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문제 정의
- 지팡이의 종류에 따라 보행의 대칭성과 관련하여 어떠한 영향을 미치는지에 대한 비교 연구가 부족하며, 보행 동안 양발의 체중 분포에 대한 연구는 더욱 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 보행 시 네 발 지팡이와 한 발 지팡이에 대한 최대 수직력을 비교하고, 각각의 지팡이로 보행하는 동안 양발에 대한 최대 수직력을 비교함으로써 지팡이 종류가 보행 시 체중지지 패턴에 영향을 미치는지 확인하고자 한다.
- 본 연구는 지팡이 종류가 뇌졸중 환자의 보행 시 체중지지 패턴에 영향을 미치는지 알아보았다. 그 결과 지팡이에 대한 의존도는 유의한 차이가 있었으나, 지팡이의 종류가 환자의 보행패턴 중양발의 체중지지에는 유의한 차이를 나타내지 않았다.
제안 방법
- 1 kg의 오차까지 감지가 가능한 압력센서(CD210-K200, UUK100, ㈜다셀, 한국)를 각각 한 발 지팡이(mono cane)와 네 발 지팡이(quadri cane) 하단부에 장착하여 증폭기(amplifier)와 인디케이터(indicator)를 연결하였다(Figure 1). 인디케이터를 컴퓨터와 연결하여 케이블을 통해 들어오는 수직력(peak force)을 실시간으로 저장하여 지팡이에 대한 최대 수직력을 측정하였으며, 샘플링 주파수는 100 Hz로 하였다. 지팡이는 알루미늄으로 만들어진 L자 형태의 높이조절이 가능한 한 발 지팡이(mono cane)와 네 발 지팡이(quadric cane)을 사용하였다.
- 환자는 건측 손에 지팡이를 잡고, 편평한 5 m의 거리를 지팡이별로 세 번씩 걷게 하고, 한 회당 6개의 보행주기(gait cycle) 동안의 지팡이와 양발에 대한 최대 수직력의 평균을 구하였다. 지팡이에 대한 최대 수직력은 지팡이의 무게를 제거하고 난 후, 몸무게에 대한 백분율로 계산하였다.19
- 최대 100 kg의 무게까지 부하가 가능하고 0.1 kg의 오차까지 감지가 가능한 압력센서(CD210-K200, UUK100, ㈜다셀, 한국)를 각각 한 발 지팡이(mono cane)와 네 발 지팡이(quadri cane) 하단부에 장착하여 증폭기(amplifier)와 인디케이터(indicator)를 연결하였다(Figure 1). 인디케이터를 컴퓨터와 연결하여 케이블을 통해 들어오는 수직력(peak force)을 실시간으로 저장하여 지팡이에 대한 최대 수직력을 측정하였으며, 샘플링 주파수는 100 Hz로 하였다.
- 평가를 하기 전에 환자의 몸무게를 측정하고 난 후, 지팡이의 높이를 환자의 대전자 위치에 오도록 조절하였다. 환자는 건측 손에 지팡이를 잡고, 편평한 5 m의 거리를 지팡이별로 세 번씩 걷게 하고, 한 회당 6개의 보행주기(gait cycle) 동안의 지팡이와 양발에 대한 최대 수직력의 평균을 구하였다.
- 평가를 하기 전에 환자의 몸무게를 측정하고 난 후, 지팡이의 높이를 환자의 대전자 위치에 오도록 조절하였다. 환자는 건측 손에 지팡이를 잡고, 편평한 5 m의 거리를 지팡이별로 세 번씩 걷게 하고, 한 회당 6개의 보행주기(gait cycle) 동안의 지팡이와 양발에 대한 최대 수직력의 평균을 구하였다. 지팡이에 대한 최대 수직력은 지팡이의 무게를 제거하고 난 후, 몸무게에 대한 백분율로 계산하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 구리시에 소재하고 있는 K 재활병원에서 물리치료를 받고 있는 환자 중 연구에 대한 충분한 설명을 듣고 난 후 실험에 동의한 자를 대상으로 하였으며, 평상시 지팡이를 사용하여 보행을 하며, 지팡이를 사용하지 않고 최소 10 m 보행이 가능한 12명을 대상으로 하였다. 보행에 영향을 미치는 정형외과적 질환을 가지고 있는 자, 뇌졸중 이외의 다른 신경학적 질환을 가지고 있는 자, 한국형 간이정신상태 검사(MInimental State Examination-K, MMSE-K) 점수가 24점 미만인 자는 실험 대상에서 제외하였다.
- 인디케이터를 컴퓨터와 연결하여 케이블을 통해 들어오는 수직력(peak force)을 실시간으로 저장하여 지팡이에 대한 최대 수직력을 측정하였으며, 샘플링 주파수는 100 Hz로 하였다. 지팡이는 알루미늄으로 만들어진 L자 형태의 높이조절이 가능한 한 발 지팡이(mono cane)와 네 발 지팡이(quadric cane)을 사용하였다. 양발에 대한 최대 수직력은 족압센서(Functional Assessment of BiomechanicsTM, Biosyn Systems Inc, 캐나다)를 이용하였다.
데이터처리
- 100 Hz의 샘플링 주파수로 데이터가 전송되며 방향에 상관없이 20미터의 거리까지 수신기를 통해 실시간으로 전송이 가능하다. PC에 수신된 족압 데이터들은 Biosyns Software (Expert Version 12.1)를 통해 각 센서들의 최고 압력 등을 분석하였다.
- 개체내 지팡이 종류에 따른 지팡이에 대한 최대수직력(Vertical Peak Force)의 차이는 윌콕슨 부호순위 검정(Wilcoxon signed-rank test)을 사용하여 비교하였고, 세 가지 조건에서의 양발에 대한 최대수직력의 차이는 일원 반복측정 분산분석(one-way repeated ANOVA)을 사용하였다. 사후 검증은 최소유의차 검증(leastsignificant difference, LSD)을 이용하여 분석하였다.
- 개체내 지팡이 종류에 따른 지팡이에 대한 최대수직력(Vertical Peak Force)의 차이는 윌콕슨 부호순위 검정(Wilcoxon signed-rank test)을 사용하여 비교하였고, 세 가지 조건에서의 양발에 대한 최대수직력의 차이는 일원 반복측정 분산분석(one-way repeated ANOVA)을 사용하였다. 사후 검증은 최소유의차 검증(leastsignificant difference, LSD)을 이용하여 분석하였다. 통계학적 유의수준은 0.
이론/모형
- 지팡이는 알루미늄으로 만들어진 L자 형태의 높이조절이 가능한 한 발 지팡이(mono cane)와 네 발 지팡이(quadric cane)을 사용하였다. 양발에 대한 최대 수직력은 족압센서(Functional Assessment of BiomechanicsTM, Biosyn Systems Inc, 캐나다)를 이용하였다. FAB 시스템은 발목에 4×7×2.
성능/효과
- 개체 내 지팡이 종류에 따른 지팡이에 대한 최대 수직력은 네 발 지팡이로 보행 시 10.60±6.48%, 한 발 지팡이로 보행했을 때 7.91±4.11%로 네 발 지팡이로 보행했을 때가 한 발 지팡이로 보행했을 때보다 유의하게 크게 나타났다(p<0.05) (Table 2).
- 본 연구는 지팡이 종류가 뇌졸중 환자의 보행 시 체중지지 패턴에 영향을 미치는지 알아보았다. 그 결과 지팡이에 대한 의존도는 유의한 차이가 있었으나, 지팡이의 종류가 환자의 보행패턴 중양발의 체중지지에는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 본 연구의 대상자가 대부분 만성 환자였으며, 대상자의 대부분이 평상시 지팡이를 사용하여 보행하지만, 지팡이를 사용하지 않고 10 m 정도의 보행이 가능한 환자를 대상으로 하여 일반화하기 어려운 제한점이 있다.
- 보행 시 지팡이 종류에 따른 환측 하지의 근활성도를 비교한 연구에서 네 발 지팡이를 사용하여 보행 하였을 때 한 발 지팡이를 사용하여 보행하였을 때보다 척추 기립근과 전경골근의 근활성도가 유의하게 감소하였으나, 중둔근과 대둔근, 외측광근의 경우 유의한 차이가 나타나지 않았다고 하였다. 그러나 두 지팡이를 사용하여 보행하였을 때 지팡이 없이 걸었을 때 보다 항중력근의 근활성도가 유의하게 감소하였으며, 이는 지팡이에 체중을 지지하였기 때문에 환측 하지의 근 활성도는 상대적으로 감소한 것이라고 하였다.14 Bateni와 Maki23는 지팡이를 지지하고 서 있는 자세에서 체중의 일부를 지팡이에 지지함으로써 체중을 지지하고 있는 발에 대한 지면 반발력(ground reaction force)이 감소하게 되며, 보행 시에도 지팡이로 인해 하지에 대한 체중부하가 감소하게 된다고 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 보행을 하는 동안 지팡이 종류에 따른 양 발에 대한 최대 수직력을 비교하였으며, 그 결과 지팡이를 사용 하였을 때에는 지팡이를 사용하지 않았을 때보다 환측 발에 대한 최대 수직력이 유의하게 감소한 것으로 나타났으며(p<0.05), 지팡이 종류에 따른 유의한 차이는 나타나지 않았다.
- 본 연구에서 지팡이에 대한 최대 수직력에 있어 유의한 차이가 있음에도 불구하고 환측 발에 대한 최대 수직력에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 뇌졸중 환자를 대상으로 지팡이에 대한 최대 수직력을 분석한 연구에서 대부분의 환자가 체중의 7~25%를 지팡이에 의존하였으며, 따라서 체중의 7% 이상을 지팡이에 의존하였을 때 역학적인 지지(mechanical support)를 제공한 것이라고 하였다.
- 지팡이 종류에 따른 환측발에 대한 최대 수직력을 비교한 결과, 두 종류의 지팡이 모두 지팡이 없이 걸었을 때보다 유의하게 감소하였으며(p<0.05), 한 발 지팡이와 네 발 지팡이 사이에는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
후속연구
- 그 결과 지팡이에 대한 의존도는 유의한 차이가 있었으나, 지팡이의 종류가 환자의 보행패턴 중양발의 체중지지에는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 그러나 본 연구의 대상자가 대부분 만성 환자였으며, 대상자의 대부분이 평상시 지팡이를 사용하여 보행하지만, 지팡이를 사용하지 않고 10 m 정도의 보행이 가능한 환자를 대상으로 하여 일반화하기 어려운 제한점이 있다. 따라서 앞으로의 연구에서는 다양한 발병기간과, 다양한 기능 상태의 환자를 대상으로 지팡이에 따라 보행에 있어 어떠한 차이가 있는지 알아볼 필요가 있겠다.
- 그러나 본 연구의 대상자가 대부분 만성 환자였으며, 대상자의 대부분이 평상시 지팡이를 사용하여 보행하지만, 지팡이를 사용하지 않고 10 m 정도의 보행이 가능한 환자를 대상으로 하여 일반화하기 어려운 제한점이 있다. 따라서 앞으로의 연구에서는 다양한 발병기간과, 다양한 기능 상태의 환자를 대상으로 지팡이에 따라 보행에 있어 어떠한 차이가 있는지 알아볼 필요가 있겠다. 또한 본 연구에서는 지팡이와 양 발에 대한 체중지지만을 비교하였으나, 보조 도구에 따른 환측 하지 근육의 근수축 패턴과 보행 양상에 대해 연구할 필요가 있을 것으로 생각된다.
- 따라서 앞으로의 연구에서는 다양한 발병기간과, 다양한 기능 상태의 환자를 대상으로 지팡이에 따라 보행에 있어 어떠한 차이가 있는지 알아볼 필요가 있겠다. 또한 본 연구에서는 지팡이와 양 발에 대한 체중지지만을 비교하였으나, 보조 도구에 따른 환측 하지 근육의 근수축 패턴과 보행 양상에 대해 연구할 필요가 있을 것으로 생각된다.
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