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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 착지의 높이에 따라 지면반발력의 크기와 하지의 근활성도의 차이를 확인하여 착지 시의 신체의 반응을 확인하고자 한다.
- 다양한 수직 높이와 수평 거리를 이용한 착지 기법은 무릎을 편 상태, 무릎을 조금 구부린 상태, 완전히 구부린 상태로 구분을 할 수 있으며 이러한 상태의 변화에 따른 충격력의 크기를 조절할 수 있고, 착지를 하게 될 때 발에서의 움직임은 발목의 저측 굴곡을 통하여 바닥에 닿게 되며, 닿는 순서는 발의 전족부로부터 닿고 그 후에 뒤꿈치가 바닥 표면에 닿게 된다(Hargrave 등, 2003). 본 연구에서는 착지의 높이에 따라 지면반발력의 크기와 하지의 근활성도를 분석하여 신체에 가해지는 충격을 흡수하는 전략에 영향을 미치는 요인에 대해서 알아보았다.
제안 방법
- 그러나 정상적인 착지의 방법에서 벗어나게 되었을 때 발생할 수 있는 손상의 기전에 영향을 주는 요소를 알아보기 위해서 동작 분석을 통하여 다양한 높이, 성별, 몸무게, 연성(soft) 착지와 경성(stiff) 착지 사이의 관계 등을 통하여 알아보았다(이승민, 2000; Decker 등, 2003; Kernozek 등, 2005). 착지를 하는 높이는 지면반발력과 하지의 근육의 근활성에 영향을 미치게 되고, 발과 발목 등의 하지의 다양한 관절, 인대, 근육의 손상, 피로 골절, 연골 파괴 등의 손상을 일으킬 수 있다(Blackburn과 Padua, 2008; Yeow 등, 2009).
- 1(Biopac System, 미국) 소프트웨어를 사용하여 30-500Hz에서 구간 필터링을 하고 잡음제거를 위해 60Hz로 notch 필터링하여 기타처리를 한다. 수의적 최대 등척성근수축(MVIC)값으로 나누어 백분율로 환산한 값인 %MVC값을 사용하는 방법을 이용하여 착지 시 근전도 신호를 표준화 한다.
- 착지 시의 분석을 위해서 발판에 평행하도록 힘판을 설치하여 분석을 하였다. 연구 대상자가 힘판위에 착지를 할 때 힘판 속의 변환기가 수직, 가로, 방향으로 발생하는 지면반발력 측정하여 Polygon 소프트웨어를 이용하여 분석하였다.
- 근전도 신호는 생체 신호에 대한 아날로그 신호를 디지털화 하여 1000Hz의 신호획득률(sampling rate)로 수집한 후, 완파정류(full-wave rectification)로 처리를 하고, 실효치값(root mean square: RMS)을 컴퓨터 파일로 저장하여 자료 처리에 이용한다. 자료 처리는 Acqknowledge 3.8.1(Biopac System, 미국) 소프트웨어를 사용하여 30-500Hz에서 구간 필터링을 하고 잡음제거를 위해 60Hz로 notch 필터링하여 기타처리를 한다. 수의적 최대 등척성근수축(MVIC)값으로 나누어 백분율로 환산한 값인 %MVC값을 사용하는 방법을 이용하여 착지 시 근전도 신호를 표준화 한다.
- 착지를 위한 자세는 바르게 선 자세에서 양 발을 어깨 너비만큼 벌린 상태에서 시선은 정면을 바라보고 서 있은 후, 지시에 따라 2개의 힘판에 거의 동시에 한 발씩 딛도록 착지를 하였다. 자연스러운 착지를 위해서 연습을 충분히 시행한 후에 3회 측정하여 평균값을 분석하였다.
- 지면보다 높은 상자에서 바닥으로 내려오는 착지 과제를 수행하기 위해서 가로 100cm, 세로 50cm의 목재 발판을 임의로 제작하였고, 높이 20, 40, 60cm를 무작위로 조절하여 착지 시의 지면반발력과 근활성도 분석을 시행하였다. 착지를 위한 자세는 바르게 선 자세에서 양 발을 어깨 너비만큼 벌린 상태에서 시선은 정면을 바라보고 서 있은 후, 지시에 따라 2개의 힘판에 거의 동시에 한 발씩 딛도록 착지를 하였다.
- 착지 시의 분석을 위해서 발판에 평행하도록 힘판을 설치하여 분석을 하였다. 연구 대상자가 힘판위에 착지를 할 때 힘판 속의 변환기가 수직, 가로, 방향으로 발생하는 지면반발력 측정하여 Polygon 소프트웨어를 이용하여 분석하였다.
- 지면보다 높은 상자에서 바닥으로 내려오는 착지 과제를 수행하기 위해서 가로 100cm, 세로 50cm의 목재 발판을 임의로 제작하였고, 높이 20, 40, 60cm를 무작위로 조절하여 착지 시의 지면반발력과 근활성도 분석을 시행하였다. 착지를 위한 자세는 바르게 선 자세에서 양 발을 어깨 너비만큼 벌린 상태에서 시선은 정면을 바라보고 서 있은 후, 지시에 따라 2개의 힘판에 거의 동시에 한 발씩 딛도록 착지를 하였다. 자연스러운 착지를 위해서 연습을 충분히 시행한 후에 3회 측정하여 평균값을 분석하였다.
대상 데이터
- 연구 대상자의 일반적인 특성은 Table 1과 같다. 대상자들은 남자 8명, 여자 7명 모두 15명이 참여하였고, 나이가 23.47세, 키는 168.47cm, 몸무게 60.40Kg이다.
- 본 연구에는 신경학적인 병력이 없고, 근골격계의 질환 병력이 없는 정상 성인 15명을 대상으로 선정하였다. 또한 연구에 참여하기 전 연구에 관한 충분한 설명을 듣고 동의한 자로 선정하였다.
- 하지의 근활성도를 측정하기 위해 MP150(Biopac System, 미국)을 이용하며, 전극은 Ag-Ag/Cl(Biopac, diameter 2cm) 표면 전극을 사용하여 부착하였다. 측정하기 전 피부 저항을 최소화하기 위하여 전극 부착 부위를 면도 한 후 알코올로 닦아내고, 전극 부착 부위가 완전히 마른 후에 전해질 겔이 도포된 두 개의 활성전극과 접지전극을 피부에 부착한다.
- 힘판(AMTI, Advanced mechanical technology, 미국) 2대를 이용하였으며 2대의 힘판은 착지 시의 지면반발력을 나타내 주는 장치이다. 힘판은 4대의 짧은 기둥위에 놓여 있는 약 1M3의 금속판으로 구성되어 있다. 각 기둥에 부착된 스트레인 게이지(strain gauges)는 기둥에 가해지는 부하량의 변화를 감지한다.
데이터처리
- 수집된 자료는 평균 및 표준 오차로 제시하였고, SPSS 15.0을 이용하여 통계 처리하였다. 측정된 자료의 정규분포 여부를 알아보기 위한 검정 결과 정규분포 함을 확인하였다.
- 착지 시 높이에 따른 지면반발력의 크기와 근활성도를 비교하기 위해 일원분산분석(one-way ANOVA)을 사용하였고 사후검정으로 LSD를 이용하였으며, 통계학적 유의성을 검정하기 위해 유의수준 α는 .05로 하였다.
성능/효과
- 각 높이에서 측정한 근육의 근활성도와 지면반발력의 상관관계를 살펴보면 다음과 같다(Table 4). 20cm의 높이에서 내외 방향과 수직 방향의 지면반발력 사이에는 양의 상관관계가 나타났고, 요추신전근과 대퇴이두근은 음의 상관관계가 나타났다.(p<.
- 40cm의 높이에서 내외 방향 지면반발력과 수직방향 지면반발력, 요추신전근은 양의 상관관계, 전경골근과 수직 지면반발력, 내측광근과 내측비복근은 음의 상관관계가 나타났다(p<.05).
- 05). 60cm의 높이에서 내외 방향과 수직 방향의 지면반발력 사이에는 양의 상관관계가 나타났고, 내측비복근은 전경골근과 내측광근과 양의 상관관계, 대퇴이두근과는 음의 상관관계 보였으며, 내측광근과 대퇴이두근은 음의 상관관계가 나타났고 통계학적으로 유의한 차이가 있었다(p<.05). 그 외의 다른 조건들 사이에는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다(p>.
- 지면반발력과 근활성도의 상관관계를 비교를 통하여 각 높이에서 근육의 활성과 충격의 방향에 영향을 확인한 결과 지면반발력이 내측과 위쪽으로 증가되는 양의 상관관계를 확인하였고, 이는 높이의 증가에 따라 무릎의 내측으로 이동하여 무릎을 모으면서 충격 흡수를 하며 발을 충분히 벌려서 기저면을 넓히는 것을 알 수 있다. 또한 높이의 증가에 따라서 전경골근, 내측비복근, 내측광근은 양의 상관관계를 나타났으며 대퇴이두근은 음의 상관관계를 보였다. 이는 착지에서 충격 흡수에 관여하는 근육들의 동시 수축의 증가와 원심성 수축을 통하여 무릎과 발목의 굴곡 속도를 제어하여 전십자 인대나 발목과 발의 손상을 보호하는 신체의 보호 기전으로 작용되는 것으로 생각된다.
- 본 연구에서는 정상 성인을 대상으로 착지의 높이에 따른 근활성도와 지면반발력의 크기를 분석한 결과 높이에 따라 지면반발력의 크기가 위쪽과 내측으로 증가되는 것을 알 수 있었으며, 전경골근, 내측비복근, 대퇴이두근의 근활성도가 증가되는 것으로 확인되었다. 충분한 근력의 증가를 통하여 신체를 보호할 수 있을 것으로 생각되며 앞으로 외적부하에 의한 신체 손상을 보호하기 위한 다양한 전략에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 착지에 따른 지면반발력의 측정은 힘판을 통해서 할 수 있으며 보행이나 점핑, 착지에 있어서 인체에 미치는 힘을 평가하는데 중요한 역할을 한다(Decker 등, 2003). 본 연구의 결과 착지 시에 나타나는 지면반발력은 x축에서 내측으로 증가, z축에서 위쪽 방향으로 증가하였으며 높이가 증가함에 따라 크게 증가되는 것으로 보였다. 충격량을 감소시키기 위해서 다리를 모아서 지면반발력이 내측으로 이동된 것으로 생각된다.
- 05). 사후 검정 결과 전경골근, 내측가자미근, 대퇴이두근은 20cm와 60cm에서 유의한 차이가 있었고, 내측가자미근은 40cm와 60cm에서 대퇴이두근은 20cm와 40cm 사이에서 유의한 차이가 나타났다(Figure 2).
- 지면반발력과 근활성도의 상관관계를 비교를 통하여 각 높이에서 근육의 활성과 충격의 방향에 영향을 확인한 결과 지면반발력이 내측과 위쪽으로 증가되는 양의 상관관계를 확인하였고, 이는 높이의 증가에 따라 무릎의 내측으로 이동하여 무릎을 모으면서 충격 흡수를 하며 발을 충분히 벌려서 기저면을 넓히는 것을 알 수 있다. 또한 높이의 증가에 따라서 전경골근, 내측비복근, 내측광근은 양의 상관관계를 나타났으며 대퇴이두근은 음의 상관관계를 보였다.
- 지면반발력은 지면에 의해 반작용한 힘으로 내외(Fx), 상하(Fz) 방향으로 착지에 의한 지면반발력의 측정 결과, 내외 방향에서 지면반발력은 높이에 따라 내측 방향으로 유의하게 증가하였고(p<.05), 상하 방향에서 높이에 따라 위쪽 방향으로 지면반발력의 유의한 증가가 나타났다(Table 2)(p<.05).
- 착지를 하는 동안 자세를 바로 잡을 때까지 나타나는 각 근육의 근활성도는 전경골근, 내측가자미근, 대퇴이두근에서 높이에 따라 유의하게 증가하였고(Table 3)(p<.05), 내측광근, 복직근, 요추신전근은 높이에 따라 근활성도는 약간 증가하였으나 통계학적으로 유의하지는 않았다(Table 3)(p>.05).
- 착지를 할 때 하지의 근육의 적절한 조절을 통하여 신체의 충격 흡수를 하게 된다(Arampatzis 등, 2003). 착지의 높이에 따라서 전경골근, 내측비복근, 대퇴이두근의 근활성도가 크게 증가되어서 일차적으로 발목의 조절에 의해서 충격을 흡수하고, 발의 안정성을 제공해 주어 발의 충격흡수 기전에 도움이 되는 것으로 생각되며, 내측광근이나 체간의 근육들은 통계적으로 유의하지는 않았지만 근활성도의 증가가 약간 나타났으며 본 연구의 결과로써 완전하게 알 수 없지만 체간의 움직임이 크게 나타나지 않고서 자세 조절이 되어 큰 변화가 나타나지 않은 것이며, 약간 증가된 근활성도는 체간의 안정성에 조금 도움이 된 것으로 생각된다.
- 0을 이용하여 통계 처리하였다. 측정된 자료의 정규분포 여부를 알아보기 위한 검정 결과 정규분포 함을 확인하였다. 착지 시 높이에 따른 지면반발력의 크기와 근활성도를 비교하기 위해 일원분산분석(one-way ANOVA)을 사용하였고 사후검정으로 LSD를 이용하였으며, 통계학적 유의성을 검정하기 위해 유의수준 α는 .
후속연구
- 본 연구에서는 정상인을 대상으로 착지의 높이에 따라 신체에 가해지는 충격의 크기가 증가하는 것과 이를 보호하기 위한 반응이 나타나는 것을 알 수 있었으며 외적 부하에 의한 신체 손상을 보호하기 위한 다양한 전략에 대한 연구가 좀 더 이루어져야 할 것이다.
- 연성 착지와 경성 착지를 비교한 연구들에서 높이가 증가할수록 증가되는 충격을 흡수하기 위해서 고관절의 굴곡 정도와 발목 관절의 저측 굴곡에 의해 조절되고, 연성 착지에서 고괄절의 굴곡 각도가 증가하게 되어 충격 흡수에 영향을 주게 되고 이를 조절하는 것은 근육의 원심성 수축이다(이세용 등, 2000; 조영재, 2008). 이러한 내용은 통하여 고유수용성 신경근 촉진법이나 운동 프로그램 등을 이용하여 충격을 흡수하고 신체의 손상을 감소시킬 수 있는 운동을 적용하게 된다면 신체 손상을 최소화 시킬 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 정상 성인을 대상으로 착지의 높이에 따른 근활성도와 지면반발력의 크기를 분석한 결과 높이에 따라 지면반발력의 크기가 위쪽과 내측으로 증가되는 것을 알 수 있었으며, 전경골근, 내측비복근, 대퇴이두근의 근활성도가 증가되는 것으로 확인되었다. 충분한 근력의 증가를 통하여 신체를 보호할 수 있을 것으로 생각되며 앞으로 외적부하에 의한 신체 손상을 보호하기 위한 다양한 전략에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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