Kang, Ki-Joo
(Department of Physical Education, Graduate School of Silla University)
,
Lee, Joong-Sook
(Division of Kinesiology, College of Health and Welfare, Silla University)
,
Yang, Jeong-Ok
(Division of Kinesiology, College of Health and Welfare, Silla University)
,
Park, Joon-Sung
(Division of Kinesiology, College of Health and Welfare, Silla University)
,
Han, Ki-Hoon
(Department of Physical Education, Pusan National University)
Objective: The purpose of this study is to analyze the effects of aquatic walking exercise on gait and balance parameters of elderly women. Method: 15 elderly people were recruited for this study (age: 73.20±5.19 yrs, height: 153.87±3.36 cm, mass: 60.33±5.73 kg). All variables w...
Objective: The purpose of this study is to analyze the effects of aquatic walking exercise on gait and balance parameters of elderly women. Method: 15 elderly people were recruited for this study (age: 73.20±5.19 yrs, height: 153.87±3.36 cm, mass: 60.33±5.73 kg). All variables were measured using Gaitview AFA-50. The variables were the heel contact time ratio, gait angle, and M/P change ratio for gait patterns and ENV, REC, RMS, Total Length, TLC, Sway velocity, and Length/ENV for balance abilities. A paired t-test and the Wilcoxon signed-rank test were carried out to verify the differences in the test scores after participating in the water walking program. The significance level for all statistical analyses was set to α=.05. Results: As for the changes in their walking function after the exercise, heel contact time ratio (p<.01) showed a statistical significance, while gait angle and M/P change ratio did not reveal statistically significant differences. In the test of balance ability on both feet and with eyes opened, statistical significance was found in ENV, REC, RMS, TLC (p<.01), and sway velocity (p<.05), while the test with eyes closed showed statistical significance in length/ENV as well as ENV, REC, RMS, sway velocity (p<.01) TLC, and total length (p<.05). As for the single-leg stance balance ability, ENV and REC revealed statistically significant differences. Conclusion: These results show that water walking is effective for improving the function of the ankle flexor muscles, providing stability to the ankle joint during walking and helping efficient walk. In addition, it is also expected to help prevent falls due to loss of balance by improving the stability of lower extremity muscles and trunk.
Objective: The purpose of this study is to analyze the effects of aquatic walking exercise on gait and balance parameters of elderly women. Method: 15 elderly people were recruited for this study (age: 73.20±5.19 yrs, height: 153.87±3.36 cm, mass: 60.33±5.73 kg). All variables were measured using Gaitview AFA-50. The variables were the heel contact time ratio, gait angle, and M/P change ratio for gait patterns and ENV, REC, RMS, Total Length, TLC, Sway velocity, and Length/ENV for balance abilities. A paired t-test and the Wilcoxon signed-rank test were carried out to verify the differences in the test scores after participating in the water walking program. The significance level for all statistical analyses was set to α=.05. Results: As for the changes in their walking function after the exercise, heel contact time ratio (p<.01) showed a statistical significance, while gait angle and M/P change ratio did not reveal statistically significant differences. In the test of balance ability on both feet and with eyes opened, statistical significance was found in ENV, REC, RMS, TLC (p<.01), and sway velocity (p<.05), while the test with eyes closed showed statistical significance in length/ENV as well as ENV, REC, RMS, sway velocity (p<.01) TLC, and total length (p<.05). As for the single-leg stance balance ability, ENV and REC revealed statistically significant differences. Conclusion: These results show that water walking is effective for improving the function of the ankle flexor muscles, providing stability to the ankle joint during walking and helping efficient walk. In addition, it is also expected to help prevent falls due to loss of balance by improving the stability of lower extremity muscles and trunk.
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문제 정의
본 연구는 수중걷기운동 프로그램을 통한 여성노인의 보행 능력 향상 여부를 알아보기 위하여 발뒤꿈치 접촉시간, 보행 각도, 발의 회내 비율을 분석하고, 기립 시 개안 폐안 및 외발 서기 평형성을 측정하여 수중걷기운동이 여성노인의 균형능력 향상에 긍정적인 영향을 줄 수 있을지 과학적으로 검증해 보는데 그 목적이 있다.
본 연구는 수중걷기운동 프로그램이 여성노인의 보행능력과 평형능력에 어떠한 영향을 주는지 운동 참여 전후의 변화를 분석하였다. 이를 위해 뒷꿈치 닿기(Heel contact), 보행각도 (Gait angle), 발의 회내 되는 비율(M/P change ratio), 평형성을 알아보기 위한 양발 개안, 폐안과 오른발, 왼발 외발서기를 측정하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구는 수중걷기운동 프로그램이 여성노인의 운동 참여 전후 평형성에서 어떠한 변화가 있는지 알아보고자 하였다. 그 결과 양발 개안, 폐안, 외발서기에서 통계적으로 의미 있는 변화가 나타났다.
본 연구는 여성노인의 수중걷기운동 참여 전, 후 보행능력에 어떠한 변화가 있는지 알아보고자 하였다. 보행능력 변인 중 heel contact 시간 비율에서 통계적으로 유의한 차이는 상당한 의미가 있는 것으로 판단된다.
제안 방법
M/P change ratio는 족부의 보행 중 회내운동의 정도를 나타내는 수치로써 기립 시의 족저압력면적과 보행 중의 압력면적의 변화율을 백분율로 표시한 값이며 값이 클수록 많은 회내를 나타내는 것으로 볼 수 있다. 또한, 평형성의 경우 개안 시, 폐안 시, 외발서기 3가지 조건에서 측정하였으며 측정 간 기립자세에서 나타나는 압력 중심점(COP; Center of pressure) 궤적의 외피면적을 의미하는 ENV (Envelope area: 외주면적), COP 궤적의 총 길이를 의미하는 Total Length(총 궤적장), 총 궤적장 값을 검사시간으로 나눈 Sway Velocity(COP 이동 속도), 총 궤적장 값을 외주면적 값으로 나눈 Length / ENV(단위 외주면적 궤적장), 프레임별 COP의 위치값과 평균값을 통해 상대적으로 많이 위치한 영역의 면적을 의미하는 RMS(Root mean square: 실효가면적), 프레임별 COP의 최대 왼쪽, 오른쪽, 위쪽, 아래쪽 4방향을 연결한 사각형의 면적을 의미하는 REC(Rectangle: 단형면적), COP의 평균점에서 각각의 프레임별 암력의 중심점까지의 거리를 모두 합산한 값인 TLC(Total length to COP: 중심점거리)를 측정하였다(Figure 2).
보행능력 측정을 위해 Heel contact time ratio, Gait angle, M/P change ratio 등을 측정하였다. Heel contact은 보행 중 후족 부가 땅에 처음 딛는 구간을 의미하며 보행의 3구간(Heel contact, Midstance, Propulsion)을 100%로 표준화하여 Heel contact의 소요시간 비율을 Heel contact time ratio 계산하였으며, Gait angle은 하지의 부정렬 상태를 복합적으로 보여주는 값이며 앞으로 보행 시 Y축을 기준으로 족부 진행축의 기울어짐 정도를 각도로 표시한 값이다.
준비운동에서는 앞으로 걷기, 뒤로 걷기, 뒤꿈치로 걷기, 발끝으로 걷기, 옆으로 걷기운동을 통해 신체의 심부온도를 올려 체난 준비운동을 하였고 비복근과 대퇴이두근 등 하체 및 상체 스트레칭을 실시한 후 길게 걷는 운동을 통해 본 운동 준비를 위한 심폐준비운동을 실시하였다. 본 운동에서는 발목관절, 무릎관절, 고관절, 하지전면, 후면근과 관련된 걷기운동으로 실시하였으며 정리운동에서는 어깨가 물속에 잠기게 하여 걷기운동을 실시한 후 심박수를 서서히 낮추었다. 수심 1.
본 운동에서는 발목관절, 무릎관절, 고관절, 하지전면, 후면근과 관련된 걷기운동으로 실시하였으며 정리운동에서는 어깨가 물속에 잠기게 하여 걷기운동을 실시한 후 심박수를 서서히 낮추었다. 수심 1.2~1.3 M, 수온 28~29℃의 풀 환경에서 맨발 수중걷기운동을 실시하였으며, 운동강도는 Borg (1982)에 의해 고안된 운동자각도(RPE; Rating of Perceived Exertion)를 사용하여 1~4주는 RPE 11~12 로 가벼운 운동강도로 시작하여 5~8주는 RPE 13~14로 약간 힘듦을 느낄 수 있는 수준으로 강도를 조절하였다. 세부운동 프로그램 내용은 (Table 1)과 같다.
수중걷기운동 프로그램은 8주간 주 2회, 운동시간은 총 50분으로 준비운동 10분, 본 운동 30분, 정리운동 10분으로 구성하였다. 준비운동은 풀 환경 신체적응을 위한 운동 전 체난준비 운동 - 운동 전 스트레치 - 심폐준비운동으로 3단계로 나뉜다.
본 연구는 수중걷기운동 프로그램이 여성노인의 보행능력과 평형능력에 어떠한 영향을 주는지 운동 참여 전후의 변화를 분석하였다. 이를 위해 뒷꿈치 닿기(Heel contact), 보행각도 (Gait angle), 발의 회내 되는 비율(M/P change ratio), 평형성을 알아보기 위한 양발 개안, 폐안과 오른발, 왼발 외발서기를 측정하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
준비운동은 풀 환경 신체적응을 위한 운동 전 체난준비 운동 - 운동 전 스트레치 - 심폐준비운동으로 3단계로 나뉜다. 준비운동에서는 앞으로 걷기, 뒤로 걷기, 뒤꿈치로 걷기, 발끝으로 걷기, 옆으로 걷기운동을 통해 신체의 심부온도를 올려 체난 준비운동을 하였고 비복근과 대퇴이두근 등 하체 및 상체 스트레칭을 실시한 후 길게 걷는 운동을 통해 본 운동 준비를 위한 심폐준비운동을 실시하였다. 본 운동에서는 발목관절, 무릎관절, 고관절, 하지전면, 후면근과 관련된 걷기운동으로 실시하였으며 정리운동에서는 어깨가 물속에 잠기게 하여 걷기운동을 실시한 후 심박수를 서서히 낮추었다.
대상 데이터
본 연구에서 보행패턴 및 평형성 변인의 측정을 위해 압력 센서 측정기 Gaitview AFA-50 (Al foots co, Korea)가 사용되었으며 (Figure 1), 수집된 데이터는 Gaitview pro 1.0 소프트웨어를 통해 분석하였다.
2 kg/m 2 )을 선정하였다. 연구대상 선정기준은 과거 정형외과적 수술 또 는 퇴행성관절염으로 인해 정상보행에 불편함을 느끼지 않거나 최근 1년 이내 수중운동 외에 정형화된 운동 프로그램에 참여하지 않은 여성노인들을 선정하였다. 사전 인터뷰 등을 통해 선정된 연구대상들은 연구목적 및 연구내용에 대해 충분한 설명을 들은 후 자발적 참여동의서를 작성한 후 참여하였다.
연구대상은 B광역시에 소재한 S스포츠센터 수중운동 프로그램에 등록한 65세 이상 여성 15명(Age=73.2±5.1 years; Mass =60.3±5.7 kg; Height=153.8±3.3 cm; BMI=25.4±2.2 kg/m 2 )을 선정하였다.
데이터처리
여성노인들의 수중걷기운동 프로그램 참여 전의 실험점수와 수중걷기운동 프로그램 참여 후의 실험점수 간에 차이를 검증하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)와 Wilcoxon 부호순위 검정을 실시하였다. 변인 중 정규성이 검증된 변인들은 모수통 계인 대응표본 t-검정을 실시한 반면, 정규성이 충족되지 못한 변인들은 비모수 통계인 Wilcoxon 검증을 실시하였다. 모든 통계분석을 위한 유의수준은 α=.
본 연구에서 모든 변인의 결과는 기술통계(Descriptive Statistics)를 통해 평균(M) 및 표준편차(SD)를 산출하였고 Windows 용 SPSS version 25.0 Program을 이용하여 자료 처리하였다. 여성노인들의 수중걷기운동 프로그램 참여 전의 실험점수와 수중걷기운동 프로그램 참여 후의 실험점수 간에 차이를 검증하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)와 Wilcoxon 부호순위 검정을 실시하였다.
0 Program을 이용하여 자료 처리하였다. 여성노인들의 수중걷기운동 프로그램 참여 전의 실험점수와 수중걷기운동 프로그램 참여 후의 실험점수 간에 차이를 검증하기 위해 대응표본 t-검정(paired t-test)와 Wilcoxon 부호순위 검정을 실시하였다. 변인 중 정규성이 검증된 변인들은 모수통 계인 대응표본 t-검정을 실시한 반면, 정규성이 충족되지 못한 변인들은 비모수 통계인 Wilcoxon 검증을 실시하였다.
성능/효과
ENV(외주면적) 분석 결과, 사전(152.87±59.59 mm2 ), 사후(97.34±24.33 mm2 )로 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
ENV(외주면적) 분석 결과, 사전(234.66± 213.68 mm2 ), 사후(119.21±74.85 mm2 )로 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
33 mm2 )로 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다. RMS(실효가면적), TLC(중심점거리) Total Length(총 궤적장), Sway velocity(속도), Length/ENV(단위 외주면적 궤적장)의 결과 는 운동 참여 전후에 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.
TLC(중심점 거리)는 사전(459.64±180.66 mm), 사후(296.39±145.37 mm)에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
TLC(중심점거리)는 사전 (425.54±226.14 mm), 사후(268.16±108.03 mm)로 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
Total Length(총 궤적장)은 사전(68.56±23.78 mm), 사후(51.39±25.62 mm) 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.
본 연구는 수중걷기운동 프로그램이 여성노인의 운동 참여 전후 평형성에서 어떠한 변화가 있는지 알아보고자 하였다. 그 결과 양발 개안, 폐안, 외발서기에서 통계적으로 의미 있는 변화가 나타났다. 이와 같은 결과는 (Table 1) 수중걷기운동 프로그램에서 Walk forward, backward, Walk side, Walk side kick, Walk legcurl, Walk toe out, toe in, Walk Up on toes, back on heels, Walk high knee, Walk straight legs, Walk diagonal 같은 동작을 통해 대퇴사두근과 대둔근 등 하지근력강화와 물의 저항이 균형능력을 향상시킨 것으로 판단된다.
이러한 수중걷기운동의 긍정적인 효과에도 불구하고 gait angle과 M/P change ratio(발의 회내 되는 비율)의 변인에서는 통계 적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 기술 통계 값의 변화를 살펴보면 왼발각도와 오른발의 회내 되는 비율에서 운동 전후 평균값이 감소되는 변화가 나타났으며 오른발각도와 왼발의 회내 되는 비율에서는 운동 전후 집단 개인차가 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 이는 앞으로 몇 가지 더 보완이 된다면 긍정적인 효과가 나타날 수 있음을 보여주는 것이라 사료된다.
둘째, 평형능력에서 양발 개안상태의 측정 시 ENV, REC, RMS, TLC, Sway velocity 5가지 변인에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 폐안상태에서의 측정 시 Length/ENV 외 ENV, REC, RMS, TLC, Total Length, Sway velocity 6가지 변인에서 유의한 개선효과가 나타났고, 시각적인 정보가 차단된 후 평형성은 더욱 효과적인 것으로 나타났다.
Kang (2017)은 시각조절 동반한 고유 감각훈련 방법이 균형능력 개선에 효율적임을 시사하고 있다. 따라서 선행연구와 본연 구 결과를 종합하여 분석한 결과 수중걷기운동 프로그램은 수중 복합운동, 수중운동, 수중 낙상 예방운동 등과 같은 유사한 결과를 나타냄으로써 다른 운동과 동일한 운동효과가 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과가 나타난 것은 수중걷기 운동 프로그램이 여성노인의 자세균형능력에 긍정적인 영향을 미쳐 노화로 인해 약화된 하지근력과 체간의 안정성을 향상시킨 것으로 사료되며, 균형감각 저하로 인한 낙상을 예방하는데 도움이 될 것으로 판단된다.
Min (2006) 은 보행 시 접시시간이 짧거나 효율적으로 이루어지지 않는 이유로 이들 근육군의 약화와 긴장도에 대해 강조하고 있다. 또한 물의 특성인 부력, 저항, 점성 등이 수중걷기운동 시 발목관절의 굴근과 신근을 균형 있게 조절하여 보행기능의 향상에 도움을 주었을 것으로 판단된다. 이는 노인의 보행특성과 관련된 낙상의 원인인 자세와 근육의 불균형이 수중환경에서의 도움으로 개선될 수 있다고 제시하고 있다(Park, 2010).
보행 시 첫 번째 과정인 발이 지면에 닿는 heel contact 소요 시간 비율에서 왼발(사전: 5.14±3.36%, 사후: 10.63±4.73%)과 오른발(사전: 4.93±4.10%, 사후: 7.69±2.02%) 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다.
폐안상태에서의 측정 시 Length/ENV 외 ENV, REC, RMS, TLC, Total Length, Sway velocity 6가지 변인에서 유의한 개선효과가 나타났고, 시각적인 정보가 차단된 후 평형성은 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 오른발, 왼발 외발서기 균형능력 에서는 ENV, REC에서도 각각 유의한 효과가 있는 것으로 분석되었고, RMS, TLC, Total Length, Sway velocity, Length/ env 5 가지 변인에서는 통계적인 유의성이 나타나지 않았지만 운동 전후 평균값 및 집단 개인차가 감소하였다.
첫째, 보행능력에서 Heel contact time에서 유의한 차이가 나타났고, 왼발각도와 오른발의 회내 비율에서 운동 전후 평균값 이 감소되는 변화가 나타났으며 오른발각도와 왼발의 회내 비율에서는 운동 전후 집단 개인차가 줄어들어 보행기능에 긍정 적인 효과가 나타난 것으로 분석되었다.
둘째, 평형능력에서 양발 개안상태의 측정 시 ENV, REC, RMS, TLC, Sway velocity 5가지 변인에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 폐안상태에서의 측정 시 Length/ENV 외 ENV, REC, RMS, TLC, Total Length, Sway velocity 6가지 변인에서 유의한 개선효과가 나타났고, 시각적인 정보가 차단된 후 평형성은 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 오른발, 왼발 외발서기 균형능력 에서는 ENV, REC에서도 각각 유의한 효과가 있는 것으로 분석되었고, RMS, TLC, Total Length, Sway velocity, Length/ env 5 가지 변인에서는 통계적인 유의성이 나타나지 않았지만 운동 전후 평균값 및 집단 개인차가 감소하였다.
후속연구
이에 대한 결과의 몇 가지 이유로는 아마도 연구대상의 적은 표본 사이즈(sample size)가 연구 결과에 영향을 미쳤을 것으로 사료 된다. 또한, 본 연구의 실험 처치이기도 한 수중걷기운동 프로그램의 기간 역시 충분하지 못한 경향이 있었을 것으로 사료된다 . 향후 후속연구에서 이러한 부분을 보완하여 재 수행한다면 아마도 통계적 유의성이 검증될 수 있을 것으로 사료된다.
따라서 선행연구와 본연 구 결과를 종합하여 분석한 결과 수중걷기운동 프로그램은 수중 복합운동, 수중운동, 수중 낙상 예방운동 등과 같은 유사한 결과를 나타냄으로써 다른 운동과 동일한 운동효과가 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과가 나타난 것은 수중걷기 운동 프로그램이 여성노인의 자세균형능력에 긍정적인 영향을 미쳐 노화로 인해 약화된 하지근력과 체간의 안정성을 향상시킨 것으로 사료되며, 균형감각 저하로 인한 낙상을 예방하는데 도움이 될 것으로 판단된다.
또한, 본 연구의 실험 처치이기도 한 수중걷기운동 프로그램의 기간 역시 충분하지 못한 경향이 있었을 것으로 사료된다 . 향후 후속연구에서 이러한 부분을 보완하여 재 수행한다면 아마도 통계적 유의성이 검증될 수 있을 것으로 사료된다.
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