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인체 족부관절의 각변위와 모멘트의 상관관계
Correlation Between Joint Angular Displacement and Moment in the Human Foot 원문보기

의공학회지 = Journal of biomedical engineering research, v.24 no.3 = no.78, 2003년, pp.209 - 215  

김시열 (성균관대학교, 기계공학부) ,  신성휴 (성균관대학교, 스포츠과학부) ,  황지혜 (성균관대학교 의과대학, 재활의학교실) ,  최현기 (성균관대학교, 기계공학부)

초록
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본 연구에서는 지면반발력에 저항하는 족부관절의 기구학적 특성과 운동학적 특성 사이의 관계를 고찰하는 것을 목적으로 하였다. 관절의 수동탄성모멘트와 각변위는 3대의 카메라와 지면반발력 측정기를 이용한 실험을 통하여 얻어졌다. 최소자승법을 이용하여 관절의 각변위와 모멘트의 상관 관계를 수학적으로 모델링 하였다. 관절의 운동 범위(range of motion)는 중족지절관절(metatarsophalangeal joint)을 제외하고는 5$^{\circ}$~7$^{\circ}$ 값을 보였다. 이 모델을 이용하여 지금까지 일반적인 모션 분석으로부터 측정할 수 없었던 족부관절의 기구학적 데이터를 얻을 수 있다. 더 나아가 이러한 수학적은 보행을 시뮬레이션 하는 생체 역학적 모델과 임상적 평가에도 적용 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The goal of this study was to investigate the relationship between kinematic and kinetic characteristics of foot joints resisting ground reaction force. Passive elastic joint moment and angular displacement were obtained from the experiment using 3 cameras and force plate. The relationship between j...

주제어

#각변위   #기구학적 분석   #관절의 수동탄성모멘트   #수학적 모델   #최소자승법   #족저압  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 족부에서 카메라와 표면 마커를 이용하는 기구학적 해석 방법의 한계를 극복할 수 있고, 족부관절에서 임상적 평가가 될 수 있도록 수동적인 요소만을 고려하여 운동학적 데이터(모멘트)와 기구학적 데이터(각변위)사이의 상관관계를 나타낼 수 있는 수학적 모델을 제시하고자 한다.
  • 이 연구에서는 족부관절의 모멘트와 각변위와의 상호 관계를 표현할 수 있는 수학적 모델을 제시하였다. 또한, 관절의 운동 범위와 수학적 모델의 유효 범위를 제시하였다.

가설 설정

  • MT뼈가 지면과 이루는 각은 X-ray이미지와 실제 인체 측정값을 서로 비교하여 결정하였으며 둘의 차이는 미소했다. 무지(hallux)의 경우는 지면과 이루는 각을 0o로 가정하였다. 길이는 TM과 TT관절의 모멘트 암(moment arm)을 계산하기 위하여 필요하며, 중족골두의 중점에서 관절까지이다.
  • TM 관절과 TT 관절은 보행 시 발꿈치 닿음(heel stri­ king) 이후 대부분의 지면반발력을 견디는 관절로서 기구학적인 움직임은 지면반발력에 크게 영향을 받는 것으로 보고되고 있다[2, 4, 5]. 이는 족부에서 근육에 의한 지면반발력의 지지 보다는 인대, 힘줄, 표피(skin) 그리고 비활성근육(inactive mus- cle)등의 수동적인 요소들에 의해서 지지된다고 가정할 수 있다. 또한 이들의 거동으로부터 기구학적인 움직임을 예측하는 것도 유용한 방법이 될 수 있다.
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