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문제 정의
- 비만인의 보행속도별 발목관절각의 최대 배측굴곡각과 최대 저측굴곡각의 평균과 표준편차 그리고 상관관계는에 제시하였다.
- 비만인의 보행속도별 엉덩이관절각의 최대 굴곡각과최대 신전각의 평균과 표준편차 그리고 상관관계는 에 제시하였다.
- 이에 본 연구자는 보행 속도가 정상인과 비만인의하지관절각 변화와 지면반력에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였으며, 연구결과를 통해 정상인과 비만인의 보행속도 변화에 따른 특징적인 변화를 비교하고 분석하여 유의한 차이가 있음을 밝히는데 그 목적이 있다
제안 방법
- 또한하지요소에 작용하는 하중을 계산하기 위해서 인체를 15개의 분절로 분류하여 각 분절의 무게, 무게중심 위치 관성치를 Zatsioisky et al.(1990)의 해부학적 측정계수를 이용하여 마틴 인체계측기로 직접 16명의 개인별 피험자들의 BSP(Body Segment Parameter)비율을 계산 하였다
- 또한 지지기(support)동안 속도 변화에 따라 측정된각각의 하지관절각 값 중 최대값을 구분하여 제시하였다
- 본 실험에서는 카메라의 영상을 3차원 좌표로 바꾸기 위해서 DLT(Direct Linear Transformation)방식을이용한 Kwon3d 소프트웨어(visol, korea)< 사용하였으며, DLT 파라매터들을 얻기 위해서 46개의 통제점을이용하였고, DLT 방식에 의해서 재구성된 좌표와 실제통제 점과의 오차는 약 0.15cm이었다. 하지 분절 정의는 KwonGD(2002) 의 body modeling software# 사용하여 정의 하였으며, 실험에 적합한 5번의 동작을 선택하였다.
- 하지 분절 정의는 KwonGD(2002) 의 body modeling software# 사용하여 정의 하였으며, 실험에 적합한 5번의 동작을 선택하였다. 분석국면은 시상면을 기준으로 오른쪽 하지의 지지기국면(stance phase)에서 분석하였으며, 표면 마커좌표 데이터는 butterworth low-pass 2차를 사용하여필터링하였고, 이때 cut off-frequency는 6Hz로 설정하 였다(winter, 1990).
- 비만인 대상자에게 지면반력기 위로 자기가 평소에 걷는 걸음은 각각의 피험자들로부터 5회씩측정하여 평균 1.3m/s 보행속도가 측정된 것과 표준보행속도는 DeVita & Hortobagyi(20(B)의 선행연구를 기초로 하여 표준보행속도(standard speed) 1.5m/s로 걷도록 임의의 과제를 주어 보행을 실시하였다. 이때 표준보행속도에 대한 허용 오차는 ±0.
- 비만인과 정상인의 보행속도(B vs q별 엉덩이관절각의 최대 굴곡각과 최대 신전각의 평균값 변화를 에 제시하였다.
- 비만인의 보행속도별 무릎관절각의 최대 굴곡각과최대 신전각의 평균과 표준편차 그리고 상관관계는 에 제시하였다.
- 실험 시 하지 관절의 보행을 분석하기 위해 6대의 카메라(Sansung SHC-650A, Korea; 60fields/sec) 와 지면반력기 (BP400800, AMU; 1000Hz), 증폭기 (MCA6,AMH) A/D 변환기를 사용하여, 지면반발력과 지면에접촉위치에 대한 자료를 얻었으며, 피험자들에게 가급적 지면반력판의 중앙부분에 발을 딛도록 주의시켰다. 지면반력판과 운동측정장치로부터 얻는 자료의 동기화(synchronization)를 위해 피험자가 보행 중 속도센스의경로를 차단할 때 발생하는 전위차를 A/D변환기와 LED에 연결하여 불빛을 방사하게 하였다.
- 5m/s로 걷도록 임의의 과제를 주어 보행을 실시하였다. 이때 표준보행속도에 대한 허용 오차는 ±0.05% 이내로 하여실시하였으며, 6m의 보행로(walkway)에서 걷는데 걸리는 시간을 측정하기 위해 2대의 포토셀(photocell, visol)을 설치하여 측정하였다. 실험 시 보행 동작 분석을 위해 6대의 G2D 카메라(Charge Coupled Device Camera) 의 영상과 지면반력기의 자료를 동기화(synchronization)시키기 위하여 LED(LigJi.
- 지면반력판에서 A/D변환기에서 나오는 신호를 그리고 운동측정장치에서는 LED에서 방사한 불빛을 감지토록 함으로써 발이 지면에 닿기 전의한 순간에서 자료의 측정시점을 일치 시킬 수 있었다. 지면반력기에 얻어진 자료는 1000 Hz로 샘플링 하였으며, 그 후 카메라에서 얻어진 자료 M Hz를 입력된 동조 신호를 기준으로 1000 Hz로 보간(interpolation) 한 후 영상과 지면반력 자료를 동조 시켰다.
- 주의시켰다. 지면반력판과 운동측정장치로부터 얻는 자료의 동기화(synchronization)를 위해 피험자가 보행 중 속도센스의경로를 차단할 때 발생하는 전위차를 A/D변환기와 LED에 연결하여 불빛을 방사하게 하였다. 지면반력판에서 A/D변환기에서 나오는 신호를 그리고 운동측정장치에서는 LED에서 방사한 불빛을 감지토록 함으로써 발이 지면에 닿기 전의한 순간에서 자료의 측정시점을 일치 시킬 수 있었다.
- 평행한 실험실 보행 통로 중앙에 지면반력기를 설치 하고, 기준좌표계(global reference frame) 설정을 위하여 통제점틀(3×3x2)을 3초간 촬영 후 제거하였다 각피험자들에게 실험 목적과 주의사항을 전달 후, 피험자들의 인체 27곳의 관절에 표면 반사마커(직경 15mm)를부착하였다. 비만인 대상자에게 지면반력기 위로 자기가 평소에 걷는 걸음은 각각의 피험자들로부터 5회씩측정하여 평균 1.
대상 데이터
- 본 실험결과에서는 정남주 . 윤희중(2001)과 Messier et al.
- 05% 이내로 하여실시하였으며, 6m의 보행로(walkway)에서 걷는데 걸리는 시간을 측정하기 위해 2대의 포토셀(photocell, visol)을 설치하여 측정하였다. 실험 시 보행 동작 분석을 위해 6대의 G2D 카메라(Charge Coupled Device Camera) 의 영상과 지면반력기의 자료를 동기화(synchronization)시키기 위하여 LED(LigJi.t Emitting Diodes)를 이용하였으며, 카메라의 셔터노출 시간은 1/500으로 고정시켰다. 실험이 진행되는 동안 피험자들은 연구자의 시작신호와 함께 보행을 실시하였다.
데이터처리
- <표 13>는 비만인과 정상인 표준보행속도(B vs q에따라 엉덩이관절각에 미치는 영향을 알아보기 위하여 one-way(RG) MANOVA를 실시한 것이다.
- 본 연구에서 개별 변수는 각 피험자의 다섯 번의 실험 데이터의 평균이며, 이러한 평균값을 통계적 검증 (SPSS 11.0)에 포함시켰다. 비만인의 상호 관련성을 알아보기 위해 상관분석(Pearson's r)을 실시하였으며, 비 만인의 보행속도에 따른 각도의 차이를 알아보기 위해 one-way(RNe MANOVA를 실시하였으며, 일반집단과 비만집단의 표준보행에 따른 각도의 차이는 one-way(RG) MANOVA를 실시하였다.
- 0)에 포함시켰다. 비만인의 상호 관련성을 알아보기 위해 상관분석(Pearson's r)을 실시하였으며, 비 만인의 보행속도에 따른 각도의 차이를 알아보기 위해 one-way(RNe MANOVA를 실시하였으며, 일반집단과 비만집단의 표준보행에 따른 각도의 차이는 one-way(RG) MANOVA를 실시하였다. 분석을 위한 모든 유의수준은 a=.
- <표 7>은 비만인의 자기보행속도(A) 와 표준보행속도(B)에 따라 무릎각에 미치는 영향을 알아 보기위해 one-way(RM) MANOVA를 실시한 것이다.
이론/모형
- 본 연구에 이용된 하지 관절각은 발목관절, 무릎관절, 엉덩이관절이며, Wnter(1990)가 제시한 하지 관절각도변인 산출법을 적용하여, 속도 변화에 따라 각각의관절 변화를 살펴보는 데 중점을 두고 결과를 분석하였다. 또한 지지기(support)동안 속도 변화에 따라 측정된각각의 하지관절각 값 중 최대값을 구분하여 제시하였다
- 15cm이었다. 하지 분절 정의는 KwonGD(2002) 의 body modeling software# 사용하여 정의 하였으며, 실험에 적합한 5번의 동작을 선택하였다. 분석국면은 시상면을 기준으로 오른쪽 하지의 지지기국면(stance phase)에서 분석하였으며, 표면 마커좌표 데이터는 butterworth low-pass 2차를 사용하여필터링하였고, 이때 cut off-frequency는 6Hz로 설정하 였다(winter, 1990).
성능/효과
- off)에서 최대 배측굴곡 되었다. 두 번째 최대 저측굴곡은 비만인과 정상인은 약 61%지점에서 발앞꿈치 들림기 (toepff)가 발생하였다. 전반적으로 그룹별 발목관절 패턴을 살펴보면, 비만인과 정상인의 배측굴곡이 약간 차이가 있는 점을 빼고는 동일한 패턴을보였으며, 발목관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다.
- 27 BW의 값을 나타내 보였다. 두번째 Fy3에서는 비만인 자기보행속도에서 0.23 BW, 비만인 표준보행속도 0.27 BW, 정상인 표준보행속도 0.29 BW의 값을 나타내 보였다.
- 둘째, 지면반력의 수직성분(Fz)은 표준보행속도 그룹을 비교하면 비만인과 정상인 모두에서 Fzl이 Fz3보다값이 컸으며, 비만인을 자기보행속도로 보행시킬 경우두 값의 차이는 없는 것으로 나타났다. 비만인은 체중으로 인한 무릎 손상을 예방하는 기전이 있음을 제안한보고처럼 본 연구의 결과 비만인은 스스로 보행속도를조절하여 무릎을 손상으로부터 보호하는 일종의 자기보호장치를 이용하고 있음이 추정되3, 향후 보다 많은비만인을 대상으로 이 기전에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되어진다.
- 005) 이 있는 것으로 나타났다. 또한 두 번째최대 무릎 굴곡각 역시 유의한 상관(r=.94Q p=.OOl)이있는 것으로 나타났으며, 최대 무릎 신전각을 비교하였을 때 그룹 내에 유의한 상^(r=.9O5, p=IX)2)이 있는것으로 나타났다. 이는 Wnter(1983)의 연구보고에서정상인을 대상으로 느린보행속도 대 자기보행속도 간에 무릎관절 상관계수는 r=.
- 유의성은 없었다. 또한 비만인 그룹 내에서는보행속도가 빨라질수록 배측굴곡각과 첫 번째 저측굴곡각은 작아지는 반면 두 번째 저측굴곡각은 커짐을 관찰할 수 있었다. 비만인의 경우 보행 시 발목관절에 하중이 가해지는 주된 시기는 두 번째 저측굴곡 때이었으며 이는 그 굴곡각이 첫 번째에 비해 크고 굴곡시간도길어지는 현상과 관련된다고 생각한다.
- <그림 1>를 살펴보면, 비만그룹의 자기보행속도(A) 와 표준보행속도(B)는 7%의 부하 수용기에서 첫 번째저측굴곡이 약하게 나타났으며, 최대 배측굴곡은 자기 보행속도의 경우 약 48%, 표준보행속도에선 약 45% 지점에서 발뒤꿈치 들림기(heel off)가 발생하였으며, 최대 저측굴곡은 자기보행속도의 경우 약 65%, 표준보행속도에선 약 61%지점에서 발앞꿈치 들림기(toeoff)가발생하였다.
- 급격하게 굴곡 되었다. 무릎관절의 두 번째 최대 굴곡은 전체 보행주기의 약 75~78% 지점에서 일어나는패턴을 보였다. 전반적으로 그룹별 무릎관절 패턴을 살펴보면, 첫 번째 굴곡에서 다소 각도가 차이 나는 점을빼고는 동일한 패턴을 보였으며, 무릎관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다.
- 비만인의 경우 보행 시 발목관절에 하중이 가해지는 주된 시기는 두 번째 저측굴곡 때이었으며 이는 그 굴곡각이 첫 번째에 비해 크고 굴곡시간도길어지는 현상과 관련된다고 생각한다. 무릎굴곡의 경우 동일한 속도로 보행 시 비만인은 정상인을 비교하면통계적으로 차이가 없는 것으로 나왔고, 비만인 그룹내에서는 첫 번째 굴곡만 유의한 차이가 사후검증 결과나타났다. 엉덩이관절의 경우 굴곡과 신전은 모두 차이가 없는 것으로 통계적으로 분석되었다.
- 보행속도별 무릎관절의 첫 번째와 두 번째 최대 굴곡각은 비만인 표준보행속도(B) 평균 146도와 55.7도 정상인 표준보행속도(Q 평균 19.4도와 59.8도였고, 최대 신전각의 변화는 비만인 표준보행속도(B) 평균 -0.3 도 정상인 표준보행속도(C) 평균 0.7도로 각각 측정되었다
- 보행속도별 무릎관절의 첫 번째와 두 번째 최대 무릎 굴곡각(Max. knee flexion angle) 은 각각 비만인 자기보행속도(A) 평균 7.1 도와 54.6도 비만인 표준보행속도(B)평균 14.6도와 55.7도로 측정되었고 최대 무릎 신전각(Max. knee extension angle) 의 변화는 비만인 자기보행속도A) 평균 -1 도 비만인 표준보행속도(B) 평균 .0.3도로 각각 측정되었다.
- 보행속도별 발목 관절 최대 배측굴곡각(Max. ankle dorsiflexion angle)은 비만인 자기보행속도(A) 평균 16.6도 비만인 표준보행속도(B) 평균 14.8도였고 첫 번째와 두 번째 최대 저측굴곡각(Max. ankle plantar flexion angle)의 변화는 비만인 자기보행속도A)의 경우 평균 45도와 -16.5도 비만인 표준보행속도(B)의 경우 평균 -1.4도와 -18.3도로 각각 측정되었다.
- 보행속도별 엉덩이관절의 최대 굴곡각(Mix. hip flexion ange)은 비만인 자기보행속도(A) 평균 11.7도 비만인 표준보행속도(B) 평균 125도였고, 최대 신전각(Max. hip extension ang]e)의 변화는 비만인 자기보행속도(A) 평균 -11.0도 비만인 표준보행속도(C) 평균 -10.7도로 각각 측정되었다. 특히 비만인의 엉덩이관절 표준편차값(A 7.
- 보행속도별 엉덩이관절의 최대 굴곡각은 각각 비만인 표준보행속도0) 평균 12.5도 정상인 표준보행속도 (Q 평균 11.0도였고, 최대 신전각의 변화는 비만인 표준보행속도(B) 평균 -10.7도, 정상인 표준보행속도(C) 평균 -122도로 각각 측정되었다.
- 보행속도별 최대 배측굴곡각은 비만인 표준보행속도 (B) 평균 14.8도 정상인 표준보행속도(C) 평균 11.7도였고 첫 번째와 두 번째 최대 저측굴곡각의 변화는 비만인 표준보행속도(B)의 경우 평균 -14도와 -18.3도 정상인 표준보행속도(C)의 경우 평균 41도와 -18.6도로 각각 측정되었다. 비만인과 정상인의 표준보행속도에서의발목관절 각의 변화를 비교해 본 결과 비만인이 정상인에 비해 최대 배측굴곡각은 평균 3.
- 비만인과 정상인의 표준보행속도에서 엉덩이관절 각의 변화를 비교해 본 결과 최대 굴곡에서 평균 1.5도비만인이 더 굴곡되었고, 최대 신전에서 정상인이 비만인에 비해 평균 1.5도 더 신전하였다. 전반적으로 엉덩이관절의 굴곡과 신전을 비교해 본 결과 비만인과 정상인에서의 각도의 차이는 미미한 것으로 나타났다.
- 6도로 각각 측정되었다. 비만인과 정상인의 표준보행속도에서의발목관절 각의 변화를 비교해 본 결과 비만인이 정상인에 비해 최대 배측굴곡각은 평균 3.1 도 더 크고, 첫 번째 최대 저측굴곡각과 두 번째 최대 저측굴곡각은 각각 평균 2.7도와 0.3도 더 작았다.
- O이로 유의한 차이를 보였다. 비만인의 자기보행속도(A)와 표준보행속도(B)에서는 전반적으로 무릎각도에서 차이가 있었고, 따라서 무릎각에서 굴곡과 신전의 사후검증을 실시한 결과 비만인의 자기보행속도(A) 평균 7.1 도와 표준보행속도(B) 평균 14.6 도로 첫 번째 굴곡에서는 p=.001 로 통계적 유의한 차이가 있었으며, 두 번째 굴곡에서 자기보행속도(A) 평균 54.6도와 표준보행속도(B) 평균 55.7도와 신전에서 자기보행속도(A) 평균 -1 도와 표준보행속도(B) 평균 2.3도에서는 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았다. 즉, 비만인그룹 내에서 보.
- 005로 유의한 차이를 보였다. 비만인의 자기보행속도A)와 표준보행속도(B)에서발목각도는 차이를 나타내보였고, 최대 배측굴곡과 최대 저측굴곡의 사후검증을 실시한 결과 비만인의 자기 보행속도(A) 평균 16.6도와 표준보행속도(B) 평균 14.8 도에서 배측굴곡 p=.(B8로 통계적 유의한 차이가 있었으며, 첫 번째와 두 번째 저측굴곡에서도 자기보행속도(A) 평균 45도와 -16.
- 비만인의 표준보행속도(B) 와 자기보행속도(A) 의 최대 배측굴곡과 최대 저측굴곡의 상관관계를 비교해본결과 최대 배측굴곡 각에서 유의한 상관(r=.816, p=.O13)이 있는 것으로 나타났다 또한 첫 번째 최대 저측굴곡 각에서 상관 역시 유의한(r=.834, p=.010)것을 보였으며, 두 번째 최대 저측굴곡 각 역시 유의한 상관(r=.902z p=.002)관계가 있는 것으로 나타났다.
- 비만인의 표준보행속도(B)와 자기보행속도(A)의 첫번째 최대 무릎 굴곡각을 비교하였을 때 유의한 상관(r=.867, p=.005) 이 있는 것으로 나타났다. 또한 두 번째최대 무릎 굴곡각 역시 유의한 상관(r=.
- 위의 결과 비만인의 표준보행속도(B)와 자기보행속도(A)의 최대 굴곡각의 상관관계를 비교하였을 때 유의한 상관(r=.755, p=.O3O) 이 있는 것으로 나타났다. 또한최대 신전각 역시 유의한 상관(r=.
- 무릎관절의 두 번째 최대 굴곡은 전체 보행주기의 약 75~78% 지점에서 일어나는패턴을 보였다. 전반적으로 그룹별 무릎관절 패턴을 살펴보면, 첫 번째 굴곡에서 다소 각도가 차이 나는 점을빼고는 동일한 패턴을 보였으며, 무릎관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다. 비만인의 경우 보행속도가 빨라지면 첬 번째 무릎굴곡각이 커지는 현상을 볼 수 있었고 이는 EteVita와 Hortobagyi(2003)^ 보고와 동일하였다.
- 두 번째 최대 저측굴곡은 비만인과 정상인은 약 61%지점에서 발앞꿈치 들림기 (toepff)가 발생하였다. 전반적으로 그룹별 발목관절 패턴을 살펴보면, 비만인과 정상인의 배측굴곡이 약간 차이가 있는 점을 빼고는 동일한 패턴을보였으며, 발목관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다.
- 입각기의 약 31~34% 지점에서 최대로 엉덩이관절각이 신전되고 전체 보행주기의 약 82~85%지점에서최대로 굴곡이 일어나는 패턴을 보이고 있다. 전반적으로 그룹별 엉덩이관절 패턴을 살펴보면, 동일한 굴곡과신전이 일어나는 패턴을 보였으며, 엉덩이관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다.
- 82~85%지점에서 굴곡이 최대로 일어나는 패턴을 보이고 있다. 전반적으로 그룹별 엉덩이관절 패턴을 살펴보면, 첫 번째 굴곡에서 다소 높이가 차이 나는 점을빼고는 동일한 패턴을 보였으며, 엉덩이관절의 굴곡시간과 신전시간은 보행속도와 상관없이 일정하게 나타났다.
- 5도 더 신전하였다. 전반적으로 엉덩이관절의 굴곡과 신전을 비교해 본 결과 비만인과 정상인에서의 각도의 차이는 미미한 것으로 나타났다.
- 전후성분(Fy)에서는 비만인의 경우 큰 하중이 추진력 강화에 기여하는 것으로 생각되어지며 모든 그룹에서 Fy3 값이 Fyl 값보다 크게 나타났다.
- 선행연구를 살펴보면 DeVita와 Hortobagyi(2003)는 비만인 그룹 내에서 자기보행속도와 표준보행속도를 걸었을 때 엉덩이관절각에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다고 보고하였다. 즉, 속도변화에 따라 보행 시 비만인 그룹 간에 엉덩이관절각에는 영향을 주지 않는 것을 알 수 있었다.
- 지면반력판과 운동측정장치로부터 얻는 자료의 동기화(synchronization)를 위해 피험자가 보행 중 속도센스의경로를 차단할 때 발생하는 전위차를 A/D변환기와 LED에 연결하여 불빛을 방사하게 하였다. 지면반력판에서 A/D변환기에서 나오는 신호를 그리고 운동측정장치에서는 LED에서 방사한 불빛을 감지토록 함으로써 발이 지면에 닿기 전의한 순간에서 자료의 측정시점을 일치 시킬 수 있었다. 지면반력기에 얻어진 자료는 1000 Hz로 샘플링 하였으며, 그 후 카메라에서 얻어진 자료 M Hz를 입력된 동조 신호를 기준으로 1000 Hz로 보간(interpolation) 한 후 영상과 지면반력 자료를 동조 시켰다.
- 첫째, 하지관절각 중 발목관절의 경우 배측굴곡각은비만인 표준보행속도가 정상인 표준보행속도보다 크고, 저측굴곡각은 비만인이 정상인보다 작게 나타났으나통계적 유의성은 없었다. 또한 비만인 그룹 내에서는보행속도가 빨라질수록 배측굴곡각과 첫 번째 저측굴곡각은 작아지는 반면 두 번째 저측굴곡각은 커짐을 관찰할 수 있었다.
후속연구
- 값의 차이는 없는 것으로 나타났다. 비만인은 체중으로 인한 무릎 손상을 예방하는 기전이 있음을 제안한보고처럼 본 연구의 결과 비만인은 스스로 보행속도를조절하여 무릎을 손상으로부터 보호하는 일종의 자기보호장치를 이용하고 있음이 추정되3, 향후 보다 많은비만인을 대상으로 이 기전에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되어진다.
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