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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 하지근의 근전도 측정을통해 파워 보행과 일반보행 시 하지 근활성 정도를 비교 분석하는데 있다.
제안 방법
- 근전도 신호는 Telescan program(Laxtha Korea)으로분석하였으며, 일차적으로 얻어진 자료는 10 Hz의 고역 통과 필터와 350 Hz의 저역 통과 필터를 사용하여 필터링 한 후 전파 정류하였다, 이후 얻어진 적분근전도 값을 아래에 제시되어진 방법에 의해 최대 정적 수축 근전도 값(MVIC)을 사용하여 표준화 시키고 평균 적분 근전도 값과 최대 적분 근전도 값을 계산하였다. 적분 근전도 값과 평균 적분 근전도 공식은 아래의 공식과 같다.
- ). 또한 본 연구의 목적을 위해 워킹 동작을 4개의 구간으로 나누어 비교 분석하였다, (1) initial double limb stance(IDLS); 1st Left heel contact 에서 Right toeoff 까지, (2) initial single limb stance (ISLS); Right toeoff 에서 Right toe-off 에서 Right heel contac까지, (3) terminal double limb stance(ISLS); Right heel contact에서 Left toeoff까지 (4) terminal single limb stance(TSLS); Left toe에서 2nd Left heel contact으로 설정하였다(그림 1).
- 모든 연구 대상자들에게 데이터 수집 전 파워보행 동작에 대한 동영상 시청과 시범 및 충분한 설명을 통해실험 절차를 인지시키고 보행 연습을 수차례 실시한 뒤실험에 참여시켰다. 본 연구에서는 피험자의 보행 속도차에 따른 근전도값의 변화를 통제하기 위해 메트로놈의속도(140 beats/s)에 맞추어 피험자 별로 일반보행 동작과 파워보행 동작을 시행 한 뒤 자료를 수집하였다.
- 모든 연구대상자들은 근전도 값의 오차를 줄이고, 보행 동작의 움직임을 정확하게 파악하기 위해서 피험자 의상의를 탈의하고, 하의는 타이즈를 착용함으로써 표면 전극 부착을 용의하게 하였다.
- 본 실험에서 숙련자와 미숙련자의 하지 근육의 활동정도를 밝히기 위해 8쌍의 표면 전극(sampling frequency = 1024 Hz, Noraxon Telemetry System, gain = 1000, input impedance > 1012Q, CMRR > lOOdB) 을피험자의 오른쪽 하지의 대퇴직근(Rectus femoris: RF), 내측광근(Vastus medialis: VM), 외측광근(Vastus laterlis: VL), 대퇴이두근(Biceps femoris: BF), 전경골근(Tibialis anterior: TA), 외즉비복근(Lateral gastrocnemius: GL), 내측비복근(Medial gastrocnemius: GM)에 각각 부착하였으며, 접지전극은 상전장골극에 부착하였다 신호 간섭을 최소한으로 하기 위해 사전 증폭기가 설치된 표면전극을 사용하였으며, 자료수집 시 각 근전도 자료는 오실로스코프에서 감시되었다. 하지 보행 동작 시 정확한 이벤트, 구간 설정 및 동조를 위해 피험자의 우측 약 10 m의 거리에 비디오 카메라(60 Hz, Panasonic AG456)를고정시켜 셔터 스피드 1/50B초로 촬영 하였다.
- 본 연구에서는 워킹 동작의 동조를 위해 5개의 중요이벤트를 설정하였다; (1) 1st Left heel contact (LHQ), (2) Right toeoff(RTO), (3) Right heel contact(RHQ, (4) Left toe-off (LIO), (5) 2nd Left heel contact(IHC2). 또한 본 연구의 목적을 위해 워킹 동작을 4개의 구간으로 나누어 비교 분석하였다, (1) initial double limb stance(IDLS); 1st Left heel contact 에서 Right toeoff 까지, (2) initial single limb stance (ISLS); Right toeoff 에서 Right toe-off 에서 Right heel contac까지, (3) terminal double limb stance(ISLS); Right heel contact에서 Left toeoff까지 (4) terminal single limb stance(TSLS); Left toe에서 2nd Left heel contact으로 설정하였다(그림 1).
- 참여시켰다. 본 연구에서는 피험자의 보행 속도차에 따른 근전도값의 변화를 통제하기 위해 메트로놈의속도(140 beats/s)에 맞추어 피험자 별로 일반보행 동작과 파워보행 동작을 시행 한 뒤 자료를 수집하였다.
- 비디오 카메리; 근전도의 동조를 위해 실제 자료수집시 동조기를 사용하였다. 동조기는 3볼트의 신호를 2대의 LED(a light-emitting diode) 에 보내며 동시에 지면반력측정기와 근전도 기구에 연결된 A/D Sard로 보냈다.
- 표준화를 위해 하지의 최대 정적 신전과 굴곡수축을 실제 데이터 수집 전에 실시하였다. 최대 정적 수축 근전도치 측정과 실제 근전도 데이터는 샘플링 속도 1024 Hz로 5초간 각각 수집하였다
- 감시되었다. 하지 보행 동작 시 정확한 이벤트, 구간 설정 및 동조를 위해 피험자의 우측 약 10 m의 거리에 비디오 카메라(60 Hz, Panasonic AG456)를고정시켜 셔터 스피드 1/50B초로 촬영 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 동원된 피험자는 하지 근육에 병력이 없는 활동적이고 신체 건강한 남자 대학생 17명을 대상자로 선택하였으며, 이들의 평균 연령은 24.4H1.4 yrs, 신장 177.06±4.8 cm, 체중 70.29±5.3 kg이다.
- 일반보행 동작과 파워보행 동작 순은 무작위 선택을 통해 실시되었으며, 일반보행 동작과 파워보행 동작 시신 발은 피험자의 발 크기별로 구입하여 사용하였다. 모든 연구대상자들은 근전도 값의 오차를 줄이고, 보행 동작의 움직임을 정확하게 파악하기 위해서 피험자 의상의를 탈의하고, 하의는 타이즈를 착용함으로써 표면 전극 부착을 용의하게 하였다.
데이터처리
- 각 구간별 하지근의 평균 및 최대 적분 근전도를 구하여 일반보행과 파워보행 시 하지근육세 유의한 차가 있는지를 밝히기 위해 통계 프로그램 SPSS 120을 이용해 유의수준 .05에서 대응표본 t검정(paired t-test)을 사용하였다
성능/효과
- IDLS 구간에서 최대 적분 근전도치 값을 살펴보면 측정하고자 하는 모든 하지근에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 높은 근육활동을 보였으며, 최대 적분 근전도치 역시 평균적분 근전도치에서와 같이 외즉광근을 제외한 즉정하고자 하는 모든 근육에서 일반보행 시 보다 파워보행 동작 시에서 통계적으로 유의하게 높은 근육활동이 나타났다. 특히 IDLS 구간에서는 대퇴이두근과 내측비복근, 외측비복근의 근육활동이 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 에서 최대 적분 근전도치 값이 약 10 %~20 %정도 높게 나타났다(표 1).
- 특히 대퇴이두근과 전경골근의 근육 활동이 다른 근육들에 비해 높은 근육활동을 보였다(표 2). ISIS 구간에서의 최대적분 근전도는 일반보행 동작과 파워보행 동작을 비교해 본 결과 모든 근육 활동에 있어서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 근육 활동이 전체적으로 높게 나타났다. 외측광근을 제외한즉 정하고자 하는 모든 근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 통계적으로 유의하게 높은 근육 활동이 나타났다.
- ISLS 구간에서의 평균적분 근전도는 일반보행 동작과 파워 보행 동작을 비교해 본 결과 모든 근육 활동에 있어서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 근육 활동이 전체 적으로 높게 나타났으며, 외측광근을 제외한 측정하고자 하는 모든 근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워 보행 동작 시에서 통계적으로 유의하게 높은 근육 활동이 나타났다. 특히 대퇴이두근과 전경골근의 근육 활동이 다른 근육들에 비해 높은 근육활동을 보였다(표 2).
- TOLS 구간에서의 평균 적분 근전도 값 역시 측정하고자 하는 모든 하지 근육의 활동이 일반보행 동작 시보다 파워보행 동작 시에서 근전도 값이 높게 나타났으며, 이 구간에서는 즉정하고자 하는 하지근의 모든근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 통계적으로 유의하게 높은 근전도치를 보였다. 특히 파워보행동작 시에서 내측광근, 외즉광근, 대퇴이두근, 전경골근의 근육 활동이 높게 나타났으며, 대퇴직근과내측비복근과 외측비복근의 근육활동은 다른 근육에 비해 상대적으로 낮은 근육활동이 나타났다(표 3).
- TSLS 구간에서의 평균 적분 근전도 값에서는 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 전체적으로높은 근육활동이 나타났으며, 대퇴직근, 내측광근, 외측광근, 대퇴이두근, 전경골근, 외즉비복근에서 일반보행동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 통계적으로 높은근육활동이 나타났다. 내측비복근의 경우 파워보행 동작 시에서 높은 근육활동을 보였으나 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- 전체적으로 ISLS 구간은 보행 동작에서 오른발이 지면에서 떨어지는 순간부터 오른발 뒤꿈치가 지면에 닿는 순간의 구간이다. 결과적으로 오른발이 공중에 떠있는 상태가 되지만, 오른발이 지면에서 떨어져공중기에 있더라도 오른발이 지면에 닿기 위해 대퇴이두근의 근육활동은 다른 근육에 비해 활발하게 이루어졌다. 또한 오른발 뒤꿈치가 지면에 닿는 순간에는 배 측 굴곡이 이루어지므로 상대적으로 전경골근의 근육 활동이 높게 나타났으리라 판단된다.
- 이는 파워보행 동작이 일반보행 동작보다 더욱 많은 근육활동을 유발시킴으로하지근의 근육강화 및 에너지 소비에 직접적으로 도움이 되는 유산소 운동으로써 파워보행을 활용 할 수 있을 것이라 판단되어진다. 따라서 본 연구의 결과 파워보행 동작이 건강유지와 다이어트를 원하는 사람들에게일반보행 보다 더 높은 효과가 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구의 결과를 종합해 보면 분석하고자 하는 모든근육에서 일반보행 동작 보다 파워보행 동작에서의 근육활동이 상대적으로 높게 나타났으며, 측정하고자 하는대부분의 하지근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 보행에서 통계적으로 유의하게 높은 근전도치가 나타났음을 알 수 있다. 이는 파워보행 동작이 일반보행 동작보다 더욱 많은 근육활동을 유발시킴으로하지근의 근육강화 및 에너지 소비에 직접적으로 도움이 되는 유산소 운동으로써 파워보행을 활용 할 수 있을 것이라 판단되어진다.
- ISIS 구간에서의 최대적분 근전도는 일반보행 동작과 파워보행 동작을 비교해 본 결과 모든 근육 활동에 있어서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 근육 활동이 전체적으로 높게 나타났다. 외측광근을 제외한즉 정하고자 하는 모든 근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 통계적으로 유의하게 높은 근육 활동이 나타났다. 특히 대퇴이두근과 전경골근의 근육 활동이 다른 근육들에 비해 높은 근육활동을 보였다(표 2).
- 대퇴직근과 내측비복근은 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 높은 근육활동이 나타났지만 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이 구간에서는 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 약 10-20 % 정도 높은 근전도치가 나타났다 (표 4). 이는 신체 중심을 강하게 앞과 위쪽으로 밀어내어 신체 중심 이동을 위한 추진력을 발생시키기 위해 슬관절의 신전근과 발목관절 저측굴곡근의 활동이 강하게 나타난 것으로 사료된다.
- 일반보행 동작과 파워보행 동작구간 중 IDLS 구간에서의 평균적분 근전도 값은 전체적으로 파워보행 동작이 일반보행 동작 시 보다 대체적으로 높은 근육 활동을 보였으며, 외측광근을 제외한 측정하고자 하는 하지 전 근육에서 일반보행 동작 보다 파워보행 동작 시 통계적으로 유의하게 높은 평균적분 근전도 값이 나타났다. 특히 파워 보행 동작 시 내측비복근과 외측비복근의 근육 활동이 다른 근육에 비해 높은 근육활동이 나타났다(표 1).
- 일반보행 동작과 파워보행 동작의 구간 별 근전도치를 비교해 본 결과 일반보행 동작 시 보다, 강하고 힘차게 걷는 파워보행 동작 시에서 측정하고자 하는 하지근의 대부분 근육활동이 전체적으로 높게 나타났다, 특히 보행 동작에서 주동근이 되는 대퇴직근, 내측광근, 외즉광근의 활동이 일반보행 동작보다 파워보행 동작에서 높게 나타났으며, 발이 지면에서 떨어지기 전지면을 힘껏 밀 때 사용되어지는 내측비복근, 외측비복근에서, 발뒤꿈치가 지면에 닿을 때 사용되어지는 전경골근에서 일반보행 동작보다 파워보행 동작에서 전체적으로 통계적으로 높은 유의한 근육활동이 나타났다,
- 최대 적분 근전도 값 역시 평균적분 근전도치와 유사하게 측정하고자 하는 하지근의 모든 근육에서 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시 전체적으로 높은 근전도 치를 보였으며 대퇴직근과 내측비복근을 제외한 나머지 근육에서 통계적으로 유의하게 높은 근육 활동이 나타났다. 대퇴직근과 내측비복근은 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 높은 근육활동이 나타났지만 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- 최대적분 근전도치의 경우 평균적분 근전도치와 유사하게 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시의 근육활동이 전체적으로 높게 나타났으며, 즉정하고자 하는 하지근의 모든 근육에서 통계적으로 높은 유의한차이를 보였다. 특히 파워보행 동작 시 내측광근 외측광근, 대퇴이두근, 전경골근, 외측비복근의 근육활동은일반보행 동작 시 보다 약 10-15 % 높은 근육활동을보였으며, 대퇴직근과 내측비복근의 근육활동은 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작에서 약 5 % 정도 높은 근전도치가 나타났다(표 3).
- 높은 근육활동이 나타났다. 특히 IDLS 구간에서는 대퇴이두근과 내측비복근, 외측비복근의 근육활동이 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 에서 최대 적분 근전도치 값이 약 10 %~20 %정도 높게 나타났다(표 1). 이는 오른발로 지면을 강하게 내딛기 위한 동작 때문에내측비복근과 외측비복근에서 높은 근육활동을 보인 것이며, 특히 파워보행이 일반보행에 비해 하지 근육에강한 근육활동을 유발하는 것으로 사료되어 진다.
- 내측비복근의 경우 파워보행 동작 시에서 높은 근육활동을 보였으나 통계적으로는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 특히 대퇴사두근인 대퇴직근, 내측광근 외즉광근과 전경골근, 외즉비복근의 근전도치가 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작 시에서 높게 나타났으며, 대퇴이두근과 내측광근의 근전도치는 상대적으로 낮게 나타났다(표 4).
- 특히 파워 보행 동작 시 내측비복근과 외측비복근의 근육 활동이 다른 근육에 비해 높은 근육활동이 나타났다(표 1).
- 보였다. 특히 파워보행 동작 시 내측광근 외측광근, 대퇴이두근, 전경골근, 외측비복근의 근육활동은일반보행 동작 시 보다 약 10-15 % 높은 근육활동을보였으며, 대퇴직근과 내측비복근의 근육활동은 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작에서 약 5 % 정도 높은 근전도치가 나타났다(표 3). 이는 지면에 오른발 뒤꿈치가 닿을 때 일반보행 동작 시 보다 파워보행 동작시에서 더욱 강하게 발뒤꿈치가 지면에 디딤으로써 이때 사용되어지는 전경골근에서 높은 근육활동이 나타난 것으로 생각된다.
- 통계적으로 유의하게 높은 근전도치를 보였다. 특히 파워보행동작 시에서 내측광근, 외즉광근, 대퇴이두근, 전경골근의 근육 활동이 높게 나타났으며, 대퇴직근과내측비복근과 외측비복근의 근육활동은 다른 근육에 비해 상대적으로 낮은 근육활동이 나타났다(표 3).
후속연구
- 있을 것으로 판단되어 진다. 또한 재활 및 트레이닝으로서 올바른 파워보행 운동방법을 제시할 수 있을 것이다.
- 차후 파워보행 동작 시 보다 의미 있는 결과를 도출하기 위해서 지면반력 분석, 3차원 동작분석 등과 같은운동학적, 운동역학적 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다
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