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삼각경사면 보행 시 하지 관절 생체역학적 분석
Lower Extremity Biomechanics while Walking on a Triangle-Shaped Slope 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.41 no.3 = no.378, 2017년, pp.153 - 160  

홍윤노 (서강대학교 기계공학과) ,  정지영 (서강대학교 기계공학과) ,  김판권 (서강대학교 기계공학과) ,  신충수 (서강대학교 기계공학과)

초록
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보행 분석은 다양한 지형에서 수행되고 있으나 지형이 변화되는 시점에서의 보행 분석 연구는 보고된 바 없다. 본 연구의 목적은 삼각경사 보행 시 지형이 변화되는 시점에서 발목 및 무릎 관절운동학과 운동역학을 평지 보행과 비교 분석하는 것이다. 3차원 동작분석 시스템과 지면 반력기를 사용하여 성인 남성 18명의 하지 운동학 및 운동역학 자료를 획득하였다. 삼각경사 보행에서 최대 발목 배측굴곡각 및 모멘트와 최대 무릎 신전 모멘트가 평지보행과 비교하였을 때 증가하였다(p<0.05). 삼각경사의 상승경사 보행 시 $50^{\circ}$가 넘는 무릎 굽힘각과 그 시기에 발생하는 큰 무릎 신전 모멘트는 슬개대퇴증후군의 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다. 또한 삼각경사의 하강경사 보행에서 증가된 발목 배측굴곡 운동범위는 비복근과 아킬레스건 부상 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Gait analysis has been conducted in various environments, but the biomechanics during the transition from uphill walking to downhill walking have not been reported. The purpose of this study is to investigate the knee and ankle joint kinematics and kinetics during walking on a triangle-shaped slope ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • (6) 따라서 상승경사와 하강경사가 복합된 지형에서도 지형이 변화함에 따라 그 시점에서의 하지 관절의 운동학과 시공간적 보행 변수가 평지 보행에서와는 다른 양상을 보일 것이라 예측할 수 있다. 그러므로, 본 연구의 목적은 상승경사 이후 하강 경사가 오는 삼각경사에서 지형 변화에 따른 보행 특성을 파악하기 위하여 지형이 변화되는 시점에서 발목 및 무릎 관절의 운동학과 운동역학을 평지 보행과 비교 분석하는 것이다. 본 연구에서는 최대 발목관절 배측굴곡 각 도, 최대 발목관절 배측굴곡 모멘트 그리고 최대 무릎관절 신전 모멘트가 삼각 경사에서의 상승 경사 보행 및 하강 경사 보행이 평지 보행에서보다 증가할 것이라는 가설을 세웠다.
  • 본 연구는 삼각경사에서 지형이 변화되는 시점의 삼각경사 보행과 평지 보행에 대하여 하지의 운동학과 운동역학을 비교 분석함으로써 산악 지형이나 험지를 포함한 외부 환경을 반영한 삼각 경사에서의 지형 변화에 따른 보행 특성을 파악하는 것이다. 이전에 상승경사와 하강경사가 결합된 형태인 삼각경사 보행 시에서의 생체역학적 분석이 이루어진 바 없기 때문에 직접적인 비교는 불가능하며 이에 각각 하강경사와 상승경사의 선행 연구를 인용하였다.
  • 본 연구에서는 삼각경사 보행과 평지 보행을 비교 분석하여 삼각경사 보행 특성을 파악하고자 하였다. 그 결과 발목관절의 배측굴곡 각도 및 모멘트와 무릎관절의 신전 모멘트 특성 차이로부터 삼각경사 보행에서 넘어질 위험성을 줄이고 안정성 및 균형을 확보하기 위해 평지 보행과 다른 보행 전략을 채택하였음을 확인하였다.

가설 설정

  • 상승경사와 하강경사에서 하지의 운동학 및 운동역학을 보고한 선행 연구에서 본 연구보다 더 큰 경사 각도를 가짐에도 최대 무릎 신전 모멘트 피크값이 본 연구 결과보다 낮게 관찰되었다.(3) 각각의 보행에서 무릎 신전 모멘트는 서로 다른 역할을 하는 것으로 보인다. 삼각경사의 상승경사면 보행 시 지지기 초반에는 먼저 몸의 무게 중심을 앞쪽과 위쪽으로 이동시킨다.
  • 그러므로, 본 연구의 목적은 상승경사 이후 하강 경사가 오는 삼각경사에서 지형 변화에 따른 보행 특성을 파악하기 위하여 지형이 변화되는 시점에서 발목 및 무릎 관절의 운동학과 운동역학을 평지 보행과 비교 분석하는 것이다. 본 연구에서는 최대 발목관절 배측굴곡 각 도, 최대 발목관절 배측굴곡 모멘트 그리고 최대 무릎관절 신전 모멘트가 삼각 경사에서의 상승 경사 보행 및 하강 경사 보행이 평지 보행에서보다 증가할 것이라는 가설을 세웠다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
선행 연구의 상승경사 및 하강경사 보행 분석내용은 무엇인가? 특히 상승 경사 및 하강 경사 각각에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔지만 두 지형이 복합적으로 이루어진 지형에 대한 보행 분석은 보고된바 없다. 선행 연구의 상승경사 및 하강경사 보행 분석의 경우 하지 관절의 각도 및 모멘트,(1~3) 그리고 지면 과의 마찰 계수(4) 등 하지 관절의 운동학이나 운동역학 또는 그에 미치는 요소들에 대하여 평지 보행과 비교 분석되었다. 비록 이러한 연구들이 경사면 보행 시의 생체역학적 정보를 제공하고 있지만 실제 외부 환경은 각각의 경사면뿐만 아니라 상승경사와 하강경사가 복합적으로 이루어져 있는 지형, 특히 산악지형이나 험지를 포함하고 있기 때문에 이러한 복합경사에서 지형이 변화되는 시점에서의 보행 분석 연구는 실제 외부 환경을 반영하는데 있어서 반드시 필요하다.
보행 분석은 어떤 지형에서 수행되는가? 보행 분석은 평지뿐만 아니라 상승경사, 하강경사, 계단 등 다양한 지형에서 수행되고 있다. 특히 상승 경사 및 하강 경사 각각에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔지만 두 지형이 복합적으로 이루어진 지형에 대한 보행 분석은 보고된바 없다.
지형이 복합적으로 이루어진 지형에 대한 보행 분석이 필요한 이유는 무엇인가? 선행 연구의 상승경사 및 하강경사 보행 분석의 경우 하지 관절의 각도 및 모멘트,(1~3) 그리고 지면 과의 마찰 계수(4) 등 하지 관절의 운동학이나 운동역학 또는 그에 미치는 요소들에 대하여 평지 보행과 비교 분석되었다. 비록 이러한 연구들이 경사면 보행 시의 생체역학적 정보를 제공하고 있지만 실제 외부 환경은 각각의 경사면뿐만 아니라 상승경사와 하강경사가 복합적으로 이루어져 있는 지형, 특히 산악지형이나 험지를 포함하고 있기 때문에 이러한 복합경사에서 지형이 변화되는 시점에서의 보행 분석 연구는 실제 외부 환경을 반영하는데 있어서 반드시 필요하다.
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참고문헌 (20)

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