선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 기능성 인솔의 다이어트 효과를 생체역학적으로 분석하기 위하여 보행 시 발생하는 하지 근육의 활성도와 기립작업자세 유지 시 발생하는 근육의 활성도를 비교 분석하여 하였다.
- 본 연구에서는 기능성 인솔의 생체역학적 성능을 검증하기 위하여 보행 시 그리고 기립작업 시 나타나는 근활성도를 비교 분석하였다. 보행 시 나타나는 근활성도를 비교 분석하기 위한 변인으로는 전체 보행 구간(total gait cycle), 입각기(stances period), 유각기(swing period) 그리고 마지막으로 입각기 구간을 총 4단계로 나누어 분석하였다.
- 본 연구의 목적을 위하여 보행이라는 기능적 동작 수행과 기립작업자세 유지 시에 따른 근육의 자발적인 신경근 활성에 대한 전기적 신호를 분석함으로써 기능성 인솔이 근육에 미치는 영향력을 알아보고자 하였다.
- 이에 본 연구는 다이어트 신발에 대한 접근 방법을 달리하여 기능성 인솔이 보행뿐만 아니라 기립작업 자세 유지 시 발생하는 하지근육의 활성도에 대한 생체역학적 성능평가를 통해 다이어트 효과를 검증해 보고자 한다.
제안 방법
- 근활성도 비교를 위한 근전도 분석 변인으로는 근육의 전기신호를 다양한 필터링을 통하여 근신호를 정량화한 값인 RMS(root mean square) 값을 사용하였으며 근육의 원신호를 Band Pass(10 Hz, 350 Hz) 필터링 한 후, RMS 값으로 스무딩(smooding)하였다.
- 본 실험에 사용된 인솔은 PU(polyurethane) 소재를 사용하여 재작되었으며 고밀도 반발 탄성패드, 아치 지지용 컵솔, 발 뒤꿈치 충격흡수용 저탄성 패드와 폴리머젤을 복합적으로 사용한 제품이다[Figure 1]. 기능성 인솔의 근활성도를 비교 평가하기 위한 대조군은 연구 대상자들이 일상생활에서 사용하고 있는 신발의 인솔을 사용하여 실험을 수행하였으며 신발은 walking 화를 착용하도록 하였다.
- 또한, 기립작업 시 발생하는 근활성도를 비교 분석하기 위해 불균형 기립작업 자세에서 나타나는 근활성도를 평가하기 위한 외발 기립자세(one foot standing)와 바른 기립작업 자세에 유지시 나타나는 근활성도를 평가하기 위한 양발 기립자세(two foot standing)를 선정하여 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 기능성 인솔의 생체역학적 성능을 검증하기 위하여 보행 시 그리고 기립작업 시 나타나는 근활성도를 비교 분석하였다. 보행 시 나타나는 근활성도를 비교 분석하기 위한 변인으로는 전체 보행 구간(total gait cycle), 입각기(stances period), 유각기(swing period) 그리고 마지막으로 입각기 구간을 총 4단계로 나누어 분석하였다. 입각기는 보행 구간에서 발이 바닥에 접촉되어 있는 heel strike에서 toe off 까지를 말하며(보행 구간의 0~62%) 유각기는 보행 구간에서 발이 공중에서 swing되는 toe off에서 다음 heel strike 까지를 말한다(보행 구간의 63~100%).
- 본 실험에 참여한 연구 대상자는 과거 하지의 질병과 발의 형태학적 변형을 가지고 있지 않으며, 정상적인 보행 형태를 가지고 있는 신체 건강한 20대 여성 10명을 대상으로 실시하였다. 실험 전 모든 연구 대상자들에게 본 실험의 목적과 방법을 설명하고 실험 참가 동의서를 작성한 후 실험을 수행하였다. 연구 대상자의 신체적 특성은 다음의 [Table 1]과 같다.
- 실험은 하지 주동근의 피부 표면에 2 cm 간격으로 고정 된 표면전극을 부착한 후 약 10분간의 에이징(aging) 과정을 통해 측정오차를 줄여 근전도 신호를 검출하였다.
대상 데이터
- 입각기 구간에서 총 4단계 중 1단계는 초기 접지기(initial contact)와 부하 반응기(loding response) 국면으로 전체 보행 구간 중 12%(입각기의 0~25%)까지에 해당하는 지점을 선정하였다. 2단계는 전체 보행 구간 중 31%(입각기의 25~50%)까지에 해당하는 중간 입각기(mid-stance) 국면을 선정하였다. 3단계는 말기 입각기(terminal stance) 국면으로 전체 보행 구간 중 50%(입각기 50~75%)까지에 해당하는 지점을 선정하였으며, 마지막으로 4단계는 전 유각기(pre-swing) 국면으로 전체 보행 구간 중 62%(입각기 75~100%)까지에 해당하는 지점을 선정하였다(Figure 4).
- 2단계는 전체 보행 구간 중 31%(입각기의 25~50%)까지에 해당하는 중간 입각기(mid-stance) 국면을 선정하였다. 3단계는 말기 입각기(terminal stance) 국면으로 전체 보행 구간 중 50%(입각기 50~75%)까지에 해당하는 지점을 선정하였으며, 마지막으로 4단계는 전 유각기(pre-swing) 국면으로 전체 보행 구간 중 62%(입각기 75~100%)까지에 해당하는 지점을 선정하였다(Figure 4).
- 본 실험에 사용된 인솔은 PU(polyurethane) 소재를 사용하여 재작되었으며 고밀도 반발 탄성패드, 아치 지지용 컵솔, 발 뒤꿈치 충격흡수용 저탄성 패드와 폴리머젤을 복합적으로 사용한 제품이다[Figure 1]. 기능성 인솔의 근활성도를 비교 평가하기 위한 대조군은 연구 대상자들이 일상생활에서 사용하고 있는 신발의 인솔을 사용하여 실험을 수행하였으며 신발은 walking 화를 착용하도록 하였다.
- 본 실험에 참여한 연구 대상자는 과거 하지의 질병과 발의 형태학적 변형을 가지고 있지 않으며, 정상적인 보행 형태를 가지고 있는 신체 건강한 20대 여성 10명을 대상으로 실시하였다. 실험 전 모든 연구 대상자들에게 본 실험의 목적과 방법을 설명하고 실험 참가 동의서를 작성한 후 실험을 수행하였다.
- 실험에 사용된 근전도 장비는 [Figure 3]과 같은 TeleMyo DTS telemetry system(Noraxon)을 사용하였으며 근전도 신호의 분석은 Noraxon 사의 MyoResearch XP System(version 1.04)을 사용하였다.
- 연구 대상자들은 측정 시간동안의 정상적인 보행을 유지하기 위하여 0.66 m/step의 한국인 평균일반 보행 속도를 토대로 트레드밀(treadmill)에서 약 4.2 km/h의 속도로 보행연습을 충분히 실시한 후 데이터를 수집 하였다(Ryu, Choi, Choi & Chung, 2006).
- 이에 보행 시 사용되는 하지 주동근 중 [Figure 2]와 같이 전경골근(TA, tibialis anterior), 비복근(GA, gastrocnemius), 외측 광근(VL, vastus lateralis) 그리고 대퇴이두근(BF, biceps femoris)의 4가지 주동근을 선정하였다(박승범 등, 2010). 전경골근과 비복근은 발목의 굽힘과 폄을 주도하는 근육이며 외측광근과 대퇴이두근은 무릎의 굽힘과 폄을 주도하는 근육으로 보행 시 근육의 활동량을 측정하기 위해 주로 사용되어 지고 있다.
- 입각기 구간에서 총 4단계 중 1단계는 초기 접지기(initial contact)와 부하 반응기(loding response) 국면으로 전체 보행 구간 중 12%(입각기의 0~25%)까지에 해당하는 지점을 선정하였다. 2단계는 전체 보행 구간 중 31%(입각기의 25~50%)까지에 해당하는 중간 입각기(mid-stance) 국면을 선정하였다.
데이터처리
- 기능성 인솔의 하지 주동근에 미치는 근활성도를 비교 분석하기 위해 본 실험에서 얻어진 원자료(raw data)를 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 그리고 개발 인솔과 대조군 인솔간의 통계적인 차이를 규명하기 위해 Windows SPSS(ver 17.0)을 사용하여 독립 t검정(independent t-test)를 실시하였다. 통계적 유의수준은 p<.
- 기능성 인솔의 하지 주동근에 미치는 근활성도를 비교 분석하기 위해 본 실험에서 얻어진 원자료(raw data)를 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 그리고 개발 인솔과 대조군 인솔간의 통계적인 차이를 규명하기 위해 Windows SPSS(ver 17.
성능/효과
- 입각기 시의 보행 국면에 따른 분석을 살펴보면 1단계인 초기 입각기-부하 지지기에서는 기능성 인솔 착용 시 발목과 무릎의 굽힘을 주도하는 전경골근과 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 나타내었으며, 2단계인 중간 입각기에서는 발목의 굽힘과 무릎의 폄을 주도하는 전경골근과 외측광근에서 높은 근활성도를 보였다. 3단계인 말기 입각기에서는 발목, 무릎의 폄과 무릎의 굽힘을 주도하는 비복근, 외측광근 그리고 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 보였으며, 마지막으로 4단계인 전 유각기에서는 발목의 폄과 무릎의 굽힘을 주도하는 비복근과 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 나타내었다. 이렇게 기능성 인솔 착용시 유각기에서의 근활성도 촉진효과가 증진되는 이유로는 Nigg et al.
- 각 근육별 경향을 살펴 보면 전경골근에서는 기능성 인솔이 13.57±9.69 μV, 대조군 인솔이 15.94±12.97 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며 비복근에서는 기능성 인솔이 18.45±16.09 μV, 대조군 인솔이 14.25±1 .51 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 각 근육별 경향을 살펴 보면 전경골근에서는 기능성 인솔이 255.43±140.63 μV, 대조군 인솔이 244.08±120.01 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 비복근에서는 기능성 인솔이 60.25±26.98 μV, 대조군 인솔이 78.59±37.62 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 각 근육별 경향을 살펴 보면 전경골근에서는 기능성 인솔이 79.93±27.82 μV, 대조군 인솔이 89.08±3 .36 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 비복근에서는 기능성 인솔이 390.13±195.43 μV, 대조군 인솔이 374.25±130.29 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났다.
- 각 근육별 경향을 살펴보면 전경골근에서는 기능성 인솔이 103.00±30.38 μV, 대조군 인솔이 128.49±68.89 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 비복근에서는 기능성 인솔이 214.34±108.64 μV, 대조군 인솔이 183.94±140.59 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났다.
- 그리고 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 86.00±39.70 μV, 대조군 인솔이 88.49±47.72 μV로 나타나 대조군 인솔의 근활성도가 높은 것을 알 수 있었다.
- 그리고 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 99.01±61.59 μV, 대조군 인솔이 127.21±12 .85 μV로 나타나 대조군 인솔의 근활성도가 높은 것을 알 수 있었다.
- 이처럼 입각기와 유각기의 모든 보행 구간에서 고른 근육의 활성도를 나타내며, 입각기 구간의 4단계의 보행 국면에 따라 보행에 직접적으로 관여하는 주동근 역시 고른 활성도를 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 외발 기립자세에서는 기능성 인솔의 효과가 크게 나타나지 않았으나 양발 기립자세에서 비복근과 대퇴이두근에 높은 근활성도를 보임을 알 수 있었다.
- 그리고 외측 광근에서는 기능성 인솔이 224.88±109.64 μV, 대조군 인솔이 232.00±121.72 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 145.70±90.3 μV, 대조군 인솔이 117.95±74.8 μV로 나타나 기능성 인솔의 근활성도가 높은 것을 알 수 있었다.
- 그리고 외측광근에서는 기능성 인솔이 15.23±9.45 μV, 대조군 인솔이 17.99±7.76 μV로 나타나 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 20.66±16.69 μV, 대조군 인솔이 23.20±14.18 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 그리고 외측광근에서는 기능성 인솔이 26.74±18.69 μV, 대조군 인솔이 32.35±16.18 μV로 나타나 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 37.86±17.24 μV, 대조군 인솔이 34.78±16.72 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 그리고 외측광근에서는 기능성 인솔이 55.89±64.89 μV, 대조군 인솔이 49.90±50.7 μV로 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 53.00±27.0 μV, 대조군 인솔이 41.43±19.4 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 그리고 외측광근에서는 기능성 인솔이 8.70±6.2 μV, 대조군 인솔이 12.96±9.84 μV로 나타나 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 18.65±13.56 μV, 대조군 인솔이 17.15±12.90 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났다.
- 기립자세에 따른 연구 결과를 살펴보면 외발 기립자세에서는 모든 근육에서 대조군 인솔이 높은 근활성도를 보였으며 양발 기립자세에서는 발목의 폄과 무릎의 굽힘을 주도하는 비복근과 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 나타내었다.
- 05). 또한 기능성 인솔 착용 시 입각기와 유각기를 분석한 결과 발바닥이 지면에 닿는 입각기에서는 전경골근과 대퇴이두근의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었으며, 유각기에서는 입각기와는 반대의 경향이 나타나 비복근과 외측광근에서 높은 근활성도를 보임을 알 수 있었다. 이는 기능성 인솔 착용 시 입각기에서는 발목과 무릎의 굽힘을 주도하는 전경골근과 대퇴이두근의 활동량이 높아지며, 유각기에서는 발목과 무릎의 폄을 주도하는 비복근과 외측광근의 활동량이 증가하여 하지 근육의 고른 활동량을 제공하여 다이어트 효과를 촉진 시켜 줄 것으로 판단된다.
- 보행 시 발생하는 하지 근육의 근활성도를 비교 분석한 결과를 살펴보면 기능성 인솔을 착용함에 따라 입각기에서는 전경골근과 대퇴이두근의 근활성도가 대조군 인솔에 비해 높게 관찰되었으며 유각기에서는 비복근과 외측광근의 근활성도가 대조군 인솔에 비해 높게 나타나 전체 보행 구간에서 보행에 관련된 주동근의 근활성도가 높을 알 수 있었다. 또한 모든 입각기의 4가지 단계에서도 고른 근육의 사용을 통해 다이어트 효과가 대조군 인솔에 비해 높게 관찰됨을 알 수 있었다. 이는 운동을 목적으로 행해지는 보행 시 기능성 인솔을 착용함으로써 더욱 높은 효과를 유도할 수 있을 것으로 보인다.
- 보행 시 발생하는 하지 근육의 근활성도를 비교 분석한 결과를 살펴보면 기능성 인솔을 착용함에 따라 입각기에서는 전경골근과 대퇴이두근의 근활성도가 대조군 인솔에 비해 높게 관찰되었으며 유각기에서는 비복근과 외측광근의 근활성도가 대조군 인솔에 비해 높게 나타나 전체 보행 구간에서 보행에 관련된 주동근의 근활성도가 높을 알 수 있었다. 또한 모든 입각기의 4가지 단계에서도 고른 근육의 사용을 통해 다이어트 효과가 대조군 인솔에 비해 높게 관찰됨을 알 수 있었다.
- 이처럼 입각기와 유각기의 모든 보행 구간에서 고른 근육의 활성도를 나타내며, 입각기 구간의 4단계의 보행 국면에 따라 보행에 직접적으로 관여하는 주동근 역시 고른 활성도를 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 외발 기립자세에서는 기능성 인솔의 효과가 크게 나타나지 않았으나 양발 기립자세에서 비복근과 대퇴이두근에 높은 근활성도를 보임을 알 수 있었다.
- 입각기 시의 보행 국면에 따른 분석을 살펴보면 1단계인 초기 입각기-부하 지지기에서는 기능성 인솔 착용 시 발목과 무릎의 굽힘을 주도하는 전경골근과 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 나타내었으며, 2단계인 중간 입각기에서는 발목의 굽힘과 무릎의 폄을 주도하는 전경골근과 외측광근에서 높은 근활성도를 보였다. 3단계인 말기 입각기에서는 발목, 무릎의 폄과 무릎의 굽힘을 주도하는 비복근, 외측광근 그리고 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 보였으며, 마지막으로 4단계인 전 유각기에서는 발목의 폄과 무릎의 굽힘을 주도하는 비복근과 대퇴이두근에서 높은 근활성도를 나타내었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 비복근에서 기능성 인솔은 195.96±78.73 μV, 대조군 인솔 61.74±63.86 μv로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 외측광근에서는 기능성 인솔이 93.72±54.15 μV, 대조군 인솔이 63.54±46.70 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 비복근에서는 기능성 인솔이 111.56±63.54 μV, 대조군 인솔이 127.01±60.42 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 외측광근에서는 기능성 인솔이 46.88±18.9 μV, 대조군 인솔 81.45±58.70 μV로 나타났으며 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 79.00±19.74 μV, 대조군 인솔이 83.28±42.82 μV로 나타나 두 근육 모두 대조군 인솔의 근활성도가 높은 것을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 외측광근에서는 기능성 인솔이 68.66±34.54 μV, 대조군 인솔 99.36±70.56 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 대퇴이두근에서는 기능성 인솔이 81.06±29.85 μV, 대조군 인솔이 78.08±40.08 μV로 나타나 기능성 인솔의 근활성도가 높은 것을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 전경골근에서는 기능성 인솔이 81.68±31.12 μV, 대조군 인솔이 78.80±36.40 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며, 외측광근에서는 기능성 인솔이 99.53±45.37 μV, 대조군 인솔이 93.26±81.54 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보인 비복근에서는 기능성 인솔이 141.18±49.16 μV, 대조군 인솔이 205.50±1 0.53 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보인 전경골근에서는 기능성 인솔이 121.73±28.91 μV, 대조군 인솔이 173.38±84.81 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보인 전경골근에서는 기능성 인솔이 135.13±43.04 μV, 대조군 인솔이 134.63±34.2 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며 비복근에서는 기능성 인솔이 126.68±5 .80 μV, 대조군 인솔이 218.17±78.16 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보인 전경골근에서는 기능성 인솔이 161.91±6 .61 μV, 대조군 인솔이 154.00±48.53 μV로 기능성 인솔의 근활성도가 높게 나타났으며 비복근에서는 기능성 인솔이 67.08±70.24 μV, 대조군 인솔이 139.95±63.40 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이를 보인 전경골근에서는 기능성 인솔이 85.29±51.49 μV, 대조군 인솔이 111.85±5 .50 μV로 대조군 인솔의 근활성도가 높게 나타남을 알 수 있었다.
후속연구
- 본 연구를 통해 다양한 종류의 기능성 인솔들이 근육 강화, 운동기능 개선, 아킬레스건 부상 예방이나 작업에 따른 만성 요통 개선과 같은 기존 신발 관련 연구(Attinger, Stacoff, Balmer, Durrer, & Stussi, 1998; Romkes, Rudmann, & Reinald, 2006; Stewart et al., 2009; Vernon, Wheat, Naik & Pettit, 2004)와 더불어 중요 요인으로 자리할 것이라고 기대하며 기능성 인솔을 착용하여 보행함으로써 근육의 활성도를 높여 다이어트 효과를 가져다 줄 것으로 판단된다.
- 하지만 기립자세에서는 기능성 인솔의 효과가 크게 나타나지 않음을 알 수 있어 실내 기립작업자의 정적인 자세로 인한 하지 부종 및 근력감소를 예방하기 위해 3차원 동작분석을 통한 자세유지 효과 족저압력 분석을 통한 발의 부하 예방 효과 등 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.