[논문]착지 동작 시 깔창 높이가 20대 남성의 하지 관절 각도와 근활성도에 미치는 영향

유경태

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.12.132

착지 동작 시 깔창 높이가 20대 남성의 하지 관절 각도와 근활성도에 미치는 영향
The Effect of the Insole Height on Lower Limb Joint Angle and Muscle Activity at Landing when the Maximal Ground Reaction Force of Male in Their 20s 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.12, 2020년, pp.132 - 139

유경태 (남서울대학교 물리치료학과)

초록
AI-Helper

본 연구의 목적은 착지 시 키 높이 깔창 높이에 따라 젊은 남성의 최대지면반발력시 하지관절각도와 근 활성도에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 20대 남성을 대상으로 총 3주에 걸쳐 한 주당 0, 3, 5cm 의 폴리우레탄 소재의 깔창 중 무작위로 하나를 착용하여 40cm 높이의 플랫폼 위에서 Force plate로 착지 동작을 시행하였다. 착지 동작 중 최대 지면반발력 시 하지의 관절 각도와 넙다리곧은근, 넙다리두갈래근, 앞정강근, 장딴지근의 근활성도를 측정하였다. 깔창의 높이에 따른 하지관절 각도와 근활성도의 변화를 비교하기 위해 반복요인이 있는 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 하지관절각도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 좌측 발목관절 각도에 영향을 주었으며, 근활성도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 우측 앞정강근과 양쪽 넙다리 두갈래근에 영향을 주었다. 하지 근육의 충분한 근력증가를 통하여 착지시 신체를 보호할 수 있을 것이라고 생각되며 깔창의 종류에 따라 영향을 미치는 근육과 하지관절의 각도도 다를 수 있으므로 그에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to analyze the effect of the height and insole height upon landing on the lower limb joint angle and muscle activity during maximum ground repulsion in young men. For a male in their twenties, a landing motion was performed with a force plate on a 40cm-high platform by wearing one of 0, 3, 5cm polyurethane insoles per week for a total of 3 weeks. During the landing motion, the joint angle of the lower extremities and the muscle activity of the rectus femoris, biceps femoris, anterior tibialis and calf muscles were measured during the maximum ground repulsion. In order to compare the changes in the joint angle and muscle activity of the lower limbs according to the height of the insole, a one-way ANOVA with repetitive factors was performed. As a result of the analysis of the lower limb joint angle, the higher the height of the insole affected the angle of the left ankle joint. As a result of the muscle activity analysis, the higher the height of the insole affected the right anterior tibialis muscle and biceps femoris. It is thought that it is possible to protect the body when landing through sufficient muscle strength increase of the lower limb muscles. As the angle of the affected muscle and lower limb joint may be different depending on the type of insole, it is considered necessary to study it.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Measurement apparatus
그림 Fig. 1. Marker and surface electrode attachment area
표 Table 2. General characteristics of the participants
표 Table 3. Post-test results for left ankle joint angle
표 Table 4. The statistical analysis and comparison of lower extremities joint angle according to insole height.
표 Table 5. The statistical analysis and comparison of muscle activity according to insole height
표 Table 6. Post-test results of the biceps muscle of the right and left thigh and the right anterior tibialis muscle.

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

대한 연구가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 젊은 남성들을 대상으로 세 가지 종류의 키높이 깔창을 착용하여 이러한 깔창의 높이가 충격량이 가장 큰 최대지면 반발력 일 때의 하지의 관절 각도와 근활성도에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다.
본 연구는 착지 시 키높이 깔창의 높이에 따른 하지의 근활성도와 관절 각도를 측정하여 하지에 미치는 영향을 분석하였다. 키높이 깔창 높이에 따른 하지 관절각도 비교 결과, 왼쪽 발목관절각도에서 유의한 차이가 나타났으며, 그 외 관절각도에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다.
본 연구에서는 성인 남성이 키높이 깔창 높이(0cm, 3cm, 5cm)가 착지 동작 시 최대 지면반발력일 때 하지관절 각도와 근활성도에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 하지관절각도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 좌측 발목관절 각도에 영향을 주었으며, 근활성도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 우측 앞정강근과 양쪽 넙다리 두갈래근에 영향을 주었다.

제안 방법

1). 근활성도 결과의 표준화를 위해 최대 수의적 등척성 수축력 (Maximal voluntary isometric contraction, MVIC)을 측정하였다. MVIC 측정 시, 넙다리곧은근의 경우, 의자에 앉아 무릎관절을 90° 굴곡시킨 상태에서 정강뼈(tibia, 경골)를 수직으로 위치시키고 저항은 발목 앞부분에서 뒷방향으로 적용하였고, 넙다리두갈래근의 경우, 의자에 앉아 무릎관절을 90° 굽힘시킨 상태에서 정강뼈를 수직으로 위치시키고 저항은 발목 뒷부분에서 앞방향으로 적용하였다.
대상자의 일반적 특성 파악 후 대상자들은 개인의 발 크기에 맞는 같은 회사에서 제작된 신발 안에 0cm, 3cm, 5cm의 세 가지 깔창을 무작위로 착용하여 착지 동작을 수행하였다. 착지 동작 수행 중 최대 지면 반발력을 측정하여 최대 지면반발력이 최대일 때의 하지 관절 각도와 근활성도를 측정하였다.
대상자의 일반적 특성을 파악하기 위해 체성분분석기(In body 720, 바이오스페이스, 대한민국)를 이용하였다. 착지 동작 시 최대 지면반발력 값을 파악하기 위해 Force platform(GRF, BTS, Italy)를 이용하였으며, 하지 관절 각도를 측정하기 위해 3차원 동작분석기 (Smart E, BTS, Italy)를 이용하였고, 하지 근활성도를 측정하기 위해 무선 전극 EMG 시스템(Free EMG, BTE Tech.
신발을 착용하기 전 깔창의 높이에 대해서는 대상자에게 알려주지 않았다 [21], 대상자들은 착지 동작 전 실험 절차 및 동작에 대한 충분한 설명을 들은 후 반팔과 반바지를 착용한 채 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 각도를 측정하기 위한 마커와 하지 근활성도를 측정하기 위한 표면전극을 부착하였다. 동작의 영향을 배제하기 위해 손은 허리에 고정한 자세를 유지하였고 점프 시 무릎을 약 90°까지 굽힘 시킨 후(Athanasios Tsiokanos등, 2002) 40cm 플랫폼 위에 선 상태에서 우세 발을 전방으로 내딛음으로써 체중이동에 의한 자유낙하가 자연스럽게 이루어질 수 있도록 유도하였으며, 착지된 후에는 자연스러운 굴곡 동작이 유발될 수 있도록 하였다[22]
수행하였다. 착지 동작 수행 중 최대 지면 반발력을 측정하여 최대 지면반발력이 최대일 때의 하지 관절 각도와 근활성도를 측정하였다. 신발을 착용하기 전 깔창의 높이에 대해서는 대상자에게 알려주지 않았다 [21], 대상자들은 착지 동작 전 실험 절차 및 동작에 대한 충분한 설명을 들은 후 반팔과 반바지를 착용한 채 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절의 각도를 측정하기 위한 마커와 하지 근활성도를 측정하기 위한 표면전극을 부착하였다.
착지 동작 시 최대 지면반발력 값을 파악하기 위해 Force platform(GRF, BTS, Italy)를 이용하였으며, 하지 관절 각도를 측정하기 위해 3차원 동작분석기 (Smart E, BTS, Italy)를 이용하였고, 하지 근활성도를 측정하기 위해 무선 전극 EMG 시스템(Free EMG, BTE Tech., Italy)를 이용하였다. 연구에 사용된 측정 도구는 Table 1과 같다.
하지의 관절 각도를 측정하기 위해 동작분석기를 이용하여 신체에 부착된 마커 위치 정보를 측정하였다. 반사 마커는 어깨, 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절, 발가락에 부착하였다[23].
반사 마커는 어깨, 엉덩관절, 무릎관절, 발목관절, 발가락에 부착하였다[23]. 하지의 근활성도를 측정하기 위해 넙다리곧은근(Rectus femoris, 대퇴직근), 넙다리두갈래근(Biceps femoris, 대퇴이두근), 앞정강근, 장딴지근에 표면전극을 부착하였다(Fig. 1). 근활성도 결과의 표준화를 위해 최대 수의적 등척성 수축력 (Maximal voluntary isometric contraction, MVIC)을 측정하였다.

대상 데이터

본 연구는 천안시 N 대학에 재학 중인 성인 남자 15 명을 무작위 선정하였다. 실험 전 대상자들은 본 연구의 목적과 방법에 대해 충분히 설명을 듣고 이해한 후 모두 자발적으로 실험동의서에 서명하였으며, 평발을 가진 자, 최근 6개월간 키높이 깔창을 착용한 차, 하지의 신경학적 또는 근골격계 질환이 있는 자들은 제외하였다.

데이터처리

0 for Windows를 이용하여 분석되었다. 정규분포성을 입증하기 위해 K-S test를 이용하였으며, 착지 동작 시 키 높이 깔창 높이(0cm, 3cm, 5cm)에 따른 하지 관절 각도의 근활성도의 결과를 비교 분석하기 위해 일원 분산분석(One-way ANOVA)를 이용하였으며, 유의한 차이가 날 경우, 사후 검정으로 LSD를 이용하였다. 통계적 유의수준은 α=.
앞정강근의 경우, 의자에 앉아 무릎관절을 90° 굴곡시킨 상태에서 정강뼈를 수직으로 위치시키고, 저항은 발가락 끝부분에 수직하 방향으로 적용하였고, 장딴지근의 경우, 기립한 상태에서 발을 어깨 너비로 벌린 후 발끝을 세운 상태에서 저항은 어깨위에서 수직하 방향으로 적용하였다[22]. 하지관절 각도와 근활성도 결과의 정확한 측정값을 얻기 위해 3번 반복 측정하여 평균값을 구하여 그 값을 자료처리에 이용하였다[21].

성능/효과

본 연구 결과, 왼쪽 발목각도에서 5cm가 0cm보다 유의하게 높게 나타난 것은 굽 높은 신발을 착용하고서 있을 때 무게중심은 상체에서는 앞쪽으로, 하체에서는 뒤쪽으로 이동한다는 선행연구의 결과[29]를 토대로 보았을 때, 인체중심이 전방으로 기울어지는 것을 방지하기 위해 5cm에서의 각도가 더 크게 나타났다고 생각된다.
김해진 등[32]은 인체중심 전후 변위에 대한 결과에서 3cm 굽의 전체변위가 가장 큰 인체 중심변위를 보인다고 보고하였다. 본 연구에서 오른쪽 넙다리 두갈래근, 왼쪽 넙다리 두갈래근, 오른쪽 앞정강근에서 3cm가 5cm보다 유의하게 높게 나타난 것은 선행연구를 토대로 3cm 깔창에서 착지 시 인체중심이 가장 많이 변위되어 앞으로 이동된 중심을 바로잡기 위해 앞정강근과 넙다리 두갈래근에서 가장 많이 활성화 되었다고 유추할 수 있다.
선행연구결과와 본 연구의 결과를 종합해보면 키 높이 깔창을 착용한 상태에서는 발목의 발바닥 굽힘이 증가하게 되어 체중이 전방 이동되는 것을 방지하기 위해 저 측 굴곡근인 장딴지근 보다 앞정강근에서 더 크게 활성화 되었으며, 넙다리 두갈래근 또한 앞으로 이동된 중심을 바로잡기 위해 많은 활성화를 보였다고 사료된다.
유의한 차이가 나타나지 않았다. 유의한 차이가 나타난 오른쪽 넙다리 두갈래근, 왼쪽 넙다리 두갈래근, 오른쪽 앞정강근의 사후검증 결과, 3cm가 5cm보다 유의하게 높았다.
키높이 깔창 높이에 따른 하지 관절각도 비교 결과, 왼쪽 발목관절각도에서 유의한 차이가 나타났으며, 그 외 관절각도에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 유의한 차이가 나타난 왼쪽 발목관절 각도의 사후검증 결과, 0cm가 5cm보다 유의하게 낮았다.
키높이 깔창 높이에 따른 근활성도 비교 결과, 오른쪽 넙다리 두갈래근, 왼쪽 넙다리 두갈래근, 오른쪽 앞정강근의 근활성도에서 유의한 차이가 나타났으며, 왼쪽 앞정강근과 오른쪽 넙다리곧은근, 왼쪽 넙다리곧은근, 오른쪽 장딴지근과 왼쪽 장딴지근의 근활성도에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 유의한 차이가 나타난 오른쪽 넙다리 두갈래근, 왼쪽 넙다리 두갈래근, 오른쪽 앞정강근의 사후검증 결과, 3cm가 5cm보다 유의하게 높았다.
분석하였다. 키높이 깔창 높이에 따른 하지 관절각도 비교 결과, 왼쪽 발목관절각도에서 유의한 차이가 나타났으며, 그 외 관절각도에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 유의한 차이가 나타난 왼쪽 발목관절 각도의 사후검증 결과, 0cm가 5cm보다 유의하게 낮았다.
하지관절각도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 좌측 발목관절 각도에 영향을 주었으며, 근활성도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 우측 앞정강근과 양쪽 넙다리 두갈래근에 영향을 주었다. 하지 근육의 충분한 근력증가를 통하여 착지 시 신체를 보호할 수 있을 것이라고 생각되며 깔창의 종류에 따라 영향을 미치는 근육과 하지관절의 각도도 다를 수 있으므로 그에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

후속연구

본 연구의 제한점은 나이가 20대 남성으로 한정적이었으며, 탈착식 깔창만을 적용했다는 점에 있다. 향후 연구에서는 다양한 연령대의 남성으로 구성되고 탈착식 키높이 깔창뿐만이 아닌 고정식 깔창의 비교에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되며 착지 동작 시 최대 지면 반발력 일 때의 운동학적 분석과 상해요인에 대한 연구가 더 이루어져야 한다고 생각된다.
하지관절각도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 좌측 발목관절 각도에 영향을 주었으며, 근활성도 분석 결과 깔창의 높이가 높아질수록 우측 앞정강근과 양쪽 넙다리 두갈래근에 영향을 주었다. 하지 근육의 충분한 근력증가를 통하여 착지 시 신체를 보호할 수 있을 것이라고 생각되며 깔창의 종류에 따라 영향을 미치는 근육과 하지관절의 각도도 다를 수 있으므로 그에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
향후 연구에서는 다양한 연령대의 남성으로 구성되고 탈착식 키높이 깔창뿐만이 아닌 고정식 깔창의 비교에 대한 연구가 필요할 것으로 생각되며 착지 동작 시 최대 지면 반발력 일 때의 운동학적 분석과 상해요인에 대한 연구가 더 이루어져야 한다고 생각된다.

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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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