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제안 방법
- TreadmHl보행과 지면보행시 호흡가스분석장치 (Meta Max 3X, GER)> 착용하였으며 Mixing chamber방식으로 호홉가스정보를 계측하여 무선으로 신호를 PC로 전송하여 보행중의 에너지 소모를 측정하였다.
- 앞에 있는 힘측정 판에서는 발뒤축 접지(heel strike)를 감지하고 뒤에 있는 힘 측정 판에서는 발가락 들림(toe-을 감지하였으며 100Hz 샘플링으로 지면반발력 및 시공간변수 데이터를 획득 하였다. Treadmill과 지면에서의 걷기 운동에서의 보행속도차이를줄이기 위해 지면보행에서의 보행속도의 평균값에 해당하는 속도로 treadmill의 속도를 설정하였다. 지면 반발력 및 시공간 변수 비교에 있어서 동작 분석 시스템과 treadmill에서 각기 다른 샘플링 레이트로 측정된 데이터는 동기화 하여 비교하였다.
- 먼저 각 피검자들은 실험 실시 30분 전 실험에 대한 설명을듣고, 심박수와 호흡을 최대한 안정화하도록 하였다. 보행분석을 하기 위해서, Helen-Hayes marker set4]에 입각하여 14mm의 구형 반사 마커 16개를 해부학적 위치에 부착하고 6대의 적외선 카메라를 사용한 삼차원 동작분석시스템(VICON Motion Systems Ltd.
- 호흡을 최대한 안정화하도록 하였다. 보행분석을 하기 위해서, Helen-Hayes marker set4]에 입각하여 14mm의 구형 반사 마커 16개를 해부학적 위치에 부착하고 6대의 적외선 카메라를 사용한 삼차원 동작분석시스템(VICON Motion Systems Ltd., UK)과 4개의 힘측정판(OR6-6, AMTI, USA 2EA & Kistler, Switz2EA)을 연동하여 120Hz의 샘플링으로 삼차원 운동학적 데이터를 측정하였다(그림 1). 속도에 따른 treadmill 보행과 지면 보행의 에너지 소모도 차이를비교하기 위해 보통속도(약 1.
- 본 논문에서는 실험환경을 통제하고 동일한 환경을 구성하였으며 호흡가스 분석을 통해 treadmill과 지면에서 보통 속도와 빠른 속도의 걷기운동을 수행하였을 때 보행 속도에 따라 두 운동 간의 생체역학적인 차이점과 에너지 소모도 차이를 비교 분석하였다. 생체역학적인 차이점을살펴보기 위해 보행시 시상면에서 하지 관절의 움직임과 지면반발력을 통계적으로 비교하였고, 에너지 소모도 산출방법에 따라 에너지 소모도를 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 보통 속도와 빠른 속도에서의 지면보행과 treadmill 보행의 운동학적인 차이와 에너지 소모도 차이를 정량적으로 비교 분석하였다. 보통 속도의 보행에서 treadmill 보행과 지면 보행에서 하지관절의 움직임은 유사성을 보였지만 유각기시무릎 관절의 8.
- 분석하였다. 생체역학적인 차이점을살펴보기 위해 보행시 시상면에서 하지 관절의 움직임과 지면반발력을 통계적으로 비교하였고, 에너지 소모도 산출방법에 따라 에너지 소모도를 비교 분석하였다.
- , UK)과 4개의 힘측정판(OR6-6, AMTI, USA 2EA & Kistler, Switz2EA)을 연동하여 120Hz의 샘플링으로 삼차원 운동학적 데이터를 측정하였다(그림 1). 속도에 따른 treadmill 보행과 지면 보행의 에너지 소모도 차이를비교하기 위해 보통속도(약 1.5m/s) 의보행은 피검자가 편 안하다고 느끼는 속도로 자유보행 을 실시 하였으며, 빠른 속도(약2m/s)의 보행에서는 디지털 메트로놈(Matrix MDM40)을 이용하여 빠른 보행 속도를 유도하였다.
- 실험 절차는 그림2와 같이 실시하였으며 실험간 충분한 휴식을 고려하여 각 실험에 대한 영향을 미치지 않도록 하였다55분 동안의 보행 실험에서 호흡가스 분석기의 데이터 획득 구간 중 비교 구간은 운동시작 후 불안정한 에너지 소모도 수치에 따른 오차를 줄이기 위해 HR(Polar, HUN), VO2, VCO2의 정상상태 (Steady-state)인 구간 2분으로 설정하였다[12].
- 외부 환경에 간섭을 받지 않도록 3차원 동작분석 실험실 환경을구성히였으며, 온도와 습도가 동일한 상태에서 실험을 진행하였다. 또한 비정상적인 보행이나 많은 나이 차이가 에너지 소모량에 영향을 주지 않도록 특별한 질병이나 상해가 없고 정상적 보행 특성을 소유한 20대 남성 22명을 피검자로 선정하였다.
- Treadmill과 지면에서의 걷기 운동에서의 보행속도차이를줄이기 위해 지면보행에서의 보행속도의 평균값에 해당하는 속도로 treadmill의 속도를 설정하였다. 지면 반발력 및 시공간 변수 비교에 있어서 동작 분석 시스템과 treadmill에서 각기 다른 샘플링 레이트로 측정된 데이터는 동기화 하여 비교하였다.
- 데이터를 획득하였다. 피검자가 편안하다고 느끼는 속도와 빠른 보행속도에서 지면와 treadmill에서 각각 보행을 실시한 후시공간 변수(Temporal Spatial Parameters)와 시상면 관절각도 (Joint Angle), 수직 지면반발력 (Growid Reacti(Force) 을 분석하였다. 이때 수직 지면 반발력은 힘측정판에 대하여 수직인 힘을 의미하며 반발력은 각 피검자의 체중으로 무차원화 하였고, 시간은 한 보행주기로 무차원화 시켜 표시하였다.
대상 데이터
- 또한 비정상적인 보행이나 많은 나이 차이가 에너지 소모량에 영향을 주지 않도록 특별한 질병이나 상해가 없고 정상적 보행 특성을 소유한 20대 남성 22명을 피검자로 선정하였다. 피검자들의 평균 나이, 체중, 신장은 각각 25.
- 본 연구에서 지면보행은 삼차원 동작분석 실험실 내에 가로4m, 세로 3m의 직사각형 기준선을 그리고 기준선을 따라 원운동 보행을 실시하였고, treadmill보행은 2개의 힘측정판(Piezoelectric Force Plates)이 내장된 treadmill(HP Cosmos GatewayⅡ, GER)을 사용하였다. 앞에 있는 힘측정 판에서는 발뒤축 접지(heel strike)를 감지하고 뒤에 있는 힘 측정 판에서는 발가락 들림(toe-을 감지하였으며 100Hz 샘플링으로 지면반발력 및 시공간변수 데이터를 획득 하였다.
- 사용하였다. 앞에 있는 힘측정 판에서는 발뒤축 접지(heel strike)를 감지하고 뒤에 있는 힘 측정 판에서는 발가락 들림(toe-을 감지하였으며 100Hz 샘플링으로 지면반발력 및 시공간변수 데이터를 획득 하였다. Treadmill과 지면에서의 걷기 운동에서의 보행속도차이를줄이기 위해 지면보행에서의 보행속도의 평균값에 해당하는 속도로 treadmill의 속도를 설정하였다.
- 에너지 소모도 비교 실험에 있어서 treadm보행과 지면 보행의 운동학적 차이을 비교하기위해 삼차원동작분석 실험에 의한 운동학적 데이터를 획득하였다. 피검자가 편안하다고 느끼는 속도와 빠른 보행속도에서 지면와 treadmill에서 각각 보행을 실시한 후시공간 변수(Temporal Spatial Parameters)와 시상면 관절각도 (Joint Angle), 수직 지면반발력 (Growid Reacti(Force) 을 분석하였다.
데이터처리
- 운동학적 데이터와 에너지 소모도 비교에 있어서 통계적인 차이가 있는지를 검정하기 위해 SPSS(IZO) 통계 프로그램을 이용하여 비모수적 방법#으로 대응 표본 검정을 수행하였으며, 유의 수준ePV0.05로 설정하였다.
이론/모형
- 9+0, 654 x Vin%) (Sin m/sec)]는 상대적산소흡입랑<V6)값에 해당하며, V는treadmill 기울기, S는 속도 T는 시간, W는 몸무게를 나타낸다. IKcal는4.2KJ에 해당하므로 trsdmni에서 산출된 에너지 소모도는 Kc&l값으로 환산하여 호흡가스분석장치 에서 산출된 에너지 소모도와 비교하였으며 , 실험에서 사용한 호흡가스분석장치에서의 에너지 산출은 식(2)의 Weir Method를 이용하여 산출되었다, 여기서 RER(Respi- ratory Exchange Ratio)은 CO와2의 교환 비율을 나타낸다. .
- 실험에서 사용한treadmill에서 에너지 소모도은내부적으로식 (1)의 Margaria fbmidar를 이용하여 산출되었다[9]
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