성인 여성의 계단 오르기 시 굽 높이에 따른 하지 생체역학적 분석

Abstract

In this study, the difference between the lower extremity kinematic, kinematic variables and muscle activity according to the heel height of adult women were confirmed, and to understand the characteristics of walking patterns by linking various variables according to heel height. Twenty-four women in their 20s who had no lower limb injury within the last 3 months, had a foot size of 230 mm to 235 mm were selected as subjects. For the experimental measurement, 3D motion analysis system, force plate and electromyography were used. All Subjects chose and wore three types of high heels in random order before ascending stairs. The variable for analysis was ranges of motion and peak moment to to the lower limb joint at sagittal, frontal, and transverse plane, peak anterior-posterior power of the hip, knee, and ankle joints, anterior-posterior and medial-lateral center of pressure, total time, acceptance phase and propulsion phase of anterior-posterior, medial-lateral and vertical peak ground reaction force, and muscle activity of eight muscles. The conclusions are as follows. First, The higher the heel, the greater the total time, and the lower the anterior-posterior center of pressure. Second, The higher the heel, the smaller the range of motion in all planes of the ankle joint and the coronal plane of the hip joint, and the greater the range of motion in the sagittal plane of the trunk joint. Third, The higher the heel, the lower the peak flexion, extension, adduction, and internal rotation moment and the peak anterior-posterior power at the ankle joint, and also the peak flexion, adduction, and external rotation moment and the peak anterior-posterior power at the knee joint appeared small. However, the peak abduction and internal rotation moments of the knee joint in the high heel was large compared to low heel, and the peak flexion, extension, and abduction moments and the peak anterior-posterior power of the hip joint also compar to low heel. In addition, the higher the heel, the higher the anterior-posterior peak ground reaction forces of the propulsion phase, and the medial-lateral peak ground reaction forces were significantly smaller. Fourth, The higher the heel, the lower rectus femoris, vastus lateralis, vastus medialis, semitendinosus, and medial gastrocnemius appeared small, however, the higher tibialis anterior appeared greater. These results can be considered to represent gait characteristics that depend on the ankle when the heel is low and on the hip joint when the heel is high during stair walking.|본 연구는 성인 여성을 대상으로 계단 오르기 동작을 수행하는 동안 굽 높이에 따른 하지 운동학 및 운동역학적 변인과 근육활성의 차이를 확인하고, 굽 높이에 차이에 따라 나타나는 다양한 변인을 연계하여 보행 패턴에 대한 특징을 확인하고자 하였다. 최근 3개월 이내 하지 부상을 경험하지 않고 발 사이즈가 230mm에서 235mm인 건강한 20대 여성 24명을 대상자로 선정하였다. 실험 측정을 위해 적외선카메라와 지면반력 측정기, 근전도 장비를 사용하였다. 모든 대상자는 3가지 하이힐 종류를 무작위 순서로 모두 착용한 후 계단 오르기 시 우세발이 지면반력 측정기에 지지하는 동안 몸통, 고관절, 무릎, 발목관절의 시상면, 관상면, 횡단면의 가동범위와 고관절, 무릎, 발목관절의 최대 모멘트 및 최대 전후 일률, 전후 및 내외측 압력중심 이동, 전체 지지 소요시간과 8개 근육의 근육활성을 수집하였고, 수용구간 및 추진구간으로 나누어 최대 지면반력을 분석하였다. 결과는 다음과 같다. 1. 굽이 높을수록 전체 지지 소요시간이 유의하게 크게 나타났고, 전후 압력중심 이동이 유의하게 작게 나타났다. 2. 굽이 높을수록 발목관절의 모든 면과 고관절 관상면의 가동범위는 유의하게 작게 나타났고, 몸통관절 시상면 가동범위는 유의하게 크게 나타났다. 3. 굽이 높을수록 발목관절의 최대 굴곡, 신전, 내전, 내회전 모멘트와 최대 전후 일률은 유의하게 작게 나타나고, 무릎관절의 최대 굴곡, 내전, 외회전 모멘트와 최대 전후 일률은 유의하게 작게 나타났으며, 무릎관절의 최대 외전과 내회전 모멘트는 유의하게 크게 나타나고 고관절은 최대 굴곡, 신전, 외전 모멘트와 최대 전후 일률은 유의하게 크게 나타났다. 또한, 굽이 높을수록 추진구간의 최대 전후 지면반력은 유의하게 크게 나타나고 최대 내외측 지면반력은 유의하게 작게 나타났다. 4. 굽이 높을수록 대퇴직근, 외측광근, 내측광근, 반건양근, 내측 비복근은 유의하게 작게 나타났고, 전경골근의 근육활성은 유의하게 크게 나타났다. 본 연구결과에서 20대 여성을 대상으로 계단 오르기 시 하지 운동학적 및 운동역학적 변인과 근육활성을 확인하였고 일부 변인에서 굽 높이에 따른 차이를 확인하였다. 이러한 결과는 굽이 낮을수록 발목에 의존하고 굽이 높을수록 고관절에 의존하는 보행특성을 나타낸다고 생각할 수 있다.