하지 근력의 좌우 비대칭성이 초등학생의 보행 동적안정성에 미치는 영향 The effect of asymmetric lower-extremity muscle force of elementary students on dynamic balance during walking원문보기
본 연구의 목적은 보행 동작 시 정상 아동과 좌우 근력 비대칭이 있는 아동들의 운동역학적 분석을 실시하여, 하지 근력의 좌우 비대칭성이 보행의 동적안정성에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구를 위해 근골격계에 이상이 없는 초등학생을 대상으로 등속성 운동을 실시하여, 남녀 16명(남11명, 여5명)이 피험자로 선택되었다. 피험자의 평균 연령은 12.3±0.7 yrs, 신장 149.4±9.7 cm, 체중 384±83.7 N이다. 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 5대의 고감도 디지털 카메라(60 Hz, Sony HDV1080I)를 설치하였으며, 실험 간 인체 관절 중심의 좌표화를 위해 18개의 반사마커를 부착하였다. 보행 ...
본 연구의 목적은 보행 동작 시 정상 아동과 좌우 근력 비대칭이 있는 아동들의 운동역학적 분석을 실시하여, 하지 근력의 좌우 비대칭성이 보행의 동적안정성에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구를 위해 근골격계에 이상이 없는 초등학생을 대상으로 등속성 운동을 실시하여, 남녀 16명(남11명, 여5명)이 피험자로 선택되었다. 피험자의 평균 연령은 12.3±0.7 yrs, 신장 149.4±9.7 cm, 체중 384±83.7 N이다. 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 5대의 고감도 디지털 카메라(60 Hz, Sony HDV1080I)를 설치하였으며, 실험 간 인체 관절 중심의 좌표화를 위해 18개의 반사마커를 부착하였다. 보행 동작 분석은 카메라 분석을 통하여 5개의 특정 이벤트와 4개의 구간으로 나누어 비교분석 하였다. 하지에 작용하는 지면반력을 측정하기 위하여 지면반력기(AMTI, OR6-5) 2대가 사용되었으며, 실험 전 피험자의 좌우 근력의 비대칭성 정도를 측정하기 위하여 등속성 운동기구를 사용하였다. 보행은 정상 보행을 실시하였으며, 실험 시 불안정성을 의도하기 위해 피험자 하지장 길이의 30% 높이의 장애물을 보행로의 중앙에 설치하여 보행을 유도하였다. 본 연구에서는 Kwon3D 프로그램 version 3.10을 사용하여 3차원 동작분석을 실시하였다. 통제점 및 발광마커가 부착된 인체의 각 관절점의 3차원 좌표값을 얻기 위해 직접 선형 변환 방법(Abdel-Aziz & Karara, 1971)을 사용하였다. 지면반력 데이터 분석은 KwonGRF 2.0 program (Visol Inc, Korea)를 사용하여 전∙후, 좌∙우, 수직 지면 반력 값을 측정하였으며, Munro 등(1987)이 제시한 방식으로 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 부하 감소율(decay rate)를 계산하였다. 동적안정성은 Hof 등(2007)이 제안한 공식을 사용해 스윙구간 시 좌우측 하지에 대한 XCoM-CoP의 좌∙우 기울기각을 산출하여 평가하였다. 본 연구의 주요 국면 및 구간에 대한 시간 변인, 좌∙우 XCoM 기울기각, 전∙후, 좌∙우, 수직 지면반력값, 압력 중심 변위, 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 감소율(decay rate)의 평균과 표준편차를 계산하였다. 집단 간 통계적 유의성을 검증하기 위해 SPSS 17.0을 이용하여 독립표본 t검정(independent-sample t-test)을 실시하였으며, 이때 유의성 수준은 p<.05에서 검증하였다. 본 실험의 연구결과는 다음과 같다. 1) 동작 구간에 대한 시간 변인을 살펴보면 주요 동작 구간간의 집단 간의 유의차는 나타나지 않았다. 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 장애물 보행의 모든 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 대칭 집단에서 보행이 보다 원활하고 신속하게 이루어 졌음을 보여주고 있습니다. 2) 본 연구의 동적안정성 평가에서는 왼발의 지지기 동안 두 집단의 통계적인 유의차는 나타나지 않았습니다. 하지만, 장애물 보행을 한 두 집단 모두 오른발 착지 후 왼발이 스윙될 때의 좌우 기울기각이 증가하는 경향을 보였으며, 비대칭 집단의 기울기각도가 큰 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 장애물을 극복하는 동작 중 후방에 위치한 발이 스윙될 때 보행 안정성이 감소하는 것으로 사료되어진다. 3) 지면반력 분석을 통한 운동역학적 변인을 살펴보면 오른발이 지면에 닿을 때 왼발에서 발현된 최대수직지면반력값이 비대칭 집단이 대칭집단에 비해 통계적인 유의차는 나타나지 않았지만 다소 증가한 것으로 보입니다. 불균형한 왼쪽 하지 근력을 지닌 비대칭 집단은 장애물을 넘어간 이후에 전방으로의 이동이 원활하지 못하였기 때문에 후방에 남아있는 왼쪽 발에서 발현되어진 수직 지면반력값이 증가된 것으로 사료되어집니다. 왼발이 지면으로부터 떨어질 때 오른발에 발현되는 수직지면반력값에서는 유의차는 나지 않았지만 왼발의 근력이 부족한 비대칭 집단이 적절한 추진력을 발생시키지 못하여 전방으로의 원활한 이동이 이루지지 못해 오른발의 수직지면반력값이 감소된 것으로 사료되어집니다. 4) 좌우 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 증가하였으며, 반대로 전후 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였습니다. 이는 비대칭 집단은 강한 추진력을 바탕으로 전방으로 원활하게 이동시키지 않고 지면에 닿은 좌우 발의 스탠스를 넓게 하여 보행 안정성을 증가시키는 전략을 선택하였기 때문인 것으로 사료되어집니다. 5) 양발의 부하율과 감소율에서 통계적인 유의차는 없었지만 비대칭 집단의 오른발 수직 지면반력값이 급격히 상승하였습니다. 이러한 이유는 왼발을 지지하여 장애물을 넘어갈 ?? 오른발이 안정적으로 지면에 착지하지 못하여 충격력이 적절히 제어되지 못한 것으로 사료되어집니다.
본 연구의 목적은 보행 동작 시 정상 아동과 좌우 근력 비대칭이 있는 아동들의 운동역학적 분석을 실시하여, 하지 근력의 좌우 비대칭성이 보행의 동적안정성에 미치는 영향을 밝히는데 있다. 본 연구를 위해 근골격계에 이상이 없는 초등학생을 대상으로 등속성 운동을 실시하여, 남녀 16명(남11명, 여5명)이 피험자로 선택되었다. 피험자의 평균 연령은 12.3±0.7 yrs, 신장 149.4±9.7 cm, 체중 384±83.7 N이다. 본 실험의 3차원 동작분석을 위해 5대의 고감도 디지털 카메라(60 Hz, Sony HDV1080I)를 설치하였으며, 실험 간 인체 관절 중심의 좌표화를 위해 18개의 반사마커를 부착하였다. 보행 동작 분석은 카메라 분석을 통하여 5개의 특정 이벤트와 4개의 구간으로 나누어 비교분석 하였다. 하지에 작용하는 지면반력을 측정하기 위하여 지면반력기(AMTI, OR6-5) 2대가 사용되었으며, 실험 전 피험자의 좌우 근력의 비대칭성 정도를 측정하기 위하여 등속성 운동기구를 사용하였다. 보행은 정상 보행을 실시하였으며, 실험 시 불안정성을 의도하기 위해 피험자 하지장 길이의 30% 높이의 장애물을 보행로의 중앙에 설치하여 보행을 유도하였다. 본 연구에서는 Kwon3D 프로그램 version 3.10을 사용하여 3차원 동작분석을 실시하였다. 통제점 및 발광마커가 부착된 인체의 각 관절점의 3차원 좌표값을 얻기 위해 직접 선형 변환 방법(Abdel-Aziz & Karara, 1971)을 사용하였다. 지면반력 데이터 분석은 KwonGRF 2.0 program (Visol Inc, Korea)를 사용하여 전∙후, 좌∙우, 수직 지면 반력 값을 측정하였으며, Munro 등(1987)이 제시한 방식으로 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 부하 감소율(decay rate)를 계산하였다. 동적안정성은 Hof 등(2007)이 제안한 공식을 사용해 스윙구간 시 좌우측 하지에 대한 XCoM-CoP의 좌∙우 기울기각을 산출하여 평가하였다. 본 연구의 주요 국면 및 구간에 대한 시간 변인, 좌∙우 XCoM 기울기각, 전∙후, 좌∙우, 수직 지면반력값, 압력 중심 변위, 좌∙우측 발의 부하율(loading rate)과 감소율(decay rate)의 평균과 표준편차를 계산하였다. 집단 간 통계적 유의성을 검증하기 위해 SPSS 17.0을 이용하여 독립표본 t검정(independent-sample t-test)을 실시하였으며, 이때 유의성 수준은 p<.05에서 검증하였다. 본 실험의 연구결과는 다음과 같다. 1) 동작 구간에 대한 시간 변인을 살펴보면 주요 동작 구간간의 집단 간의 유의차는 나타나지 않았다. 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 장애물 보행의 모든 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 대칭 집단에서 보행이 보다 원활하고 신속하게 이루어 졌음을 보여주고 있습니다. 2) 본 연구의 동적안정성 평가에서는 왼발의 지지기 동안 두 집단의 통계적인 유의차는 나타나지 않았습니다. 하지만, 장애물 보행을 한 두 집단 모두 오른발 착지 후 왼발이 스윙될 때의 좌우 기울기각이 증가하는 경향을 보였으며, 비대칭 집단의 기울기각도가 큰 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 장애물을 극복하는 동작 중 후방에 위치한 발이 스윙될 때 보행 안정성이 감소하는 것으로 사료되어진다. 3) 지면반력 분석을 통한 운동역학적 변인을 살펴보면 오른발이 지면에 닿을 때 왼발에서 발현된 최대수직지면반력값이 비대칭 집단이 대칭집단에 비해 통계적인 유의차는 나타나지 않았지만 다소 증가한 것으로 보입니다. 불균형한 왼쪽 하지 근력을 지닌 비대칭 집단은 장애물을 넘어간 이후에 전방으로의 이동이 원활하지 못하였기 때문에 후방에 남아있는 왼쪽 발에서 발현되어진 수직 지면반력값이 증가된 것으로 사료되어집니다. 왼발이 지면으로부터 떨어질 때 오른발에 발현되는 수직지면반력값에서는 유의차는 나지 않았지만 왼발의 근력이 부족한 비대칭 집단이 적절한 추진력을 발생시키지 못하여 전방으로의 원활한 이동이 이루지지 못해 오른발의 수직지면반력값이 감소된 것으로 사료되어집니다. 4) 좌우 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 증가하였으며, 반대로 전후 압력중심변위차는 RTC-LHC1 구간에서 비대칭 집단이 대칭 집단에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였습니다. 이는 비대칭 집단은 강한 추진력을 바탕으로 전방으로 원활하게 이동시키지 않고 지면에 닿은 좌우 발의 스탠스를 넓게 하여 보행 안정성을 증가시키는 전략을 선택하였기 때문인 것으로 사료되어집니다. 5) 양발의 부하율과 감소율에서 통계적인 유의차는 없었지만 비대칭 집단의 오른발 수직 지면반력값이 급격히 상승하였습니다. 이러한 이유는 왼발을 지지하여 장애물을 넘어갈 ?? 오른발이 안정적으로 지면에 착지하지 못하여 충격력이 적절히 제어되지 못한 것으로 사료되어집니다.
The purpose of this study was to evaluate the effect of asymmetric lower-extremity muscle force of elementary students on dynamic balance during walking. Sixteen elementary students (age : 12.3±0.7 yrs, height: 149.4±9.7 cm, weight 384±83.7 N) who have no musculoskeletal disorder were recruited as t...
The purpose of this study was to evaluate the effect of asymmetric lower-extremity muscle force of elementary students on dynamic balance during walking. Sixteen elementary students (age : 12.3±0.7 yrs, height: 149.4±9.7 cm, weight 384±83.7 N) who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Kinematic ;and kinetic data were acquired by using five digital camcorders (SONY HDV 1081I, 60 fields/s) and two force platforms (AMTI OR6-5, 1000Hz). In order to conduct 3D motion analysis, eighteen reflective markers were attached to body joints and this research used Kwon3D program version 3.10. Walking movements are divided into five critical events and four phases through camera-used analyses. Direct Linear Transformation(DLT) was used to gain three-dimensional coordinate values of each control point and joint points equipped with the reflective markers. Butterworth low-pass digital filter which is 8 Hz of cut-off frequency by second times was used, and an average and standard deviation were obtained which are measured from important movement through videotaping process. Two groups (Asymmetric Group; AG, Symmetric Group; SG) were determined by isokinetic exercise (Human Norm, USA) of knee joint and the obstacle (30% height of the lower extremity length) was established during walking. Temporal parameters, medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP, loading rate, decay rate were determined for each trial. For each dependent variable, a independent-sample t-test was performed to test if significant difference existed between each conditions(p<.05). For all participants, the results showed that temporal parameters in SG were significantly less than those found in AG during terminal single limb stance. Medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP in SG was greater than corresponding value in AG. These indicated that asymmetry group may increase gait time in order to overcome the obstacle and reduce the instability during walking. The vertical GRF from left foot increased at the RHC and the vertical GRF from right foot was reduced at the LTO in SG. These results showed that the proper propulsion force was not activated in SG due to the insufficient muscle force and it may prevent normal walking speed. The displacement of antero-posterior COP during RTO-LHC1 in SG was smaller than corresponding value in AG and The displacement of medio-lateral COP during RTO-LHC1 in SG was greater than those of AG. It seems that imbalance of muscle force may result in increasing the medio-lateral stance in order to minimize the instability. Loading rate of right foot in AG was significantly greater than those of SG since asymmetric muscle force in lower extremity of AG were effectively decrease dynamic balance. We found that the asymmetric muscle force in lower extremity may be a reason for the awkward control of impact force.
The purpose of this study was to evaluate the effect of asymmetric lower-extremity muscle force of elementary students on dynamic balance during walking. Sixteen elementary students (age : 12.3±0.7 yrs, height: 149.4±9.7 cm, weight 384±83.7 N) who have no musculoskeletal disorder were recruited as the subjects. Kinematic ;and kinetic data were acquired by using five digital camcorders (SONY HDV 1081I, 60 fields/s) and two force platforms (AMTI OR6-5, 1000Hz). In order to conduct 3D motion analysis, eighteen reflective markers were attached to body joints and this research used Kwon3D program version 3.10. Walking movements are divided into five critical events and four phases through camera-used analyses. Direct Linear Transformation(DLT) was used to gain three-dimensional coordinate values of each control point and joint points equipped with the reflective markers. Butterworth low-pass digital filter which is 8 Hz of cut-off frequency by second times was used, and an average and standard deviation were obtained which are measured from important movement through videotaping process. Two groups (Asymmetric Group; AG, Symmetric Group; SG) were determined by isokinetic exercise (Human Norm, USA) of knee joint and the obstacle (30% height of the lower extremity length) was established during walking. Temporal parameters, medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP, loading rate, decay rate were determined for each trial. For each dependent variable, a independent-sample t-test was performed to test if significant difference existed between each conditions(p<.05). For all participants, the results showed that temporal parameters in SG were significantly less than those found in AG during terminal single limb stance. Medio-lateral inclination angle of XCoM-CoP in SG was greater than corresponding value in AG. These indicated that asymmetry group may increase gait time in order to overcome the obstacle and reduce the instability during walking. The vertical GRF from left foot increased at the RHC and the vertical GRF from right foot was reduced at the LTO in SG. These results showed that the proper propulsion force was not activated in SG due to the insufficient muscle force and it may prevent normal walking speed. The displacement of antero-posterior COP during RTO-LHC1 in SG was smaller than corresponding value in AG and The displacement of medio-lateral COP during RTO-LHC1 in SG was greater than those of AG. It seems that imbalance of muscle force may result in increasing the medio-lateral stance in order to minimize the instability. Loading rate of right foot in AG was significantly greater than those of SG since asymmetric muscle force in lower extremity of AG were effectively decrease dynamic balance. We found that the asymmetric muscle force in lower extremity may be a reason for the awkward control of impact force.
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