청각 피드백이 적용된 좌우 불균형 개선을 위한 밸런스 인솔 개발 및 검증 The Development and Verification of Balance Insole for Improving the Muscle Imbalance of Left and Right Leg Using based Sound Feedback원문보기
본 연구에서는 하지의 좌우 불균형 검출을 위한 밸런스 측정 인솔을 개발하고 불균형을 개선하기 위한 청각 피드백 기술에 대한 검증을 하고자 하였다. 밸런스 인솔은 실시간 압력 감지 범위가 64 단계이며 발바닥 압력분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB로 구성되었다. 피험자는 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 차이가 나는 피험자 20명을 선출하였다. 피험자들은 경사 0, 5, 10%와 속도 3, 4, 5km/h 로 15분 간 트레드밀 위에서 보행을 하였다. 또한 보행 시 나타나는 좌우 불균형을 평가 및 청각 피드백에 따른 개선효과를 검증하기 위해 측정된 족압 센서 데이터와 실시간 근육생리신호 데이터를 비교분석하였다. 실험 결과, 보행경사와 속도가 증가할수록 하지 좌우의 근력 불균형을 보유한 피험자들은 75.7%~140.9%까지 증가하는 반면 청각 피드백을 제공 시 10% 이내로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서 개발 인솔 시스템을 이용한 보행환경에 따른 인체 좌우 불균형 발생시 FSR 신호 감도 결과와 인체생리신호 간 유효한 결과를 보였다. 향후 밸런스 피드백 보행 시 하지 좌우 불균형 개선 효과 경향을 보여 향후 족부 영역별 FSR 센서 민감도, 불균형 검출 및 개선을 위한 역치점 처리 알고리즘 개발에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
본 연구에서는 하지의 좌우 불균형 검출을 위한 밸런스 측정 인솔을 개발하고 불균형을 개선하기 위한 청각 피드백 기술에 대한 검증을 하고자 하였다. 밸런스 인솔은 실시간 압력 감지 범위가 64 단계이며 발바닥 압력분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB로 구성되었다. 피험자는 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 차이가 나는 피험자 20명을 선출하였다. 피험자들은 경사 0, 5, 10%와 속도 3, 4, 5km/h 로 15분 간 트레드밀 위에서 보행을 하였다. 또한 보행 시 나타나는 좌우 불균형을 평가 및 청각 피드백에 따른 개선효과를 검증하기 위해 측정된 족압 센서 데이터와 실시간 근육생리신호 데이터를 비교분석하였다. 실험 결과, 보행경사와 속도가 증가할수록 하지 좌우의 근력 불균형을 보유한 피험자들은 75.7%~140.9%까지 증가하는 반면 청각 피드백을 제공 시 10% 이내로 감소하는 결과를 보였다. 본 연구에서 개발 인솔 시스템을 이용한 보행환경에 따른 인체 좌우 불균형 발생시 FSR 신호 감도 결과와 인체생리신호 간 유효한 결과를 보였다. 향후 밸런스 피드백 보행 시 하지 좌우 불균형 개선 효과 경향을 보여 향후 족부 영역별 FSR 센서 민감도, 불균형 검출 및 개선을 위한 역치점 처리 알고리즘 개발에 대한 연구가 필요하다고 사료된다.
This study was to develop the balance insole system for detecting and improving the muscle imbalance of left and right side in lower limbs. We were to verify the validation of balance insole system by analyzing the strategy of muscular activities and foot pressure according to sound feedback. We dev...
This study was to develop the balance insole system for detecting and improving the muscle imbalance of left and right side in lower limbs. We were to verify the validation of balance insole system by analyzing the strategy of muscular activities and foot pressure according to sound feedback. We developed the balance insole based FSR sensor modules for estimating the muscle imbalance using detecting foot pressure. The insole system was FPCB have 8-spot FSR sensor with sensitivity range of 64-level. The participants were twenty peoples who have muscle strength differences in left and right legs over 20%. We measured the muscular activity and foot pressure of left and right side of lower limbs in various gait environment for verifying the improvement effect of muscle imbalance according to sound feedback. They performed gait in slope at 0, 5, 10, 15% and velocity at 3, 4, 5km/h. The result showed that the level of muscle imbalance reduced within 30% for sound feedback of balance insole system contrast to high level of muscle imbalance at 169.9~246.8% during normal gait for increasing slope and velocity. This study found the validation of balance insole system with sound feedback stimulus. Also, we thought that it is necessary to research on the sensitivity of foot area, detection of muscle imbalance and processing algorithm of correction threshold spot.
This study was to develop the balance insole system for detecting and improving the muscle imbalance of left and right side in lower limbs. We were to verify the validation of balance insole system by analyzing the strategy of muscular activities and foot pressure according to sound feedback. We developed the balance insole based FSR sensor modules for estimating the muscle imbalance using detecting foot pressure. The insole system was FPCB have 8-spot FSR sensor with sensitivity range of 64-level. The participants were twenty peoples who have muscle strength differences in left and right legs over 20%. We measured the muscular activity and foot pressure of left and right side of lower limbs in various gait environment for verifying the improvement effect of muscle imbalance according to sound feedback. They performed gait in slope at 0, 5, 10, 15% and velocity at 3, 4, 5km/h. The result showed that the level of muscle imbalance reduced within 30% for sound feedback of balance insole system contrast to high level of muscle imbalance at 169.9~246.8% during normal gait for increasing slope and velocity. This study found the validation of balance insole system with sound feedback stimulus. Also, we thought that it is necessary to research on the sensitivity of foot area, detection of muscle imbalance and processing algorithm of correction threshold spot.
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문제 정의
하지의 좌우 근력차이는 다양한 근골격계 질환을 유발하고 있지만, 아직까지 정확한 측정기준이나 개선방법에 대한 연구가 거의 없고 국내에서 근력 불균형에 대한 연구는 인체에 미치는 영향에 대한 연구에 국한 되어있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하지의 좌우 근력불균형을 측정 가능한 FSR 센서 기반의 밸런스 인솔을 개발하고 청각피드백의 유무에 따른 보행 환경별 하지의 근육활성도와 족부 압력 평가를 통해 근력불균형 개선 효과를 검증하고자 하였다.
본 연구에서 좌우 불균형 측정용 밸런스 측정 인솔을 개발하기 위해 FSR 센서 기반 족부 압력 감지 인솔 및 통합센서 모듈을 개발하였다. 족부 압력 분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB 개발(0.
본 연구에서는 다양한 보행환경 시 나타나는 근력불균형을 개발된 시스템의 검출결과와 청각피드백에 따른 대한 불균형 개선 효과를 알아보기 위해 실시간 근육활성도와 족압 분포를 평가하였다. 측정된 데이터들의 유의성 검증을 위해 SPSS 13.
하지의 좌우 근력차이는 다양한 근골격계 질환을 유발하고 있지만, 아직까지 정확한 측정기준이나 개선방법에 대한 연구가 거의 없고 국내에서 근력 불균형에 대한 연구는 인체에 미치는 영향에 대한 연구에 국한 되어있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하지의 좌우 근력불균형을 측정 가능한 FSR 센서 기반의 밸런스 인솔을 개발하고 청각피드백의 유무에 따른 보행 환경별 하지의 근육활성도와 족부 압력 평가를 통해 근력불균형 개선 효과를 검증하고자 하였다.
제안 방법
개발된 스마트 밸런스 인솔 장비를 착용하고 보행환경별 나타나는 좌우 근력불균형 평가와 청각피드백 유무에 따라 근력불균형 개선효과를 알아보기 위해 Bagnoli8ch EMG system(Bagnoli, Delsys Inc, Boston, MA) 이용하여 보행 운동 중 실시간 근육활성도를 측정 및 분석하였다.
측정 근육은 대퇴직근(rectus femoris, RF), 대퇴이두근(biceps Femoris, BF), 전경골근(tibialis anterior, TA), 비복근(gastrocnemius, GN)이며 측정 전극은 좌측과 우측다리에 모두 동일한 근육에 부착하여 근육 위치에 따른 근전도 신호 오류를 최소화 하였다. 데이터 샘플링은 1000Hz이고 노이즈 최소화를 위한 Bagnoli modem filtering 후 amplifying 실시하였고 butter-worth filter로 25-450Hz구간을 band pass filter 후 데이터를 수집하였다. 또한 근력불균형이 족부 하중 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시간 족부 압력을 PEDAR-X장비를 이용하여 측정 하였다.
데이터 샘플링은 1000Hz이고 노이즈 최소화를 위한 Bagnoli modem filtering 후 amplifying 실시하였고 butter-worth filter로 25-450Hz구간을 band pass filter 후 데이터를 수집하였다. 또한 근력불균형이 족부 하중 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시간 족부 압력을 PEDAR-X장비를 이용하여 측정 하였다. 실험은 근육생리신호 평가와 함께 실시하였다(Fig.
청각피드백 그룹은 보행 환경별 근력불균형 발생 시 더 큰 근력을 나타난 발에 대한 정보를 음성으로 제공받았다. 또한 보행 시 청각피드백 유무에 따른 개발된 스마트 밸런스 인솔의 유효성과 청각피드백의 효과를 검증하기 위해 피험자들에게 보행환경별 나타나는 근력불균형에 대한 실시간 근육생리신호와 족부 하중 분포 를 평가하였다. 보행실험 시 실내온도에 따른 피험자들의 생리학적 변화에 대한 오류를 최소화하기 위해 실험 기간 동안 25℃의 실내온도와 습도50% 수준으로 실험환경을 유지하였다.
1). 또한 피험자들은 청각피드백을 받는 그룹과 받지 않는 그룹으로 각 10명(남자 5명, 여자5명)씩 나뉘어 보행을 실시하였다.
선출된 피험자들은 본 연구에서 개발한 스마트 밸런스 인솔이 장착된 신발을 신고 트레드밀에서 다양한 보행환경 조건에 따라 보행을 수행하였다. 보행 환경은 경사 0%, 5%, 10%와 속도 3km/h, 4km/h, 5km/h 씩 각 조건별 60초 보행을 제공하였고 총 5회 반복 수행하였다. 청각피드백 그룹은 보행 환경별 근력불균형 발생 시 더 큰 근력을 나타난 발에 대한 정보를 음성으로 제공받았다.
본 연구에서는 하지의 좌우 근력 불균형 요인을 보유한 피험자를 선출하기 위해 신체 건강한 20대 성인 남녀 50명(남자 25명, 여자 25명)을 대상으로 BIODEX System 3 (biodex medical systems, Inc., USA)을 이용하여 등속성 관절토크 평가를 사전 실시하였다. 하지의 좌우 근력불균형 평가를 위해 슬관절의 신전(extension)운동과 굴곡(flexion) 운동 시 관절토크를 측정하였다.
압력 감지 범위는 32~64 단계까지 세분화 가능하여 좀 더 정밀한 족압 측정이 가능하고 Top/Bottom 등 양면에 센서 탑재가 가능하여 좌/우 측 발 겸용으로 제작하였다. 사용자가 보행 시 나타나는 불균형 형태를 측정 및 분석하기 위한 9축 센서(3축 가속도센서 + 3축 자이로센서 + 3축 지자기센서)와 센싱 데이터 전송을 위한 BLE 일체형 모듈을 개발하였다(Fig. 2)
실험 전 피험자들의 신체적 조건 중 근육양에 따른 근력 불균형 결과에 대한 에러를 최소화하기 위해 근육량 검사를 실시하였고 등속성 근기능 평가를 통해 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상인 자를 근력 불균형 요인을 보유한 자로 총 20명 선출하였다. 선출된 피험자들은 본 연구에서 개발한 스마트 밸런스 인솔이 장착된 신발을 신고 트레드밀에서 다양한 보행환경 조건에 따라 보행을 수행하였다. 보행 환경은 경사 0%, 5%, 10%와 속도 3km/h, 4km/h, 5km/h 씩 각 조건별 60초 보행을 제공하였고 총 5회 반복 수행하였다.
2T 두께의 Flexible PCB에 FSR-400 탑재)하였다. 압력 감지 범위는 32~64 단계까지 세분화 가능하여 좀 더 정밀한 족압 측정이 가능하고 Top/Bottom 등 양면에 센서 탑재가 가능하여 좌/우 측 발 겸용으로 제작하였다. 사용자가 보행 시 나타나는 불균형 형태를 측정 및 분석하기 위한 9축 센서(3축 가속도센서 + 3축 자이로센서 + 3축 지자기센서)와 센싱 데이터 전송을 위한 BLE 일체형 모듈을 개발하였다(Fig.
본 연구에서 좌우 불균형 측정용 밸런스 측정 인솔을 개발하기 위해 FSR 센서 기반 족부 압력 감지 인솔 및 통합센서 모듈을 개발하였다. 족부 압력 분포를 고려해 8개 부위에 FSR 센서를 탑재한 FPCB 개발(0.2T 두께의 Flexible PCB에 FSR-400 탑재)하였다. 압력 감지 범위는 32~64 단계까지 세분화 가능하여 좀 더 정밀한 족압 측정이 가능하고 Top/Bottom 등 양면에 센서 탑재가 가능하여 좌/우 측 발 겸용으로 제작하였다.
, USA)을 이용하여 등속성 관절토크 평가를 사전 실시하였다. 하지의 좌우 근력불균형 평가를 위해 슬관절의 신전(extension)운동과 굴곡(flexion) 운동 시 관절토크를 측정하였다. 피험자들에게 관절토크 프로토콜, 각속도, 측정범위 등은 훈련그룹과 대조그룹에게 동일하게 적용되었다.
3). 하지의 좌우 근력불균형에 따른 족부 압력 분포 평가를 위해 족부의 전족부 2부위(F1, F2), 중족부 4부위(M1, M2, M3, M4)와 후족부 2부위 (R1, R2)로 총 8개 부위로 나누어 분석하였다.
대상 데이터
실험 전 피험자들의 신체적 조건 중 근육양에 따른 근력 불균형 결과에 대한 에러를 최소화하기 위해 근육량 검사를 실시하였고 등속성 근기능 평가를 통해 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상인 자를 근력 불균형 요인을 보유한 자로 총 20명 선출하였다. 선출된 피험자들은 본 연구에서 개발한 스마트 밸런스 인솔이 장착된 신발을 신고 트레드밀에서 다양한 보행환경 조건에 따라 보행을 수행하였다.
또한 근력불균형이 족부 하중 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시간 족부 압력을 PEDAR-X장비를 이용하여 측정 하였다. 실험은 근육생리신호 평가와 함께 실시하였다(Fig. 3). 하지의 좌우 근력불균형에 따른 족부 압력 분포 평가를 위해 족부의 전족부 2부위(F1, F2), 중족부 4부위(M1, M2, M3, M4)와 후족부 2부위 (R1, R2)로 총 8개 부위로 나누어 분석하였다.
관절토크 프로토콜은 무릎관절과 발목관절의 신전과 굴곡운동 시 60°/sec 각속도와 60° 운동가동범위(ROM; range of motion)를 제공하였다[10]. 하지의 좌우 근력차이가 20% 이상 자 20명(남자 10명, 여자 10명)을 최종 선출하였다(Fig. 1). 또한 피험자들은 청각피드백을 받는 그룹과 받지 않는 그룹으로 각 10명(남자 5명, 여자5명)씩 나뉘어 보행을 실시하였다.
데이터처리
0을 사용하였으며, 우선 개발된 시스템에 대한 보행 프로토콜인 경사각도와 보행속도별 불균형 검출결과와 청각피드백에 따른 실시간 근육생리신호와 족압 데이터에 대한 평균과 표준편차를 계산하였다. 다양한 보행환경별 개발된 시스템의 불균형 검출결과와 보행에 따른 근육활성도와 족압값에 대한 유의성을 검증하기 위해 각 항목에 따른 측정시기별 근육활성도의 차이를 이원분산분석(two-way ANOVA)을 실시하였다.
본 연구에서는 다양한 보행환경 시 나타나는 근력불균형을 개발된 시스템의 검출결과와 청각피드백에 따른 대한 불균형 개선 효과를 알아보기 위해 실시간 근육활성도와 족압 분포를 평가하였다. 측정된 데이터들의 유의성 검증을 위해 SPSS 13.0을 사용하였으며, 우선 개발된 시스템에 대한 보행 프로토콜인 경사각도와 보행속도별 불균형 검출결과와 청각피드백에 따른 실시간 근육생리신호와 족압 데이터에 대한 평균과 표준편차를 계산하였다. 다양한 보행환경별 개발된 시스템의 불균형 검출결과와 보행에 따른 근육활성도와 족압값에 대한 유의성을 검증하기 위해 각 항목에 따른 측정시기별 근육활성도의 차이를 이원분산분석(two-way ANOVA)을 실시하였다.
성능/효과
5). FSR 센서 결과에서도 보행속도와 경사각도가 커질수록 약 92.30%의 좌우 센서압력 수준 차이를 보였다(Fig.6). 이는 경사각도가 커질수록 요구되는 운동에너지가 더 크고 이에 따른 슬관절의 전방 변위가 커져 높은 근수축 에너지 동원 발생된다.
개발된 인솔의 FSR 센서 감도 결과는 근육활성도 결과와 수치 차이는 나타났지만 그 수준 차이는 크지 않았으며 보행 시 좌우 불균형에 대한 측정이 가능하다고 판단된다.
넷째, 보행 시 좌우 근력불균형은 초기접기기에서 체중지지단계로 넘어가는 구간에서 가장 큰 큰 좌우 근력불균형이 발생된다. 즉, 보행 시 체중지지에 의해 큰 영향을 받아 무게부하( eight load)가 가장 주요한 원인으로 판단된다.
둘째, 보행환경에 따라 발생되는 좌우 근력불균형 측정하기 위해 개발된 FSR 센서 기반 인솔은 근육 활성도와 족부 하중 force의 해상도 차이는 보였지만 그 차이가 크지 않아 보행 시 좌우 불균형에 대한 측정이 가능하다고 판단된다.
51%로 증가하였다. 또한 경 사각도 결과에서도 평지에 비해 경사 10%일 때 좌우 족부 하중 force가 275.35% 수준까지 더 크게 증가하는 결과를 보였다(Fig.10). 반면 청각피드백을 제공 시 좌우 불균형이 27.
즉, 보행 시 최종 추진력을 발생 시키는 동작인 toe off 동작에서 근력불균형이 크게 발생되는 것이라고 판단된다. 또한 보행 시 각도와 속도가 증가할수록 이러한 경향이 더 크게 증가되는 것으로 나타났다. 특히 보행 각도가 10%에서 족부 하중 force 간 유의한 경향을 보이지 않는데 이는 보행 각도가 높아져 많은 운동 에너지원을 요구 시 피험자의 보행습관이나 신체적 특성에 따라 운동에너지원 동원이 다르기 때문이라고 생각된다.
보행환경별 근육활성도와 FSR 센서 실험 결과 유사한 경향을 보였다. 먼저 근육활성도 결과에서는 보행속도와 경사각도가 커질수록 좌우의 근육활성도 차이가 대퇴부와 하퇴부 모두 더 커지는 결과를 나타냈다. 대퇴부의 경우, 최대 경사각도(10%)와 보행속도(5km/h)에서 평지(0%) 보행 시 보다 좌우 근육활성도 차이가 최대 약 169.
셋째, 청각피드백은 근육활성도와 족부 하중 force 차이를 감소시켜 보행 시 발생되는 근력불균형 개선효과를 보였다. 이는 청각피드백이 사용자 스스로에게 불균형을 인지 및 개선하고자 하는 행동인지 반응을 유도한다.
실험결과에서도 후족부는 전족부에 비해 불균형 발생 시 족부 하중 force 차이가 더 크게 발생되는 경향을 보이는데 이는 양쪽 다리가 지면에 닿아있는 상태이며 반대쪽 다리가 발꿈치가 들려 있어 toe off 준비 단계이므로 운동추진력을 발생하는 구간이기 때문에 하지의 좌우 족부 하중 force 차이가 더 크게 발생되는 것으로 생각된다. 족부 하중 force 결과, 근육활성도와 FSR 센서 결과와 유사하게 좌우 불균형이 청각피드백 제공 시 30%이내로 감소하는 경향을 보였다. 이는 보행 시 청각피드백이 사용자가 스스로 근력이 한쪽으로 편향되는 것을 다른 쪽 근육으로 힘을 분산시킴으로써 나타나는 결과라고 생각된다.
족부 하중 분포 결과, 보행 속도와 경사각도가 증가할수록 균형 그룹과 불균형 그룹의 좌우 족부 하중 Force가 증가하는 경향을 보였다. 족부의 좌우의 Force 차이는 3km/h의 속도에서 27.
첫째, 보행 시 경사각도와 보행속도가 커질수록 하지의 좌우 근육활성도, FSR 센서 값과 족부 하중 force의 좌우 차이 값이 커져 근력불균형은 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 경사각도와 보행속도가 커질수록 요구되는 더 큰 운동에너지를 우성 근육 군의 더 큰 근육활성 동원과 빠른 근수축 유도로 인해 좌우 근력불균형이 증가되는 것으로 생각된다.
또한 보행속도가 높아 질수록 빠른 근수축과 에너지 동원을 위해 사용자의 평소 생활습관에서 발생되는 편향된 근수축 유발이 발생되는 것으로 판단된다. 청각피드백 제공 시 대퇴부와 하퇴부 좌우 근력차이 모두 30%이내로 감소하였고 FSR 센서 값도 50% 이내로 감소하는 결과를 보였다(Fig.7~9). 이는 청각피드백을 통해 사용자 스스로가 불균형을 인지하고 이를 개선하고자 하는 행동인지 반응을 통해 좌우 근력 불균형이 감소하는 것으로 생각된다.
개발된 스마트 밸런스 인솔 장비를 착용하고 보행환경별 나타나는 좌우 근력불균형 평가와 청각피드백 유무에 따라 근력불균형 개선효과를 알아보기 위해 Bagnoli8ch EMG system(Bagnoli, Delsys Inc, Boston, MA) 이용하여 보행 운동 중 실시간 근육활성도를 측정 및 분석하였다. 측정 근육은 대퇴직근(rectus femoris, RF), 대퇴이두근(biceps Femoris, BF), 전경골근(tibialis anterior, TA), 비복근(gastrocnemius, GN)이며 측정 전극은 좌측과 우측다리에 모두 동일한 근육에 부착하여 근육 위치에 따른 근전도 신호 오류를 최소화 하였다. 데이터 샘플링은 1000Hz이고 노이즈 최소화를 위한 Bagnoli modem filtering 후 amplifying 실시하였고 butter-worth filter로 25-450Hz구간을 band pass filter 후 데이터를 수집하였다.
후속연구
좌우 근력불균형은 일상 생활에서의 무게부하가 발생되는 동작 또는 잘못된 보행습관에 의해 운동습관보다 더 크게 발생될 수 있다고 생각된다. 또한 향후 보행 조건뿐만 아니라 운동습관에 의한 좌우 근력불균형에 대한 연구도 필요하다고 생각된다.
본 연구 결과는 향후 하지의 좌우 근력불균형이 인체에 미치는 영향에 대한 기초자료와 장애인, 고령자 및 환자들의 보행 재활치료 프로그램 개발에 기초 연구로 적용 가능하다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선척적인 차이를 제외하고 불균형 유발요인의 가장 큰 비중을 차지하는 것은 무엇인가?
이러한 불균형을 일으키는 원인은 비정상적인 생체역학적 구조와 기능으로 인해 발생되며 해부학적 이상, 정적 이상과 기능적 이상으로 나눌 수 있다. 대부분의 불균형은 선척적인 차이를 제외하고 불균형 유발요인의 가장 큰 비중을 차지하는 것은 잘못된 생활습관으로 알려져 있다[1]. 무의식 중 장시간 반복적인 생활습관은 어떤 원인보다 신체의 큰 변형을 초래한다.
신체 기능의 불균형을 일으키는 원인을 구분하면 무엇인가?
최근 신체 기능의 불균형으로 인한 많은 질환들이 발생되고 있으며 대다수의 사람들은 좌우 근력 불균형을 가지고 있다. 이러한 불균형을 일으키는 원인은 비정상적인 생체역학적 구조와 기능으로 인해 발생되며 해부학적 이상, 정적 이상과 기능적 이상으로 나눌 수 있다. 대부분의 불균형은 선척적인 차이를 제외하고 불균형 유발요인의 가장 큰 비중을 차지하는 것은 잘못된 생활습관으로 알려져 있다[1].
FSR 센서 기반의 밸런스 인솔 통한 근력불균형 개선 효과를 검증한 결과는 무엇인가?
첫째, 보행 시 경사각도와 보행속도가 커질수록 하지의 좌우 근육활성도, FSR 센서 값과 족부 하중 force의 좌우 차이 값이 커져 근력불균형은 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 경사각도와 보행속도가 커질수록 요구되는 더 큰 운동에너지를 우성 근육 군의 더 큰 근육활성 동원과 빠른 근수축 유도로 인해 좌우 근력불균형이 증가되는 것으로 생각된다.
둘째, 보행환경에 따라 발생되는 좌우 근력불균형 측정하기 위해 개발된 FSR 센서 기반 인솔은 근육 활성도와 족부 하중 force의 해상도 차이는 보였지만 그 차이가 크지 않아 보행 시 좌우 불균형에 대한 측정이 가능하다고 판단된다.
셋째, 청각피드백은 근육활성도와 족부 하중 force 차이를 감소시켜 보행 시 발생되는 근력불균형 개선효과를 보였다. 이는 청각피드백이 사용자 스스로에게 불균형을 인지 및 개선하고자 하는 행동인지 반응을 유도한다. 단기간 재활훈련 보다 뇌 인지와 행동 근활성 간 상호 교환적 훈련으로 불균형의 근본적인 원인을 최소화 시 좌우 근력 불균형 해소에 더 큰 긍정적 효과를 유도 할 수 있다고 생각된다.
넷째, 보행 시 좌우 근력불균형은 초기접기기에서 체중지지단계로 넘어가는 구간에서 가장 큰 큰 좌우 근력불균형이 발생된다. 즉, 보행 시 체중지지에 의해 큰 영향을 받아 무게부하( eight load)가 가장 주요한 원인으로 판단된다. 좌우 근력불균형은 일상 생활에서의 무게부하가 발생되는 동작 또는 잘못된 보행습관에 의해 운동습관보다 더 크게 발생될 수 있다고 생각된다. 또한 향후 보행 조건뿐만 아니라 운동습관에 의한 좌우 근력불균형에 대한 연구도 필요하다고 생각된다.
참고문헌 (10)
S. R. Kang, U. R. Kim, H. C. Jeong and T. K. Kwon, "Effect of Correction to Muscle Imbalance in Lower Limbs according to Reduction of Weight Bearing Methods of Four Point of Horizontal Shaft," Journal of Rehabilitation Engineering And Assistive Technology Society of Korea, vol. 7, no. 2, pp. 101-107, 2013.
J. Yoon, S, B, No, H. J. Heo and T. K. Kwon, "The Effect of muscular activation in lumbar muscle according to muscle strength imbalance of left and right lower limbs," RESKO Technical Conference 2016, Ilsan,, Korea, pp. 14-17, November, 2015.
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