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문제 정의
- 또한 상지의 누적성 외상 증후군 유발의 원인이 되는 VDT 작업시 타이핑 작업에 손목보조기가 미치는 영향을 연구한 논문은 없었다. 따라서 본 연구에서는 장시간의 타이핑 작업 시 손목보조기의 착용이 상지 근육의 피로도에 미치는 영향을 시간대에 따라 살펴봄으로써 VDT 증후군에 대한 손목보조기의 예방효과를 검증하고자 하였다.
- 본 연구에서는 타이핑 작업 동안 상지 근위부의 네 근육(중삼각근, 전삼각근, 상승모근, 전거근)의 근피로도를 측정하기 위하여 근전도(electromyography)기기1)와 지름이 1 ㎝, 전극간 간격이 2 ㎝인 이극표면전극(bipolar surface electrode)2)을 사용하여 근전도를 측정하였다. 타이핑 과제 수행을 위해 QWERTY형태의 수직 정렬된 키보드와, LCD 모니터를 사용하였으며, 한컴타자 연습프로그램을 사용하였다.
- 본 연구에서는 타이핑 작업을 하는 동안 실험 환경에 대한 변수를 통제하기 위하여, 높이를 조절 할 수 있는 의자를 사용하여 실험시작 전에 연구대상자로 하여금 개인의 체형에 맞게 높이를 조절하고 난 후 실험에 임하도록 하였다. 연구대상자는 척주를 곧게 편 자세에서 견관절은 내전을 취하며 주관절의 굴곡 각도는 90°를 유지하게 하였다.
- 본 연구에서는 타이핑 작업동안 근피로도를 알아보기 위하여 표면 근전도를 사용하여 자료를 수집하였다. 표면근전도는 불쾌감 없이 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있어 널리 이용되고 있으나, 작은 근육으로부터 선택적으로 신호를 받기 어렵고 피부에서 멀리 위치한 심층 근육의 신호를 받기 어렵다는 단점이 있다(안재용 등, 1998; 원종임, 2001).
- 본 연구에서는 타이핑 작업을 하는 동안 발생하는 근전도신호의 중앙주파수 연구를 이용하여 손목보조기의 착용이 상지근육의 근피로도에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. Szeto 등(2005b)의 연구에서는 1시간의 타이핑 작업동안 전완의 신전근과 굴곡근 승모근의 피로도를 연구하였으며, 1시간 동안의 작업을 5구간으로 나누어 타이핑 작업의 각 구간의 평균중앙주파수의 변화를 비교하여 시간과 중앙주파수의 관계를 연구하였다.
제안 방법
- 을 사용하여 근전도를 측정하였다. 타이핑 과제 수행을 위해 QWERTY형태의 수직 정렬된 키보드와, LCD 모니터를 사용하였으며, 한컴타자 연습프로그램을 사용하였다.
- 본 실험에서 사용된 보조기는 기능적 작업을 위해 완관절 30° 배측굴곡으로 고정 하였으며, 장측(palm side) 부분에서는 타이핑 작업에 알맞도록 손바닥 주름형태를 따라 제작하였다. 손바닥을 잘라내는 기준으로써 무지구 주름(thenar crease)을 따라 절개함으로써 무지의 움직임을 자유롭게 하였고, 원위손바닥주름 (distal palmar crease)을 따라 절개함으로 중수지절관절의 굴곡과 신전을 자유롭게 하였다(그림 1).
- 표면전극 부착 부위에 피부저항을 감소시키기 위해 털을 제거하고 미세한 사포로 3∼4회 문지른 후, 알코올 솜으로 피부각질층을 제거 하였다.
- 타이핑 작업동안 상지의 근위 근육들의 근피로도를 측정하기 위해서 모든 연구 대상자에게 이극표면전극 (bipolar surface electrode)을 우세측 상지의 중삼각근, 전 삼각근, 전거근, 상승모근에 부착하였다. 표면전극 부착 부위에 피부저항을 감소시키기 위해 털을 제거하고 미세한 사포로 3∼4회 문지른 후, 알코올 솜으로 피부각질층을 제거 하였다.
- 본 연구에서는 중앙 주파수의 변화를 이용하여 피로를 측정 하였으며, 이를 위해 수집된 근전도 신호를 고속 푸리에의 변환(fast fourier transform; FFT) 알고리즘을 이용하여 중앙주파수 값을 구하였다. 타이핑 작업시간을 4구간으로 나누어 각 구간의 중앙주파수 값을 얻었다. 각 구간 마다 작업 처음 구간의 주파수를 제 1주파수로 마지막 구간의 주파수를 제 4주파수로 정의하였고, 제 1중앙주파수에서 제 4중앙주파수를 뺀 값을 제 1중앙주파수로 나눈 후 100을 곱하여 피로도를 계산하였다.
- 타이핑 작업시간을 4구간으로 나누어 각 구간의 중앙주파수 값을 얻었다. 각 구간 마다 작업 처음 구간의 주파수를 제 1주파수로 마지막 구간의 주파수를 제 4주파수로 정의하였고, 제 1중앙주파수에서 제 4중앙주파수를 뺀 값을 제 1중앙주파수로 나눈 후 100을 곱하여 피로도를 계산하였다. 중앙주파수를 이용한 피로도 계산 공식은 다음과 같다(고은혜, 2007).
- 한컴타자 연습프로그램을 이용하여 모든 연구 대상자에게 동일한 문장을 이용하여 타이핑 작업을 수행하도록 하였다. 타이핑 작업동안 delete 키와 backspace 키를 사용하지 못하게 하였으며 손목은 책상에서 닿지 않게 하였다.
- 그러나 Minning 등(2007)의 연구에서 VDT 작업동안 상지 근위부의 근육의 피로도를 분석하기위해 측정한 중삼각근, 전삼각근, 전거근, 상승 모근은 표면근전도를 이용하기에 충분히 큰 근육이이라고 하였다. 따라서 본 연구에서 표면근전도를 이용하여 네 가지 근육의 근활성도를 측정하였다. 표면전극과 피부의 사이의 저항에 관련된 요소를 제거하기 위해 털을 제거 하는 등의 노력을 하였다.
- Szeto 등(2005b)의 연구에서는 1시간의 타이핑 작업동안 전완의 신전근과 굴곡근 승모근의 피로도를 연구하였으며, 1시간 동안의 작업을 5구간으로 나누어 타이핑 작업의 각 구간의 평균중앙주파수의 변화를 비교하여 시간과 중앙주파수의 관계를 연구하였다. 위의 연구에서는 각 구간에서의 시간과 주파수의 관계만을 분석하였으나 본 연구에서는 시간별 추이에 따라 시작 초기 10분, 초기 20분, 초기 40분, 전체 1시간의 각 시간대를 각각 4구간으로 나누어 중앙주파수의 변화를 피로도 산출식을 이용하여 피로도의 값을 얻었다.
- 위의 연구결과 우세측 상지에서 피로도가 크다고 설명하였다. 본 연구에서는 모든 실험자가 우세측 상지에서 근전도를 수집하였다. 연구결과 손목보조기의 착용이 상위 승모근의 근피로를 감소시키는데 효과적인 것으로 나타났다.
- 본 연구는 20대 정상 성인 남성 12명을 대상으로 1시간의 타이핑 작업 동안 손목보조기의 착용유무에 따른 상지근육의 근피로도를 비교하였다. 그 결과는 다음과 같다.
- 컴퓨터 모니터와 눈의 각도는 15°를 유지하였으며 슬와부와 의자의 거리는 10 ㎝정도 유지하여 슬와부가 압박되지 않도록 하였고 다리는 자연스러운 자세를 유지하였으며 발이 바닥에 닫도록 하였다.
- 본 연구에서는 Szeto(2005a)와 Cook 등(2004)의 연구에서와 동일한 방법을 적용하여 환경적 특성을 최소화하기 위해 모든 연구 대상자에게 같은 실험환경에서 작업을 하였으며, 의자는 연구대상자가 가장 편한 자세를 유지할 수 있도록 높이를 조절하였으며, 모니터와 눈높이의 각도를 10°, 주관절의 각도를 90°가 되게 하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 보조기는 기능적 작업을 위해 완관절 30° 배측굴곡으로 고정 하였으며, 장측(palm side) 부분에서는 타이핑 작업에 알맞도록 손바닥 주름형태를 따라 제작하였다.
- 본 연구는 건강한 20대의 남자 대학생 12명을 대상으로 실험을 실시하였으며, 모든 대상자는 상지에 통증이 없는 자로 선정하였다. 대상자 모두 3년 이상 컴퓨터를 이용하여 타이핑 작업을 수행해 왔으며, 한글의 읽고 쓰기가 가능할 뿐만 아니라 타이핑 작업 시 자판을 보지 않고 타이핑이 가능하며 평균 150타/분 이상의 타자능력을 가춘 자들로 하였다.
- 본 연구는 건강한 20대의 남자 대학생 12명을 대상으로 실험을 실시하였으며, 모든 대상자는 상지에 통증이 없는 자로 선정하였다. 대상자 모두 3년 이상 컴퓨터를 이용하여 타이핑 작업을 수행해 왔으며, 한글의 읽고 쓰기가 가능할 뿐만 아니라 타이핑 작업 시 자판을 보지 않고 타이핑이 가능하며 평균 150타/분 이상의 타자능력을 가춘 자들로 하였다.
- 본 연구에서 사용한 보조기는 cock-up형 손목보조기이다. Cock-up형 손목보조기는 전완 전면부에서부터 손바닥까지 단단하게 손목을 지지하는 보조기로 벨크로가 달린 스트랩을 사용하여 보조기와 전완을 고정시킨다.
데이터처리
- 0프로그램을 사용하였다. 전체 타이핑 작업 시간 중 초기 10분, 초기 20분, 초기 40분, 전체 1시간 시기에 손목보조기의 착용 유무에 따른 각 근육들의 피로도 차이를 비교하기 위해 짝비교 t-검정(paired t-test)을 실시하였다. 통계학적 유의수준 α=.
이론/모형
- 그 하나는 근전도 신호의 진폭을 반영한 제곱 평균 실효값(root mean square; RMS) 값을 구하는 방법이고, 다른 하나는 주파수 스펙트럼 분석에 의한 중앙주파수(median power frequency), 또는 평균주파수(mean power frequency)값을 구하는 방법이다(원종임, 2001). 본 연구에서는 중앙 주파수의 변화를 이용하여 피로를 측정 하였으며, 이를 위해 수집된 근전도 신호를 고속 푸리에의 변환(fast fourier transform; FFT) 알고리즘을 이용하여 중앙주파수 값을 구하였다. 타이핑 작업시간을 4구간으로 나누어 각 구간의 중앙주파수 값을 얻었다.
성능/효과
- 박수찬 등(1991)은 키보드 높이가 견갑대 근육들에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 키보드의 높이가 증가함에 따라 상완의 외전이 증가하여 삼각근의 근활성도가 증가하였고 어깨가 위로 올라가게 되어 승모근의 근활성도가 증가하였으나, 키보드 높이가 감소함에 따라 견갑거근의 근활성도가 증가하였다. 이러한 연구 결과들은 VDT 작업 시 과도한 모니터의 높이와 부적절하게 높거나 낮은 키보드의 위치가 상지 근육들의 활성도를 증가시켜 근골격계 장애의 위험요인이 될 수 있음을 보여주었다.
- 그 결과 키보드의 높이가 증가함에 따라 상완의 외전이 증가하여 삼각근의 근활성도가 증가하였고 어깨가 위로 올라가게 되어 승모근의 근활성도가 증가하였으나, 키보드 높이가 감소함에 따라 견갑거근의 근활성도가 증가하였다. 이러한 연구 결과들은 VDT 작업 시 과도한 모니터의 높이와 부적절하게 높거나 낮은 키보드의 위치가 상지 근육들의 활성도를 증가시켜 근골격계 장애의 위험요인이 될 수 있음을 보여주었다.
- Cook 등(2004)은 작업 자세를 변수로 연구한 결과, 손목받침대를 이용하여 타이핑 작업을 한 경우가 손목을 지지하지 않고 작업을 한 경우와 전완전체를 지지하고 작업한 경우에 비하여 근활성도가 유의하게 감소함을 보고하였다. 이 연구는 적절한 상지의 지지가 VDT 작업 시 상지 근육의 근활성도를 감소시킴을 보여주었다. Szeto 등(2005b)은 1시간의 VDT 작업동안 중앙주파수의 변화를 연구한 결과 VDT 작업 초기에는 중앙주파수의 유의한 감소를 보였으나, 작업시간이 증가함에 따라 승모근을 제외한 다른 근육들에는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- Szeto 등(2005b)은 1시간의 VDT 작업동안 중앙주파수의 변화를 연구한 결과 VDT 작업 초기에는 중앙주파수의 유의한 감소를 보였으나, 작업시간이 증가함에 따라 승모근을 제외한 다른 근육들에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 또한 VDT 작업 초기에 상지근육의 근피로를 보여 주었으며, 승모근에서는 지속적으로 피로를 보였다.
- 타이핑 작업 시작 시점부터 10분 동안에는 네 근육 중에서 중삼각근, 전삼각근, 상승모근에서 손목보조기 착용 시에 근피로도가 감소하였고 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05).
- 타이핑 작업시작 시점부터 20분 동안에는 네 근육 중에서 전삼각근과 상승모근에서 손목보조기 착용 시에 근피로도가 감소하였고 통계학적으로 유의한 차이를 보였다 (p<.05).
- 타이핑 작업 시작 시점부터 1시간 동안에는 네 근육 중에서 상승모근에서 손목보조기 착용 동안 근피로도가 감소하였고 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05).
- 타이핑 작업시작 시점부터 40분 동안에는 네 근육 중에서 상승모근에서 손목보조기 착용 시에 근피로도가 감소하였고 통계학적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05).
- 그러나 중삼각근, 전삼각근, 그리고 전거근에서는 손목보조기 착용에 따라 유의한 차이가 나타나지 않았다. 초기 40분 동안의 타이핑 작업에서는 손목보조기의 착용이 상승모근을 제외한 다른 근육에서는 근피로도 감소에 효과가 없었다.
- 그러나 중삼각근, 전삼각근, 그리고 전거근에서는 손목보조기 착용에 따라 유의한 차이가 나타나지 않았다. 1시간 동안의 타이핑 작업에서는 손목보조기의 착용이 상승모근을 제외한 다른 근육에서는 근피로도 감소에 효과가 없었다.
- 한정수(2000), Mekhora 등(2000), Babski-Reeves 등(2005)의 연구에서는 VDT 작업은 장시간의 정적인 자세에서 반복적인 힘을 요구하는 작업으로 목과 상지의 피로를 증가시키는 요인으로 작용한다고 하였다. 본 연구에서는 손목보조기를 적용하여 상지의 근피로도를 감소를 살펴보고자 하였으며 그 결과 전삼각근 중삼각근 상승모근에서 근피로도의 감소를 보였으나 시간이 증가함에 따라 상승모근을 제외한 다른 근육에서는 유의한 감소를 보이지 못하였으며 전거근에서는 손목보조기의 착용이 근피로 감소에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 모든 실험자가 우세측 상지에서 근전도를 수집하였다. 연구결과 손목보조기의 착용이 상위 승모근의 근피로를 감소시키는데 효과적인 것으로 나타났다.
- 위의 연구들이 결과 작업을 하는 동안 지지대의 사용이 근육의 활성도를 감소시키는 요인이 된다. 본 연구에서는 타이핑 작업 초기에 손목보조기의 착용이 중삼각근, 전삼각근, 그리고 승모근의 근피로 감소에 효과적이었다. 이는 손목보조기가 손목을 지지하고 불수의적인 운동을 제한하며, 전완의 무게를 고르게 배분함으로써 상지의 근위부 근육의 근피로도를 감소시켰다고 생각된다.
- 이는 손목보조기가 손목을 지지하고 불수의적인 운동을 제한하며, 전완의 무게를 고르게 배분함으로써 상지의 근위부 근육의 근피로도를 감소시켰다고 생각된다. 본 연구의 결과 손목보조기를 통한 손목의 지지 결과 선행연구의 결과와 일치하는 결과를 나타냈다.
- 1. 초기 10분 동안 타이핑 작업 동안 손목보조기를 착용하지 않은 집단보다 손목보조기를 착용한 집단에서 중삼각근, 전삼각근, 상승모근의 근 피로도가 유의하게 감소하였다(p<.05).
- 4. 1시간의 타이핑 작업동안 손목보조기를 착용 하지 않은 집단 보다 손목보조기를 착용한 집단에서 상승모근의 근 피로도가 유의하게 감소하였다(p<.05).
- 3. 초기 40분 동안 타이핑 작업동안 손목보조기를 착용 하지 않은 집단 보다 손목보조기를 착용한 집단에서 상승모근의 근 피로도가 유의 하게 감소하였다(p<.05).
- 2. 초기 20분 동안 타이핑 작업 동안 손목보조기를 착용하지 않은 집단보다 손목보조기를 착용한 집단에서 전삼각 근 상승모근의 근 피로도가 유의하게 감소하였다(p<.05).
- Vanicek 등(2004)의 연구에서 발보조기의 착용이 등척성수축을 보이는 움직임에서 하지의 근활성도 감소를 보였으며, 이는 발보조기를 통한 하지의 지지와 관절의 정렬이 근활성도를 감소시키는 요인으로 작용하였기 때문이며, 결과적으로 근피로도 감소에 효과적이었다. 본 연구의 타이핑 작업에서도 상지의 지속적인 등척성 수축이 일어나며, 손목보조기의 착용이 초기 타이핑 작업시 상지의 근피로도를 감소시켰다. 그러나 손목보조기의 착용이 장시간의 타이핑 작업에서는 승모근을 제외한 근육에서의 근피로도 감소에 영향을 미치지 못하였다.
- 본 연구의 결과에 따라서 1시간의 타이핑 작업동안 초기에는 손목보조기의 근피로도 감소효과가 있지만, 장시간의 타이핑 작업에서는 손목보조기의 착용이 피로도의 감소에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 향후의 연구에서는 근골격계 질환을 가진 환자를 대상으로 하여 손목보조기의 효과를 살펴보는 것이 필요하다.
후속연구
- 본 연구의 제한점으로는 대상자의 수가 적어 일반화하는데 어려움이 있으며, 연구대상자들이 손목보조기를 처음 접한 대상자로 손목보조기에 적응 하는 시간이 부족하였다. 또한, 본 연구는 정상인을 대상으로 한 연구로서, 앞으로는 근골격계 질환자를 대상으로 하여 손목보조기의 착용효과를 살펴보는 연구가 필요하다고 생각된다.
- 본 연구의 제한점으로는 대상자의 수가 적어 일반화하는데 어려움이 있으며, 연구대상자들이 손목보조기를 처음 접한 대상자로 손목보조기에 적응 하는 시간이 부족하였다. 또한, 본 연구는 정상인을 대상으로 한 연구로서, 앞으로는 근골격계 질환자를 대상으로 하여 손목보조기의 착용효과를 살펴보는 연구가 필요하다고 생각된다.
- 본 연구의 결과에 따라서 1시간의 타이핑 작업동안 초기에는 손목보조기의 근피로도 감소효과가 있지만, 장시간의 타이핑 작업에서는 손목보조기의 착용이 피로도의 감소에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 향후의 연구에서는 근골격계 질환을 가진 환자를 대상으로 하여 손목보조기의 효과를 살펴보는 것이 필요하다.
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