[논문]편마비 환자의 앉은 자세에서 일어서기 동작 시 의자 높이와 발의 조건이 생체역학적 요소에 미치는 영향

김동훈; 김택훈; 최흥식; 노정석; 최규환; 김기송

doi:10.12674/ptk.2018.25.2.001

편마비 환자의 앉은 자세에서 일어서기 동작 시 의자 높이와 발의 조건이 생체역학적 요소에 미치는 영향
The Effects of Chair Height and Foot Condition on the Biomechanical Factors in Sit-to-Stand Movement of Hemiplegic Patients 원문보기

한국전문물리치료학회지 = Physical Therapy Korea, v.25 no.2, 2018년, pp.1 - 12

김동훈 (한서대학교 대학원 물리치료학과) , 김택훈 (한서대학교 보건학부 물리치료학과) , 최흥식 (한서대학교 보건학부 물리치료학과) , 노정석 (한서대학교 보건학부 물리치료학과) , 최규환 (안산대학교 물리치료학과) , 김기송 (호서대학교 생명보건대학 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Background: It is very difficult for hemiplegic patients to effectively perform the sit-to-stand (STS) movements independently because of several factors. Moreover, the analysis of STS motion in hemiplegic patients has been thus far confined to only muscle strength evaluation with little information available on structural and environmental factors of varying chair height and foot conditions. Objects: This study aimed to analyze the change in biomechanical factors (ground reaction force, center of mass displacement, and the angle and moment of joints) of the joints in the lower extremities with varying chair height and foot conditions in hemiplegic patients while they performed the STS movements. Methods: Nine hemiplegic patients voluntarily participated in this study. Their STS movements was analyzed in a total of nine sessions (one set of three consecutive sessions) with varying chair height and foot conditions. The biomechanical factors of the joints in the lower extremities were measured during the movements. Ground reaction force was measured using a force plate; and the other abovementioned parameters were measured using an infra-red camera. Two-way repeated analysis of variance was performed to determine the changes in biomechanical factors in the lower extremities with varying chair height and foot conditions. Results: No interaction was found between chair height and foot conditions (p>.05). All measured variables with varying chair height showed a significant difference (p<.05). Maximum joint flexion angle, maximum joint moment, and the displacement of the center of mass in foot conditions showed a significant difference (p.05). Conclusion: The findings suggest that hemiplegic patients can more stably and efficiently perform the STS movement with increased chair height and while they are bare-foot.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그럼에도 불구하고, 아직까지 편마비 환자의 STS 동작 분석은 근력 평가에 국한되어 있고, 의자의 높이와 여러 가지 발의 조건에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 편마비 환자의 STS 동작 시동적인 균형에 영향을 미치는 발의 조건과 의자의 구조적 요소에 가장 영향을 미치는 의자 높이에 따라 하지관절의 생체역학적 요소를 분석하여 편마비 환자의 STS 동작 시 안전한 환경적 조건을 제시하고자 하였다.

제안 방법

본 연구는 편마비 환자를 대상으로 STS 동작에 영향을 미치는 의자 높이와 발의 조건에 따라 하지관절의 최대 굽힘 각도, 최대 모멘트, 무게중심점 변위, 최대 지면 반발력의 생체역학적 요소를 분석하였으며. STS 동작 시 균형을 위해 비마비측으로 체중조절이 이루어지는 편마비 환자의 특성에 따라 비마비측 하지를 측정하였다.
앉았다 일어서기 동작 프로그램 구성은 Sun(2010)이 제시한 실험방법을 기초로 하여 재구성하였다. 의자는 “폭 37 ㎝, 너비 45 ㎝(Lee, 2006), 높이는 40 ㎝”를 기준으로 상 하 각각 5 ㎝ 증가·감소시켜 총 3개의 조건으로 설정하였다(Feland 등, 2005).

대상 데이터

본 연구에서는 최근 1년간 하지에 수술 경력이 없고 뇌졸중 발병기간이 1년 이상이 된 대상자로서, 한국형 간이정신상태검사(Korean version of mini mental state examination; K-MMSE) 24점 이상으로 검사자의 지시를 이해하거나 의사소통에 어려움이 없는 9명을 대상자로 선정하였다. 대상자에게 실험 전 본 연구의 목적과 절차에 대하여 충분히 설명을 하고 자발적인 참가 동의를 얻은 후 실험을 실시하였다.

데이터처리

편마비 환자의 앉았다 일어서기 동작 시 의자 높이와 발의 조건에 따른 하지관절의 생체역학적 요소의 변화를 알아보기 위하여 반복측정이원분산분석을 실시하였다. 분산분석에 따른 사후검정은 Bonferroni법을 선택하였다. 연구대상자의 일반적인 특성은 기술통계를 통하여 평균값과 표준편차를 산출하였다.
편마비 환자의 앉았다 일어서기 동작 시 의자 높이와 발의 조건에 따른 하지관절의 생체역학적 요소의 변화를 알아보기 위하여 반복측정이원분산분석을 실시하였다. 분산분석에 따른 사후검정은 Bonferroni법을 선택하였다.

성능/효과

이상의 연구 결과로 볼 때 편마비 환자의 STS 동작 시 의자의 높이가 35 ㎝와 40 ㎝로 낮을 경우, 전 상방으로 무게중심점을 이동하기 위해, 하지관절의 굽힘 각도, 모멘트, 지면반발력은 증가되고, 양말을 신었을 경우처럼 발의 조건이 불안정할 경우 좌 우로 무게중심점이 이동하는 것을 알 수 있었다. 그러므로, 편마비 환자가 STS 동작을 작은 모멘트와 동요로 보다 안정적이고 효율적으로 수행하기 위해서는, 45 ㎝ 의자 높이와 맨발인 발의 조건에서 수행해야 할 것으로 생각된다.

후속연구

편마비 환자의 경우, 근력 및 균형능력과 더불어 다양한 환경적 요소로 인하여 STS 동작에 많은 어려움을 초래하게 된다. 따라서, 편마비 환자의 안전한 STS 동작을 위해 의자높이와 신발, 양말과 같은 환경적인 요소에도 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
이에 향후, 편마비 환자를 대상으로 한 STS 동작의 생체역학적 요소의 분석에 관한 연구가 진행 된다면, 다양한 편마비 환자를 대상으로, 선행연구에서 분류되었던 동작의 분석구간에 이벤트를 주고, 대상자의 인체계측학적 결과에 따른 의자높이를 설정하여 정밀한 분석이 이루어져야 할 것이다. STS 동작은 보행으로 가기위한 선행 동작일 뿐만 아니라 일상생활 동작에 있어 많이 쓰이는 동작이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	뇌졸중이란 유발하는 손상은 무엇인가?	뇌졸중은 손상 부위와 정도에 따라, 감각장애, 인지기능 저하, 언어 장애 등 신체 전 분야에 걸쳐 신경학적 손상을 일으키며 일반적으로 신체의 편측마비를 일으켜 감각 및 운동 기능의 손상을 유발한다(Gillen, 2010; Mercier 등, 2001). 또한 마비측으로 넘어지지 않도록 비마비측으로 무게 중심점을 이동하게 됨으로서 대칭적인 균형능력이 감소되는 등 다양하고 복합적인 신체적 제어문제가 발생하게 된다(Dickstein 등, 1984).
	편마비 환자에게 낙상의 위험이 높아지는 이유는 무엇인가?	뇌졸중은 손상 부위와 정도에 따라, 감각장애, 인지기능 저하, 언어 장애 등 신체 전 분야에 걸쳐 신경학적 손상을 일으키며 일반적으로 신체의 편측마비를 일으켜 감각 및 운동 기능의 손상을 유발한다(Gillen, 2010; Mercier 등, 2001). 또한 마비측으로 넘어지지 않도록 비마비측으로 무게 중심점을 이동하게 됨으로서 대칭적인 균형능력이 감소되는 등 다양하고 복합적인 신체적 제어문제가 발생하게 된다(Dickstein 등, 1984). 따라서 보행, 계단오르기 등과 같은 일상생활에서의 기본적인 이동력에 제한을 초래하며 낙상과 같은 이차적인 위험을 증가시킨다(Lord 등, 2004). 이렇듯, 편마비 환자의 재활프로그램에서 균형과 보행 운동은 중요한 요소 중 하나이다(Brouwer 등, 2003).
	신경학적 환자들에게 STS동작에 문제점이 생기는 이유는 무엇인가?	대부분의 신경학적 환자들은 체간조절능력, 하지근력 및 균형능력저하 등으로 인하여, 일어서기 동작 시 체중을 전·상방으로 이동하는데 어려움을 나타내어 독립적이고 효과적인 STS 동작에 주요한 문제점이 되고 있다(Carr 등, 1985; Kim, 2003). 일반적으로 편마비 환자의 경우 마비측의 무릎관절 굽힘근의 마비가 가장 심하여 근력이 약화되고 경직이 유발되어 STS 동작 시 엉덩관절을 폄할 때 협력근으로 작용하지 못하게 되고 무게중심점의 이동이 커지는 등의 문제점이 나타나게 된다(Lomaglio 등, 2005; Yoo, 2004).

참고문헌 (48)

Anne S, Marjorie HW. Motor control: Theory and practical applications. 1ed. Baltimore, Maryland, Lippincott Williams & Wilkins. 1995;257-259.
Brouwer BJ, Walker C, Rydahl SJ, et al. Reducing fear of falling in seniors through education and activity programs: A randomized trial. J Am Geriatr Soc. 2003;51(6):829-834.

상세보기
Brunt D, Greenberg S, Wankadia MA, et al. The effect of foot placement on sit to stand in healthy young subjects and patients with hemiplegia. Arch Phys Med Rehabil. 2002;83(7):924-929.

상세보기
Carr JH, Shepherd RB, Nordholm L, et al. Investigation of a new motor assessment scale for stroke patients. Phys Ther. 1985;65(2):175-180.

상세보기
Demura S, Sato S, Minami M, et al. Gender and age differences in basic ADL ability on the elderly: Comparison between the independent and the dependent elderly. J Physiol Anthropol Appl Human Sci. 2003;22(1):19-27.

상세보기
Dickstein R, Nissan M, Pillar T, et al. Foot-ground pressure pattern of standing hemiplegic patients: Major characteristics and patterns of improvement. Phys Ther. 1984;64(1):19-23.

상세보기
Etnyre B, Tomas DQ. Event standardization of sit-to-stand movements. Phys Ther. 2007;87(12):1651-1666.

상세보기
Feland JB, Hager R, Merrill RM. Sit-to-stand transfer: Performance in rising power, transfer time and sway by age and sex in senior athletes. Br J of Sports Med. 2005;39(11):e(39).

상세보기
Gillen G. Stroke rehabilitation: A function-based approach. 3ed. New York, Elsevier, 2010;4-25.
Horak FB. Clinical measurement of postural control in adults. Phys Ther. 1987;67(12):1881-1885.

상세보기
Hughes MA, Samsa G, Schenkman M, et al. The relative importance of strength and balance in chair rise by functionally impaired older individuals. J Am Geriatr Soc. 1996;44(12):1441-1446.

상세보기
Hwang SJ, Son JS, Kim JY, et al. Analysis of joint movements and changes of muscle length during STS(sit-to-stand) at various sitting heights in the korean elderly's daily life. J Biomed Eng. 2008;29(6):484-492.
Jeong HY, Kim JW, Kwon YR, et al. Asymmetry of the reaction forces on thighs and feet during sit-to-stand movement in normal subjects. J Biomed Eng. 2013;34(14):197-203.
Jeong JH. Survey report on the safety of flooring at home. Korea Consumer Agency, 2012:13-15.
Johannsen L, Broetz D, Karnath HO. Leg orientation as a clinical sign for pusher syndrome. BMC Neurol. 2006;6(30):1-15. https://doi.org/10.1186/1471-2377-6-30

상세보기
Kim EJ, Hwang BG, Lee SY, et al. The effects of gait component and muscular activity on unstable surface balance training in stroke patients. Journal of Rehabilitation Research. 2010;14(4):329-346.
Kim HT. The Effects of foot placement and lifting on lower extremity muscle activity and foot pressure during sit to stand and stand to sit in hemiparetic patients. Seonam University, Master Thesis. 2008.
Kim JS, Kang SY, Kim JK. Weight bearing study using digital scales in hemiplegic patients. J Korean Acad Rehabill Med. 2000;24(6):1055-1060.
Kim YH. Comparison on the onset time of muscles contraction during sit to standing positions between normal children and children with spastic diplegia. Yong-In Univercity, Master Thesis. 2003.
Kim YH, Kim NK, Cha EJ. A comparative study on clinical balance score and quantitative assessment of postural sway using force platform. J Korean Acad Rehabill Med. 1995;19:782-792.
Kim YJ, Park JW. The influence of unstable shoes on kinematics and kinetics of the lower limb joint during sit-to-stand task. J Kor Phys Ther. 2016;28(1):14-21.
Kim WH. Effect of task-oriented approach on weight-bearing distribution and muscular activities of the paretic leg during sit-to-stand movement in chronic stroke patients. Phys Ther Korea. 2011;18(2):18-26.
Laufer Y, Sivan D, Schwarzmann R, et al. Standing balance and functional recovery of patients with right and left hemiparesis in the early stages of rehabilitation. Neurorehabil Neural Repair. 2003;17(4):207-213.

상세보기
Lee HS, Choi HS, Kwon OY. A literature review on balance control factors. Phys Ther Korea. 1996;3(3):82-91.
Lee SH. Change of ground reaction force by standing posture depending on the height of chair. HanYang University, Master Thesis. 2006.
Li Y, McClure PW. Pratt N. The effect of hamstring muscle stretching on standing posture and on lumbar and hip motions during forward bending. Phys Ther. 1996;76(8):836-845.

상세보기
Lomaglio MJ, Eng JJ. Muscle strength and weight-bearing symmetry relate to sit-to-stand performance in individuals with stroke. Gait Posture. 2005;22(2):126-131. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2004.08.002

상세보기
Lord SE, McPherson K, McNaughton HK, et al. Community ambulation after stroke how important and obtainable is it and what measures appear predictive? Arch Phys Med Rehabil. 2004;85(2):234-239.

상세보기
Mazza C, Benvenuti F, Bimbi C, et al. Association between subject functional status, seat height, and movement strategy in sit-to-stand performance. J Am Geriatr Soc. 2004;52(10):1750-1754. https://doi.org/10.1111/j.1532-5415.2004.52472.x

상세보기
Medeiros DL, Conceicao JS, Graciosa MD, et al. The influence of seat heights and foot placement positions on postural control in children with cerebral palsy during a sit-to-stand task. Res Dev Disabil. 2015;43(44):1-10. https://doi.org/10.1016/j.ridd.2015.05.004
Mercier L, Audet T, Hebert R. et al. Impact of motor, cognitive, and perceptual disorders on ability to perform activities of daily living after stroke. Stroke. 2001;32(11):2602-2608.

상세보기
Millington PJ, Myklebust BM, Shamles GM. Biomechanic analysis of the sit to stand motion in elderly persons. Arch Phys Med Rehabil. 1992;73(7):609-617.
Neumann DA Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for physical rehabilitation. 2ed. Seoul, Epublickorea Co., 2010:556-560.
Norre ME. Sensory interaction testing in platform posturography. J Laryngol Otol. 1993;107(6):496-501.

상세보기
Onell A. The vertical ground reaction force for analysis of balance? Gait Posture. 2000;12(1):7-13.

상세보기
Park J, Woo YK, Park SY. Effects of sit-to-stand training on unstable surface on balance in subject with stroke. Phys Ther Kor. 2013;20(3):01-08.
Park JW, Kim YJ. The influence of high-heeled shoes on kinematics and kinetics of the knee joint during sit-to-stand task. J Kor Phys Ther. 2015;27(5):304-310.

원문보기 상세보기
Roy G, Nadeau S, Gravel D, et al. The effect of foot position and chair height on the asymmetry of vertical forces during sit-to-stand and standto-sit tasks in individuals with hemiparesis. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2006;21(6):585-593. https://doi.org/ 10.1016/j.clinbiomech.2006.01.007

상세보기
Savelberg HH, Fastenau A, Willems PJ, et al. The load/capacity ratio affects the sit-to-stand movement strategy. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2007;22(7):805-812. https://doi.org/10.1016/j.clinbiomech.2007.05.002

상세보기
Schenkman M, Riley PO, Pieper C. Sit to stand from progressively lower seat heights-alterations in angular velocity. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1996;11(3):153-158.

상세보기
Scholz JP, Reisman D, Schoner G. Effects of varying task constraints on solutions to joint coordination in a sit-to-stand task. Exp Brain Res. 2001;141(4):484-500. https://doi.org/10.1007/s002210100878
Schultz AB, Alexander NB, Ashton-Miller JA. Biomechanical analysis of rising from a chair. J Biomech. 1992;25(12):1283-1391.
Shin JB, Lee JS. The effect of visual feedback on postural control during sit-to-stand movements of brain-damaged patients under different support conditions. Phys Ther Korea. 2012;19(3):40-50.

원문보기 상세보기
Sun S. Kinetic analysis of sit-to-stand movement with change of chair heights in able-bodied 60s and 20s women. Pusan National University, Doctoral Dissertation. 2010.
Taub E, Miller N, Novack T, et al. Technique to improve chronic motor deficits after stroke. Arch Phys Med Rehabil. 1993;74(14):347-354.
Vearrier LA, Langan J, Shumway-Cook A, et al. An intensive massed practice approach to retraining balance post-stroke. Gait Posture. 2005;22(2):154-163. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2004.09.001

상세보기
Yoo YJ, Kinetic analysis of sit-to-stand movement in stroke patients. Korean journal of physical education. 2004;43(4):521-529.
Yoshioka S, Nagano A, Hay DC, et al. Peak hip and knee joint moments during a sit-to-stand movement are invariant to the change of seat height within the range of low to normal seat height. Biomed Eng online. 2014;13(1):13-27. https://doi.org/10.1186/1475-925x-13-27

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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