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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 스포츠 활동에서 나타나는 다양한 방향의 착지 중에서 대표적이라 할 수 있는 정면, 좌측, 우측 3가지 방향의 착지 시 발목과 무릎의 주요 상해 기전과 관련된 변인들의 차이를 규명하고자 한다.
- 본 연구는 드롭랜딩 시 착지 방향이 발목과 무릎의 주요 상해 기전에 미치는 영향을 살펴보는 것이었다. 연구 결과 다음과 같은 결론은 얻었다.
- 많은 선행연구에서 드롭랜딩에 대한 연구가 진행되고 있지만 한 방향으로의 착지 동작을 주 내용으로 하고 있다. 이에 본 연구는 드롭랜딩 동작 시 착지 방향에 따른 하지관절의 변화를 운동학적, 운동역학적으로 분석하여 상해와 관련된 부분들을 살펴보고 예방적 차원에서의 접근을 시도하기 위해 실시하였다.
제안 방법
- 본 실험은 Y대학교 운동역학 실험실에서 이루어졌으며, 실험에 참가한 대상자 모두는 실험 중 발생할 수 있는 부상을 예방하기 위해 15분간의 스트레칭과 준비운동으로 워밍업과 드롭 랜딩을 5번 연습을 실시한 후 실험에 참여하였다. 대상자 모두에게 자신의 발과 신체 사이즈에 맞는 동일한 제품의 운동화(FTY No.CLU 600001, Adidas)와 스판재질의 운동복을 착용한 후, 하지관절의 해부학적 경계점에 14 mm의 구형반사마커 16개를 [Figure 2]와 같이 부착하였다.
- 본 실험에서는 자체적으로 제작한 목제 점프대를 이용하여 45 cm 높이에서 드롭랜딩을 실시할 수 있도록 하였다. 점프대와 착지지점인 지면반력기까지의 거리는 20 cm로 하였다.
- 본 실험은 Y대학교 운동역학 실험실에서 이루어졌으며, 실험에 참가한 대상자 모두는 실험 중 발생할 수 있는 부상을 예방하기 위해 15분간의 스트레칭과 준비운동으로 워밍업과 드롭 랜딩을 5번 연습을 실시한 후 실험에 참여하였다. 대상자 모두에게 자신의 발과 신체 사이즈에 맞는 동일한 제품의 운동화(FTY No.
- 세 가지 방향의 드롭랜딩에 대한 동작분석을 위해 8대의 적외선 카메라(Vicon MX-F20, Oxford Metric Ltd, Oxford, UK)로 구성된 동작분석시스템(Vicon Motion Systems, Oxford Metrics Ltd, Oxford, UK)을 이용하였으며 200 Hz로 착지 시 하지의 움직임을 캡쳐하였다.
- 수집된 수직지면반력 데이터 값을 일반화하기 위해 각 대상자들의 몸무게(body weight)로 나누었다. 착지순간(initial contact)은 발이 지면에 닿는 순간의 최저 한계치를 8 N으로 하여 그 이상의 값이 나오는 시점으로 하였다.
- 실험 전 각 대상자들의 신장과 체중을 측정하였고 하지관절의 중앙을 구하기 위해 줄자를 이용하여 다리의 길이를 측정하였고 캘리퍼를 이용하여 무릎과 발목의 너비를 측정하였다.
- 실험에서의 구령은 “시작”으로써 “시”라는 구령에 왼발 발을 들은 후 “작”에 주사용발인 오른발로 드롭랜딩을 연성착지로 실시하도록 지시하였다.
- 운동학적 변인으로는 발목과 무릎의 착지순간의 각도와 최대 각도 그리고 그때까지 소요된 시간을 분석하였다. 운동역학적 변인으로는 각 구간별 최대 수직지면반력 값과 그때까지의 소요시간을 분석하였으며 소요시간 중 2차-1차 peak force time은 1차 peak force 시점부터 2차 peak force까지 소요된 시간을 측정하였다.
- 운동학적 변인으로는 발목과 무릎의 착지순간의 각도와 최대 각도 그리고 그때까지 소요된 시간을 분석하였다. 운동역학적 변인으로는 각 구간별 최대 수직지면반력 값과 그때까지의 소요시간을 분석하였으며 소요시간 중 2차-1차 peak force time은 1차 peak force 시점부터 2차 peak force까지 소요된 시간을 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상자들은 Y 대학교에 재학 중인 체육과 남학생 15명(나이: 22.7±3.5 years, 신장: 174.9±7.1 cm, 체중: 69.4±6.7 kg) 으로, 이들 모두는 최근 1년 동안 하지관절 및 전신에 어떠한 부상 경험도 없었으며 축구경기 시 킥을 오른발로 하는 자들을 선정하였다.
- 지면반력 데이터를 수집하기 위해 사용된 지면반력기 (ORG-6, AMTI, Watertown, MA)는 2000 Hz로 수집하였으며 착지지점의 지면과 높이를 맞추어 1대를 사용하였다.
데이터처리
- 각 대상자들의 드롭랜딩 시 3가지 방향으로의 착지동작은 4번 실시되었으며 모든 평균값으로 구하였다. 정면, 좌측, 우측 착지 간의 운동학적, 운동역학적 변인들에 대한 차이를 알아보기위해 SPSS 15.
- 정면, 좌측, 우측 착지 간의 운동학적, 운동역학적 변인들에 대한 차이를 알아보기위해 SPSS 15.0 통계패키지 내의 One-Way ANOVA를 이용하였으며 사후분석은 Duncan을 이용하여 α=.05의 유의도 수준에서 검증하였다.
성능/효과
- 1. 3가지 착지 방향에 따라 발목에서는 정면 방향이 착지순간 발목 족저굴곡각이 컸으며, 착지순간 발목 내번각은 우측으로 착지 시 큰 것으로 나타났다.
- 2. 3가지 착지 방향에 따라 무릎에서는 착지순간 무릎 외반 각은 좌측으로 착지 시 가장 큰 것으로 나타났다.
- 3. 3가지 착지 방향에 따라 1차 피크포스는 정면으로 착지시 가장 컸으며, 2차 피크포스까지의 소요시간과 2-1 피크 포스까지의 소요시간은 우측으로 착지 시 가장 큰 것으로 나타났다.
- 선행연구(Thomas, Michael & Mark, 2008)에서는 착지 동작 시 무릎관절의 굴곡각을 크게 함으로써 무릎의 상해를 줄여줄 수 있다고 보고하였는데 이 결과와 비교할 때 좌측, 우측으로 착지할 때보다 정면으로 착지할 때 무릎의 상해 발생률이 낮아질 것으로 판단되어진다. 그러나 무릎이 최대굴곡까지의 소요시간은 정면 착지가 가장 짧은 것으로 나타났는데, 이것은 착지 과정에서 외력으로부터의 충격을 받았을 시에는 무릎의 상해를 유발시킬 수 있는 확률을 높여 줄 것으로 사료된다. 그 이유는 전방 착지 시 가장 큰 무릎관절의 가동범위를 보였음에도 불구하고 가장 빠르게 굴곡을 시키는 것으로 나타났는데, 그 과정에서 예상치 못한 충돌이 발생하였을 경우, 예를 들어 공중동작에서 상대선수와 충돌을 하였을 경우, 혹은 무릎에 직접적인 신체접촉으로 인해 외반력이 발생할 경우에는 무릎의 상해 발생률이 높아질 수 있기 때문인 것이다.
- 따라서 정면으로 착지 가 우측으로 착지할 때보다 착지 직전에 발목을 더 족저굴곡시켜 착지 후 몸이 전방으로 나아가려는 것을 막기 위한 동작으로 판단된다. 또한 착지순간 발목관절의 내번각(inversion)은 우측으로 착지 시 유의 하게 높은 것으로 나타났다. 이것은 정면으로 착지 시 몸이 전방으로 나가려는 것처럼 우측으로 착지 시에는 몸이 우측으로 나가게 된다.
- 본 연구에서는 착지 방향에 따라 착지 동작 시 발목과 무릎관절에서의 운동학적, 운동역학적 차이점이 다소 있었음을 보여주고 있다.
- 본 연구에서는 착지순간 발목은 모든 방향에서 모두 족저굴곡이 되어 착지를 하였으나 발목의 내번각(inversion)은 정면에 비해 우측으로 착지 시 더 컸기 때문에 우측으로 착지 시 발목의 상해 발생률이 높을 것으로 판단된다. 우측, 좌측 착지에 대한 선행연구(Ford et al.
- 본 연구에서는 피크 값을 1차와 2차로 나누어서 분석하였으며, 각 방향에 따른 최대 수직지면반력(PVGRF)에 대해 알아 본 결과, 발의 앞꿈치가 닿을 때 발생하는 1차 최대 지면반력 값은 정면이 우측에 비해 유의하게 높은 값을 나타내었다. 이것은 정면으로 착지 시 몸이 전방으로 나가려는 것을 막기 위해 착지순간 발목을 족저굴곡시킴과 동시에 체중을 앞꿈치에 실음으로써 발생한 것으로 사료된다.
- 위의 결과를 종합하여 보면 주요 무릎 상해기전 중의 하나인 외반각이 크게 나오는 좌측 착지 시에는 좌측 방향의 착지를 모방한 올바른 착지 훈련과 발목의 주요 상해기전인 내번이 크게 나오는 우측 착지의 경우는 관상면에 대한 신장성 (eccentric) 훈련과 피크포스가 크게 발생하는 정면 착지 시에는 올바른 무릎 굴곡 전략이 필요할 것이다. 이와 함께 전체적인상해 예방을 위해 착지에 따른 올바른 전략과 관련된 변인들의 고유수용감각 훈련이 되어져야 한다고 판단된다.
- 착지순간 무릎관절의 외반(valgus)각도는 좌측 방향으로의 착지가 우측으로 착지 할 때보다 유의하게 높았다. 이것은 우측 착지 시 착지 과정에서 몸이 왼쪽으로 나가려는 것을 막아주기 위한 동작으로 무릎이 안쪽으로 들어가는 힘이 발생된 것이며, 착지순간의 외반(valgus)각이 크다는 것은 착지동작 중 무릎의 전방십자인대와 내측부인대(MCL)의 손상을 유발시킬 수 있는 주요한 요인으로 판단되어진다.
- 착지순간 무릎관절의 외반각(valgus)은 좌측이 우측에 비해 유의하게 높은 것으로 나타났으며(p.05) 무릎이 최대 외반될 때까지 소요된 시간은 정면과 좌측이 우측에 비해 빠른 것으로 나타났다(p<.05).
- 착지순간 발목의 내번각(inversion)은 정면에 비해 우측으로 착지 시 유의하게 컸으며(p.05) 발목의 최대내번까지 소요된 시간은 정면이 좌측과 우측에 비해 빠른 것으로 나타났다(p<.05).
- 착지순간 발목의 족저굴곡각(plantar flexion)은 좌측 방향에 비해 정면으로 착지 시 유의하게 컸으며(p.05) 발목이 최대 배측굴곡까지 소요된 시간은 정면, 좌측, 우측 순으로 빠르게 나타났다(p<.05).
후속연구
- 착지하는 방향이 상해를 유발시킬 수 있을 것으로 생각되지만 지금까지의 연구들을 살펴보면, 착지의 방향이 단일 평면, 다시 말해 앞쪽 방향으로 떨어지는 형태의 연구가 주를 이루고 있다(조성초, 채정룡, 1998; McNitt-Gray, 1993; Decker, Torry, Wyland, Sterett & Steadman, 2003; Kernozek, Torry, Hoof, Cowley & Tanner, 2005; Salci, Kentel, Heycan, Akin & Korkusuz, 2004). 그러나 실제 경기나 연습 상황에서 착지의 방향은 상황에 따라서 앞쪽뿐만이 아닌 어느 방향으로도 이루어질 수 있으므로 착지 방향에 따른 연구가 상해 예방을 위한 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.
- , 2006)의 착지순간 내번각을 살펴보면 본 연구와는 반대되는 결과를 보이고 있다. 이는 착지 높이가 13.5 cm와 45 cm의 차이와 점프대와 착지지점의 거리를 제외한 다른 변인들은 같은 것으로 보아 추후 이 부분에 대한 세밀한 연구가 필요가 있을 것으로 본다. 반면 착지 순간 무릎 외반각의 경우는 좌측 착지가 우측 착지에 비해 큰 것으로 나타났는데 이는 선행연구와 같은 결과를 보이고 있다.
- 추후 연구로는 각 방향에 따른 종합적인 운동학적, 운동역학적 변인들의 연구와 착지 시 높이에 따른 연구를 통해 발목과 무릎에 작용하는 모멘트와 파워를 분석하고 EMG를 부착하여 근활성도와 함께 상해예방 관점에서 접근이 필요할 것으로 보인다.
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