Effects of range of motion on muscle development during resistance training interventions: A systematic review
저항 훈련 중 가동 범위가 근육 발달에 미치는 효과: 체계적 문헌고찰
Brad J. Schoenfeld and Jozo Grgic · 2020
Abstract 초록
본 연구의 목적은 동적(dynamic), 종단적(longitudinal) 저항 훈련(RT, resistance training) 프로그램에서 완전 가동 범위(full ROM, full range of motion) 대 부분 가동 범위(partial ROM, partial range of motion)로 운동을 수행하는 것이 근비대(muscle hypertrophy) 변화에 미치는 영향에 관한 문헌을 체계적으로 고찰하는 것이었다. 이용 가능한 문헌에 기반하여 RT 처방에 대한 근거 기반 권고안을 도출하고자 하였다. 포함 기준을 충족한 연구는 6편으로 파악되었다: 이 중 4편은 하지 RT를 대상으로 하였으며 나머지 2편은 상지에 집중하였다. 연구들의 총 합산 표본은 n=135명으로, 남성 127명과 여성 8명으로 구성되었다. 포함된 모든 연구의 방법론적 질은 수정된 PEDro 척도에 기반하여 "우수(excellent)"로 평가되었다. 현재의 문헌을 평가할 때, 완전 ROM으로 RT를 수행하는 것이 부분 ROM 훈련에 비해 하체 근육의 비대에 유익한 효과를 제공한다는 것을 추론할 수 있다. 반면, 상지에 대한 ROM의 효과에 관한 연구는 제한적이고 상충되어, 강력한 실용적 추론을 도출하는 것을 방해한다. 현재까지 ROM이 체간 근육의 근육 성장에 어떤 영향을 미치는지를 조사한 연구는 없다. 마지막으로, 일부 근거는 ROM 변형에 대한 반응이 근육 특이적(muscle-specific)일 수 있음을 시사하지만, 이 가설 또한 추가 연구가 필요하다.
핵심어: 관절 가동범위(excursion), 저항 운동, 반복, 근육량
Introduction 서론
저항 훈련(RT, resistance training) 변수의 조작이 RT로 유도되는 근육 적응을 최적화하는 데 중요한 요소라는 것은 잘 확립되어 있다[1]. 이와 관련하여 가장 많이 논의되는 변수에는 훈련량, 부하, 빈도 등이 포함된다. 상대적으로 주목을 덜 받아온 변수 중 하나는 가동 범위(ROM, range of motion)로, 이는 운동 수행 시 특정 관절에서 발생하는 움직임의 정도로 조작적으로 정의된다[2]. 예를 들어, 2009년 미국 스포츠의학회(American College of Sports Medicine)의 RT 처방 입장서에서는 ROM을 간략하게 언급하고 있지만 실용적인 권고안을 제시하는 데는 이르지 못하고 있다[1]. 문헌에서의 상대적인 주목 부족에도 불구하고, ROM은 근육 적응에 중요한 역할을 할 가능성이 있다.
일부 연구자들은 운동의 가치를 극대화하기 위해 완전 ROM으로 훈련하는 것이 필요하다고 제안하였다[2]. 실제로, 대부분의 연구에서 근력 적응이 훈련된 관절 각도에 특이적임을 보여준다. 따라서 완전 ROM에 걸쳐 근력을 달성하려면 관절의 완전한 가동(complete excursion)을 포함하는 훈련이 이루어져야 한다. 이 주제에 관한 초기 연구는 등척성 운동을 사용하여 수행되었으며, 결과는 일관되게 훈련 각도에 인접한 수도 내에서 근력 증가가 가장 두드러짐을 보여주었다[3–5]. 이후 Weiss 등[6]은 이러한 발견이 동적 운동에서도 동일하게 적용됨을 보여주었다. Weiss 등[6]의 연구에서, 쿼터 스쿼트로 훈련한 경우 쿼터 스쿼트 1회 최대 반복(1RM, 1 repetition maximum) 근력의 더 큰 증가를 가져왔으며, 하프 스쿼트로 훈련한 경우 하프 스쿼트 운동에서 더 큰 1RM 개선을 가져왔다. Rhea 등[7]에 의해 유사한 결과가 발견되었는데, 이들은 16주간의 쿼터 스쿼트, 하프 스쿼트, 풀 스쿼트 수행 후 1RM 스쿼트 증가가 훈련에 사용된 ROM에서 가장 크다는 것을 관찰하였다. 종합적으로, 이 발견들은 특이성의 원칙(principle of specificity)과 일치하며, 특정 ROM에 특이적으로 지속적으로 훈련할 때 신경 적응이 발생하여 궁극적으로 기능적 훈련 범위 내에서 더 큰 적응으로 이어진다[4].
훈련으로 유도되는 ROM 변형이 근력에 미치는 효과에 대한 근거는 설득력 있어 보이지만, 근비대에 미치는 효과는 덜 명확하다. 부분 또는 완전 ROM으로 훈련하는 것이 근육량 증가에 최적인지에 대한 의견이 분분하다. 한편으로는, 완전 ROM을 통해 반복 운동을 수행하면 근섬유의 단축(shortening)과 신장(lengthening)을 극대화하여 섬유의 더 큰 자극을 유발한다고 이론화하는 연구자들이 있다[8]. 반면, 다른 연구자들은 부분 ROM 훈련이 근육의 가장 강한 범위에서 무거운 부하를 사용할 수 있게 하여 장기적으로 더 큰 근비대 적응을 이끌 수 있다고 주장한다[9].
최근의 체계적 문헌고찰은 더 긴 근육 길이에서의 등척성 훈련이 더 짧은 길이에서의 등척성 훈련에 비해 근육 크기에서 더 큰 증가를 유발한다는 결론을 내렸다[10]. 저자들은 관절 각도 >70°로 훈련할 때 주당 근육 크기의 평균 증가가 1.16%인 반면, 각도 ≤70°에서는 주당 단지 0.47%라고 보고하였다(효과 크기 차이=0.35). 이 발견은 부분 가동 범위 훈련이 더 긴 근육 길이에서 부분 가동 범위를 수행하는 경우 완전 ROM만큼 효과적일 수 있음을 시사하는 것처럼 보인다. 그러나, 결과가 고정된 관절 각도에서의 등척성 훈련에 특이적이라는 점에 주목하는 것이 중요하다. 그러한 프로토콜은 기전적 가설을 생성하는 데 유용하지만, 그 설계가 생태학적으로 유효한 RT 프로그램과의 관련성이 의문스러워 발견으로부터 실용적 추론을 도출하는 능력이 제한된다. (a) 근육이 등척성 및 동적 훈련 프로그램에 다르게 적응하고[11]; (b) 동적 훈련이 실제 상황에서 훨씬 더 빈번하다는 점[8]을 고려하면, 동적 RT에서 다양한 ROM으로 훈련하는 효과를 탐구한 연구들을 비판적으로 검토할 명확한 필요성이 있다.
최근 여러 연구들이 ROM의 변형이 근육 크기에 어떤 영향을 미치는지를 조사하고자 노력하였다. 이 연구들은 일반적인 훈련 프로그램에서 이 변수의 조작에 관한 잠재적 함의에 대한 통찰을 제공한다. 그러나 이 주제에 관한 연구 전반을 체계적인 방식으로 합성하고 RT 처방을 위한 실용적인 권고안을 제공한 연구는 없다. 따라서 본 연구의 목적은 동적, 종단적 RT 프로그램에서 완전 대 부분 ROM으로 운동을 수행하는 것이 근비대 변화에 미치는 영향에 관한 문헌을 체계적으로 고찰하는 것이었다. 현재 문헌에 대한 비판적 검토에 기반하여, 실무자를 위한 근거 기반 권고안을 제시하고 이 주제에 관한 향후 연구 방향에 대한 권고안을 제공한다.
Methods 연구 방법
포함 기준
다음 기준을 충족하는 경우 연구를 포함하기에 적합한 것으로 간주하였다: (a) 영어 동료 심사 학술지에 게재된 실험 연구; (b) 참가자가 훈련 그룹에 무작위 배정; (c) 다른 변수의 조작 없이 서로 다른 ROM으로 RT를 직접 비교; (d) 부위 특이적 측정(자기공명영상(MRI, magnetic resonance imaging), 전산화 단층촬영(computerized tomography), 초음파)을 사용하여 근비대 지표를 평가; (e) 최소 6주 이상의 기간; (f) RT 외에 다른 구조화된 운동을 포함하지 않음; (g) 만성 질환 또는 부상이 없는 성인(18세 이상).
검색 전략
본 고찰은 PRISMA 지침[12]에 따라 수행되었다. PubMed/MEDLINE, Scopus, Web of Science 데이터베이스에서 다음 구문을 사용하여 검색하였다: "range of motion" AND ("muscle thickness" OR "cross sectional area" OR "muscle volume" OR "muscle mass" OR "hypertrophy"). 초기 검색 수행 후, 검색된 논문들의 참고문헌 목록을 Greenhalgh와 Peacock[13]이 기술한 바에 따라 주제와 관련이 있는 추가 논문을 위해 검토하였다.
연구 코딩 및 자료 추출
두 명의 저자(B.J.S.와 J.G.)가 Microsoft Excel 소프트웨어를 사용하여 독립적으로 연구를 코딩하였다. 사전 정의된 코딩 시트에 다음 자료를 표로 정리하였다: (a) 저자(들), 제목, 출판 연도; (b) 그룹별 참가자의 기술 정보(각 그룹의 참가자 수, 성별, 연령(연령 분류는 다음과 같이 사용: 18–35세=젊은 성인, 36–64세=중년, >65세=노인) 및 RT 경험(1년 이상 경험을 가진 참가자는 저항 훈련 경험자로, 그 미만의 RT 경험을 가진 참가자는 미훈련자로 분류)); (c) 연구 특성(연구 기간, RT 변수(즉, 세트, 반복, 빈도, 휴식 간격 등) 및 두 그룹 모두에 적용된 ROM의 정도); (d) 근육량 평가에 사용된 방법(MRI 또는 초음파) 및 측정된 특정 근육(들); (e) 근비대 변화 평가를 위한 중재 전후 평균값. 코딩 시트는 코더 간에 교차 확인하였으며, 불일치 사항은 상호 합의를 통해 해결하였다.
방법론적 질
연구의 방법론적 질을 평가하기 위해 11점 PEDro 척도[14]를 적용하였다. 두 명의 저자(B.J.S.와 J.G.)가 질적 평가를 수행하였으며, 의견 불일치는 상호 합의를 통해 해결하였다. PEDro 척도의 첫 번째 항목은 외적 타당도를 나타낸다. 지침에 따라, 이 항목의 평가는 총 PEDro 점수에 포함되지 않았다. 참가자를 다양한 ROM으로 훈련에 맹검화하는 것이 불가능하고, 그러한 연구에서 연구자들이 거의 맹검화되지 않기 때문에, 척도 항목 5, 6, 7을 제거하기로 결정하였다. 이 항목들의 제거에 따라, 달성 가능한 최고점은 7점이며, 이전의 운동 중재 고찰[15]과 일치하게 다음과 같이 분류하였다: 6–7점="우수한 질(excellent quality)", 5점="양호한 질(good quality)", 4점="보통 질(moderate quality)", 0–3점="불량한 질(poor quality)".
Results 결과
검색 기준에 따라 총 1,394편의 연구가 평가되었다. 해당 주제의 논문들의 참고문헌 목록을 검토한 결과 포함 기준을 잠재적으로 충족하는 추가 연구 1편이 발견되었으며, 또 다른 연구 1편은 저자의 개인 자료실에서 검색과 관련이 있는 것으로 파악되었다. 따라서 총 1,396편의 연구가 초기 검토 대상이 되었다. 초기 검토된 연구 중 10편이 초록에 담긴 정보를 기반으로 논문과 잠재적으로 관련이 있는 것으로 결정되었다. 이후 이 논문들의 전문이 심사되었으며, 6편[16–21]이 포함 기준을 충족하는 것으로 파악되었다. 포함된 모든 연구는 PEDro 체크리스트에서 6점을 기록하여 "우수한" 방법론적 질을 가지는 것으로 분류되었다.
5편의 연구는 연구 참가자로 미훈련 개인을 포함하였으며[17–21], 1편의 연구[16]는 훈련 경험자를 포함하였다. 연구들의 총 합산 표본은 n=135명으로, 남성 127명과 여성 8명으로 구성되었다. 하체에 집중한 연구에서 부분 ROM은 0°에서 90°에 이르렀으며, 완전 ROM은 0°에서 140°에 이르렀다. 상지에 집중한 연구에서 부분 ROM은 45°에서 100°에 이르렀으며, 완전 ROM은 0°에서 130°에 이르렀다. 연구 기간의 평균은 10.5주였다. McMahon 등[19]의 연구를 제외한 모든 연구는 단일 운동을 사용하여 ROM의 변형을 조사하였으며, 이들의 프로토콜은 다양한 하체 운동의 조합을 사용하였다. 주간 훈련 빈도는 주 2회에서 3회 세션으로 다양하였다. 모든 연구에서 복수 세트 프로토콜을 적용하였으며, 연구 간 반복 횟수는 3회에서 20회까지 다양하였다. 포함된 연구 중 절반이 연구 기간 동안 훈련을 주기화(periodized)하였다[17, 18, 20].
포함 연구 요약
Pinto 등[17] — 30명의 젊은 미훈련 남성. 참가자를 주 2일, 10주간 완전(0°에서 130°) 또는 부분(50°에서 100°) ROM을 사용하는 팔꿈치 굴곡 운동에 무작위 배정한 병렬 설계. 훈련은 주기화 방식으로 2–4세트의 8–20회 반복으로 구성하였다. 팔꿈치 굴곡근의 근육 두께(MT, muscle thickness)는 B-mode 초음파로 측정하였다. 두 훈련 그룹 모두에서 팔꿈치 굴곡근 MT가 유의하게 증가하였으며, 효과 크기 차이는 완전 ROM에 유리하였다.
Bloomquist 등[18] — 17명의 젊은 최소 훈련 경험 남성. 참가자를 주 3일, 12주간 심부 스쿼트(0–120° 무릎 굴곡) 또는 얕은 스쿼트(0–60° 무릎 굴곡)로 점진적 스쿼트 훈련에 무작위 배정한 병렬 설계. 훈련은 3–4세트의 3–10회 반복(반복 수 매칭, 최대 반복 수 세트)으로 구성하였다. 전방 대퇴 횡단면적(CSA, cross-sectional area)은 완전 ROM 그룹에서 측정된 모든 부위에서 증가하였으며, 부분 ROM은 가장 근위(proximal) 두 부위에서만 증가하였다. CSA 증가는 완전 ROM에서 모든 측정 부위에서 더 컸다. 두 조건 모두 외측광근(VL, vastus lateralis)의 MT를 유사하게 증가시켰다.
McMahon 등[19] — 16명의 젊은 레크리에이션으로 활동적인 남성과 여성. 참가자를 주 3일, 8주간 짧은 ROM(0–50° 무릎 굴곡) 또는 긴 ROM(0–90° 무릎 굴곡)의 등관성(isoinertial) 하체 운동에 무작위 배정한 병렬 설계. 훈련은 60–90초의 세트 간 휴식 시간을 두고 80% 1RM의 3세트 10회 반복으로 구성하였다. B-mode 초음파로 VL의 CSA를 대퇴 길이의 25%, 50%, 75%에서 측정하였다. 두 조건 모두에서 모든 부위에서 VL의 CSA가 유의하게 증가하였다. 효과 크기 차이는 대퇴 길이 25%와 75%에서 완전 ROM에, 50%에서는 부분 ROM에 유리하였다.
Valamatos 등[20] — 11명의 젊은 미훈련 남성. 참가자의 주도측(dominant)과 비주도측(nondominant) 다리를 부분 ROM(0–60°) 또는 완전 ROM(0–100°)을 사용하는 등속성 무릎 신전 운동에 무작위 배정한 피험자 내 설계(within-subject design)로, 주 3일, 15주간 훈련하였다. 훈련은 60초의 세트 간 휴식 시간을 두고 2–7세트의 6–15회 반복으로 주기화 방식으로 구성하였다. 부분 조건에서 세트 수 및/또는 반복 수를 늘려 시간-부하(TUT, time under tension)를 기반으로 훈련량을 동일하게 조정하였다. MRI로 측정한 VL의 근육 부피는 조건 간에 유사한 증가를 보였다.
Goto 등[16] — 44명의 젊은 저항 훈련 경험 남성. 참가자를 주 3일, 8주간 부분(45°에서 90°의 팔꿈치 범위) 또는 완전(0°에서 120°) ROM을 사용하는 팔꿈치 신전 운동에 무작위 배정한 병렬 설계. 훈련은 60초의 세트 간 휴식 시간을 두고 8회 반복 3세트로 구성하였다. 삼두근(triceps brachii)의 MT와 상완 둘레(upper arm circumference)는 B-mode 초음파와 줄자로 측정하였으며, CSA는 MT와 둘레의 곱으로 계산하였다. 완전 ROM에 비해 부분 ROM에서 CSA의 더 큰 증가가 관찰되었다.
Kubo 등[21] — 17명의 젊은 미훈련 남성. 참가자를 주 2일, 10주간 부분(0°에서 90°) 또는 완전(0°에서 140°) ROM을 사용하는 스쿼트 훈련에 무작위 배정한 병렬 설계. 훈련은 60–90% 1RM의 8–10회 반복 3세트로 구성하였다. 대퇴사두근(quadriceps), 슬굴근(hamstrings), 내전근(adductors), 대둔근(gluteus maximus)의 근육 부피는 MRI로 측정하였다. 내전근과 대둔근의 근육 부피는 완전 ROM 조건에서 더 큰 증가를 보였다. 광근(vasti muscles)의 근육 부피는 조건 간에 유사한 증가를 보였다. 어떤 조건도 직근(rectus femoris)과 슬굴근의 근육 부피를 유의하게 증가시키지 않았다.
Discussion 고찰
본 연구의 목적은 완전 대 부분 ROM으로 훈련하는 것이 근비대 적응에 영향을 미치는지를 결정하기 위해 문헌을 체계적으로 고찰하는 것이었다. 이 주제에 관해 수행된 연구가 6편에 불과하였지만, 이들의 방법론적 질은 "우수"로 분류되어 타당한 추론을 도출하는 능력을 향상시킨다. 주요 발견은 (a) 하체 근육의 경우, 완전 ROM으로 훈련하는 것이 이점이 있는 것으로 보이며, 4개 연구 중 3개가 이 훈련 방식을 지지하였다; 그리고 (b) 상체의 경우, 근거가 덜 결정적으로, 1개 연구는 부분 ROM의 이점을 시사하고 다른 1개 연구는 부분 대 완전 ROM 모두에서 유사한 근육 크기 증가를 보고하였다.
하체 근육
현재까지 4편의 연구가 하체 근육의 비대에 ROM 변형의 영향을 조사하였다. 이 연구들은 일반적으로 완전 ROM으로 훈련하면 부분 ROM으로 훈련할 때와 유사하거나 더 큰 근육 크기 증가를 가져온다는 것을 보여준다. 자유 중량 운동을 사용한 3개 연구 중 2개가 대퇴사두근 근육의 경우 완전 ROM으로 훈련하면 부분 ROM에 비해 더 큰 근비대를 가져올 수 있다고 보고하였다. 그러나 이 3개 연구는 서로 다른 운동 ROM 처방을 사용하였다. 예를 들어, Bloomquist 등[18]의 연구에서 완전 ROM으로 훈련한 그룹은 0°에서 120°의 무릎 굴곡까지 스쿼트를 수행하였으며, 부분 ROM으로 훈련한 그룹은 0°에서 60°의 무릎 굴곡까지 운동을 수행하였다. McMahon 등[19]의 연구에서 완전 및 부분 ROM 훈련 조건의 범위는 각각 0°에서 90°, 0°에서 50°의 무릎 굴곡이었다. 두 연구 모두 대퇴사두근 근비대에 유사한 효과를 보고하였다. 완전 대 부분 ROM 훈련의 대퇴사두근 비대에 대한 차별적 효과를 관찰하지 못한 유일한 자유 중량 운동 연구에서, 완전 및 부분 ROM 훈련 그룹의 ROM은 각각 0°에서 140°, 0°에서 90°의 무릎 굴곡이었다. 이 연구 간 ROM 차이가 결과의 불일치를 설명한다고 추론할 수 있지만, 다른 공변량들(예: 훈련 상태, 부하 강도 등)을 배제할 수는 없다.
Kubo 등[21]의 연구에서 ROM은 가장 컸는데, 부분 ROM으로 훈련한 그룹이 McMahon 등[19]의 연구에서 완전 ROM으로 훈련한 그룹과 동일한 ROM을 수행하였다. 따라서 Kubo 등[21]의 연구에서 부분 ROM으로 훈련한 그룹의 ROM은 이미 상대적으로 높았으며, 이것이 훈련 조건 간에 유사한 근육 크기 증가가 관찰된 이유를 설명할 수 있다. 따라서 특정 ROM 임계치에 도달하면 주어진 운동의 ROM을 더 증가시켜도 추가적인 이점이 없다는 가설을 세울 수 있다. 이 개념은 단백질 섭취와 근단백질 합성(MPS, muscle protein synthesis)과 비교할 수 있다. 구체적으로, 단백질 양을 20 g에서 40 g으로 늘리면 MPS에서 더 큰 증가를 가져올 가능성이 높지만[22], 40 g에서 70 g으로의 추가 증가는 MPS 반응을 더 이상 증대시키지 않는다[23]. Bloomquist 등[18]과 McMahon 등[19]의 연구에서, 부분 ROM으로 훈련한 그룹은 매우 제한된 움직임을 수행하였다. 따라서 대퇴사두근의 일부 구성 요소가 운동 중 완전히 활성화되지 않아 적은 근육 성장을 경험했을 가능성이 있다. 이 아이디어는 McMahon 등[19]이 근위(33.8% 대 19.0%) 및 원위(40.1% 대 7.5%) 부위에서 근육 CSA의 큰 차이를 관찰한 것(두 부위 모두 완전 ROM 조건에 유리)에 의해 본질적으로 지지된다—통계적 유의성이 원위 부위에서만 달성되었음에도 불구하고. 반면, 대퇴 중간부에서의 CSA 증가는 그룹 간에 상대적으로 유사하였다.
자유 중량 운동을 사용할 때, 서로 다른 ROM으로 훈련하는 그룹 간에 노력 수준을 표준화하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 바벨 스쿼트의 ROM에서 최저점과 최고점을 비교할 때, 내부 및 외부 생체역학(biomechanics)으로 인해 최저점에서 훈련 노력이 더 클 것이다. 자유 중량 운동과 달리, 등속성 근력측정기(isokinetic dynamometry)는 순응성 저항(accommodating resistance)을 사용하여 외부 힘이 골격 지렛대에 따라 조절되므로 전체 운동 ROM에 걸쳐 최대 저항을 제공한다[24]. 훈련 프로토콜에 순응성 저항을 사용한 연구에서, Valamatos 등[20]은 11명의 미훈련 남성이 주도측과 비주도측 사지를 부분 ROM(0–60° 무릎 굴곡) 또는 완전 ROM(0°–100° 무릎 굴곡)의 등속성 레그 익스텐션 운동에 무작위 배정한 피험자 내 설계를 적용하였다. 훈련은 15주 연구 기간에 걸쳐 주기화 방식으로 60°에서 180° s-1 사이의 각속도로 수행하였다. 시간-부하(TUT)를 기반으로 훈련량을 동일하게 조정하였다. 결과는 외측광근의 근육 부피 변화가 조건 간에 유사하였다(완전 및 부분 ROM 조건에서 각각 7.6%와 6.7%). 또한, 두 조건 모두 근육의 원위 및 중간 부위에서 유사하게 성장을 증가시켰으며, 근위부에서 더 작은 증가가 관찰되었다. 이 연구의 결과에 기반하여, 저항이 전체 ROM에 걸쳐 최대이면—노력도 최대임을 전제로—유사한 근비대 효과를 가져올 수 있으므로, ROM이 등속성 운동을 사용할 때는 덜 중요할 수 있는 것으로 보인다.
대퇴사두근 복합체 외에도, Kubo 등[21]은 슬굴근, 둔근, 내전근을 포함한 다른 하체 근육군의 근비대 변화를 탐구하였다. 결과는 완전 ROM 조건이 내전근과 대둔근의 근육 부피에서 유의하게 더 큰 증가를 유발하였음을 보여주었다(부분 및 완전 ROM 그룹에서 각각 2.7% 대 6.2%, 2.2% 대 6.7%). 이 발견은 ROM 변형에 대한 반응이 근육 특이적일 수 있음을 시사한다.
하체에 대한 발견을 종합하려 할 때, 최소한 일부 근육에서는 부분 ROM에 비해 완전 ROM이 이점이 있는 것으로 보인다. 4개 연구 중 2개가 완전 대 부분 ROM으로 훈련할 때 대퇴사두근의 더 큰 비대를 보여주었으며, 부분 ROM 사용 시 더 큰 이득을 보인 연구는 없었다. 그러나 MRI를 통해 근육 부피를 조사한 2개 연구[20, 21]는 대퇴사두근에서 조건 간에 유사한 결과를 보여주었으며, 이는 근비대 변화에 관한 가장 큰 통찰을 제공한다. Kubo 등[21]의 결과는 다른 근육(내전근 및 둔근)이 완전 ROM 사용으로부터 이익을 얻는 것으로 나타나지만, 발견이 단일 연구에 특이적이므로 추론을 도출할 때 주의가 필요하다.
상지 근육
앞서 언급한 바와 같이, RT에서 완전 대 부분 ROM으로 훈련하는 효과를 상지의 근비대에 대해 탐구한 연구는 2편에 불과하다. 한 연구에서 Goto 등[16]은 부분 ROM으로 훈련하면 완전 ROM으로 훈련할 때보다 팔꿈치 신전근의 근육 크기에서 더 큰 증가를 가져온다는 것을 관찰하였다. 반면, Pinto 등[17]의 결과는 완전 대 부분 ROM의 적당한 근비대 이점을 보여주었다(9.7% 대 7.8%; p=0.07). 이 연구들이 각자의 훈련 프로토콜에서 다르다는 점을 강조하는 것이 중요하다. Goto 등[16]의 연구에서 참가자들은 8 RM에 해당하는 부하로 주 3회 3세트의 팔꿈치 신전을 수행하였다. Pinto 등[17]의 연구에서 훈련 프로그램은 더 적은 주간 훈련량과 더 낮은 부하를 포함하였으며, 참가자들은 일반적으로 8–20회의 반복 범위로 주 2회 3세트의 팔꿈치 굴곡만을 수행하였다. 이러한 훈련 프로토콜의 차이가 결과에 영향을 미쳤을 수 있는데, 더 높은 외부 부하와 더 많은 훈련량이 근육 손상을 증대시키는 것으로 보이기 때문이다[25]. 따라서, Goto 등[16]의 연구에서 훈련 프로토콜이 최소한 훈련 초기 단계에서 높은 수준의 근육 손상을 초래하였다는 것은 상상 가능하다. 완전 대 부분 ROM으로 훈련하는 맥락에서 이를 이해하려 할 때, 완전 ROM으로 훈련하면 부분 ROM 훈련보다 더 높은 수준의 근육 손상을 유발한다는 것이 나타났다[26]. 따라서 훈련 프로그램이 이미 더 높은 수준의 근육 손상을 촉진하도록 설계된 경우에는 부분 ROM이 근육 크기 증가에 더 도움이 될 수 있다. 근육 손상이 있는 경우, MPS의 증가가 수축성 단백질 풀(contractile protein pool)을 구축하는 것보다 이 손상을 복구하는 데 더 많이 향할 수 있다는 점을 고려하면 실제로 이런 경우가 해당할 수 있다[27]. Pinto 등[17]의 연구에서 운동으로 인한 근육 손상은 더 적은 훈련량과 낮은 부하를 포함하였으므로 낮았을 가능성이 높으며, 따라서 수행된 ROM의 차이가 근비대에 심오한 효과를 미치지 않았다. 그러나 동일한 RT 자극이 반복적으로 적용될 때 반복 운동 효과(repeated bout effect)로 인해 근육 손상이 현저하게 감소된다는 근거[27]는 근육 손상이 결과에 영향을 미쳤을 수 있는 정도에 대한 의구심을 던지며, 훈련 초기 몇 주에 국한된 효과일 가능성이 높다.
또 다른 잠재적 설명 요인은 연구 간 훈련 상태의 차이이다. 즉, Goto 등[16]은 훈련 경험자를 사용한 반면 Pinto 등[17]의 표본은 미훈련 참가자였다. 훈련 상태가 ROM 변형의 근비대 효과를 변경할 수 있는지 여부와 어떻게 변경하는지는 아직 밝혀지지 않았지만, 명백한 대안적 근거가 없는 상황에서 적어도 그 가능성은 고려해야 한다.
근육 손상 및 RT 경험의 가능한 차이 외에도, Goto 등[16]이 근내 저산소증(intramuscular hypoxia) 지표와 근육 CSA의 증가율 간에 양의 상관관계를 발견한 것(r=0.70)도 흥미롭다. 저자들은 강화된 저산소 효과를 작동 근육에 지속적인 긴장을 유지하는 범위에서의 훈련에 기인하였으며, 이로 인해 주변 혈관이 압박되는 효과가 있다고 보았다. 그러나 Pinto 등[17]은 Goto 등[16]과 매우 유사한 ROM을 사용하였는데, 이는 저산소증이 기여 기전일 가능성을 낮추는 것으로 보인다. 연구된 근육의 차이가 발견에 영향을 미쳤을 가능성이 있는데, Pinto 등[17]은 상완이두근(biceps brachii)을 조사한 반면 Goto 등[16]은 상완삼두근(triceps brachii)을 조사하였다. 그러나 그러한 불일치에 대한 논리적 근거는 즉각적으로 명확하지 않다.
전반적으로, 상체 비대에 대한 ROM 효과에 관한 제한적인 연구는 강력한 실용적 추론을 도출하기 어렵게 한다. 이 주제에 관해 발표된 2개 연구 중 Pinto 등[17]은 완전 ROM을 통한 훈련에 근비대 이점을 보여주었고 Goto 등[16]은 부분 ROM 사용 시 우월한 근육 성장을 관찰하였다. 이 주제를 규명하기 위해 향후 연구가 필요하다.
추가 고려 사항
문헌 전반을 평가할 때, 명확한 격차는 RT 프로그램에서 부분 및 완전 ROM을 결합하는 경우의 근비대 효과에 관한 연구의 부족이다. 연구에 따르면 근육 활성화는 운동 수행 시 관절 각도에 따라 달라진다. 예를 들어, Signorile 등[28]은 레그 익스텐션 운동 중 ROM에 걸쳐 대퇴사두근(quadriceps femoris)의 다양한 두부(head)에서 근전도(EMG, electromyographic) 진폭이 다르게 나타남을 보여주었다. 구체적으로, 외측광근의 진폭은 ROM의 중간 부분에서 가장 높았으며, 내측광근사근(vastus medialis oblique)의 값은 완전 신전 직전에 가장 높았다. ROM과 관련하여 직근(rectus femoris)에 대해서는 EMG 차이가 나타나지 않았다. 팔꿈치 굴곡 운동 중에도 유사한 활성화 패턴의 차이가 나타나는데, 장두 이두근(long head of the biceps brachii)은 초기 위상 움직임에서 더 활성화되고 단두(short head)는 ROM의 후반부에서 더 많이 관여하게 된다[29]. EMG 발견이 RT로부터의 장기적 근비대 결과를 예측하기 위해 반드시 외삽될 수는 없지만, 부분 및 완전 ROM의 조합이 근육 발달에 시너지 효과를 가질 수 있다는 가능성이 남아 있다.
이와 관련한 또 다른 고려 사항은 부분 ROM 훈련에서 더 큰 크기의 부하를 사용하여 대상 근육에 가해지는 기계적 장력을 높일 수 있는 능력이다. 기계적 장력이 RT로 유도되는 근비대의 주요 동인으로 알려져 있는 만큼[30, 31], 단축 ROM에서의 무거운 훈련과 완전 ROM 훈련을 조합하는 것이 장기적인 근단백질 축적을 긍정적으로 조절하는 세포 내 신호 전달 변화를 유발할 수 있다고 생각하는 것은 상상 가능하다. 또한, 고중량 부하로 부분 ROM 훈련을 적용하면 완전 가동 범위 움직임에서 더 많은 중량을 사용하는 능력이 향상된다는 근거가 있다[32]. 이론적으로, 이는 시간이 지남에 따라 근육에 가해지는 긴장의 양을 증가시켜 근비대를 증대시키는 역할을 할 수 있다.
한계점
해결이 필요한 현재의 근거에 몇 가지 한계점이 있다. 첫째, 현재까지의 연구에서 참가자의 대부분이 젊은 남성이었다(전체 표본의 ~94%). 따라서 발견을 청소년, 여성, 고령자를 포함한 다른 집단에 반드시 일반화할 수 있는 것은 아니다. 둘째, 이전의 RT 경험을 가진 개인으로 구성된 표본을 가진 연구는 1편에 불과하였다. 동일한 RT 자극이 훈련 경험자와 미훈련 피험자에서 서로 다른 후성유전학적 반응을 유발한다는 근거[33]를 고려할 때, 발견의 전체적인 내용은 잘 훈련된 개인에 대한 일반화 가능성이 제한적이다.
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