본 연구는 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기 변화가 보행 시 족저 영역별 최고 압력과 입각기 동안 압력중심이동경로를 분석하고자 실시하였다. 보행에 문제가 없는 열다섯 명의 건강한 젊은 성인이 이 연구에 참여하였으며 각각 평지, 내림경사 $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$의 경사로를 내려오는 동안 입각기 발의 족저 최고 족저압과 압력중심이동경로를 측정하였다. 측정장비는 Tekscan사의 Footmat system을 이용하였으며, 대상자의 발을 일곱 개의 영역(두 개의 발가락 영역, 세 개의 전족부 영역, 한 개의 중족부와 후족부영역)으로 나누어 자료를 수집하였다. 내림경사로의 기울기에 따른 최고 족저압의 차이를 알아보기 위해 반복측정분산분석을 이용하였고 압력중심이동경로는 육안적 관찰을 통해 알아보았다. 본 연구를 통해 내림경사로의 기울기가 커질수록 입각기 동안 최고 족저압은 엄지발가락영역에서 유의하게 증가하였고 세개의 전족부 영역에서는 유의하게 감소하였다. 그리고 압력중심이동경로는 내림경사로의 기울기가 커질수록 전족부에서 압력 중심이 내측으로 이동하였고 엄지발가락까지 길어지는 경향을 볼 수 있었다. 따라서 내림경사로의 기울기가 $-5^{\circ}$에서부터 일부 족저영역의 압력분포가 유의하게 달라지며 이는 내림경사로의 기울기가 발의 구조와 기능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기 변화가 보행 시 족저 영역별 최고 압력과 입각기 동안 압력중심이동경로를 분석하고자 실시하였다. 보행에 문제가 없는 열다섯 명의 건강한 젊은 성인이 이 연구에 참여하였으며 각각 평지, 내림경사 $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$의 경사로를 내려오는 동안 입각기 발의 족저 최고 족저압과 압력중심이동경로를 측정하였다. 측정장비는 Tekscan사의 Footmat system을 이용하였으며, 대상자의 발을 일곱 개의 영역(두 개의 발가락 영역, 세 개의 전족부 영역, 한 개의 중족부와 후족부영역)으로 나누어 자료를 수집하였다. 내림경사로의 기울기에 따른 최고 족저압의 차이를 알아보기 위해 반복측정분산분석을 이용하였고 압력중심이동경로는 육안적 관찰을 통해 알아보았다. 본 연구를 통해 내림경사로의 기울기가 커질수록 입각기 동안 최고 족저압은 엄지발가락영역에서 유의하게 증가하였고 세개의 전족부 영역에서는 유의하게 감소하였다. 그리고 압력중심이동경로는 내림경사로의 기울기가 커질수록 전족부에서 압력 중심이 내측으로 이동하였고 엄지발가락까지 길어지는 경향을 볼 수 있었다. 따라서 내림경사로의 기울기가 $-5^{\circ}$에서부터 일부 족저영역의 압력분포가 유의하게 달라지며 이는 내림경사로의 기울기가 발의 구조와 기능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
The purpose of this study was to investigate the effect of different ramp inclination on the maximum plantar foot pressure and pathway of the center of pressure. Fifteen healthy adults who had no musculoskeletal disorders were participated with this study and descended the ramp with different inclin...
The purpose of this study was to investigate the effect of different ramp inclination on the maximum plantar foot pressure and pathway of the center of pressure. Fifteen healthy adults who had no musculoskeletal disorders were participated with this study and descended the ramp with different inclination(level, $-5^{\circ}$, $-10^{\circ}$, $-15^{\circ}$). Plantar foot pressures were recorded by the Matscan system(Tekscan, Boston, USA) during level and descending ramp with barefoot. Plantar foot surface was defined as seven regions for pressure measurement; two toe regions, three forefoot regions, one midfoot region, one heel region. Repeated ANOVA was used to compare each region data of foot according to different ramp inclination. As descending ramp inclination became increased, the pressure of hallux region was significantly increased at $-15^{\circ}$ inclination and the pressure of 2-3 metatasal head region were significantly decreased at $-5^{\circ}$, $-10^{\circ}$, $-15^{\circ}$ inclination. The pathway of COP had a tendency to be shifted inside in forefoot and prolonged to great toe as the descending ramp inclination increased. The results indicated that plantar foot pressure could be changed at hallux and forefoot regions with $-5^{\circ}$ ramp inclination and these findings demonstrated that ramp inclination could affect the structure and function of foot.
The purpose of this study was to investigate the effect of different ramp inclination on the maximum plantar foot pressure and pathway of the center of pressure. Fifteen healthy adults who had no musculoskeletal disorders were participated with this study and descended the ramp with different inclination(level, $-5^{\circ}$, $-10^{\circ}$, $-15^{\circ}$). Plantar foot pressures were recorded by the Matscan system(Tekscan, Boston, USA) during level and descending ramp with barefoot. Plantar foot surface was defined as seven regions for pressure measurement; two toe regions, three forefoot regions, one midfoot region, one heel region. Repeated ANOVA was used to compare each region data of foot according to different ramp inclination. As descending ramp inclination became increased, the pressure of hallux region was significantly increased at $-15^{\circ}$ inclination and the pressure of 2-3 metatasal head region were significantly decreased at $-5^{\circ}$, $-10^{\circ}$, $-15^{\circ}$ inclination. The pathway of COP had a tendency to be shifted inside in forefoot and prolonged to great toe as the descending ramp inclination increased. The results indicated that plantar foot pressure could be changed at hallux and forefoot regions with $-5^{\circ}$ ramp inclination and these findings demonstrated that ramp inclination could affect the structure and function of foot.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
즉 내림 경사로 보행 시 경사로 기울기에 따른 운동역학적 변수를 비교한 연구나 특히 경사로의 기울기에 따른 족저압 변화를 연구한 자료는 부족하다. 따라서 본 연구는 내림경사로의 기울기에 따른 족저압 변화와 압력중심이동 경로를 분석하여 경사로 제작 시 인간공학적으로 가장 적절한 경사로 기울기를 제시하고자 한다.
본 연구는 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기에 따라 족저 영역의 최고 압력값을 측정하였으며 압력중심이동경로에 대해 알아보았다. 따라서 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기에 따른 족저 영역별 최고 압력값에 대한 유의성을 알아보기 위해 반복 측정 분산분석(Repeated ANOVA)을 이용하였으며 Tekscan의 상용 프로그램을 이용하여 압력중심이동경로를 비교해보았다.
본 연구는 일상생활에서 흔히 접하게 되는 내림 경사로 보행 시 경사로의 기울기에 따른 족저압과 압력중심이동경로 변화에 대해 알아보았다. 내림 경사로 기울기가 증가할수록 엄지발가락 영역의 족저 최고 압력은 증가하였고 전족부 영역의 족저 최고 압력은 감소였다.
본 연구에서는 평지 보행과 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기에 따라 입각기 동안 최고 족저압과 압력중심이동경로 변화를 살펴보았다. 본 연구에서 내림 경사로의 기울기가 증가할수록 엄지발가락 영역에서는 대체적으로 족저 최고 압력이 증가하였으며 내림 경사로의 기울기가 15°에서 평지보행과 비교해 유의한 차이를 보였다.
제안 방법
경사로는 폭이 120cm, 길이가 150cm이며, 미끄러짐을 방지하도록 제작하였고 기울기를 조절하기 위해 연결부위을 만들어었고 기울기는 선행연구를 참고하여 0°, 5°, 10°, 15°로 정하였다[13].
대상자가 실험실에 익숙하도록 5분간 보행 연습을 한 후, 평상시의 자연스러운 보행으로 걷도록 지시하였다. 실험은 경사로의 기울기를 무작위로 정하여 실시하였으며 보행 중 입각기 동안 족저압을 측정하기 위해 모든 실험에서 오른 발로 족저압 측정판를 밟고 지나가도록 지시하였다.
발바닥의 부위별 압력분포를 알아보기 위해 발을 7개의 구역으로 나누어 정의하였다[24][25]. 두 개의 발가락 구역, 세 개의 전족부 구역, 그리고 하나의 중족부 구역과 하나의 후족부 구역으로 구분하였다. 그리고 중족골두(metatarsal head) 아래에 위치한 전족구역은 3등분하였다.
지지면 위의 압력중심 경로의 예측은 보행선(gait line)으로 알려져 있다[29][30]. 본 연구의 측정값은 경사로의 기울기에 따라 경사로를 내려오는 동안 족부의 각 영역별 최고 압력값을 측정하였으며 압력중심이동의 경로를 알아보았다.
대상자가 실험실에 익숙하도록 5분간 보행 연습을 한 후, 평상시의 자연스러운 보행으로 걷도록 지시하였다. 실험은 경사로의 기울기를 무작위로 정하여 실시하였으며 보행 중 입각기 동안 족저압을 측정하기 위해 모든 실험에서 오른 발로 족저압 측정판를 밟고 지나가도록 지시하였다. 그리고 모든 연구대상자는 신발을 신지 않고 실험에 임하도록 하였고 구두지시 하에 보행을 실시하였다.
대상 데이터
본 연구에는 신경학적인 병력이 없고 보행에 문제가 없는 21～35세의 젊은 성인 15명이 참여하였고 실험 전에 실험과정에 대한 충분한 설명을 하였으며 자발적인 참여 동의서를 받았다.
연구 대상자는 젊은 성인 15명이 참여하였으며 연구 대상자의 일반적 특성은 아래 [표 1]과 같다.
데이터처리
본 연구는 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기에 따라 족저 영역의 최고 압력값을 측정하였으며 압력중심이동경로에 대해 알아보았다. 따라서 내림 경사로를 내려오는 동안 경사로의 기울기에 따른 족저 영역별 최고 압력값에 대한 유의성을 알아보기 위해 반복 측정 분산분석(Repeated ANOVA)을 이용하였으며 Tekscan의 상용 프로그램을 이용하여 압력중심이동경로를 비교해보았다. 통계처리는 SPSS version 12.
이론/모형
579㎜이며 센서는 가로 44개, 세로 52개로 구성되어 있다. 압력 분포는 Tekscan의 상용 프로그램을 이용하여 60 frame/sec로 자료를 수집하였고 경사로 내려오는 동안 경사로에 기울기에 따른 족저압 분석을 위해 Tekscan Pressure Measurement System Version 5.23을 사용하였다. 발바닥의 부위별 압력분포를 알아보기 위해 발을 7개의 구역으로 나누어 정의하였다[24][25].
입각기 동안 발바닥에 가해지는 압력을 보기 위해 Matrix 조건의 저항식 압력 센서인 MatScan system(Tekscan, USA)을 사용하였다. 압력센서의 너비는 702.
성능/효과
그리고 전족부 영역에서는 세 부위 모두에서 내림 경사로의 기울기가 증가할수록 족저 최고 압력이 감소하였으며 내림 경사로 기울기 5°에서부터 유의한 차이를 보였다.
네다섯 번째 종족골두 영역 역시 경사로의 기울기 커질수록 족저 최고 압력이 감소하였고 -5°에서부터 크게 감소하였으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.05)[표 2].
그리고 압력중심이동경로는 내림경사로의 기울기가 커질수록 전족부에서 압력 중심이 내측으로 이동하였고 엄지발가락까지 길어지는 경향을 볼 수 있었다. 따라서 내림경사로 보행 시 족저 영역의 압력분포가 달라지며 내림경사로의 기울기가 발의 기능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 이는 작은 경사로 기울기만으로도 보행의 양상에 변화를 줄 수 있으므로 앞으로 경사로 제작 시 보행의 안전성을 고려한 제작이 필요함을 제시한다.
본 연구에서 내림 경사로의 기울기가 증가할수록 엄지발가락 영역에서는 대체적으로 족저 최고 압력이 증가하였으며 내림 경사로의 기울기가 15°에서 평지보행과 비교해 유의한 차이를 보였다.
전족부 영역에서, 첫 번째 중족골두에서는 경사로의 기울기에 따라 대체로 족저 최고 압력이 감소하였고 -10°, -15° 기울기에서 통계적으로 유의하게 감소를 보였고 두세 번째 종족골두 영역에서는 -5°의 기울기에서부터 족저 최고 압력이 크게 감소하였고 통계적으로 매우 유의한 차이가 있었다.
전족부 영역에서의 족저 최고 압력은 평지보행과 비교해 내림 경사로 -5°, -10°, -15° 기울기 모두에서 통계적으로 유의하게 감소하였다(p0.05) 후족부 영역에서의 족저 최고 압력은 평지 보행과 비교해 내림 경사로의 기울기가 증가할수록 증가하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다(p<0.05)[그림 5].
후속연구
따라서 내림경사로 보행 시 족저 영역의 압력분포가 달라지며 내림경사로의 기울기가 발의 기능에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 이는 작은 경사로 기울기만으로도 보행의 양상에 변화를 줄 수 있으므로 앞으로 경사로 제작 시 보행의 안전성을 고려한 제작이 필요함을 제시한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
힘 측정판의 장점 및 단점은 무엇인가?
보행 시 발에 작용하는 압력은 여러 개의 센서로 구성된 압력 측정판을 통해, 지면과 닿아있는 부위의 센서에서 감지하는 힘으로 측정할 수 있다. 지면반발력(ground reaction force)은 힘 측정판(force platform)을 이용하여 측정하게 되는데, 힘 측정판은 앞·뒤, 좌·우, 아래·위, 세 가지 방향에서 작용하는 힘을 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 발의 국소부위에 작용하는 압력은 측정할 수 없다. 이에 비해 압력 측정판은 입각기 동안 발바닥에 가해지는 하중을 영역별로 측정할 수 있어서 발에 말초 신경학적 질환이나 류마티스성 관절염이 있는 환자에게 사용하기 적합하다[11][12].
경사로란 무엇인가?
경사로는 계단을 대신할 수 있는 수직이동의 수단이며 특히 계단을 이용할 수 없는 장애인이나 노인, 임산부들을 위한 필수적인 시설이다[1]. 하지만 경사로 역시 계단과 같이 균형의 상실로 인한 노인낙상의 원인이 되는 시설물이기도 하다[2][3].
파스칼이라는 압력의 국제 단위의 유래는 어떻게 되는가?
1Pa은 1m2 면적에 작용하는 1N의 힘으로 산출한다. 이는 프랑스 수학자, 물리학자 그리고 철학자인 Blaise Pascal(1623-62)에서 유래한다[26]. 또한 압력중심은 지면반발력(ground reaction force)이 적용되는 순간적인 점이다[27][28].
참고문헌 (41)
류남형, “步行姿勢解析에 의한 傾斜路의 步行性", 한국조경학회지, 제23권, 제2호, pp.157-166, 1995.
L. A. Fingerhut, C. S. Cox, and M. Warner “International comparative analysis of injury mortality; Findings from the ICE on injury statistics. Vital and Health Statistics of the Centers for Disease Control and Prevention," Adv Dada, Oct 7, No.303, pp.1-20, 1998.
D. G. Lloyd and M. G. Stevenson, “Investigation of floor surface profile characteristics that will reduce the incidence of slips and falls," Mech Eng Trans Inst Eng, Vol.17, No.2, pp.99-105, 1992.
김선필, 원문학, 이민형, “미끄럼 발생에 따른 보행 동적 특성 연구”, 제40권, 제2호, 한국체육학회지, pp.821-831, 2001.
P. R. Cavanagh and J. S. Ulbrecht, “Clinical plantar pressure measurement in diabetes: Rationale and methodology," The Foot, Vol.4, No.3, pp.123-135, 1994.
L. A. Lavery, D. G. Armstrong, S. A. Vela, T. L. Quebedeaux and J. G. Fleischli, “Practical criteria for screening patients at high risk for diabetic foot ulceration," Arch Intern Med, Vol.158, No.2, pp.157-162, 1998.
I. J. Alexander and K. R. Campell, Dynamic assessment of foot mechanics as an adjunct to orthotic prescription. The Biomechanics of the Foot and Ankle, 1st edition. Philadelphia: FA Davis, 1990.
M. N Orlin and T. G. McPoil, Plantar pressure assessment. Phys Ther, Vol.80, No.4, pp.399-409, 2000.
T. R. Han, N. J. Paik, and M. S. Im, “Quantification of the path of center of pressure(COP) using an F-scan in-shoe transducer," Gait Posture, Vol.10, No.3, pp.248-254, 1999.
김장환. 신헌석, “하퇴 의지 사용자의 족저압 분포 특성에 관한 연구”, 한국전문물리치효학회지, 제8권, 제3호, pp.1-10, 2001.
여민우, 이상도, 이동춘, “안전화 착화 시 보행 속도에 따른 족저압 분포에 관한 연구", 대한설비관리학회지, 제11권, 제1호, pp.51-63, 2006.
R. J. Minns and A. D. Craxford, “Pressure under the forefoot in rheumatoid arthritis: A comparison of static and dynamic methods of assessment," Clin Orthop Relat Res, No.187, pp.235-242, 1984.
S. J. Otter, C. J. Bowen, and A. K. Young, “Forefoot plantar pressure in rheumatoid arthritis," J Am Pediat Med Assoc, Vol.94, No.3, pp.255-260, 2004.
J. Woodburn and P. S. Helliwell, “Relation between heel position and the distribution of forefoot plantar pressure and skin callosities in rheumatoid arthritis," Ann Rheum Dis, Vol.55, No.11, pp.806-810, 1996.
D. E. Turner, P. S. Helliwell, K. L. Siegel, and J. Woodburn, “Biomechanics of the foot in rheumatoid arthritis: Identifying abnormal function and the factors associated with localised disease impact," Clin Biomech, Vol.23, No.1, pp.93-100, 2008.
H. B. Menz and M. E. Morris, “Clinical determinants of plantar force and pressure during walking in older people," Gait Posture, Vol.24, No.2, pp.229-236, 2006.
D. I. Miller, Ground reaction forces in distance running. In: Cavanagh PR, editor. Biomechanics of distance running. USA: Human kinetics books, 1990.
I. J. Alexander, E. Y. S. Chao, and K. A.. Johnson, “The assessment of dynamic foot-to-ground contact forces and plantar pressure distribution: a review of the evolution of current techniques and clinical applications," Foot Ankle, Vol.11, No.3, pp.152-167, 1990.
A. Nagel, S. Frerick, and D. Rosenbaum, “Plantar pressure pattern in stairs climbing," Clin Biomech, Vol.203, No.5, pp.662-720, 2008.
E. B. Titianova, P. S. Mateev, and I. M. Tarkka, “Footplint analysis of gait using a pressure sensor system," J Electromyogr. Kinesi. Vol.14, No.2, pp.275-281, 2004.
T. R. Han, N. J. Paik, and M. S. Im, “Quantification of the path of center of pressure(COP) using and F-scan in-shoe transducer," Gait Posture, Vol.10, No.3, pp.248-254, 1999.
백남종, 임민석, “보행 시 족저압 중심의 이동경로에 관한 연구", 대한재활의학회지, 제21권, 제4호, pp.761-771, 1997.
D. G. Amstrong, E. J. Peters, K. A. Athanasiou, and L. A. Lavery, “Is there a clinical level of plantar foot pressure to identify patients with risk for neuropathic foot ulceration?," J Foot Ankle Surg, Vol.37, No.4, pp.303-307, 1998.
O. Y. Kwon and M. J. Mueller, “Walking patterns used to reduce forefoot plantar pressure in people with diabetic neuropathies," Phys Ther, Vol.81, No.2, pp.828-835, 2001.
E. Morag and P. R. Cavanagh. “Structural and functional predictors of regional peak preasures under the foot during waling." J. Biomech. Vol.32, No.2, pp.359-370, 1999.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.