저항 훈련에서 실패 근접도가 골격근 비대에 미치는 영향: 메타분석을 포함한 체계적 문헌고찰

초록

배경 및 목적: 본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰(systematic review with meta-analysis)은 저항 훈련(RT, resistance training)의 실패 근접도(proximity-to-failure)가 근비대(muscle hypertrophy)에 미치는 영향을 조사하였다.

연구 방법: PubMed, SCOPUS, SPORTDiscus 데이터베이스에서 문헌 검색을 수행하여, 건강한 성인(연령 및 저항 훈련 경험 무관)을 대상으로 근비대를 측정하고 다음 조건들을 비교한 총 15개의 연구를 선별하였다: (A) 순간적 근육 실패(momentary muscular failure)까지의 저항 훈련 대 비실패(non-failure) 훈련; (B) 세트 실패(set failure, 순간적 근육 실패 이외의 모든 정의) 대 비실패 훈련; 또는 (C) 서로 다른 속도 손실(velocity loss) 임계치.

결과: 모든 세트 실패 정의를 적용한 연구에서, 세트 실패까지 수행한 저항 훈련이 비실패 훈련에 비해 근비대에 대해 사소한 수준의 이점을 보였다[효과 크기(effect size)=0.19 (95% 신뢰구간(CI) 0.00, 0.37), p=0.045]. 운동 부하량(volume load)(p=0.884) 또는 상대 부하(relative load)(p=0.525)의 조절 효과는 없었다. 연구 간 세트 실패 정의의 다양성을 고려하여 하위그룹 분석(sub-group analyses)을 수행한 결과, 순간적 근육 실패까지의 저항 훈련이 비실패 훈련에 비해 근비대에서 이점이 없었으며[효과 크기=0.12 (95% CI −0.13, 0.37), p=0.343], 고속도 손실(>25%)과 중간 속도 손실(20–25%) 조건 간에도 근비대에서 이점이 없었다[효과 크기=0.08 (95% CI −0.16, 0.32), p=0.529].

결론: 전반적으로, 본 연구의 주요 발견은 (i) 순간적 근육 실패까지 수행한 저항 훈련이 비실패 저항 훈련에 비해 근비대에 우월하다는 근거가 없으며, (ii) 더 높은 속도 손실 임계치, 즉 이론적으로 더 가까운 실패 근접도가 항상 더 큰 근비대를 유발하지는 않는다는 것이다. 따라서 이 결과들은 실패 근접도와 근비대 간의 잠재적 비선형(non-linear) 관계에 대한 근거를 제공한다.

서론

저항 훈련(RT, resistance training)은 골격근 비대를 촉진하는데, 이는 근섬유 및 궁극적으로 근육 전체 횡단면적(cross-sectional area)의 증가로 이어지는 근육 조직의 구조적 재형성을 포함하는 생리적 적응이다[1]. 훈련량(volume), 부하(load), 빈도(frequency), 리프팅 속도(lifting velocity)를 포함한 다양한 RT 변수들이 근비대에 영향을 미치지만, '실패 근접도(proximity-to-failure)'는 근비대의 핵심 자극인 기계적 장력(mechanical tension)에 근섬유가 노출되는 정도에 특별히 영향을 미친다[2]. 실패 근접도는 세트 내에서 순간적 근육 실패(momentary muscular failure, 즉 규정된 운동 형태에서 벗어나지 않고 완전한 가동 범위(range-of-motion)로 특정 반복의 단축성 수축(concentric portion)을 완료하지 못하는 시점) 이전에 남은 반복 횟수로 정의된다[3]. 세트 내에서 실패 근접도가 가까워질수록 더 많은 반복이 완료되고(따라서 운동 부하량(sets × repetitions × load)이 증가함), 근섬유 활성화(muscle fibre activation)가 점진적으로 증가하여[4, 5], 궁극적으로 II형 근섬유(I형 근섬유보다 더 큰 비대가 가능한[6])가 더 큰 기계적 장력에 노출된다. 그러나 세트 내에서 증가하는 기계적 장력과 운동 부하량이 여러 세트에 걸쳐 순간적 근육 실패에 도달함으로써 발생하는 추가적인 신경근 피로(neuromuscular fatigue)에 비해 가치 있는지는 논쟁의 여지가 있다. 누적된 신경근 피로는 전체 세션 내 또는 세션 간에 완료되는 총 운동 부하량을 저해하여 시간이 지남에 따라 기계적 장력에 대한 총 노출을 감소시킬 수 있기 때문이다[3]. 그럼에도 불구하고, 문헌 내의 불일치는 근비대에 대한 RT 실패 근접도의 영향에 대한 이해를 제한하며, 원하는 결과를 달성하기 위한 RT 중 실패 근접도 조작에 관한 실용적인 권고안 도출에 어려움을 주고 있다.

본 연구자들이 아는 한, 세 편의 메타분석[7–9]이 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 비교[7, 8] 또는 실패 근접도에 간접적으로 영향을 미치는 서로 다른 속도 손실 임계치에서 수행한 RT의 비교[9]를 통해 근비대에 대한 RT 실패 근접도의 영향을 조사하였다. 결과에 따르면, 운동 부하량이 동일하게 조정된 경우 세트 실패까지의 RT가 비실패 RT에 비해 우월한 근비대를 유발하지 않았다[7, 8]. 또한 더 높은 속도 손실(>25%)에서의 RT가 더 낮은 속도 손실(≤25%)에 비해 근비대에 우월한 것으로 나타났다[9]. 20–25%와 >25% 속도 손실 조건 간에 사소한 근비대 차이가 발견되었지만(소수의 연구에서 하위분석)[9], 종합적으로 이 자료들은 실패 근접도와 근비대 간의 관계가 비선형일 가능성이 높거나[10], 운동 부하량과 같은 다른 RT 변수들에 의해 조절됨을 시사한다[8]. 그러나 이 자료들의 주요 한계 중 하나는 문헌에서 '실패'에 대한 합의된 정의가 존재하지 않는다는 것이다. 따라서, 이들 메타분석은 달성된 RT 자극을 변화시키는 다양한 세트 실패 정의를 적용한 연구들을 비교한다. RT 자극 달성의 이러한 차이는 연구 간 세트 실패 조건에서 비교되는 실제 실패 근접도가 일관되지 않을 가능성이 높기 때문에, 도출된 결론을 혼동시킬 수 있다.

근비대에 대한 RT 실패 근접도의 영향에 관한 현재까지의 근거를 요약하면서 중요한 연구 한계를 해결하기 위해, 본 연구자들은 최근의 범위 문헌고찰(scoping review)[3]에서 적용된 세트 실패의 정의와 연구 질문에 기반하여 세 가지 광범위한 연구 테마를 도출하였다. 세트 실패까지의 RT가 근비대 촉진에 비실패 RT보다 우월하지 않을 가능성이 높다고 잠정적으로 결론을 내렸으나[3], 도출한 테마 내에서 이 자료들을 메타분석하면 이 결론이 달라질지는 불확실하였다. 따라서, 현재 문헌에서 파악된 방법론적 한계로 인해, 근비대에 대한 실패 근접도의 영향은 불명확하며 추가 조사가 필요하다.

연구 목적

근비대에 대한 실패 근접도의 영향에 관한 이전 메타분석[7–9] 발표 이후, 이 주제에 관한 6편의 추가 연구[11–16]가 발표되었다. 따라서 본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰은 새로운 근거를 포함하고 연구들을 적용된 세트 실패 정의와 연구 질문에 따른 광범위한 테마로 그룹화함으로써 이전 발견들을 확장한다. 구체적으로, 본 연구는 다음을 추정하였다: (i) 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 전반적 효과 및 (A) 세트 실패에 적용된 정의(테마 기준), (B) 운동 부하량, (C) 상대 부하의 개별 효과, (ii) RT 중 달성된 속도 손실의 크기가 근비대에 영향을 미치는지 여부, (iii) RT를 순간적 근육 실패, 세트 실패, 고속도 손실까지 수행할 때 달성되는 근비대의 크기.

연구 방법

본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰은 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) 지침[26]에 따라 수행되었다. 원래 연구 계획서는 2022년 4월 27일 Open Science Framework에 등록되었으나(https://osf.io/rzn63/), 이후 분석의 적합성을 향상시키기 위해 자료 및 연구 질문에 맞게 일부 수정되었다(사전 등록된 메타회귀분석은 수행하지 않음). 실패 근접도를 조사한 연구들의 이질성으로 인해, 이전에 가용 근거를 요약하는 수단으로 범위 문헌고찰이 수행되었다[3]. 범위 문헌고찰에서 사용된 체계적 검색은 일관되고 객관적인 자료 이해를 제공하기 위해 본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰에도 동일하게 적용되었다. 과정 중 비뚤림을 줄이기 위해, 두 명의 저자(MR과 JF)가 연구 식별 과정의 각 단계(문헌 검색 및 연구 심사/선택 포함)와 이후의 자료 추출 및 방법론적 질 평가에 참여하였으며, 의견 불일치는 상호 논의를 통해 해결하였다.

연구 질문

연구 질문은 참가자, 중재, 비교, 결과 및 연구 설계(PICOS, participants, interventions, comparisons, outcomes and study design) 프레임워크를 사용하여 다음과 같이 정의하였다. 명백히 건강한 모든 연령과 훈련 상태의 성인에서:

1. 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 전반적 효과는 무엇인가? 그리고 세트 실패에 적용된 정의(테마 기준), 운동 부하량, 상대 부하의 개별 효과는 무엇인가?
2. 달성된 속도 손실의 크기(및 이론적으로 도달한 실패 근접도)가 RT 중 근비대에 영향을 미치는가?
3. RT를 순간적 근육 실패, 세트 실패, 고속도 손실까지 수행할 때 어느 정도의 근비대가 달성되는가?

문헌 검색 전략

이전의 범위 문헌고찰[3]에서 설명한 바와 같이, 문헌 검색은 PRISMA-ScR(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses for Scoping Reviews) 지침[27]을 따랐다. PubMed, SCOPUS, SPORTDiscus 데이터베이스에서 2021년 9월에 문헌 검색을 수행하였으며, 다음의 PubMed 검색 문자열을 각 개별 데이터베이스에 맞게 수정하여 사용하였다: (("resistance training" OR "resistance exercise" OR "strength training") AND ("failure" OR "muscular failure" OR "velocity loss") AND (("muscle hypertrophy" OR "muscle size" OR "muscle growth" OR "muscle mass" OR "muscle thickness" OR "cross-sectional area") OR ("fatigue" OR "neuromuscular fatigue" OR "peripheral fatigue" OR "muscle damage" OR "discomfort" OR "enjoyment" OR "affective" OR "affective response"))). 초기 검색 이후 2022년에 발표된 두 편의 최근 연구[15, 16]는 본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰에 수작업으로 추가되었으며, 초기 데이터베이스 검색에서 검색된 연구들과 동일한 심사 과정을 거쳤다.

연구 선택

Covidence(Veritas Health Innovations, Melbourne, VIC, Australia)를 사용하여 체계적 연구 선택 과정을 관리하고 수행하였으며, 중복 제거 및 각 심사 단계에서의 부적격 연구 제외를 포함하였다. 체계적 문헌 검색 및 연구 선택 과정은 맹검된 두 명의 저자(MR과 JF)가 독립적으로 완료하였으며, 의견 불일치는 상호 논의를 통해 해결하였다. 최종적으로, 저자들(MR과 JF)은 포함 기준에 따라 포함 적합성을 결정하기 위해 전문(full text)을 검토하였다. 참고문헌 확인 또는 수작업 검색을 통해 추가된 논문이 있는 경우, 초기 데이터베이스 검색에서 발견된 것과 동일한 심사 과정을 적용하였다.

포함 기준

다음 기준을 충족하는 경우 연구를 포함하였다: (1) 참가자는 모든 연령 및 RT 경험을 가진 명백히 건강한 성인, (2) 참가자가 실험 그룹에 무작위 배정, (3) 세트 실패(모든 세트 실패의 정의)까지 RT를 수행하는 그룹과 비실패 그룹을 비교하거나, 서로 다른 실패 근접도에서 RT 세트를 종료하는 두 그룹(예: 속도 손실 임계치 또는 주관적 운동 자각도(ratings of perceived exertion)를 통한 세트 종료)을 포함하는 실험적 비교, (4) 다음 근비대 측정 방법 중 하나 이상 포함: (a) 근육 두께(muscle thickness), (b) 전체 사지 또는 근육 횡단면적 또는 부피, (c) 근섬유 횡단면적, (d) 이중 X선 흡수계측법(dual X-ray absorptiometry) 또는 생체전기 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis)을 통한 제지방/제지방 체질량. 동료 심사 학술지에 게재된 원저 연구만 포함하였으며, (i) 고급 세트 전략(예: 휴식-일시정지, 클러스터 세트), (ii) 무관한 훈련 변수(예: 유산소 운동, 혈류 제한), (iii) 관련 없는 결과 측정, (iv) 다른 포함 연구 내에서 중복된 자료를 포함하는 연구는 제외하였다.

자료 추출

두 명의 저자(MR과 JF)가 주요 정보를 표 형식으로 수집하기 위해 자료 분류를 수행하였다. 다음 참가자 특성이 추출되었다: (1) RT 상태(미훈련 또는 저항 훈련 경험자), (2) 연령, (3) 성별. 다음 연구 특성도 추출되었다: (1) 제1 저자, (2) 표본 크기, (3) 출판 날짜, (4) 중재 그룹/프로토콜 개요 및 기간. 표준화 평균 차이(standardised mean differences), 신뢰구간(CIs), 이후 메타분석 생성을 위해 각 개별 연구에서 근비대 결과에 대한 중재 전후 원시 자료(평균 및 표준편차)도 추출하였다. 수치 자료 대신 그림이 사용된 경우, 해당 자료는 Web Plot Digitizer를 사용하여 그림에서 추출하였으며, 평균 및 표준편차 자료가 보고되지 않은 경우 해당 연구 저자에게 직접 연락하여 관련 자료를 얻었다. 이전의 범위 문헌고찰[3]은 관련 문헌에서 세 가지 광범위한 연구 테마를 파악하였으므로, 각 포함 연구는 표 1에 제시된 기준에 따라 하나의 테마로 그룹화되었다.

방법론적 질 평가

방법론적 연구 질(비뚤림 위험 포함) 평가는 두 명의 저자(MR과 JF)가 운동 연구의 연구 질 및 보고 평가 도구(TESTEX, tool for the assessment of study quality and reporting in exercise) 척도[28]를 사용하여 수행하였다. TESTEX 척도는 운동 훈련 시험의 질과 보고를 평가하기 위해 사용되는 운동과학 특화 척도이다. 이 척도는 각각 '1점' 또는 '0점'으로 채점할 수 있는 12가지 기준을 포함한다: 1, 적합성; 2, 무작위 배정; 3, 배정 은폐; 4, 기저치에서의 그룹 유사성; 5, 평가자 맹검; 6, 환자의 85%에서 결과 측정(3개의 가능한 점수); 7, 치료 의향(intention-to-treat); 8, 그룹 간 통계적 비교(2개의 가능한 점수); 9, 모든 측정값의 점 추정치 포함; 10, 대조군의 활동 모니터링; 11, 상대적 운동 강도 일정 유지; 12, 운동 매개변수 기록. 가능한 최고 총점은 15점이다.

통계 분석

모든 통계 분석은 R(버전 4.0.2)의 'metafor'[29] 패키지를 사용하여 수행하였으며, 사용된 모든 코드는 공개적으로 이용 가능하다. 표준화 효과 크기(ESs, effect sizes)와 표준 오차는 'metafor'의 'escalc' 함수를 사용하여 계산하였다. 표준화 ES의 크기는 Cohen's d (1988) 기준값을 참조하여 해석하였다: 사소한(trivial)(<0.2), 소(small)(0.2 이상 0.5 미만), 중(moderate)(0.5 이상 0.8 미만), 대(large)(>0.8). 점 추정치와 95% CI를 산출하였다. 모든 모델에서 제한 최대 우도 추정(restricted maximal likelihood estimation)을 사용하였다. 원 연구에서 사전 검사와 사후 검사 측정치 간의 상관관계가 거의 보고되지 않으므로, Grgic 등[7]에서 복제된 상관계수 r=0.75를 모든 연구 및 민감도 분석의 분산(또는 표준 오차)을 계산하는 데 사용하였으며, r=0.6에서 r=0.9 범위의 상관계수를 사용하여 민감도 분석을 수행하였다. 깔때기 도표(funnel plots)를 생성하고 Egger 검정을 적용하여 소규모 연구 효과로 인한 비뚤림 위험을 평가하였다. I² 이질성 통계량도 산출하여 보고하였으며, 이는 표집 오차로 인한 것이 아닌 관찰된 분산(생성된 모든 ES에 대해)의 비율을 나타낸다[30]. 전통적인 귀무가설 유의성 검정을 보완하기 위해, ES 추정치와 관련 CI 폭의 정성적 평가를 통해 모든 결과의 실용적 함의도 고려하였다.

테마 A와 B(통합) 및 테마 C 연구들의 정량적 합성은, 포함된 연구에서 계산된 ES들에 내재된 중첩 구조가 있으므로, 다층 혼합 효과 메타분석(multi-level mixed-effects meta-analysis)을 사용하여 수행하였다. 표준화 ES는 양의 ES가 세트 실패 조건(또는 고속도 손실 조건)을 선호하고, 음의 ES가 비실패 조건(또는 중간 속도 손실 조건)을 선호하도록 계산하였다. 테마 A와 B 연구에 대한 다층 모델은 일반적인 효과 추정치를 제공하고 검토 질문 1에 답하기 위해 모든 표준화 ES를 포함하여 산출하였다. 테마 A와 B의 연구들은 또한 (i) 테마(A 또는 B), (ii) 세트 실패와 비실패 조건 간의 운동 부하량 차이(부하량 동일 또는 비동일), (iii) 들어 올린 상대 부하[고부하(>50% 1회 최대 반복(1-RM)) 또는 저부하(≤50% 1-RM)]에 따라 분류하였으며, 하위그룹 분석을 사용하여 이 개별 변수들이 결과 지표에 미치는 영향에 대한 ES를 추정하였다. 테마 C에 대해서는 고속도 손실(>25%) 조건과 중간 속도 손실(20–25%) 조건을 비교하는 또 다른 다층 모델을 산출하였다. 저속도 손실 조건에 대한 개별 표준화 ES를, 각 테마의 모든 연구에서 분석된 다른 모든 RT 조건과 함께 계산하여 일반적인 효과 추정치를 제공하고 검토 질문 2와 3에 답하는 데 도움이 되도록 하였다.

결과

검색 결과 및 포함 연구의 체계적 고찰

원래의 문헌 검색 결과는 이전에 기술된 바 있으며[3], 체계적 문헌 검색 및 연구 선택 과정의 업데이트된 흐름도는 그림 1에 제시되어 있다. 본 메타분석을 동반한 체계적 문헌고찰에서, 수작업 확인을 통해 두 편의 추가 연구[15, 16]가 발견되었으며, 초기 데이터베이스 검색에서 검색된 연구들과 동일한 심사 과정을 거쳤다. 또한, 근비대 결과를 측정하지 않은 원래 검색의 모든 연구들은 본 체계적 문헌고찰 및 메타분석에서 제외되었으며, 분석 대상으로 적합한 총 15편의 연구가 남았다. 이후, 연구들은 연구 비교의 타당성과 각 테마 내 해석을 향상시키기 위해 표 1에 제시된 기준에 따라 세 가지 테마 중 하나로 그룹화되었다. Egger 검정 결과, 테마 A 및 B의 연구와 테마 C의 연구에서 출판 비뚤림이 없는 것으로 나타났다(p<0.05).

총 9편의 연구[11–13, 17–22]가 세트 실패까지 수행한 RT(모든 세트 실패 정의 포함)와 비실패를 비교하고 하나 이상의 근육군(대퇴사두근(vastus lateralis, vastus medialis, rectus femoris), 팔꿈치 굴곡근, 삼두근(triceps brachii), 대흉근(pectoralis major), 전삼각근(anterior deltoid))에서 근비대를 측정하였다. 9개 연구[11–13, 17–22] 중 5개[13, 17–20]는 순간적 근육 실패의 정의를 적용하여 테마 A로 배정되었으며, 나머지 4개 연구[11, 12, 21, 22]는 순간적 근육 실패 이외의 다양한 세트 실패 정의를 적용하여 테마 B로 배정되었다. 중요하게도, 9개 연구[11–13, 17–22] 중 5개[11, 17, 19–21]는 조건 간에 운동 부하량을 동일하게 조정하였으며, 3개 연구[12, 13, 22]는 운동 부하량을 동일하게 조정하지 않았다. 마지막 연구[18]는 두 개의 비실패 조건을 포함하였으며, 그 중 하나는 세트 실패 조건과 운동 부하량이 동일하였고, 다른 하나는 그렇지 않았다. 또한, 9개 연구[11–13, 17–22] 중 5개[13, 17, 18, 21, 22]는 고부하(>50% 1-RM)를 사용하였으며, 2개 연구[11, 12]는 저부하(≤50% 1-RM)를 사용하였다. 나머지 2개 연구[19, 20]는 두 가지 세트 실패 조건과 두 가지 비실패 조건에 걸쳐 배정된 고부하와 저부하를 모두 사용하였다. 테마 A의 5개 연구 중 4개[13, 17, 19, 20]는 중재 전에서 중재 후 근비대에 있어 조건 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 1개 연구[18]는 그룹 간 통계적 분석을 수행하지 않았다. 마찬가지로, 테마 B의 4개 연구[11, 12, 21, 22] 중 3개[11, 21, 22]는 조건 간 근비대에서 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 1개 연구[12]는 어느 조건에서도 통계적으로 유의한 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화가 없었다. 테마 A와 B 모두에서 총 7개 연구[11, 12, 17–20, 22]는 미훈련 참가자를 포함하였으며, 2개 연구만이 저항 훈련 경험자를 포함하였다[13, 21].

또한, 저항 훈련 경험자를 대상으로 한 총 6개 연구[14–16, 23–25]가 고속도 손실 조건(>25%)과 중간 속도 손실 조건(20–25%)을 비교하고 하나 이상의 근육군(대퇴사두근(vastus lateralis, vastus intermedius, vastus medialis, rectus femoris) 또는 대흉근)에서 근비대를 측정하였다(테마 C). 테마 C의 6개 연구[14–16, 23–25] 중 5개[14, 15, 23–25]는 RT를 고속도 손실과 중간 속도 손실 모두에서 수행했을 때 근비대 증가를 관찰하였으나, 각 연구에서 조건 간에 통계적으로 유의한 차이는 발견되지 않았다. 나머지 연구[16]는 고속도 손실 조건에서만 근비대 증가를 발견하였다. 테마 C의 모든 연구[14–16, 23–25]는 고부하를 사용하였으며 저항 훈련 경험자를 대상으로 수행되었다.

방법론적 질

연구 질 점수는 7점에서 12점(가능한 최고점 15점 중)에 분포하였으며, 평균 및 중앙값 점수는 각각 9.9점과 10점이었다. 각 연구는 일부 비뚤림 위험을 가지고 있었지만, 모든 연구는 (i) 배정 은폐 없음과 (ii) 활동 모니터링 없음으로 인해 2점을 잃었으며, 단 1개 연구만이 관심 결과에 대해 '치료 의향(intention-to-treat)' 분석이 수행되었는지 명확하게 명시하였다. 전체적으로, 15개 연구 중 11개가 TESTEX 척도에서 높은 점수(>10)를 받았으며, 방법론적 질 결과의 시각적 검토에서 연구 질이 생성된 ES 추정치에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

메타분석 결과

세트 실패까지 수행한 저항 훈련과 비실패 저항 훈련이 근비대에 미치는 전반적 효과

테마 A와 B의 모든 연구에서 (적용된 정의에 관계없이) 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 전반적 효과에 대한 메타분석 결과는, 세트 실패까지 수행한 RT가 비실패 RT에 비해 근비대에서 통계적으로 유의한 이점을 보였으며, 크기는 사소한 수준이었다[ES=0.19 (95% CI 0.00, 0.37), p=0.045]. 이질성은 매우 낮았다(Q=6.65, p=0.988, I²=0%).

순간적 근육 실패의 정의를 적용한 연구(테마 A)에 대한 하위그룹 분석에서는, 순간적 근육 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT 간에 근비대에서 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 사소한 표준화 효과를 보였다[ES=0.12 (95% CI −0.13, 0.37), p=0.343]. 이질성은 낮았다(Q=4.58, p=0.801, I²=7.38%). 순간적 근육 실패 이외의 세트 실패 정의를 적용한 연구를 분석한 경우에도 유사한 결과가 나타났으며, (순간적 근육 실패를 포함하지 않는) 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT 간에 근비대에서 통계적으로 유의한 차이가 없었고, 사소한 표준화 효과를 보였다[ES=0.27 (95% CI −0.03, 0.57), p=0.077]. 이질성은 매우 낮았다(Q=1.60, p=0.991, I²=0%).

운동 부하량 표준화(동일 대 비동일) 및 들어 올린 상대 부하(고부하 대 저부하)에 따라 분류된 하위그룹에 대한 개별 ES를 계산하였다. 조절 변수 분석에서 운동 부하량 표준화(p=0.884)와 들어 올린 상대 부하(p=0.525) 모두 근비대에 대한 전반적 ES에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않았다.

속도 손실 임계치가 근비대에 미치는 영향

다층 메타분석 모델의 결과는 고속도 손실과 중간 속도 손실 조건 간에 근비대에서 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, 사소한 표준화 효과를 보였다[ES=0.08 (95% CI −0.16, 0.32), p=0.529]. 이질성은 매우 낮았다(Q=4.08, p=0.944, I²=0%). 속도 손실 조건은 저(<20%), 중(20–25%), 고(>25%)로도 분류되었으며, 각 속도 손실 조건에 대한 평균값과 CI는 표 4에 제시되어 있다.

근비대의 크기

각 테마의 모든 연구에서 모든 RT 조건에 대한 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화의 개별 표준화 효과 크기는 다음과 같다: 순간적 근육 실패 ES=0.41 (95% CI 0.27, 0.55), p<0.001; 비실패(테마 A) ES=0.37 (95% CI 0.15, 0.58), p=0.001; 세트 실패(테마 B) ES=0.46 (95% CI 0.12, 0.80), p=0.077; 비실패(테마 B) ES=0.32 (95% CI 0.05, 0.60), p=0.023; 저속도 손실(<20%) ES=0.20 (95% CI −0.02, 0.41), p=0.072; 중간 속도 손실(20–25%) ES=0.39 (95% CI 0.09, 0.70), p=0.010; 고속도 손실(>25%) ES=0.42 (95% CI 0.12, 0.71), p=0.005.

민감도 분석 결과

민감도 분석은 r=0.6에서 r=0.9(백분의 일 소수점)에 이르는 상관계수를 사용하여 모든 다층 메타분석 모델에 대해 수행하였다. 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 전반적 효과를 추정한 메타분석에서, ES는 0.15에서 0.25, p값은 0.016에서 0.104 사이에 분포하였다. 본 메타분석이 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 통계적으로 유의한 효과(p=0.045)를 발견하였지만, 민감도 분석에서 r=0.73 미만의 상관계수로 통계적으로 유의하지 않은 결과가 나타났으므로 이 결과는 주의하여 해석해야 한다. 반대로, 테마 C의 연구들을 비교하여 속도 손실의 크기가 근비대에 영향을 미치는지 결정하는 메타분석에서는 ES 및 p값 범위가 각각 0.06–0.11 및 0.356–0.612였으며, 분석된 상관계수 범위 전체에서 통계적으로 유의한 p값은 관찰되지 않았다.

고찰

세트 실패까지 수행한 저항 훈련과 비실패 저항 훈련이 근비대에 미치는 영향

근비대에 대한 실패 근접도의 영향에 대한 이해를 더욱 발전시키는 데 있어 핵심적인 장벽은 문헌에서 세트 실패에 대한 합의된 정의가 존재하지 않는다는 것이다. 이전 메타분석들[7, 8]은 다양한 세트 실패 정의를 포함한 연구들을 비교하였으며, '실패'까지 수행한 RT와 비실패 RT 간에 근비대에서 통계적으로 유의한 차이가 발견되지 않았다. 그러나 달성된 실패 근접도의 이질성으로 인해, 이 결과들이 RT 중 순간적 근육 실패에 도달하는 실제 효과에 대한 정확한 통찰을 제공하지 못할 수 있다. 순간적 근육 실패는 세트 실패를 정의하는 가장 객관적인 수단이기 때문이다[3].

이전 메타분석들[7, 8]과 유사하게, 본 연구는 먼저 (적용된 정의에 관계없이) 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT의 근비대에 대한 전반적 효과를 추정하고자 하였다. 또한 적용된 세트 실패의 정의가 결과에 영향을 미치는지 조사하였다. 모든 세트 실패 정의를 적용한 연구(테마 A 및 B)를 분석한 결과, 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT 간에 근비대에서 사소한 이점이 발견되었다[ES=0.19 (95% CI 0.00, 0.37), p=0.045]. 이 발견은 이전 메타분석 결과[7, 8]와 상반되었으나, 전술한 이 접근법의 한계와 민감도 분석 결과를 고려하면, 이 결과의 타당성은 불확실하다. 더 중요한 것은 순간적 근육 실패의 정의를 적용한 연구(테마 A)의 하위그룹 분석에서 순간적 근육 실패까지 수행한 RT가 비실패 RT에 비해 근비대에서 우월하다는 근거가 발견되지 않았다는 것이다[ES=0.12 (95% CI −0.13, 0.37), p=0.343]. 실제로, 순간적 근육 실패의 정의는 비자발적 세트 종료를 수반하며 RT를 '실패'까지 수행할 때 연구 내외에서 RT 자극을 표준화하는 유일한 접근법이다. 따라서 순간적 근육 실패의 정의를 적용하면 더 좁은 CI 폭(즉, 낮은 불확실성)[ES=0.41 (95% CI 0.27, 0.55)]으로 나타나듯이 결과의 타당성이 향상될 가능성이 높다. 이는 순간적 근육 실패 이외의 세트 실패 정의에 따라 RT를 수행하여 달성되는 실제 실패 근접도가 변동할 가능성이 높은 경우[ES=0.46 (95% CI 0.12, 0.80)]와 비교된다. 순간적 근육 실패의 정의를 적용하지 않은 연구(테마 B)의 하위그룹 분석에서도 조건 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었으며[ES=0.27 (95% CI −0.03, 0.57), p=0.077], 이 연구들은 단순히 서로 다른 실패 근접도를 비교한 것으로, 근비대에 대한 순간적 근육 실패 도달의 특정 효과에 관한 추론을 방해한다.

하위그룹 분석 간의 CI 폭 차이(테마 A 대 테마 B)는 적용된 세트 실패 정의 때문일 수 있지만, 비실패 RT 조건에서 달성된 실패 근접도의 상당한 변동성과 모호성도 문헌 내에 존재하며, 이는 관찰된 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화에 대한 ES 추정치와 관련 CI의 차이에도 기여할 가능성이 높다. 다시 말하자면, 모든 세트 실패 정의를 적용한 연구를 메타분석할 때 세트 실패까지 수행한 RT가 비실패 RT에 비해 근비대에서 사소한 이점을 발견하였음에도 불구하고, 하위그룹 분석에서는 (i) 순간적 근육 실패까지 수행한 RT가 비실패 RT에 비해 근비대에서 이점이 없으며, (ii) 더 가까운 실패 근접도가 항상 더 큰 근비대를 유발하지는 않는다는 결과가 나타났다. 종합하면, 이 분석은 골격근이 RT 중 순간적 근육 실패에 도달하기 이전에 비대를 위한 효과적인 자극을 받을 수 있음을 보여주지만, 방법론적 한계로 인해 이론적으로 근비대를 최대화할 수 있는 실패 근접도를 파악하기 어렵다.

운동 부하량이 실패 근접도의 근비대 영향에 미치는 효과

본 연구는 또한 모든 연구(적용된 세트 실패 정의에 관계없이)에 대한 하위그룹 분석을 생성하여 운동 부하량이 실패 근접도의 근비대 영향을 조절하는지 평가하였다. 운동 부하량을 동일하게 조정한 연구[ES=0.20 (95% CI −0.03, 0.43)]와 동일하게 조정하지 않은 연구[ES=0.17 (95% CI −0.13, 0.47)]에서 (적용된 정의에 관계없이) 세트 실패와 비실패 조건 간에 근비대의 유사한 ES 추정치(및 CI 폭)가 나타났다. 이 발견은 실패 근접도가 근비대에 미치는 효과를 평가할 때 조건 간 운동 부하량을 동일하게 조정하는 것이 불필요할 수 있다는 생각을 지지한다. 오히려, 세트 운동량(set volume, 즉 주당 근육군당 순간적 근육 실패까지 또는 근처에서 수행된 세트 수[31])이 9개 연구[11–13, 17–22] 중 7개[11–13, 17–19, 22]에서 조건 간에 동일하게 조정되었으며, 운동 부하량보다 근비대에 더 강력한 효과를 가질 수 있다[31]. 본 분석에서 운동 부하량이 근비대에 대한 전반적 ES에 조절 효과를 보이지 않았지만(p=0.884), 조절 변수로서 운동 부하량의 효과는 연구 중재에서 처방된 세트 운동량에 의해 제한되는데, 이는 실제에서 흔히 달성되는 세트 운동량보다 낮을 수 있다[32]. 본 메타분석에 포함된 연구들에서 완료된 세트 운동량의 유사성을 고려하면, 세트 운동량이 근비대에 대한 전반적 ES에 조절 효과를 미쳤을 가능성도 낮다. 따라서 실패 근접도가 근비대에 미치는 효과를 조사하는 향후 연구는 (i) 조건 간 세트 운동량을 동일하게 조정하고, (ii) 특정 근육군/운동에 대해 수행된 세트 수가 실패 근접도의 근비대 영향을 조절하는지 조사하며, (iii) 도출된 실용적 권고안을 개선하기 위해 현재의 최선 실천 과학적 지침을 반영하는 세트 운동량을 사용해야 한다[33].

상대 부하가 실패 근접도의 근비대 영향에 미치는 효과

모든 세트 실패 정의를 사용한 연구에 대한 하위그룹 분석에서도 들어 올린 상대 부하가 실패 근접도의 근비대 영향을 조절하는지 평가하였다. 저부하[≤50% 1-RM; ES=0.28 (95% CI −0.06, 0.62)]를 사용한 경우에서 고부하[>50% 1-RM; ES=0.15 (95% CI −0.07, 0.37)]를 사용한 경우보다 비실패 조건에 비해 세트 실패(적용된 정의에 관계없이)를 선호하는 더 큰 ES 추정치가 관찰되었다. 부하 조건 간의 CI 폭 차이는 세트 실패와 비실패 조건 모두에서 달성된 실패 근접도의 변동성 때문이었을 가능성이 높으며, 특히 저부하 RT 중에는 개인이 저부하 대 고부하 RT를 수행할 때 실패 근접도를 과소평가할 가능성이 더 높기 때문이다[34]. 이는 아마도 저부하 RT에 자주 동반되는 높은 수준의 인지된 불편감 때문일 것이다[35]. 그럼에도 불구하고, 고부하를 들어 올릴 때와 비교하여 저부하를 들어 올릴 때 더 가까운 실패 근접도로 RT를 수행해야 한다는 가설이 있다. 이 전략은 이론적으로 근섬유 활성화와 이후의 근비대를 최대화할 것이며[36], ES 차이가 이 가설을 지지할 수 있지만, 서로 다른 실패 근접도에서 RT를 수행할 때 상대 부하가 근비대에 미치는 영향을 규명하기 위해서는 저부하와 고부하 RT를 비교하는 더 많은 연구가 필요하다. 비록 근비대에 대한 전반적 ES에 대한 상대 부하의 조절 효과가 없었지만(p=0.525), 향후 연구는 근비대를 위한 RT 처방을 개선하는 통찰력을 제공하기 위해 RT 변수(예: 세트 운동량, 상대 부하, 운동 선택)와 실패 근접도의 상호작용을 계속 탐구해야 한다.

서로 다른 속도 손실 임계치가 근비대에 미치는 영향

최근 메타분석은 서로 다른 속도 손실 임계치가 근비대에 미치는 효과를 조사하여 >25%의 속도 손실(분석된 모든 연구에서 40% 또는 50%)이 근비대에 있어 ≤25%의 속도 손실보다 우월하다는 결과를 발견하였다[9]. 그러나 하위분석에서 이 결과는 주로 ≤20%와 비교하여 더 높은 속도 손실(40% 및 50%)의 비교에 의해 주도되었으며, 20–25% 사이의 비교에 의한 것은 아닌 것으로 나타났다. 타당성을 저해했을 가능성이 높은 <20%의 속도 손실 임계치를 사용하는 연구의 수가 적다는 점을 고려하여, 본 연구에서는 세 가지 속도 손실 임계치(저=<20%, 중=20–25%, 고=>25%)를 정의하고 각 속도 손실 조건에 대한 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화의 개별 ES를 생성하기로 하였다.

이전 연구[9]의 결과와 유사하게, 더 높은 속도 손실(20–50%), 즉 이론적으로 더 가까운 실패 근접도가 비선형 방식으로 더 큰 근비대와 관련이 있는 것으로 나타났다. 저속도 손실 조건(ES=0.20)에서 중간(ES=0.39) 및 고속도 손실(ES=0.42) 조건과 비교하여 더 작은 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화의 ES 추정치가 관찰되었으며, 메타분석 결과에서 RT를 고속도 손실(>25%)까지 수행하는 것이 중간 속도 손실(20–25%)까지 수행하는 것에 비해 근비대에서 이점이 없는 것으로 나타났다[ES=0.08, 95% CI −0.16에서 0.32; p=0.529]. 조건 간의 속도 손실 차이가 근비대에 대한 실패 근접도의 영향에 관한 간접적인 통찰을 제공할 수 있는 반면, RT 중의 더 가까운 실패 근접도가 항상 더 큰 근비대를 유발하지는 않음을 시사하지만, 동일한 속도 손실까지 RT를 수행하는 개인 간에 달성되는 실패 근접도의 상당한 변동성을 고려하여 이 발견들을 신중하게 해석해야 한다. 예를 들어, 한 연구에서 40% 속도 손실까지 스쿼트를 수행한 참가자들이 시간의 ~56%에서 순간적 근육 실패에 도달했다는 결과[25]는, 순간적 근육 실패의 발생이 연구 간에 고속도 손실 조건에서 변동할 가능성이 있으며 관찰된 근비대 결과의 변동성에 기여함을 시사한다.

중요하게도, 본 메타분석의 결과는 RT를 고속도 손실 대 중간 속도 손실까지 수행할 때 더 많은 운동 부하량이 축적되었음에도 불구하고 발견된 것이다. 근비대에서 속도 손실 조건 간의 차이가 운동 부하량의 차이 때문이라는 주장이 있지만[9], 본 연구는 >20%의 속도 손실 조건을 비교할 때(조건 간에 세트 운동량과 상대 부하를 동일하게 조정), 운동 부하량의 차이가 저항 훈련 경험자 집단에서 근비대에 거의 또는 전혀 추가적 영향을 미치지 않는다고 제안한다. 따라서 운동 부하량 이외의 요인(예: 신경근 피로)이 RT를 서로 다른 속도 손실 또는 실패 근접도까지 수행할 때 근비대에 대한 실패 근접도의 영향을 조절할 수 있다. 한계에도 불구하고, 서로 다른 속도 손실 임계치에 걸쳐 실패 근접도에서의 상대적 차이는 여전히 존재하며, 본 연구 결과는 실패 근접도와 근비대 간의 잠재적 비선형 관계에 대한 근거를 제공한다. 그러나 실패 근접도와 근비대 간의 관계를 더 잘 이해하기 위해서는 실패 근접도를 더 정확하게 정량화하는 향후 연구가 필요하다.

주요 발견의 실용적 적용

본 연구 결과는 RT 중 주당 평균 약 12–20세트라는 적절한 세트 운동량[33]과 결합된 충분한 실패 근접도 달성이 순간적 근육 실패까지 RT를 수행하는 특정 이점보다 근비대의 핵심 결정 요인임을 시사한다. 실패 근접도와 근비대 간의 명백한 비선형 관계에 기여할 수 있는 요소는, 실패 근접도가 가까워질수록 증가하는 급성 신경근 피로[3]와 이후의 기계적 장력 노출에 대한 그 함의일 수 있다. 예를 들어, 특정 세트에서 실패 근접도가 가까워질수록 II형 근섬유는 더 높은 수준의 기계적 장력에 노출될 가능성이 높지만, 높은 수준의 급성 신경근 피로는 신경 구동력을 손상시키고('중추' 기전[37, 38]을 통해) 및/또는 흥분-수축 결합을 손상시켜('말초' 기전[39, 40]을 통해), 궁극적으로 여러 세트에 걸쳐 II형 근섬유의 힘 생성과 기계적 장력 노출을 억제할 수 있다. 높은 수준의 급성 신경근 피로가 발생할 때 기계적 장력과 이후의 근비대가 잠재적으로 손상될 수 있다는 점이, 순간적 근육 실패까지 RT를 수행했을 때와 세트 실패(적용된 정의에 관계없이)(ES=0.46) 및 중간(ES=0.39)에서 고(ES=0.42)의 속도 손실 조건에서 유사한 ES 추정치(ES=0.41)로 중재 전에서 중재 후 근육 크기 변화가 나타나는 이유를 설명할 수 있다.

전반적으로, RT 처방은 실제에서 이분법적으로 처리되어서는 안 되며, 세트는 특정 RT 세션에서 순간적 근육 실패와 비실패 모두에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 대부분의 RT 세트는 여러 세트에 걸쳐 높은 수준의 기계적 장력 노출을 유지하면서 발생하는 누적 급성 신경근 피로를 제한하기 위해 실패 근접도가 가까운 상태로 종료하고, 순간적 근육 실패에 도달하는 결정은 주로 안전을 기반으로 하되 다음에 치우치는 것이 적절하다: (i) 복잡성이 낮고 피로가 낮은 운동(예: 복합 관절 대 단관절 운동, 프리웨이트보다 기계를 사용한 운동, 심혈관 요구가 낮은 운동), (ii) 특정 운동 또는 근육군의 마지막 세트, (iii) 낮은 세트 운동량(<세션당 5세트) 또는 주간 RT 빈도(주 1–2회)의 근육군, (iv) 미훈련 대 저항 훈련 경험자, (v) 고부하 대 저부하.

한계점

15개 연구 중 11개가 TESTEX 척도에서 높은 점수(>10)를 받았으며, 방법론적 질 결과의 시각적 검토에서 연구 질이 생성된 ES 추정치에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나, 4개 연구는 연구를 완료한 참가자의 비율(즉, 중도 탈락 여부)을 명시하지 않았으며, 5개 연구는 연구에서 중도 탈락하지 않은 참가자가 완료한 운동 세션 수를 명시하지 않았다. 참가자를 중재 그룹으로 무작위 배정하는 데 사용된 절차도 8개 연구에서 설명되지 않았으며, 그룹 배정이 은폐되었는지 명시한 연구는 없었다. 이러한 한계점이 본 고찰의 결과에 혼동 영향을 미칠 가능성은 낮지만, 향후 연구에서는 이 정보가 명확하게 제시되도록 해야 한다.

사전 검사와 사후 검사 측정치 간의 상관계수(r값)가 연구에서 거의 보고되지 않는다는 점을 고려하여, 메타분석 수행을 위해 r=0.75를 가정하였다. 이 r값이 이 주제와 관련된 이전 메타분석[7]에서 복제되었지만, 민감도 분석은 (적용된 정의에 관계없이) 세트 실패와 비실패 RT의 근비대 비교에서 r=0.73 미만의 상관계수에서 p>0.05가 관찰되었으므로, 본 메타분석의 결과를 주의하여 해석해야 함을 시사한다. 또한, 근비대에 대한 RT 실패 근접도의 영향에 관한 이용 가능한 문헌의 상대적으로 작은 규모를 고려할 때, 본 메타분석 결과는 특히 하위그룹 분석에서 통계적 검정력의 한계에 의해 혼동될 가능성이 있다. 따라서, 순간적 근육 실패까지 RT를 수행하는 것이 비실패 RT에 비해 근비대에서 우월하다는 지지 근거를 발견하지 못하였지만, 분석된 연구의 수가 적다는 점을 고려할 때, 더 많은 수의 연구를 분석(및 더 큰 통계적 검정력 생성)하면 이 결론이 달라질지 여부는 불명확하다.

또한 분석 결과는 세트 실패(순간적 근육 실패를 포함하지 않는)와 비실패 RT 조건 중에 사용되는 현재의 세트 종료 방법에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이는 달성된 실제 실패 근접도에 대한 통찰을 제한한다. 예를 들어, 이러한 조건에서 달성된 실패 근접도는 연구 내외에서 변동할 가능성이 높으며, 특히 속도 손실 임계치를 사용하여 세트 종료를 제어할 때는 ES 추정치의 상대적으로 넓은 CI 폭이 강조하듯이 그러하다.

전반적으로, 근비대에 대한 실패 근접도의 영향을 조사하는 향후 연구의 결과의 타당성과 실용적 적용성을 향상시키기 위해, 연구자들은 (i) 향후 메타분석이 r값을 추정하거나 가정하는 대신 실제 관찰된 상관계수(사전 검사와 사후 검사 측정 간)를 사용할 수 있도록 철저한 자료 보고와 개방 과학에 대한 헌신을 수용하고, (ii) RT 처방을 이분법적으로(즉, 세트 실패 또는 비실패) 처리하지 않으며, (iii) RT 중재 중 달성된 실패 근접도를 제어하고 보고하는 방법을 적용해야 한다.

결론

본 연구의 주요 발견은 다음과 같다: (i) 모든 세트 실패 정의를 적용한 연구를 분석할 때 세트 실패까지 수행한 RT는 비실패 RT에 비해 근비대에서 이점이 있지만(사소한 효과), 하위그룹 분석에서 순간적 근육 실패까지 수행한 RT가(또는 적용된 정의에 관계없이 세트 실패까지) 비실패 RT에 비해 근비대에서 우월하다는 근거가 없었으며, (ii) 더 높은 속도 손실 임계치, 즉 이론적으로 더 가까운 실패 근접도는 비선형 방식으로 더 큰 근비대를 유발한다. 다른 RT 변수들이 실패 근접도의 근비대 영향을 조절할 수 있지만, 본 연구 결과에서 (모든 정의를 사용하여) 세트 실패까지 수행한 RT와 비실패 RT 비교 시 운동 부하량 또는 상대 부하가 근비대에 영향을 미치지 않았다. 그러나 고부하 대 저부하 RT에서 세트 실패까지의 RT를 선호하는 더 큰 ES 추정치가 발견되어, 저부하를 들어 올릴 때 고부하에 비해 더 가까운 실패 근접도에서 RT를 수행해야 한다는 생각을 일부 지지하였다. 전반적으로, 이 발견들은 실패 근접도와 근비대 간의 잠재적 비선형 관계에 대한 근거를 제공한다. 그러나 비실패 RT 중 세트 종료를 제어하기 위해 현재 사용되는 방법들은 달성된 실제 실패 근접도에 대한 통찰을 제한하며, 결과적으로 이론적으로 근비대를 최대화할 수 있는 실패 근접도는 불명확하며 추가 조사가 필요하다.