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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 노인들에게 빈번히 발생하는 낙상의 예방을 위해 균형 능력에 대한 역할의 중요성을 인식하고 이 기능을 발달시키기 위한 방법으로 율동 운동 프로그램을 이용한 균형능력 운동을 실시하여 노인들의 계단 보행 시 운동학적 분석 및 무게중심 이동 변인 분석을 통해 그 효과를 알아보는 것이 본 연구의 목적이다.
- 본 연구에의 목적은 노인들에게 빈번히 발생하는 낙상의 예방을 위해 균형 능력에 대한 역할의 중요성을 인식하고 이 기능을 발달시키기 위한 방법으로 12주간 율동운동 프로그램을 이용한 균형능력 운동을 실시하여 노인들의 계단 보행 시 그 효과를 운동학적 분석 및 지면반력 성분 분석을 통해 알아보는데 있다. 본 연구 결과에서 신체 무게 중심 이동의 경우 전후축과 수직축 방향에서 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 비교집단인 대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있었다.
제안 방법
- 계단 내려오기 보행 동작 시 균형능력 향상을 도모하기 위한 방법으로 하지의 근력 운동 및 상지의 유연성 운동을 통한 율동훈련 프로그램을 구성하였다. 본 운동은 연구의 대상자인 노인의 특성을 고려한 운동으로 한국무용을 위주로 구성 하였다.
- 계단 내려오기 보행 시 지면반력 성분을 측정하기 위해 지면반력기 3대를 계단에 고정시키고 샘플링 비율(sampling rate) 은 1,000Hz로 설정하였다. 또한 계단 보행 동작 시 착지 및 이지시의 이벤트 설정을 위해 전면에 디지털 캠코더를 설치하여 보행동작 전 구간을 동시 녹화하였다(Figure 3).
- 훈련실시 후 사후 실험은 사전 실험의 내용과 동일하게 실시하였다. 균형능력 향상훈련 효과의 검증을 위해 실시한 노인대상 사전 및 사후 실험 비교 이외에 훈련의 효과를 객관적으로 비교 검증하기 위해 정상인의 계단 내리기 보행시 주요 운동학적및 지면반력 성분을 확인하기 위해 대학생 비교군의 계단 내리기 보행 동작 실험을 노인과 동일한 조건하에 실시하였다.
- 계단보행의 매개변수를 분석하기 위하여 전, 후, 좌, 우, 대각선 방향으로 리얼타임 적외선 비디오카메라 7대를 설치하였다. 기준좌표계(global reference frame) 설정을 위하여 L자형 프레임을 이용하여 캘리브레이션을 1초간 실시한 후 캘리브레이션 막대기(wand bar)를 이용하여 약 2분 동안 공간의 좌표 값을 계산하였으며, 인체 37곳에 표면 마커(직경 25 mm)를 부착하여 실험을 실시하였다(Figure 1)
- 노인 피험자들을 대상으로 균형능력 훈련 처치 전 계단 내리기 보행 동작 시 3차원 동작분석시스템을 이용하여 하지관절의 각 변위 및 무게중심(COG) 이동 패턴을 파악하고, 동시에 지면반력기를 이용하여 지면반력 성분을 측정하였다. 사전 실험 실시 후 12주간 균형능력 향상 훈련을 노인 피험자 대상으로 실시하였다.
- 계단 내려오기 보행 시 지면반력 성분을 측정하기 위해 지면반력기 3대를 계단에 고정시키고 샘플링 비율(sampling rate) 은 1,000Hz로 설정하였다. 또한 계단 보행 동작 시 착지 및 이지시의 이벤트 설정을 위해 전면에 디지털 캠코더를 설치하여 보행동작 전 구간을 동시 녹화하였다(Figure 3).
- 조훈일 (2003)이 제시한 운동 강도 중 한국무용의 기본동작 굿거리 8분을 기준으로 심박수 171, 79% HRmax, 72% VO2max 범위 내의 범위를 초과하지 않았으며, 굿거리 8분이 넘을 경우 국악을 들으며 휴식하는 회복기 5분(심박수 50%감소)의 휴식기를 거쳐 프로그램을 구성하였다. 또한 굿거리장단의 율동이 익숙해진 후 7주차부터는, 박양선(2006)이 제시한 전정평형성 향상 프로그램의 회전운동을 보통빠르기(andante)에 맞추어 5주간 병행하였다.
- 계단 내려오기 보행 동작 시 균형능력 향상을 도모하기 위한 방법으로 하지의 근력 운동 및 상지의 유연성 운동을 통한 율동훈련 프로그램을 구성하였다. 본 운동은 연구의 대상자인 노인의 특성을 고려한 운동으로 한국무용을 위주로 구성 하였다. 조훈일 (2003)이 제시한 운동 강도 중 한국무용의 기본동작 굿거리 8분을 기준으로 심박수 171, 79% HRmax, 72% VO2max 범위 내의 범위를 초과하지 않았으며, 굿거리 8분이 넘을 경우 국악을 들으며 휴식하는 회복기 5분(심박수 50%감소)의 휴식기를 거쳐 프로그램을 구성하였다.
- 본 운동은 연구의 대상자인 노인의 특성을 고려한 운동으로 한국무용을 위주로 구성 하였다. 조훈일 (2003)이 제시한 운동 강도 중 한국무용의 기본동작 굿거리 8분을 기준으로 심박수 171, 79% HRmax, 72% VO2max 범위 내의 범위를 초과하지 않았으며, 굿거리 8분이 넘을 경우 국악을 들으며 휴식하는 회복기 5분(심박수 50%감소)의 휴식기를 거쳐 프로그램을 구성하였다. 또한 굿거리장단의 율동이 익숙해진 후 7주차부터는, 박양선(2006)이 제시한 전정평형성 향상 프로그램의 회전운동을 보통빠르기(andante)에 맞추어 5주간 병행하였다.
- 피험자에게 검정색 반 스판덱스를 갈아입힌 후 키와 몸무게를 측정한 후 줄자로 위 전상장골 가시(ASIS)에서 내측복사 (med. malleolus)까지의 거리를 측정해 다리 길이를 재고, 너비 측정기를 이용하여 상지에서 견봉(acromin)에서 겨드랑이까지의 거리를 측정(shoulder offset), 팔꿈치너비, 손목너비, 손바닥두께를 측정하고 하지에서 무릎너비와 발목너비를 측정하였다. 계단보행의 매개변수를 분석하기 위하여 전, 후, 좌, 우, 대각선 방향으로 리얼타임 적외선 비디오카메라 7대를 설치하였다.
대상 데이터
- malleolus)까지의 거리를 측정해 다리 길이를 재고, 너비 측정기를 이용하여 상지에서 견봉(acromin)에서 겨드랑이까지의 거리를 측정(shoulder offset), 팔꿈치너비, 손목너비, 손바닥두께를 측정하고 하지에서 무릎너비와 발목너비를 측정하였다. 계단보행의 매개변수를 분석하기 위하여 전, 후, 좌, 우, 대각선 방향으로 리얼타임 적외선 비디오카메라 7대를 설치하였다. 기준좌표계(global reference frame) 설정을 위하여 L자형 프레임을 이용하여 캘리브레이션을 1초간 실시한 후 캘리브레이션 막대기(wand bar)를 이용하여 약 2분 동안 공간의 좌표 값을 계산하였으며, 인체 37곳에 표면 마커(직경 25 mm)를 부착하여 실험을 실시하였다(Figure 1)
- 본 연구의 대상자는 Y지역에 거주하는 신체적 조건이 유사하고 정상 보행이 가능하며, 계단 보행 시 신체적 장애가 없는 65세 이상 75세 이하의 노인 10명과 정상적인 보행을 하는 대학생 10명을 대상으로 하였다. 대상자의 신체적 특성은 [Table 1]과 같다.
- 노인 피험자들을 대상으로 균형능력 훈련 처치 전 계단 내리기 보행 동작 시 3차원 동작분석시스템을 이용하여 하지관절의 각 변위 및 무게중심(COG) 이동 패턴을 파악하고, 동시에 지면반력기를 이용하여 지면반력 성분을 측정하였다. 사전 실험 실시 후 12주간 균형능력 향상 훈련을 노인 피험자 대상으로 실시하였다. 훈련실시 후 사후 실험은 사전 실험의 내용과 동일하게 실시하였다.
데이터처리
- 본 연구에서 분석된 계단 내려오기 보행 동작 시 운동학적 변인들은 신체 중심 이동, 몸통 각도, 그리고 하지 관절 각도이다(Figure 5). 노인 대상 12주간 균형 능력 향상운동이 운동학적 변인 및 지면반력 성분에 어떠한 영향을 미쳤는지를 비교 분석하기 위해 대학생 집단, 사전 노인 집단, 사후 노인 집단 간의 one-way ANOVA를 실시하였다. 사후 검정은 Scheffé's test를 이용하였다.
- 사후 검정은 Scheffé's test를 이용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 계단 내려오기 보행 동작 시 운동학적 변인 및 지면반력 성분을 분석하기 위해 [Figure 4]와 같이 동작을 각각 5개의 이벤트와 3개의 이벤트로 세분화하여 구성하였고, 그 근거는 Perry(1992)의 Gait Analysis의 보행주기를 기준으로 설정하였다.
성능/효과
- 이 같은 결과는 12주간의 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 정상인 집단인대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있음을 알 수 있게 한다. 계단 내려오기 보행 시 대학생 집단과 훈련 전후 노인집단 간의 신체 주요 관절의 평균 각도의 변화를 살펴본 결과 대체적으로 훈련 후 노인집단의 평균 각도의 패턴이 대학생 집단의 패턴과 유사하거나 근접하게 나타나 균형성 향상 훈련이 노인들의 관절 가동성을 향상시키는 것으로 확인이 되었다.
- 좌우축 및 수직축 방향에서의 신체 중심의 이동 변화는 대학생 집단 및 훈련 전후 노인 집단간의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 전후축 방향의 event 4에서 대학생 집단과 훈련 전 노인 집단 간에 유의한 차이가 나타났으나, 훈련 후 노인집단과는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- 무릎 관절 각도의 경우 좌우축 방향의 중간유각기(mid-swing) 시기에서 모든 집단에서 무릎 각도가 최대로 굴곡 되었고 대학생 집단과 전후 훈련 노인집단 모두 유의차가 발생하였지만 훈련후 노인집단이 훈련전보다 큰 무릎 굴곡을 나타났다. 또한 수직축방향에서 초기접지기(initial contact)와 재 초기접지기(re-initial contact)시 훈련 후 노인집단이 대학생 집단 및 훈련전 노인집단보다 무릎의 회전이 훨씬 감소된 것으로 나타났다.
- 무릎 관절 각도의 경우 좌우축 방향의 중간유각기(mid-swing) 시기에서 모든 집단에서 무릎 각도가 최대로 굴곡 되었고 대학생 집단과 전후 훈련 노인집단 모두 유의차가 발생하였지만 훈련후 노인집단이 훈련전보다 큰 무릎 굴곡을 나타났다. 또한 수직축방향에서 초기접지기(initial contact)와 재 초기접지기(re-initial contact)시 훈련 후 노인집단이 대학생 집단 및 훈련전 노인집단보다 무릎의 회전이 훨씬 감소된 것으로 나타났다.
- 발목 관절 각도의 경우 좌우축 방향의 초기접지기, 발끝떼기 (toe-off), 재 초기접지기에서 유의한 차이가 발생하였는데 입각 기구간(stance phase)에서는 대학생 집단에 비해 노인들이 발목 관절의 발등굽힘(dorsi-flexion)을 작게하고 특히 훈련후의 노인 집단에서 가장 작은 발목의 움직임이 나타났다. 그러나 발끝떼기에서는 훈련후 노인들이 높은 발바닥굽힘(plantarflexion)을 보여 노인들의 경우 발바닥 전체로 지면에 착지하려는 경향이 있고 이지시에는 발등을 펴려고 하는 경향이 나타났다.
- 본 연구 결과를 살펴보면 신체 무게 중심 이동의 경우 전후축 방향의 event 4에서 대학생 집단과 훈련 전 노인집단 간의 유의차가 발생하였으나 훈련 후에는 차이가 나타나지 않았다. 이 같은 결과는 12주간의 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 정상인 집단인대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있음을 알 수 있게 한다.
- 본 연구에의 목적은 노인들에게 빈번히 발생하는 낙상의 예방을 위해 균형 능력에 대한 역할의 중요성을 인식하고 이 기능을 발달시키기 위한 방법으로 12주간 율동운동 프로그램을 이용한 균형능력 운동을 실시하여 노인들의 계단 보행 시 그 효과를 운동학적 분석 및 지면반력 성분 분석을 통해 알아보는데 있다. 본 연구 결과에서 신체 무게 중심 이동의 경우 전후축과 수직축 방향에서 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 비교집단인 대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 신체 주요 관절의 평균 각도의 변화에서도 대체적으로 훈련 후 노인집단의 평균 각도의 패턴이 비교 집단의 패턴과 유사하거나 근접하게 나타나 균형성 향상 훈련이 노인들의 관절 가동성을 향상시키는 것으로 확인이 되었다.
- 신체 주요 관절 각도의 결과를 살펴보면 몸통 각도의 경우 좌우축에서만 모든 event에서 대학생 집단과 훈련 전후 노인집단간의 유의차가 나타남을 확인할 수 있었다. 신효성(2000)에 의하면 계단을 내려가기 위해서는 상체를 똑바로 세워서 신체의 무게중심을 기저면에 유지하거나 기저면 보다 위쪽에 유지 시켜 앞쪽으로 상체가 쏠리는 것을 방지해야 하고 상체가 회전 하려는 움직임을 감소시켜야 한다고 하였으나 본 연구에서는 훈련 후 노인의 경우 계단 내리기 보행 시 정상적인 내리기 보행과는 다른, 즉 상체를 신전시키기 보다는 오히려 굴곡 시키는 보행 형태를 취하는 것을 볼 수 있어 노인의 계단 보행이 일반 성인 보행과는 다르게 나타남을 알 수 있었다.
- 본 연구 결과에서 신체 무게 중심 이동의 경우 전후축과 수직축 방향에서 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 비교집단인 대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 신체 주요 관절의 평균 각도의 변화에서도 대체적으로 훈련 후 노인집단의 평균 각도의 패턴이 비교 집단의 패턴과 유사하거나 근접하게 나타나 균형성 향상 훈련이 노인들의 관절 가동성을 향상시키는 것으로 확인이 되었다.
- 본 연구 결과를 살펴보면 신체 무게 중심 이동의 경우 전후축 방향의 event 4에서 대학생 집단과 훈련 전 노인집단 간의 유의차가 발생하였으나 훈련 후에는 차이가 나타나지 않았다. 이 같은 결과는 12주간의 균형성 향상 훈련으로 인해 노인들의 신체 중심 이동 경로가 정상인 집단인대학생들의 신체 중심 이동 패턴과 유사한 형태로 변화된 것을 간접적으로 확인할 수 있음을 알 수 있게 한다. 계단 내려오기 보행 시 대학생 집단과 훈련 전후 노인집단 간의 신체 주요 관절의 평균 각도의 변화를 살펴본 결과 대체적으로 훈련 후 노인집단의 평균 각도의 패턴이 대학생 집단의 패턴과 유사하거나 근접하게 나타나 균형성 향상 훈련이 노인들의 관절 가동성을 향상시키는 것으로 확인이 되었다.
- 이와 같이 노인집단의 발목 관절의 각도는 훈련전보다 훈련 후가 대학생 집단과의 각도와는 매우 다르게 나타나 노인들의 경우 계단보행의 두려움으로 인해 보다 더 안정적인 착지를 위해 발목을 상대적으로 펴는(plantar flexion) 동작을 취하는 것으로 나타났다. 계단 내려오기 보행 시 각 event 별 지면반력에서도 노인들의 제한된 발목 움직임에 기인하여 지면반력 중 수직 성분이 상대적으로 대학생 집단보다 높게 나타나고 있지만 추진력을 일으키는 전후축 방향의 지면반력 성분을 살펴보면 중간 입각기에서 훈련후 노인집단이 훈련전에 비해 대학생 집단과 유사한 경향으로 변화되는 것이 발견되어 훈련의 효과인 것으로 판단된다.
- 지면반력 결과에서도 노인들의 제한된 발목 움직임에 기인하여 지면반력 중 수직 성분이 상대적으로 비교 집단보다 높게 나타나고 있지만 추진력을 일으키는 전후축 방향의 지면반력성분을 살펴보면 중간 입각기에서 훈련후 노인집단이 훈련전에 비해 비교 집단과 유사한 경향으로 변화되는 것이 발견되어 훈련의 효과인 것으로 판단된다.
후속연구
- 이상과 같이 노인들에게 적용한 균형성 향상 운동은 일부이지만 그 효과가 확인이 되어 본 과제에 적용된 율동 프로그램을 노인복지 및 건강증진을 위해 활용할 수 있을 것이다. 향후 본 연구 결과를 토대로 하여 노인을 대상으로 하는 전정평형성 및 균형성 향상 프로그램을 개발하여 낙상 관련 노인 상해 예방 프로그램으로 활용하면 고령화 사회에서 노인복지에 일조할 수 있을 것이라 기대한다.
- 이상과 같이 노인들에게 적용한 균형성 향상 운동은 일부이지만 그 효과가 확인이 되어 본 과제에 적용된 율동 프로그램을 노인복지 및 건강증진을 위해 활용할 수 있을 것이다. 향후 본 연구 결과를 토대로 하여 노인을 대상으로 하는 전정평형성 및 균형성 향상 프로그램을 개발하여 낙상 관련 노인 상해 예방 프로그램으로 활용하면 고령화 사회에서 노인복지에 일조할 수 있을 것이라 기대한다.
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