Objective : The purposes of this study was to perform a kinematical analysis on age and walkway types in elderly women subjects. Method : Forty subjects participated in the experiment (A1 group - age: $67.30{\pm}1.49yrs$, height: $153.81{\pm}4.47cm$, weight: $61.80{\pm}5.2...
Objective : The purposes of this study was to perform a kinematical analysis on age and walkway types in elderly women subjects. Method : Forty subjects participated in the experiment (A1 group - age: $67.30{\pm}1.49yrs$, height: $153.81{\pm}4.47cm$, weight: $61.80{\pm}5.24kg$, A2 group - age: $71.70{\pm}1.10yrs$, height: $152.01{\pm}2.84cm$, weight: $59.69{\pm}7.34kg$, A3 group - age: $76.80{\pm}0.98yrs$, height: $150.16{\pm}6.08cm$, weight: $57.27{\pm}6.42kg$, A4 group - age: $81.80{\pm}0.60yrs$, height: $152.18{\pm}4.77cm$, weight: $55.80{\pm}7.78kg$). The study method adopted was the 3D analysis with six cameras. Ground type were classifed as gait pattern on flat, ascent and descent ramp. For the statistical analysis, the SPSS 21.0 was used to perform Repeated measured Two-way ANOVA. Results : In velocity of CM, there was faster movement on flat ground. When it came to the velocity of right toe, there was no significance in early mid-swing of right foot, but A4 was the slowest in late mid-swing of right foot on flat ground. In joint angle in left foot strike, the left hip joint and knee joint were more flexed in descent ramp, In addition left and right ankle joints were more plantarflexed in descent ramp, and left ankle joint was more plantarflexed in the over 75 yrs age groups. Conclusion : The higher age group were more flexed in lower body joints during descent ramp.
Objective : The purposes of this study was to perform a kinematical analysis on age and walkway types in elderly women subjects. Method : Forty subjects participated in the experiment (A1 group - age: $67.30{\pm}1.49yrs$, height: $153.81{\pm}4.47cm$, weight: $61.80{\pm}5.24kg$, A2 group - age: $71.70{\pm}1.10yrs$, height: $152.01{\pm}2.84cm$, weight: $59.69{\pm}7.34kg$, A3 group - age: $76.80{\pm}0.98yrs$, height: $150.16{\pm}6.08cm$, weight: $57.27{\pm}6.42kg$, A4 group - age: $81.80{\pm}0.60yrs$, height: $152.18{\pm}4.77cm$, weight: $55.80{\pm}7.78kg$). The study method adopted was the 3D analysis with six cameras. Ground type were classifed as gait pattern on flat, ascent and descent ramp. For the statistical analysis, the SPSS 21.0 was used to perform Repeated measured Two-way ANOVA. Results : In velocity of CM, there was faster movement on flat ground. When it came to the velocity of right toe, there was no significance in early mid-swing of right foot, but A4 was the slowest in late mid-swing of right foot on flat ground. In joint angle in left foot strike, the left hip joint and knee joint were more flexed in descent ramp, In addition left and right ankle joints were more plantarflexed in descent ramp, and left ankle joint was more plantarflexed in the over 75 yrs age groups. Conclusion : The higher age group were more flexed in lower body joints during descent ramp.
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문제 정의
본 연구에서는 노인 보행의 문제점이 되는 경사로에서 오르막과 내리막 보행 시 하지의 지면형태에 따른 신체 움직임을 여성노인의 연령별 네집단과 3가지 보행로 형태에 따른 운동학적 분석을 통하여 여성노인들이 경사로 보행에서 발생되는 요인들에 대한 기초자료를 제공하는 것이다.
본 연구의 목적은 경사로의 오르막과 내리막 보행 시 하지의 지면형태에 대한 운동학적 변화를 여성노인을 대상으로 하지관절에 미치는 영향을 알아보고자 65세 이상 85세 이하의 여성노인들을 연령에 따라 네 집단으로 세분화하여 연령에 따른 여성노인들의 경사로 보행 시 발생되는 운동학적 요인들을 분석하여 연령별 근거와 보행 경사로에 대한 기초 자료를 제공하는 것이다.
제안 방법
분석 이벤트는 왼발이 지면에 착지하는 지점을 LHS, 오른발이 지면에서 떨어지는 지점을 RTO, 왼발의 중간입각기 지점을 LMS로 나누었으며, RTO와 LMS 사이를 phase 1, LMS와 RHS를 phase 2로 나누었다. Phase 1은 초기 중간입각기(early mid-stance), phase 2는 후기 중간입각기(late mid-stance)로 분류하여 오른발의 초기 중간유각기(early mid-swing)와 후기 중간유각기(late mid-swing)의 속도를 분석하였고[Figure 2], LHS 지점에서는 하지관절 각을 시상면(sagittal plane)에서 발생되는 운동학적 변인들로 분석하였다.
모든 여성노인들에게 실험에 적절한 검정색 타이즈 복장과 맨발로 주어진 보행로를 걷도록 하였다. 노인들은 낙상의 위험이 있기 때문에 보행로 주변에 푹신한 쿠션을 설치하였고, 실험 전 실험보조자와 함께 각 보행로에 적응할 수 있도록 충분히 연습하였으며, 보행 속도는 자유롭게 하였다.
보행 시 관절각의 운동학적 변인 분석을 위하여 대상자의 신체 각 부위에 18개의 마커를 부착하여 디지타이징(digitizing)하였다(천골, 좌우 상전장골극, 좌우 무릎, 좌우발목, 좌우 발뒷꿈치, 좌우 발가락, 좌우 어깨, 좌우 팔꿈치, 좌우 손목, 이마). 신체분절 중심점의 좌표화는 Plagenhoef, Evans와 Abdelnour(1983)의 인체분절지수(body segment parameter)를 이용하였고, 각 카메라에서 얻어진 2차원 좌표값은 DLT (Abdel-Aziz & Karara, 1971) 방식을 사용하여 3차원 공간 좌표값을 산출하였다.
본 연구는 65-85세의 여성노인 40명을 연령별 10명씩 네집단으로 나누어 3가지 보행로 형태(평지, 오르막, 내리막)에 따라 하지관절의 운동학적 분석을 하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 도출한 결론은 다음과 같다.
본 연구의 대상자는 하지 근골격계에 이상이 없는 노인 65-85세의 여성 노인 40명을 대상으로 하였다. 본 연구의 대상자는 연령별 10명씩 집단화하여 A1은 65-70세, A2는 71-75세, A3은 76-80세, A4는 81-85세로 나누어 네집단으로 분류하였다. 실험에 참여하기 전 실험과정에 대한 설명을 하고 참여의사와 동의서를 얻었다.
분석을 위하여 오르막 및 내리막 보행 시 첫발을 왼발로 진입하여 착지하도록 하였다. 분석 이벤트는 왼발이 지면에 착지하는 지점을 LHS, 오른발이 지면에서 떨어지는 지점을 RTO, 왼발의 중간입각기 지점을 LMS로 나누었으며, RTO와 LMS 사이를 phase 1, LMS와 RHS를 phase 2로 나누었다. Phase 1은 초기 중간입각기(early mid-stance), phase 2는 후기 중간입각기(late mid-stance)로 분류하여 오른발의 초기 중간유각기(early mid-swing)와 후기 중간유각기(late mid-swing)의 속도를 분석하였고[Figure 2], LHS 지점에서는 하지관절 각을 시상면(sagittal plane)에서 발생되는 운동학적 변인들로 분석하였다.
분석을 위하여 오르막 및 내리막 보행 시 첫발을 왼발로 진입하여 착지하도록 하였다. 분석 이벤트는 왼발이 지면에 착지하는 지점을 LHS, 오른발이 지면에서 떨어지는 지점을 RTO, 왼발의 중간입각기 지점을 LMS로 나누었으며, RTO와 LMS 사이를 phase 1, LMS와 RHS를 phase 2로 나누었다.
실험에 충분한 보행로 확보한 후 전역좌표계 설정을 위하여 통제점틀(4 m × 2 m × 1 m)을 설치하여 촬영하였다.
신체분절 중심점의 좌표화는 Plagenhoef, Evans와 Abdelnour(1983)의 인체분절지수(body segment parameter)를 이용하였고, 각 카메라에서 얻어진 2차원 좌표값은 DLT (Abdel-Aziz & Karara, 1971) 방식을 사용하여 3차원 공간 좌표값을 산출하였다. 자료 분석 과정에서 발생할 수 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 스무딩(smoothing)은 디지털 필터링(digital filtering)을 이용하였고, 저역통과 필터(low-pass filter)의 차단주파수(cut-off frequency)는 10 Hz로 하였다.
주어진 보행로에 따라 6대의 적외선 고속 카메라(Motionmaster 100, Visol, Korea)와 3차원 동작분석시스템(Kwon 3D XP, Visol, Korea)을 이용하여 운동학적 분석을 하였다. 적외선 카메라의 촬영 속도는 100 Hz로, 셔트스피드(shutter speed)는 1/500로 설정하였다.
대상 데이터
본 연구의 경사로는 선행연구를 참조하여, 전체 보행로 길이는 5 m, 경사는 15°, 오르막, 내리막의 높이는 0.15 m, 오르막, 내리막 길이는 0.5 m 로 설치하였다.
본 연구의 대상자는 하지 근골격계에 이상이 없는 노인 65-85세의 여성 노인 40명을 대상으로 하였다. 본 연구의 대상자는 연령별 10명씩 집단화하여 A1은 65-70세, A2는 71-75세, A3은 76-80세, A4는 81-85세로 나누어 네집단으로 분류하였다.
데이터처리
본 연구의 통계처리는 SPSS 21.0(IBM, USA)을 이용하였고, 연령별 4집단과 3가지 보행로 형태(평지, 오르막, 내리막)에 따른 하지관절의 운동학적 변인에 대한 차이를 분석하기 위하여 반복측정 이원변량분석(Two-way ANOVA with repeated measure)을 사용하였고, 상호작용에 따른 사후검증(post-hoc)은 연령별, 지면형태별 반복측정 일원변량분석(One-way ANOVA with repeated measures)을 실시하였다. 모든 통계치의 유의수준은 p<.
이론/모형
신체분절 중심점의 좌표화는 Plagenhoef, Evans와 Abdelnour(1983)의 인체분절지수(body segment parameter)를 이용하였고, 각 카메라에서 얻어진 2차원 좌표값은 DLT (Abdel-Aziz & Karara, 1971) 방식을 사용하여 3차원 공간 좌표값을 산출하였다.
성능/효과
1. 신체중심의 속도는 평지가 오르막과 내리막보다 속도가 빠르게 나타났다.
2. 오른발 끝의 속도는 초기 중간입각기에서 연령별, 지면 형태별 차이가 나타나지 않았지만, 후기 중간입각기에서는 평지보행에서 가장 연령이 높은 여성노인집단의 속도가 가장 느리게 나타났다.
3. 왼발이 지면에 착지할 때, 왼쪽 고관절과 무릎관절은 내리막에서 굴곡이 크게 나타났고, 좌우 발목관절은 내리막에서 족저굴곡이 크게 나타났으며, 왼쪽 발목관절에서는 75세 이상 집단에서 족저굴곡이 크게 나타났다.
모든 여성노인들에게 실험에 적절한 검정색 타이즈 복장과 맨발로 주어진 보행로를 걷도록 하였다. 노인들은 낙상의 위험이 있기 때문에 보행로 주변에 푹신한 쿠션을 설치하였고, 실험 전 실험보조자와 함께 각 보행로에 적응할 수 있도록 충분히 연습하였으며, 보행 속도는 자유롭게 하였다.
또한, 연령별, 지면형태별 상호작용도 나타났고(p<.05), 사후검증 결과, 지면형태에 따른 연령의 차이에서 평지일 때 A4가 다른 연령집단보다 느리게 나타났지만, 오르막, 내리막에서는 차이가 없었고, 연령에 따른 지면형태의 차이도 나타나지 않았다.
왼쪽 고관절과 무릎관절에서 보행 시 굴곡이 크게 나타났는데, 이는 내리막에 대한 불안으로 인하여 상지보다 왼쪽하지의 움직임이 선행되어 발생된 것으로 사료된다. 또한, 왼쪽발목관절은 상대적으로 높은 연령(A3, A4)에서 내리막 지면에 대한 불확실성으로 족저굴곡이 크게 발생한 것으로 사료되고, 좌우 발목관절 모두 보행로 형태에서 내리막은 족저굴곡, 오르막은 배측굴곡으로 지면의 형태에 따라 착지방식을 판단할 수 있었다.
본 연구에서 왼발이 지면에 착지할 때, 오른쪽 고관절과 무릎관절에서 연령 및 보행로 형태에 따라 차이가 나타나지 않았는데, 이는 왼발이 지면에 착지하면서 신체의 제동력이 발생하였고, 오른쪽 하지는 추진력을 발생하기 위해 하지관절의 신전이 나타났다. 오르막, 내리막 경사에 따라 지지다리인 왼쪽 하지의 관절 각변위에 영향을 미쳤지만, 오른쪽 고관절과 무릎관절의 신전동작에는 영향을 미치지 못한 것으로 사료된다.
01). 사후검증 결과, 보행로 형태에서 평지는 오르막과 내리막보다 속도가 빠르게 나타났다.
하지만 왼발의 후기 중간입각기, 즉 오른발의 후기 중간유각기에서는 연령에 따라 오른발 끝의 속도에 영향을 미쳤고, A4가 가장 느린 발 끝 속도를 보였다(phase 2). 상호작용에 나타났듯, 평지보행에서 A4의 오른발 끝 속도가 가장 느리게 나타났는데, 이는 가장 연령대가 높은 여성노인집단에서 하지 근력 부족으로 인해 소극적인 발의 움직임을 보이는 것으로 사료된다.
왼쪽 고관절과 무릎관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지와 오르막보다 굴곡이 크게 나타났다. 오른쪽 발목관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지보다 족저굴곡이 크게 일어났고, 왼쪽 발목관절은 연령에서 A1과 A2보다 A3과 A4에서 족저굴곡이 크게 나타났으며, 보행로 형태에서는 내리막, 평지, 오르막 순으로 족저굴곡이 크게 일어났다.
왼쪽 고관절과 무릎관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지와 오르막보다 굴곡이 크게 나타났다. 오른쪽 발목관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지보다 족저굴곡이 크게 일어났고, 왼쪽 발목관절은 연령에서 A1과 A2보다 A3과 A4에서 족저굴곡이 크게 나타났으며, 보행로 형태에서는 내리막, 평지, 오르막 순으로 족저굴곡이 크게 일어났다.
하지관절 각변위 결과 왼발 지면에 착지할 때, 오른쪽 고관절과 무릎관절은 연령과 보행로 모두 차이가 나타나지 않았지만, 왼쪽 고관절과 무릎관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지와 오르막보다 굴곡이 크게 나타났다. 오른쪽 발목관절은 보행로 형태에서 내리막이 평지보다 족저굴곡이 크게 일어났고, 왼쪽 발목관절은 연령에서 A1과 A2보다 A3과 A4에서 족저굴곡이 크게 나타났으며, 보행로 형태에서는 내리막, 평지, 오르막 순으로 족저굴곡이 크게 일어났다.
후속연구
향후 연구에서는 다양한 지면의 마찰계수를 추가하여 운동학적 및 운동역학 분석을 통하여 근본적인 노인 낙상에 관한 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
경사로는 누구에게 필수적인 시설인가?
계단보행은 신체의 수평과 수직이동 형태로 이루어져 있기때문에(McFadyen & Winter, 1988), 평지보행에 비해 하지 관절의 모멘트와 에너지를 크게 유발시킨다(Andriacchi, Galante, & Fermier, 1982). 그러므로 계단보행이 어려운 노인, 장애인, 임산부 등에게 경사로는 필수적인 시설이라고 할 수 있다(Ryu, 1995). 하지만 경사로 보행도 지면의 마찰정도와 경사도에 따라 미끄러지는 위험성을 내포하기 있기 때문에 노인들의 하지관절의 움직임을 분석해 볼 필요가 있다.
남성노인보다 여성노인의 연구가 우선적으로 필요한 실정인 이유는?
노인의 건강행위 수행과 노화에 대한 지각은 성별에 따라 차이가 있다(Kim, 2007). 여성노인은 남성노인에 비해 건강행위 수행의 자기 효능감이 높지만, 가족지지 부족을 더 많이 경험하고, 노화에 대한 부정적 지각이 더 크다(Kwong & Kwan, 2007). 또한, 여성노인은 건강행위에 대해 습관부족, 신체적 장애, 시간 부족, 가족지지 부족 등의 방해요인으로 건강에 대해 낮은 수준을 가지고 있다(Eun, Song, Gu, 2008). 이로인해 여성노인은 남성노인에 비해 건강상태에 인식이 부족하기 때문에 여성노인의 연구가 우선적 필요한 실정이다.
보행은 무엇에 따라 다른 특성과 형태를 보이는가?
일상생활에서 보행은 연령, 성별, 신체적 조건에 따라 다른 특성과 형태를 보이며(Ryu, 2009), 다양한 외형적 조건에 따라 보행 자세에 영향을 미치게 된다(Kim, Choi, & Shin, 2001). 일반적으로 수평면에서의 전진 보행이 기본적인 이동패턴이지만, 보행 시 방향이 바뀌는 일은 신체적 요구 사항이 더 증가하는 것이며, 계단이나 경사로, 거친 지형 등의 보행은 더 많은 신체적 협응력이 필요하다.
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