[논문]평지 보행 그리고 계단과 경사로 오르기 동안 압력중심 이동경로 및 족저압 비교

한진태; 김경; 임승건

doi:10.5103/kjsb.2008.18.4.059

평지 보행 그리고 계단과 경사로 오르기 동안 압력중심 이동경로 및 족저압 비교
Comparison of Plantar Foot Pressure and Shift of COP among Level walking, Stairs and Slope Climbing 원문보기

한국운동역학회지 = Korean journal of sport biomechanics, v.18 no.4, 2008년, pp.59 - 65

한진태 (선린대학) , 김경 (대구대학교) , 임승건 (우송대학교)

초록
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본 연구는 일상생활에서 흔히 접하게 되는 시설물 중 낙상의 위험이 큰 계단과 경사로 오르기 동안 젊은 성인과 노인들의 압력중심이동 경로와 족저압 변화에 대해 알아보았다. 측정도구는 MatScan system(Tekscan, USA)을 사용하였다. 보행 조건(평지 보행, 계단 오르기, 경사로 오르기)에 따른 족저 영역별 족저압의 차이를 알아보기 위해 일원배치분산분석(One-way ANOVA)을 사용하였다. 압력중심 이동경로는 젊은 성인의 경우 평지 보행과 비교해 계단 오르기에서 조금 짧아졌으며 전족부에서는 외전하는 경향이 나타났다. 경사로 오르기에서는 대체적으로 내전되는 경향이 나타났고 특히 입각기 말기에 엄지발가락으로 압력중심이 이동하였다. 노인의 경우 평지 보행과 비교해 계단 오르기에서 압력중심 이동 경로가 짧아졌으며 앞뒤로 이동이 많았으며 전족부에서는 외전되었다. 경사로 오르기에서는 압력중심이 좌우로 이동하는 경향이 나타났다. 족저 영역별 최고 족저압은 젊은 성인의 경우 평지보행과 비교해 경사로 오르기 에서 2-3번째 중족골두 영역과 후족부 영역의 최고 족저압이 유의하게 감소하였다. 노인의 경우 첫 번째 중족골두 영역은 계단 오르기에서 최고 족저압이 증가하고 경사로 오르기에서 최고 족저압이 감소하였고, 두 번째 중족관절 영역과 후족부 영역은 평지 보행과 비교해 경사로 오르기에서 최고 족저압이 감소하였다. 같은 기울기의 계단과 경사로 오르기 동안 최고 족저압은 대체적으로 경사로 오르기에서 변화가 크게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the shift of COP pathway and the plantar foot pressure among level walking and stairs and ramp climbing in young and elderly people. Plantar foot pressure was measured by MatScan system(Tekscan, USA). Statistical analysis was used One-way ANOVA to know the characteristics of peak plantar pressure during walking with different the facilities. In young adults, COP pathway during stairs climbing was slightly shorten and trended to abduct at forefoot. COP pathway during ramp climbing was also shorten but trend to adduct at forefoot. Peak plantar pressure of 2-3 metatarsal head and heel during ramp climbing was more decreased than level walking. In elderly people, COP pathway during stairs climbing was more shorten and abducted than leve walking and COP pathway during ramp climbing was more unstable than level walking. Peak plantar pressure of first metatarsal head increased at stair climbing and decreased at ramp climbing. That of second metatarsal head and heel was more decreased at ramp climbing. Conclusionally, Peak plantar pressures of each foot region generally increased and more changed during ramp climbing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 평지 보행, 계단 그리고 경사로 오르기 동안 압력중심이동경로의 변화와 족부의 영역별 최고 족저압 변화를 알아보고자 하였다.
본 연구는 일상생활에서 흔히 접하게 되는 계단과 경사로 오르기 동안 젊은 성인과 노인들의 족저 압력 중심 이동과 최고 족저압 변화에 대해 일아보았다. 평지 보행과 비교해 같은 기울기의 계단과 경사로 오르기 동안 압력중심 이동은 계단에서는 대체로 짧아지면서 전족부에서 외전하였고 경사로에서는 대체적으로 내전하였다.
본 연구에서는 평지 보행과 계단 오르기, 경사로 오르기를 하는 동안 족저압 즉정기를 이용하여 압력중심이동 경로와 족저압 변화를 알아보았다. 지면반발력은 바닥의 여러 점에서 작용하지만 압력중심(center of pressure, OOP)은 인체의 무게중심(center of gravity)이 작용하는 점으로 중력이 작용하는 지점에서 작용한다.
이 연구는 젊은 성인과 노인을 대상으로 평지 보행과 비교하여 계단과 경사로를 오르는 동안 족저 영역별 최고 족저압과 압력중심이동경로가 어떻게 변하는지 알아보고자 하였다. 따라서 보행 조건(평지, 계단, 경사로)에 따른 족저 영역별 최고 족저압의 유의성을 알아보기 위해 각각 일원배치분산분석 (one-way ANOVA)을 사용하였고, 사후검정으로 LSD 검증방법을 사용하였다.

가설 설정

경사로는 폭이 120cm, 길이가 150cm이며, 기울기가 30º인 경사로를 제작하였고 족저압 측정판은 두 번째 발이 놓이는 부위에 설치하였다. 본 연구에서 경사로의 기울기를 30º로 한 것은 계단 보행과 비교하기 위하여 계단과 같은 기울기로 정하였다.

제안 방법

보행 중 족저압 변화를 측정하기 위해 모든 실험에서 오른 발로 족저압측정판를 밟고 지나가도록 지시하였다. 그리고 모든 연구대상자는 신발을 신지 않고 실험에 임하도록 하였고 먼저 구두지시 하에 평지보행을 실시하였고, 계단 오르기, 경사로 오르기 순서로 실시하였다. 각 동작 간에는 30초의 휴식시간을 가졌다.
하나의 후족부 영역 (heel), 하나의 중족부 영역(midfoot), 세 개의 전족부 영역 (forefoot), 그리고 두개의 발가락 영역 (toe regions)으로 구분하였고 중족골두 아래에 위치한 전족부 영역은 똑같이 3등분하였다. 내측 전족구역은 1번째 중족골두 아래(1st metatasal head), 가운데 구역은 2-3번째 중족골두 아래(2nd-3rd metatasal head), 외측 중족구역은 4-5번째 중족골두(4th-5th metatasal head) 밑 부분이다 그리고 발가락 구역은 엄지발가락(hallux)과 4-5번째 발가락(lesser toe)으로 구성된 두 개의 구역으로 나누었다<;그림 1>.
대상자가 실험실에 익숙하도록 5분간 보행 연습을 한 후, 평상시의 자연스러운 보행으로 걷도록 지시하였다(1.2m/sec). 우선 평지에서의 보행을 먼저 실시하였다.
우선 평지에서의 보행을 먼저 실시하였다. 보행 중 족저압 변화를 측정하기 위해 모든 실험에서 오른 발로 족저압측정판를 밟고 지나가도록 지시하였다. 그리고 모든 연구대상자는 신발을 신지 않고 실험에 임하도록 하였고 먼저 구두지시 하에 평지보행을 실시하였고, 계단 오르기, 경사로 오르기 순서로 실시하였다.
측정값은 평지보행과 계단보행, 경사로 보행 시 압력 중심이동의 변화와 족부의 각 영역별 최고 족저압을 알아보았다.
발바닥의 부위별 압력분포를 알아보기 위해 발을 7개의 구역으로 나누어 정의하였다(Kemozk & LaMott, 1995; Menz & Morris, 2006). 하나의 후족부 영역 (heel), 하나의 중족부 영역(midfoot), 세 개의 전족부 영역 (forefoot), 그리고 두개의 발가락 영역 (toe regions)으로 구분하였고 중족골두 아래에 위치한 전족부 영역은 똑같이 3등분하였다. 내측 전족구역은 1번째 중족골두 아래(1st metatasal head), 가운데 구역은 2-3번째 중족골두 아래(2nd-3rd metatasal head), 외측 중족구역은 4-5번째 중족골두(4th-5th metatasal head) 밑 부분이다 그리고 발가락 구역은 엄지발가락(hallux)과 4-5번째 발가락(lesser toe)으로 구성된 두 개의 구역으로 나누었다<그림 1>.

대상 데이터

계단은 3계단으로 하였으며 두 번째 디딤면에 족저압 측정판(footmat)을 설치하였다. 경사로는 폭이 120cm, 길이가 150cm이며, 기울기가 30º인 경사로를 제작하였고 족저압 측정판은 두 번째 발이 놓이는 부위에 설치하였다. 본 연구에서 경사로의 기울기를 30º로 한 것은 계단 보행과 비교하기 위하여 계단과 같은 기울기로 정하였다.
본 연구에는 신경학적인 병력이 없고 보행에 문제가 없는 21~30세의 젊은 성인 15명과 65~75세의 노인 14명으로 하였으며, 대상자의 신체 특성을 알기 위해 나이 체주 신장을 즉정하였다.
실험 계단과 경사로는 목재로 제작하였으며, 폭 120cm, 디딤면 길이 28cm, 계단 높이 18cm, 기울기가 30º인 계단을 만들었다. 계단은 3계단으로 하였으며 두 번째 디딤면에 족저압 측정판(footmat)을 설치하였다.
입각기 동안 발바닥에 가해지는 압력을 보기 위해 Matrix 조건의 저항식 압력 센서인 NfetScan system(Tekscan, USA)을 사용하였다 압력센서의 너비는 702.579mm며 센서는 가로 44개, 세로 52개로 구성되어 있다

데이터처리

알아보고자 하였다. 따라서 보행 조건(평지, 계단, 경사로)에 따른 족저 영역별 최고 족저압의 유의성을 알아보기 위해 각각 일원배치분산분석 (one-way ANOVA)을 사용하였고, 사후검정으로 LSD 검증방법을 사용하였다. 통계처리는 SPSS version 12.

이론/모형

압력 분포는 Tekscan의 상용 프로그램을 이용하여 60 frames/sec로 자료를 수집하였고 보행 시 족저압 분석을 위해 Tekscan Pressure Measurement System Version 5.23을 사용하였다. 발바닥의 부위별 압력분포를 알아보기 위해 발을 7개의 구역으로 나누어 정의하였다(Kemozk & LaMott, 1995; Menz & Morris, 2006).

성능/효과

이는 하지근력의 약화와 계단을 올라가기 위한 빠른 무게중심이동이 원인이라고 생각된다. 경사로를 올라가는 동안 압력중심의 이동경로는 약간 내전되는 경향이 있었으며 엄지발가락으로 압력중심이 이동하였고 자연스러운 이동경로가 아니라 압력중심이 좌우로 이동하는 불안정한 경향이 나타났다. 이는 경사로를 올라가는 동안 기저면을 넓히기 위해 다리를 약간 벌리면서 걷는 경향이 나타났기 때문이라고 생각된다.
노인의 평지 보행 시 압력중심의 이동경로는 젊은 성인과 비슷한 경로를 보였고 계단 오르기에서는 젊은 성인과 비교해 압력중심의 이동경로가 더욱 짧아졌고 압력중심이 전후로 이동이 컸으며 전족부에서 역시 외측으로 외전되는 경향이 나타났다. 이는 하지근력의 약화와 계단을 올라가기 위한 빠른 무게중심이동이 원인이라고 생각된다.
엄지발가락 영역에서의 최고 족저압은 젊은 성인의 경우 평지 보행과 비교해 계단과 경사로 오르기에서 대체로 감소하였고 노인의 경우 평지 보행과 비교하여 계단에서는 약간 감소하였고 경사로에서는 증가하였다 , 엄지발가락 영역에서의 최고 족저압은 보행조건에 따라 통계학적으로 유의한 차이는 없었다, 2-5번째 발가락 영역에서의 최고 족저압은 평지 보행과 비교해 계단과 경사로에서 젊은 성인과 노인 모두 약간 증가하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다, ,
전족부 내측부위인 1번째 종족골두 영역에서의 최고족저압은 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기에서 젊은 성인과 노인 모두 대체로 증가하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다, , 전족부 중앙부인 2-3번째 중족골두 영역에서의 최고 족저압은 젊은 성인의 경우 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기에서 최고 족저압이 감소하였으며 경사로 오르기에서 많이 감소하였다, 사후검정 결과 평지보행과 경사로 오르기 사이와 계단 오르기와 경사로 오르기 사이에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<.01), 노인의 경우 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기에서 최고 족저압이 대체적으로 감소하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다.
젊은 성인의 평지 보행 시 압력중심 이동경로는 발뒤꿈치에서부터 시작해 전족부를 거쳐 엄지발가락으로 이동하는 일반적인 자연스러운 경로였다. 평지보행과 비교해 계단 오르기에서, 압력중심의 이동경로는 조금 짧아지는 경향을 보였으며 전족부에서의 압력중심이동경로는 외측으로 외전하는 경향이 나타났다. 이는 계단 오르기 동안 계단의 디딤면에 발뒤꿈치부터 접족하는게 아니라 발바닥이 거의 동시에 접촉하고 계단을 올라가기 위해 하지를 높게 들어올리기 때문이라고 생각되어 진다.
후족부 영역에서의 최고 족저압은 평지보행과 비교해 계단과 경사로 오르기에서 젊은 성인의 경우 모두 감소하였으며 사후검정 결과 평지보행과 계단 오르기 사이와 평지보행과 경사로 오르기 사이에 통계적으로 유의한 차이가 있었다(μ<0.1), 노인의 경우 평지보행과 비교하여 계단 오르기에서는 최고 족저압이 감소하였고 경사로 오르기에서는 증가하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다, ,

후속연구

최고 족저압은 대체적으로 경사로 오르기에서 변화가 크게 나타났다. 앞으로 계단이나 경사로의 기울기에 따른 보행 유형을 관찰하고 보행에 장애가 있는 환자들을 대상으로 연구를 진행하여 보다 안전한 계단과 경사로의 기울기 제시하는 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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