[국내논문]3차원적 동작 분석기를 이용한 건강한 여자 노인의 하지 정렬 상태와 슬관절 내전 모멘트의 상관 관계에 관한 연구 3-Dimensional Gait analysis and the relationship between lower limb alignment and knee adduction moment in elderly healthy women원문보기
Gait analysis can provide a better understanding of how the alignment of the lower limb and foot can contribute to force observed at the knee. Anatomic and mechanical factors that affect loading in the knee pint can contribute to pathologic change seen at the knee in degenerative pint disease and sh...
Gait analysis can provide a better understanding of how the alignment of the lower limb and foot can contribute to force observed at the knee. Anatomic and mechanical factors that affect loading in the knee pint can contribute to pathologic change seen at the knee in degenerative pint disease and should be considered in treatment plan. The purpose of this study is to present the gait analysis data and to determine whether there is any relationships between alignment of the lower limb, foot progression angle and knee pint moments in elderly healthy women with 3-dimensional motion analyzer. The results were as follows; 1. Cadence showed 114.8 steps/min, gait speed showed 1.05 m/s, time per a stride showed 1.06 sec, time per a step showed 0.53 sec, single-supporting phase was 0.41 sec, double-supporting phase was 0.24 sec, stride length was 1.04 m, Step length was 0.56 m. 2. According to the parameters of kinematics, the maximal knee flexion angle through swing phase showed left $46.82^{\circ}$, right $40.19^{\circ}$ and the maximal knee extension angle showed left $-1.32^{\circ}$, right $2.01^{\circ}$. knee varus showed left $26.90^{\circ}$, right $30.93^{\circ}$. 3. Moment, one of kinetic parameters of knee pint the maximal flexion moment showed left 0.363. Nm/kg, right 0.464 Nm/kg and maximal extension moment showed left 0.389 Nm/kg, right 0.463 Nm/kg. The maximal. adduction moment showed left 0.332 Nm/kg, right 0.379 Nm/kg and the maximal internal rotatory moment showed left 0.13 Nm/kg, right 0.140 Nm/kg. 4. On sagittal plane, the maximal power of knee joint showed left 0.571 J/kg, right 0.629 J/kg. On coronal plane, the maximal power of knee joint showed left 0.11 J/kg, right 0.12 J/kg. On transverse plane, the maximal power of knee joint showed left 0.058 J/kg, right 0.072 J/kg. 5. The subject who had varus alignment of the lower extremity had statistically higher in knee adduction moment in mid stance phase. 6. The subject who had large foot progression angle had statistically lower in knee adduction moment in late stance phase. A relationship was observed between the alignment of the lower extremity and the adduction moment of the knee joint during stance phase. Hence, we need some research to figure, out the change of adduction moment according to the sort of knee joint osteoarthritis and the normal geriatrics as well. And we also require more effective, specific therapeutic program by making use of those background of researches.
Gait analysis can provide a better understanding of how the alignment of the lower limb and foot can contribute to force observed at the knee. Anatomic and mechanical factors that affect loading in the knee pint can contribute to pathologic change seen at the knee in degenerative pint disease and should be considered in treatment plan. The purpose of this study is to present the gait analysis data and to determine whether there is any relationships between alignment of the lower limb, foot progression angle and knee pint moments in elderly healthy women with 3-dimensional motion analyzer. The results were as follows; 1. Cadence showed 114.8 steps/min, gait speed showed 1.05 m/s, time per a stride showed 1.06 sec, time per a step showed 0.53 sec, single-supporting phase was 0.41 sec, double-supporting phase was 0.24 sec, stride length was 1.04 m, Step length was 0.56 m. 2. According to the parameters of kinematics, the maximal knee flexion angle through swing phase showed left $46.82^{\circ}$, right $40.19^{\circ}$ and the maximal knee extension angle showed left $-1.32^{\circ}$, right $2.01^{\circ}$. knee varus showed left $26.90^{\circ}$, right $30.93^{\circ}$. 3. Moment, one of kinetic parameters of knee pint the maximal flexion moment showed left 0.363. Nm/kg, right 0.464 Nm/kg and maximal extension moment showed left 0.389 Nm/kg, right 0.463 Nm/kg. The maximal. adduction moment showed left 0.332 Nm/kg, right 0.379 Nm/kg and the maximal internal rotatory moment showed left 0.13 Nm/kg, right 0.140 Nm/kg. 4. On sagittal plane, the maximal power of knee joint showed left 0.571 J/kg, right 0.629 J/kg. On coronal plane, the maximal power of knee joint showed left 0.11 J/kg, right 0.12 J/kg. On transverse plane, the maximal power of knee joint showed left 0.058 J/kg, right 0.072 J/kg. 5. The subject who had varus alignment of the lower extremity had statistically higher in knee adduction moment in mid stance phase. 6. The subject who had large foot progression angle had statistically lower in knee adduction moment in late stance phase. A relationship was observed between the alignment of the lower extremity and the adduction moment of the knee joint during stance phase. Hence, we need some research to figure, out the change of adduction moment according to the sort of knee joint osteoarthritis and the normal geriatrics as well. And we also require more effective, specific therapeutic program by making use of those background of researches.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이에 본 연구에서는 우리나라 65세 이상의 건강한 노인 여성을 대상으로 정량적이고 객관적인 3차원적 동작 분석기를 통하여 보행 시 하지의 정렬과 슬관절 내전 모멘트의 상관 관계를 조사함으로써, 노인환자의 하지 질환과 관련된 운동 프로그램이나, 치료에 응용할 수 있는 기초를 마련하고자 한다.
좌우 전상장골극, 좌우 대전자와 외측 대퇴 관절 융기의 중간지점, 좌우 대퇴 관절 융기, 좌우 외측 대퇴관절 융기와 족관절 외과의 중간지점, 좌우 족관절 외과, 좌우 종골의 중심, 제 2 중족골두 상면에 부착하였다(그림 2). 마커 부착 후각 관절의 위치를 VICON 370 Motion Analysis System의 컴퓨터 화면에서 확인하기 위해 정적 검사를 시행하였다. 정적 검사 후 힘 측정판(force plate)이 설치되어 있는 지정된 보행로를 평소 걸음으로 자연스럽게 걷도록 하였다.
제안 방법
1) 65세 이상 건강한 노인여성의 보행 시 슬관절의 선형적 지표(linear parameters), 운동 형상 학적 (kinematics) 지표, 운동학적 (kinetics) 지표를 조사한다.
2) 65세 이상 건강한 노인여성의 방사선상 슬관절내반, 외반 정렬에 따른 슬관절 내전 모멘트를 비교한다.
3) 65세 이상 건강한 노인여성의 보행시 발의 진행 방향과 슬관절 내전 모멘트의 상관 관계를 알아본다.
본 연구의 하지 정렬의 평가를 위한 방사선 촬영은 Shimadza 500mA의 X-선 발생 장치와 14X36 inch의 long cassette를 이용하였고, 보행 분석을 위한 측정 도구는 2개의 힘 즉정판(piezoelectric force plate, &)0 X900, kisfer Ltd, Winterhur, Swiss), 적외선 카메라 7대, 25 mm 반사마커, CCD 카메라 2대, VCR, 데이터 처리장치, PC 등으로 구성되어 있는 3차원 동작 분석기(Vicon 370, Oxford metrics Ltd., U.K) 를 사용하였다. 모든 실험장치는 Vicon 370 data stalim에 연결되어 시간적으로 일체화 되도록 되어있으며, 실험 시 즉정되는 모든 데이터들은 Vicon 370 data station 을 통하여 control PC로 전달된다.
하지 방사선 평가를 위한 촬영은 평가 각도의 왜곡을 최소화시키기 위하여 FFD(focus-film distance) 를 72 inch로 하였으며, 검사 대상자는 양쪽으로 체중 부하를 동일하게 하고’ 슬관절을 신전 시킨 후 바로 선 자세에서 한 명의 방사선사가 동일한 방법으로 AP(anterioposteior)로 촬영하였다.
검사 전 카메라에서 발생할 수 있는 오차를 교정하기 위하여 보정(calibration)을 시행하였고, 적외선카메라가 인식할 수 있는 25 mm의 마커들을 좌우후상장골극의 중간지점. 좌우 전상장골극, 좌우 대전자와 외측 대퇴 관절 융기의 중간지점, 좌우 대퇴 관절 융기, 좌우 외측 대퇴관절 융기와 족관절 외과의 중간지점, 좌우 족관절 외과, 좌우 종골의 중심, 제 2 중족골두 상면에 부착하였다(그림 2).
마커 부착 후각 관절의 위치를 VICON 370 Motion Analysis System의 컴퓨터 화면에서 확인하기 위해 정적 검사를 시행하였다. 정적 검사 후 힘 측정판(force plate)이 설치되어 있는 지정된 보행로를 평소 걸음으로 자연스럽게 걷도록 하였다. 피검자가 실험실에서 각종 실험기기들을 몸에 부착하면 경직된 상태에 있기 때문에 실험실에서 충분한 보행 연습을 시켜 자연스러운 보행을 유도한 후 실험을 실시하였다.
정적 검사 후 힘 측정판(force plate)이 설치되어 있는 지정된 보행로를 평소 걸음으로 자연스럽게 걷도록 하였다. 피검자가 실험실에서 각종 실험기기들을 몸에 부착하면 경직된 상태에 있기 때문에 실험실에서 충분한 보행 연습을 시켜 자연스러운 보행을 유도한 후 실험을 실시하였다. 피검자에 대한 실험은 실험 오차를 줄이기 위하여 개인별 5회 이상 실시했으며, 피검자가 매번 실험을 할 때마다 보행 특성이 변하기 때문에 이들에 대한자료를 평균하였다.
피검자가 실험실에서 각종 실험기기들을 몸에 부착하면 경직된 상태에 있기 때문에 실험실에서 충분한 보행 연습을 시켜 자연스러운 보행을 유도한 후 실험을 실시하였다. 피검자에 대한 실험은 실험 오차를 줄이기 위하여 개인별 5회 이상 실시했으며, 피검자가 매번 실험을 할 때마다 보행 특성이 변하기 때문에 이들에 대한자료를 평균하였다.
실험 후 대상자마다 인체 계측학적 변인을 측정하기 위해 신장, 체중, 양측 다리길이, 무릎 폭, 발목 폭을 측정하였고. 다리길이는 직립자세로 전 상장 골극에서 족관절 내과 지점을 줄자로 계측하였고, 슬관절 폭과 족관절 폭은 폭측정기 (caliper)를 이용하여 내외측 대퇴 관절 융기와 족관절의 내, 외측과의 수평거리를 측정하였다.
측정하였고. 다리길이는 직립자세로 전 상장 골극에서 족관절 내과 지점을 줄자로 계측하였고, 슬관절 폭과 족관절 폭은 폭측정기 (caliper)를 이용하여 내외측 대퇴 관절 융기와 족관절의 내, 외측과의 수평거리를 측정하였다.
본 연구의 대상자의 보행 선형지표를 위한 분석에서는 분당 발짝 수(cadenoe) 114.8 step/min, 보행속도(speed) 1, 05 m/s, 한 걸음 시간(stride time) 1.06 sec, 한 발짝 시간(step time) 0.53 sec, 단하지 지지기 (single support) 0.41 sec, 양하지 지지기(double support) 0.24 sec, 한 걸음 길이 (stride length) 1.04 m, 한 발짝 길이 (step length) 0.56 m로과 같다.
대상 데이터
본 연구는 Y 구민회관 K 생명에 근무하는 65세 이상의 건강한 여자 노인을 대상으로 고관절과 슬관절을 포함한 하지 관절의 이환 된 질환이 없는 여자 노인 15명을 선정하였고, 실험은 2002년 10월 1일부터 11월 20일까지 시행하였다.
연구 대상자의 평균 나이는 70.8세, 체중 59.75 kg, 키 149.61 an, 왼쪽 다리길이 80.90 cm, 오른쪽 다리 길이 80.80 an, 왼쪽 슬관절폭 1021 mm, 오른쪽 슬관절폭 10.29 mm. 왼쪽 족관절 폭 5.
본 연구의 대상자는 건강한 여자 노인임에도 불구하고 방사선상 체중부하선에 의한 하지 정렬 평가에서 체중부하비율이 왼쪽 20.03± 13.07 %, 오른쪽 25.72+14.58 %를 나타내 15명 모두 내반 정렬을 나타내었다. 그리고 체중부하비율이 낮은 대상자일수록 내전 모멘트가 커지고 체중부하비율이 높은 대상자일수록 내전 모멘트가 작아지는 것으로 나타났다.
본 연구는 삼차원 동작 분석기를 이용하여 노인 보행에 관한 기초 자료와 체중부하비율에 따른 슬관절 내전 모멘트의 상관관계, 발의 진행방향에 따른슬관절 내전 모멘트의 상관관계를 조사하기 위하여 2002년 10월 1일부터 11월 20일까지 하지 관절의 이환된 질환이 없는 건강한 여자 노인 15명을 선정하여 실험하였다.
데이터처리
보행의 선형적 지표, 운동형상학적 지표, 운동 학적 지표는 평균과 표준편차를 분석하기 위해 기술통계를 이용하여 왼쪽, 오른쪽 각각의 수치를 분석하였고, 체중부하비율과 내전모멘트, 발의 진행 방향과 내전 모멘트의 상관 관계는 왼쪽, 오른쪽의 평균값을 분석하였다. 연구 대상자의 정규성 검정 후 상관관계 분석은 보행주기 20%, 40%, 60% 일 때의 값을 산출하여 피어슨 상관계수(Person's correlation coefficient) 를 이용하여 분석하였다.
분석하였다. 연구 대상자의 정규성 검정 후 상관관계 분석은 보행주기 20%, 40%, 60% 일 때의 값을 산출하여 피어슨 상관계수(Person's correlation coefficient) 를 이용하여 분석하였다. 자료 분석을 위한 통계 프로그램은 SPSS v.
성능/효과
1999; 민원규, 2001). 본 연구의 선형지표 중 분당 발짝 수는 114.8±11.01 steps/min, 보행속도 1.05±0.13 m/s, 단하지 지지기 0.41 ±0.035 sec, 양하지 지지기 0.24± 0.052 sec, 그리고 한 걸음 길이와 한 발짝 길이는 각각 1.04± 0.236 m 와 0.56± 0.042 m로 나타났다. 보행 속도는 권세정(1997)의 70 대 노인의 보행 속도 1.
12 m로 본 연구의 65세 이상의 건강한 여자 노인이 20대의 젊은 여성에 비하여 보행 속도와 분당 발짝 수가 작았고, 한 걸음 길이도 작은 값을 보였다. 보행 시 발의 외측 편향성은 최대 15.94°로 나타나 본 연구의 최대 외측 편향이 왼쪽 29.40°, 오른쪽 35.85° 보다 작아 보행 시노인 여성이 젊은 여성보다 발이 외측으로 더 많 편향되어 걷는 것으로 나타났다. 이것은 Hageman (1986), Winter (1990), Ostrosky(1994), Judge(1996), McGibbon(1999) 등의 노인 보행 특성과 일치하는 결과를 나타냈다.
3 steps/min 로 연령의 증가에 따라 보행 속도와 한 걸음 길이가 의미 있게 감소하였다고 보고하였다. 이 연구와 비교하여 본 연구 결과는 한 걸음 길이는 성인 평균과, 60세에서 69세 사이의 대상자의 값보다 작았고, 분당 발짝 수는 60세 이상의 대상자와 비교할 때 본 연구에서 조금 크게 나왔다. 그러나 이 차이는 본 연구 대상 자중 남자가 포함되어 있지 않으므로 나타나는 차이라고 생각되어진다.
본 연구에서는 65세 이상의 건강한 여자 노인의 체중 부하선에 의한 하지 정렬과 내전 모멘트가 입각기 중기에 높은 상관 관계가 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 대상자는 건강한 여자 노인임에도 불구하고 방사선상 체중부하선에 의한 하지 정렬 평가에서 체중부하비율이 왼쪽 20.
58 %를 나타내 15명 모두 내반 정렬을 나타내었다. 그리고 체중부하비율이 낮은 대상자일수록 내전 모멘트가 커지고 체중부하비율이 높은 대상자일수록 내전 모멘트가 작아지는 것으로 나타났다. 또한 보행시 발의 위치가 슬관절의 모멘트에 영향을 주는 것으로 나타나, 발이 외측으로 편향되어 걷는 대상자일수록 낮은 슬관절 내전 모멘트를 나타냈다.
그리고 체중부하비율이 낮은 대상자일수록 내전 모멘트가 커지고 체중부하비율이 높은 대상자일수록 내전 모멘트가 작아지는 것으로 나타났다. 또한 보행시 발의 위치가 슬관절의 모멘트에 영향을 주는 것으로 나타나, 발이 외측으로 편향되어 걷는 대상자일수록 낮은 슬관절 내전 모멘트를 나타냈다. 권세정(1997)은 노인이 보행시 성인에 비해 족관절과 슬관절의 각도가 감소하고, 발이 바깥쪽으로 편향되어 걷는 것은 슬관절의 상해 및 근육의 퇴화로 인한 무의식적인 보행에서 비롯된 것이라고 하였다.
또한 본 연구에서 사용되어진 생체역학 모델은 삼차원적 rigid link 모델로서 하지 분절의 축에 대한 회전을 설명할 수 없어, 발의 외측 편향 정도가 하지 분절의 장축에 대한 회전에 의해 발생됨에도 불구하고 단편적인 값으로 적용되어졌다. 그러나 Andrew(1996)는 슬관절 중심과 관련한 발의 자세에 따른 영향에 비하여 회전에 의한 모멘트의 변화는 상대적으로 작아, 모델의 제한점은 비교적 작다고 하였다.
1. 보행 선형지표인 분당 발짝 수는 114.8 step/min, 보행 속도 1.05 m/s, 한 걸음 시간 1.06 sec, 한 발짝 시간 0.53 sec, 단하지 지지기 0.41 sec, 양하지 지지기 0.24 sec, 한 걸음 길이 1.04 m, 한 발짝 길이는 0.56m 이었다.
2. 슬관절의 운동형상학적 지표로 유각기를 통한 최대 굴곡 각도는 왼쪽 46.82°, 오른쪽 40.19°이었고 슬관절 최대 신전 각도는 왼쪽 -1.32°, 오른쪽 2.01° 이었다. 슬관절 내반은 왼쪽 26.
3. 슬관절의 운동학적 지표 중 모멘트는 최대 신전 모멘트가 왼쪽 0.389 Nm/kg, 오른쪽 0.463 Nm/kg 로 나타났으며, 최대 내전 모멘트는 왼쪽 0.332 Nm/kg, 오른쪽 0.379 Nm/kg 이었다. 최대 트는 왼쪽 0.
4. 시상면에서 슬관절의 힘의 최대값은 왼쪽 0.571 J/kg, 오른쪽 0.629 J/kg 이었다. 전두면의 최대값은 왼쪽 0.
6. 발의 진행 방향에 따라 슬관절 내전 모멘트가 입각기 말기에서 유의한 높은 양의 상관 관계를 나타냄으로써 발이 외측으로 편향되어 걷는 대상자일수록 낮은 슬관절 모멘트를 나타내었다.
본 연구를 통해 건강한 여자 노인의 보행 특성과 하지 정렬 상태가 슬관절 내전 모멘트와 관련성이 있음을 확인하였다. 향후 노인의 슬관절 골관절염의 유무, 질환의 정도에 따른 내전 모멘트의 변화에 관한 연구가 필요하며, 슬관절 통증을 가진 노인 환자의 내전 모멘트를 감소시키기 위하여, 슬관절 통증에 따른 발의 외측 편향성의 정도와 발의 적절한 진행 각도가 연구되어 이를 바탕으로 노인의 슬관절질환에 대한 구체적인 운동 프로그램의 계발이 요구되어진다.
체중부하비율과 내전 모멘트는 입각기 중기에서 통계적으로 유의한 음의 상관 관계가 있었고, 입각 기말기와 전유각기에서는 상관이 없었다(p< .05).
5. 체중부하선과 내전 모멘트는 입각기 중기에서 높은 음의 상관 관계를 보여, 내반 정렬을 가진 대상자일수록 높은 슬관절 내전 모멘트를 나타내었다.
후속연구
확인하였다. 향후 노인의 슬관절 골관절염의 유무, 질환의 정도에 따른 내전 모멘트의 변화에 관한 연구가 필요하며, 슬관절 통증을 가진 노인 환자의 내전 모멘트를 감소시키기 위하여, 슬관절 통증에 따른 발의 외측 편향성의 정도와 발의 적절한 진행 각도가 연구되어 이를 바탕으로 노인의 슬관절질환에 대한 구체적인 운동 프로그램의 계발이 요구되어진다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.