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문제 정의
- 본 연구는 16주간 아동의 복합운동 참여가 착지동작 수행 시 하지손상요인인 평균 충격력, 수직강성, 하지관절각과 근활성 시점에 나타난 변화를 비교하여, 손상예방을 위한 전략을 제시하고자 하였다. 결론은 아래와 같다.
- 본 연구는 아동의 복합운동 참여가 착지동작에서 발생 하는 손상위험요인에 미치는 영향을 분석하여 예방을 위한 전략을 제시하기 위해 평균충격력, 하지관절각, 수직강성과 근활성 시점을 살펴보았다.
- 이에 본 연구에서는 아동의 16주간 복합운동 참여자를 중심으로 수직 점프 후 착지 시 하지 손상요인에 대처하는 변화를 제시하고 하지 손상요인인 평균 충격력, 수직강성, 하지관절각과 근활성 시점의 변화를 통해 착지 시 손상예방을 위한 전략을 제시하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 1) 평균 충격력: 시간당 인체가 받은 충격력의 평균값으 로써, 착지시작(E1)부터 최대무릎굴곡(E3)까지인 착지구간 (P1)의 평균 충격력을 계산하였다.
- 4) 근활성 시점: 지면반력기위에 양발로 지지하고 있는 동안 근육별 근활성을 측정하였다. 이때 지면반력에 변화가 없고 신체에 움직임이 없는 1000 ms동안의 근활성 평균을 계산하였다.
- 지면반력자료는 차단주파수 100 Hz 로 low-pass filter 처리하였다. 또한 하지근의 근활성 자료는 Band-pass filtering(차단주파수: 20-400 Hz)을 실시한 후, 정류(rectify)하여 분석하였다.
- 아동의 복합운동 참여가 하지손상요인에 미치는 효과를 알아보기 위하여 평균 충격력, 하지관절각, 수직강성과 근활성 시점을 산출하여 참여 전·후로 비교하였다.
- 착지 동작을 수행 하기위해 연구 대상자에게 동작에 대한 충분한 설명과 연습 후 실시하였다. 연구 대상자는 1대의 지면반력기 위에 양발을 위치시키고, 양팔에 반동을 주어 최대한 수직으로 높이 뛰고, 지면반력기 위에 착지하였다. 총 2회 실시하였고, 평균값을 사용하였다.
- 4) 근활성 시점: 지면반력기위에 양발로 지지하고 있는 동안 근육별 근활성을 측정하였다. 이때 지면반력에 변화가 없고 신체에 움직임이 없는 1000 ms동안의 근활성 평균을 계산하였다. 이때 계산된 평균과 두 배의 표준편차의 합 이상을 역치(threshod)로 설정하여 이 값의 이상이 되었을때를 근활성이 발현한 시점으로 정의하였다.
- 이벤트는 착지 시 발이 지면에 닿는 시점(Event1 [E1]), 최대지면반력시점(Event2 [E2]), 오른쪽 무릎의 최대굴곡시점(Event3 [E3])으로 설정하였고 E1과 E3사이를 구간 1(Phase1 [P1])로 설정하였다(Figure 3).
- 인체 관절에 부착한 반사마커는 NLT (non linear transformation) 방법을 통해 3차원 좌표값으로 변환되었고 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수: 6 Hz)로 smoothing하였다. 지면반력자료는 차단주파수 100 Hz 로 low-pass filter 처리하였다. 또한 하지근의 근활성 자료는 Band-pass filtering(차단주파수: 20-400 Hz)을 실시한 후, 정류(rectify)하여 분석하였다.
- 착지동작 수행 전 준비과정으로는 좌·우 분절의 관절점 16곳(acromion, lateral epicondlye of humerus, styloid process of radius, greater trochanter, lateral epicondlye of femur, lateral malleolus, calcaneus, 2nd phalange)에 마커를 부착하였고, 주동측 하지의 대퇴직근(rectus femoris), 대퇴이두근(biceps femoris), 내측비복근(medial gastrocnemius)에 표면전극(EMG electrode, FIAB, Italy)과 무선근전도(Zero-wire EMG, Aurion, Italy)를 부착하였다(Figure 1). 착지 동작을 수행 하기위해 연구 대상자에게 동작에 대한 충분한 설명과 연습 후 실시하였다. 연구 대상자는 1대의 지면반력기 위에 양발을 위치시키고, 양팔에 반동을 주어 최대한 수직으로 높이 뛰고, 지면반력기 위에 착지하였다.
- 착지동안의 최대지면반력값과 착지시작부터 최대지면반력시점의 신체중심 변위를 통해 수직강성을 계산하였다(McMahon & Cheng, 1990).
- 착지동작 분석을 위해 8대의 적외선 카메라(Oqus300, Qualisys, Sweden)와 1대의 지면반력기(9286AA, Kistler, Switzerland)를 사용하여 촬영하였다. 이때 샘플링율은 적외선카메라 100 Hz, 지면반력기와 근전도는 1000 Hz로 설정하였다.
- 착지동작 수행 전 준비과정으로는 좌·우 분절의 관절점 16곳(acromion, lateral epicondlye of humerus, styloid process of radius, greater trochanter, lateral epicondlye of femur, lateral malleolus, calcaneus, 2nd phalange)에 마커를 부착하였고, 주동측 하지의 대퇴직근(rectus femoris), 대퇴이두근(biceps femoris), 내측비복근(medial gastrocnemius)에 표면전극(EMG electrode, FIAB, Italy)과 무선근전도(Zero-wire EMG, Aurion, Italy)를 부착하였다(Figure 1).
- 이때 계산된 평균과 두 배의 표준편차의 합 이상을 역치(threshod)로 설정하여 이 값의 이상이 되었을때를 근활성이 발현한 시점으로 정의하였다. 착지시작시점을 0초로 설정하고 발현된 시간을 계산하였다(Figure 5).
- 연구 대상자는 1대의 지면반력기 위에 양발을 위치시키고, 양팔에 반동을 주어 최대한 수직으로 높이 뛰고, 지면반력기 위에 착지하였다. 총 2회 실시하였고, 평균값을 사용하였다.
- 아동의 복합운동 참여는 2013년 5월 26일부터 2013년 10월 20일까지 총 16주간 실시되었다. 프로그램 구성은 종목별(수영, 육상, 체조)로 구성된 전문실기(sports talented exercise)프로그램에 2시간을 참여하였고(Table 1), 코디네이션프로그램(유도, 태권도, 볼링, 배드민턴, 골프, 영어체육, 킥복싱, 필라테스)에 2시간을 참여하여 주 1회, 총 4시간의 운동을 실시하였다.
대상 데이터
- 2013년 K대학 체육영재에 선발된 초등학생 10명(신장:138.2±11.5 cm, 체중: 32.4±6.8 kg, 나이: 10.0±1.3 yrs)을 대상으로 실시하였다.
- 3 yrs)을 대상으로 실시하였다. 대상자는 수영 2명, 육상 5명, 체조 3명으로 구성되었으며, 모두 오른발을 주동발로 사용하였다.
- 아동의 복합운동 참여는 2013년 5월 26일부터 2013년 10월 20일까지 총 16주간 실시되었다. 프로그램 구성은 종목별(수영, 육상, 체조)로 구성된 전문실기(sports talented exercise)프로그램에 2시간을 참여하였고(Table 1), 코디네이션프로그램(유도, 태권도, 볼링, 배드민턴, 골프, 영어체육, 킥복싱, 필라테스)에 2시간을 참여하여 주 1회, 총 4시간의 운동을 실시하였다.
데이터처리
- 통계처리는 아동의 복합운동 참여 전·후 수직점프 후 착지 시 하지손상요인의 차이를 비교하기 위하여 대응표본 t 검정(paired t-test)을 실시하였다.
이론/모형
- 2) 하지관절각: 착지 시 발생하는 굴곡각의 변화를 관찰하기 위해 관절의 상대각을 cosine 법칙을 이용하여 산출 하였다(Figure 4).
- 아동의 수직점프 후 착지 시 충격력, 수직강성, 하지관절각과 근활성 시점의 변화를 분석하기 위하여 QTM과 Matlab R2009a software (The Mathworks, USA)를 사용 하였다. 인체 관절에 부착한 반사마커는 NLT (non linear transformation) 방법을 통해 3차원 좌표값으로 변환되었고 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수: 6 Hz)로 smoothing하였다.
- 아동의 수직점프 후 착지 시 충격력, 수직강성, 하지관절각과 근활성 시점의 변화를 분석하기 위하여 QTM과 Matlab R2009a software (The Mathworks, USA)를 사용 하였다. 인체 관절에 부착한 반사마커는 NLT (non linear transformation) 방법을 통해 3차원 좌표값으로 변환되었고 Butterworth 4th order low-pass filter(차단주파수: 6 Hz)로 smoothing하였다. 지면반력자료는 차단주파수 100 Hz 로 low-pass filter 처리하였다.
성능/효과
- 셋째, 수직 강성은 통계적 차이는 없었지만 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 넷째, 근활성 시점은 복합운동 전보다 후에 대퇴사두근과 비복근의 근활성 발현시점이 통계적으로 유의하지 않지만 상대적으로 빨리지는 경향이 나타났고, 대퇴이두근은 발현시점 또한 통계적으로 유의하지 않지만 상대적으로 늦어지는 경향이 나타났다.
- 첫째, 평균 충격력은 복합운동 후 통계적 차이는 없었으나 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 둘째, 엉덩관절각은 복합운동 전보다 후에 모든 시점에서 굴곡각이 감소하였고, 무릎관절각에서 발이 지면에 닿는 시점(E1)을 제외하고 무릎관절과 발목관절의 각은 통계적 차이는 없으나 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 셋째, 수직 강성은 통계적 차이는 없었지만 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다.
- , 2008). 본 연구에서는 복합운동 참여 후 대퇴사두근과 비복근의 근활성 발현시점이 참여 전보다 통계적으로 유의하지 않지만 상대적으로 빠르게 나타나는 경향이 관찰되었다. 이것은 착지 시 감속을 위해 근발현이 빠르게 나타남으로써 하지손상 예방에 긍정적인 변화로 판단된다(Lephart et al.
- , 2010, 2011). 본 연구에서는 하지손상요인중 그 크기의 증가가 근골격 손상의 위험성을 높일 수 있는 평균충격력(Yeow et al., 2010)이 복합운동 참여 후 통계적으로 유의하지 않지만 참여 전보다 상대적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 불충분한 충격흡수에서 오는 손상의 위험성 감소시킬 수 있을 것이다(Hewett et al.
- 둘째, 엉덩관절각은 복합운동 전보다 후에 모든 시점에서 굴곡각이 감소하였고, 무릎관절각에서 발이 지면에 닿는 시점(E1)을 제외하고 무릎관절과 발목관절의 각은 통계적 차이는 없으나 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 셋째, 수직 강성은 통계적 차이는 없었지만 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 넷째, 근활성 시점은 복합운동 전보다 후에 대퇴사두근과 비복근의 근활성 발현시점이 통계적으로 유의하지 않지만 상대적으로 빨리지는 경향이 나타났고, 대퇴이두근은 발현시점 또한 통계적으로 유의하지 않지만 상대적으로 늦어지는 경향이 나타났다.
- 종합해보면 비록 엉덩관절각을 제외하고 모든 변인에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지는 않았지만, 하지손상 요인인 평균 충격력, 하지관절각, 수직강성과 대퇴사두근과 비복근의 근활성 시점은 아동의 복합운동 참여 후 비교적 긍정적으로 변화하는 경향이 나타났다. 그러나 이러한 변화가 복합운동의 전문실기와 코디네이션프로그램 중 직접적으로 착지동작 시 하지손상요인에 어떠한 영향을 미쳤다고 설명하기 어려운 부분이 있다.
- 첫째, 평균 충격력은 복합운동 후 통계적 차이는 없었으나 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다. 둘째, 엉덩관절각은 복합운동 전보다 후에 모든 시점에서 굴곡각이 감소하였고, 무릎관절각에서 발이 지면에 닿는 시점(E1)을 제외하고 무릎관절과 발목관절의 각은 통계적 차이는 없으나 상대적으로 감소하는 경향이 나타났다.
후속연구
- 아동의 복합운동 참여는 착지동작 시 발생하는 하지손상요인에 비교적 긍정적으로 변화하는 경향이 나타났지만 복합운동의 전문실기와 코디네이션프로그램이 직접적으로 영향을 미쳤다고 설명하기 어려운 부분이 있다. 따라서 복합운동 구성에 다양한 체력요소를 증진 시킬 수 있고 하지손상요인에 직접적인 변화를 가져올 수 있는 새로운 프로그램이 필요할 것으로 생각된다. 또한 이를 측정·평가 할 수 있는 방법의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
- 따라서 복합운동 구성에 다양한 체력요소를 증진 시킬 수 있고 하지손상요인에 직접적인 변화를 가져올 수 있는 새로운 프로그램이 필요할 것으로 생각된다. 또한 이를 측정·평가 할 수 있는 방법의 개발이 필요할 것으로 생각된다.
- 연구에서 아동의 복합운동 적용이 16주간 실시되었지만 주 1회 적용이 비교적 짧다는 제한점이 있었다.
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