정상 성인에서 계단보행의 운동형상학 = Kinematics of stair gait in healthy young adult

국문 초록 (Abstract)

목적: 과거부터 계단 보행과 평지 보행의 차이점에 대한 보고는 다수 있어 왔고, 주로 시상면의 관절 운동 범위를 측정하여, 두 가지 보행 간의 차이를 보고 하는 연구가 많았다. 그러나 계단 보행을 하는 동안 관상면과 횡단면의 관절 움직임은 변화량도 작고 측정도 어렵기 때문에 보고가 드물다. 그래서 본 연구의 목적은 평지 보행, 계단 상행, 계단 하행에 대해3차원 보행 분석 검사를 시행하고 정상 성인에서 계단 보행 시 어떠한 운동형상학적 (sagittal, coronal, transverse plane)특징이 있는 지와 슬관절이 굴곡에서 신전으로 이행 시 발생하는 나사 회전 운동이 계단 보행에서는 어떠한 양상으로 관찰되는지 분석하고자 하였다.
대상 및 방법: 본 연구는 근-골격계 질환의 과거 병력이 없고, 정상 보행을 하며, 방사선 검사와 이학적 검사에서 정상 소견을 보였고, 정상 성인 남성 10명을 대상으로 하였다. 평균 연령은 27(26-35)세 였다. 실험 계단은 목재로 제작하였으며, 폭 100㎝, 디딤면 길이 30㎝, 계단의 높이 15㎝, 기울기가 30˚인 3층 계단을 만들었다. 피검자가 평지와 계단을 자연스러운 속도로 걷는 동안 3차원 보행 분석 장비(Eagle system, MotionAnalysis, USA)를 이용하여 운동형상학 자료를 얻었다. SKB(skeleton builder) 프로그램을 이용하여, 가상 표식자(α:대퇴골 과간절흔 중간점, β: 경골극)와 가상 평면(면ABC(가상 대퇴골 관상면), 면LMN(가상 경골 관상면))를 생성하여, 계단 보행 도중 두 가상 표식자간의 병진 운동과, 가상 평면 간의 회전 운동을 측정하였다.
결과: 보장은 평지 보행(평균 61.70cm) 에 비해 계단 상행(42.91cm) 이나 계단 하행(44.14cm)에서 유의하게 감소하였다(p<0.05). 활보장 또한 보장과 유사하게 평지 보행(평균 123.97cm)에 비해 계단 상행(83.89cm)과 계단 하행(85.88cm)에서 유의하게 감소하였다 (p<0.05). 평지 보행과 비교하여 계단 보행은 입각기와 유각기의 비율에서는 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 입각기 동안 시상면 상의 운동형상학은 계단상행 시에는 고관절 굴곡, 슬관절 굴곡, 족배 굴곡 상태에서 점차적으로 신전되는 방향으로 운동이 일어났으며, 계단 하행은 이와는 반대로 슬관절 신전, 족관절 족저굴곡 상태에서 슬관절 굴곡과 족배굴곡의 방향으로 운동이 일어났다. 계단 상행 시에 관상면상 운동에서 골반 경사와 슬관절 내반의 정도는 평지 보행과 비교하여 유의하게 증가되었고 계단 하행 시에는 골반과 고관절은 평지 보행과 비교하여 경사/내전의 정도가 감소되었고 슬관절은 내반이 유의하게 증가 되었다. 또한 계단 보행을 하는 동안, 상행이든 하행이든 간에, 경골은 대퇴골에 대하여 지속적인 외회전 상태(잠김 상태, Locking)를 유지하는 것으로 나타났다. 슬관절에서 대퇴골에 대한 경골의 병진 운동은 그 정도가 전체적으로 슬관절 시상면 운동형상학 그래프와 같은 형태를 보였고, peak knee flexion이 일어나는 초기 유각기 말에 최대로 벌어지는 양상을 보였다. 운동형상학 자료에서 계단보행을 위해서는 고관절, 슬관절과 족관절에서 평지보행 보다 더 큰 관절 운동 범위가 필요하였다. 또한 운동형상학 결과에서 평지 보행과 비교하여 계단상행 및 계단 하행에서 슬관절의 굴곡도가 증가하였는데, 이는 대퇴사두고근의 내적 모멘트 증가가 예상된다. 같은 이유로 계단상행 시에 고관절 신전근의 내적 모멘트도 증가 할 것으로 예상된다. SKB를 이용한 슬관절에서의 회전 운동은 계단보행 동안 경골에 대해 대퇴골이 내회전된 잠김 상태로 유지되어 슬관절을 구조적으로 안정화 시켜, 하지의 부하를 견디고 힘을 전달하는 것으로 사료된다.
결론: 이상의 결과로 계단 보행은 평지 보행과는 다른 운동형상학과 운동역학을 필요로 하는 것으로 사료된다. 또한 슬관절 screw-home movement를 발생시키지 못하는 병적 상태(예, 십자인대 파열)가 발생하면, 슬관절에서의 병진운동과 회전 운동에 변화가 발생할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구의 자료는 슬관절 십자인대 손상의 진단, 수술의 적절성, 재활의 적절성 평가 등에 유용하게 사용될 수 있으리라 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 = 1
• Ⅱ. 이론적 배경 = 5
• Ⅲ. 연구 대상 및 방법 = 19
• Ⅳ. 연구를 위한 자료 수집 및 통계 처리 = 28
• Ⅴ. 결과 = 29
• Ⅵ. 고찰 = 41
• Ⅶ. 결론 = 49
• 참고문헌 = 50
• Abstract = 54
• Figure Legends = 58
• Table Legends = 65
• 부록 = 70