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문제 정의
- 본 연구는 일상생활에서 흔히 접하게 되는 계단 젊은 성인 하지 근육의 근활성도 변화에 대해 알아보았으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구는 평지 보행과 비교하여 계단과 경사로 오르기 동안 하지의 근활성도가 얼마나 변하는지 알아보고자 하였으며 나아가 계단과 경사로 보행 훈련을 수행하는 경우 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 먼저 보행 시 얻어진 원자료의 근전도 자료는 전파 정류(hill wave rectification) 하였다. 근전도 신호를 대상자간 비교나 근육간의 비교를 하기 위해 표준화과정을 실시하였고 근전도 신호를 표준화하는 방법은 특정 동작의 근수축을 기준 수축 (reference voluntary contraction: RVC)으로 삼아 이를 기준으로 표준화하는 %RVC 방법을 사용하였다. 평지 보행과 계단 및 경사로 오르기 동작 구간에 대한 RVC로서 적분근전도(IEMG)값을 구하였으며, 각 동작 구간의 근육에 대한 적분근전도값과 RVC-적분근전도값을 비교하여 %RVC로 각 근육의 근전도 신호를 표준화 하였다.
- A)를이용하여 저장 및 분석하였다. 근전도 신호의 표본추출률(samplmg rate)은 1,000 Hz로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20-450 Hz를 사용하였으며, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하였다. 증폭된 아날로그 근전도 신호는 아날로그, 디지털 변화기에 의하여 1초에 1, 024개의 디지털 신호로 변환 시켜 1000Hz의 비율로 추출하여 기록하였다.
- 대상자가 실험실에 익숙하도록 5분간 보행 연습을 한 후, 평상시의 자연스러운 보행으로 걷도록 지시하였다. 우선 평지에서의 보행을 먼저 실시하였다.
- 먼저 보행 시 얻어진 원자료의 근전도 자료는 전파 정류(hill wave rectification) 하였다. 근전도 신호를 대상자간 비교나 근육간의 비교를 하기 위해 표준화과정을 실시하였고 근전도 신호를 표준화하는 방법은 특정 동작의 근수축을 기준 수축 (reference voluntary contraction: RVC)으로 삼아 이를 기준으로 표준화하는 %RVC 방법을 사용하였다.
- 모든 연구대상자는 신발을 신지 않고 실험에 임하도록 하였고 먼저 구두지시 하에 평지보행을 실시하였고, 계단 오르기와 경사로 오르기 순서로 실시하였다 각 동작 간에는 30초의 휴식시간을 가졌다
- 보행 중 근활성도를 알아보기 위하여 근전도 분석 장비를 이용하였으며 이때 전극 부위에는 측정오류를 제거하기 위하여 털을 제거하고 의료용 알코올로 깨끗이 닦아낸 다음 표면전극을 부착하도록 한다. 보행주기의 국면을 표시하기 위해 발뒤꿈치와 엄지발가락에 발스 위치를 설치하였다
- 보행주기의 국면을 표시하기 위해 발뒤꿈치와 엄지발가락에 발스 위치를 설치하였다
- 젊은 성인의 평지와 계단 보행 시 입각기와 유 각기 동안에 하지 근육의 활성도 변화를 측정하였다. 따라서 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기 동안 하지 근육의 근활성도가 얼마나 차이가 있는지 알아보기 위해 일원배치분산분석을 실시하였고, 사후검정으로 LSD를 이용하였다.
- 근전도 신호의 표본추출률(samplmg rate)은 1,000 Hz로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20-450 Hz를 사용하였으며, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하였다. 증폭된 아날로그 근전도 신호는 아날로그, 디지털 변화기에 의하여 1초에 1, 024개의 디지털 신호로 변환 시켜 1000Hz의 비율로 추출하여 기록하였다. 실험을 위한 보행 시 표면 전극을 부착하는 부위는 오른쪽 하지의 대퇴직근(rectus femons), 대퇴이두근(biceps femons), 전경골근(tibialis anterior), 내측비복근(medial gastrocnemius)로 하였다(김유신 등, 2006XFig 1).
- 근전도 신호를 대상자간 비교나 근육간의 비교를 하기 위해 표준화과정을 실시하였고 근전도 신호를 표준화하는 방법은 특정 동작의 근수축을 기준 수축 (reference voluntary contraction: RVC)으로 삼아 이를 기준으로 표준화하는 %RVC 방법을 사용하였다. 평지 보행과 계단 및 경사로 오르기 동작 구간에 대한 RVC로서 적분근전도(IEMG)값을 구하였으며, 각 동작 구간의 근육에 대한 적분근전도값과 RVC-적분근전도값을 비교하여 %RVC로 각 근육의 근전도 신호를 표준화 하였다. 또한 Peny(1992)의 동작 구간을 기초로 하여 보행 주기를 중요 3 국면으로 구분하였으며; (1) 발뒤꿈치 닿기 l(initial contact 1 : IC 1), (2) 발가락 떼기(toe off : TO), (3) 발뒤꿈치 닿기 2(intial contact 2 : IC2) 두 개의 동작구간 동안 각 근육의 활성도를 측정하였다(김태완 등, 2007); (1) 입각기, (2) 유각기본 연구에서는 3개의 동작 시점에 대하여 2개의 동작구간(입각기와 유 각기)으로 나누어 연구를 진행하였다(Fig 2).
대상 데이터
- 본 연구에는 신경학적인 병력이 없고 보행에 문제가 없는 21~30세의 젊은 성인 11명으로 하였으며 대상자들에게 실험과정에 대한 충분한 설명을 하였고 실험 전 자발적인 참여 의사를 표시하는 동의서를 받았다.
- 실험 계단과 경사로는 목재로 제작하였으며, 폭 120cm, 디딤면 길이 28cm, 챌면 길이 18cm, 기울기가 30인 계단을 만들었다.
- 증폭된 아날로그 근전도 신호는 아날로그, 디지털 변화기에 의하여 1초에 1, 024개의 디지털 신호로 변환 시켜 1000Hz의 비율로 추출하여 기록하였다. 실험을 위한 보행 시 표면 전극을 부착하는 부위는 오른쪽 하지의 대퇴직근(rectus femons), 대퇴이두근(biceps femons), 전경골근(tibialis anterior), 내측비복근(medial gastrocnemius)로 하였다(김유신 등, 2006XFig 1).
- 하지 근육의 활성도의 변화를 측정하기 위하여 4 채널 무선 표면근전도 MP150 WSW를 이용하여 수집하였으며, 활성 전극은 두 개의 스테인리스 스틸 패드(stainless steel pad)로 구성되었고, 전극의 직경은 11.4mm, 전극 간 간격은 20mm로 하였다. 4개의 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 MP150 syem으로 보내져 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.
데이터처리
- 4mm, 전극 간 간격은 20mm로 하였다. 4개의 채널로부터 들어오는 표면 근전도 아날로그 신호는 MP150 syem으로 보내져 디지털 신호로 전환한 후, 개인용 컴퓨터에서 Acqknowledge 3.8.1 소프트웨어(BIOPAC System Inc., Santa Barbara, U.S.A)를이용하여 저장 및 분석하였다. 근전도 신호의 표본추출률(samplmg rate)은 1,000 Hz로 설정하였고, 주파수 대역폭(bandwidth)은 20-450 Hz를 사용하였으며, 60 Hz 노치 필터(notch filter)를 사용하였다.
- 측정하였다. 따라서 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기 동안 하지 근육의 근활성도가 얼마나 차이가 있는지 알아보기 위해 일원배치분산분석을 실시하였고, 사후검정으로 LSD를 이용하였다. 통계처리는 SPSS version 12.
성능/효과
- 1. 입각기 동안 하지근육의 근활성도는 젊은 성인과 노인 모두 평지 보행과 비교해 경사로 오르기에서 대체적으로 증가하였다.
- 2. 유각기 동안 하지근육의 근활성도는 젊은 성인의 경우 평지 보행과 비교해 계단 오르기에서 대체적으로 증가하였고 노인의 경우 대퇴직근과 대퇴이두근은 경사로 오르기에서, 전경골근과 비복근은 계단 오르기에서 증가 하였다.
- 본 연구에서는 평지 보행과 비교해 경사로 오르기에서 젊은 성인의 입각기 동안 하지 근육들의 근 활성도는 대체적으로 증가하였으나 유의한 차이가 없었고 사후검정결과 대퇴이두근에서 유의한 차이. 가 나타났다 유각기 동안 하지 근육들의 근 활성도는 역시 대체적으로 증가하였으나 유의한 차이는 없었다.
- 대퇴이두근의 경우, 평지 보행과 비교해 계단과 경사로 오르기 동안 근활성도가 대체로 증가하였으며 계단보다 경사로에서 더욱 증가하였다. 사후검정 결과 평지보행과 비교하여 경사로 오르기 동안 근 활성도 변화에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<05XTable 3)(Fig 3). 전경골근의 경우, 평지 보행과 비교해 계단 오르기에서 .
- 이상의 연구결과로 볼 때, 계단과 경사로 오르기는 대체적으로 평지 보행과 비교해 노인에게 어려운 과제이며 계단과 경사로 오르기 동안 많은 보행 변인들이 크게 변하는 것을 확인하였다. 앞으로 계단의 기울기에 따른 보행 유형을 관찰하고 보행에 장애가 있는 환자들을 대상으로 연구를 진행하여보다 안전한 계단과 경사로의 기울기 제시하는 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
- 하지 근육의 근활성도를 나타낸 것이다. 평지 보행과 비교해 계단과 경사로 오르기 동안 근 활성도가 전반적으로 증가하였으며 경사로 오르기보다 계단 오르기에서 더욱 증가하는 양상을 보였다(Fig 4).
- 평지 보행과 비교해 계단과 경사로 오르기 동안의 하지 근육은 대체로 근활성도가 증가흐}는 양상이 나타났으며 계단 오르기보다 경사로 오르기에서 근 활성도의 증가가 비교적 크게 나타났다.
후속연구
- 크게 변하는 것을 확인하였다. 앞으로 계단의 기울기에 따른 보행 유형을 관찰하고 보행에 장애가 있는 환자들을 대상으로 연구를 진행하여보다 안전한 계단과 경사로의 기울기 제시하는 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
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