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문제 정의
- 그리하여 본 연구는 재활훈련에 꾸준히 참가한 전방십자인대 수술자를 대상으로 재활훈련 기간의 차이에 따른 운동학적 및 운동역학적변인을 연구하여 재활훈련의 중요성을 밝히는데 연구의 목적이 있다.
- 이러한 상해로 인하여 정상적인 생활로의 전환은 재활 훈련을 올바르게 가지는 것이다. 그리하여 여러학자들은 재활훈련의 중요성을 알아보기 위하여 연구하였다.
- 본 연구는 무릎의 전방십자인대 수술자를 대상으로 재활트레이닝의 중요성을 알아보기 위하여 재활트레이닝 참가시점 3개월에 1차 실험, 참가시점 6개월에 2차 실험하였다. 기간의 설정은 여러 선행 연구와 본 연구자의 다른 연구를 통하여 적당한 시점을 선정하였다.
제안 방법
- EMG 데이터는 정류되어지고 평활화 되어진(rectified & smoothed)값을 엑셀파일로 전환하여 처리하였다.
- EMG 실험은 일반적으로 걷거나 달릴 때 하지관절들의 굴곡과 신전에 주동근으로 사용되어지는 대퇴직근(rectus femoris [RF]), 대퇴이두근(biceps femoris [BF]), 비복근 (gastrocnemius [GN]) 그리고 전경골근(tibialis anterior [TA])을 선택하여 근육의 활성도를 비교하였다(Figure 1). 근육의 활성도는 Guidetti, Rivellini와 Figura (1996)의 연구를 참조하여 첫 번째 peak값, 최대 peak값 그리고 frenquency 의 흐름을 통하여 비교분석하였다.
- 대상자 모두 수술시점이 달랐으므로 각자의 시점에 맞추어 실험하였다. Vicon 사의 적외선 카메라 8대가 설치된 motion capture system을 통하여 3차원 영상분석으로 운동학적 자료를 계산하였다. 이때 샘플링 비율(sampling rate)은 100 Hz로 설정하였다.
- EMG 실험은 일반적으로 걷거나 달릴 때 하지관절들의 굴곡과 신전에 주동근으로 사용되어지는 대퇴직근(rectus femoris [RF]), 대퇴이두근(biceps femoris [BF]), 비복근 (gastrocnemius [GN]) 그리고 전경골근(tibialis anterior [TA])을 선택하여 근육의 활성도를 비교하였다(Figure 1). 근육의 활성도는 Guidetti, Rivellini와 Figura (1996)의 연구를 참조하여 첫 번째 peak값, 최대 peak값 그리고 frenquency 의 흐름을 통하여 비교분석하였다. EMG 데이터는 정류되어지고 평활화 되어진(rectified & smoothed)값을 엑셀파일로 전환하여 처리하였다.
- 이러한 재활트레이닝에 꾸준히 참가한 전방십자인대 수술자를 대상자으로 수술 후 3개월 지난시점에서 1차 실험, 6개월 지난 시점에서 2차 실험하였다. 대상자 모두 수술시점이 달랐으므로 각자의 시점에 맞추어 실험하였다. Vicon 사의 적외선 카메라 8대가 설치된 motion capture system을 통하여 3차원 영상분석으로 운동학적 자료를 계산하였다.
- 이때 샘플링 비율(sampling rate)은 100 Hz로 설정하였다. 속도를 일정하게 콘트롤 할 수 있는 Zebris system은 족저압과 지면반력을 동시에 측정할 수 있는 장비로서 선행연구 (Marnix 등, 2007)를 통하여 걷기속도를 1.58 m/sec로 설정하여 수직방향 평균지면반력값과 최대압력평균값을 구하였다(Figure 2).
- , 2006). 십자인대 수술 후 관절의 가동범위 그리고 여러 힘들의 근원인 하지근육들 중에서 대퇴의 앞쪽에 위치하고 엉덩관절의 굴곡과 무릎관절의 신전에 관여하는 대퇴직근을 선택하였으며 엉덩관절의 신전과 무릎관절의 굴곡에 관여하는 햄스트링의 근육중에서 대퇴이두근을 선택하였다(Robert et al., 1992). 대퇴직근과 대퇴이두근 모두 첫 번째 최대 피크값은 비슷한 시점에서 나타났으며 최대 피크값 또한 많은 차이를 보이지는 않았지만 운동학적 결과인 각각의 관절각도의 차이를 만드는데 기여한 것과 일치하는 것으로 나타났다.
- 이때는 축구와 유도에 맞는 순발력운동과 민첩성운동을 위주로 진행되었다. 이러한 재활트레이닝에 꾸준히 참가한 전방십자인대 수술자를 대상자으로 수술 후 3개월 지난시점에서 1차 실험, 6개월 지난 시점에서 2차 실험하였다. 대상자 모두 수술시점이 달랐으므로 각자의 시점에 맞추어 실험하였다.
- 재활트레이닝 프로그램은 초기수술을 하고나면 관절의 움직임이 제한되는데 염증과 통증을 조절하고 관절의 가동범위를 확보하기 위한 단계로 약 6-8주의 관절가동범위 회복단계를 1단계로 하였다. 일반적으로 관절가동범위 회복단계는 무릎관절의 가동성검사를 통하여 대퇴근육과 하퇴근육의 유연성을 길러주게 하는 일반적인 물리치료단계를 말한다.
대상 데이터
- D 재활병원 재활실에서 재활트레이닝을 받은 대학엘리트선수 7명(축구 4명, 유도 3명)이었다. 모두 오른쪽 무릎 전방십자인대 수술자이며, 신체 특성은 [Table 1]과 같다.
- 기간의 설정은 여러 선행 연구와 본 연구자의 다른 연구를 통하여 적당한 시점을 선정하였다. 대상자들의 전방십자인대 수술의 시점은 약간씩의 차이는 있었지만 개개인에 맞추어 재활기간 3개월 시점과 6개월 시점에서 데이터를 수집하였다. 걷기동작 동안 발목관절의 움직임을 보면 배측굴곡과 저측굴곡은 재활기간에 따라 많은 차이를 보였다.
데이터처리
- 두 기간의 훈련효과 차이를 분석하기 위하여 SPSS WIN (ver.18.0, IBM, USA)을 이용하여 유의수준 p<.05에서 paired t-test에 의해 통계처리하였다.
성능/효과
- 1. 각관절들의 가동범위와 직결되는 관절의 각도변화는 발목관절의 저측굴곡과 배측굴곡 값에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<.05).
- 2. 수직방향 지면반력과 최대압력비교에서는 모든 변인에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 걷기동작시 오른발의 수직지면반력 값의 비교에서 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크 값 모두 재활트레이닝 기간 3개월 참가 보다 6개월 동안 꾸준하게 참가한 대상자가 크게 나타났다.
- 3. 엉덩관절과 무릎관절의 굴곡과 신전에 관여하는 대퇴부위 앞쪽의 대표적인 근육인 대퇴직근과 뒤쪽 햄스트링의 대표적인 근육인 대퇴이두근의 첫 번째 최대 피크 값이 나타난 시점, 최대피크 값 그리고 활성도가 지속적으로 유지된 시점 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었으나 세 변인 모두 3개월 재활트레이닝 보다 6개월 동안 지속적으로 재활트레이닝에 참여한 경우가 값들이 크게 나타났다.
- 걷기동작 시 오른발의 수직지면반력 값의 비교에서 첫 번째 피크 값(1108±21 N, 982±20 N)과 두 번째 피크 값(1035±15 N, 919±18 N) 모두 재활트레이닝 기간 3개월 참가 보다 6개월 동안 꾸준하게 참가한 대상자가 크게 나타났다.
- 수직방향 지면반력과 최대압력비교에서는 모든 변인에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 걷기동작시 오른발의 수직지면반력 값의 비교에서 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크 값 모두 재활트레이닝 기간 3개월 참가 보다 6개월 동안 꾸준하게 참가한 대상자가 크게 나타났다. 왼발의 수직지면반력 값의 비교 역시 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크 값 모두 재활트레이닝 기간이 긴쪽에서 크게 나타났다.
- 6개월 이상의 꾸준한 재활트레이닝에 참가 하여야 무릎주위의 대퇴부위와 하퇴부위의 전체 근력을 향상시킨다. 그리하여 무릎관절의 움직임시에 근육의 활성도를 증가 시키고 각관절의 가동범위를 증가 시켜 자신 있는 걷기 동작을 통하여 일상생활로의 복귀에 크게 기여한다는 결론을 얻었다.
- , 1992). 대퇴직근과 대퇴이두근 모두 첫 번째 최대 피크값은 비슷한 시점에서 나타났으며 최대 피크값 또한 많은 차이를 보이지는 않았지만 운동학적 결과인 각각의 관절각도의 차이를 만드는데 기여한 것과 일치하는 것으로 나타났다. Guidetti 등 (1996)은 근골격계의 부상이 없는 건강한 달리기 선수들을 대상으로 트레이드 밀에서 15 km/h의 속도로 달리게하여 하지근육들의 활성도를 연구하였는데 첫 번째 최대 피크값은 대퇴직근, 대퇴이두근 모두 약간 느리게(rf=33.
- 하퇴의 근육연구는 무릎관절의 굴곡과 발목관절의 저측굴곡에 주로 쓰이는 비복근과 무릎관절의 신전과 발목관절의 배측 굴곡에 주로 쓰이는 전경골근을 선택하여 연구 하였다. 두 근육의 첫 번째 피크 값, 최대피크 값 그리고 전체적인 근 활성빈도의 지속시간은 3개월 재활트레이닝 재활기간 보다 지속적으로 참가한 6개월 재활기간에서 더욱더 큰 값을 나타내었다.
- 무릎관절과 발목관절의 신전과 굴곡에 관여하는 대표적인 하퇴의 근육인 비복근과 전경골근의 첫 번째 최대 피크 값이 나타난 시점, 최대피크 값 그리고 활성도가 지속적으로 유지된 시점 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었으나 세 변인 모두 3개월 재활트레이닝 보다 6개월 동안 지속적으로 재활트레이닝에 참여한 경우가 값들이 크게 나타났다(Table 6, Figure 6).
- 이와 같은 선행연구에서와 같이 본 연구의 발목관절 가동범위의 결과는 재활훈련의 중요성을 나타내고 있다. 무릎관절과 엉덩관절의 가동범위는 통계적으로 유의한 차이는 없었지만 대부분 재활트레이닝 기간이 긴 쪽에서 더욱 크게 나타났다. Rudolph와 Snyder-Mackler (2003)는 전방십자 인대 환자를 대상으로 가벼운 뛰기동작을 실시하여 무릎의 안정성을 평가한 연구에서 무릎관절과 엉덩관절의 가동범위는 한걸음의 경과에서는 큰 차이를 보이지는 않았지만 일정한 시간이 경과한 후에는 무릎의 안정성에 문제가 있었으며, 무릎관절(p=0.
- 05). 무릎의 굴곡과 신전에서는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 6개월 재활트레이닝에 참가한 집단이 3개월 참가한 집단 보다 굴곡값은 크게 나타났고 신전값은 작게 나타났다. 엉덩관절의 굴곡과 신전비교에서는 재활트레이닝에 참가한 기간이 긴쪽에서 더욱 크게 나타났다.
- 무릎의 굴곡과 신전에서는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만, 재활기간이 긴 6개월 재활트레이닝 기간이 3개월 참가한 기간 보다 굴곡값(78.5±7.2o, 70.7±6.8o)은 크게 나타났고 신전값(15.5±3.4o, 16.3±3.2o)은 작게 나타났다.
- 05). 본 연구에서 재활기간이 긴 경우에 근 활성도가 큰 값으로 나타난 것과 비교하면 상황은 차이가 있지만 건강한 근육의 활성도가 좋고 달리기의 속도가 빨라지면 활성도가 커진다는 다른 연구들과 일치하는 결과를 보였다. 이러한 하퇴의 근육은 무릎관절의 굴곡과 신전, 발목관절 배측굴곡과 저측굴곡의 움직에도 영향을 미쳐 관절의 움직임 범위를 크게 한 것으로 해석 할 수 있겠다.
- 걷기동작을 정량적으로 분석하기위해서는 객관적인 변인들을 파악하는 것이 필요한데 족저압력분석 방법은 압력 센서를 이용한 방법으로 발의 생체역학적 움직임을 연구하는데 필요한 방법이다(Cavanagh, 1980). 본 연구에서는 무릎 수술을 받은 오른쪽 발과 정상적인 왼쪽발의 족저압력을 재활트레이닝 6개월 시점과 3개월 시점에서 비교하였는데 양쪽 발 모두 족저압력 최대피크 값은 재활트레이닝 기간이 긴 경우에 크게 나타났다. Cavanagh (1980)는 무릎인대 수술환자를 대상으로 가벼운 달리기 동작을 실시한 후 족저압력을 분석하였는데 수술로 인한 예민한 심리적인 현상 대문에 환측발이 건측발 보다 2 m/sec 정도 더 바닥에 머무르고 있으며 발의 압력 또한 환측 발이 건측 발 보다 크게 나타난 것으로 재미있는 결과를 발표하였다.
- 엉덩관절과 무릎관절의 굴곡과 신전에 관여하는 대퇴부위 앞쪽의 대표적인 근육인 대퇴직근과 뒤쪽 햄스트링의 대표적인 근육인 대퇴이두근의 첫 번째 피크 값이 나타난 시점, 최대피크 값 그리고 활성도가 지속적으로 유지된 시점 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었으나 세 변인 모두 3개월 재활트레이닝 보다 6개월 동안 지속적으로 재활 트레이닝에 참여한 경우가 값들이 크게 나타났다(Figure 6, Table 5).
- 왼발의 수직지면반력 값의 비교 역시 첫 번째 피크 값(948±52 N, 757±32 N)과 두 번째 피크 값(977±41 N, 720±38 N) 모두 재활트레이닝 기간이 긴 쪽에서 크게 나타났다. 오른쪽발의 최대족저압력과 왼쪽발의 최대족저압력의 차이는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 재활트레이닝을 꾸준하게 오래 받은 경우에 환측 오른발과 정상적인 왼쪽 발 모두 더욱더 크게 나타났다.
- 왼발의 수직지면반력 값의 비교 역시 첫 번째 피크 값(948±52 N, 757±32 N)과 두 번째 피크 값(977±41 N, 720±38 N) 모두 재활트레이닝 기간이 긴 쪽에서 크게 나타났다. 오른쪽발의 최대족저압력과 왼쪽발의 최대족저압력의 차이는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 재활트레이닝을 꾸준하게 오래 받은 경우에 환측 오른발과 정상적인 왼쪽 발 모두 더욱더 크게 나타났다.
- 걷기동작시 오른발의 수직지면반력 값의 비교에서 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크 값 모두 재활트레이닝 기간 3개월 참가 보다 6개월 동안 꾸준하게 참가한 대상자가 크게 나타났다. 왼발의 수직지면반력 값의 비교 역시 첫 번째 피크 값과 두 번째 피크 값 모두 재활트레이닝 기간이 긴쪽에서 크게 나타났다. 오른쪽발의 최대족저압력과 왼쪽발의 최대족저압력의 차이는 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으나 재활트레이닝을 꾸준하게 오래 받은 경우에 환측 오른발과 정상적인 왼쪽발 모두 더욱더 크게 나타났다.
- 05). 이는 본 연구와 일치하는 결과이며 본 연구에서는 재활트레이닝 기간이 긴 경우에 더욱 자신 있고 힘차게 걷는 것을 볼 수 있었다.
- 첫 번째 피크, 두 번째 피크 모두 재활트레이닝 기간 6개월 시점에서 더욱 크게 나타났다. 이러한 결과는 선행연구와는 상반되는 결과로서 재활트레이닝 3개월 시점에서는 걷기동작을 조심해서 걷는 것을 볼 수 있었고 재활트레이닝 6개월 시점에서는 자신있게 보행하여 최초충격력이 크게 나타는 것을 발견할 수 있었다.
- 이러한 결과는 정상적인 사람 보다 무릎십자인대 수술자의 근육의 활성도가 빠르게 나타나는 것으로 생각된다. 전체적인 근활성빈도의 지속시간은 재활트레이닝 기간이 긴 경우에 약간 더 오래 지속되는 것으로 나타났다. Guidetti 등(1996)은 일반적인 달리기 동작에서 하지근육의 근활성 빈도 지속시간의 중간광근이 가장길며 외측광근, 대퇴직근의 순으로 나타났다는 결과를 발표하였다.
- 지금까지 살펴 본 바와 같이 무릎전방십자인대 수술 후 6개월 정도 꾸준한 재활트레이닝에 참가한 사람은 3개월 시점 보다 모든 기능이 항상 된 결과를 보였다. 특히 일반 동호인들 뿐만 아니라 심지어 엘리트 선수들 까지도 재활 트레이닝을 가볍게 여기고 3개월 정도 참가하고 그만 두는 경우가 많다.
- 수직지면반력의 연구에서 첫 번째 피크는 최초 발뒤꿈치가 닿는 것으로 최초충격력(impact force)을 나타내는 것으로 이것을 최소화 시켜야 부상을 방지 할 수 있으며, 두 번째 피크는 능동적인 힘(active force)을 나타내고 있으며 이 힘은 추진력에 활용되고 자의적으로 발현되는 힘으로 근육, 인대 그리고 건 등의 발달과 형성을 평가하는데 고려되어지는 것이다(Nigg, Bahlsen, Luethi, & Stoke, 1987). 첫 번째 피크, 두 번째 피크 모두 재활트레이닝 기간 6개월 시점에서 더욱 크게 나타났다. 이러한 결과는 선행연구와는 상반되는 결과로서 재활트레이닝 3개월 시점에서는 걷기동작을 조심해서 걷는 것을 볼 수 있었고 재활트레이닝 6개월 시점에서는 자신있게 보행하여 최초충격력이 크게 나타는 것을 발견할 수 있었다.
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