자극 주파수를 점차 높일 때 근육에서 나타나는 변화로 옳은 것은?

자극 빈도가 낮으면 각 자극에 대해 개별 연축이 나타나지만, 빈도가 높아져 앞의 연축이 끝나기 전에 다음 자극이 들어오면 수축이 겹쳐 커지고 결국 하나로 융합된 강직수축이 된다. 강직수축은 큰 힘을 내지만 근피로도 빨리 온다.

자극 빈도 증가와 근수축: 연축에서 강직수축으로

전기자극으로 근육을 수축시킬 때 주파수는 수축의 모양과 힘을 결정하는 가장 중요한 변수입니다. 이 문제는 자극 주파수를 점차 높였을 때 근육에서 어떤 변화가 일어나는지를 묻고, 연축(twitch), 가중(합산), 강직수축(tetanus)의 흐름을 이해했는지 확인합니다.

보기 4번이 정답입니다. 자극이 낮은 빈도로 들어오면 근육은 각 자극마다 하나씩 짧은 연축(twitch)을 일으키고 매번 이완합니다. 빈도를 높여 앞의 연축이 완전히 끝나기 전에 다음 자극이 들어오면 수축이 겹쳐 쌓이는 가중(summation)이 일어나 힘이 커지고, 더 높아지면 떨림처럼 보이는 불완전 강직수축을 거쳐 마침내 이완 없이 하나로 융합된 강직수축(tetanus)이 됩니다. 이 상태에서 근육은 낼 수 있는 최대에 가까운 힘을 내지만, 에너지 소모가 많아 피로도 빨리 옵니다.

보기별 해설

1번: 수축이 완전히 사라진다 — 빈도가 높아진다고 수축이 사라지지 않습니다. 오히려 힘이 커집니다. 수축이 사라지는 것은 신경근 접합부 피로나 탈분극 차단 같은 비정상 상황입니다.

2번: 수축이 원심성으로 바뀐다 — 원심성 수축은 근육이 힘을 내면서 길어지는 수축 양식의 분류로, 자극 주파수와 무관합니다. 전기자극으로 만든 수축은 근육 길이를 고정하면 등척성으로 나타납니다.

3번: 근육의 길이가 늘어난다 — 수축력이 커지는 방향이지 근육이 늘어나는 변화가 아닙니다. 늘어남은 수동적 신장이나 이완에서 나타납니다.

5번: 연축의 크기가 점점 작아진다 — 주파수를 높이면 연축이 겹치면서 수축 크기가 커집니다. 작아지는 것은 피로가 진행되어 반응이 줄어드는 경우일 때입니다.

임상 적용 관점

신경근 전기자극(NMES)에서 근력 강화를 목표로 할 때는 20~50Hz 정도의 중간 주파수를 쓰고, 충분한 근력을 얻되 피로가 빨리 오지 않도록 주기를 조절합니다. 주파수가 너무 낮으면 연축이 따로따로 보여 수축력이 약하고, 너무 높으면 강직수축은 만들어지지만 근피로가 빨리 와 치료 시간이 짧아집니다. 그래서 치료 목적에 맞게 주파수를 정하고 on-off 시간을 두어 휴식을 주는 설정을 합니다.

시험에서는 '낮은 빈도 = 연축, 중간 = 가중, 높은 빈도 = 강직수축'의 흐름과 강직수축이 최대 근력에 가깝다는 점을 같이 기억해 두면 같은 계열 문제를 대부분 풀 수 있습니다.

치료 중 환자가 수축이 점점 약해진다고 말하면 근피로가 쌓였다는 신호이므로 on 시간을 줄이거나 휴식 시간을 늘려야 합니다. 이처럼 주파수는 힘과 피로의 균형을 맞추는 조절 변수라는 점을 임상 감각으로 익혀 두면 좋습니다.

정리하면 자극 주파수를 높이면 개별 연축이 겹쳐 가중되다가 하나로 융합된 강직수축이 되며, 힘은 커지지만 근피로도 빨라지므로 정답은 4번입니다.