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문제 정의
- 본 연구는 보행 습관에 따른 척추 변형 및 척추 변형에 의한 족저압 분포 변화의 상관관계 평가를 목적으로 수행되었다. 이를 위하여 모든 피험자에게 동일한 족저압 측정 프로토콜을 제공하여 족저압을 측정하고 척추 측만 정도에 대한 데이터를 획득하여 상관관계를 분석하였다.
- 측만 정도가 크다는 것은 신체의 좌/우 불균형으로 나타나며 족저압의 분포에 있어서 차이를 나타낸다. 이에 본 연구는 자유 보행에 따른 족저압을 측정하였고, 변수별 분석을 통해 척추 측만과의 상관관계를 알아보았다. 그 결과 표 4와 같이 측만정도가 커질수록 변수들의 차이 값도 커짐을 알 수 있었다.
- 본 연구는 인간의 기본적인 움직임이며 무의식적으로 학습, 습관화 되는 보행 시 발생되는 족저압과 골격질환의 상관성 분석을 수행하엿다. 이에 본 연구에서는 척추 측만도와 족저압 분포 및 족저압 중심이동과의 상관관계를 분석하였다.
제안 방법
- 데이터 측정은 피험자의 체중을 Research Foot ver 5.23에 입력하고, 보정(calibretion)을 위해 5초간 움직임 없이 센서가 부착되어진 족부로만 서 있도록 하여 족부 영상의 가시화(image mapping)가 이루어지게 하였다. 이후 피험자는 미리 지정해둔 공간에서 자유 보행을 시작하도록 하여 가장 자연스러우면서도 편안한 보행을 연습하였다.
- 획득된 전체 데이터 중 처음과 마지막 데이터는 제외하였다. 보행 중 입각기에 나타나는 족저압 분포는 마스크 이미지를 사용하여 모든 피험자에게 동일한 위치에서 나타나도록 하였다.
- 본 연구에서는 족저압 분포 특성과 척추 측만 정도와의 상관성 분석을 위하여 족저압 중심의 이동 경로, 영역별 평균 압력, 영역별 최대 압력, 입각기 면적, 척추 측만도를 사용하였다. 분석 결과, 족저압 중심 이동 경로의 방향성은 모든 피험자에 있어서 유사하며, 족저압 중심 이동 거리에 대한 상관성을 확인되지 않았다.
- 1과 요추 5번부터 흉추 7번의 X-ray 영상을 이용하여 분석하였다. 영상에서 요추 5번의 중심과 횡방향으로 가장 많은 위치 차이를 보이는 요추 또눈 흉추까지의 각도 변화량을 측정하였으며, 족저압과 측만정도의 데이터를 분석하였다. 데이터 분석 및 상관관계 평가는 SPSS ver.
- 족저압 중심의 이동 경로에서 유일하게 방향만이 모든 피험자에게서 동일하게 내측방향으로 나타남을 알 수 있었다. 영역별로 나타나는 압력 분포와 최대값을 입각기에 해당하는 경우만을 추출하여 평균화 및 좌/우 차이값을 도출하였다.
- 본 연구는 보행 습관에 따른 척추 변형 및 척추 변형에 의한 족저압 분포 변화의 상관관계 평가를 목적으로 수행되었다. 이를 위하여 모든 피험자에게 동일한 족저압 측정 프로토콜을 제공하여 족저압을 측정하고 척추 측만 정도에 대한 데이터를 획득하여 상관관계를 분석하였다.
- 23에 입력하고, 보정(calibretion)을 위해 5초간 움직임 없이 센서가 부착되어진 족부로만 서 있도록 하여 족부 영상의 가시화(image mapping)가 이루어지게 하였다. 이후 피험자는 미리 지정해둔 공간에서 자유 보행을 시작하도록 하여 가장 자연스러우면서도 편안한 보행을 연습하였다. 피검자 스스로 변화된 환경에 충분히 적용하였다고 판단되어지면 피검자는 10 m의 실허공간에 그어져 있는 선을 따라 10회의 자유 보행을 연속적으로 수행하였다.
- 관심 영역은 총 7개의 영역으로 설정하였다. 전족 2부위(MI,M2), 중족 3부위(M3,M4,M5), 후족 2부위(M6, M7)로 구분하였으며, 해당 영역에 하중이 전달되면 압력의 최대값을 나타내도록 설정하였다. 그림 3은 설정된 7개의 영역을 보여주고 있다.
- , USA)을 이용하였다. 족부로부터 획득된 데이터로부터 족저압 중심의 이동 경로, 영역별 압력 분포 및 최대 압력, 면적을 수치화하였다, 피험자의 척추 측만정도는 Mimics ver 8.1과 요추 5번부터 흉추 7번의 X-ray 영상을 이용하여 분석하였다. 영상에서 요추 5번의 중심과 횡방향으로 가장 많은 위치 차이를 보이는 요추 또눈 흉추까지의 각도 변화량을 측정하였으며, 족저압과 측만정도의 데이터를 분석하였다.
- 족저압 분포에 영향을 미치는 신발, 족부의 기능적/해부학적 구조, 기타 질병의 원인을 배제하기 위하여, 유사한 신체조건의 피험자 4명에 대하여 결과룰 분석하였으며, 측정 프로토콜을 정량화하여 데이터의 독립적 반복 측정의 오차를 최소화하였다. 족저압 측정은 자유 보행 상태를 유지하되, 방향 전환 따른 족저압 변화의 영향을 제거하기 위하여 직선 보행 상태에서 데이터를 획득하였다.
- 족저압의 측정을 위하여 본 연구에서 사용된 F-scam-VersaTek System (Tekscam Inc., USA)은 족저압 분포 측정을 위한 센서 어셈블리, PC 인터페이스 장치, 신호 처리 보드로 구성되었다.
- 족저압을 측정하기 전 센서를 피험자의 족부 크기에 맞도록 조정혀았뎌. 측정 시스템이 센서가 부착된 신발, 피험자의 양발, 바닥의 마찰 상태 등에 영향을 받고 맨발일 때 센서의 감도가 최대임을 고려하여 피검자의 맨발에 센서를 부착시켜 족저압을 측정하였다, 데이터 획득은 좌/우 족부에 대하여 독립적으로 진행하였으며, 동일 프로토콜과 신호 처리과정을 이용하여 데이터의 신뢰성을 확보하였다.
- 이후 피험자는 미리 지정해둔 공간에서 자유 보행을 시작하도록 하여 가장 자연스러우면서도 편안한 보행을 연습하였다. 피검자 스스로 변화된 환경에 충분히 적용하였다고 판단되어지면 피검자는 10 m의 실허공간에 그어져 있는 선을 따라 10회의 자유 보행을 연속적으로 수행하였다. 히전 및 방향 전환으로 발생 가능한 변수를 제거하기 위하여 직선 보행을 수행하였다.
- 족저압 측정을 위한 센서의 분해능은 5 mm x 5 mm로 배열 형으로 구성되었다. 피험자의 자유로운 동적 상태를 보장하기 위하여 10 m 정도의 케이블이 포함되어 있으며, 발목에 탈/부착이 용이한 형태의 인터페이스로 구성되었다. 인터페이스 장치는 가벼운 소재로 구성되어 보행 시 족저압에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 설계되어 있다.
- 본 연구의 피험자는 척추질환을 경험하지 않은 대상으로 타 질화니 없는 정상인에 해당한다. 한명의 피실험자 별로 좌/우 족부에서 10회씩, 총 20회의 족저압 데이터를 획득하였으며 이 중 족부의 땀에 의한 센서와의 미끌림 현상이 발생하지 않은 4~6개의 데이터를 족저압 분석에 사용하였따. 획득한 데이터를 바탕으로 척추 측만 정도와의 상관관계를 위해 족저압 중심의 이동 경로에 대한 기본 정도((이동 거리, 좌표점, 기울기, 방향 등)을 획득하였다.
- 총 20개의 데이터 중 보행 시 미끌림, 불필요한 동작 등에 의한 데이터를 제외한 5개의 데이터에 대하여 분석을 수행하였다. 획득된 족저압 데이터는 X=ray 영상을 이용하여 척추 측만 정도를 측정하였다.
- 한명의 피실험자 별로 좌/우 족부에서 10회씩, 총 20회의 족저압 데이터를 획득하였으며 이 중 족부의 땀에 의한 센서와의 미끌림 현상이 발생하지 않은 4~6개의 데이터를 족저압 분석에 사용하였따. 획득한 데이터를 바탕으로 척추 측만 정도와의 상관관계를 위해 족저압 중심의 이동 경로에 대한 기본 정도((이동 거리, 좌표점, 기울기, 방향 등)을 획득하였다. 획득된 값은 표 2와 같다.
- 피검자 스스로 변화된 환경에 충분히 적용하였다고 판단되어지면 피검자는 10 m의 실허공간에 그어져 있는 선을 따라 10회의 자유 보행을 연속적으로 수행하였다. 히전 및 방향 전환으로 발생 가능한 변수를 제거하기 위하여 직선 보행을 수행하였다. 획득된 전체 데이터 중 처음과 마지막 데이터는 제외하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 피험자는 척추질환을 경험하지 않은 대상으로 타 질화니 없는 정상인에 해당한다. 한명의 피실험자 별로 좌/우 족부에서 10회씩, 총 20회의 족저압 데이터를 획득하였으며 이 중 족부의 땀에 의한 센서와의 미끌림 현상이 발생하지 않은 4~6개의 데이터를 족저압 분석에 사용하였따.
- 인터페이스 장치는 가벼운 소재로 구성되어 보행 시 족저압에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 설계되어 있다. 신호처리 보디는 획득된 족저압 신호를 PC로 전송하여, 850 Hz 샘플링 주파수로서 데이터를 수집하도록 설정되었다. 그림 2는 족저압 측정을 위한 시스템 및 측정 모습을 보여주고 있다.
- 족저압 측정은 자유 보행 상태를 유지하되, 방향 전환 따른 족저압 변화의 영향을 제거하기 위하여 직선 보행 상태에서 데이터를 획득하였다.
- 족저압 측정은 자유 보행 상태를 유지하되, 방향 전환 따른 족저압 변화의 영향을 제거하기 위하여 직선 보행 상태에서 데이터를 획득하였다. 총 20개의 데이터 중 보행 시 미끌림, 불필요한 동작 등에 의한 데이터를 제외한 5개의 데이터에 대하여 분석을 수행하였다. 획득된 족저압 데이터는 X=ray 영상을 이용하여 척추 측만 정도를 측정하였다.
- , USA)을 이용하여 획득된 데이터의 분석을 수행하였다. 피험자는 척추질환 병력이 없는 20대 성인 남성 4명으로 설정하였으며, 측정 변수의 최소화를 위하여 신체조건이 유사한 피험자를 대상으로 실험을 수행하였다.
데이터처리
- 영상에서 요추 5번의 중심과 횡방향으로 가장 많은 위치 차이를 보이는 요추 또눈 흉추까지의 각도 변화량을 측정하였으며, 족저압과 측만정도의 데이터를 분석하였다. 데이터 분석 및 상관관계 평가는 SPSS ver. 12.0과 MicroSoft社의 Excel ver. 2003을 이용하여 평가하였다. 그림 1과 같이 횡방향으로 요추 1번과 가장 큰 위치차를 보이는 요추 또는 흉추의 번호가 낮을수록, 요추 또는 흉츠의 크기가 클수록 각의 변화량은 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- 본 연구에서는 족저압 분포 데이터 측정을 위하여 F-scan®VersaTek System (Tekscan Inc., USA)을 사용하였으며 Research Foot ver 5.23 (Tekscan Inc., USA)을 이용하여 획득된 데이터의 분석을 수행하였다.
이론/모형
- 족저압 분포 특성을 분석하기 위하여 Research Foot ver 5.23 (Tekscan Inc., USA)을 사용하였으며, 척추 측만 정도를 판단하기 위해 Mimics ver 8.1 (Wikimedia Foundation Inc., USA)을 이용하였다.
성능/효과
- 이외에도 족부 영상은 보행 시 사용되는 영역을 나타내었다. 공통적으로 후족부와 중족부를 사용하는 것으로 나타났으며, 좌/우 족부영상의 비교를 통해 보행에 따라 사용되어지는 족부의 영역과 족저압 중심의 이동 경로가 파악되었다.
- 2003을 이용하여 평가하였다. 그림 1과 같이 횡방향으로 요추 1번과 가장 큰 위치차를 보이는 요추 또는 흉추의 번호가 낮을수록, 요추 또는 흉츠의 크기가 클수록 각의 변화량은 큰 값을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- 분석 결과, 족저압 중심 이동 경로의 방향성은 모든 피험자에 있어서 유사하며, 족저압 중심 이동 거리에 대한 상관성을 확인되지 않았다. 또한, 피험자 간의 이동 경로 방향과 길이는 척추 측만과의 상관성이 없는 것으로 확인되었다. 하지만 양측 족부에서의 족저압 중심 이동 추세의 편차는 척추 측만 정도와 유의한 상관성이 있음을 확인할 수 있었다.
- 그림 5와 그림 6은 영역별 압력 분포 및 최대값을 평군화시켜 나타낸 것으로 좌/우 족부의 구분 없이 M4 영역에서 최대값을 가졌으나, 값의 차이는 M5 영역에서 갖아 크게 나타났다. 면적값은 입각기 때 나타나는 족부의 접촉 상태를 나타낸 것이며, 좌/우 족부 독립적으로 보행 시 유사한 값을 지녔으나 기본적으로 중족부와 후족부를 주로 사용하는 피실험자보다 중외측족부와 전족부를 사용하는 피실험자가 높은 면적값을 나타내는 것으로 확인되었다.
- 05 하에서 pearson 분석한 결과를 보여주고 있다. 분석 결과 기울기는 족저압 중심의 이동 경로에 대한 수치적 분석값으로 측만정도가 커질수록 이동 경로의 변화가 커짐을 알 수 있었다. 유의성은 0.
- 본 연구에서는 족저압 분포 특성과 척추 측만 정도와의 상관성 분석을 위하여 족저압 중심의 이동 경로, 영역별 평균 압력, 영역별 최대 압력, 입각기 면적, 척추 측만도를 사용하였다. 분석 결과, 족저압 중심 이동 경로의 방향성은 모든 피험자에 있어서 유사하며, 족저압 중심 이동 거리에 대한 상관성을 확인되지 않았다. 또한, 피험자 간의 이동 경로 방향과 길이는 척추 측만과의 상관성이 없는 것으로 확인되었다.
- 상관관계 분석을 통해 총 16개의 변수 중, 3개를 제외한 나머지 변수애서는 높은 유의 수준을 나타내어, 보행 시 나타나는 족저압과 측만정도는 인체 불균형에 의해 나타나는 질병을 조사하는데 유의한 평가로 사용될 것이라 사료되었다.
- 035로 측만 정도에 의해 한쪽으로 치우침이 생겨, 좌/우 족저압의 면적 차가 크게 발생하는 것으로 나타났다. 영역별 평균 압력과 최대 압력의 분포에서는 종족 영역에 해당하는 M4영역과 후외측 영역에 해당하는 M6영역, 새끼발가락에 해당하는 M2 영역에서는 측만 정도에 따른 유의성이 낮게 나왔다. M4의 경우 중족부 영역 중, 중앙부에 해당하며 보행시 모든 피험자들이 공통적으로 사용하는 영역이므로 척추 측만 정도에 상관없이 좌/우 족저압에서 차이가 작기 때문에 유의성이 낮게 나타난 것으로 사료되었다.
- 표시된 영역은 좌/우 평균압력 또는 최대 압력의 차이가 큰 것을 의미하였다,. 영역별 평균 압력과 최대 압력이 높은 영역은 보행 중에 해당영역을 많이 사용하는 것으로 판단되었다. 표 3을 통해 M1이 높은 경우 입각기에서 유각기로 넘어갈 때, 엄지발가락을 이용한다는 것을 알 수 있었다.
- 이는 척추 측만이 인한 족부의 불균형에 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 족부 영상에 나타난 분포 면적을 통해 척추 측만의 정도에 따라 좌/우 족부의 접촉면이 달라 질 수 있는 것을 확인하였다. 수치화된 변수의 값은 측만 정도와 비례적인 관계를 나타났다.
- 4 cm를 나타내었으며 이는 전체 접촉 길이의 65% 정도에 해당하였다. 족저압 중심의 이동 경로에서 유일하게 방향만이 모든 피험자에게서 동일하게 내측방향으로 나타남을 알 수 있었다. 영역별로 나타나는 압력 분포와 최대값을 입각기에 해당하는 경우만을 추출하여 평균화 및 좌/우 차이값을 도출하였다.
후속연구
- 족저압의 이용 분야는 재활 의학, 운동 분야, 임상 분야 등 다양하다. 따라서 본 연구에서 제시한 보행시 족저압 분포 특성과 본 연구에서 제시한 보행시 족저압 분포 특성과 척추 측만과의 상관관계데 대한 평가는 간단한 측정 장비로 척추 및 무릎, 기타 곤글격계 질환의 유무를 판별할 수 있을 것으로 사료되며, 보행 습관 관찰 및 보정을 통한 척추질환의 예방 및 치료에 도움이 될 것이라 판단된다. 또한, 좌/우 균형성 평가 및 걸음걸이 보정을 통하여 하지 재활 환자의 정성적 평가 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
- 따라서 본 연구에서 제시한 보행시 족저압 분포 특성과 본 연구에서 제시한 보행시 족저압 분포 특성과 척추 측만과의 상관관계데 대한 평가는 간단한 측정 장비로 척추 및 무릎, 기타 곤글격계 질환의 유무를 판별할 수 있을 것으로 사료되며, 보행 습관 관찰 및 보정을 통한 척추질환의 예방 및 치료에 도움이 될 것이라 판단된다. 또한, 좌/우 균형성 평가 및 걸음걸이 보정을 통하여 하지 재활 환자의 정성적 평가 기준을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구는 인간의 기본적인 움직임이며 무의식적으로 학습, 습관화 되는 보행 시 발생되는 족저압과 골격질환의 상관성 분석을 수행하엿다. 이에 본 연구에서는 척추 측만도와 족저압 분포 및 족저압 중심이동과의 상관관계를 분석하였다.
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