자연과학편 : Principal Component Analysis를 이용한 운동학적 매개변수의 보행인자에 관한 추출연구

유경석(KyoungSeokYoo) 한국체육학회 2009 한국체육학회지 Vol.48 No.2

이 연구는 운동학적 분석에 의해 취득된 측정변인들의 PCA algorithm 데이터 해석에 대한 연구이다. 상대적으로 빠르고 간단하여 높은 인식률을 얻을 수 있는 주성분분석(PCA)기법은 보행분석 시 방대한 측정값에 대한 주요 핵심성분을 검출함으로서 운동변인을 보다 수월하게 이해하고 해석하는데 권장된다. VICON Motion Analysis System을 이용하여 1차 분석 자료로부터 하지관절 각변위 곡선의 매개변수를 구하고, PCA분석은 MatLab을 이용하여 2차 자료처리를 하였다. 분석결과 주요 매개변수들에 대한 1st principle component와 2nd principle component에 따른 회귀방정식은 고관절(y=-0.64x-0.0023)이 음의 상관, 무릎관절(y=0.78x-0.083)은 상대적으로 높은 양의 상관을 보였으며, 발목관절(y=0.28x-0.041)은 낮은 양의 상관을 보였다. 위 결과로부터 주성분분석은 인체 하지관절 ROM에 대한 안정성분과 및 추진성분으로 해석하고 보행 인자를 평가하는데 대한 시각화 연구로서 추천된다. The purpose of this study is to analyze the visualization of various parameters on the kinematic variables. It is the useful tools that PCA(principle component analysis) algorithm is acquired fast, robust and highly the rate of recognition at enormous amount of raw data, relatively. Using VICON 512 Motion Analysis System, the collected raw data was analyzed the kinematic angle data of lower limbs was processed with VCM software. And then utilizing Matlab.(ver 7.0.4) program, raw variable data was assessed by PCA algorithm. Additionally, the statistical procedure was the factor analysis performed by SPSS(ver 12.0). For this study, PCA methods which were assessed parameters of hip, knee and ankle joint.In conclusion, it showed that linear regression equations were hip joint(y=-0.64x-0.0023), knee joint(y=0.78x-0.083) and ankle joint(y=0.28x-0.041). PCA of hip joint parameters were negatively correlated with PCA processing datas, the parameters of knee joint was highly positive correlated, and ankle joint's positively correlated. Additionally, these results were interpreted to be valuable visualization methods which were stability and mobility components in comparison with the kinematic variables in normal walking.

지역좌표계에서 관측한 체간 척추분절운동에 관한 연구

유경석(KyoungSeokYoo),고영완(YoungWanKo),강진형(JinHyoungKang),서승우(SeungWooSuh) 한국체육학회 2013 한국체육학회지 Vol.52 No.6

본 연구는 지역좌표계로부터 체간척추 분절수 정의에 따른 One-Trunk (Model1), Upper-Lower Trunk (Model2), Multi-Segment Trunk (Model3) 모듈로 각각 정의하여 분절운동이 몸통체간운동에 미치는 영향을 연구하였다. 체간몸통운동 유형은 상체 앞으로 굽히기, 옆으로 굽히기, 몸통회전 3가지 동작으로 체간 척추세그먼트 운동의 관절가동범위인 각변위를 측정하였다. 실험대상자들은 6년 이상 축구경력이 있는 대학선수군(n=10)들로 하였다. 분석방법은 X-ray 분석과 3차원비디오영상분석을 하였으며, 측정장비는 적외선카메라 13대(250hz)를 이용한 바이콘모션캡쳐시스템(MX-T40)을 이용하였다. 자료처리는 SPSS(ver. 17) 일원변량분산분석을 하였으며 p<.05 유의수준에서 처리하였다. 분석결과 첫째, 체간 분절 수 증가에 따른 척추모델의 분절동작이 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다. 사후검정결과 Model3과 Model2, 그리고 Model3과 Model1에서 모델그룹 간 유의한 차이가 나타났다. 둘째, X,Y,Z좌표축의 체간세그먼트 동작이 x, z축 상에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 위의 결과를 종합해볼 때 Model3의 7개 세그먼트 움직임이 다양한 운동패턴으로 나타남으로서 인체운동특성에 의한 척추모듈이 권장되어야 할 것이다. The purpose of this study was to compare the effect of the three trunk spine segment models(One -Trunk Model, Upper-Lower Trunk Model, and Multi-Segment Trunk Model) by investigating the ROM of trunk segments from three-dimensional kinematic motion of the pelvis-spine coordinate system. To analyze the ROM of angular displacement on the trunk motion, The forward bending, the side bending, and the axial rotation were compared with the three types of trunk spine model, respectively. Ten male subjects were recruited as soccer players in university entrants. Three-dimensional video analysis and X-ray were performed. And Vicon Motion Capture System(MX-T40) using the thirteen infrared cameras(sampling frequency of 250Hz) and Vicon Nexus 1.7 software programs were used. Statistical process was to use SPSS(ver. 17), to do an one-way ANOVA and to do in significance level p<.05. Significant differences were noted in the trunk spine segment motion with trunk segments interaction effects using three kinematic trunk models between model, as well as between x, y, z축 coordinate system. It should therefore be chosen carefully because the trunk motion can be explained differently depending upon the module types in each trunk segment model, owing to, the number of trunk spine segments.

자연과학편 : 직립보행 시 하지운동에 따른 체간 척추움직임에 관한 연구

유경석(KyoungSeokYoo),강진형(JinHyoungKang),고영완(YoungWanKo) 한국체육학회 2012 한국체육학회지 Vol.51 No.6

본 연구의 목적은 직립보행 시 체간 척추분절운동을 분석하기 위하여 척추분절모델을 정의하고, 이로부터 척추만 곡구조 판독에 따라 정상집단과 임상환자집단 간 관절가동범위를 비교함으로서 하지 이동운동이 몸통움직임에 미치는 영향을 분석하였다. 실험대상자들은 육상선수군(n=15)과 척추측만환자군(n=15)으로 평균 16세의 여자 중·고생들로 하였다. 3차원 비디오 영상분석을 수행하였으며, Vicon Motion Capture system(MX-T40)를 이용하였다. 통계처리는 SPSS(ver. 17)을 사용하였으며, 두 집단 간 독립표본 t검정을 하였으며 유의수준 p<.05에서 처리하였다. 분석결과 첫째, 임상환자집단의 한발서기 접지시간과 활보장시간 그리고 보폭시간의 보행 시 하지운동이 정상군보다 크게 나타났으나 체간 척추움직임은 반대로 정상군보다 ROM이 작았다. 둘째, 임상환자군 척추 측면운동 시 ROM이 흉추부(p<.01)와 요추부(p<.001)에서 작게 나타났으나, 회전수평 운동 시 요추부에서 반대로 크게 나타났다. 셋째, 두 집단 중 정상군의 보행 하지운동이 몸통 척추운동에 직·간접적으로 영향을 미치는 것으로 확인할 수 있었다. 두 모델 간 x축, z축에서 체간 상대분절 척추운동의 관측정확도에서 통계적으로 의미 있는 차이가 나타남으로서 체간 척추분절의 상대움직임에 대한 정밀한 관측 시 다관절 척추모델의 이용이 권장된다. The purpose of this study was to define a spine segment model to analyze the trunk movement in erect bipedalism, to analyze the effect of pelvic limb motion on the body movement by comparing the range of motions of joints according to curvature of the spine structure reading. The subjects of the experiment were average 16-year old girls in junior high and high school students as athlete(group Ⅰ, n=15) and idiopathic scoliosis(group Ⅱ, n=15). Three-dimensional video analysis was performed, Vicon Motion Capture system(MX-T40) was used. Statistical process was to use SPSS(ver. 17), to do an independent sample t-test between two groups and to do in significance level p<.05. First, in the contact time of single support, stride and step time in group Ⅱ pelvic limb motion showed more than those in group Ⅰ but the trunk motion in group Ⅱwas less than that of the normal group. Second, ROM in group Ⅱ displayed less in side-bending of thoracic(p<.01) and lumbar(p<.001)on spine lateral movement, ROM in rotation was more conversely in side-bending of lumbar. Third, pelvic limb motion while walking in group Ⅰ of two groups was found to affect the body spine movement directly or indirectly. In addition, the observation accuracy of the trunk relative segment spine motion on x-axis, z-axis between lumbar-thoracic model and multi-joint spine model appeared as significant difference statistically so that multi-joint spine model is recommended for precise observation on the relative motion of the trunk segment.

자연과학편 : 라그랑지 해석을 이용한 드롭착지 동작에서의 척추분절 움직임이 생체역학에 미치는 영향

유경석(KyoungSeokYoo),박규태(GuTaePark),공세진(SeJinKong) 한국체육학회 2014 한국체육학회지 Vol.53 No.5

본 연구는 체간을 척추만곡의 운동기능학적 구조에 따라 7개 분절(seven-segments)모델로 가정하고 양발 드롭 착지시 지면반력을 고려하여 착지순간 그리고 착지 후의 라그랑지 운동방정식으로부터 관절 모멘트를 해석하였다. 연구대상자는 신체 건강한 대학생을 대상으로 선정하였고 드롭착지의 영상분석을 위하여 3차원 동작분석 시스템(VICON, UK)과 Matlab(Mathworks, USA)을 활용하였다. 통계처리는 SPSS(ver 20)을 이용하여 대응표본 t-검증을 하였으며 p<.01 유의수준에서 처리하였다. 본 연구결과 첫째 착지 후 척추 개별 분절에 작용한 힘의 최대증가폭은 착지전 보다 3~9배로 증가되었다. 둘째 드롭착지 시 척추하단부(LTx, ULTx, LTx)는 편심성운동의 에너지흡수, 중상단부(MLTx, MUTx)는 에너지발산에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 셋째, t-검증결과 착지전과 착지 후 편심성수축이 주로 척추하단부에 나타나며 척추분절 간 모멘트 차이가 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. This study regarded the trunk as a seven-segment model depending on the structure of the spinal curvature, and as focusing on the GRF caused during the drop landing with both feet, the study interpreted the joint moments with Lagrange equations of motion, at the moment of and after the landing. College students in good health condition were selected as research participants. In order to analyze the motion of the drop landing, the study used the 3D motion analysis system(VICON, UK) and Matlab(Mathworks, USA) as well. As for the statistical analysis, the study adopted SPSS(ver 20) to conduct the t-test, and the data was processed at a significance level of p<.01. According to the results of the research, first of all, it was learned that the maximum increase range of the forces applied to the individual spinal segments after the landing improved by 3~9 times comparing to the forces before the landing. Second, the study understood that at the moment of the drop landing, separately, the lower parts(LTx, ULTx, LTx) and the middle and upper parts(MLTx, MUTx) of the spine have an effect on the energy absorption and the energy expenditure of the eccentric exercise, respectively. Third, the study confirmed that when it comes to the differences of the spinal segments’ moments before and after the landing, the differences turned out to be all significant and that the eccentric contraction would usually occur in the lower parts of the spine.

자연과학편 : 컬링 딜리버리 시 추진구간 및 활주구간에 대한 족저압력분포의 연구

김현경(HyunKyungKim),유경석(KyoungSeokYoo) 한국체육학회 2006 한국체육학회지 Vol.45 No.1

The purpose of this study was to analyze the kinetic variables on the two plantar pressure measurement during Curling delivery. In order to compare the kinetics variables between the Korea national elite groups(N=5) and the registered novice groups(N=5), this study analyzed the % delivery time, the pressure distribution, the force distribution, FTI(force time integral), MF(maximum force), CA(contact area), PTI(pressure time integral) and PP(peak pressure).The collected data was analyzed using the PEDAR system which is the pressure distribution measuring system. The statistics procedure of this paper was t-test and performed by SPSS(ver 12.0). The obtained conclusion were as follows:In the % delivery cycle of both the propulsion phase and the sliding phase, The % sliding phase was two times greater than the % propulsion phase in the ratio of 68 : 32.According to propulsive phase in CA and FTI of the unit mass, there was a significant difference under the right foot(p<.05). But there was no significant difference in the PP, FTI. And according to sliding phase in CA, there was a significant difference under the right foot(p<.05). But the registered novice groups was larger than the korea national elite groups in the mean values of FTI, MF, PTI and PP.Also, in the two plantar pressure except for the unit mass. there was a significant difference during the back swing phase in the propulsive phase: PTI, CA and PP(p<.05). And the forward phase in the propulsive phase: PTI, AC and MF(p<.05).In this study, we can concluded that the Korea national elite groups showed the optimum delivery techniques such as the cadence and timing in propulsive phase, and the pressure distribution in the flat-footed sliding phase than the registered novice groups.

자연과학편 : 피겨스케이팅 플라잉 카멜스핀 기술의 족저압력분포 연구

이인숙(InSookLee),이정호(JeongHoLee),김현경(HyunKyungKim),유경석(KyoungSeokYoo) 한국체육학회 2006 한국체육학회지 Vol.45 No.6

본 연구는 피겨스케이트 여자국가대표 선수 중 4명을 대상으로 고난도 스핀기술인 플라잉 카멜스핀 운동수행 시 빙면과 스케이트날 사이에 하중이 작용할 때, 스케이트 부츠 안창의 발바닥에 가해진 족저압력변인들을 측정하여 이를 기초로 본 기술동작을 분석하였다. 분석장비는 이동식 무선인터페이스의 신발압력분포측정기(PEDAR mobile system)와 비디오카메라를 이용하였다. 플라잉 카멜스핀 기술 시 족저압력변인으로는 발바닥에 작용한 힘의 최대값(MF;maximum force)과 접지면적(CA;contact area) 그리고 최대압력(PP;peak pressure)으로 하였다. 고난도 회전기술에 대한 하지말단의 운동수행 원리를 이해함으로서 선수들의 경기력향상에 도움이 되고자 하였다. 본 연구결과 중 엘리트 선수들의 플라잉 카멜스핀 고난도 기술 완성 시 최대압력 구간으로는 착지구간과 추진구간 그리고 회전단계 순 등으로 나타났다. 스케이트 부츠 안창의 발바닥에 가해진 족저압력변화는 숙련된 연기자들의 운동기술의 원인이 되는 힘을 조절할 때 연기자들에게 효과적인 피드백 단서를 제공하리라 판단된다. The purpose of this study was to analyze the plantar pressure distribution in the flying camel spins during Figure skating. In order to investigate the exercise mechanism of the flying camel spins in the Korea national of elite women figure skaters(N=4), this study analyzed the Mean and Standard deviation of the phase time, MF(maximum force), CA(contact area) and PP(peak pressure). The data was collected using PEDAR system which is the pressure distribution measuring system. The obtained conclusion were as follows: In this study, during the flying camel spins in the skilled elite figure skater there were higher than in the order of peak pressure that the propulsion phase and the landing phase and then the rotation phase in sequence. It would be one of the best verifications of the pressure distribution factors; MF, CA and PP of the muscle torque feedback that is the external torque, the load COG and the internal torque, the muscle torque between the bottom of lower limb and the surface of ice in the Figure skating.