고령자의 근력 관절가동범위 신경근육 변화

고령자의 넘어짐 가능성에 기여하는 운동계의 문제에 근골격계, 신경근육계의 기능을 알아본다. 넘어짐을 증가하게 만드는 기여 요인을 알고 진행과정을 연구하여 좀 더 젊을 때 운동으로 문제증가를 감소할 방법을 강구한다.

근골격계 근력(muscle strength)

많은 고령자에서 근골격계에 일어나는 변화에 대해 연구보고는 근력 즉 하나의 근육이 만들어내는 힘의 총합은 연령에 따라 저하한다. 하나의 근육이 1회의 최대수축을 하고 있는 동안에 만들어지는 힘의 총합으로 정의되는 근력은 연령이 30세부터 80세가 되는 동안에 40%에 상당하는 정도 저하하는 일도 있을 수 있다. 고령자의 10년에 걸친 근력의 변화를 추적한 장기적인 연구(평균연령은 60세)에서는 두 가지 형태의 근육에서 무릎 굽힘근과 폄근이 12~17%의 근력이 상실된다는 것을 보여주었다. 그러나 근력의 획득이 인지되는 사람도 있어, 노화의 과정에 다양성이 존재한다. 근력의 저하는 넘어짐의 경험을 가진 요양원(nursing home)의 입소자에서는 더 심각하고. 이 실험 대상자에서는 넘어진 경험이 없는 고령자와 비교해서 무릎관절과 발목관절의 근력은 각각 1/2과 1/4로 저하하고 있었다. 최대 수준 이하에서 연속적으로 근육을 수축시키는 능력인 지구력도 연령과 더불어 저하한다. 그러나 나이가 들어도 지구력은 근력보다 더 잘 보존되어 있다. 이 근육질량의 감소는 팔보다 다리에 더 뚜렷하다. 근육세포가 사멸하면 그 사멸된 세포는 결합조직과 지방으로 변환된다. 근육이 노화를 일으키면, 그 크기는 작아진다. 많은 연구는 노화와 함께 우선적으로 상실되는 근섬유의 형태가 조사되었으나 결과는 가지각색이었다. Type I(유산소성의 서근, 자세조절이나 장거리 달리기와 같은 활동에 사용된다)과 Type II(속근성이고 단 리 달리기 등에서 사용된다)의 양쪽 모두 연령과 함께 상실되는 것 같다. 옛날에는 노화와 함께 Type I섬유보다 Type II섬유쪽이 빠른 속도로 상실된다고 생각되고 있었으나 새로운 논리적 근거에 의해서, 근섬유수의 증가는 단순히 Type I과 Type II의 양쪽의 성격을 아울러 가진 근섬유수가 많아질 뿐이라는 것을 보여주고 있다. 운동단위의 수도 연령과 함께 감소한다는 것을 보여왔으며, 크고 작은 양쪽의 말이집섬유(myelinated fiber) 수의 감소가 일어난다. 더욱이 신경근육 접합부에서도 연령이 관여하는 변화가 일어난다. 골격근의 변화는 그 근육의 기능적인 능력에 영향을 미친다. 최대 등척성의 근력이 저하하고, 근육은 더욱 급속히 피로하게 되며 발생장력의 증가율은 완만해진다. 구심성신경 수축은 원심성신경 수축보다 신경근육계에 일어나는 연령이 관여하는 변화의 영향을 강하게 받는것 같다. 급속한 근육수축은 느린 근육수축보다 큰 영향을 받는다. 근력과 신체기능과의 연관성이 높고, 신체기능에서의 변동의 20% 이상이 상대 근력으로 설명이 가능하다는 것을 보였다. 더 최근에 와서 근육 파워(muscle power) 쪽이 근력(muscle strength) 보다 더한층 신체기능과의 높은 상관성을 나타낸다는 것을 알게 되었고, 근약증을 일으킨 고령자의 신체기능을 개선하려면 근력강화훈련보다 근육 파워의 훈련쪽이 효과적이란 것을 보여주었다. 그러나 신체기능에 필요한 근력 또는 근육 파워의 양은 과제에 따라 가지각색이다. 예를 들면, 대표적인 80세의 건강한 고령 여성의 넙다리네갈래근의 근력은 의자에서부터의 일어서기 동작에 필요한 넙다리네갈래근의 근력의 문턱값과 완전히 같지 않다 하더라도 문턱값은 매우 가깝다는 것을 보여주었다. 근력이 그 과제의 문턱값을 밑돌면 손상이 발생한다.

관절가동범위(range of motion)

많은 고령자에서는 특징적인 굽힘 즉, 앞으로 구부정한 자세가 되는 경우에 관절가동범위가 감소하고 척주의 유연성이 상실이 있다. 다른 관절에 비하여 척주의 유연성은 노화와 더불어 더 큰 감소를 보이고, 척주의 폄근은 가장 크게 상실되어, 70~84세의 사람은 20~29세의 사람과 비교하여 폄근의 유연성은 50%가 되지 않는다. 이것은 일상적으로 시행하고 있는 활동이 척주의 뒤쪽으로의 폄을 그다지 필요로 하지 않는 양식으로 매우 자주 시행되고 있는 주된 원인으로 되어있을 지도 모른다. 척주의 가동성의 상실은 자세정렬에서의 다른 변화와의 연관성을 가질 가능성이 있고, 이 변화에는 신체질량중심이 발꿈치로 향하는 것을 보상하는 수직 방향의 변위가 포함된다. 자세조절로서 중요한 발목관절의 유연성도 55~85세의 여성에서 50%, 남성에서 35% 가까이 저하한다. 약 50세부터 성인은 목뼈 전만, 등뼈 후만, 그리고 무릎의 굽힘이 증가하며 이들 변화는 여성 사이에서 더 두드러진다. 관절염과 같은 다른 조건이 가해지면 전신의 많은 관절에서 관절가동범위의 감소로 연결되는 일이 있다. 더욱이 통증이 있으면 특정 관절의 기능적인 가동범위에 제한이 일어나게 될 것이다. 근골격계뿐 아니라 노화는 신경근육계, 특히 정상상태, 반응성 및 선행적 균형조절을 조절하는 힘의 협응에 변화를 초래한다.

신경근육계 자세

오래된 초기의 연구에서는 6~80세 집단의 실험 대상자가 나타내는 안정된 선 자세 때의 동요의 범위를 조사하였다. 고령자의 균형기능을 평가하는 종전의 방법에서는 안정된 선 자세 때의 자발적인 동요의 확인과 같은 균형조 절의 전체적인 지표를 사용하여 왔다.양끝의 연령범위(연령 6~14세와 50~80세)에 속하는 실험 대상자는 검사한 다른 연령 집단보다 안정된 선 자세 때의 자발성 동요를 작게 억제하는 것이 매우 어려웠다. 이 연구에서는 다양한 고령자를 검사하고 고령자 집단의 실험 대상자를 아무런 병변을 갖지 않은 사람에게만 한정하려고 하는 시도는 하지 않았다. 더 최근의 연구에서 자세동요검사, 즉 고정식 힘판(static forceplate)을 사용해서 상이한 연령 집단의 자발성 동요를 조사하였다. 그중의 어떤 연구에서는 병변을 갖지 않은 40~80세의 500명의 성인을 검사하여 자발적 자세동요는 연령 10세마다 증가한다는 것을 알게 되었다. 이 때문에 자발성 동요의 총량이 가장 커지는 것은 80세의 사람이었다. 마찬가지로 고령자가 넘어진 경험이 있는지 없는지에 의해서 비교한 연구에서는 건강한 고령자일지라도 젊은이에 비하면 동요가 의미 있게 크고, 최근에 넘어진 경험을 가진 고령자에서는 동요가 가장 커져 있었다. 자발성 동요를 조사한 수많은 연구에서 젊은이와 고령자의 차이는 매우 작다는 것을 알았다. 다른 연구에서 시설에 입소 중인 고령자의 집단에서 동요의 크기와 속도의 양자를 조사하여 1년 이내에 1회 이상 넘어진 경험이 있는 사람의 동요속도는 넘어지지 않았던 사람보다 의미 있게 높다는 결론에 도달하였다. 이러한 것은 균형문제에 관하여 어떤 집단에서는 동요속도쪽이 절대적인 동요의 크기보다 민감도가 높은 것은 아닌가라는 것을 의미한다. 만일 어떤 시간 내에서의 자발성 동요의 총합이나 속도 또는 압력중심(COP) 전위가 균형조절의 명확한 지표로서 이해된다면 이제까지 언급해온 수많은 연구와 대조하여 고령자의 균형기능의 저하는 약간이라는 결론을 내릴 수 있을 것 같다. 그러나 다른 연구자는 고령자로서 안정된 선 자세에서 균형을 잡는 것은 어려운 것이 아니라 자기가 갖고 있는 능력 안에서 대체로 잘할 수 있으므로 고령자가 보통의 안정된 선 자세 때의 자발성 동요의 측정은 반드시 균형조절 부전을 측정하는 적절한 방법이라고는 할 수 없다. 압력중심(COP)의 이동이 큰 것은 보통은 균형조절계가 빈약하다는 것을 반영하는 것이라고 해석된다. 하지만 고령자 중에는 감각계를 통해서 자세에 관한 많은 정보를 얻기 위해 크고 동시에 높은 빈도로 압력중심(COP)을 움직이고 있는 사람도 있다. 한편 안정성 한계 내에 COP를 능숙하게 유지하고 있는 고령자도 있다고 지적한다. 안정된 선 자세에서의 안정성을 조사하는 또 하나의 방 법에는 자세 불안정성으로서 공간적/시간적인 경계를 조사하는 방법이 있다. 이것은 선 자세 때의 COP 궤적을 기하학적으로 추정되는 안정성 경계 또는 기능적 안정성 경계로 신체를 전후좌우, 비스듬한 방향으로 최대로 노력하여 움직였을 때의 COP의 움직임과의 관계로 측정하는 것에 의해서 가능해진다. 기능적 안정성 경계는 기하학적 경계보다 훨씬 좁고 노화와 더불어 좁아져 있었다. 60~90세의 실험 대상자를 조사한 연구에서 기하학적 경계 및 기능적 안정성 경계의 면적의 양쪽에 대해서 COP가 움직인 면적의 비율은 연령과 함께 커진다는 것을 보여주었다. 이러한 것은 고령자에 관해서는 발의 경계만을 사용한 안정성 한계의 측정은 적절하지 않다는 것을 시사한다. 자세 안정성의 경계에 접촉하고 있는 실시간의 측정값도 노화와 더불어 짧아져 있었다. 이러한 것은 한 걸음 내딛게 하거나 넘어질 위험성에 노출되지 않을 수 없는 불안정이 높은 상황에 있다는 것을 시사한다.