[논문]정상 성인 남녀의 선 자세에서 비예측적 지지면 이동 시체간 안정성과 균형능력 비교

김민희; 김유신; 윤범철

정상 성인 남녀의 선 자세에서 비예측적 지지면 이동 시체간 안정성과 균형능력 비교
Gender Difference in Trunk Stability and Standing Balance during Unexpected Support Surface Translation in Healthy Adults 원문보기

대한물리치료학회지 = The journal of Korean Society of Physical Therapy, v.26 no.2, 2014년, pp.97 - 103

김민희 (고려대학교 보건과학대학 물리치료학과) , 김유신 (고려대학교 보건과학대학 물리치료학과) , 윤범철 (고려대학교 보건과학대학 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The aim of this study was to clarify the gender difference during standing balance in accordance with recruitment of abdominal muscles against sudden support surface translation. Methods: Twenty healthy males (n = 10, $26.50{\pm}3.54$ years, $170.60{\pm}6.30cm$, $72.80{\pm}5.69kg$) and females (n = 10, $24.40{\pm}2.63$ years, $163.00{\pm}4.97cm$, $52.10{\pm}4.41kg$) participated in the study. Each subject performed standing balance task on a platform, which moved in the anterior and posterior direction, with a total of 18 trials in three abdominal conditions (resting, hollowing, and bracing). We analyzed angular displacement of thoracic and lumbar spine and linear displacement of center of mass for evaluatione of spinal stability and standing balance, respectively. Results: Angular displacement of thoracic and lumbar spine and linear displacement of center of mass did not differ significantly between female and male in all conditions. Conclusion: Our results indicate that the ability to maintain spinal stability and standing balance were similar between male and female regardless of the abdominal contractile conditions and the direction of support surface translation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

갑작스런 동요 시 중추신경계는 신체 흔들림을 최소화하고 기저면 내 무게중심을 유지하기 위해 비수의적 반사기전을 통해 균형을 회복하고자 한다.¹² 이 과정에서 인체 중심부의 체간 근육(core muscles)이 중요한 역할을 하며,^13,14 그 중에서도 복부 근육은 체간 안정화에 역학적인 기여가 높은 것이 밝혀지면서 많은 임상가들의 주목을 받아왔다.
본 연구는 서있는 자세에서 갑작스런 동요가 유발되었을때 안정성에 주요한 역할을 하는 복부근육의 동원패턴에 따라 남녀간의 균형 능력에 차이가 있는가를 규명하고자 시행하였다. 본 연구에서 사용한 갑작스런 지지면의 이동방식은 전세계적으로 균형 연구에 널리 사용되는 표준화된 도구이다.
결론적으로 본 연구는 선 자세에서 남녀의 체간 안정성과 균형능력을 비교해보고자 진행되었으며, 그 결과 성별에 따른 차이가 없는 것을 증명하였다. 본 연구에서는 갑작스런 지지면 이동을 통한 미끄러지는 상황을 연출하여 일상생활에서 경험할 수 있는 신체 동요 상황과 유사한 조건을 구축하고자 하였다. 본 연구의 결과는 향후 재활 남녀 재활의 지표로 사용될 수 있을 것이다.
모든 자료는 Kolmogorov-Smirnov 검정 방법을 사용하여 정규 분포 함을 확인하였다. 본 연구의 가설 검증을 위하여 반복측정분산분석[two-way repeated measures: 전략(안정, 할로잉, 브레이싱) X 성별 (남, 여)]에서 그룹간 검정을 통해 성별에 따른 체간 안정성 및 균형능력의 차이를 확인하였고, 교호작용을 통해 복부수축 조건이 성별에 따른 차이에 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 통계학적 유의수준 α는 0.
본 연구의 목적은 복부 수축 패턴이 적용된 신체 동요 시 성별에 따른 체간 안정성과 균형 회복 능력의 차이를 규명하는 것이다. 여성의 신체 활동 시 부상 위험률이 남성에 비해 높은 것을 고려해 볼 때,³ 남녀의 균형 특성을 확인하는 것은 그 원인을 추론하는데 중요한 기초자료가 될 수 있을 것이다.

가설 설정

여성의 신체 활동 시 부상 위험률이 남성에 비해 높은 것을 고려해 볼 때,³ 남녀의 균형 특성을 확인하는 것은 그 원인을 추론하는데 중요한 기초자료가 될 수 있을 것이다. 본 연구의 가설은 갑작스런 신체 동요 시 남녀 간 체간 안정성 및 균형능력의 차이가 발생하지만, 복부 전략을 사용할 경우 그 차이가 감소한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 선 자세에서 복부 근육 수축 패턴을 적용하고 비예측적으로 지지면을 이동시켰다.

제안 방법

등뼈 7번 가시돌기, 등뼈 12번 가시돌기, 엉치뼈 1번 가시돌기, 전상장골극 양측, 후상장골극 양측에 부착하였으며 지지면 이동 장비의 움직임을 캡쳐하기 위하여 위에 4개의 표식자를 부착하였다. 갑작스런 동요 시 균형 회복 능력을 평가하기 위하여 척추 분절의 각 변위와 무게중심점의 선형 변위를 분석하였고 모델링 방법은 다음과 같다. 상부 흉추는 목뼈 7번과 등뼈 7번 가시돌기를 연결한 분절이며 하부 흉추는 등뼈 7번과 등뼈12번 가시돌기를 연결한 분절, 요천추부는 등뼈 12번과 엉치뼈 1번의 가시돌기를 연결한 분절로 정의하였다(Figure 1).
균형회복 능력을 분석하기 위하여 삼차원 동작분석장비인 Motion Analysis Corporation (Santa Rosa, CA, USA)을 사용 하였으며 6대의 적외선 카메라가 대상자의 몸에 부착된 표식자를 인식하여 운동 형상학적 지표를 측정하였다. 데이터는 200Hz로 추출하였으며 카메라의 오차를 교정하기 위해 영점조절을 시행하였고 차단주차수(cut-off frequemcy)는 6Hz로 필터링 하였다.
대상자는 안전 하니스(safety harness)를 착용한 상태에서 눈을 감은 채 양 발은 어깨 넓이로 벌리고 양 팔은 가슴 앞에 교차 자세로 지지면 이동 장비 위에 서있도록 하였다. 지지면 이동 장비는 대상자가 예측하지 못하는 상태에서 갑작스럽게 이동하며 스텝핑(stepping) 없이 균형을 회복하도록 지시하였다.
균형회복 능력을 분석하기 위하여 삼차원 동작분석장비인 Motion Analysis Corporation (Santa Rosa, CA, USA)을 사용 하였으며 6대의 적외선 카메라가 대상자의 몸에 부착된 표식자를 인식하여 운동 형상학적 지표를 측정하였다. 데이터는 200Hz로 추출하였으며 카메라의 오차를 교정하기 위해 영점조절을 시행하였고 차단주차수(cut-off frequemcy)는 6Hz로 필터링 하였다. 피험자의 신체 분절을 인식하기 위하여 Modified Helen hays marker set에 따라 해부학적 경계점에 부착하였다.
¹⁸ 총 20개의 표식자를 목뼈 7번 가시돌기. 등뼈 7번 가시돌기, 등뼈 12번 가시돌기, 엉치뼈 1번 가시돌기, 전상장골극 양측, 후상장골극 양측에 부착하였으며 지지면 이동 장비의 움직임을 캡쳐하기 위하여 위에 4개의 표식자를 부착하였다. 갑작스런 동요 시 균형 회복 능력을 평가하기 위하여 척추 분절의 각 변위와 무게중심점의 선형 변위를 분석하였고 모델링 방법은 다음과 같다.
본 실험에 앞서 모든 피험자에게 할로잉과 브레이싱의 정확한 수행방법을 학습시키기 위해 초음파 영상장비 (Sonoplus992, Enraf Nonius, Delft, the Netherlands)를 활용하여 시각적 피드백을 제공하였다.
이러한 결과는 남녀간 균형능력 차이가 체간 안정성에서 비롯된 것이 아닌 다른 요인에 의한 것임을 시사하고 있다. 본 연구과제에서 대상자들은 세 가지 복부 수축 전략을 사용하였고 이는 체간의 자세조절과 관련된 생체역학적 요인에 변화를 주었음을 의미한다. 그러나 균형 능력 향상과 관련하여 생체역학적 요인 외에도 운동 신경과 시각, 전정감각, 체성 감각 간 감각-운동 협응이 균형에 중요한 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
시작 자세를 동일하게 유지 하기 위해 발 위치를 표시하였으며 총 18번의 갑작스런 동요를 전방과 후방의 두 가지 방향으로 안정, 할로잉, 브레이싱 상태에서 각각 3회 반복 측정하였다. 안정 시는 실험자의 어떠한 지시도 없이 대상자 자신의 방법으로 균형을 회복하도록 하였다.
이를 검증하기 위해 선 자세에서 복부 근육 수축 패턴을 적용하고 비예측적으로 지지면을 이동시켰다. 이때, 동작분석을 통해 신체 동요 시 각 척추분절의 각 변위와 인체 무게 중심점의 선형 변위를 측정하여 체간 안정성과 신체 균형 능력의 지표로 활용하였다.
본 연구의 가설은 갑작스런 신체 동요 시 남녀 간 체간 안정성 및 균형능력의 차이가 발생하지만, 복부 전략을 사용할 경우 그 차이가 감소한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 선 자세에서 복부 근육 수축 패턴을 적용하고 비예측적으로 지지면을 이동시켰다. 이때, 동작분석을 통해 신체 동요 시 각 척추분절의 각 변위와 인체 무게 중심점의 선형 변위를 측정하여 체간 안정성과 신체 균형 능력의 지표로 활용하였다.
안정 시는 실험자의 어떠한 지시도 없이 대상자 자신의 방법으로 균형을 회복하도록 하였다. 지지면의 이동은 10-30초의 간격을 두고 예상치 못하게 무작위로 적용하였으며 대상자의 피로를 최소화 하기 위하여 6번 시도 마다 3분씩의 휴식시간을 제공하였다.
참가자들은 임상경력 9년차의 물리치료사에게 할로잉과 브레이싱 수축방법을 10초간 유지하도록 총 5회에 걸쳐 교육받았으며 초음파 장비의 이미지 영상을 통해 그 수행여부를 확인하였다. 안정 상태는 복부 근육이 수축을 하지 않은 상태로서 별 다른 지시 또는 복부 수축 없이 복부근육의 두께를 촬영하였다(Figure 2A).
데이터는 200Hz로 추출하였으며 카메라의 오차를 교정하기 위해 영점조절을 시행하였고 차단주차수(cut-off frequemcy)는 6Hz로 필터링 하였다. 피험자의 신체 분절을 인식하기 위하여 Modified Helen hays marker set에 따라 해부학적 경계점에 부착하였다.¹⁸ 총 20개의 표식자를 목뼈 7번 가시돌기.

대상 데이터

연구 대상자는 건강한 정상 성인으로 남자 10명(26.50±3.5 4세, 170.60±6.30cm, 72.80±5.69kg)과 여자 10명(24.40±2.63세, 163.00±4.97cm, 52.10±4.41kg)이 참여하였다(Table 1).

데이터처리

갑작스런 지지면의 이동 시 신체의 전후방 동요를 정량화하기 위하여 시상면에서의 척추 분절의 운동형상학적 신호는 CORTEX 1.0 software (Motion Analysis Corporation, Santa Rosa, CA, USA)를 사용하여 분석하였으며 무게중심점의 선형 변위는 MATLAB (The Mathworks, Inc., Natick, MA)을 통해 계산하였다. 모든 데이터는 3회 측정한 값의 평균값을 사용하였으며 동요 이전 100ms 에서부터 이후 1.
, Natick, MA)을 통해 계산하였다. 모든 데이터는 3회 측정한 값의 평균값을 사용하였으며 동요 이전 100ms 에서부터 이후 1.5sec 구간의 각 변위를 분석 하였다. 척추 분절과 무게중심점의 변위는 최고 지점에서 최저 지점을 뺀 값으로 정의하며 큰 각 변위는 해당 분절의 동요가 크게 일어났음을 의미한다.
본 실험의 자료는 SPSS (statistical Package for the Social Science, Chicago, USA) Version 21.0 통계패키지를 이용하여 분석하였다. 모든 자료는 Kolmogorov-Smirnov 검정 방법을 사용하여 정규 분포 함을 확인하였다.

이론/모형

0 통계패키지를 이용하여 분석하였다. 모든 자료는 Kolmogorov-Smirnov 검정 방법을 사용하여 정규 분포 함을 확인하였다. 본 연구의 가설 검증을 위하여 반복측정분산분석[two-way repeated measures: 전략(안정, 할로잉, 브레이싱) X 성별 (남, 여)]에서 그룹간 검정을 통해 성별에 따른 체간 안정성 및 균형능력의 차이를 확인하였고, 교호작용을 통해 복부수축 조건이 성별에 따른 차이에 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.
본 연구에서 사용된 지지면 이동 장비(Moving Platform, VARUP Inc, Korea)는 갑작스런 동요를 제공하기 위하여 사용되었다. 크기는 세로 1.

성능/효과

본 연구에서 사용한 갑작스런 지지면의 이동방식은 전세계적으로 균형 연구에 널리 사용되는 표준화된 도구이다.²¹ 또한 결과 변수인 척추 분절의 각 변위와 무게중심점의 선 변위는 각각 척추의 안정성과 신체 동요를 대표하는 지표로써 널리 사용되고 있으며 각 변위와 선형 변위의 감소는 신체의 흔들림이 적은 것으로 균형능력이 좋은 것을 의미한다.^22,23
결론적으로 본 연구는 선 자세에서 남녀의 체간 안정성과 균형능력을 비교해보고자 진행되었으며, 그 결과 성별에 따른 차이가 없는 것을 증명하였다. 본 연구에서는 갑작스런 지지면 이동을 통한 미끄러지는 상황을 연출하여 일상생활에서 경험할 수 있는 신체 동요 상황과 유사한 조건을 구축하고자 하였다.
35 따라서 안정 시 남녀차이가 발생하고 복부수축 패턴 적용 시 그 차이가 감소하였다면, 이는 복부 수축 패턴의 사용 유무가 남녀의 균형능력 차이에 영향을 준다는 지표로 활용될 수 있었을 것이다. 그러나 본 연구 결과 복부수축 패턴이 남녀간 균형능력 차이에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 남녀간 균형능력 차이가 체간 안정성에서 비롯된 것이 아닌 다른 요인에 의한 것임을 시사하고 있다.
비예측적 동적 균형 회복 시 남녀를 비교해 본 결과 체간 안정성을 나타내는 척추 분절의 각 변위와 전반적인 균형능력의 지표인 무게중심점의 선형 변위는 성별에 따른 차이가 나타나지 않았다. 남녀는 무게 중심점 높이와 골반의 구조적 차이와 같은 형태학적 차이²⁴뿐만 아니라 근력과 운동조절 능력과 같은 생리학적 차이²⁵가 있음 에도 불구하고 비예측적 균형회복 능력에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 선 자세에서의 압력중심점의 전후, 좌우의 이동거리, 속도를 비교하였을 때 성별에 따른 차이가 없다고 보고한 연구와 일치 한다.
비예측적 동적 균형 회복 시 남녀를 비교해 본 결과 체간 안정성을 나타내는 척추 분절의 각 변위와 전반적인 균형능력의 지표인 무게중심점의 선형 변위는 성별에 따른 차이가 나타나지 않았다. 남녀는 무게 중심점 높이와 골반의 구조적 차이와 같은 형태학적 차이²⁴뿐만 아니라 근력과 운동조절 능력과 같은 생리학적 차이²⁵가 있음 에도 불구하고 비예측적 균형회복 능력에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
05). 전체 척추 분절의 각 변위는 여자가 남자보다 안정 조건 에서 7% 컸으며, 할로잉 조건에서는 8% 컸다. 브레이싱에서는 여자가 남자보다 2% 작았다.

후속연구

그러나 균형 능력 향상과 관련하여 생체역학적 요인 외에도 운동 신경과 시각, 전정감각, 체성 감각 간 감각-운동 협응이 균형에 중요한 영향을 주는 것으로 알려져 있다.³⁶ 따라서 남녀간 균형 능력의 차이에 대한 요인에 있어 생체역학적 요인보다 감각-운동 협응에 대한 차이가 있는지 확인할 필요가 있으며, 이에 대한 추후 연구가 필요할 것으로 보인다.
^15-17 복부 근육은 수축 패턴에 따라 복부 심부근의 독립 수축을 유도하는 할로잉(hollowing)과 모든 복부근육을 동시 수축하는 브레이싱(bracing)으로 분류된다. 따라서 안정시의 균형능력 비교 뿐 만 아니라 균형회복에 중요한 역할을 하는 복부수축의 패턴에 따른 차이가 있는가를 함께 확인할 필요하다.
본 연구의 결과는 향후 재활 남녀 재활의 지표로 사용될 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 비교한 생체역학적 요인 이외에 감각-운동 협응에 대한 차이를 알아보는 추가적인 연구를 통해 성별에 따른 균형능력에 대한 폭넓은 견해를 제공할 것으로 기대된다.
본 연구는 남녀의 균형능력을 비교하기 위하여 운동학적 변인만을 분석하였으며 압력중심점과 같은 운동학적 변인은 분석하지 못하였으며 적은 대상자로 인해 결과를 일반화 하기에는 제한점을 가진다.
본 연구에서는 갑작스런 지지면 이동을 통한 미끄러지는 상황을 연출하여 일상생활에서 경험할 수 있는 신체 동요 상황과 유사한 조건을 구축하고자 하였다. 본 연구의 결과는 향후 재활 남녀 재활의 지표로 사용될 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 비교한 생체역학적 요인 이외에 감각-운동 협응에 대한 차이를 알아보는 추가적인 연구를 통해 성별에 따른 균형능력에 대한 폭넓은 견해를 제공할 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 복부 수축 패턴이 적용된 신체 동요 시 성별에 따른 체간 안정성과 균형 회복 능력의 차이를 규명하는 것이다. 여성의 신체 활동 시 부상 위험률이 남성에 비해 높은 것을 고려해 볼 때,³ 남녀의 균형 특성을 확인하는 것은 그 원인을 추론하는데 중요한 기초자료가 될 수 있을 것이다. 본 연구의 가설은 갑작스런 신체 동요 시 남녀 간 체간 안정성 및 균형능력의 차이가 발생하지만, 복부 전략을 사용할 경우 그 차이가 감소한다는 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	갑작스런 동요 시 중추신경계는 어떤 판단을 내리는가?	갑작스런 동요 시 중추신경계는 신체 흔들림을 최소화하고 기저면 내 무게중심을 유지하기 위해 비수의적 반사기전을 통해 균형을 회복하고자 한다.12 이 과정에서 인체 중심부의 체간 근육(core muscles)이 중요한 역할을 하며,13,14 그 중에서도 복부 근육은 체간 안정화에 역학적인 기여가 높은 것이 밝혀지면서 많은 임상가들의 주목을 받아왔다.
	복부 근육은 무엇으로 분류되는가?	12 이 과정에서 인체 중심부의 체간 근육(core muscles)이 중요한 역할을 하며,13,14 그 중에서도 복부 근육은 체간 안정화에 역학적인 기여가 높은 것이 밝혀지면서 많은 임상가들의 주목을 받아왔다.15-17 복부 근육은 수축 패턴에 따라 복부 심부근의 독립 수축을 유도하는 할로잉(hollowing)과 모든 복부근육을 동시 수축하는 브레이싱(bracing)으로 분류된다. 따라서 안정시의 균형능력 비교 뿐 만 아니라 균형회복에 중요한 역할을 하는 복부수축의 패턴에 따른 차이가 있는가를 함께 확인할 필요하다.
	균형회복 능력의 분석을 위해 표식자를 신체의 어느곳에 부착하였는가?	피험자의 신체 분절을 인식하기 위하여 Modified Helen hays marker set에 따라 해부학적 경계점에 부착하였다.18 총 20개의 표식자를 목뼈 7번 가시돌기. 등뼈 7번 가시돌기, 등뼈 12번 가시돌기, 엉치뼈 1번 가시돌기, 전상장골극 양측, 후상장골극 양측에 부착하였으며 지지면 이동 장비의 움직임을 캡쳐하기 위하여 위에 4개의 표식자를 부착하였다. 갑작스런 동요 시 균형 회복 능력을 평가하기 위하여 척추 분절의 각 변위와 무게중심점의 선형 변위를 분석하였고 모델링 방법은 다음과 같다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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