[논문]어깨, 팔꿈치, 손목의 자세에 따른 최대악력과 근육활동에 관한 연구

김태형; 정승래; 강성식; 장성록

doi:10.14346/jkosos.2016.31.4.111

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to analyze postures that were frequently conducted in manufacturing industry. To find grip strength and muscle activities of each posture, Maximum Voluntary Contraction (MVC) and ElectroMyoGraphy (EMG) were measured. Based on the results of this study, the most appropriate posture c...

This study aimed to analyze postures that were frequently conducted in manufacturing industry. To find grip strength and muscle activities of each posture, Maximum Voluntary Contraction (MVC) and ElectroMyoGraphy (EMG) were measured. Based on the results of this study, the most appropriate posture could be suggested and used as a basic information for preventing musculoskeletal disorders. Most work-related musculoskeletal disorders have been occurred in the fields of manufacturing industry. According to previous studies, it was reported that the rate of musculoskeletal diseases of upper extremity was higher than that of other body parts. Accordingly, there were many studies about discomfort and grip strength of upper extremity. However, these studies dealt with single selection of wrist, elbow and shoulder. So, it was insufficient for comprehensive studies about upper extremity. And in order to improve the work posture, the physiological changes being generated by the combination of wrist, elbow and shoulder postures should be observed and analyzed. In order to conduct this study, thirty university students who had no records of MSDs involved were recruited. Independent variables were postures of wrist(pronation, neutral, supination), postures of elbow(flexion $45^{\circ}$, $90^{\circ}$) and postures of shoulder(flexion $0^{\circ}$, $90^{\circ}$). And dependent variables were MVC values and EMG values. Jamar dynamometer and TeleMyo 2400T G2 was used to measure MVC and EMG. MVC and EMG for 12 postures were measured for three second and for three times. Experiment was performed randomly. A 10 minutes rest period was provided after each t. To measure muscle load, the EMG signals of eight muscles (Biceps, Medial triceps, Lateral triceps, Brachioradialis, Extensor carpi ulnaris, Extensor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris and Flexor carpi radialis) were evaluated. MVC values and EMG values were analyzed using Minitab ver. 14. The results showed that MVC value was the highest at shoulder $0^{\circ}$, elbow $45^{\circ}$ and wrist supination. In case of wrist postures, MVC of supination is the highest. In case of elbow and shoulder postures, MVC of flexion $45^{\circ}$ and $0^{\circ}$ was the highest. It was found that there were interaction between wrist and elbow posture under shoulder flexion and between shoulder and wrist under elbow flexion $45^{\circ}$. In case of the angle of shoulder $0^{\circ}$, elbow $45^{\circ}$ and wrist supination, the EMG values of four muscles(Medial Triceps, Extensor carpi ulnaris, Extensor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris) were the highest. Based on this study, it is worth to note that the combination postures of upper extremity have a large impact on the MVC and EMG. The optimal condition upper extremity was shoulder flexion $0^{\circ}$, elbow flexion $45^{\circ}$ and wrist supination for preventing work-related musculoskeletal disease.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

또한 각 자세에서 힘을 줄 경우 어떠한 근육이 가장 많이 동원되는가를 분석하기 위하여 근전도 (Electromyography, EMG)를 측정하였다. 이를 통해 상지 작업 시 최적의 자세를 도출하고 이를 통하여 상지 근골격계질환을 예방할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

또한 각 관절의 조합에 따른 자세를 취할 시 나타나는 생리적인 변화를 고려하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 상지 자세에 따른 영향을 알아보기 위해 수송용 기계·기구 제조업 중 조립부, 엔진부, 프레스 부 등 근골격계질환 부담이 많은 주요 공정에서 빈번하게 취하는 자세를 선정하였다. 선정된 각 자세에서 발휘할 수 있는 근력을 분석하기 위하여 최대발휘근력(Maximum Voluntary Contraction, MVC)을 측정하였다.
선정된 각 자세에서 발휘할 수 있는 근력을 분석하기 위하여 최대발휘근력(Maximum Voluntary Contraction, MVC)을 측정하였다. 또한 각 자세에서 힘을 줄 경우 어떠한 근육이 가장 많이 동원되는가를 분석하기 위하여 근전도 (Electromyography, EMG)를 측정하였다. 이를 통해 상지 작업 시 최적의 자세를 도출하고 이를 통하여 상지 근골격계질환을 예방할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 상지 자세에 따른 영향을 알아보기 위해 수송용 기계·기구 제조업 중 조립부, 엔진부, 프레스 부 등 근골격계질환 부담이 많은 주요 공정에서 빈번하게 취하는 자세를 선정하였다. 선정된 각 자세에서 발휘할 수 있는 근력을 분석하기 위하여 최대발휘근력(Maximum Voluntary Contraction, MVC)을 측정하였다. 또한 각 자세에서 힘을 줄 경우 어떠한 근육이 가장 많이 동원되는가를 분석하기 위하여 근전도 (Electromyography, EMG)를 측정하였다.

대상 데이터

. 따라서 본 연구에서는 과거 상지에 근골격계질환의 병력이 없는 건강한 남자 대학생 30명을 대상으로 실험을 실시하였다. 피실험자 모두 오른손을 주로 사용하는 사람이었으며, 실험에 참여한 피실험자들의 연령, 신장, 체중의 평균및 표준편차는 Table 1과 같다.

데이터처리

본 연구에서의 피실험자 데이터는 평균과 표준편차를 구하였으며, Anderson-Darling 검정법을 사용하여 측정된 자료의 정규성을 검증하였다. 또한 각 자세에 따른 영향을 알아보기 위하여 최대발휘근력 값과 근전도 값을 t 검정(paired t-test)과 분산분석(Analysis of Variance, ANOVA)을 실시하였다. 자료의 통계처리를 위하여 MINITAB ver.
본 연구에서의 피실험자 데이터는 평균과 표준편차를 구하였으며, Anderson-Darling 검정법을 사용하여 측정된 자료의 정규성을 검증하였다. 또한 각 자세에 따른 영향을 알아보기 위하여 최대발휘근력 값과 근전도 값을 t 검정(paired t-test)과 분산분석(Analysis of Variance, ANOVA)을 실시하였다.

성능/효과

분석결과 어깨, 팔꿈치, 손목을 조합한 12가지 자세 중 어깨 0°, 팔꿈치 45°, 손목 외전에서의 최대발휘근력이 가장 높게 나타났으며, 근전도 분석결과, 이 자세에서 Medial Triceps, Extensor carpi ulnaris, Extensor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris 총 4개의 근육에서 가장 큰 근전도 값이 나타났다. 따라서 근육의 발휘 정도는 작업 자세에 따라 차이가 있으며, 상지를 이용한 조립 작업 시 최적 자세는 어깨 0°, 팔꿈치 45°,손목 외전이 가장 최적의 자세인 것으로 분석되었다. 만약 작업 장소의 협소, 기타 환경적인 요인에 의하여 최적의 자세인 어깨 0°,팔꿈치 45°, 손목 외전의 자세를 유지할 수 없을 경우에는 손목의 자세를 가장 먼저 고려해야될 것이며, 손목의 자세 중에서도 외전을 가장 먼저 고려해야 될 것으로 사료된다.
분석결과 어깨, 팔꿈치, 손목을 조합한 12가지 자세 중 어깨 0°, 팔꿈치 45°, 손목 외전에서의 최대발휘근력이 가장 높게 나타났으며, 근전도 분석결과, 이 자세에서 Medial Triceps, Extensor carpi ulnaris, Extensor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris 총 4개의 근육에서 가장 큰 근전도 값이 나타났다. 따라서 근육의 발휘 정도는 작업 자세에 따라 차이가 있으며, 상지를 이용한 조립 작업 시 최적 자세는 어깨 0°, 팔꿈치 45°,손목 외전이 가장 최적의 자세인 것으로 분석되었다.

후속연구

따라서 근육의 발휘 정도는 작업 자세에 따라 차이가 있으며, 상지를 이용한 조립 작업 시 최적 자세는 어깨 0°, 팔꿈치 45°,손목 외전이 가장 최적의 자세인 것으로 분석되었다. 만약 작업 장소의 협소, 기타 환경적인 요인에 의하여 최적의 자세인 어깨 0°,팔꿈치 45°, 손목 외전의 자세를 유지할 수 없을 경우에는 손목의 자세를 가장 먼저 고려해야될 것이며, 손목의 자세 중에서도 외전을 가장 먼저 고려해야 될 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	상지를 이용한 조립 작업 시 최적 자세 각도는 무엇을 통해 정해졌는가?	분석결과 어깨, 팔꿈치, 손목을 조합한 12가지 자세 중 어깨 0°, 팔꿈치 45°, 손목 외전에서의 최대발휘근력이 가장 높게 나타났으며, 근전도 분석결과, 이 자세에서 Medial Triceps, Extensor carpi ulnaris, Extensor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris 총 4개의 근육에서 가장 큰 근전도 값이 나타났다. 따라서 근육의 발휘 정도는 작업 자세에 따라 차이가 있으며, 상지를 이용한 조립 작업 시 최적 자세는 어깨 0°, 팔꿈치 45°,손목 외전이 가장 최적의 자세인 것으로 분석되었다.
	제조업 내 세부업종에서의 근골격계질환자는 어느 업종에서 가장 많이 나타나는가?	4%의 높은 비율을 보이고 있다. 또한 제조업 내 세부업종에 대하여 근골격계질환자 수를 비교한 결과 수송용 기계․기구 제조업에서 32%로 가장 많은 근골격계질환 자가 발생하였다4). 수송용 기계․기구 제조업에서 근골격계질환 발병 부위별로 살펴보면 어깨가 30.
	근골격계질환은 어떤 요인에 의해 발생하는가?	이는 신체적 부하를 초래하여 작업 관련 근골격계질환을 유발한다2). 근골격계질환은 부적절한 자세, 과도한 힘, 반복적인 작업, 접촉 스트레스, 진동 등의 환경적인 요인에 의해 발생을 하게 된다. 이러한 요인들 중에서 부적절한 자세는 많은 연구들에서 근골격계질환 발병의 주요 요인으로 언급되고 있다3).

참고문헌 (17)

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M. Forsman, R. Kadefors, Q. Zhang, L. Birch, P. Palmerud, "Moter-unit Recruitment in the Trapezius Muscle during Arm Movements and in VDU Percision Work', International Journal of Industrial Ergonomics, Vol. 24, No. 6, pp. 619-360, 1999.

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H. Motamed, 'Anatomy, Radiology and Kineisiology of the Band-unit', Motamed Medical Publisher, 1982.
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Hay, G. James and G. Reid, 'Anatomy, Mechanics and Human Motion', Prentice-Hall, 1987.

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