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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 이동보조도구 중 지팡이 보행기와 바퀴가 장착된 네바퀴 보행기 형태에 따른 보행시 운동역학적 분석을 통해 하지와 상지의 척추기립근의 근활성도를 분석하고 보행 특성을 알아봄으로써 고령자들이 네바퀴 보행기를 사용한 보행을 할 시에 손잡이 형태를 다르게 하여 인체공학적으로 가장 안전하고 편안한 보행이 될 수 있도록 네바퀴 보행기의 효율적인 사용을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 5cm 낮은 높이에서, 에너지소모지수는 표준 높이에서 최소화된다고 보고하였다. 본 연구는 이와 유사한 맥락으로 보행기 이용시 가속과 감속을 위해 상지의 힘을 최대한 이용하고 기능을 수행하지 못하는 하지를 보조하기 위해서 상지가 자주 이용되고 상지를 통해 힘을 지면에 전달하며 하지를 지지 및 보호한다는 측면에서 상지의 척추기립근의 외압을 최소화하기 위해서는 직립자세로 상지가 흉벽에 내전되어 신체의 외측 조절이 용이하고 체중 이동이 가능해야 한다.
제안 방법
- 이 연구에서는 손잡이 높이에 따른 근활성도와 보행 분석을 통해 유의한 차이를 검출해 낼 수 없었다. 고령화되어 갈수록 낮아지는 손목 높이에 따라 보행기의 높이를 결정하기보다는 대전자에 초점을 맞추어 보행기의 높이를 결정하는 것을 제안하였다.
- 5cm씩 높이 조절이 가능하다. 또한, [Fig. 1]과 같이 바퀴가 없는 보행기와 네바퀴 보행기의 그립 형태에 따른 파지방법의 변화로 인해서 피험자는 모두 세가지 형태로 측정하도록 하였다.
- 실제 보행에 있어 보행기 사용과 동일한 환경에서 대상자들은 손목을 중립 자세로 취한 다음 신발을 착용한 상태에서 자신이 선택한 최대한 편한 속도로 10m의 보행로를 3-4회 왕복하였다. 반복 측정에 의한 영향을 최소화하기 위해 보행기 형태가 기준이 변경될 때마다 충분히 편안한 의자에서 휴식을 취한 후 다음 단계로 진행하였다. 보행기는 동일한 기존 제품을 세가지 형태로 분류하여 각각 실험하였으며, 근전도 분석을 위하여 보행에 주로 사용되는 양쪽 척추기립근, 외측광근, 대퇴이두근, 비복근에 채널의 전극들을 부착하여 구간별 3구간으로 각각의 근활성도를 측정하였다([Fig.
- 반복 측정에 의한 영향을 최소화하기 위해 보행기 형태가 기준이 변경될 때마다 충분히 편안한 의자에서 휴식을 취한 후 다음 단계로 진행하였다. 보행기는 동일한 기존 제품을 세가지 형태로 분류하여 각각 실험하였으며, 근전도 분석을 위하여 보행에 주로 사용되는 양쪽 척추기립근, 외측광근, 대퇴이두근, 비복근에 채널의 전극들을 부착하여 구간별 3구간으로 각각의 근활성도를 측정하였다([Fig. 3]).
- 본 연구는 65세 이상의 노인을 대상으로 보행기 형태에 따른 상지의 양쪽 척추기립근, 하지의 외측광근, 대퇴이두근, 비복근의 근활성도를 비교분석하였다.
대상 데이터
- , 2010; Vink, & Karssemeijer, 1988). 또한, 하지의 근육은 보행 시무릎 관절의 굴곡과 신전에 기여하는 외측광근과 대퇴이두근, 그리고 발목 관절의 저측 굴곡과 배측 굴곡에 기여하는 비복근을 각각 선정하였다. 외측광근과 대퇴이두근은 대퇴골 전상장골극과 슬개골 상극점 사이 2/3 지점의 대퇴 외측 전부, 후부에 각각 부착하였고, 비복근은 슬와부 중심선에서 하방 2cm 거리의 내‧외측 표면에 전극을 부착하였다.
- 본 연구의 대상으로 현재 거동이 불편하여 보행기를 사용하고 있는 H요양병원의 65세 이상노인 5명을 최종 유효표본으로 선정하였으며, 연구의 목적 및 실험절차를 설명한 후, 자발적인 동의를 얻어 연구를 진행하였다. 연구대상자의 일반적 특성은 [Table 1]과 같다.
데이터처리
- 둘째, 형태별, 구간별로 분류하여 집단 간 차이를 규명하기 위해 One-way ANOVA를 실시하였고 사후검증으로 Duncan을 이용하였으며, 모든 통계적 유의확률은 p<.05로 설정하였다.
- 본 연구에서는 지팡이 보행기와 네바퀴 보행기의 형태에 따른 하지와 상지의 척추기립근의 표면 근활성도를 측정하여 결과를 분석하기 위해 SPSS Window 18.0 Program을 이용하였다. 첫째, 인구통계학적 특성을 살펴보기 위해 기술통계치로 평균과 표준편차를 분석하였다.
- 0 Program을 이용하였다. 첫째, 인구통계학적 특성을 살펴보기 위해 기술통계치로 평균과 표준편차를 분석하였다. 둘째, 형태별, 구간별로 분류하여 집단 간 차이를 규명하기 위해 One-way ANOVA를 실시하였고 사후검증으로 Duncan을 이용하였으며, 모든 통계적 유의확률은 p<.
이론/모형
- 표면 근활성도의 측정은 [Fig. 2]의 8채널 무선근전도 측정 시스템 WEMG-8(LXM5308) 모델을 사용하여 측정하였으며, 양쪽 척추기립근, 외측광근, 대퇴이두근, 비복근에 채널의 전극들을 부착하였다. 척추기립근의 근활성도를 측정한 전극은 측정하고자 하는 근육 부위를 촉진한 후 근육의 위치를 파악하고, 근육 수축 시 저항을 주어 근섬유방향과 평행하게 근육힘살(muscle belly)의 위치가 변하는 것을 고려하여(Cram, 1998), 요추 1번의 가시돌기를 기준으로 바깥쪽으로 3cm 떨어진 지점에 좌‧우로 대칭되게 부착하였다(Anders, et al.
성능/효과
- 둘재, 상지의 근활성도는 전구간에서의 우측척추기립근은 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며, 1구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다. 2구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근활성도가 높은 것으로 나타났다. 3구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
- 2구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근활성도가 높은 것으로 나타났다. 3구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
- 또한, 좌측 척추기립근의 근활성도는 2구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태, 정면그립 형태, 지팡이 보행기 순으로 보행했을 때의 근 활성도는 사이드그립 형태에서 가장 낮게 나타났다. 3구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태와 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다. 한편, 1구간에서의 좌측 척추기립근의 근활성도는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
- [Table 2]와 같이 구간별 네바퀴 보행기 그립형태, 지팡이 보행기에 따른 하지의 근활성도의 차이를 분석한 결과, 1구간에서의 우측비복근과 2구간의 좌측비복근은 각각 통계적으로 유의한차이가 나타났으며(p<.05), 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태(18.69±5.95)보다 바퀴없는 지팡이 보행기(46.73±26.30)로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
- [Table 3]과 같이 구간별 네바퀴 보행기 그립형태, 지팡이 보행기에 따른 상지의 척추기립근의 근활성도의 차이를 분석한 결과, 전구간에서 우측 척추기립근은 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며(p<.05), 1구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드 그립 형태(9.83±1.10)보다 정면그립 형태(37.53±14.89), 지팡이 보행기(42.62±29.23)로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
- 결과적으로, 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태로 인해 저항을 최소화하여 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 척추기립근의 근활성도가 낮아짐으로 보행에 영향을 미치는 주요 인자라고 판단된다.
- 구체적으로 살펴보면, 보행기 사용으로 인하여 발꿈치가 닿을 때 충격 완화 역할을 수행하는 경골근의 배측굴곡 근활성치가 줄어들었고, 내비복근에서는 보행기 도움으로 발목관절의 배측굴곡 근활동 시간량이 줄어들었다. 결과적으로, 보행기 사용시 하지 관절각의 변화와 더불어 하지 근육 일부의 근활성치 패턴을 바꾸어 놓아서 하지 근육의 역할을 덜어준 것으로 판단된다.
- 이러한 결과는 Shin, Jun-Ho‧Kim, Yoon-Hyuk(2011)의 연구에서 보행기 사용시 하지 근육들의 근활성치 변화를 나타내어 본 연구의 결과를 뒷받침해주고 있다. 구체적으로 살펴보면, 보행기 사용으로 인하여 발꿈치가 닿을 때 충격 완화 역할을 수행하는 경골근의 배측굴곡 근활성치가 줄어들었고, 내비복근에서는 보행기 도움으로 발목관절의 배측굴곡 근활동 시간량이 줄어들었다. 결과적으로, 보행기 사용시 하지 관절각의 변화와 더불어 하지 근육 일부의 근활성치 패턴을 바꾸어 놓아서 하지 근육의 역할을 덜어준 것으로 판단된다.
- 둘재, 상지의 근활성도는 전구간에서의 우측척추기립근은 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며, 1구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다. 2구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태, 지팡이 보행기로 보행했을 때 근활성도가 높은 것으로 나타났다.
- 또한, 좌측 척추기립근의 근활성도는 2구간에서 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태(11.67±1.72), 정면그립 형태(30.62±9.78), 지팡이 보행기(46.76±16.31) 순으로 보행했을 때의 근 활성도는 사이드그립 형태에서 가장 낮게 나타났다.
- 또한, 좌측 척추기립근의 근활성도는 2구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태, 정면그립 형태, 지팡이 보행기 순으로 보행했을 때의 근 활성도는 사이드그립 형태에서 가장 낮게 나타났다. 3구간에서는 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 정면그립 형태와 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
- 보행시 결과적으로 피험자들은 다리보다는 팔로써 균형을 조절하였기 때문에 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태에서 저항의 감소와 굴곡과 신전동작의 교대 움직임으로 인하여 비복근의 근활성도가 가장 낮게 나타난 것으로 사료된다
- 본 연구에서 사용된 보행기는 임상에서 환자에게 가장 일반적으로 사용되고 있는 표준형 보행기이며 2.5cm씩 높이 조절이 가능하다. 또한, [Fig.
- 실험결과 첫째, 하지의 근활성도는 1구간에서의 우측 비복근과 2구간의 좌측 비복근은 각각 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며 네바퀴 보행기의 사이드그립 형태보다 지팡이 보행기로 보행했을 때 근 활성도가 높은 것으로 나타났다.
후속연구
- 한편, 1구간에서의 좌측 척추기립근의 근활성도는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이와 같은 결과를 참고하여 임상에 다양한 환자군에게 효율적 보행기 사용을 위한 보행 환경과 보행 조건에 따른 보행기 사용과 제작과 관련 모델을 검증하는 연구가 추후 필요하다고 사료된다.
- 또한, 낙상경험여성노인의 보행패턴에 대한 생체역학적 분석(Jeon, Kyoung-Kyu, 2008)에서는 낙상경험 노인들에 대하여 보행 요인들을 분석해본 결과 일반 낙상경험이 없는 노인들에 비하여 보행 특성이 많이 위축된 형태로 유의한 차이를 보였다. 하지만 운동역학적 분석이 동시에 이루어지지 않아 추후 통합적인 연구를 요구하였다. 노약자를 위한 보행보조로봇의 편리성 및 안전성 향상에 대한 연구(Lee, Dong-Kwnag, 2009)에서는 퍼지 알고리즘을 적용하여 노인의 보행을 위한 보행보조로봇의 효율을 높였지만 핸들바의 형태를 다양화하여 사용자가 로봇에 더 의지할 수 있는 효과적인 조향장치를 필요로 하였다.
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