선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구의 가설은 부하가 지속적으로 증가할 경우 다른 보행 패턴이 일어날 것이라고 설정하였기 때문에, 20대 성인 남성을 대상으로 실제 계단을 이용하여 계단 보행의 기초적인 자료를 제공하고, 보행 패턴과 근육의 반응이 어느 시점에서 신체의 변화가 나타나는지를 알아보는데 목적이 있다. 이는 이전까지 수행되지 않았던 새로운 연구를 통해 의미있는 정량적 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
- 본 연구에서는 20대 성인 남성을 대상으로 계단 보행 시부하가 증가하면서 각 층마다 나타나는 보행 패턴 및 운동역학적인 변화들을 알아보고자 하였다.
- 본 연구에서는 계단 보행 시 신체의 안정성을 위해 하지의 동시 수축 지수를 알아보았다. 계단 올라가기 시 대퇴직근과 대퇴이두근은 각 층마다 차이가 나지 않았고, 전경골근과 내측 비복근에서 유의한 차이가 나타났다.
제안 방법
- 한 층에 11개의 계단을 2번 수행하여 좌측 발 뒤꿈치 가속도 수치는 양의 최고점(positive peak)이 6번씩 2번 총 12개의 형태를 파악하여 구간을 분석하였다. 각 층당 4개의 이벤트를 정의하여 첫 번째 positive peak를 첫 번째 11개 계단에서의 초기 접지기(initial contact)로 정의하였고, 6번째 positive peak를 첫 번째 11개 계단에서의 마지막 접지기(last contact)로 정의 하였다. 그리고 8번째 positive peak를 두번째 11개의 계단에서의 initial contact으로 정의하였고, 13번째 positive peak를 두 번째 11개의 계단에서의 last contact으로 정의하였다.
- 피험자들에 대한 표준화(normalization)는 최대 동적 진폭(peak dynamic amplitude)으로 적용시켰다 (Bolgla & Uhl, 2007). 각 층마다 대퇴직근, 전경골근, 대퇴이두근, 내측비복근의 근 활성도를 각각 분석하였다. 계산하는 방법은 다음과 같다.
- 보행 시간은 좌측 발 뒤꿈치에 붙인 가속도 데이터를 이용하였다. 각 층마다 첫 번째 최고(peak) 지점에서 6번째 peak 지점까지 그리고 8번째 peak 지점에서부터 제일 마지막에 있는 13번째 peak 지점까지 두 구간을 시간으로 변환시킨 후 하나의 구간으로 분석하였다. 보행 시 발생하는 운동학적 자료는 실험 장비 및 환경으로 인해 발생되는 잡음을 제거하기 위해 butterworth의 6차 저역 통과 필터(6th lowpass filter)를 사용하였고, 차단 주파수(cut off frequency)는 3 Hz로 설정하였다(Mayagoitia, Nene, & Veltink, 2002).
- 계단 올라가기 시 시간 차이를 비교 분석하기 위해 반복측정 변량분석을 실시하였다. 그 결과, 계단 올라가기 시간 차이는 F=13.
- 69도로 한 층당 11×2개의 계단으로 이루어져 총 132개로 구성되어 있다. 과제 수행 시 보행 패턴과 근육의 반응을 분석하기 위하여 무선 방식의 가속도계 및 근전도 측정 장비(Delsys wireless EMG, Delsys Inc, USA)를 사용하였다. sampling rate의 경우, 가속도계는 148.
- 보행 시 발생하는 운동학적 자료는 실험 장비 및 환경으로 인해 발생되는 잡음을 제거하기 위해 butterworth의 6차 저역 통과 필터(6th lowpass filter)를 사용하였고, 차단 주파수(cut off frequency)는 3 Hz로 설정하였다(Mayagoitia, Nene, & Veltink, 2002).
- 본 실험에서는 각 구간마다 검상돌기 부위에서 나타난 가속도 데이터를 이용하여 근사 엔트로피를 분석하였다. 계산하는 방법은 다음과 같다.
- 본 실험은 각각 1회씩 실시하였고, 먼저 계단 내려가기 수행 후 계단 올라가기 순으로 측정하였다. 피험자의 피로를 방지하기 위해 계단 내려가기 후 피험자에게 10분의 휴식 시간을 제공하였다.
- 본 연구에서는 계단 보행 시 가속도의 신호를 이용한 근사 엔트로피를 통해 보행 패턴을 분석하였다. 계단 보행 시 수직, 전후, 좌우 방향에서 부하가 증가할수록 엔트로피 수치가 감소하여 규칙성이 서서히 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 분석 지점은 좌측 발 뒤꿈치의 가속도가 가장 높은 시점(positive peak)을 접촉 지점으로 정의하였다(Brandes, Zijlstra, Heikens, van Lummel, & Rosenbaum, 2006). 한 층에 11개의 계단을 2번 수행하여 좌측 발 뒤꿈치 가속도 수치는 양의 최고점(positive peak)이 6번씩 2번 총 12개의 형태를 파악하여 구간을 분석하였다. 각 층당 4개의 이벤트를 정의하여 첫 번째 positive peak를 첫 번째 11개 계단에서의 초기 접지기(initial contact)로 정의하였고, 6번째 positive peak를 첫 번째 11개 계단에서의 마지막 접지기(last contact)로 정의 하였다.
대상 데이터
- 과제 수행 시 보행 패턴과 근육의 반응을 분석하기 위하여 무선 방식의 가속도계 및 근전도 측정 장비(Delsys wireless EMG, Delsys Inc, USA)를 사용하였다. sampling rate의 경우, 가속도계는 148.15 Hz로 설정하여 좌측 발 뒤꿈치와 가슴에 있는 검상돌기에 각각 1개 채널을 사용하였고, 근전도는 2000 Hz로 우측 대퇴직근(Rectus Femoris: RF), 전경골근(Tibialis Anterior: TA), 대퇴이두근(Biceps Femoris: BF), 내측 비복근(Medial Gastrocnemius: GN)에 총 4개의 채널을 사용하였다(Figure 1, 2)
- 계단은 높이 180 mm, 폭 260 mm, 너비 1370 mm, 34.69도로 한 층당 11×2개의 계단으로 이루어져 총 132개로 구성되어 있다.
- 보행 시간은 좌측 발 뒤꿈치에 붙인 가속도 데이터를 이용하였다. 각 층마다 첫 번째 최고(peak) 지점에서 6번째 peak 지점까지 그리고 8번째 peak 지점에서부터 제일 마지막에 있는 13번째 peak 지점까지 두 구간을 시간으로 변환시킨 후 하나의 구간으로 분석하였다.
- 본 실험에 참여한 피험자는 6개월 이내 하지의 정형외과적 질병에 대한 진단을 받지 않은 20대 성인 남성 총 12명을 대상으로 실시하였다. 실험 전 실험에 대한 충분한 설명을 들은 후 동의서에 서명하고 실험을 실시하였다(Table 1).
데이터처리
- 0(IBM, USA)을 사용하여 통계적으로 처리하였다. 기술 통계 분석을 통해 평균, 표준 편차, 중앙치를 계산하고, 층마다 나타나는 수치 차이를 비교 분석하기 위하여 반복측정 일원변량분석(one-way repeated measure ANOVA)를 실시하였다. 사후 검정은 최소유의차검정(Least Significant Difference: LSD)를 통해 개체 간 차이를 검증하였다.
- 기술 통계 분석을 통해 평균, 표준 편차, 중앙치를 계산하고, 층마다 나타나는 수치 차이를 비교 분석하기 위하여 반복측정 일원변량분석(one-way repeated measure ANOVA)를 실시하였다. 사후 검정은 최소유의차검정(Least Significant Difference: LSD)를 통해 개체 간 차이를 검증하였다. 유의 수준은 p=.
성능/효과
- 계단 내려가기 시 각 층마다 CI를 분석한 결과, 모든 근육에서 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 5).
- 계단 내려가기 시 각 층마다 근육의 피로도를 분석한 결과, 모든 근육과 각 층에서 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 4).
- 계단 내려가기 시 보행 시간과 근육의 동시 수축, 피로도에서는 각 층마다 차이가 나타나지 않았고, 근 활성도와 근사 엔트로피에서만 내려갈수록 차이가 나타났다. 전경골근의 활성도는 3~2층부터 감소하는 경향이 나타났으며, 근사 엔트로피는 모든 방향에서 6~5층부터 규칙적인 보행 패턴이 나타난 후 3~2층부터 전후 방향과 좌우 방향에서 불규칙한 보행패턴이 다시 나타나기 시작하였다.
- 계단 내려가기는 계단 올라가기에 비해 전경골근 활성도가 크게 낮아지는 결과를 볼 수 있었으며, 내측 비복근에서는 활성도가 높아졌다. Rose과 G.
- 본 연구에서는 계단 보행 시 가속도의 신호를 이용한 근사 엔트로피를 통해 보행 패턴을 분석하였다. 계단 보행 시 수직, 전후, 좌우 방향에서 부하가 증가할수록 엔트로피 수치가 감소하여 규칙성이 서서히 증가하는 것을 알 수 있었다. Georgoulis, Moraiti, Ristanis과 Stergiou(2006)의 연구에서 근피로가 나타나거나 하지에 부상을 입었을 경우 근사 엔트로피 수치가 낮아져 단순한 보행 패턴이 나타났지만, 만약에 보행 패턴이 불규칙하게 나타날 경우 하지의 피로를 증가하여 2차 부상의 위험성을 가질 수 있다고 보고하였다(Moraiti, Stergiou, Ristanis, & Georgoulis, 2007).
- 계단 올라가기 시 각 층마다 CI를 분석한 결과, 전경골근과 비복근은 2~3층과 6~7층 구간에서만 p=.038로 동시 수축에서 차이가 나타났다(Table 5, Figure 8).
- 계단 올라가기 시 각 층마다 근육의 피로도를 분석한 결과, 전경골근에서 F=5.057, p=.005로 유의한 차이가 나타났으며, 각 층별로는 1~2층에서 5~6층, 6~7층 구간과 각각 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(Table 4, Figure 7).
- 본 연구에서는 계단 보행 시 신체의 안정성을 위해 하지의 동시 수축 지수를 알아보았다. 계단 올라가기 시 대퇴직근과 대퇴이두근은 각 층마다 차이가 나지 않았고, 전경골근과 내측 비복근에서 유의한 차이가 나타났다. Hansen, Christensen, Petersen과 Nielsen(2002)은 동시 수축은 수축되는 시간과 관련이 있다고 보고하였다.
- 계단 올라가기 시 보행 시간과 근사 엔트로피에서는 2~3층부터, 근육의 활성도와 동시 수축이 6~7층부터, 피로도는 5~6층부터 부하가 증가할수록 차이가 나타났다.
- 계단 올라가기 시 시간 차이를 비교 분석하기 위해 반복측정 변량분석을 실시하였다. 그 결과, 계단 올라가기 시간 차이는 F=13.854, p=.000으로 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 그리고 각 층별로 분석 결과, 1~2층 구간의 경우, 2~7층 구간과 비교하여 모두 유의한 차이가 나타났고, 계단 내려가기 시 시간 차이는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 2, Figure 4).
- 전경골근은 하지가 유각기(swing phase)를 시작하기 전부터 중간 유각기 최고점까지 점차적으로 증가한 후 유각기가 끝난 후 지속적인 근 활성도가 일어난다(James & Parker, 1989; McFadyen & Winter, 1988). 그래서 전경골근은 유각기 후 부상을 예방하기 위해 배측 굴곡을 실시하여 대퇴직근과 비슷한 활성도가 나타났지만 층이 높아질수록 전경골근의 활성도가 약간씩 감소하는 경향이 나타났다. 이는 계단 올라가기 시 부하가 증가하면서 배측 굴곡을 위한 활성도가 감소하면서 대퇴직근과 내측 비복근이 이를 보상함으로써 효율적인 동작을 수행하기 위한 것으로 보인다.
- 000으로 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 그리고 각 층별로 분석 결과, 1~2층 구간의 경우, 2~7층 구간과 비교하여 모두 유의한 차이가 나타났고, 계단 내려가기 시 시간 차이는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 2, Figure 4).
- 따라서 본 연구에서는 무릎 및 엉덩이 관절 굴곡이 동시에 수행되어 유각기 동안 다리를 들어 올리는 동작이 규칙적으로 나타나 보행 패턴을 단순하게 가져가 안정성을 높이려는 전략으로 판단된다(Leroux, Fung, & Barbeau, 2002; Wall, Nottrodt, & Charteris, 1981).
- 이는 계단 내려가기 시 대퇴직근은 체중의 부하가 걸리지 않는 말기 유각기에서 수축 형태가 나타나고 체중을 이동할 경우 발뒤꿈치가 지면에 닿았을 때 무릎이 굴곡이 되면서 원심성 수축이 일어나 충격 흡수 기능이 충분히 이루어져 관절에 스트레스를 최소화시키기 때문이라고 사료된다(Jefferson, Collins, Whittle, Radin, & O'Connor, 1990; Perry, 1992; Syed & Davis, 2000). 또한, 전경골근의 활성도는 각 층마다 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 전경골근은 중간 유각기 동안 근수축으로 인한 배측 굴곡이 나타나 부상을 예방하기 위한 동작이 나타난다(Burnfield, 2010).
- 계단은 언덕 혹은 경사로를 더 효율적인 보행을 수행할 수 있는 수단으로 근 활성도에 많은 영향을 미치게 된다(Burnfield, 2010). 본 연구에서 계단 올라가기 시 근 활성도는 내측 비복근에서만 통계적으로 차이가 나타났다. 비록 차이는 나타나지 않았지만 네 가지 근육 중 대퇴직근에서 가장 많은 근 활성도가 나타났으며, 부하가 가중되면서 각 층마다 활성도가 증가하는 모습을 볼 수 있었다.
- 본 연구에서 계단 올라가기 시 근 활성도는 내측 비복근에서만 통계적으로 차이가 나타났다. 비록 차이는 나타나지 않았지만 네 가지 근육 중 대퇴직근에서 가장 많은 근 활성도가 나타났으며, 부하가 가중되면서 각 층마다 활성도가 증가하는 모습을 볼 수 있었다. Burnfield(2010)의 선행 연구에서도 계단을 올라갈 때 다른 근육에 비해 대퇴직근이 가장 많은 활성도가 나타났다.
후속연구
- 따라서 본 연구의 가설은 부하가 지속적으로 증가할 경우 다른 보행 패턴이 일어날 것이라고 설정하였기 때문에, 20대 성인 남성을 대상으로 실제 계단을 이용하여 계단 보행의 기초적인 자료를 제공하고, 보행 패턴과 근육의 반응이 어느 시점에서 신체의 변화가 나타나는지를 알아보는데 목적이 있다. 이는 이전까지 수행되지 않았던 새로운 연구를 통해 의미있는 정량적 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
- 이후 연구에서는 본 실험의 데이터 자료를 기초로 하여 다양한 상황 즉, 각 연령별, 성별, 이중 과제 등 실생활에서 나타날 수 있는 비교 연구를 통해 향후 낙상 연구를 위한 기초적인 자료를 제공할 수 있을 거라고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.