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문제 정의
- 본 연구의 목적은 VMO를 선택적으로 강화시키기 위한 재활에 많이 사용되는, 무릎 관절 굽힘 45°까지 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기와 양-하지반 쪼그려 앉기 운동 시 무릎뼈의 주행과 Q-각도를 정량화 하고, 두 개의 반 쪼그려 앉기 간에 운동학을 비교하기 위함이다.
- 이러한 이유로 무릎넙다리 통증 증후군이 있는 환자의 재활은 VMO의 선택적인 강화를 목적으로 한다. Hodges와 Richardson(1993)는 VMO와 VL활동이 개방 연쇄 무릎 신전 보다 폐쇄 연쇄 벽미끄러짐 반 쪼그려 앉기(wall-slide semisquat)시 더 커지는 것을 발견하였다.
제안 방법
- 본 연구에서 X축은 뒤쪽에서 앞쪽으로 지나는 축, Y축은 아래쪽에서 위쪽로 지나는 축, Z축은 안쪽에서 가쪽으로 지나는 축으로 정의하였다. 넙다리뼈와 연관된 무릎뼈 기울임(patellar tilt)은 수평면(X, Z면)에서 넙다리뼈의 안쪽-가쪽 관절융기를 잇는 선과 무릎뼈의 가장 넓은 폭의 안쪽-가쪽을 잇는 선 사이의 각도로 계산하였고[Figure 2, A], 넙다리뼈와 연관된 무릎뼈의 돌림(patellar spin)은 관상면(Y, Z면)에서 넙다리뼈의 안쪽-가쪽 관절융기를 잇는 선과 무릎뼈의 가장 넓은 폭의 안쪽-가쪽을 잇는 선사이의 각도로 계산하였다[Figure 2, B]. Q-각도는 위앞 엉덩뼈가시와 무릎뼈의 중심을 잇는 선과 무릎뼈의 중심과 정강뼈 결절을 잇는 선사이의 각도로 계산하였다(Figure 2, C).
- 대상자가 반 쪼그려 앉기를 수행하는 동안 넙다리뼈와 연관된 무릎뼈의 주행과 Q-각도는 선행연구를 기초로 하여 동작분석 시스템(LUKO tronic AS202, Lutz-Kovacs-Electronics, Innsbruck, Austria)의 ASCII 자료에 의해 수집하였다(Lin et al, 2003; Lin et al, 2010; Livingston, 1999; Powers, 2000a, b, Wilson et al, 2009). Laprade와 Lee(2005)는 쪼그려 앉기 동안 무릎뼈의 아래끝(inferior apex)에 부착한 방사선 비투과성 마커(radioopaque marker)의 위치과 실제 무릎뼈 위치를 비디오투시검사(videofluoroscopy)로 측정하였고, 실제 무릎뼈의 위치와 마커의 위치와의 차이는 60°보다 작은 무릎 굽힘 각도의 반 쪼그려 앉기에서 3 mm 이하였으며, 무릎뼈 위에 부착된 마커가 무릎뼈의 위치를 잘 반영 할 수 있다고 제안하였다.
- 대상자는 선 자세에서 반 쪼그려 앉기를 위해 내려가다가 보조자의 신호를 듣고 다시 처음 선 자세로 올라갔다. 대상자는 먼저 양-하지 반 쪼그려 앉기를 수행하였다. 양 발을 일직선으로 하여 어깨 넓이로 벌리고 편안하게 선 다음, 본인이 선택한 느린 속도로 반 쪼그려 앉기를 하였다(Figure 3, A).
- 두 운동 종류 동안 무릎각도 0°와 45°에서 종속 변수인 무릎뼈 기울임과 돌림 및 Q-각도를 산출하였다.
- 내려갈 때 무릎 각도에 익숙해지기 위해 몇 번의 연습을 수행하였다. 두개의 반 쪼그려 앉기를 3번씩 수행하였고, 분석을 위해 각 종속 변수는 세 번 시도의 평균값을 계산하였다. 분석을 위해 모든 변수는 무릎 각도를 기준으로 얻어졌다.
- 두개의 반 쪼그려 앉기를 3번씩 수행하였고, 분석을 위해 각 종속 변수는 세 번 시도의 평균값을 계산하였다. 분석을 위해 모든 변수는 무릎 각도를 기준으로 얻어졌다. 두 운동 종류 동안 무릎각도 0°와 45°에서 종속 변수인 무릎뼈 기울임과 돌림 및 Q-각도를 산출하였다.
대상 데이터
- 30명의 대상자가 지원하였으며, 지원자 중 한국질병관리본부에서 제공하는 신체질량 지수(body mass index)를 계산하여 정상범위(18.5 kg/m²~23 kg/m²)에 속하지 않는 지원자는 제외하여 28명의 대상자(남자 16명, 여자 12명)를 선정하였다.
- 본 연구는 전남 소재 대학교의 재학생 중 공개지원을 받아 실시하였다. 30명의 대상자가 지원하였으며, 지원자 중 한국질병관리본부에서 제공하는 신체질량 지수(body mass index)를 계산하여 정상범위(18.
데이터처리
- 무릎뼈 기울임 및 돌림과 Q-각도에 대해 무릎각도(2수준, 무릎굽힘 0°와 무릎굽힘 45°)와 운동종류(2수준, 양-하지 반 쪼그려 앉기와 벽미끄러짐 반 쪼그려 앉기)를 독립변인으로 하는 반복이 있는 이원변량분석(repeated measure two-way ANOVA)을 시행하였다(α=.05).
- 실험결과 처리는 SPSS 12.0을 사용하였으며, 모든 변수는 기술통계를 사용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 무릎뼈 기울임 및 돌림과 Q-각도에 대해 무릎각도(2수준, 무릎굽힘 0°와 무릎굽힘 45°)와 운동종류(2수준, 양-하지 반 쪼그려 앉기와 벽미끄러짐 반 쪼그려 앉기)를 독립변인으로 하는 반복이 있는 이원변량분석(repeated measure two-way ANOVA)을 시행하였다(α=.
- 운동학 자료는 동작 분석 시스템(LUKOtronic AS202, LutzKovacs-Electronics, Innsbruck, Austria)을 사용하여 분석하였다. 이 시스템은 3개의 적외선 카메라와 동적 적외선 피부 마커로 구성되고, 마커의 움직임은 100 Hz로 포착하였다.
이론/모형
- Laprade와 Lee(2005)는 쪼그려 앉기 동안 무릎뼈의 아래끝(inferior apex)에 부착한 방사선 비투과성 마커(radioopaque marker)의 위치과 실제 무릎뼈 위치를 비디오투시검사(videofluoroscopy)로 측정하였고, 실제 무릎뼈의 위치와 마커의 위치와의 차이는 60°보다 작은 무릎 굽힘 각도의 반 쪼그려 앉기에서 3 mm 이하였으며, 무릎뼈 위에 부착된 마커가 무릎뼈의 위치를 잘 반영 할 수 있다고 제안하였다. 그리하여 본 연구는 무릎뼈 위에 마커를 부착 하여, 무릎뼈의 움직임을 MRI로 측정한 Powers(2000a, b)의 연구를 기준으로 무릎뼈의 돌림과 기울임의 각도를 정의하였다.
- Q-각도는 무릎 굽힘 0°에서 45°까지 두 개의 반 쪼그려 앉기동안 증가하였다. 본 연구에서 Q-각도 측정은 무릎뼈의 안쪽-가쪽 전위(translation)를 예측하기 위해 사용되었다. 무릎뼈는 사체 연구에서 반 쪼그려 앉기 시 초기에, 특히 0°에서 20°까지, 안쪽으로 이동하다가 무릎 굽힘 각도 약 45°이상에서 가쪽으로 이동하기 시작한다(Coughlin, Incavo, Churchill & Beynnon, 2003).
성능/효과
- 3차원적 동작 분석 시스템을 이용하여 비-침습 그리고 생체 내에서 무릎뼈 주행과 Q-각도를 분석하였고, 그 결과 무릎 굽힘 45°까지 반 쪼그려 앉기 동안 무릎뼈가 가 쪽으로 기울어지고 돌림되며, Q-각도가 증가함을 알 수 있었다.
- (2010)은 무릎 굽힘 0°와 20°에서 넙다리네갈래근을 전기 자극(electrical stimulation)을 사용하여 개별적으로 수축하였을 때 무릎뼈 주행을 분석하였다. 그 결과 VMO와 내측곧은넓은근(vastus medialis longus; VML)수축은 무릎뼈의 안쪽 기울임과 가쪽 돌림을 야기 하며, VL수축은 무릎뼈의 가쪽 기울임과 안쪽 돌림을 야기하였다. 이 연구를 토대로 Lin et al.
- 운동종류 간에 무릎뼈 운동학과 Q-각도에 차이는 없었다. 그러나 무릎뼈의 돌림은 무릎 각도와 운동종류 간에 유의한 상호작용 효과가 나타났으며, 양-하지 반 쪼그려 앉기보다 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기시 평균값이 더 크게 나타났다. VMO와 VML 수축은 무릎뼈의 가쪽 돌림을 야기 한다(Lin et al.
- 본 연구에서 3번 반복한 두 개의 반 쪼그려 앉기 시 측정한 무릎뼈의 기울임과 돌림의 반복성을 계산하였고, 모두 높은 반복성을 가졌다(ICC[1,3] 0.98-0.99).
- 본 연구에서 양-하지 반 쪼그려 앉기와 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기 동안 무릎뼈는 각각 4.53°와 4.02° 가쪽으로 기울어지고, 2.36°와 3.94° 가쪽으로 돌림 되었으며, 무릎 각도 0°에서 가쪽 기울임 각도는 각각 2.83°와 3.66°, 가쪽 돌림 각도는 각각 5.97°와 5.63° 였다.
- 본 연구의 결과는 양하지 반 쪼그려 앉기보다 무릎 굽힘 0°에서 45°까지 동적인 벽미끄러짐 반 쪼그려 앉기 시 VMO의 더 큰 활성이 일어남을 의미한다.
- 이원반복측정 변량분석 결과[Table 3], 돌림에서 종류와 무릎 각도 간에 유의한 상호작용 효과가 나타났으며(p<.01), 무릎 각도 간에는 유의한 주효과가 나타났지만(p.05).
후속연구
- 양-하지 반 쪼그려 앉기보다 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기에서 더 큰 가쪽 돌림이 나타났다. 그러므로 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기는 보다 더 무릎뼈의 안정화 근인 VMO의 선택적인 강화에 효과적일 것이며, 무릎 손상 환자나 무릎넙다리 통증 증후군 환자의 재활 초기에 유용할 것이다.
- 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기는 재활 초기에 주로 사용한다. 본 연구의 결과로 보아 벽-미끄러짐 반 쪼그려 앉기는 큰 VMO의 활동을 통해 무릎뼈 불안정성에 대한 초기 재활에 효과적으로 무릎뼈 안정성을 제공할 수 있을 것이다.
- 동적인 반 쪼그려 앉기 운동 동안 피부 미끄러짐은 무릎뼈의 기울임과 돌림 각도에 영향을 미쳤을 것이다. 향 후 연구에서는 다양한 운동방법과 무릎 굽힘 각도에서 무릎뼈 주행을 측정하고, 넙다리네갈래근의 근 활성과 무릎뼈 주행 간에 관계를 밝히기 위해 운동학적 분석뿐만 아니라 근 생리학적 연구도 함께 이루어지길 바란다.
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