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문제 정의
- 2,13,23,24 이에 따라 고령층 족부에 적합한 구조의 디자인을 적용한 신발들이 출시되고 있으나 그 효과에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유명 수입 컴포트화(Type I)와 국내 고령층 족형에 기반하여 제작되었다고 홍보하는 컴포트화(Type II)를 선택하여 족저압 및 VAS score test 를 이용한 착화감을 비교하고자 하였다.
- 본 연구의 목적은 고령층을 대상으로 유명 수입 컴포트화와 한국인 족형에 기반하여 제작되었다고 홍보하는 컴포트화를 족저압 및 VAS score test 를 통하여 비교하고자 하였다. 한국인 족형에 기반하여 제작된 컴포트화는 굴곡 형태의 안창의 특징으로 인해 유명 수입 컴포트화에 비하여 전반적으로 넓은 CA 와 낮은 MPP 를 나타냈으며, 이는 중족부와 전족부 중앙에서 두드러졌다.
- 이에 본 연구에서는 족저압을 이용한 정량적인 비교를 통해 국내 고령층용 컴포트화 개발에 기초적인 자료를 제공하고자 유명 수입 컴포트화와 한국인 고령층 족형에 기반하여 제작된 국내 컴포트화를 선택하여 고령층을 대상으로 족저압을 비교하였고, VAS score test 를 이용하여 피험자의 주관적 착화감을 살펴보았다.
제안 방법
- VAS 설문지는 족저면 전체 및 부위별 착화감을 파악하기 위해 ‘전체적인 편한 정도’ (족부 전체의 착화감), ‘발이 땅에 닿을 때’ (후족부의 착화감), ‘발이 땅에 떨어질 때’ (전족부의 착화감), ‘Arch 의 편한 정도’ (중족부의 착화감)의 4 가지 항목으로 구성하였으며, 각 배점은 0 ~ 10 점으로 정하였고 이는 높을수록 높은 만족도를 나타낸다.
- 신발의 역학적 특성을 알아보기 위해 Fig. 3 과 같이 MTS 858 Bionix(MTS System, USA)를 이용하여 충격 흡수(Shock absorption) 및 유연성 (Flexibility)실험을 수행하였다. 충격 흡수 실험은 전족부, 중 족부 및 후족부의 충격 흡수율을 조사하기 위해 시행하였고 ASTM F-1614-9919 에 근거하여 컴포트화의 각 영역에 displacement control 로 15 ± 5 ms의 시간 내 최대 5.
- 5 J 의 동일한 에너지를 부여하였다. 신발의 유연성을 알아보기 위한 유연성 실험은 ASTM F-911-8620에 근거하여 신발의 후 족부를 고정 시킨 후 전족부를 초당 0.05 mm 로 수직 변위를 인가하였다. 충분한 데이터 획득을 위해 실험은 각각 5 번 시행하였다.
- 실험 방법은 각 피험자의 체중을 측정하여 장비의 교정(Calibration)을 실시하였고, 맨발 보행 시 피험자의 우측 족저면과 컴포트화 착용 보행 시 우측 신발의 안창에 F-Scan 센서를 부착하였다. 장비 착용에 대한 이질감을 최소화하기 위해 2~3 회 예비 보행을 실시한 후, 피험자의 평상시 편안하게 걷는 보행 속도로 7 m 이상의 거리를 5 회 이상 걷도록 실시하였다.
- 실험 방법은 각 피험자의 체중을 측정하여 장비의 교정(Calibration)을 실시하였고, 맨발 보행 시 피험자의 우측 족저면과 컴포트화 착용 보행 시 우측 신발의 안창에 F-Scan 센서를 부착하였다. 장비 착용에 대한 이질감을 최소화하기 위해 2~3 회 예비 보행을 실시한 후, 피험자의 평상시 편안하게 걷는 보행 속도로 7 m 이상의 거리를 5 회 이상 걷도록 실시하였다.2 주관적인 착화감을 조사하기 위하여, 각 컴포트화 착용 보행 직후, 설문지 형식의 VAS score test 를 실시하였다.
- 족저면과 직접 맞닿아 족저압에 직접적인 영향을 끼치는 두 신발의 안창(insole) 특징을 알아보기 위하여 3D scanning 을 통한 기하학적 형상 모델을 제작하여 정확한 치수를 측정하였다. 그 결과, Fig.
- 족저면의 영역에 따른 압력 분포를 확인하기 위해 Fig. 5와 같이 족저면을 해부학적으로 전족부(Forefoot), 중족부(Midfoot, M2), 후족부(Heel, M1)로 나누었으며, 전족부는 전족부 내측(Medial forefoot, M3), 전족부 중앙(Central forefoot, M4), 전족부 외측(Lateral forefoot, M5), 엄지발가락(Hallux, M6), 나머지 발가락(Lessor toes, M7)영역으로 구분하였다.8
- 충격 흡수 실험은 전족부, 중 족부 및 후족부의 충격 흡수율을 조사하기 위해 시행하였고 ASTM F-1614-9919 에 근거하여 컴포트화의 각 영역에 displacement control 로 15 ± 5 ms의 시간 내 최대 5.0 ± 0.5 J 의 동일한 에너지를 부여하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 참여한 연구 대상자는 다리나 발의 구조적인 기형이 없고 정상적인 족부 형태를 가지며 보행 동작에 무리가 없는 65 세 이상의 고령층 남성 20 명을 피험자로 선정하였다.18 피험자의 신체적 특성은 Table 1 과 같으며 모든 연구 대상자는 실험의 목적과 내용을 확인하고 참가 동의서를 작성 후 실험에 참여하였다.
- 실험 대상 신발은 Fig. 1 과 같이 현재 시판되고 있는 유명한 수입 컴포트화인 SAS®(San Antonio Shoemarkers, USA)와 한국인 고령층 족형에 기반하여 제작되었다고 홍보하는 TES®(Beesco, Korea)컴포트화를 사용하였다.
데이터처리
- 장비 착용에 대한 이질감을 최소화하기 위해 2~3 회 예비 보행을 실시한 후, 피험자의 평상시 편안하게 걷는 보행 속도로 7 m 이상의 거리를 5 회 이상 걷도록 실시하였다.2 주관적인 착화감을 조사하기 위하여, 각 컴포트화 착용 보행 직후, 설문지 형식의 VAS score test 를 실시하였다.16
- F-Scan system 은 족저면의 영역별로 시간에 따른 압력 변화를 정량적으로 측정할 수 있는 장비로서 산업 현장의 자세 안정성에 대한 연구, 환자들의 임상적 연구 등에 널리 사용되는 장비이다. 21 실험을 통해 측정된 자료들은 동사의 Software 인 Research foot version 5.23 으로 분석을 실시하였다.
- 결과 분석은 영역별 압력이 집중되는 부위를 예측하고자 영역 내의 최고 압력 값을 평균으로 나타낸 Mean peak pressure(MPP)를 이용하였고, 신체의 지면지지측면에서 족저면 압력 분산 지지면적인 Contact area(CA)를 이용하여 비교하였다.14,22 또한 MPP 와 CA 는 실제 측정된 데이터와 맨발 보행 시 측정된 값을 이용하여 신발에 따른 변화를 증감률로 나타내었고 수식은 다음과 같다.
- 측정된 모든 결과 값은 SPSS v12.0(SPSS Inc., USA)를 이용하여 paired t-test 를 이용하여 통계 처리를 하였으며 유의수준은 α < .05 로 설정하였다.
이론/모형
- 보행 시 족저면에 나타나는 압력 분포를 획득하기 위해 Fig. 4 과 같이 F-Scan system(Tekscan Inc., USA)을 이용하였다. F-Scan system 은 족저면의 영역별로 시간에 따른 압력 변화를 정량적으로 측정할 수 있는 장비로서 산업 현장의 자세 안정성에 대한 연구, 환자들의 임상적 연구 등에 널리 사용되는 장비이다.
성능/효과
- 족저면과 직접 맞닿아 족저압에 직접적인 영향을 끼치는 두 신발의 안창(insole) 특징을 알아보기 위하여 3D scanning 을 통한 기하학적 형상 모델을 제작하여 정확한 치수를 측정하였다. 그 결과, Fig. 2와 같이 265 mm 안창을 기준으로 Type I 은 편평한 (flat) 형태, Type II 는 굴곡(curve) 형태를 나타내고 안창의 상위 부분은 Type II 가 Type I 에 비해 넓은 면적(30.4 cm2)을 나타냈으며 앞-뒤 길이 및 좌-우 폭은 각각 0.4 cm, 0.5 cm 정도 Type II 가 Type I 에 비하여 높은 값을 나타냈다. 안창의 Arch 부분의 형태는 Type II 가 Type I 보다 1.
- 두 신발의 특징은 Type II 의 경우 Type I 에 비하여 넓은 면적의 안창을 가지고 후족부의 높은 충격 흡수율을 가지며 높은 강성(stiffness)을 가짐에 따라 낮은 유연성을 나타내는 것으로 확인하였다. 세부적으로 신발의 충격흡수율 및 유연성은 두 신발 모두 각각 40 %이하, 1.
- 27 이 수행한 맞춤형 인솔이 CA 를 증가시켜 발의 특정부위에 집중되는 압력을 감소시켜 준다는 연구 결과와 부합하는 결과임을 확인할 수 있다. 따라서 Type I 에 비해 낮은 MPP 와 넓은 CA 를 보인 Type II 가 보행 시 고령자에게 긍정적인 역할을 수행할 것으로 판단된다. 특히 Type II 의 MPP 는 영역별로 중족부 영역(M2) 및 전족부 중앙(M4) 영역에서 통계적으로 유의한 감소량을 보였다.
- 이는 본 실험에서 나타난 족저면의 CA 증가와 MPP 감소가 착화감에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 예상할 수 있다. 또 역학적 실험 결과에서 나타난 Type II가 후족부에서 높은 충격 흡수율을 보인 점과 유연성 실험에서 Type I 이 더 유연한 결과를 나타내었던 차이가 착화감에서는 큰 영향이 없던 것으로 추론할 수 있다. 물론 본 실험을 통해 신발의 경도 및 재질 등에 따른 착화감 혹은 기능적인 차이에 대한 심도있는 고찰에는 어려움이 있으며,15,29,30 현재 비교된 두 신발의 경우에 국한된다는 제한점이 있다.
- 본 실험 결과에 따르면 전반적으로 두 신발의 MPP 와 CA 비교 시, Type II 가 Type I 에 비해 CA 가 증가되었고, MPP 는 감소되었다. 이는 족저면과 직접적으로 맞닿는 안창의 형태에 기인할 수 있으며, 즉 Type II 는 굴곡진 형태, Type I 은 편평한 형태임으로부터 족저형상을 고려한 Type II 의 넓은 CA 가 족저면의 압력을 고르게 감소시킨 것으로 유추할 수 있다.
- 서로 다른 특징을 가진 두 신발의 족저압 결과와 관련하여, 신발의 주관적인 착화감을 살펴본 VAS score 의 결과에서 모든 항목이 평균 7 점 이상으로 보통(5 점)이상의 좋은 착화감을 보였으며, 신발사이에 통계적인 유의차를 나타내지 않았다. 이는 본 실험에서 나타난 족저면의 CA 증가와 MPP 감소가 착화감에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 예상할 수 있다.
- 두 신발의 특징은 Type II 의 경우 Type I 에 비하여 넓은 면적의 안창을 가지고 후족부의 높은 충격 흡수율을 가지며 높은 강성(stiffness)을 가짐에 따라 낮은 유연성을 나타내는 것으로 확인하였다. 세부적으로 신발의 충격흡수율 및 유연성은 두 신발 모두 각각 40 %이하, 1.6 N/mm 이상의 결과를 나타내었다. Wang et al.
- 충격 흡수 실험을 통한 충격 흡수율은 Table 2과 같이 Type II 가 Type I 보다 전족부, 후족부에서 각각 0.5 %, 2.4 % 증가된 값을 나타내었고 중족부 영역에서 Type I 이 Type II 에 비해 1.1 % 높은 충격 흡수율이 측정되었다. 신발의 유연성은 Type I, Type II 각각 1.
후속연구
- 또 역학적 실험 결과에서 나타난 Type II가 후족부에서 높은 충격 흡수율을 보인 점과 유연성 실험에서 Type I 이 더 유연한 결과를 나타내었던 차이가 착화감에서는 큰 영향이 없던 것으로 추론할 수 있다. 물론 본 실험을 통해 신발의 경도 및 재질 등에 따른 착화감 혹은 기능적인 차이에 대한 심도있는 고찰에는 어려움이 있으며,15,29,30 현재 비교된 두 신발의 경우에 국한된다는 제한점이 있다. 즉, 본 연구에서는 신발의 재질 및 경도 차이를 정량적으로 고려하지 않았으므로 이러한 점은 추후 연구에서 수행되어야 할 것으로 판단된다.
- 하지만 이러한 족저압의 특징은 VAS score 가 차이가 나지 않는 것으로 미루어 보아 실제 착화감에는 큰 영향을 끼치지 않은 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 고령자용 컴포트화 개발에 있어서 기초자료가 될 수 있을 것이다.
- 물론 본 실험을 통해 신발의 경도 및 재질 등에 따른 착화감 혹은 기능적인 차이에 대한 심도있는 고찰에는 어려움이 있으며,15,29,30 현재 비교된 두 신발의 경우에 국한된다는 제한점이 있다. 즉, 본 연구에서는 신발의 재질 및 경도 차이를 정량적으로 고려하지 않았으므로 이러한 점은 추후 연구에서 수행되어야 할 것으로 판단된다.
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