손목 손가락 관절가동범위 측정에 관한 3차원 동작분석 프로그램의 신뢰도 연구

박선하 연세대학교 대학원 2022 국내석사

본 연구는 손목과 손가락 관절가동범위 측정에 대한 3차원 동작분석 프로그램의 신뢰도를 알아보고자 하였다. 연구의 대상자는 정상인으로 손목과 손가락의 움직임에 제한이 없는 자, 본 연구의 목적을 이해하고 참여를 동의한 자 50명을 대상으로 하였다. 3차원 동작분석 프로그램의 신뢰도를 측정하기 위해 측각기와 3차원 동작분석 프로그램으로 손목과 손가락 관절가동범위를 각각 1회씩 측정하였다. 측정항목은 손목관절 굽힘·폄, 손목 자뼈쪽·노뼈쪽 치우침, 엄지 손허리손가락·손가락뼈사이 굽힘, 엄지 노뼈쪽 벌림, 검지~새끼 손허리손가락·몸쪽손가락뼈·먼쪽손가락뼈 굽힘, 검지~새끼 손허리손가락 총 11항목이었으며, 오른쪽과 왼쪽을 나누어서 측정하였다. 3차원 동작분석 프로그램의 신뢰도를 측정하기 위해 측각기를 이용한 측정값과 3차원 동작분석 프로그램을 이용한 측정값의 일치도와 불일치 양상을 비교하였다. 두 측정 도구의 측정값의 일치도를 분석한 결과 44개의 항목 중 38개 측정항목에서 매우 높은 일치도를 보였으며, 측정값의 불일치 양상을 분석한 결과 오른쪽 손목 자뼈쪽 치우침, 오른쪽 엄지 손가락뼈 사이 굽힘, 왼쪽 엄지 노뼈쪽 벌림 항목에서 불일치 양상이 나타났다. 본 연구 결과를 통해 3차원 동작분석 프로그램을 통해 관절가동범위 측정이 가능함을 알 수 있었으며, 측각기를 대체할 도구로 사용될 가능성을 알아볼 수 있었다. 또한 본 연구결과를 토대로 3차원 동작분석 프로그램을 통한 다양한 관절가동범위 측정으로 연구가 확장되고, 3차원 동작분석 프로그램이 측정의 편리성, 정확성의 장점을 기반으로 다양한 임상 분야에서 활용되기를 기대한다. The purpose of this study was to investigate the reliability of a 3D motion analysis program for measuring wrist and finger joint range of motion. The subjects of this study were 50 normal persons who had no restrictions on wrist and finger movements, and those who understood the purpose of this study and agreed to participate. To measure the reliability of the 3D motion analysis program, the range of motion of the wrist and finger joints was measured once each with a goniometer and 3D motion analysis program. Measurement items were wrist joint flexion/extension, wrist ulna/unarbitrary side bias, thumb interphalangeal flexion, thumb divergence, index finger to little finger/proximal finger bone/distal finger bone flexion, index finger~ There were a total of 11 items of the little finger and lower finger, and measurements were made by dividing the right and left sides. To measure the reliability of the 3D motion analysis program, the degree of agreement and inconsistency between the measured values ​​using the goniometer and the 3D motion analysis program were compared. As a result of analyzing the concordance of the measured values ​​of the two measurement tools, 38 out of 44 items showed a very high degree of concordance. A discrepancy pattern was found in the item of divergence of the left thumb. Through the results of this study, it was found that the joint range of motion could be measured through the 3D motion analysis program, and the possibility of using it as a substitute for the goniometer could be investigated. In addition, based on the results of this study, it is expected that the research will be expanded to measure various joint motion ranges through the 3D motion analysis program, and that the 3D motion analysis program will be utilized in various clinical fields based on the advantages of convenience and accuracy of measurement.

벤치 프레스 운동 시 손목 각도에 따른 운동역학적 차이 분석

송승근 한국체육대학교 사회체육대학원 2025 국내석사

벤치 프레스 운동 시 손목 각도에 따른 운동역학적 차이 분석 송 승 근 한국체육대학교 사회체육대학원 운동건강관리전공 본 연구는 벤치 프레스 운동 시 손목 각도에 따른 운동역학적 차이 분 석을 통해 벤치 프레스 수행 시 상지 관절의 부상 위험을 줄일 수 있는 손목 각도를 제시하는데 목적이 있었다. 본 연구는 3년 미만의 웨이트 트레이닝 경력을 가지고 있는 20-30대 남 성 16명(age: 26.25±3.71 yrs., height: 175.01±7.14 cm, weight: 76.18±9.05 kg, 1RM: 83.66±19.22 kg)을 대상으로 수행하였다. 실험에 적용된 부하는 사전에 측정된 1RM의 70% 무게로 설정하였으며, 그립 너 비는 어깨너비의 150%로 설정하였고, 4회의 동작 중 3회의 연속적인 동 작을 분석하였다. 본 연구의 목적을 수행하기 위하여 적외선 카메라 (sampling rate: 100 Hz) 9대와 무선 근전도(sampling rate: 1,000 Hz) 4채널을 사용한 3차원 동작 분석을 실시하였으며, 동작 분석 프로그램인 Qualisys Track Manager 및 Visual3D를 통해 데이터를 취득 및 분석하 였다. 본 연구에서 벤치 프레스 운동 시 손목 각도에 따른 차이를 검증하 기 위하여 대응표본 t-검정(paired t-test)을 실시하였으며, 통계적 유의 수준 α=.05로 설정하였다. 본 연구 결과, 벤치 프레스 운동 시 손목 중립 상태는 손목 신전 상태 보다 어깨 관절의 증가된 굽힘, 벌림 그리고 내측 회전 각도와 증가된 가 동 범위를 나타내었으며(p<.05), 팔꿈치 관절에서는 팔꿈치 최대 굴곡 시 점에서 더 큰 굽힘과 모음, 그리고 내측 회전 각도를 나타내었다(p<.05). 또한, 팔꿈치 관절은 시상면과 횡단면에서 증가된 가동 범위를 나타내었 으며, 벤치 프레스 운동 시 바벨을 밀어내는 단축성 구간에서는 손목 신 전 상태에 비하여 손목 중립 상태에서 협력근인 앞어깨세모근이 더 낮은 근활성도를 나타냈다(p<.05). 본 연구에서 나타난 손목 각도에 따른 관절 각도 및 가동 범위의 차이 는 벤치 프레스 시 상해의 위험과 관련된 변인들이였으며, 손목 중립 상 태로 벤치 프레스 운동 시 손목 신전 상태일 때보다 더 상해의 위험이 낮 은 것으로 판단된다. 또한 손목 중립 상태는 손목 신전 상태에 비하여 더 낮은 협력근의 근활성도를 나타내어, 보다 주동근 활성을 중심으로 수행 할 수 있다고 판단된다. 본 연구는 상지 관절 부상 발생 위험이 큰 벤치 프레스 운동 중 손목 각도에 따른 차이를 비교함으로써, 손목 중립 상태로 수행 시 부상 위험 이 낮아지는 원인을 규명하였다. 따라서 상지 움직임 조절이 미숙한 초보 자나 비숙련자들은 벤치 프레스 운동 시 손목 중립 상태를 유지하는 것이 상지 관절의 부상 위험을 낮출 수 있다고 판단되며, 나아가 이를 통해 높 은 훈련 효과를 기대할 수 있어 손목 중립 상태를 유지하는 것이 안전하 고 효과적으로 동작을 수행할 수 있는 자세라고 생각된다. 주요어: 벤치 프레스, 시작 손목 각도, 3차원 동작분석 Analysis of Biomechanical Differences according to Wrist Angle during Bench Press Exercise Seunggeun Song Graduate School of Sports and Leisure Studies Korea National Sport University This study aimed to analyze the biomechanical differences between the neutral and the extended wrist angle during the bench press exercise and to determine the optimal wrist angle that can reduce the risk of upper limb injuries. The study 16 males who have less than three years of weight training experience participated in this study (age: 26.25±3.71 yrs, height: 175.01±7.14 cm, weight: 76.18±9.05 kg, 1RM: 83.66±19.22 kg). The load was set at 70% of the participants' 1RM, and the grip width was set at 150% of shoulder width. Three consecutive repetitions out of four were analyzed in this study. 3D motion analysis was conducted using nine infrared cameras (sampling rate: 100 Hz) and a four-channel wireless electromyography (EMG) system (sampling rate: 1,000 Hz). Qualisys Track Manager and Visual3D software used for data collection and analyzing, respectively. A paired t-test performed to find the significances and significance level was set at α =.05 The results showed that the neutral wrist position demonstrated greater flexion, abduction, and internal rotation angles, as well as an increased range of motion in the shoulder joint compared to the extended wrist position during the bench press (p<.05). For the elbow joint, the neutral wrist position exhibited greater flexion, adduction, and internal rotation angles at maximum elbow flexion (p<.05), along with increased ranges of motion in the sagittal and transverse planes (p<.05). During the concentric phase, the neutral wrist position resulted in lower activation of the anterior deltoid, a synergistic muscle, compared to the extended wrist position (p<.05). These findings suggest that the differences in joint angles and ranges of motion observed between wrist positions are closely related to injury risk during the bench press exercise. Performing the bench press with a neutral wrist position reduces the risk of upper limb injuries compared to the extended wrist position. Moreover, the neutral wrist position allows for greater reliance on the activation of primary muscles while reducing the activation of synergistic muscles. This study highlights the advantages of maintaining a neutral wrist position during the bench press, particularly for beginners or unskilled individuals who may lack control over upper limb movements. Maintaining a neutral wrist position is recommended for reducing the risk of injuries and achieving safe and effective training outcomes. Keyword : Bench press, Wrist angle position, 3D-motion analysis

경직형 양하지 뇌성마비아의 3차원 보행분석

김창주 대구대학교 2011 국내석사

본 연구는 3차원 보행분석을 통하여 경직형 양하지 뇌성마비아의 비정상적인 보행에 어떠한 변화가 일어나는지 알아보기 위해 8~11세 정상아 8명, 6~12세 경직형 양하지 뇌성마비아 8명을 대상으로 Hawk system 을 이용하여 보행의 변인을 측정하였다. 측정한 보행의 변인으로는 시-공간변인, 시상면, 관상면, 횡단면에서의 좌․우측 골반과 하지관절의 입각기 유각기의 최대․최소 각도를 측정하였다. 수집된 자료를 Orthotrak 6.4 와 EvaRT 6.1.1 소프트 웨어를 이용하여 처리 하였고 두 군 간의 차이를 알아보기 위하여 독립표본 T-test를 실시하였다. 1. 분속수, 보행속도, 활보길이, 단하지 지지기, 유각기는 경직형 양하지 뇌성마비아가 정상아에 비해 더 작게 나타났으며, 모두 유의한 차이를 보였다. 보간, 초기 양하지 접지기, 말기 양하지 지지기, 입각기는 경직형 양하지 뇌성마비아가 정상아에 비해 더 크게 나타났으며 모두 유의한 차이를 보였다. 2. 시상면상에서 골반과 고관절에서 입각기, 유각기 시 최대 각도는 좌․우측 모두에서 경직형 양하지 뇌성마비아가 정상아에 비해 더 크게 나타났으며 두 집단간 유의한 차이를 보였다. 골반, 고관절의 입각기, 유각기 시 좌, 우측 최소 각도, 슬관절, 족관절의 입각기, 유각기 시 최대, 최소 각도에서는 유의한 차이가 없었다. 3. 관상면상에서 좌측 골반과 하지 관절의 입각기, 유각기 시 최대, 최소각도에서 두 집단 간 유의한 차이를 보이지 않았다. 우측 골반과 족관절의 입각기, 유각기 시 최대․최소 각도, 고관절의 입각기, 유각기 시 최소 각도, 슬관절의 입각기 시 최대각도와 유각기시 최대․최소 각도에서 유의한 차이를 보이지 않았다. 우측 고관절의 입각기와 유각기시 최대각도와 슬관절에서 입각기 시 최소 각도에서는 유의한 차이를 보였다. 4. 횡단면상에서 좌측 골반은 입각기와 유각기 시 최대 각도에서 유의한 차이가 나타났다. 우측 골반은 입각기의 최대, 최소 각도와 유각기 시 최소 각도에서 유의한 차이가 나타났다. 이상의 연구 결과를 종합해 볼 때, 경직형 양하지 뇌성마비아와 정상아의 보행형태는 시-공간적인 변인 모두에서 차이를 보였으며, 운동학적 변인에서도 차이를 보였다. 이로 인해 경직형 양하지 뇌성마비아가 비효율적인 보행을 하고 있다는 결론 내릴 수 있는데, 이는 마비측 하지의 비대칭적인 신체 운동, 근육의 비정상적인 위상성 활동, 양하지의 관절의 운동범위 감소로 인해 자세 조절력과 균형능력 저하에 대한 보상작용으로 정상아에 비해 시-공간적 변인에서 모두 차이가 나타나게 되고 입각기와 유각기 시 운동학적인 관점에서 과도한 움직임과 제한이 발생하여 이와 같은 비효율적인 보행을 보이는 것으로 생각된다. The purpose of this study was to investigate gait variable differences between normal children and children with spastic diplegic cerebral palsy through the three dimensional gait analysis. The subjects employed on this study were 8 normal children of age of 8 to 11, and 8 children of age of 6 to 12 with spastic diplegic cerebral palsy. The survey is done by using Hawk System. The measured gait variables are temporal and spatial variables, sagittal plane, coronal plane, pelvis and joint of low extremity of transverse sections and measured the maximum and minimum angles of their stance phase and swing phase. Collected materials are processed by Orthotrak 6.4 and EvaRT 6.1.1 software, and to see the difference of between two, also performed independent sample called T-test. 1. The results of cadence, speed of the gait, stride length, single-limb support, and swing phase are all shown significantly less on the children with spastic diplegic cerebral palsy than the normal children (p<.50). The results of step width, initial double-limb phase, terminal double-limb support, and stance phase are shown significantly more on the children with spastic diplegic cerebral palsy than the normal children (p<.50) 2. From the sagittal plane, the maximum angles for the both right and left of pelvis and coxa from stance phase and swing phase are much bigger on the children with spastic diplegic cerebral palsy than the normal children, and it showed a significant difference between the two groups (p<.05). There were no significant differences on pelvis, stance phase of coxa, the minimum angles for the right and left of swing phase, knee joint, stance phase of ankle joint, and the maximum and the minimum (max/min) angles of swing phase (p<.05). 3. From the coronal plane, there were no significant differences between the two groups with stance phase of the left side of pelvis and the joint of low extremity, and with the maximum and the minimum angles in swing phase (p<.05). There were no significant differences on the max/min angles of the right side pelvis, stance phase of an ankle joint, the max/min angles in swing phase, stance phase of coxa, the minimum angles of swing phase, the knee joint's maximum angles in stance phase, and the max/min angles in swing phase (p<.05). However, from stance phase of the right side of coxa, the maximum angles in swing phase, and the knee joint's minimum angles in stance phase are shown a significant difference (p<.05). 4. From the transverse section, the outcome shown a significant differences on the left side of pelvis with the maximum angles in swing phase and stance phase (p<.05). There were also significant differences on the right pelvis with the max/min angles of stance phase, and the minimum angles of swing phase (p<.05). Based on the result of the study, there are gaps in the temporal-spatial variables and the kinematical variables between the children with spastic diplegic cerebral palsy and the normal children. As a result, we can conclude that the children with spastic diplegic cerebral palsy have an inefficient gait. Due to asymmetric physical movement, abnormal phasic muscle activity, and the reduction of a range of motion on the double-limb's joint with the paralysed side of the leg, there is a compensational physical reaction based on the reduction of a posture control and an ability of physical balance. Therefore, the children with spastic diplegic cerebral palsy are shown differences in temporal-spatial variables, compare to the normal children. Moreover, in kinematics' perspective, a one of the reason the inefficient gait would be because of the children's immoderate movements and certain restrictions are occurred in their stance phase and swing phase.

대퇴 절단장애인의 두 가지 마이크로프로세서-제어 무릎관절장치 착용에 따른 보행분석

이슬빛나 한서대학교 대학원 2026 국내석사

본 연구의 목적은 서로 다른 제어 구조를 갖는 두 종류의 마이크로프로 세서-제어 무릎관절장치(microprocessor-controlled prosthetic knee, MPK) 를 착용 조건에서 편측 대퇴 절단장애인의 보행 특성을 비교·분석하는 것 이다. 비교 대상은 상용 MPK인 Genium(이하 GMPK)과 국내 개발 MPK (이하 KMPK)로, 두 MPK는 모두 비구동식 MPK(energetically passive MPK)에 해당하나 유압 댐핑 구조 및 제어 전략이 상이하다. 본 연구는 트레드밀 기반 3차원 동작분석을 통해 시간-거리 변수, 운동형 상학적 변수, 운동역학적 변수를 평가하고, 보행주기 전 구간의 연속적인 파 형 차이를 통계적 파라메트릭 매핑(statistical parametric mapping, SPM)으 로 검정하여 두 MPK 간 차이가 나타나는 보행 구간을 분석하고자 하였다. 연구대상자는 편측 대퇴 절단장애인 3명으로 모두 성인이며, 기존 GMPK를 사용 중인 K-level 3 이상의 보행이 가능한 대상자였다. 동일한 소켓과 의지발을 유지한 상태에서 GMPK와 KMPK를 교차 착용하여 자가 선택 보행속도로 트레드밀 보행을 수행하였다. 각 조건에서 20개의 연속 보 행주기를 추출하여 시간정규화(0–100% gait cycle) 후 분석하였으며, MPK 간 변화의 크기는 paired Cohen’s d 효과크기로 산출하였다. 또한 관절각도, 관절모멘트, 관절일률(출력) 등 시간정규화 파형에 대해 SPM 기반 대응표본 t-검정을 적용하였다. 연구 결과, 시간-거리 변수에서는 두 MPK 간 차이가 전반적으로 작게 나타났으나, 운동형상학적·운동역학적 변수에서는 보행주기 내 특정 구간에 서 유의한 차이가 확인되었다. 특히 KMPK 착용 시 무릎관절 굴곡과 음의 출력이 입각기 및 유각기 일부 구간에서 증가하는 경향을 보였으며, 이러한 차이는 단일 피크값이 아닌 보행주기 내 연속 파형 수준에서 나타났다. 결 론적으로, 본 연구는 동일 대상자에서 두 MPK를 비교하고 SPM을 적용하 여 보행의 연속적 특성을 평가함으로써, MPK 제어 전략 차이를 해석하는 데 파형 기반 분석의 중요성을 제시한다. 다만 소표본 및 트레드밀 환경의 제한을 고려할 때, 향후 연구에서는 표본 확대와 다양한 보행 과제를 포함 한 추가 검증이 필요하다. 핵심어 : 편측 대퇴 절단장애인, 마이크로프로세서-제어 무릎관절장치, 트레드밀 보행, 3차원 동작분석 시스템, 통계적 파라메트릭 매핑 분석 The purpose of this study was to compare and analyze gait characteristics of individuals with unilateral transfemoral amputation under two different energetically passive microprocessor-controlled prosthetic knee (MPK) conditions. The devices compared were a commercially available MPK, the Genium (GMPK), and a domestically developed MPK (KMPK). Although both devices belong to the category of energetically passive MPKs, they differ in hydraulic damping structures and control strategies. Treadmill-based three-dimensional gait analysis was conducted to evaluate spatiotemporal parameters as well as kinematic and kinetic variables. To identify gait phases in which differences between the two MPKs occurred, continuous waveform differences across the entire gait cycle were examined using statistical parametric mapping (SPM). Three adult individuals with unilateral transfemoral amputation participated in this study. All participants were classified as K-level 3 or higher and were experienced users of the GMPK. While maintaining identical socket and prosthetic foot conditions, participants performed treadmill walking at a self-selected speed under both GMPK and KMPK conditions in a crossover design. For each condition, 20 consecutive gait cycles were extracted and time-normalized to 0–100% of the gait cycle. The magnitude of differences between MPK conditions was quantified using paired Cohen’s d effect sizes. In addition, SPM-based paired t-tests were applied to time-normalized waveforms of joint angles, joint moments, and joint power. The results showed that differences in spatiotemporal parameters between the two MPKs were generally small, whereas significant differences were observed in kinematic and kinetic variables during specific phases of the gait cycle. In particular, the KMPK condition demonstrated increased knee joint flexion and negative joint power during portions of the stance and swing phases. These differences were not limited to discrete peak values but were evident at the level of continuous gait cycle waveforms. In conclusion, by comparing two MPKs within the same individuals and applying SPM-based analysis, this study highlights the importance of waveform-level analysis for interpreting differences in MPK control strategies. However, given the small sample size and the limitations of treadmill-based gait analysis, future studies with larger samples and diverse gait tasks are warranted. Key words : unilateral transfemoral amputees, microprocessor-controlled prosthetic knee, treadmill gait, 3D motion analysis system, statistical parametric mapping

3차원 동작분석장치와 동적근전도를 이용한 물리치료사의 요추부 근골격계 부담 정도 평가

이지훈 연세대학교 보건대학원 2010 국내석사

실험계획법을 이용한 인체공학적 디자인의드럼식 세탁기를 위한 생체역학적 연구

김현동 연세대학교 대학원 2010 국내석사

만성 전방십자인대 파열 환자에서 평지와 계단 보행에서 운동형상학적 보상

양대석 을지대학교 2017 국내박사

서론 : 전방십자인대는 경골의 전방 전위를 제한하는 일차적인 정적 저항체이며, 완전 신전시 내회전의 주요 이차적 저항체 작용한다. 이러한 전방십자인대가 손상되면, 불안정성으로 인한 증상 외에, 슬관절 내측 구획의 연골 손상 및 퇴행성 변화를 초래하여, 결국에는 외상성 관절염을 일으킨다. 이런 이유로 전방십자인대 손상 후 환자가 실제 지면을 보행하거나, 계단을 오르거나, 달리기 혹은 피보팅(pivoting)을 하면서, 어떤 병적 보행을 하는지 많은 연구가 진행되었다. 그리고 전방십자인대는 고유감각에 중요한 역할을 하기 때문에 전방십자인대 파열은 슬관절 생역학의 신경근육 결과에 영향을 미치며, 이런 경우 슬관절에 부하가 가해질 때 이에 대한 기계적 자극에 대한 반응 실패로 몸 전체의 근육 움직임에 변화가 발생하므로 체간에서부터 하지 전반에 걸쳐서 보행에 대한 분석은 재활이나 수술의 효과를 평가하는데 중요할 것이라고 생각된다. 연구의 목적 : 이에 본 연구는 전방십자인대 손상 환자의 3차원 동작 분석을 이용하여, 평지 보행과 계단 보행에서 체간, 골반, 고관절, 슬관절, 족관절에서 전방십자인대 손상에 따른 운동형상학적 보상을 측정하고자 하였다. 가설 : 정상인과 비교하였을때, 전방십자인대 손상 환자에서 평지 및 계단 보행시에 슬관절 뿐만 아니라 체간, 골반, 고관절, 족관절에서 보행 변화가 나타날 것이다. 재료 및 방법: 본 연구는 다른 인대, 연골이나 반월판손상이 없는 만성 전방십자인대 손상 성인 환자 중 3차원 보행 분석 검사에 자원한 10례 (ACL-D 그룹, 남자 10명)과 외상의 병력이 없고 근골격계에 이상이 없는 정상인 10례(Normal 그룹, 남자 10명)를 대상으로 하였다. 근골격계에 변형이나 마비가 있는 경우에는 연구에서 제외하였다. 본 연구는 ACL-D 그룹과 Normal 그룹의 평지 보행과 계단 보행에 대하여 3차원 보행 분석을 하여, 기본적인 선형 지수, 체간, 골반, 고관절, 슬관절 족관절의 운동형상학(kinematics) 자료를 얻어, 두 군의 결과를 비교하여 전방십자인대 손상 환자들이 어떠한 병적 보행을 보이는지 분석하고자 하였다. 결과: 운동 선형 지수 결과에서 ACL-D 그룹과 Normal 그룹에서 보행속도(walking velocity), 분속수(cadence), 보장(step length), 활보장(stride length), 단하지 지지기(single support), 양하지 지지기(double support), 발 들림시기(time of toe off)는 유사한 형태를 보였다. Orthotrack으로 얻은 운동형상학 결과에 따르면 평지 보행과 계단 보행에서 Normal 그룹에 비해서 ACL-D 그룹은 관상면상에서 체간이 건측으로 측방굴곡하여 신체의 무게 중심을 건측으로 이동시키고, 슬관절이 상대적으로 내반되어 전방십자인대 결손에 따른 슬관절의 외측 부하를 줄이려는 보상 기전을 보였다. 시상면에서는 전방십자인대가 파열된 환자가 보행 시에 체간-골반-고관절이 정상인에 비해서 과신전하는 양상을 보였다. 이런 보행 자세는 가속과 감속을 줄이는 기전으로 사료된다. 횡단면에서는 슬관절이 외회전 되는 소견을 보여, 전방십자인대가 파열된 환자가 보행 시에 전방십자인대 결손에 보상하는 pivot-shift avoidance gait를 보였다. 또한 횡단면에서 체간-골반-고관절의 회전 움직임이 증가하였는데, 이는 시상면상의 보상 기전과 슬관절의 pivot-shift avoidance gait에 따른 활보장 감소를 확보하려는 기전으로 사료된다. 결론: 본 연구에서는 전방십자인대 손상 환자를 대상으로 하여 평지 보행과 계단 오르기 보행시 체간, 골반, 고관절, 슬관절, 족관절의 운동역학이 어떻게 변하는지를 연구하고 이를 건강한 정상인과 비교 분석한 논문이다. 결론적으로 평지 보행과 계단 오르기 보행시 정상보행과는 다른 보행을 보이며, 이는 전방십자인대 손상으로 인한 슬관절의 운동역학변화가 나타나고 이를 보상하기 위해서 체간에서부터 하지 전반에 걸쳐서 운동역학변화가 나타나게 된다.

역행성 견관절 전치환술 후 견갑골의 3차원 운동형상학 분석

김용인 을지대학교 2016 국내박사

서론: 역행성 견관절 전치환술은 관절와 상완 관절의 회전 중심(center of rotation)의 내측 이동을 통해 삼각근의 작용에 대한 회전 팔(moment arm)을 증가시키고 하방 이동을 통해 지렛대 팔(lever arm)을 증가시켜, 삼각근의 작용력을 높이는 동시에 상지의 거상 시 상완 컵(humeral cup)이 압박력을 받을 수 있도록 하는 수술 방법으로서 회전근 개 파열 관절병증, 견관절 가성 마비, 근위 상완골 골절의 불유합 및 부정 유합의 치료에 점차 그 적응증이 넓어지고 있다. 하지만 견관절의 움직임에 중요한 역할을 하는 견갑골 운동형상학(kinematics)의 역행성 견관절 전치환술 수술 이후 변화에 대해서는 연구가 드문 실정이다. 연구의 목적: 저자들은 역행성 견관절 전치환술을 시행받은 환자에서 광학 추적 장비(Optical tracking system, Motion Analysis Corporation, Santa Rosa, CA)를 이용하여 견관절 운동시 양측의 견갑골의 3차원적 운동형상학 및 견갑상완리듬(scapulohumeral rhythm)을 측정하여, 건측과 비교하여 수술 이후 어떠한 변화가 생기는지 알아보고자 한다. 재료 및 방법: 본원에서 2009년 1월부터 2012년 5월까지 회전근개 파열 관절병증으로 진단받고 역행성 견관절 전치환술을 Aequalis Reverse type (Tonier, Montbonnot, France)의 치환물을 사용하여 시행한 뒤 1년이상 추시가 가능하였던 환자 중 건측 견관절에 이상 소견이 없었던 13명을 대상으로 하였다. 총 13명의 환자는 모두 우측에 대해서 수술을 시행받았으며, 남성 1명, 여성 12명이었으며, 평균 연령은 72세였다. 견갑골의 위치변화 및 흉곽-견갑골 운동은 광학 추적 장비(Optical tracking system, Motion Analysis Corporation, Santa Rosa, CA)를 이용하였다. 본 연구에 사용된 광학 추적 장비는 6대의 카메라로 구성되어 있으며, 각 카메라는 적색-싱크로나이즈 링 스트로브(red-synchronized ring strobe)가 달려있는 디지털 카메라이다. 본 연구는 동작 포착(motion capture)의 횟수를 120Hz(초당 120회)로 하였다. 광인식 표식자는 견갑골의 3차원적인 움직임의 측정을 위해 견봉 쇄골 관절과 견봉각의 중앙점(midpoint between the most anterosuperior aspect of the acromioclavicular joint and the angle of acromion), 견봉각(the angle of acromion), 그리고 견갑극돌기의 기저부(the base of scapular spine)에 부착하였다. 그리고 관절 운동 시 견관절의 관절 범위를 확인하기 위해 상완골의 외과 및 내과에 부착하였고 관절와상완 관절의 회전 축은 견갑골의 골지점(bony landmark)을 이용하여 회귀분석을 이용하여 측정하였다. 흉곽의 기준을 잡기 위해 제 7경추와 제 8 흉추를 연결하는 선과 흉골(sternum)의 경절흔(jugular notch) 및 검상돌기(xiphoid process)를 연결하는 선을 만들어 이 두개의 선을 이용하여 인체의 가상 중심을 만들었다. 견관절 운동시 척추의 측굴 및 전, 후굴 등의 변수를 최소화하기 위해 피검자를 의자에 앉게 한 뒤 양측의 견관절을 동시에 검사를 진행하였다. 검사는 견관절의 시상면 굴곡(sagittal plane flexion) 및 견갑골면 외전(scapular plane abduction)을 피검자들이 할 수 있는 한 최대한으로 팔을 올리도록 하였다. 견관절을 최대한으로 거상하는 데까지 4초에 걸쳐서 견관절 운동을 시행하였으며, 각 움직임 별로 세차례씩 시행하게 하여 견갑골의 세가지 움직임에 대해서 각각 평균값을 측정하였다. 검사 전 피검자들이 견관절의 시상면 굴곡 (sagittal plane flexion) 및 견갑골면 외전(scapular plane abduction)을 적절하게 시행할 수 있도록 최대한 연습을 시행하였다. 상완골의 거상에 따른 견갑골의 3차원적 운동형상학을 상방 및 하방 회전(upward or downward rotation), 내회전 및 외회전(internal or external rotation), 후방 및 전방 경사(posterior or anterior tilting)를 측정하였으며, 이러한 정보를 바탕으로 견갑상완리듬(scapulohumeral rhythm)을 측정하여 역행성 견관절 전치환술을 시행받은 환측과 시행하지 않은 건측의 결과를 비교 분석하였다. 결과: 13명의 모든 피검자는 견관절의 시상면 굴곡과 견갑골면 외전시 최소 120도 이상의 상완골 거상이 가능하였다. 120°까지의 시상면 굴곡시 환측의 견갑골은 상방회전 53.1°, 내회전 47.2°, 후방 경사 20.5°, 건측은 상방회전 47.2°, 내회전 45.2°, 후방 경사 23.7°의 움직임을 보여 상방회전만 통계학적인 차이를 보였으며(P=0.035), 120°까지의 견갑골면 외전시 환측의 견갑골은 상방회전 55.1°, 내회전 46.2°, 후방 경사 20.9°, 건측은 상방회전 48.9°, 내회전 45.3°, 후방 경사 20.9°의 움직임을 보여 상방회전만 통계학적인 차이를 보였다(P=0.046). 견갑상완리듬은 시상면 굴곡 시 환측 1.25, 건측은 1.53이었으며(P=0.16), 견갑골면 외전시 환측 1.17, 건측은 1.45였다(P=0.21). 결론: 본 연구에서는 광학 추적장치를 이용하여 견갑골의 3차원적 운동형상학을 역행성 견관절 전치환술을 시행한 환측과 건측과 비교, 분석하였다. 그 결과 견관절을 시상면 굴곡과 견갑골면 외전하는 동안 역행성 견관절 전치환술을 시행한 환측은 건측에 비해서 견갑골의 3차원적인 움직임 중에서 오직 상방 회전만이 증가하고, 관절와상완관절의 움직임이 상대적으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.

Real-time analysis of golf swing motion using webcams and LED

박성우 서울대학교 대학원 2010 국내석사

정상 성인에서 3차원 동작 분석 방법에 의한 요추부 분절별 관절 운동 범위의 측정

최중경 서울대학교 2002 국내석사