본 연구는 정상 성인의 팔 흔들기 종류에 따른 보행 시 운동역학적인 변화를 알아보기 위해서 실시하였다. 정상 성인 대학생 45명을 대상으로 정상 팔 흔들기, 한 팔 흔들기, 두 팔 움직임 없음 보행, 인위적인 팔 흔들기의 4가지 팔 흔들기 종류에 따라 실험을 진행하였다. 이들의 운동역학적인 변화를 알아보기 위해 3차원적 관절 운동역학적 변화 검사인 6-camera Vicon MX motion analysis system을 통해 보행 변수를 측정하였다. 팔 흔들기에 따른 운동역학적인 매개 변수들인 각 관절에서 보행속도, 엉덩관절 일률, 말기 디딤기의 수직 지면반발력에서 유의한 차이를 보였다(p<.05). 이러한 연구결과는 팔 흔들기 종류에 따라서 정상인과 환자들의 치료와 평가를 위한 지침으로서 임상에서 사용할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 정상 성인의 팔 흔들기 종류에 따른 보행 시 운동역학적인 변화를 알아보기 위해서 실시하였다. 정상 성인 대학생 45명을 대상으로 정상 팔 흔들기, 한 팔 흔들기, 두 팔 움직임 없음 보행, 인위적인 팔 흔들기의 4가지 팔 흔들기 종류에 따라 실험을 진행하였다. 이들의 운동역학적인 변화를 알아보기 위해 3차원적 관절 운동역학적 변화 검사인 6-camera Vicon MX motion analysis system을 통해 보행 변수를 측정하였다. 팔 흔들기에 따른 운동역학적인 매개 변수들인 각 관절에서 보행속도, 엉덩관절 일률, 말기 디딤기의 수직 지면반발력에서 유의한 차이를 보였다(p<.05). 이러한 연구결과는 팔 흔들기 종류에 따라서 정상인과 환자들의 치료와 평가를 위한 지침으로서 임상에서 사용할 수 있을 것으로 생각된다.
This study was to performed to get the reference data of the kinetic parameters for normal subjects according to the arm swing type. Forty-five normal subjects($22.62{\pm}2.69years$) pariticpated in this study and preformed 4 sequence according to the arm swing type as follows; first proc...
This study was to performed to get the reference data of the kinetic parameters for normal subjects according to the arm swing type. Forty-five normal subjects($22.62{\pm}2.69years$) pariticpated in this study and preformed 4 sequence according to the arm swing type as follows; first procedure-normal arm swing, second procedure-one arm swing, thrid procedure-no arm swing, fourth procedure-fitness arm swing. There were significant differences according to the arm swing type in the kinetic parameters such as walking speed, hip power, ground reaction force of vertical in terminal stance phase(p<.05). These finding can be utilized (a) as a reference for kinetic data of gait analysis in normal subjects, and (b) as an aide in evaluating and treating patients who have problems relating to gait.
This study was to performed to get the reference data of the kinetic parameters for normal subjects according to the arm swing type. Forty-five normal subjects($22.62{\pm}2.69years$) pariticpated in this study and preformed 4 sequence according to the arm swing type as follows; first procedure-normal arm swing, second procedure-one arm swing, thrid procedure-no arm swing, fourth procedure-fitness arm swing. There were significant differences according to the arm swing type in the kinetic parameters such as walking speed, hip power, ground reaction force of vertical in terminal stance phase(p<.05). These finding can be utilized (a) as a reference for kinetic data of gait analysis in normal subjects, and (b) as an aide in evaluating and treating patients who have problems relating to gait.
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문제 정의
그러나, 이러한 연구들이 주로 환자들을 대상으로 시행되었고, 또한 보행에서의 팔의 역할에 대한 연구들은 지속적으로 이루어지고 있으나 정상인을 기준으로 한 기본적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 정상 성인을 대상으로 보행에서의 팔 흔들기의 종류에 따른 운동역학적인 보행변수들을 측정하여 보행 장애가 있는 환자들의 재활에 필요한 기준 자료를 제시하고자 한다.
본 연구는 정상 성인의 팔 흔들기의 종류에 따라서 보행을 함으로써 나타나는 운동역학적인 측정을 통해 임상에서 보행에 장애가 있는 환자를 평가하는데 기준 자료를 제시하고자 하였다.
본 연구는 팔 흔들기에 따른 보행분석을 통해 운동역학적인 변화를 관찰하였다. 정상 성인 45명을 대상으로 3차원적인 보행분석을 통해서 네 가지 팔 흔들기인 정상팔 흔들기, 한 팔 흔들기 보행, 두 팔 억제 보행, 파워 보행의 형태에 따라 측정한 결과는 정상에 비해서 각 관절에서의 보행속도, 엉덩관절 일률, 말기 디딤기의 왼쪽, 오른쪽 수직 지면반발력에서 의미 있는 차이를 보였다.
본 연구는 팔 흔들기의 종류에 따른 보행 분석에서 운동역학적인 영향에 대해 알아보았다. 우리의 연구는 선행연구들과는 다르게 오른쪽과 왼쪽을 비교했기 때문에 우세손과 우세발의 영향과 보행속도에는 약간의 차이가 있었지만, 정상인을 대상으로 한 실험으로서 의미 있는 운동역학적인 차이를 보이지는 않았다.
제안 방법
동적검사는 동일한 표지자를 부착한 상태에서 10 m 거리를 대상자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며, 10회 이상 반복보행 후 가장 자연스러운 보행양상을 3회를 선택해서 분석하였다. Vicon optical motion capture system을 통해 얻어진 visual and analogue data는 real-time data capture를 사용하여 Vicon Nexus and Polygon 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단면상의 3차원상의 자료로 나타내었다. 검사 후 얻어진 모든 보행 주기별 자료는 평균치를 내어 통계처리 후 분석하였다[Fig.
검사 직전 카메라에서 발생할 수 있는 오차를 교정한 후 하지와 골반의 주요 관절과 근육에 표지자와 표면전극을 부착하고, 힘판(1080, ATMI, Watertown, MA, USA) 위에 기립 정지상태에서 각 관절의 위치를 Vicon optical motion capture system에 연결된 컴퓨터 화면에서 정적검사를 시행하였고, 재구성과 라벨링은 Vicon IQ software를 사용하여 수행되었다. 표지자는 Plug-InGait model을 위한 Vicon guidelines을 따라 부착하였다.
대상자가 충분히 숙지한 후, 각 팔 흔들기에서 대상자에게“평상시에 걷는 것처럼 편하게 걸으세요” 라는 구두 지시를 한 후, 각 측정방법 간 3분의 휴식시간을 준 후 한사람이 4가지 팔 움직임 형태를 수행하고 정하였다.
대상자들의 보행검사는 Vicon Motion System Limited(Oxford, UK)의 Vicon IQ motion capture and analysis software(Oxford Metrics Group, UK) 등을 내장한 PC에 6-camera Vicon MX motion analysis system(120Hz, Vicon, Oxford, UK)을 이용하여 보행시의 3차원적인 운동역학적 보행변수를 검사하였다.
본 연구는 M 도시에 위치한 M 대학에 다니는 20대의 정상 성인(여자 17명, 남자 28명)을 대상으로 하였다. 대상자의 일반적인 특성과 기초 자료로 필요한 인체 계측을 위해 Inbody J05 system(Biospace Co, USA)을 사용해서 측정하였다. 대상자의 평균 연령은 22.
동적검사는 동일한 표지자를 부착한 상태에서 10 m 거리를 대상자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며, 10회 이상 반복보행 후 가장 자연스러운 보행양상을 3회를 선택해서 분석하였다. Vicon optical motion capture system을 통해 얻어진 visual and analogue data는 real-time data capture를 사용하여 Vicon Nexus and Polygon 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단면상의 3차원상의 자료로 나타내었다.
4 ㎝의 구형으로 부착 부위는 엉치뼈 표지자는 좌우의 위뒤엉덩뼈가시 부위, 양측 골반 표지자는 좌우의 위앞엉덩뼈가시 부위, 양측 무릎관절 표지자는 무릎관절 굽힘의 축으로 무릎관절의 앞뒤를 연결하는 선상의 중간점인 가쪽 부위로 하였다. 양측 넓적다리 표지자는 넓적다리의 아래 1/3에 해당하는 가쪽 부위로서 보행 시 자연스러운 팔의 운동을 저해하지 않는 높이의 부위, 양측 발목관절 표지자는 정강뼈의 가쪽관절융기 부위와 정강뼈의 아래 1/3에 해당하는 가쪽 부위, 양측 앞발(forefoot) 표지자는 제 2 발허리뼈머리의 상면 부위, 양측 발꿈치뼈 표지자는 앞발 표지자와 앞발 표지자와 연결되는 발의 종축선 상의 뒤꿈치(heel) 부위로 하였다[Fig. 1].
보행 분석에 앞서 검사실 환경을 대상자가 불편함을 느끼지 않도록 쾌적하게 만들고 실내온도를 26℃로 유지 하였다. 연구 대상자 개개인에게 실험방법에 대해 충분히 설명하고 순조로운 진행과 실험절차를 알려주기 위해서 먼저 연구 보조원이 4가지 팔 움직임 방법인 정상적으로 자연스럽게 팔을 흔들며 걷는 방법(normal arm swing walking), 한 팔을 가슴에 교차해서 구부린 상태로 한 팔을 흔들며 걷는 방법(one arm swing walking), 양 팔을 가슴에 교차해서 구부린 상태로 반대편 윗팔에 지지하여 팔을 억제하며 걷는 방법 (no arm swing walking), 90도의 팔꿈치 굽힘을 유지한 채 어깨관절을 이용한 인위적인 큰 움직임을 유발하여 걷는 방법 (fitness arm swing walking)에 대해 시범을 보였다. 대상자가 충분히 숙지한 후, 각 팔 흔들기에서 대상자에게“평상시에 걷는 것처럼 편하게 걸으세요” 라는 구두 지시를 한 후, 각 측정방법 간 3분의 휴식시간을 준 후 한사람이 4가지 팔 움직임 형태를 수행하고 정하였다.
70 kg이었다. 연구 대상자의 선정 조건은 상지나 하지에 정형외과적으로 문제가 없는 자, 신경학적 손상이 없는 자, 상지나 하지에 집중적인 운동이나 훈련을 하고 있지 않은 자, 연구기간 중 균형 조절과 관련된 약물을 복용하지 않는 자로서, 본 연구의 목적과 내용을 충분하게 설명을 한 후 동의서를 작성하고, M 대학에 있는 동작 분석실에 설치되어 있는 3차원 동작 분석기를 이용하여 실험을 실시하였다[Table 1].
대상 데이터
본 연구는 M 도시에 위치한 M 대학에 다니는 20대의 정상 성인(여자 17명, 남자 28명)을 대상으로 하였다. 대상자의 일반적인 특성과 기초 자료로 필요한 인체 계측을 위해 Inbody J05 system(Biospace Co, USA)을 사용해서 측정하였다.
데이터처리
Vicon optical motion capture system을 통해 얻어진 visual and analogue data는 real-time data capture를 사용하여 Vicon Nexus and Polygon 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단면상의 3차원상의 자료로 나타내었다. 검사 후 얻어진 모든 보행 주기별 자료는 평균치를 내어 통계처리 후 분석하였다[Fig. 2].
모든 자료는 평균과 표준편차로 나타냈으며, 팔 흔들기에 따른 운동역학적 매개변수의 차이가 있는지 알아보기 위해서 반복측정 일요인 분산분석(repeated measures of one-way ANOVA)를 실시하였다. 통계학적 분석은 SPSS 12.
이론/모형
검사 직전 카메라에서 발생할 수 있는 오차를 교정한 후 하지와 골반의 주요 관절과 근육에 표지자와 표면전극을 부착하고, 힘판(1080, ATMI, Watertown, MA, USA) 위에 기립 정지상태에서 각 관절의 위치를 Vicon optical motion capture system에 연결된 컴퓨터 화면에서 정적검사를 시행하였고, 재구성과 라벨링은 Vicon IQ software를 사용하여 수행되었다. 표지자는 Plug-InGait model을 위한 Vicon guidelines을 따라 부착하였다. 직경 1.
성능/효과
말기 디딤기 후에 전족 라커(forefoot rocker) 위로 무게중심이 떨어지고 하방으로 가속하는 것을 가리키는 두번째 정점인 왼쪽 수직 지면반발력(Fz2)은 108.64±8.12% BW이고, 팔 흔들기에 따른 비교분석에서 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
Siegel 등[16]은 중력에 대한 무릎 폄근이나 발목의 발바닥쪽굽힘근에 대한 엉덩관절 굽힘근의 활동과 같은 반대의 일률 협동작용(synergies)은 분절을 통해 일률 유량을 균형을 취한다라고 보고하였다. 본 연구 결과 시상면에서의 엉덩관절에서는 정상 팔흔들기와 비교해서 왼쪽과 오른쪽의 일률 값이 증가하는 경향을 보였고, 무릎관절에서는 왼쪽에서 일률 값이 팔 억제를 하였을 때 감소하는 경향을 보이고, 오른쪽에서는 비슷하거나 증가하는 경향을 보였다. 또한 발목 관절에서는 왼쪽에서는 감소하는 경향이었고, 오른쪽에서는 증가하거나 약간 감소하는 경향을 보였다.
일반적으로 전체적 보행 주기 동안 수직 지면반발력 Fz1이 Fz2에 비해 더 큰 값을 보이며, 특히 전이 정점(transition peak)이라고 불리는 Fz1과 Fz2 사이의 최소 지면반발력(Fz0)은 무릎의 굽힘과 폄으로부터 기인되는데 발이 지면에 착지하면서 발생되는 충격(Fz1) 을 흡수하는 역할로서 상해 방지에 중요하다[2, 5, 21]. 본 연구 결과 정상에서의 왼쪽 값과 오른쪽 값은 비슷한 결과를 보였으나, 팔을 억제하는 양상에서는 왼쪽에서의 최대값은 감소하거나 비슷하였고, 오른쪽에서는 증가하는 경향을 보였고, 최소 지면반발력은 왼쪽에서는 증가하거나 감소하였다. 오른쪽에는 증가하거나 감소하였는데, 이는 한 팔을 억제하였을 때는 인체 비대칭으로 인해 팔을 억제 한 쪽에 지면반발력은 대체로 감소하는 경향을 보였고, 두 팔을 억제하였을 때는 보행 속도의 감소로 인해 왼쪽과 오른쪽의 같은 지면반발력을 보였을 것으로 사료된다.
본 연구는 팔 흔들기에 따른 보행분석을 통해 운동역학적인 변화를 관찰하였다. 정상 성인 45명을 대상으로 3차원적인 보행분석을 통해서 네 가지 팔 흔들기인 정상팔 흔들기, 한 팔 흔들기 보행, 두 팔 억제 보행, 파워 보행의 형태에 따라 측정한 결과는 정상에 비해서 각 관절에서의 보행속도, 엉덩관절 일률, 말기 디딤기의 왼쪽, 오른쪽 수직 지면반발력에서 의미 있는 차이를 보였다.
정상 팔 흔들기를 기준으로 왼쪽 안·가쪽 지면반발력의 최대값과 최소값은 3.74±2.59 % BW, -4.63±3.24 % BW이고, 팔 흔들기에 따른 비교 분석에서 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).
정상 팔 흔들기를 기준으로 왼쪽 전·후 지면반발력의 최대값은 최소값은 14.40±5.31% BW, -16.93±6.38 % BW이고, 오른쪽 전·후 지면반발력의 최대값과 최소값은 15.03±5.50% BW, -17.45±4.45% BW이고, 팔 흔들기에 따른 비교분석에서 유의한 차이를 나타내지 않았다.
정상 팔 흔들기를 기준으로 정상 팔 흔들기를 기준으로 성인에서의 수직 지면반발력은 인체의 무게 중심이 빠르게 떨어지고 체중 가속의 효과가 나타나는 초기 디딤기(early stance)에서의 첫 번째 정점인 왼쪽 수직 지면반발력(Fz1)은 106.21±10.34 % BW이고, 기준 발 위로 인체가 앞으로 구르며 무게중심이 올라가면서 생기는 중간 디딤기에서 골짜기 왼쪽 (Fz0)은 74.86±6.76 % BW이고, 팔 흔들기에 따른 비교분석에서 모두 차이를 나타내지 않았다.
후속연구
결론적으로 이러한 연구 결과들은 임상에서 환자들의 보행 분석 시 필요한 비교자료와 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
우리의 연구는 선행연구들과는 다르게 오른쪽과 왼쪽을 비교했기 때문에 우세손과 우세발의 영향과 보행속도에는 약간의 차이가 있었지만, 정상인을 대상으로 한 실험으로서 의미 있는 운동역학적인 차이를 보이지는 않았다. 팔 흔들기에 장애가 있는 정형외과적, 신경학적 손상이 있는 환자들과의 비교에는 제한점이 있을 것이나, 추후에는 이러한 환자들과의 비교를 통한 연구들이 많이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정상 보행에 영향을 미치는 인자는 무엇인가?
정상 보행에 영향을 미치는 인자는 성별, 연령, 서 있는 자세에서의 균형, 하지의 근력 등이며[3], 병적 보행은 정상인의 보행 운동 요소 중에 하나 이상의 특이적인 항진 또는 억제에 의해 초래되는데, 병적 보행 상태를 결정하는 주된 원인은 쇠약, 통증, 변형, 감각장애, 그리고 중추 신경계 결핍과 관련이 있는 근 활동의 장애이다[2].
보행 시 팔 흔들기의 역할은 무엇인가?
보행 시 상지의 움직임은 하지의 유각기 시에 나타나는 골반부 횡단면에서의 회전이 상체에 전달되어 동측으로 상체의 회전이 유발되고, 이때 상지가 반대방향으로 회전이 일어나 보상작용을 하게 되어 몸의 균형을 유지한다[7, 8]. 이러한 팔 흔들기는 몸의 각 부분의 운동량을 균형있게 조절하고 신체 중심의 가쪽 기울임을 감소시키는 것에 의해 보행하는 동안에 인체의 안정성에 도움을 줄 것이다. 중간 정도의 보행속도에서 진자 같은 팔 흔들기는 다리 운동에 대항해서 일어나며, 다리의 각 운동량의 반대력으로 활동할 것이다[9].
보행 시 팔 흔들기는 어떻게 발생하는가?
보행 시 상지의 움직임은 하지의 유각기 시에 나타나는 골반부 횡단면에서의 회전이 상체에 전달되어 동측으로 상체의 회전이 유발되고, 이때 상지가 반대방향으로 회전이 일어나 보상작용을 하게 되어 몸의 균형을 유지한다[7, 8]. 이러한 팔 흔들기는 몸의 각 부분의 운동량을 균형있게 조절하고 신체 중심의 가쪽 기울임을 감소시키는 것에 의해 보행하는 동안에 인체의 안정성에 도움을 줄 것이다.
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