[학위논문]휠체어 추진 시 지면 경사도에 따른 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 근 활성도 및 동작 분석 Analysis of muscle activation and motion during wheelchair propulsion in relation to the degree of the ground slope incline in paraplegic patients with spinal cord injury and in non-paraplegic individuals원문보기
수동 휠체어 추진은 체간의 안정성이 부족한 하반신마비 환자들에게 필수적인 이동 수단이므로 그들은 상지를 이용하여 휠체어를 추진해야한다. 본 연구는 휠체어 추진 시 지면 경사도에 따른 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 근 활성도 및 동작 변화를 분석하여 경사로 휠체어 추진에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 특히 체간손상이 있는 척수손상 환자에게 효율적인 경사로 휠체어 추진을 위한 정보를 제시하고자 하였다. 대상자는 흉수(T1-12) 손상으로 인한 척수손상 하반신마비 환자 10명과 휠체어 사용 경험이 없는 정상인 10명으로 하였다. 경사로 휠체어 추진 과제는 0°, 1:24(2.4°), 1:12(4.7°), 1:8(7.1°)의 경사로에서 중간지점의 1 ...
수동 휠체어 추진은 체간의 안정성이 부족한 하반신마비 환자들에게 필수적인 이동 수단이므로 그들은 상지를 이용하여 휠체어를 추진해야한다. 본 연구는 휠체어 추진 시 지면 경사도에 따른 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 근 활성도 및 동작 변화를 분석하여 경사로 휠체어 추진에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 특히 체간손상이 있는 척수손상 환자에게 효율적인 경사로 휠체어 추진을 위한 정보를 제시하고자 하였다. 대상자는 흉수(T1-12) 손상으로 인한 척수손상 하반신마비 환자 10명과 휠체어 사용 경험이 없는 정상인 10명으로 하였다. 경사로 휠체어 추진 과제는 0°, 1:24(2.4°), 1:12(4.7°), 1:8(7.1°)의 경사로에서 중간지점의 1 스트로크를 측정하였다. 근 활성도 및 동작 분석을 위해서 표면 근전도계(Noraxon, USA)와 동작분석 장비(Motion Analysis, America)를 사용하였다. 근 활성도의 측정 부위는 상지 근육(광배근, 대흉근, 전․후삼각근, 상완삼두근, 요측수근신근)과 경부 근육(흉쇄유돌근)이다. 또한 동작분석의 측정변수는 휠체어와 체간의 운동학적 변수(스트로크 시간․ 거리, 속도, 손 접촉․이완 각도, 체간 경사각도․각속도)와 상지의 운동학적 변수(견관절․주관절․요척관절․수관절의 각도)이다. 연구 결과, 근 활성도 분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 추진기와 회복기에서 대흉근, 흉쇄유돌근, 상완삼두근, 요측수근신근의 활성도는 두 그룹 모두 유의하게 증가하였다(p<.05). 또한 광배근(추진기의 정상인 그룹과 회복기 두 그룹), 후삼각근(추진기의 하반신마비 그룹과 회복기의 두 그룹), 전삼각근(추진기의 두 그룹과 회복기의 하반신마비 그룹)의 활성도는 부분적으로 유의하게 증가하였다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 광배근(0°․1:24․1:8 추진기), 흉쇄유돌근(0°․1:24․1:12․1:8 추진기와 0°․1:24․1:12․1:8 회복기), 상완삼두근(1:8 회복기), 요측수근신근(0° 회복기)의 활성도에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 휠체어와 체간의 동작분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 추진기 시간, 회복기 시간, 스트로크 거리, 속도, 손 이완 각도, 손 접촉 시 체간 경사각도, 손 이완 시 체간 경사각도, 손 접촉 시 체간 각속도는 모두 유의하게 증가하였다(p<.05). 또한 손 접촉 각도(정상인 그룹), 손 이완 시 체간 각속도(하반신마비 그룹)는 부분적으로 유의하게 증가하였다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 스트로크 시간(1:12, 1:8), 추진기 시간(1:12, 1:8), 회복기 시간(0°), 스트로크 거리(1:24, 1:2, 1:8), 속도(모든 경사도), 손 접촉 각도(1:24, 1:12, 1:8), 손 이완 각도(모든 경사도), 손 접촉 시 체간 경사각도(모든 경사도), 손 이완 시 체간 경사각도(모든 경사도), 손 접촉 시 체간 각속도(1:8), 손 이완 시 체간 각속도(모든 경사도)에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 또한 상지의 동작분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 손 접촉과 손 이완 시점에서 모든 관절은 부분적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 손 접촉 시점에서는 주관절 굴곡․신전(모든 경사도)에서 유의한 차이를 보였다(p<.05), 손 이완 시점에서는 견관절 굴곡․신전(0°, 1:24, 1:12), 견관절 내회전․외회전(0°, 1:12), 수관절 굴곡․신전(1:24, 1:12, 1:8)에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 결론적으로 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 휠체어 추진은 경사도가 증가할수록 더 많은 근 활성도 및 동작 변화의 결과를 나타내었다. 이것은 휠체어 추진 시 지면 경사도가 중요하고, 척수손상 하반신마비 환자와 정상인 그룹의 유의한 차이를 통해서 체간손상 유․무가 평지에서 보다 경사로 휠체어 추진에 중요한 요인임을 알 수 있었다. 따라서 추후 체간손상에 대한 객관적인 평가와 실제적인 중재에 관한 연구가 필요하겠다.
수동 휠체어 추진은 체간의 안정성이 부족한 하반신마비 환자들에게 필수적인 이동 수단이므로 그들은 상지를 이용하여 휠체어를 추진해야한다. 본 연구는 휠체어 추진 시 지면 경사도에 따른 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 근 활성도 및 동작 변화를 분석하여 경사로 휠체어 추진에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 특히 체간손상이 있는 척수손상 환자에게 효율적인 경사로 휠체어 추진을 위한 정보를 제시하고자 하였다. 대상자는 흉수(T1-12) 손상으로 인한 척수손상 하반신마비 환자 10명과 휠체어 사용 경험이 없는 정상인 10명으로 하였다. 경사로 휠체어 추진 과제는 0°, 1:24(2.4°), 1:12(4.7°), 1:8(7.1°)의 경사로에서 중간지점의 1 스트로크를 측정하였다. 근 활성도 및 동작 분석을 위해서 표면 근전도계(Noraxon, USA)와 동작분석 장비(Motion Analysis, America)를 사용하였다. 근 활성도의 측정 부위는 상지 근육(광배근, 대흉근, 전․후삼각근, 상완삼두근, 요측수근신근)과 경부 근육(흉쇄유돌근)이다. 또한 동작분석의 측정변수는 휠체어와 체간의 운동학적 변수(스트로크 시간․ 거리, 속도, 손 접촉․이완 각도, 체간 경사각도․각속도)와 상지의 운동학적 변수(견관절․주관절․요척관절․수관절의 각도)이다. 연구 결과, 근 활성도 분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 추진기와 회복기에서 대흉근, 흉쇄유돌근, 상완삼두근, 요측수근신근의 활성도는 두 그룹 모두 유의하게 증가하였다(p<.05). 또한 광배근(추진기의 정상인 그룹과 회복기 두 그룹), 후삼각근(추진기의 하반신마비 그룹과 회복기의 두 그룹), 전삼각근(추진기의 두 그룹과 회복기의 하반신마비 그룹)의 활성도는 부분적으로 유의하게 증가하였다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 광배근(0°․1:24․1:8 추진기), 흉쇄유돌근(0°․1:24․1:12․1:8 추진기와 0°․1:24․1:12․1:8 회복기), 상완삼두근(1:8 회복기), 요측수근신근(0° 회복기)의 활성도에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 휠체어와 체간의 동작분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 추진기 시간, 회복기 시간, 스트로크 거리, 속도, 손 이완 각도, 손 접촉 시 체간 경사각도, 손 이완 시 체간 경사각도, 손 접촉 시 체간 각속도는 모두 유의하게 증가하였다(p<.05). 또한 손 접촉 각도(정상인 그룹), 손 이완 시 체간 각속도(하반신마비 그룹)는 부분적으로 유의하게 증가하였다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 스트로크 시간(1:12, 1:8), 추진기 시간(1:12, 1:8), 회복기 시간(0°), 스트로크 거리(1:24, 1:2, 1:8), 속도(모든 경사도), 손 접촉 각도(1:24, 1:12, 1:8), 손 이완 각도(모든 경사도), 손 접촉 시 체간 경사각도(모든 경사도), 손 이완 시 체간 경사각도(모든 경사도), 손 접촉 시 체간 각속도(1:8), 손 이완 시 체간 각속도(모든 경사도)에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 또한 상지의 동작분석에 있어서 각 그룹 내에서 경사가 증가 할수록 손 접촉과 손 이완 시점에서 모든 관절은 부분적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<.05). 동일한 경사의 그룹 간 비교는 손 접촉 시점에서는 주관절 굴곡․신전(모든 경사도)에서 유의한 차이를 보였다(p<.05), 손 이완 시점에서는 견관절 굴곡․신전(0°, 1:24, 1:12), 견관절 내회전․외회전(0°, 1:12), 수관절 굴곡․신전(1:24, 1:12, 1:8)에서 유의한 차이가 있었다(p<.05). 결론적으로 척수손상 하반신마비 환자와 정상인의 휠체어 추진은 경사도가 증가할수록 더 많은 근 활성도 및 동작 변화의 결과를 나타내었다. 이것은 휠체어 추진 시 지면 경사도가 중요하고, 척수손상 하반신마비 환자와 정상인 그룹의 유의한 차이를 통해서 체간손상 유․무가 평지에서 보다 경사로 휠체어 추진에 중요한 요인임을 알 수 있었다. 따라서 추후 체간손상에 대한 객관적인 평가와 실제적인 중재에 관한 연구가 필요하겠다.
Since manual wheelchair propulsion is an indispensable means of transportation for paraplegic patients who have insufficient trunk stability, these patients need to propel wheelchairs using their upper extremities. Therefore, many studies have been conducted on wheelchair propulsion that occurs on l...
Since manual wheelchair propulsion is an indispensable means of transportation for paraplegic patients who have insufficient trunk stability, these patients need to propel wheelchairs using their upper extremities. Therefore, many studies have been conducted on wheelchair propulsion that occurs on level ground. However, as of yet, no studies have been conducted on wheelchair propulsion on ramps in relation to the existence of trunk impairment. Therefore, the purpose of the present study was to analyze changes in muscle activation and motion during wheelchair propulsion, in relation to the degree of the slope incline in paraplegic patients with spinal cord injuries and in non-paraplegic individuals in order to provide basic data for wheelchair propulsion on ramps. In particular, the present study was intended to provide information for efficient wheelchair propulsion on ramps for paraplegic patients with trunk impairment. The subjects were 10 paraplegic patients with thoracic spinal cord (T1-12) injuries and 10 non-paraplegic individuals who had never used a wheelchair. The wheelchair propulsion tasks on the ramps were intended to measure a stroke at the mid-point of the ramps having a slope of 0°, 1:24 (2.4°), 1:12 (4.7°), or 1:8 (7.1°). A surface electromyography (Noraxon, USA) and motion analysis equipment (Motion Analysis, USA) were used to analyze muscle activation and motion. The measurement variables used for muscle activation were: upper extremity muscles (latissimus dorsi, pectoralis major, anterior/posterior deltoids, triceps brachii, and extensor carpi radialis) and neck muscles (sternocleidomastoid). The measurement variables used for motion analysis were: the kinematic variables of the wheelchairs and the trunk (stroke time/distance, velocity, hand contact/release angles, trunk inclination angle/angular velocity) and the kinematic variables of the upper extremities (the angles of the shoulder joint, elbow joint, radioulnar joint, and wrist joint). According to the results of the study, in the muscle activation analysis, as the degree of the slope increased, the activation of the pectoralis major, the sternocleidomastoid, the triceps brachii, and the extensor carpi radialis significantly increased during the push phase and the recovery phase in both groups (p<.05). The activation of the latissimus dorsi (for the non-paraplegic group during the push phase and for both groups during the recovery phase), the posterior deltoid (for the paraplegic group during the push phase and for both groups during the recovery phase), the anterior deltoid (for both groups during the push phase and for the paraplegic group during the recovery phase) all significantly increased to a partial degree (p<.05). Comparisons between the groups on the same degrees of the slopes showed significant differences in the latissimus dorsi (0°·1:24·1:8 during the push phase), the sternocleidomastoid (0°·1:24·1:12·1:8 during the push phase and 0°·1:24·1:12·1:8 during the recovery phase), the triceps brachii (1:8 during the recovery phase), and the extensor carpi radialis (0° during the recovery phase)(p<.05). According to the results of the wheelchair and trunk motion analyses, in each group, as the degree of the slope increased, the push time, recovery time, stroke distances, velocity, hand release angles, trunk inclination angles during hand contact, trunk inclination angles during hand release, and trunk angular velocity during hand contact all increased significantly (p<.05). The hand contact angles (in the non-paraplegic person group) and the trunk angular velocity during hand release (in the paraplegic group) all increased significantly to a partial degree (p<.05). In the results of the comparisons between the groups on the same slopes, stroke time (1:12, 1:8), push time (1:12, 1:8), recovery time (0°), stroke distances (1:24, 1:2, 1:8), velocity (all degrees of slopes), hand contact angles (1:24, 1:12, 1:8), hand release angles (all degrees of slopes), trunk inclination angles during hand contact (all degrees of slopes), trunk inclination angles during hand release (all degrees of slopes), trunk angular velocity during hand contact (1:8), and trunk angular velocity during hand release (all degrees of slopes) all showed significant differences (p<.05). In the results of the upper extremity motion analyses, in each group, as the degrees of the slopes increased, all joints showed partially significant differences at the time points of hand contact and hand release (p<.05). According to the results of the comparisons between the groups on the same slopes, at the time point of hand contact, the elbow joint flexion/extension (all degrees of slopes) showed significant differences (p<.05), and at the time point of hand release, shoulder joint flexion/extension (0°, 1:24, 1:12), shoulder joint internal/external rotation (0°, 1:12), and wrist joint flexion/extension (1:24, 1:12, 1:8) all showed significant differences (p<.05). In conclusion, wheelchair propulsion for both paraplegic patients with spinal cord injuries and for non-paraplegic individuals showed larger changes in muscle activation and motion as the degree of the slope increased. Given these results, it could be seen that the degree of the slope is important in wheelchair propulsion. This study found significant differences between the paraplegic patients with spinal cord injuries and the non-paraplegic study participants; therefore, it could be seen that the existence of trunk impairment is an important factor in wheelchair propulsion on ramps. Therefore, studies on objective evaluation of trunk impairment and practical interventions are necessary.
Since manual wheelchair propulsion is an indispensable means of transportation for paraplegic patients who have insufficient trunk stability, these patients need to propel wheelchairs using their upper extremities. Therefore, many studies have been conducted on wheelchair propulsion that occurs on level ground. However, as of yet, no studies have been conducted on wheelchair propulsion on ramps in relation to the existence of trunk impairment. Therefore, the purpose of the present study was to analyze changes in muscle activation and motion during wheelchair propulsion, in relation to the degree of the slope incline in paraplegic patients with spinal cord injuries and in non-paraplegic individuals in order to provide basic data for wheelchair propulsion on ramps. In particular, the present study was intended to provide information for efficient wheelchair propulsion on ramps for paraplegic patients with trunk impairment. The subjects were 10 paraplegic patients with thoracic spinal cord (T1-12) injuries and 10 non-paraplegic individuals who had never used a wheelchair. The wheelchair propulsion tasks on the ramps were intended to measure a stroke at the mid-point of the ramps having a slope of 0°, 1:24 (2.4°), 1:12 (4.7°), or 1:8 (7.1°). A surface electromyography (Noraxon, USA) and motion analysis equipment (Motion Analysis, USA) were used to analyze muscle activation and motion. The measurement variables used for muscle activation were: upper extremity muscles (latissimus dorsi, pectoralis major, anterior/posterior deltoids, triceps brachii, and extensor carpi radialis) and neck muscles (sternocleidomastoid). The measurement variables used for motion analysis were: the kinematic variables of the wheelchairs and the trunk (stroke time/distance, velocity, hand contact/release angles, trunk inclination angle/angular velocity) and the kinematic variables of the upper extremities (the angles of the shoulder joint, elbow joint, radioulnar joint, and wrist joint). According to the results of the study, in the muscle activation analysis, as the degree of the slope increased, the activation of the pectoralis major, the sternocleidomastoid, the triceps brachii, and the extensor carpi radialis significantly increased during the push phase and the recovery phase in both groups (p<.05). The activation of the latissimus dorsi (for the non-paraplegic group during the push phase and for both groups during the recovery phase), the posterior deltoid (for the paraplegic group during the push phase and for both groups during the recovery phase), the anterior deltoid (for both groups during the push phase and for the paraplegic group during the recovery phase) all significantly increased to a partial degree (p<.05). Comparisons between the groups on the same degrees of the slopes showed significant differences in the latissimus dorsi (0°·1:24·1:8 during the push phase), the sternocleidomastoid (0°·1:24·1:12·1:8 during the push phase and 0°·1:24·1:12·1:8 during the recovery phase), the triceps brachii (1:8 during the recovery phase), and the extensor carpi radialis (0° during the recovery phase)(p<.05). According to the results of the wheelchair and trunk motion analyses, in each group, as the degree of the slope increased, the push time, recovery time, stroke distances, velocity, hand release angles, trunk inclination angles during hand contact, trunk inclination angles during hand release, and trunk angular velocity during hand contact all increased significantly (p<.05). The hand contact angles (in the non-paraplegic person group) and the trunk angular velocity during hand release (in the paraplegic group) all increased significantly to a partial degree (p<.05). In the results of the comparisons between the groups on the same slopes, stroke time (1:12, 1:8), push time (1:12, 1:8), recovery time (0°), stroke distances (1:24, 1:2, 1:8), velocity (all degrees of slopes), hand contact angles (1:24, 1:12, 1:8), hand release angles (all degrees of slopes), trunk inclination angles during hand contact (all degrees of slopes), trunk inclination angles during hand release (all degrees of slopes), trunk angular velocity during hand contact (1:8), and trunk angular velocity during hand release (all degrees of slopes) all showed significant differences (p<.05). In the results of the upper extremity motion analyses, in each group, as the degrees of the slopes increased, all joints showed partially significant differences at the time points of hand contact and hand release (p<.05). According to the results of the comparisons between the groups on the same slopes, at the time point of hand contact, the elbow joint flexion/extension (all degrees of slopes) showed significant differences (p<.05), and at the time point of hand release, shoulder joint flexion/extension (0°, 1:24, 1:12), shoulder joint internal/external rotation (0°, 1:12), and wrist joint flexion/extension (1:24, 1:12, 1:8) all showed significant differences (p<.05). In conclusion, wheelchair propulsion for both paraplegic patients with spinal cord injuries and for non-paraplegic individuals showed larger changes in muscle activation and motion as the degree of the slope increased. Given these results, it could be seen that the degree of the slope is important in wheelchair propulsion. This study found significant differences between the paraplegic patients with spinal cord injuries and the non-paraplegic study participants; therefore, it could be seen that the existence of trunk impairment is an important factor in wheelchair propulsion on ramps. Therefore, studies on objective evaluation of trunk impairment and practical interventions are necessary.
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