이 연구에서는 최근 국내에서 개발된 보행용 기능성 신발 중 걷기 효율성을 변화시키는 복합적 기능성 신발(double rocker sole;CDR)과 negative-heel rocker sole(NR)형태 신발의 근육 활성도를 비교하였다. 연구대상은 하지정형 외과적 질환이 없는 40-50대 중년여성 11명을 대상(연령 $47.33{\pm}4.4$, 신장 $158.00{\pm}3.3$cm, 체중 $59.50{\pm}6.1$, BMI$23.80{\pm}1.8kg/m^2$)으로 하였다. 연구결과 좌,우측의 내측광근, 비복근, 반건양근에서는 근활성도의 수준은 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았지만, CDR신발이 전경골근에서 통계적으로 유의하게 높은 결과가 나타났다(p<.05). 걷기운 동시 동일한 조건속에 운동을 실시할 경우 신발 밑창의 변화를 통해 인위적으로 운동량을 증가시킬 수 있을 것이다.
이 연구에서는 최근 국내에서 개발된 보행용 기능성 신발 중 걷기 효율성을 변화시키는 복합적 기능성 신발(double rocker sole;CDR)과 negative-heel rocker sole(NR)형태 신발의 근육 활성도를 비교하였다. 연구대상은 하지정형 외과적 질환이 없는 40-50대 중년여성 11명을 대상(연령 $47.33{\pm}4.4$, 신장 $158.00{\pm}3.3$cm, 체중 $59.50{\pm}6.1$, BMI $23.80{\pm}1.8kg/m^2$)으로 하였다. 연구결과 좌,우측의 내측광근, 비복근, 반건양근에서는 근활성도의 수준은 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았지만, CDR신발이 전경골근에서 통계적으로 유의하게 높은 결과가 나타났다(p<.05). 걷기운 동시 동일한 조건속에 운동을 실시할 경우 신발 밑창의 변화를 통해 인위적으로 운동량을 증가시킬 수 있을 것이다.
The purpose of this study was to analysis the effect of form of outsole on lower leg Electromyography (EMG) during gait. The subject were 11 women(mean age $47.33{\pm}4.4$ years, height $158.00{\pm}3.3$cm, weight $59.50{\pm}6.1$, body mass index $23.80{\pm}1.8kg...
The purpose of this study was to analysis the effect of form of outsole on lower leg Electromyography (EMG) during gait. The subject were 11 women(mean age $47.33{\pm}4.4$ years, height $158.00{\pm}3.3$cm, weight $59.50{\pm}6.1$, body mass index $23.80{\pm}1.8kg/m^2$), who had no serious foot musculoskeletal disease within3years prior to study. The vastus medialis, gastrocnemius, semitendinosus, tibialis anterior were compared during gait with 2 types of shoe(complex function double rocker sole, negative-heel rocker sole) by using pair t-test(p<.05). The vastus medialis, gastrocnemius, semitendinosus were not found to be significantly different among the 2 types of shoe but tibialis anterior were found(p<.05). The complex function double rocker sole shoe caused a significant change in energy expenditure compared to the negative-heel rocker sole shoe.
The purpose of this study was to analysis the effect of form of outsole on lower leg Electromyography (EMG) during gait. The subject were 11 women(mean age $47.33{\pm}4.4$ years, height $158.00{\pm}3.3$cm, weight $59.50{\pm}6.1$, body mass index $23.80{\pm}1.8kg/m^2$), who had no serious foot musculoskeletal disease within3years prior to study. The vastus medialis, gastrocnemius, semitendinosus, tibialis anterior were compared during gait with 2 types of shoe(complex function double rocker sole, negative-heel rocker sole) by using pair t-test(p<.05). The vastus medialis, gastrocnemius, semitendinosus were not found to be significantly different among the 2 types of shoe but tibialis anterior were found(p<.05). The complex function double rocker sole shoe caused a significant change in energy expenditure compared to the negative-heel rocker sole shoe.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이에 rocker sole 형태의 신발이 신경병증 합병증을 가진 당뇨환자들에게 내측 및 전족 중심압력을 경감시키고 편안한 보행을 도울 수 있다고 보고 하였으며[37], negative-heel rocker sole은 "불안정한 기저면“을 통해 하지의 전후방에서의 하지 근육균형을 잡아주는 역할을 함으로써 노약자 및 당뇨환자에게 근육트레이닝에 적절한 신발로 보고하고 있다[30]. 따라서 본 연구에서는 보행시 두 가지 형태의 기능성 신발이 근활성도 및 에너지 소비형태를 분석하여 보다 안전하고 효과적인 걷기운동에 알맞은 기능성 신발을 선택하는 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.
따라서 본 연구에서는 최근 국내에서 개발된 보행용 기능성 신발 중 걷기 효율성을 변화시키는 복합적 기능성 double rocker sole과 negative heel rocker sole형태 신발의 근육 활성도를 비교하여 걷기동작에 보다 효율적인 기능성 신발에 대한 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다.
이 연구에서는 최근 국내에서 개발된 보행용 기능성 신발 중 걷기 효율성을 변화시키는 복합적 기능성 double rocker sole과 negative-heel rocker sole형태 신발의 근육 활성도를 비교하여 걷기동작에 보다 효율적인 기능성 신발에 대한 기초자료를 제시하고자 하였으며 결론은 다음과 같다.
제안 방법
Italy)를 사용하였으며, 측정시 1KHz 의 샘플링주파수를 사용하였다. EMG 측정부위는 8채널을 사용하여 내측광근, 비복근, 반건양근, 전경골근의 좌우에 각각 전극을 1-2.5㎝ 간격으로 부착하였으며, 이후 무선전극을 부착하였다. 검사방법은 우측발이 toes-off 되는 지점부터 2분간 측정 하였으며[21], 측정된 자료 중 1분 지난 지점부터 15초간 자료를 분석하였다.
EMG분석은 각 대상자들간의 근력차이에 따른 오차를 줄이기 위하여 표준화를 실시하였다. 표준화 방법은 최대 등척성 자율 수축운동시 측정된 EMG결과값에 treadmill 에서 측정된 데이터 값을 백분율로 산출하였으며, 공식은 아래와 같다.
검사방법은 우측발이 toes-off 되는 지점부터 2분간 측정 하였으며[21], 측정된 자료 중 1분 지난 지점부터 15초간 자료를 분석하였다. 각 피험자 들은 무작위로 두 가지 신발 중 한가지를 측정한 후 다른 신발을 측정하였으며, 각 신발실험 과정마다 휴식시간은 5분으로 시행하였다. 실험결과는 FREEEMG에서 사용되는 MYOLAB (software, BTS co.
5㎝ 간격으로 부착하였으며, 이후 무선전극을 부착하였다. 검사방법은 우측발이 toes-off 되는 지점부터 2분간 측정 하였으며[21], 측정된 자료 중 1분 지난 지점부터 15초간 자료를 분석하였다. 각 피험자 들은 무작위로 두 가지 신발 중 한가지를 측정한 후 다른 신발을 측정하였으며, 각 신발실험 과정마다 휴식시간은 5분으로 시행하였다.
보행과 관련된 근육의 표면 근전도를 측정함에 있어서 신호대 잡음비율(S/N): 96dB이고, 동상신호 제거비(CMRR;common mode rejection ratio)값은 123dB인 FREEEMG(BTS co. Italy)를 사용하였으며, 측정시 1KHz 의 샘플링주파수를 사용하였다. EMG 측정부위는 8채널을 사용하여 내측광근, 비복근, 반건양근, 전경골근의 좌우에 각각 전극을 1-2.
신발 착용후 트레드밀 속도 5km/h 경사 1도로 3분간의 적응훈련을 거친 후 2분간 EMG 분석을 시도하였으며, 총 5분간의 트레드밀 걷기를 시행하였다.
각 피험자 들은 무작위로 두 가지 신발 중 한가지를 측정한 후 다른 신발을 측정하였으며, 각 신발실험 과정마다 휴식시간은 5분으로 시행하였다. 실험결과는 FREEEMG에서 사용되는 MYOLAB (software, BTS co. Italy) 소프트웨어에서 raw data를 처리하여, integration 시행하였으며, 이후 2분간 검사범위를 marker하여 Integrates EMG 분석을 시행하였다.
표준화 작업을 위해 최대 등척성 자율 수축운동(maximum voluntary isometric contraction; MVIC)을 근육별로 2회 실시하였으며, 각 근육에 대한 측정은 Hislop 와 Montgomery[38]가 제안한 방법으로 등속성장비(biodex, USA)에 대상자가 앉은 자세에서 슬관절을 60도 신전시킨 다음 최대근력을 발휘하는 동안 최대근력 EMG 결과를 수집하였다. 각 시기 당 샘플링 주파수는 1000hz 로 5초간 측정하였다.
대상 데이터
본 연구대상자는 정상족(normal foot)이며, 하지 수술 경험 및 최근 3년간 하지통증으로 인해 병원을 내원하지 않은 체질량지수(BMI)가 정상인(20<BMI<25) 40대-50대 중년여성 11명으로 하였다.
데이터처리
CDR신발과 NR신발의 근전도 활성도 비교를 검증하기 위해 대응 표본 t-검증(paired t-test)를 실시하였으며, 모든 통계적 유의수준은 p<.05로 설정하였다.
연구의 자료처리는 SPSS for windows (version 18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였고, 각 항목별로 평균과 표준편차를 계산하였다. CDR신발과 NR신발의 근전도 활성도 비교를 검증하기 위해 대응 표본 t-검증(paired t-test)를 실시하였으며, 모든 통계적 유의수준은 p<.
성능/효과
근전도 연구결과를 종합해 보면 기저면이 불안정한 NR신발은 기저면이 안정되어 있는 CDR신발과 내측광근, 비복근 및 반건양근에서 유사한 근활성도가 나타났으며, 전경골근은 오히려 CDR신발이 높게 나타났다. 따라서 불안정한 면을 가진 기능성 신발로 보행시 족근골의 지지없이 불균형적 보행으로 인해 발생할 수 있는 자세 불안정성과 이에 따른 인체 부담을 안고 걷기 효율성을 증대시키는 것보다 정적인 자세에서도 안정적이면서 운동시 근활성도가 높은 신발을 사용하는 것이 신체 안정성 및 걷기 효율성에 더 높은 이점을 줄 것으로 생각된다.
근전도 연구결과를 종합해 보면 기저면이 불안정한 NR신발은 기저면이 안정되어 있는 CDR신발과 내측광근, 비복근 및 반건양근에서 유사한 근활성도가 나타났으며, 전경골근은 오히려 CDR신발이 높게 나타났다. 따라서 불안정한 면을 가진 기능성 신발로 보행시 족근골의 지지없이 불균형적 보행으로 인해 발생할 수 있는 자세 불안정성과 이에 따른 인체 부담을 안고 걷기 효율성을 증대시키는 것보다 정적인 자세에서도 안정적이면서 운동시 근활성도가 높은 신발을 사용하는 것이 신체 안정성 및 걷기 효율성에 더 높은 이점을 줄 것으로 생각된다. 추가적 연구에서는 여러 가지 기능을 가진 CDR신발의 보행패턴 및 자세에 대한 역학적 분석이 실시되어 올바른 걸음걸이에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
6). 반건양근 근육 활동은 좌,우측 모두 각 초당 근활동량에 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 우측의 경우 두 신발간 유사한 양상을 나타낸 반면, 좌측은 CDR신발이 높은 결과가 나타났다(Fig. 7). 전경골근의 경우 우측의 경우 측정된 15초 중 9초간, 좌측은 11초간 EMG결과값이 통계적으로 유의한 차이(p<0.
비복근은 CDR신발과 NR신발보다 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았지만 CDR신발이 다소 높은 경향이 나타났다. NR신발은 일반적인 신발에 비해 불안정한 기저면을 가지고 있어 기립 및 보행시에 안정성을 유지하기 위해 전경골근과 비복근 근활성도를 높이게 된다[15,25].
1%를 증가시킬 수 있다는 특징이 있다[23]. 이 연구결과 내측광근은 NR신발이 CDR신발보다 다소 높은 경향이 나타났으나, 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. Park et al[24]의 보고에 의하면 내외측에 신발보장구(orthotic)가 있을 경우 내측광근의 활성도가 높아지며, 특히 뒷굽이 높을 경우 내측광근과 외측광 근의 근활성도 높아진다고 보고하고 있다.
전경골근은 근전도 분석결과 구간별 좌우측에서 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)가 나타났다.
전경골근의 경우 우측의 경우 측정된 15초 중 9초간, 좌측은 11초간 EMG결과값이 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)가 나타났으며, CDR신발이 좌우측 모두 높은 평균값이 나타났다(Fig. 8).
걷기 운동을 위한 기능성 신발에 따른 근육 활동의 변화를 알아보기 위해 측정된 하지 근육의 표준화된 근전도 값을 분석한 결과는 Table 1, 2에서 보는바와 같다. 좌, 우측 내측광근의 각 신발에 따른 근육 활동은 분석된 15초를 각 1초단위로 비교해본 결과 CDR신발과 NR신발간의 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았으나 NR신발이 표준화된 EMG결과 평균이 다소 높은 경향이 나타났다(Fig. 5). 좌, 우측 비복근 근육 활동 역시 각 1초단위로 비교해본 결과 CDR신발과 NR신발간의 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았으나, CDR신발이 표준화된 EMG 결과 평균이 다소 높은 경향이 나타났다(Fig.
5). 좌, 우측 비복근 근육 활동 역시 각 1초단위로 비교해본 결과 CDR신발과 NR신발간의 통계적 유의한 차이가 나타나지 않았으나, CDR신발이 표준화된 EMG 결과 평균이 다소 높은 경향이 나타났다(Fig. 6). 반건양근 근육 활동은 좌,우측 모두 각 초당 근활동량에 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 우측의 경우 두 신발간 유사한 양상을 나타낸 반면, 좌측은 CDR신발이 높은 결과가 나타났다(Fig.
후속연구
따라서 불안정한 면을 가진 기능성 신발로 보행시 족근골의 지지없이 불균형적 보행으로 인해 발생할 수 있는 자세 불안정성과 이에 따른 인체 부담을 안고 걷기 효율성을 증대시키는 것보다 정적인 자세에서도 안정적이면서 운동시 근활성도가 높은 신발을 사용하는 것이 신체 안정성 및 걷기 효율성에 더 높은 이점을 줄 것으로 생각된다. 추가적 연구에서는 여러 가지 기능을 가진 CDR신발의 보행패턴 및 자세에 대한 역학적 분석이 실시되어 올바른 걸음걸이에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
걷기운동의 효율성에 영향을 미치는 요인은 무엇인가?
걷기운동의 효율성에 영향을 미치는 요인으로는 주행 형태[6], 신발 밑창 두께[7], 신발 보정물[8], 지면[9] 등이 있으며, 걷기운동 시 운동수행능력을 향상시키기 위한 방안으로 효율성에 대한 연구가 많이 수행되었다. 특히 기능성 신발 분류는 밑창형태로 구분할 수 있으며, double rocker sole, negative-heel rocker sole으로 분류될 수 있다 (Fig.
negative-heel rocker sole의 밑창형태는 어떤 특징을 가지는가?
negative-heel rocker sole은 앞꿈치와 뒤꿈치의 부분이 rocker sole의 기울어진 형태와 유사하나 사람이 서 있을때 발뒤꿈치가 발볼과 같은 높이이거나 더 낮은 위치에 있게 하였다. 이러한 밑창의 형태는 발의 배측굴곡(dorsi flexion)을 자연스럽게 유도하며, 전족부위에 쏠린힘을 뒤쪽이나 중족부로 이동할 수 있게 한다[12]. 따라서 보행시 전족부(forefoot)에 집중된 힘이 보다 넓은 부위로 재분할 수 있으며, 보행패턴에는 영향을 미치지 않는다[11,13].
기능성 신발의 분류는 밑창형태로 구분되는데, 그 종류에는 무엇이 있는가?
걷기운동의 효율성에 영향을 미치는 요인으로는 주행 형태[6], 신발 밑창 두께[7], 신발 보정물[8], 지면[9] 등이 있으며, 걷기운동 시 운동수행능력을 향상시키기 위한 방안으로 효율성에 대한 연구가 많이 수행되었다. 특히 기능성 신발 분류는 밑창형태로 구분할 수 있으며, double rocker sole, negative-heel rocker sole으로 분류될 수 있다 (Fig. 1).
Consumer Reports on Health. "Take a walk toward better health", 23(3), 7, 2011.
Y. J. Seo, A. S. Jeong, J. E. Lee, J. W. Shin & S. Y. Kang, "The Evaluation of Networking System between Health Promotion and Other Programs at Public Health Centers". Korea society for health education and promotion, 24(2); pp. 111-121, 2007.
Ministry of Health & Welfare. 2008' National Health Improvement Project, 2008.
D. T. Fong, et al., "Cushioning and lateral stability functions of cloth sport shoes", Sports Biomech, Sep;6(3): pp. 407-417, 2007
J. M. VanSwearingen, et al., "A randomized trial of two forms of therapeutic activity to improve walking: effect on the energy cost of walking", J Gerontol A Biol Sci Med Sci, Nov;64(11): pp. 1190-1198, 2009.
K. Sekizawa, et al., "Effects of shoe sole thickness on joint position sense", Gait Posture, May;13(3): pp. 221-228, 2001.
G. S. Murley, et al., "Do foot orthoses change lower limb muscle activity in flat-arched feet towards a pattern observed in normal-arched feet?", Clin Biomech (Bristol, Avon), Aug;25(7): pp. 728-736, 2010.
C. Bosco, et al., "The influence of different floor stiffness on mechanical efficiency of leg extensor muscle", Ergonomics, Jun;40(6): pp. 670-679, 1997.
B. C. Albright, et al., "Rocker bottom soles alter the postural response to backward translation during stance", Gait Posture, Jul;30(1): pp. 45-49, 2009.
D. J. Janisse. "The diabetic foot", 1st ed., St. Louis, MO: CV Mosby, 1993.
K. A. Myers, et al., "Biomechanical implications of the negative heel rocker sole shoe: gait kinematics and kinetics", Gait Posture, Nov;24(3): pp. 323-330, 2005.
B. Nigg, et al., "Effect of an unstable shoe construction on lower extremity gait characteristics", Clin Biomech (Bristol, Avon), Jan;21(1): pp. 82-88, 2005.
J. X. Li, et al., "Kinematic and electromyographic analysis of the trunk and lower limbs during walking in negative-heeled shoes", J Am Podiatr Med Assoc, Nov-Dec;97(6): pp. 447-456, 2007.
Y. J. Kim & W. S. Chae, "Electromyography comparison analysis of the muscle in Lower Limbs on wearing functional shoes and normal shoes". Korean alliance for health physical education, recreation, and dance, 46(6); pp. 543-551, 2007.
R. J. Albensi, et al., "The relationship of body weight and clinical foot and ankle measurements to the heel forces of forward and backward walking", J Athl Train, Oct;34(4): pp. 328-333, 1999.
K. A. Boyer, et al., "Changes in running kinematics and kinetics in response to a rockered shoe intervention", Clin Biomech (Bristol, Avon), Dec;24(10): pp. 872-876. 2009.
E. E. Thomas, et al., "Comparison of neural activation and energy cost during treadmill walking with body weight unloading between frail and healthy older women", Gait Posture, Mar;33(3): pp. 356-360, 2011.
K. M. Park, et al., "The change in vastus medialis oblique and vastus lateralis electromyographic activity related to shoe heel height during treadmill walking", J Back Musculoskelet Rehabil, 23(1): pp. 39-44, 2010.
G. S. Murley, et al., "Effect of foot posture, foot orthoses and footwear on lower limb muscle activity during walking and running: a systematic review", Gait Posture, Feb;29(2): pp. 172-187, 2008.
P. E. Martin. "Mechanical and physiological responses to lower extremity loading during running", Med Sci Sports Exerc, Aug;17(4): pp. 427-33, 1985.
M. R. Jeong, K. W. Seo, Y. T. Kang & C. H. Youm, "EMG Analysis of Lower Extremity Muscles under different heel types of shoes when performing Tango Backward Walk". Korean society of sports biomechanics, 11(2); pp. 31-46, 2001.
S. J. Gi, W. S. Chae, N. J. Kang, J. I. Jang & C. J. Yoon, "The Comparative Analysis of EMG Activities on the Lower Limb Muscles during Power Walking and Normal Walking". Korean society of sports biomechanics, 18(4); pp. 125-133, 2008
S. C. Landry, et al., "Standing in an unstable shoe increases postural sway and muscle activity of selected smaller extrinsic foot muscles", Gait Posture, Jun;32(2): pp. 215-219, 2010.
B. Nigg. "biomechanical consideration barefoot movement and barefoot shoe concepts", footwear science, 1(2): pp. 73-79, 2009.
S. Hutchins, et al., "The biomechanics and clinical efficacy of footwear adapted with rocker profiles- Evidence in the literature", Foot (Edinb), Sep;19(3): pp. 165-70, 2009.
J. J. Van Bogart, et al., "Effects of the toe-only rocker on gait kinematics and kinetics in able-bodied persons", IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng, Dec;13(4): pp. 542-550, 2005.
G. J, Choe & H. J. Kwon, "Sport biomecha- nical comparative analyses between general sporting shoe and functional walking shoe". Korean society of sports biomechanics, 13(2); 161-173, 2003.
W. S. Chae et al.,. "The Effects of Wearing Roller Shoes on Muscle Activity in The Lower Extremity During Walking". Korean society of sports biomechanics, 16(3); pp.137-148, 2006.
P. S. Schaff & P. R. Cavanagh, "Shoes for the insensitive foot: the effect of a "rocker bottom" shoe modification on plantar pressure distribution", Foot Ankle. 11(3): pp.129-140, 1990.
P. Winchester, J. Montgomery, B. Bowman, & H. Hislop, "Effects of feedback stimulation training and cyclical electrical stimulation on knee extension in hemiparetic patients", Phys Ther, Jul;63(7): pp.1096-1103, 1983.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.