본 연구의 목적은 보행시 속도와 보폭의 변화가 운동학적 변인인 보행의 매개 변수와 하지관절의 운동범위에 미치는 영향과 운동역학적 변인인 지면반력과 모멘트에 미치는 영향을 살펴봄으로써 관절과 근육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
연구의 대상은 정상족을 가지고 있으며, 하지 병력이 없는 20대 남자 대학생과 대학원생 10명이었다. 본 연구에서는 보행속도를 느린 보행속도(0.76m/s), 일반보행속도(1.34m/s) 그리고 빠른 보행속도(2.46m/s)의 세 가지 수준으로 설정하였고, 보폭은 foot-print를 이용하여 각각의 속도에서 정상적인 보폭, 정상적인 보폭의 -10%, 그리고 +10%로 설정하였다. 각 피험자의 보행은 고속비디오 카메라를 이용하여 영상자료를 수집하였으며, 지면반력은 600Hz의 수집빈도로 측정하였다. 실험을 통하여 얻은 원자료(raw ...
본 연구의 목적은 보행시 속도와 보폭의 변화가 운동학적 변인인 보행의 매개 변수와 하지관절의 운동범위에 미치는 영향과 운동역학적 변인인 지면반력과 모멘트에 미치는 영향을 살펴봄으로써 관절과 근육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
연구의 대상은 정상족을 가지고 있으며, 하지 병력이 없는 20대 남자 대학생과 대학원생 10명이었다. 본 연구에서는 보행속도를 느린 보행속도(0.76m/s), 일반보행속도(1.34m/s) 그리고 빠른 보행속도(2.46m/s)의 세 가지 수준으로 설정하였고, 보폭은 foot-print를 이용하여 각각의 속도에서 정상적인 보폭, 정상적인 보폭의 -10%, 그리고 +10%로 설정하였다. 각 피험자의 보행은 고속비디오 카메라를 이용하여 영상자료를 수집하였으며, 지면반력은 600Hz의 수집빈도로 측정하였다. 실험을 통하여 얻은 원자료(raw data)는 Labview 5.1 Graphical Program을 통하여 분석하였고, 보행 속도와 보폭에 따른 차이를 분석하기 위해 일원분산분석을 실시하였으며, Scheffe´방법으로 사후검증하였다.
본 연구에서 속도와 보폭의 변화에 따른 운동학적 운동역학적 변인들을 분석한 결론은 다음과 같다.
1. 보행의 매개변수(parameters of gait) 중에서 보행속도와 보폭에 변화를 주었을 때 스텝률과 접지시간에서 유의한 차이가 나타났는데, 속도의 증가시 스텝률은 증가하고 접지시간은 감소하였으며, 보폭의 증가시 스텝률은 감소하고 접지시간은 증가하였다.
2. 하지관절 중 발목관절에서는 속도의 증가에 따라 저측굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났고, 무릎관절에서는 굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났으며, 엉덩관절에서는 굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났다.
각각의 속도에서 보폭의 증가에 따라 발목관절에서는 배측굴곡각의 최대값, 저측굴곡각의 최대값 그리고 운동범위가 크게 나타났고, 엉덩관절에서도 굴곡각의 최대값, 신전각의 최대값 그리고 운동범위가 크게 나타났다.
3. 운동역학적 변인인 지면반력의 수직성분(Fz)에서는 보행속도에 따라 보행을 실시하였을 경우 부하반응 정점(Fz1)과 말기 입각기 정점(Fz3)의 힘은 속도의 증가에 따라 커졌고, 중간 입각기 굴곡점(Fz2)에서는 속도의 증가에 따라 감소하였으며, 전후성분(Fy)에서는 제동력(Fy1)과 추진력(Fy3)에서 속도의 증가에 따라 힘이 증가하였다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 지면반력의 수직성분인 부하반응 정점(Fz1)에서는 보폭의 증가에 따라 일반보행속도와 빠른 보행속도에서 힘이 증가하였고, 중간 입각기 굴곡점(Fz2)에서는 힘이 감소하였다. 전후성분인 제동력 (Fy1)과 추진력(Fy3)에서는 보폭의 증가에 따라 힘도 커졌다.
4. 보행속도에 따른 지면반력의 수직성분 발생시기(Tz)인 Tz1(Fz1의 발생시간)은 속도의 증가에 따라 빠른 발생시기를 나타냈으며, Tz3(Fz3의 발생시간)은 속도의 증가에 따라 늦은 발생시기를 보였다. 전후성분 발생시기(Ty)중 Ty2(Fy2의 발생시간)에서만 속도의 증가시 발생시기가 빨리 나타났다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 지면반력의 수직성분 발생시기 (Tz)인 Tz1은 보폭의 증가에 따라 빠른 발생시기가 나타났으며, Tz3는 보폭의 증가에 따라 늦은 발생시기를 보였지만 유의한 차이는 나타나지 않았다. 전후성분 발생시기(Ty)인 Ty1은 보폭의 증가에 따라 빠른 보행속도에서만 발생시기가 빨라졌다.
5. 발목관절의 모멘트는 보행속도에 따라 보행을 실시하였을 경우 배측굴곡 모멘트의 최대값과, 저측굴곡 모멘트의 최대값에서는 속도의 증가에 따라 모멘트가 증가하였고, 무릎관절의 모멘트는 첫 번째 신전 모멘트의 최대값과, 굴곡 모멘트의 최대값 그리고 두 번째 신전 모멘트의 최대값에서 속도의 증가에 따라 모멘트도 증가하였다. 엉덩관절의 모멘트 경우에도 신전 모멘트의 최대값과 굴곡 모멘트의 최대값에 속도의 증가에 따라 모멘트도 증가하였다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 발목관절의 경우 배측굴곡 모멘트의 최대값에서는 빠른 보행속도에서 모멘트가 증가하였고, 저측굴곡 모멘트의 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 보폭의 증가로 모멘트도 증가하는 규칙적인 현상이 나타났다. 무릎관절의 경우 첫 번째 신전 모멘트의 최대값에서는 일반 보행속도에서만 모멘트가 증가하였고, 굴곡 모멘트 최대값과 두 번째 신전모멘트 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 엉덩관절에서는 신전 모멘트의 최대값의 경우 일반보행속도와 빠른 보행속도에서 모멘트가 증가하였고, 굴곡 모멘트의 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 보폭의 증가로 모멘트도 증가하였다.
본 연구의 목적은 보행시 속도와 보폭의 변화가 운동학적 변인인 보행의 매개 변수와 하지관절의 운동범위에 미치는 영향과 운동역학적 변인인 지면반력과 모멘트에 미치는 영향을 살펴봄으로써 관절과 근육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
연구의 대상은 정상족을 가지고 있으며, 하지 병력이 없는 20대 남자 대학생과 대학원생 10명이었다. 본 연구에서는 보행속도를 느린 보행속도(0.76m/s), 일반보행속도(1.34m/s) 그리고 빠른 보행속도(2.46m/s)의 세 가지 수준으로 설정하였고, 보폭은 foot-print를 이용하여 각각의 속도에서 정상적인 보폭, 정상적인 보폭의 -10%, 그리고 +10%로 설정하였다. 각 피험자의 보행은 고속비디오 카메라를 이용하여 영상자료를 수집하였으며, 지면반력은 600Hz의 수집빈도로 측정하였다. 실험을 통하여 얻은 원자료(raw data)는 Labview 5.1 Graphical Program을 통하여 분석하였고, 보행 속도와 보폭에 따른 차이를 분석하기 위해 일원분산분석을 실시하였으며, Scheffe´방법으로 사후검증하였다.
본 연구에서 속도와 보폭의 변화에 따른 운동학적 운동역학적 변인들을 분석한 결론은 다음과 같다.
1. 보행의 매개변수(parameters of gait) 중에서 보행속도와 보폭에 변화를 주었을 때 스텝률과 접지시간에서 유의한 차이가 나타났는데, 속도의 증가시 스텝률은 증가하고 접지시간은 감소하였으며, 보폭의 증가시 스텝률은 감소하고 접지시간은 증가하였다.
2. 하지관절 중 발목관절에서는 속도의 증가에 따라 저측굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났고, 무릎관절에서는 굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났으며, 엉덩관절에서는 굴곡의 최대값과 운동범위가 크게 나타났다.
각각의 속도에서 보폭의 증가에 따라 발목관절에서는 배측굴곡각의 최대값, 저측굴곡각의 최대값 그리고 운동범위가 크게 나타났고, 엉덩관절에서도 굴곡각의 최대값, 신전각의 최대값 그리고 운동범위가 크게 나타났다.
3. 운동역학적 변인인 지면반력의 수직성분(Fz)에서는 보행속도에 따라 보행을 실시하였을 경우 부하반응 정점(Fz1)과 말기 입각기 정점(Fz3)의 힘은 속도의 증가에 따라 커졌고, 중간 입각기 굴곡점(Fz2)에서는 속도의 증가에 따라 감소하였으며, 전후성분(Fy)에서는 제동력(Fy1)과 추진력(Fy3)에서 속도의 증가에 따라 힘이 증가하였다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 지면반력의 수직성분인 부하반응 정점(Fz1)에서는 보폭의 증가에 따라 일반보행속도와 빠른 보행속도에서 힘이 증가하였고, 중간 입각기 굴곡점(Fz2)에서는 힘이 감소하였다. 전후성분인 제동력 (Fy1)과 추진력(Fy3)에서는 보폭의 증가에 따라 힘도 커졌다.
4. 보행속도에 따른 지면반력의 수직성분 발생시기(Tz)인 Tz1(Fz1의 발생시간)은 속도의 증가에 따라 빠른 발생시기를 나타냈으며, Tz3(Fz3의 발생시간)은 속도의 증가에 따라 늦은 발생시기를 보였다. 전후성분 발생시기(Ty)중 Ty2(Fy2의 발생시간)에서만 속도의 증가시 발생시기가 빨리 나타났다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 지면반력의 수직성분 발생시기 (Tz)인 Tz1은 보폭의 증가에 따라 빠른 발생시기가 나타났으며, Tz3는 보폭의 증가에 따라 늦은 발생시기를 보였지만 유의한 차이는 나타나지 않았다. 전후성분 발생시기(Ty)인 Ty1은 보폭의 증가에 따라 빠른 보행속도에서만 발생시기가 빨라졌다.
5. 발목관절의 모멘트는 보행속도에 따라 보행을 실시하였을 경우 배측굴곡 모멘트의 최대값과, 저측굴곡 모멘트의 최대값에서는 속도의 증가에 따라 모멘트가 증가하였고, 무릎관절의 모멘트는 첫 번째 신전 모멘트의 최대값과, 굴곡 모멘트의 최대값 그리고 두 번째 신전 모멘트의 최대값에서 속도의 증가에 따라 모멘트도 증가하였다. 엉덩관절의 모멘트 경우에도 신전 모멘트의 최대값과 굴곡 모멘트의 최대값에 속도의 증가에 따라 모멘트도 증가하였다.
각각의 속도에서 보폭에 변화를 주었을 경우 발목관절의 경우 배측굴곡 모멘트의 최대값에서는 빠른 보행속도에서 모멘트가 증가하였고, 저측굴곡 모멘트의 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 보폭의 증가로 모멘트도 증가하는 규칙적인 현상이 나타났다. 무릎관절의 경우 첫 번째 신전 모멘트의 최대값에서는 일반 보행속도에서만 모멘트가 증가하였고, 굴곡 모멘트 최대값과 두 번째 신전모멘트 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 엉덩관절에서는 신전 모멘트의 최대값의 경우 일반보행속도와 빠른 보행속도에서 모멘트가 증가하였고, 굴곡 모멘트의 최대값에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 보폭의 증가로 모멘트도 증가하였다.
The purpose of this study was to examine the effect of walking speed and step length on the parameters of gait and the angle of lower limbs joint which are the kinematic variables, and also the ground reaction force and the joint moment which are the kinetic variables.
The subjects were 10 undergrad...
The purpose of this study was to examine the effect of walking speed and step length on the parameters of gait and the angle of lower limbs joint which are the kinematic variables, and also the ground reaction force and the joint moment which are the kinetic variables.
The subjects were 10 undergraduate and graduate students in their 20s. All subjects were men with normal legs who had no kind of case history regarding legs. The subjects were individually tested by the running timer at three levels of walking speed; slow(0.76m/s), normal(1.34m/s), and fast(2.46m/s). At each speed level the step length was regulated to -10% of normal, normal, and +10% of normal step length using foot print. The walking performances of each subjects were filmed using a high speed video camera and the ground reaction force was measured by 600Hz sampling frequency. The raw data were analyzed by LabVIEW Graphical Program and these data were analyzed by ANOVAs and Scheffe´.
The results of this study were as follows:
1. Among the parameters of gait, the change in walking speed and step length both showed effect on cadence and stance time. Cadence increased and stance time decreased when walking speed increased, and cadence decreased and stance time increased when step length increased.
2. As the walking speed increased, the maximum plantar flexion and the range of motion of the ankle joint increased, and the maximum flexion and the range of motion of the knee and hip joint increased as well.
As the step length increased, the maximum dorsiflexion, the maximum plantar flexion, and the range of motion of the ankle joint increased. The maximum flexion, maximum extension, and the range of motion of the hip joint increased as well.
3. The vertical component of ground reaction force increased at the point of Fz1 and Fz3 but decreased at the point of Fz2 as the walking speed increased. The antero-posterior component of ground reaction force increased at the point of Fy1 and Fy3 as the walking speed increased.
The vertical ground reaction force at the point of Fz1 increased as the step length increased in normal and fast walking speed respectively, but at the point of Fz2 the vertical ground reaction force decreased. The antero-posterior component of ground reaction force increased at the point of Fy1 and Fy3 as the step length increased.
4. The related time to Tz1 appeared rapidly as the walking speed increased, and the time to Tz3 appeared late. Among the antero-posterior component only Tz2 appeared quickly as the walking speed increased.
As the step length increased, the related time to Tz1 appeared quickly. The related time to Ty1 quickened only in the fast walking speed as step length increased.
5. The maximum plantar flexion and the dorsiflexion moment of the ankle joint increased, and the maximum of the first extension moment, flexion moment, and the maximum of the second extension moment also increased as the walking speed increased. In the case of hip joint, the maximum extension and flexion moment increased as the walking speed increased.
The maximum dorsiflexion moment of the ankle joint increased as the step length increased only at the fast walking speed. Although there wasn't significant difference shown in the plantar flexion moment, regular pattern in the plantar flexion moment which increased as the step length increased was found. The first maximum extension moment of the knee joint increased only at the normal walking speed, but there appeared no significant difference in the maximum flexion and second extension moment. The maximum extension moment of the hip joint increased at the normal and fast walking speed. Although there wasn't significant difference, regular pattern in flexion moment which increased as the step length increased was found.
The purpose of this study was to examine the effect of walking speed and step length on the parameters of gait and the angle of lower limbs joint which are the kinematic variables, and also the ground reaction force and the joint moment which are the kinetic variables.
The subjects were 10 undergraduate and graduate students in their 20s. All subjects were men with normal legs who had no kind of case history regarding legs. The subjects were individually tested by the running timer at three levels of walking speed; slow(0.76m/s), normal(1.34m/s), and fast(2.46m/s). At each speed level the step length was regulated to -10% of normal, normal, and +10% of normal step length using foot print. The walking performances of each subjects were filmed using a high speed video camera and the ground reaction force was measured by 600Hz sampling frequency. The raw data were analyzed by LabVIEW Graphical Program and these data were analyzed by ANOVAs and Scheffe´.
The results of this study were as follows:
1. Among the parameters of gait, the change in walking speed and step length both showed effect on cadence and stance time. Cadence increased and stance time decreased when walking speed increased, and cadence decreased and stance time increased when step length increased.
2. As the walking speed increased, the maximum plantar flexion and the range of motion of the ankle joint increased, and the maximum flexion and the range of motion of the knee and hip joint increased as well.
As the step length increased, the maximum dorsiflexion, the maximum plantar flexion, and the range of motion of the ankle joint increased. The maximum flexion, maximum extension, and the range of motion of the hip joint increased as well.
3. The vertical component of ground reaction force increased at the point of Fz1 and Fz3 but decreased at the point of Fz2 as the walking speed increased. The antero-posterior component of ground reaction force increased at the point of Fy1 and Fy3 as the walking speed increased.
The vertical ground reaction force at the point of Fz1 increased as the step length increased in normal and fast walking speed respectively, but at the point of Fz2 the vertical ground reaction force decreased. The antero-posterior component of ground reaction force increased at the point of Fy1 and Fy3 as the step length increased.
4. The related time to Tz1 appeared rapidly as the walking speed increased, and the time to Tz3 appeared late. Among the antero-posterior component only Tz2 appeared quickly as the walking speed increased.
As the step length increased, the related time to Tz1 appeared quickly. The related time to Ty1 quickened only in the fast walking speed as step length increased.
5. The maximum plantar flexion and the dorsiflexion moment of the ankle joint increased, and the maximum of the first extension moment, flexion moment, and the maximum of the second extension moment also increased as the walking speed increased. In the case of hip joint, the maximum extension and flexion moment increased as the walking speed increased.
The maximum dorsiflexion moment of the ankle joint increased as the step length increased only at the fast walking speed. Although there wasn't significant difference shown in the plantar flexion moment, regular pattern in the plantar flexion moment which increased as the step length increased was found. The first maximum extension moment of the knee joint increased only at the normal walking speed, but there appeared no significant difference in the maximum flexion and second extension moment. The maximum extension moment of the hip joint increased at the normal and fast walking speed. Although there wasn't significant difference, regular pattern in flexion moment which increased as the step length increased was found.
주제어
#보행
#지면반력
#관절모멘트
#parameters of gait
#ground reaction force
#joint moment
학위논문 정보
저자
김노빈
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
체육학과
발행연도
2000
총페이지
ix, 107p.
키워드
보행,
지면반력,
관절모멘트,
parameters of gait,
ground reaction force,
joint moment
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