Background: The purpose of this study was to investigate the change of lower limb muscle activation according to the use of arm sling in normal subjects. Design: Cross-sectional Study Methods: Seven healthy subjects (6 males and 1 female, 25.42 years, 173.57 cm, 71.71 kg) were recruited on a volunta...
Background: The purpose of this study was to investigate the change of lower limb muscle activation according to the use of arm sling in normal subjects. Design: Cross-sectional Study Methods: Seven healthy subjects (6 males and 1 female, 25.42 years, 173.57 cm, 71.71 kg) were recruited on a voluntary basis. To measure the lower limb muscle activation during walking with and without arm sling, we used a wireless surface electromyography (sEMG) (FreeEMG1000, BTS Bioengineering, Milano, Italy). Six wireless sEMG electrodes were attached to the following three major muscle groups of the both side lower limb: rectus femoris, biceps femoris, medial gastrocnemius. All subjects wore arm sling on their right side during measurement. Results: In the stance phase, there was a significant increase in right side rectus femoris muscle activation in walking without arm sling compared to the walking with arm sling (p<.05). Additionally, In the stance phase, there was a significant increase in left side tibialis anterior muscle activation in walking without arm sling compared to the walking with arm sling (p<.05). Conclusion: The results of this study suggest that there is a significant association between the arm swing restriction and lower limb muscle activation. Therefore, it seems that it can be applied as basic data for gait training with an arm slings.
Background: The purpose of this study was to investigate the change of lower limb muscle activation according to the use of arm sling in normal subjects. Design: Cross-sectional Study Methods: Seven healthy subjects (6 males and 1 female, 25.42 years, 173.57 cm, 71.71 kg) were recruited on a voluntary basis. To measure the lower limb muscle activation during walking with and without arm sling, we used a wireless surface electromyography (sEMG) (FreeEMG1000, BTS Bioengineering, Milano, Italy). Six wireless sEMG electrodes were attached to the following three major muscle groups of the both side lower limb: rectus femoris, biceps femoris, medial gastrocnemius. All subjects wore arm sling on their right side during measurement. Results: In the stance phase, there was a significant increase in right side rectus femoris muscle activation in walking without arm sling compared to the walking with arm sling (p<.05). Additionally, In the stance phase, there was a significant increase in left side tibialis anterior muscle activation in walking without arm sling compared to the walking with arm sling (p<.05). Conclusion: The results of this study suggest that there is a significant association between the arm swing restriction and lower limb muscle activation. Therefore, it seems that it can be applied as basic data for gait training with an arm slings.
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문제 정의
따라서 본 연구는 정상인을 대상으로 팔걸이의 착용이 보행 시 하지 근활성도에 어떠한 영향을 미치는지 확인하고 , 팔걸이 착용이 보행에서 어떠한 요인으로 작용하는지 확인하고자 한다. .
본 연구는 정상성인 남녀 7 명을 대상으로 팔걸이의 착용이 보행 중 하지 근 활성도에 미치는 영향을 조사하였다 . 연구 결과 , 미착용 시 보다 우측 착용 시의 하지 근 활성도가 비교적 감소된 것으로 보였다 .
하지만 보행 시 상지의 움직임에 따른 하지근육의 근활성도의 변화를 조사한 연구는 미비하였기에 본 연구에서는 건강한 성인을 대상으로 팔걸이를 이용해 팔 흔들기를 제한하였을 때 보행 시 하지 근 활성도의 변화를 분석하였다 . 그 결과 디딤기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 동측 넙다리곧은근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났으며 , 흔듦기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 반대측의 앞정강근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났다 .
제안 방법
표면근전도 신호를 정규화하기 위해 보행의 디딤기 (stance phase) 및 흔듦기 (swing phase) 동안의 근 수축을 서 있는 자세에서 자발적인 근 수축을 나누어 백분율로 환산한 값인 %RVC(%Reference Voluntary Contraction) 값을 사용하여 근전도 신호를 정규화 (normalization) 하였다 . 3회 반복 측정하여 표본 집단의 평균값을 구하였다.
” 라는 구두지시를 제공하였으며 , 모든 대상자는 구두지시와 함께 왼발을 첫발로 설정하여 보행을 실시하였다< 그림 1-A>. 두 가지 조건의 보행 시 모든 대상자는 양측 넙다리곧은근, 앞정강근, 장딴지근에 표면 근전도를 부착하여 근활성도를 측정하였다 . 전극의 부착 위치는 SENIAM(Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles) 지침에 따랐다 .
첫 번째 측정에서 대상자는 팔걸이를 착용하지 않은 상태에서 편안한 속도로 10m 를 보행하였으며 , 두 번째 측정에서는 우측 팔에 팔걸이를 착용한 상태에서 편안한 속도로 10m 를 보행하였다 . 보행 측정 시 연구자는 “ 정면을 보고 편하게 걸어가세요 .” 라는 구두지시를 제공하였으며 , 모든 대상자는 구두지시와 함께 왼발을 첫발로 설정하여 보행을 실시하였다<; 그림 1-A>. 두 가지 조건의 보행 시 모든 대상자는 양측 넙다리곧은근, 앞정강근, 장딴지근에 표면 근전도를 부착하여 근활성도를 측정하였다 .
본 연구에서는 환자의 팔걸이 착용이 하지의 운동방향에 따른 근 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 표면 근전도 (FreeEMG100, BTS Bioengineering, Milano, Italy) 를 이용하였다 . 근육은 넙다리곧은근 , 앞정강근 , 장딴지근을 측정하였고 , 전극을 부착하기 위해 알코올로 부착부위를 깨끗이 닦은 후 전극을 부착하였다( 이수현 등 , 2019).
단일 끈형 팔걸이는 근골격계 및 신경계 손상 시 상지의 움직임을 제한하거나 안정화시키기 위해 가장 일반적으로 사용되는 형태의 팔걸이이다 . 실험시작 전 모든 대상자의 키와 몸무게를 측정하였으며 , 실험 방법 및 필요한 사항 등을 사전에 교육 후 본 실험을 실시하였다 . 팔걸이는 동일한 연구자가 모든 대상자들의 우측 팔에 착용시켰다 .
보행은 두 가지 조건에서 측정되었다 . 첫 번째 측정에서 대상자는 팔걸이를 착용하지 않은 상태에서 편안한 속도로 10m 를 보행하였으며 , 두 번째 측정에서는 우측 팔에 팔걸이를 착용한 상태에서 편안한 속도로 10m 를 보행하였다 . 보행 측정 시 연구자는 “ 정면을 보고 편하게 걸어가세요 .
0(BTS Bioengineering, Milano, Italy) 를 이용하여 처리하였다 . 측정한 근육의 근전도 신호는 전파정류 (full wave rectification) 로 처리 후 RMS(root mean square) 값을 취하였다 . 표면근전도 신호를 정규화하기 위해 보행의 디딤기 (stance phase) 및 흔듦기 (swing phase) 동안의 근 수축을 서 있는 자세에서 자발적인 근 수축을 나누어 백분율로 환산한 값인 %RVC(%Reference Voluntary Contraction) 값을 사용하여 근전도 신호를 정규화 (normalization) 하였다 .
측정한 근육의 근전도 신호는 전파정류 (full wave rectification) 로 처리 후 RMS(root mean square) 값을 취하였다 . 표면근전도 신호를 정규화하기 위해 보행의 디딤기 (stance phase) 및 흔듦기 (swing phase) 동안의 근 수축을 서 있는 자세에서 자발적인 근 수축을 나누어 백분율로 환산한 값인 %RVC(%Reference Voluntary Contraction) 값을 사용하여 근전도 신호를 정규화 (normalization) 하였다 . 3회 반복 측정하여 표본 집단의 평균값을 구하였다.
대상 데이터
본 연구는 충북 소재의 K 대학교에 재학 중인 20 대 건강한 성인 남녀 7 명을 대상으로 하였다 . 모든 대상자에게 연구의 목적과 중재방법에 대해 설명하였으며 , 연구 참여에 대한 서면 동의를 받았다 .
본 연구에서는 팔걸이의 착용이 보행 시 하지 근활성도에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 단일 끈형 (single strap sling) 팔걸이를 사용하였다<; 그림 1-B>. 단일 끈형 팔걸이는 근골격계 및 신경계 손상 시 상지의 움직임을 제한하거나 안정화시키기 위해 가장 일반적으로 사용되는 형태의 팔걸이이다 .
데이터처리
, Armonk, NY) 프로그램을 이용하였다 . 대상자의 일반적 특성은 기술통계 및 빈도분석을 사용하였으며 , 팔걸이 착용에 따른 보행패턴의 변화를 조사하기 위해 비모수 검정인 윌콕슨 부호순위 검정 (wilcoxon signed rank test) 을 사용하였다 . 통계적 유의수준은 0.
이론/모형
두 가지 조건의 보행 시 모든 대상자는 양측 넙다리곧은근, 앞정강근, 장딴지근에 표면 근전도를 부착하여 근활성도를 측정하였다 . 전극의 부착 위치는 SENIAM(Surface EMG for Non-Invasive Assessment of Muscles) 지침에 따랐다 .
성능/효과
. 그 결과 디딤기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 동측 넙다리곧은근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났으며 , 흔듦기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 반대측의 앞정강근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났다 . 또한 통계적으로 유의한 차이는 아니었으나 , 디딤기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 동측 앞정강근 및 장딴지근과 흔듦기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 반대측 넙다리곧은근 및 장딴지근에서 팔걸이 미착용시 보다 팔걸이 착용 시 근 활성도가 감소하는 경향성을 나타내었다.
그 결과 디딤기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 동측 넙다리곧은근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났으며 , 흔듦기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 반대측의 앞정강근에서 팔걸이를 착용하지 않았을 경우에 비해 팔걸이를 착용했을 경우 근활성도에 유의한 감소가 나타났다 . 또한 통계적으로 유의한 차이는 아니었으나 , 디딤기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 동측 앞정강근 및 장딴지근과 흔듦기에서 팔걸이를 사용하여 움직임을 제한한 상지와 반대측 넙다리곧은근 및 장딴지근에서 팔걸이 미착용시 보다 팔걸이 착용 시 근 활성도가 감소하는 경향성을 나타내었다.
본 연구는 건강한 성인을 대상으로 팔걸이를 이용해 팔 흔들기를 제한하였을 때 보행 시 하지 근 활성 도의 변화를 조사하였으며 , 연구의 결과 팔걸이 착용이 동측 하지의 디딤기와 반대측 하지의 흔듦기 동안의 하지 근육 활성화 감소에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다 . 하지만 본 연구는 7 명의 작은 표본으로 진행된 예비 연구이며 , 대상자의 남녀 성비율이 남성으로 치우쳐 있기 때문에 연구의 결과를 일반화하기에 어려움이 있다.
. 연구 결과 , 미착용 시 보다 우측 착용 시의 하지 근 활성도가 비교적 감소된 것으로 보였다 . 연구의 결과팔걸이 착용이 동측 하지의 디딤기와 반대측 하지의 흔듦기 동안의 하지 근육 활성화 감소에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다 .
조사하였으며 , 연구의 결과 팔걸이 착용이 동측 하지의 디딤기와 반대측 하지의 흔듦기 동안의 하지 근육 활성화 감소에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다 . 하지만 본 연구는 7 명의 작은 표본으로 진행된 예비 연구이며 , 대상자의 남녀 성비율이 남성으로 치우쳐 있기 때문에 연구의 결과를 일반화하기에 어려움이 있다.
후속연구
이처럼 보행 시 상지의 움직임 제한과 에너지 소모량과의 연관성에 대한 연구의 결과는 논란의 여지가 있다. 따라서 향후 상지의 움직임 제한과 보행시 에너지 소모량의 연관성에 대해 조사하는 추가 연구가 필요할 것이라 생각한다.
하지만 본 연구는 7 명의 작은 표본으로 진행된 예비 연구이며 , 대상자의 남녀 성비율이 남성으로 치우쳐 있기 때문에 연구의 결과를 일반화하기에 어려움이 있다. 또한 임상에서는 다양한 팔걸이가 사용되고 있으나 본 연구에서는 한 종류의 팔걸이만을 사용하여 상지의 움직임을 제한하였기 때문에 향후에는 다양한 팔걸이를 사용하여 상지의 움직임 제한하고 , 다양한 팔걸이에 따른 하지 근육의 근활성도 변화를 조사할 필요가 있다.
연구의 결과팔걸이 착용이 동측 하지의 디딤기와 반대측 하지의 흔듦기 동안의 하지 근육 활성화 감소에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다 . 비록 소규모로 진행된 연구이나 본 연구의 결과가 향후 팔걸이 착용과 관련된 무작위 대조군연구 및 팔걸이를 착용하는 환자의 보행훈련 프로토콜 개발을 위한 기초자료가 될 수 있을 것이라 생각한다.
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