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문제 정의
- 따라서 본 연구는 20대 정상 성인을 대상으로 보행 방향을 전환할 때 체간과 하지 관절의 움직임을 운동형상학적으로 분석하여 낙상 예방과 운동 손상 환자들에게 균형을 개선시킬 수 있는 근거를 마련하는 데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 은 우리나라 연령별 보행 분석 비교 연구에서 운동형상학적, 운동역학적 분석을 실시하여 우리나라 성인들의 보행을 비교한 반면, 본 연구에서는 운동형상학에 기초를 둔 분석 방법을 이용하였다. 20대 정상 성인의 보행 중 방향전환에 따른 입각기를 주기별로 분석하였다. 이는 입각기의 발뒤꿈치 닿기, 중간 입각기, 발뒤꿈치 들기 등의 보행 주기에 따라 체간과 하지 관절의 운동범위를 3차원으로 분석하였다.
- 대상자는 이를 위해서 3~4회 정도 반복해서 보행과 방향전환을 연습하였으며, 좌측으로 방향을 전환한 후에는 멈추지 않고 다섯 걸음을 더 진행하도록 하였다. 좌측으로 방향을 전환하기 위해 우측 하지의 입각기(stance phase)를 분석대상으로 결정하였으며,13 예측된 방향전환으로 대상자들의 혼란을 최소화하였다.
- 대상자는 해부학적 관절 중심점을 쉽게 알아볼 수 있도록 검은색 타이즈를 착용하고 관절 및 분절의 움직임을 분석하기 위해 각 관절 중심부에 반사 마커를 부착하여 맨발로 측정하였다.14
- 보행을 시작한 후 6 m 지점에서 좌측으로 방향을 전환할 수 있도록 좌측 45도 지점, 90도 지점에 붉은색 전등을 설치하였다. 방향 전환을 유도하는 전등은 높이 1.5 m로 설치하였으며, 바닥에는 굵은 선으로 전환점을 표시하고, 연구자의 구두 신호에 따라 전등이 켜지는 동시에 대상자는 45도, 90도로 방향을 전환하도록 지시하였다.
- 본 연구에 이용된 보행분석 시스템(Qualisys motion capture system)은 동작을 담을 수 있는 고속 카메라, 수집된 데이터를 분석할 수 있는 tracking manager, visual 3D software 시스템으로 나누어져 있다. Qualisystracking manager는 공간에서 마커를 읽어 점의 움직임이 공간에서 어떻게 움직임을 가지는지를 3차원으로 표현되도록 하는 것이며, visual 3D software는 마커를 가시화함으로써 3차원의 관절 움직임을 각각의 분절간의 움직임으로 표현하고, X축, Y축, Z축으로 관절의 움직임을 수치화하는 기능을 갖고 있다.
- 본 연구에서는 visual 3D를 통해 방향 전환 시 입각기가 되는 우측 하지의 고관절, 슬관절, 족관절과 머리, 체간, 골반의 X, Y, Z축을 중심으로 시상면(굴곡-신전), 관상면(외전-내전), 수평면(회전)의 각도를 수치화하였다.
- 본 연구에서는 방향 전환 각도 45도, 90도에 따라 입각기의 관절 운동범위를 분석하였다. 체간, 골반, 고관절, 슬관절 등에서 전환 각도가 증가함에 따라 수평면의 운동범위가 증가한 것으로 나타나 Taylor 등19의 연구 결과와 동일하였으나, 고관절, 족관절은 시상면의 관절 운동 범위가 증가한 것으로 나타나 서로 다른 연구 결과를 나타내었다.
- 본 연구에서는 좌측으로 방향을 전환하였으며, 좌측으로 방향 전환 시 우측 하지가 입각기에 해당하며, 좌측 하지가 유각기에 해당될 수 있도록 실험을 설계하였다. 따라서 본 연구에서는 입각기에 해당하는 하지와 체간을 3차원으로 분석한 결과와 Segal 등21의 연구에서 고관절, 슬관절, 족관절의 운동 범위가 증가하였다는 결과와 일부 일치하는 것으로 나타났다.
- 우측 하지의 입각기는 발뒤꿈치 닿기(heel strike), 중간입각기(mid stance), 발뒤굼치 들기(heel off)의 세 시기별로 측정된 값을 이용하였다.
- 20대 정상 성인의 보행 중 방향전환에 따른 입각기를 주기별로 분석하였다. 이는 입각기의 발뒤꿈치 닿기, 중간 입각기, 발뒤꿈치 들기 등의 보행 주기에 따라 체간과 하지 관절의 운동범위를 3차원으로 분석하였다. 관절이 움직일 때 나타나는 운동범위를 측정함으로써 방향 전환 시 관절의 운동범위를 분석할 수 있었으며, 이를 통하여 과도한 관절의 움직임이나 연속적인 관절의 움직임 양을 분석할 수 있으므로 방향 전환 시 낙상이나 부상의 원인을 밝혀낼 수 있는 근거를 마련하였다고 할 수 있다.
- 대상자는 이를 위해서 3~4회 정도 반복해서 보행과 방향전환을 연습하였으며, 좌측으로 방향을 전환한 후에는 멈추지 않고 다섯 걸음을 더 진행하도록 하였다. 좌측으로 방향을 전환하기 위해 우측 하지의 입각기(stance phase)를 분석대상으로 결정하였으며,13 예측된 방향전환으로 대상자들의 혼란을 최소화하였다.
대상 데이터
- 10 m의 보행로를 실내에 구성하고 전·후·좌·우측에 6개의 적외선 카메라를 설치하였다.
- 본 연구는 2010년 1월 10일부터 2월 20일까지 부산S대학에 재학중인 10명의 학생들을 대상으로 연구하였다. 대상자는 본 연구에 영향을 미칠 수 있는 근골격계 병력이나 수술력을 지니지 않는 남자 5명과 여자 5명으로 평균연령은 20.6세이었다.
- 보행을 분석하기 위해 Qualisys motion capture camera with high-speed video (Qualisys AB, Packhusgatan 6, S-411 13 Gothenburg, Sweden)를 사용하였으며, 실험장소는 25 m×30 m 실내 공간에서 카메라 6대를 설치하였다. 마커 부착은 머리, 어깨, 체간, 골반, 대퇴부, 슬관절, 족관절 등에 총 39개를 부착하였다.
- 보행을 분석하기 위해 Qualisys motion capture camera with high-speed video (Qualisys AB, Packhusgatan 6, S-411 13 Gothenburg, Sweden)를 사용하였으며, 실험장소는 25 m×30 m 실내 공간에서 카메라 6대를 설치하였다.
- 본 연구는 2010년 1월 10일부터 2월 20일까지 부산S대학에 재학중인 10명의 학생들을 대상으로 연구하였다. 대상자는 본 연구에 영향을 미칠 수 있는 근골격계 병력이나 수술력을 지니지 않는 남자 5명과 여자 5명으로 평균연령은 20.
데이터처리
- 05로 하였다. 우측 하지의 입각기 시기별로 머리, 체간 상부, 체간 하부, 골반, 고관절, 슬관절, 족관절의 관절운동 범위를 직선 보행, 45도 방향전환, 90도 방향 전환에 따라 일원배치분산분석을 실시하여 평균값을 분석하였다.
성능/효과
- 이는 입각기의 발뒤꿈치 닿기, 중간 입각기, 발뒤꿈치 들기 등의 보행 주기에 따라 체간과 하지 관절의 운동범위를 3차원으로 분석하였다. 관절이 움직일 때 나타나는 운동범위를 측정함으로써 방향 전환 시 관절의 운동범위를 분석할 수 있었으며, 이를 통하여 과도한 관절의 움직임이나 연속적인 관절의 움직임 양을 분석할 수 있으므로 방향 전환 시 낙상이나 부상의 원인을 밝혀낼 수 있는 근거를 마련하였다고 할 수 있다.
- 보행 방향 전환에 따른 각 관절의 운동범위를 분석하기 위해 방향 전환 시 입각기에 해당하는 하지의 관절 및 체간의 운동 범위를 분석한 결과 발뒤꿈치 닿기 시에는 체간 상부와 골반, 슬관절에서는 수평면의 운동범위, 고관절과 족관절에서는 시상면의 운동범위가 직선, 45도 방향, 90도 방향 전환에 따라 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05) (Table 1).
- 보행 방향 전환에 따른 각 관절의 운동범위를 분석하기 위해 방향 전환 시 입각기에 해당하는 하지의 관절 및 체간의 운동범위를 분석한 결과 발뒤꿈치 들기 시에는 머리, 체간 상부, 골반, 슬관절의 수평면 운동범위, 체간 상부와 골반의 관상면 운동범위, 체간 상부와 골반이 시상면 운동 범위가 직선, 45도 방향, 90도 방향 전환에 따라 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05) (Table 3).
- 보행 방향 전환에 따른 각 관절의 운동범위를 분석하기 위해 방향 전환 시 입각기에 해당하는 하지의 관절 및 체간의 운동범위를 분석한 결과 중간 입각기 시에는 머리, 체간 상부, 골반, 족관절의 수평면 운동 범위, 머리, 체간 하부, 고관절, 족관절의 시상면 운동범위, 체간 상부의 관상면의 운동 범위가 직선, 45도 방향, 90도 방향 전환에 따라 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05) (Table 2).
- 보행 중 45도 방향으로 전환할 때 입각기의 각 주기에 따른 하지의 관절 및 체간의 운동범위를 분석한 결과 체간 상부, 골반, 고관절, 족관절의 수평면 운동범위, 체간 상부, 골반, 고관절, 족관절의 관상면의 운동범위, 체간 하부, 고관절의 시상면 운동범위에서 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05) (Table 4).
- 보행 중 90도 방향으로 전환할 때 입각기의 각 주기에 따른 하지의 관절 및 체간의 운동범위를 분석한 결과 체간 상부, 골반, 슬관절의 수평면 운동범위, 체간 상부, 고관절, 슬관절, 족관절의 관상면 운동범위, 체간 하부, 골반, 고관절의 운동범위에서 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05) (Table 5).
- 보행 중 직선으로 보행할 때 입각기의 각 주기에 따른 하지의 관절 및 체간의 운동범위를 분석한 결과 골반의 수평면 운동범위, 고관절과 족관절의 시상면 및 관상면의 운동범위가 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.05).
- 본 연구에서는 방향 전환 시 사전에 숙지하도록 미리 알려두었으며, 10 m 보행로 중 6 m 지점에서 방향을 전환하도록 시각 정보, 구두 정보를 이용하여 방향 전환을 연습한 후 동작을 분석한 결과 발뒤꿈치 닿기에서는 머리의 운동범위에는 변화가 없었으나 중간입각기에는 전환각도가 증가할수록 시상면과 수평면의 운동범위가 증가하였으며, 발뒤꿈치 들기에서는 전환각도가 증가할수록 수평면의 운동범위가 증가한 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구는 20대 정상 성인 10명을 대상으로 방향 전환 각도에 따라 입각기에 위치하는 인체의 각 관절운동범위를 분석한 결과 전환 각도에 따라 서로 다른 운동학적 차이를 볼 수 있었지만, 대상자가 10명이며, 운동학적 관점에서만 분석한 것은 본 연구의 제한점이라 할 수 있다. 또한 입각기의 세 주기를 기준으로 삼았기 때문에 운동역학적 분석이 좀 더 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구는 20대 정상 성인 10명을 대상으로 방향 전환 각도에 따라 입각기에 위치하는 인체의 각 관절운동범위를 분석한 결과 전환 각도에 따라 서로 다른 운동학적 차이를 볼 수 있었지만, 대상자가 10명이며, 운동학적 관점에서만 분석한 것은 본 연구의 제한점이라 할 수 있다. 또한 입각기의 세 주기를 기준으로 삼았기 때문에 운동역학적 분석이 좀 더 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 20대 성인들을 대상으로 방향 전환 각도에 따라 체간 상부와 하부의 운동 각도 차이를 볼 수 있었으며, 슬관절의 시상면에서 방향 전환 각도에 따라 운동 각도의 차이를 나타낸 것으로 보아 연령에 대한 차이도 있을 것으로 사료되며, 향후 노인들과 비교할 수 있는 연구가 더욱 더 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 운동형상학적 연구로 역학적 변인은 분석하지 못하였으며, 족관절의 시상면, 관상면, 횡단면 등 모든 면에서 운동각도가 증가한 것으로 보아 족저압에 미치는 영향도 선행연구와 일치할 것으로 사료되면, 향후 족저압과 연관한 연구가 지속적으로 실행되어야 할 것으로 사료된다.
- 위에서 살펴본 것과 같이 보행 중 방향 전환은 전환 각도에 따라서 인체의 관절운동범위에 유의한 영향을 미치게 되며, 이는 족저압, 관절 모멘트 등과 같은 역학적 분석에도 영향을 미칠 것으로 사료된다. 특히 뇌졸중 환자와 같은 운동장애 환자들에게 방향전환을 이용한 중재 방법은 환자들의 균형 능력을 향상시키는 긍정적인 중재방법으로 이용되고 있음을 확인할 수 있었으며, 향후 노인들과 젊은 성인들의 방향전환 특성을 더욱 더 연구하여 임상 현장에서 널리 이용될 수 있는 근거가 될 수 있을 것으로 사료된다.
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