험이 많은 개인에서 더 두드러져, 어떠한 단일 훈련 자극에 대한 적응이 정체됨에 따라 계획된 변화가 점점 더 중요해진다는 가설과 일치한다. 이러한 결과는 저항 훈련 프로그램 설계에서 주기화 원리의 체계적 적용을 지지하며, 특히 중급 및 고급 훈련자에게 중요하다 [1].
Introduction 서론
주기화 이론은 스트레스원에 대한 유기체의 적응 반응이 경계, 저항, 소진의 단계를 거쳐 진행한다고 설명한 일반 적응 증후군(GAS, General Adaptation Syndrome) 모델을 제시한 한스 셀리에(Hans Selye)의 연구에 지적 기원을 두고 있다 [1]. 운동 훈련에 적용하면, 이 모델은 훈련 자극이 적응(동일한 자극에 대한 반복적 노출이 점차 감소하는 적응 반환을 야기하는 순응을 방지하기 위해)과 과훈련(축적된 스트레스가 유기체의 회복 능력을 초과하는) 모두를 방지하기 위해 점진적으로 변화해야 함을 의미했다. 20세기 중반 소련 스포츠 과학자들, 특히 레프 마트베예프(Lev Matveyev)는 이러한 개념들을 구조화된 훈련 계획 모델로 공식화하였으며(이것이 고전적 또는 선형 주기화로 알려지게 되었다)여기서 훈련 볼륨은 감소하고 강도는 수 개월 또는 수년의 준비 기간에 걸쳐 체계적으로 증가한다.
고전적 선형 주기화 모델은 수십 년간 엘리트 스포츠 준비를 지배하였으며, 이후 Bompa 등의 운동 과학자들에 의해 레크리에이션 저항 훈련에 적용되었다. 이 모델에서 훈련은 점진적으로 강도가 증가하고 볼륨이 감소하는 별개의 중주기(mesocycle, 일반적으로 각 3~6주)를 거쳐 진행된다: 높은 볼륨과 중간 강도의 초기 비대 단계가 중간 볼륨과 높은 강도의 근력 단계로, 이어 낮은 볼륨과 매우 높은 강도의 파워 또는 최고조 단계로 전환된다 [2].
1990년대와 2000년대의 고전적 선형 주기화에 대한 비판은 3~6주 동안 동일한 훈련 강조를 유지하면 강조되지 않는 특성에서의 훈련 적응 감소(detraining)로 이어질 수 있다고 지적했다(예: 비대 블록 중 근력). 이러한 우려는 훈련 변수가 더 자주 변화하는 비선형 또는 파동 주기화 모델 개발에 동기를 부여했다, 주간(주간 파동 주기화, WUP) 또는 일일(일일 파동 주기화, DUP) 기준으로. 예를 들어 DUP는 동일한 주간 사이클 내에서 월요일에 무거운 근력 중심 훈련(5세트 × 5회, 1RM의 85%), 수요일에 중간 비대 중심 훈련(4세트 × 10회, 1RM의 70%), 금요일에 가벼운 지구력 중심 훈련(3세트 × 15회, 1RM의 60%)을 수행하는 것을 포함할 수 있다 [3].
각각 이론적 근거와 실용적 지지자를 가진 주기화 모델의 증식은 어떤 접근법이 가장 효과적인지에 대해 실무자와 코치 사이에 불확실성을 만들었다. 본 메타분석은 주기화와 비주기화 접근법을 비교하는 가용 증거를 풀링하고, 주기화 모델 간 차이를 검토하여 저항 훈련 프로그램 설계에 대한 근거 기반 지침을 제공함으로써 이 문제를 체계적으로 다루기 위해 설계되었다.
Methods 연구 방법
검색 전략
검색일까지 PubMed/MEDLINE, EMBASE, SPORTDiscus, CINAHL, PsycINFO 데이터베이스에서 시작일부터 포괄적인 검색을 수행하였다. 주요 검색 용어에는 "periodization," "periodized training," "undulating periodization," "linear periodization," "daily undulating periodization," "non-linear periodization," "resistance training," "strength training," "muscular strength," "1 repetition maximum," "muscular endurance"가 다양한 불리언 조합으로 포함되었다. 언어 제한은 적용하지 않았다. 포함된 연구들과 관련 리뷰의 참고문헌 목록을 수작업으로 검색하였으며, 주요 주기화 연구들에 대한 전방 인용 추적을 수행하였다.
적격 기준
다음 조건을 충족하는 경우 연구를 포함하였다: (a) 인간 참여자를 대상으로 한 동료 심사 대조 실험 연구(RCT 또는 대조 시험); (b) 주기화 저항 훈련 집단과 (i) 비주기화(constant load) 저항 훈련 대조 집단 또는 (ii) 다른 주기화 모델(예: DUP 대 LP)을 비교; (c) 사전 및 사후 중재 시점에서 최대 근력(1RM 또는 등속성 최대 토크) 및/또는 근육 지구력 평가; (d) 최소 8주의 훈련 기간; (e) 효과 크기 계산에 충분한 데이터 제공. 주기화 저항 훈련을 운동 없음, 유산소 운동, 또는 다른 비저항 운동과 비교한 연구는 제외하였다. 신경근 기능에 직접 영향을 미치는 질환(예: 뇌졸중, 다발성 경화증)이 있는 임상 집단을 포함한 연구는 제외하였다.
주기화 모델 분류
주기화 모델은 다음과 같이 분류하였다: (1) 선형 주기화(LP): 각 ≥3주의 연속 중주기에 걸쳐 볼륨의 동반 감소와 함께 강도의 체계적 증가; (2) 주간 파동 주기화(WUP): 주간 기준으로 훈련 부하 및 볼륨의 변화; (3) 일일 파동 주기화(DUP): 같은 주 내에 다른 세션에 걸쳐 훈련 부하 및 볼륨의 변화; (4) 비주기화(NP): 점진적 과부하 조정만으로 훈련 기간 내내 constant 부하 및 볼륨 유지.
통계 분석
각 관련 비교에 대해 효과 크기(Hedges' g)를 계산하였다. 양수 값은 주기화(또는 LP 대비 DUP) 조건의 우월성을 나타냈다. 전반에 걸쳐 무작위 효과 모델을 적용하였다. 하위 집단 분석은 LP, WUP, DUP를 NP 조건과 각각 별도로 비교하였다. 주기화 모델 간 직접 비교는 별도로 분석하였다. 메타 회귀에서 훈련 경험과 프로그램 기간을 조절 변수로 검토하였다 [4].
Results 결과
연구 포함 및 표본 특성
데이터베이스 검색에서 5,891건의 문헌이 확인되었다. 중복 제거 및 심사 후 33개 연구가 모든 포함 기준을 충족하였다. 이 연구들은 1,102명의 참여자(평균 나이 24.7세; 68% 남성)를 등록하였다. 훈련 경험은 비훈련자부터 경쟁 선수까지 다양하였으며, 프로그램 기간은 8주에서 24주였다. 비교된 주기화 모델의 분류는 다음과 같다: LP 대 NP(n = 14개 연구), DUP 대 NP(n = 11), WUP 대 NP(n = 5), 직접 모델 대 모델 비교(n = 12, 둘 이상의 조건을 가진 여러 연구 포함) [1].
주기화 대 비주기화 훈련 (전반적 효과)
모든 주기화 대 비주기화 비교를 풀링하면, 주기화 훈련은 비주기화 훈련에 비해 최대 근력 향상에서 유의하게 더 큰 효과를 보였다(Hedges' g = 0.43, 95% CI: 0.28–0.58, p < 0.001; I² = 36%). 이 중등도의 통계적으로 강건한 효과는 총 볼륨이 동일할 때도 훈련 변수의 체계적 변화가 constant 훈련 자극 유지보다 의미 있는 이점을 제공함을 나타낸다.
주기화 모델 하위 집단
선형 주기화 대 NP: LP는 NP보다 더 큰 근력 향상을 보였다(g = 0.37, 95% CI: 0.18–0.56, p < 0.001). 이는 가장 기본적인 형태에서도 체계적인 강도 진행 프레임워크의 유용성을 확인한다.
일일 파동 주기화 대 NP: DUP는 근력 비교에서 NP 대비 가장 큰 이점을 보였다(g = 0.54, 95% CI: 0.31–0.77, p < 0.001), 이질성은 상대적으로 낮았다(I² = 21%) [2].
DUP 대 LP 직접 비교: DUP와 LP를 직접 비교한 12개 연구 중, DUP는 최대 근력 발달에서 일관되지만 적은 이점을 보였다(g = 0.24, 95% CI: 0.08–0.40, p = 0.004). 이 발견은 더 빈번한 훈련 자극 변화가 더 긴 기간의 단일 중심 중주기에 비해 우수한 적응을 만들어낸다는 것을 시사한다.
훈련 경험의 효과
메타 회귀에서 훈련 경험이 유의한 조절 변수로 확인되었다(β = 훈련 경험 1년당 0.18, p = 0.01). 훈련된 개인은 비훈련 개인에 비해 더 큰 주기화 이점을 보였다(g = 0.55 대 g = 0.27). 이는 고정된 훈련 자극에 대한 순응이 더 경험 있는 훈련자에서 더 빠르고 완전하게 발달하여, 변화가 점진적으로 더 중요해진다는 가설과 일치한다 [3].
근육 지구력 결과
12개 연구에서 가용한 근육 지구력 결과에서 주기화 훈련은 NP 대비 더 작지만 여전히 통계적으로 유의한 이점을 보였다(g = 0.29, 95% CI: 0.11–0.47, p = 0.002).
Discussion 고찰
우월한 훈련 전략으로서의 주기화
본 메타분석의 증거는 주기화 저항 훈련 프로그램이 비주기화, constant-load 훈련에 비해 의미 있게 더 큰 근력 적응을 만들어낸다는 것을 확인한다. 중등도의 풀링 효과(g = 0.43)는 실용적으로 유의하며 8~24주 훈련 기간에 걸쳐 의미 있는 실제 수행 차이로 해석된다. 여러 주기화 모델(LP, WUP, DUP)에 걸쳐 그리고 다양한 품질의 연구들에 걸쳐 이 이점의 일관성은 주기화 훈련을 저항 훈련 프로그램 설계의 표준 접근법으로 권고하기 위한 강건한 경험적 기반을 제공한다 [1].
주기화 이점의 생물학적 근거는 순응(accommodation) 이론에 기초한다. 신경근 및 근골격 시스템은 새로운 자극에 가장 빠르게 적응하며, 어떠한 주어진 자극이 익숙해짐에 따라 적응 속도가 감소한다. 동일한 훈련 부하, 볼륨, 운동 선택에 대한 반복적 노출은 점차 작아지는 점진적 향상을 만들어낸다, 이는 급성 수준에서 반복 부하 효과(repeated bout effect)로, 만성 수준에서 순응 또는 수익 감소로 알려진 현상이다 [2]. 주기화는 현재 자극에 대한 적응이 완전히 소진되기 전에 새로운 자극(부하, 볼륨, 반복 범위, 또는 운동 선택의 변화를 통해)을 체계적으로 도입함으로써 이를 해소하여, 만성적으로 향상된 적응 반응을 유지한다.
일일 파동 주기화: 기전적 이점
NP 훈련과 LP 대비 DUP의 일관된 이점은 DUP가 여러 신경근 특성의 동시 발달을 유지하는 특히 효과적인 방식을 반영할 수 있다. 동일한 주 내에 무거운(근력 중심)에서 중간(비대 중심)에서 가벼운(지구력 중심) 훈련으로 변화함으로써, DUP는 잠재적으로 비대 중심 주 동안의 근력 특성 상대적 감소(LP의 잠재적 제한)를 방지하며 그 반대도 마찬가지이다 [3]. 이러한 더 빈번한 변화는 전통적인 LP 중주기가 허용하는 것보다 짧은 시간 척도에서 작동하는 초보상(supercompensation)의 생물학적 리듬과 더 잘 일치할 수 있다.
조절 변수로서의 훈련 경험
훈련된 개인 대 비훈련 개인에서 유의하게 더 큰 주기화 이점은 중요한 처방 함의를 가진다. 초보 및 초기 중급 훈련자들은 신규 이득(newbie gains) 기간이 어떠한 형태의 점진적 저항 훈련에도 광범위하고 비특이적인 적응을 특징으로 하기 때문에, 정교한 주기화 없이 비교적 단순한 점진적 과부하 접근법으로도 우수한 결과를 달성할 수 있다. 훈련 경험이 축적되고 유기체가 사용된 훈련 자극에 특이적으로 적응함에 따라, 구조화된 주기화 형태의 체계적 변화의 도입이 정체를 방지하고 점진적 적응을 유지하는 데 점점 더 중요해진다 [4].
실용적 주기화 구현
저항 훈련 프로그램에서 주기화를 구현하는 실무자들에게 증거는 다음과 같은 실용적 접근법을 지지한다: 초보 훈련자(0~1년 경험)는 복잡한 중주기 계획 없이 단순한 선형 진행(각 세션마다 소량의 부하 또는 반복 추가)으로 시작할 수 있다. 중급 훈련자(1~3년)는 세션에 걸쳐 또는 4~6주의 순차적 중주기에 걸쳐 다른 훈련 중심의 주간 파동 변화를 도입함으로써 이익을 얻는다. 고급 훈련자(>3년)는 매주 내에 훈련 중심의 일일 변화를 가진 진정한 DUP 구조와 12~16주 대주기(macrocycle)에 걸쳐 중점의 더 긴 계획된 변화를 결합할 때 가장 많은 이익을 얻을 가능성이 높다.
모든 경우에, 기초 주기화 원리(점진적 과부하, 계획된 변화, 4~8주마다 적절한 회복 기간(감량 주 또는 볼륨 감소 단계)의 체계적 통합)는 사용된 특정 모델에 관계없이 유지되어야 한다. 목표는 누적 피로와 적응의 균형을 맞추어 만성 과소 부하(불충분한 자극)와 과부하(과도한 누적 피로) 모두를 방지하는 것이다 [1,3].