[논문]보행 시 부하 위치에 따른 족저압 중심(COP) 이동 분석

박수진; 김진상

[국내논문] 보행 시 부하 위치에 따른 족저압 중심(COP) 이동 분석
The Analysis of Center of Pressure(COP) Displacement under Loading Position during Walking 원문보기

대한물리의학회지 = Journal of the korean society of physical medicine, v.5 no.1, 2010년, pp.15 - 24

박수진 (대구대학교 대학원 재활과학과) , 김진상 (대구대학교 재활과학대학 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : The purpose of this study was to investigate the effect of loading position on plantar center of pressure(COP) displacement when carrying a schoolbag during walking. Methods : Forty-four normal subjects were randomly assigned to five groups according to the method of carrying a schoolbag. The carrying a schoolbag methods were classified into five conditions: no bag (condition 1), a backpack (condition 2), a shoulder bag (condition 3), a cross bag (condition 4), a one-hand bag (condition 5). COP displacement such as anteroposterior distance and mediolateral distance of COP were measured with F-scan system. The repeated one-way analysis of variance (ANOVA) and independent t-test were used to confirm the statistical significance. Results : In the comparison of parameters of COP displacement between conditions, anteroposterior distance and mediolateral distance in the left foot and mediolateral distance in the right foot were not significantly different(p>.05), but anteroposterior diatance in the right foot was significantly different(p>.05). Between left and right foot, at condition 1 and 5 the mediolateral distance of COP was significantly different(p.05). Conclusion : These findings showed that the various loading position by five types of carrying a schoolbag didn't have influence significantly on COP displacement on during walking because of mechanism of postural adaption.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

가방을 메고 보행을 할 경우 가방의 무게와 위치로 인해서 인체에 동적 균형과 자세 정렬의 변화를 유발하여(오정환과 최수남, 2007; Matsuo 등, 2008) 보행 패턴이 변하게 된다는 것을(Negrini와 Negrini, 2007) 여러 선행 연구에서 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 가방 휴대 방법에 따른 부하의 위치 변화가 보행 분석 요소 중의 하나인 족저압 중심에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 F-scan system을 이용하여 족저압 중심의 이동 경로를 분석하였다.
부하 운반으로 인한 신체적 문제점들을 분석하고 해결 방안을 찾기 위해 가방의 휴대 방법에 따른 보행 패턴의 변화에 대한 연구는 많이 이루어지고 있지만, 발에서는 어떠한 변화가 나타나는지에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 입각기에서 발의 족저압을 감지하여 족저압 중심의 이동 궤적을 관찰할 수 있는 F-Scan system을 이용해 다양한 가방 휴대 방법을 통한 부하의 위치에 따라 보행 시 족저압 중심의 이동이 어떻게 변하는지 분석하고, 부하의 위치가 보행 분석 요소 중의 하나인 족저압 중심 이동에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 한다.
본 연구에서는 가방 휴대 방법에 따라 변화된 부하의 위치 변화가 보행 시 발에서의 족저압 중심의 이동에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 F-Scan system을 이용해 족저압 중심 이동 경로를 분석, 평가하였다.
본 연구에서는 정상 성인을 대상으로 부하의 위치가 보행 시 족저압 중심의 이동 경로에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 다양한 가방 휴대 방법을 적용하여 족저압을 측정하였다. 실험 전에는 부하의 위치가 보행 시 족저압 중심의 이동 경로에 영향을 주어 경로 변화가 조건에 따라 차이가 클 것으로 예상하였다.

제안 방법

그리고 나서 대상자들로 하여금 시선을 전방으로 향한 채 직선 보행로를 따라 몇 차례 반복 보행하게 한 후 평상 시 보행 속도로 편안하고 자연스럽게 걷는 동안, 처음 5 걸음 이후부터 100㎐로 6초간 좌ㆍ우 양측을 합하여 10-12 걸음이 될 때까지 측정하였다. F-scan research 5.83 프로그램을 이용해 자료를 처리, 처음 걸음과 마지막 걸음을 제외한 나머지 3-4걸음을 선택하고, F-Scan system의 프로그램에 의해 자동적으로 산출되어 화면에 표시된 족저압 중심 이동 궤적의 전ㆍ후, 내ㆍ외 길이를 분석하였다.
신발 크기에 맞게 재단이 된 센서를 양측 신발 내에 삽입을 하고, 대상자들에게 양말을 신은 상태에서(Kobayashi 등, 2006) 개개인의 발에 맞는 신발을 신고 10-20 걸음을 자유롭게 걷게 한 후(Resch 등, 1997), 제작사의 설명에 따라 1초간 보정(calibration)을 실시하였다(Mueller와 Strube, 1996). 그리고 나서 대상자들로 하여금 시선을 전방으로 향한 채 직선 보행로를 따라 몇 차례 반복 보행하게 한 후 평상 시 보행 속도로 편안하고 자연스럽게 걷는 동안, 처음 5 걸음 이후부터 100㎐로 6초간 좌ㆍ우 양측을 합하여 10-12 걸음이 될 때까지 측정하였다. F-scan research 5.
본 연구에서는 F-scan ver 5.83 system (Tekscan Inc, South Boston, 미국)을 이용하여 보행 시 입각기 동안 발에서의 족저압 중심 이동 경로를 측정하였다. F-scan system은 압력 탐색 센서(insole sensor), 변환 장치(Cuff Units), 변환 장치와 컴퓨터를 연결하는 케이블(Cuff Cable), PCI Interface Board(Super Receiver), 변환 장치를 발목에 부착하기 위한 밴드(Velcro Ankle Band), 데스크탑 컴퓨터로 구성되어 있다.
본 연구에서는 부하의 위치에 따른 보행 시 발에서의 족저압 중심 이동 경로 변화를 분석하기 위해서, 가방을 이용하여 부하를 적용하였다. 부하 적용 방법은 가방을 휴대하지 않고 보행(조건1), 가방을 두 개의 스트랩을 이용하여 양 쪽 어깨에 메고 보행(조건2), 가방을 하나의 스트랩을 이용하여 한 쪽 어깨에 메고 보행(조건3), 가방을 한 쪽으로 가로질러 메고 보행(조건4), 가방을 한 쪽 손으로 들고 보행(조건5)으로 구분하였으며, 모든 대상자들에게 5가지 조건을 모두 적용하여 족저압 중심 이동 경로를 측정하였다.
본 연구에서는 부하의 위치에 따른 보행 시 발에서의 족저압 중심 이동 경로 변화를 분석하기 위해서, 가방을 이용하여 부하를 적용하였다. 부하 적용 방법은 가방을 휴대하지 않고 보행(조건1), 가방을 두 개의 스트랩을 이용하여 양 쪽 어깨에 메고 보행(조건2), 가방을 하나의 스트랩을 이용하여 한 쪽 어깨에 메고 보행(조건3), 가방을 한 쪽으로 가로질러 메고 보행(조건4), 가방을 한 쪽 손으로 들고 보행(조건5)으로 구분하였으며, 모든 대상자들에게 5가지 조건을 모두 적용하여 족저압 중심 이동 경로를 측정하였다. 가방의 무게는 실험 대상자 체중의 15%에 해당하는 무게를 선택하였고(Crowe와 Samson, 1997), 가방을 한 쪽으로 휴대를 하는 조건에서는 가방의 위치를 동일하게 하기 위해 가방 스트랩을 조건3에서는 오른쪽 어깨(김창국과 신동민, 1995; Fowler 등, 2006; Hong과 Li, 2005), 조건4에서는 왼쪽 어깨에 위치하도록 하였으며(정동훈과 권혁철, 1999), 조건5에서는 가방에 부착된 손잡이를 오른쪽 손으로 잡고 가방을 들게 하였다(Crowe와 Samson, 1997).
신발 크기에 맞게 재단이 된 센서를 양측 신발 내에 삽입을 하고, 대상자들에게 양말을 신은 상태에서(Kobayashi 등, 2006) 개개인의 발에 맞는 신발을 신고 10-20 걸음을 자유롭게 걷게 한 후(Resch 등, 1997), 제작사의 설명에 따라 1초간 보정(calibration)을 실시하였다(Mueller와 Strube, 1996). 그리고 나서 대상자들로 하여금 시선을 전방으로 향한 채 직선 보행로를 따라 몇 차례 반복 보행하게 한 후 평상 시 보행 속도로 편안하고 자연스럽게 걷는 동안, 처음 5 걸음 이후부터 100㎐로 6초간 좌ㆍ우 양측을 합하여 10-12 걸음이 될 때까지 측정하였다.
체간에서 측굴이 일어나면 이에 대해 균형을 맞추기 위해 머리의 측굴과 전두면 상에서 반대편 상지의 외전으로 보상 작용이 일어나고, 부하가 증가할수록 보상 운동의 크기 또한 증가하였다. 이러한 자세 변화로 체중심을 지지면 내에 있게 하여 에너지 소비를 최소화 하였다. Flower 등(2006)도 이와 비슷한 실험을 하였는데, 가방을 한 쪽 어깨로 메는 경우 체간의 전방 굴곡이 증가하고 반대쪽으로의 측굴 증가를 유발하며, 전두면에서의 측굴은 요추부에서 이루어지고, 시상면에서의 전방 굴곡은 흉추부에서 두드러지게 이루어졌다고 보고하였다.

대상 데이터

본 연구는 D대학에 재학 중인 정상 성인 44명(남자 30명, 여자 14명)을 대상으로 실시하였다. 대상자 선정 기준은 상지와 하지에 보행에 영향을 주는 근골격계 질환이 없는 자, 척주에 병변이나 수술 과거력이 없는 자, 파행 보행과 같은 외형상 걸음걸이의 이상이 없는 자, 다리나 발의 구조적인 이상이 없는 자, 발에 티눈이나 압박종이 없는 자, 복시(diplopia)나 시야(visual field) 결손과 전정 기관 이상이 없는 자, 오른쪽 손이 우성인자로 하였다(문혜원 등, 1995; 안준수, 2006).
본 연구에 참여한 대상자는 남자 30명, 여자 14명으로 총 44명, 연령은 20～30대로 평균 연령이 23.82±3.57세 이었으며, 신장은 평균 171.24±8.24cm이었다.

데이터처리

본 연구에서 수집된 자료는 SPSS 12.0 for window version을 이용하여 조건 사이 족저압 중심 이동 경로의 차이를 알아보기 위해 반복측정 분산 분석을 실시하였고, 각 조건 간에서 좌ㆍ우측 발 사이의 비대칭성을 알아보기 위해 독립표본 t-test를 실시하였다.

성능/효과

1) 보행 조건 사이 족저압 중심 이동 경로 비교 다섯 가지 가방 휴대 방법에 대한 조건 사이의 차이를 비교한 결과, 좌측 발의 족저압 중심의 전ㆍ후 이동 거리는 다섯 조건 사이에 유의한 차이를 보이지 않았고(p＞.05), 각 조건 사이의 대응별 비교에서도 유의한 차이를 보여주지 않았다(p＞.05). 내ㆍ외 이동 거리는 비록 다섯 조건 사이에 유의한 차이를 보이지 않았지만(p＞.
2) 보행 조건 간 족저압 중심 경로 좌ㆍ우 비교 가방 휴대 방법에 따른 좌ㆍ우측 발 사이의 비대칭성을 분석한 결과 조건1과 조건5에서 족저압 중심 내ㆍ외 이동거리가 유의한 차이가 있었지만(p＜.05), 그 외 조건에서는 족저압 중심의 전ㆍ후 이동거리와 내ㆍ외 이동거리가 좌ㆍ우측 간에 유의한 차이가 없었다(p＞.05)(Table 2)(Fig 3).
몸무게는 평균 66.72±11.26㎏이었는데, 본 연구에서 가방 무게를 몸무게의 15%로 정한 결과 가방의 평균 무게가 약 10±1.70㎏이었다.
본 연구에서 좌측 발의 족저압 중심 전ㆍ후 이동 거리와 내ㆍ외 이동거리, 우측 발의 족저압 중심 내ㆍ외 이동거리는 다섯 조건 사이에 유의한 차이를 보이지 않았지만, 우측 발의 족저압 중심 전ㆍ후 이동거리는 조건5에서 통계적으로 유의하게 증가하였고, 비록 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았지만 족저압 중심 내ㆍ외 이동 거리가 다소 감소하였다. 이는 한 쪽 손으로 가방을 들 경우 다른 네 조건의 휴대 방식에 비해 우측 발에서 입각기 동안 안정성과 함께 운동성이 증가되었다는 것을 알 수 있으며, 조건5에서 발바닥 접촉 면적의 증가로 인해 발에서의 체중 지지면이 확대되어 안정성이 향상된 것으로 생각된다.
05). 우측 발의 족저압 중심의 전ㆍ후 이동 거리는 다섯 조건 사이에 유의한 차이를 보였으며(p＜.05), 조건4와 조건5 사이에 유의한 차이를 보였다(p＜.05). 내ㆍ외 이동 거리는 다섯 가지 조건 사이 비교뿐만 아니라, 각 조건 사이의 대응별 비교에서도 유의한 차이를 보여주지 않았다(p＞.
신체의 보상 작용은 보행 중 비대칭 부하 휴대에 따른 자세 변화를 3차원 동작 분석기를 통해 분석한 Matsuo 등(2008)의 연구에서 좀 더 자세히 알 수 있는데, 비대칭적인 부하는 체간을 반대편 쪽으로 측굴을 증가시키고, 부하가 증가할수록 굴곡 각도가 컸다. 체간에서 측굴이 일어나면 이에 대해 균형을 맞추기 위해 머리의 측굴과 전두면 상에서 반대편 상지의 외전으로 보상 작용이 일어나고, 부하가 증가할수록 보상 운동의 크기 또한 증가하였다. 이러한 자세 변화로 체중심을 지지면 내에 있게 하여 에너지 소비를 최소화 하였다.

후속연구

발은 우리 몸 전체의 1/4에 해당하는 수많은 뼈와 관절, 인대와 근육, 그리고 신경과 혈관들이 복잡하게 연결되어 조화를 이룬 인체 기관으로, 제2의 심장이라고 할 만큼 아주 중요한 신체 부위이지만, 일상생활 중에서 수면 시간을 제외하고는 대부분의 시간 동안 체중 부하가 이루어지고 있다(박성하 등, 2003). 가방을 메고 보행을 할 경우 부하로 인해 발에 가해지는 압력이 더 증가하게 되고, 이런 압력이 반복적으로 장시간 동안 발에 가해질 경우 피로 골절이나 근육통 등을 초래할 수 있는데, 이러한 문제를 해결할 수 있도록 보행 시 발에서 나타나는 변화 양상에 대해 좀 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	실험 전에는 부하의 위치가 보행 시 족저압 중심의 이동 경로에 영향을 주어 경로 변화가 조건에 따라 차이가 클 것으로 예상하였지만 어떤 결과가 나타났는가?	실험 전에는 부하의 위치가 보행 시 족저압 중심의 이동 경로에 영향을 주어 경로 변화가 조건에 따라 차이가 클 것으로 예상하였다. 그러나 본 연구 결과에서는 가방 휴대를 통한 부하의 위치 변화와 비대칭성 부하는 보행 시 족저압 중심의 이동 경로에 약간의 변화는 주었지만, 다소 불규칙한 변화를 보인 부분이 있어 부하의 위치가 보행 시 족저압 중심 이동에 영향을 미쳤다고 결론을 내리기가 어려울 것으로 본다. 아마도 이는 신체에 비대칭적인 부하가 가해질 경우 균형 유지를 위한 자세 적응 기전이 작용해 체간과 사지의 자세 변화가 일어난다는 선행 연구를 통해서도 알 수 있듯이, 입각기 동안 기저면에서 족저압 중심 이동 경로의 위치 변화를 최소화하여 보행의 안정성을 획득하려는 자세 정렬의 변화로 인한 결과라고 생각된다.
	F-scan system은 어떤 장점을 가지고 있는가?	보행을 분석하는 방법 중에서 보행하는 동안 발의 구조적, 생역학적 기능 상태를 반영하는(Han과 Paik, 1999) 족저압 측정법(foot pressure)인 F-scan system은 대상자의 신발 안에 신발 내 삽입형 센서(in-shoe type)(고은경과 정도영, 2007)를 넣고 발바닥의 압력 측정 시스템을 이용해 보행 동안 발의 여러 곳의 압력을 감지하여 발에서의 무게 변화 양상을 시간적, 양적 수치로 제공해 주는 장치이다(김지혜, 2007; 양두창 등, 2003). 양측 발을 동시에 여러 걸음을 측정할 수 있고, 신발이나 보조기를 착용한 상태에서 기능적 활동을 하는 동안에도 측정을 할 수 있는 장점을 가진 F-scan system은(김경 등, 2000; Mueller와 Strube, 1996; Rosenbaum과 Becker, 1997) 이상 보행을 보이는 환자들 대상으로(이규한 등, 1996) 많은 연구에 사용될 만큼 신뢰도가 입증된(Mueller와 Strube, 1996) 분석 방법이다.
	F-scan system은 어떤 장치인가?	보행을 분석하는 방법 중에서 보행하는 동안 발의 구조적, 생역학적 기능 상태를 반영하는(Han과 Paik, 1999) 족저압 측정법(foot pressure)인 F-scan system은 대상자의 신발 안에 신발 내 삽입형 센서(in-shoe type)(고은경과 정도영, 2007)를 넣고 발바닥의 압력 측정 시스템을 이용해 보행 동안 발의 여러 곳의 압력을 감지하여 발에서의 무게 변화 양상을 시간적, 양적 수치로 제공해 주는 장치이다(김지혜, 2007; 양두창 등, 2003). 양측 발을 동시에 여러 걸음을 측정할 수 있고, 신발이나 보조기를 착용한 상태에서 기능적 활동을 하는 동안에도 측정을 할 수 있는 장점을 가진 F-scan system은(김경 등, 2000; Mueller와 Strube, 1996; Rosenbaum과 Becker, 1997) 이상 보행을 보이는 환자들 대상으로(이규한 등, 1996) 많은 연구에 사용될 만큼 신뢰도가 입증된(Mueller와 Strube, 1996) 분석 방법이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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