보행 시 지지기반 급변에 대한 하지 근신경의 반응

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 보행 시 지지기반이 갑자기 변했을 때 이에 반응하는 하지의 근육과 신경들의 변화를 조사하기 위한 것이다. 이러한 연구의 수행을 위해 먼저 건강한 성인들을 대상으로 지지기반의 급작스런 변화를 줄 수 있는 함정판을 만들어 그 위를 걷게 하였다. 연구대상자의 오른발을 함정판에 딛게 하는데, 이 때 함정판의 윗면이 '오른발의 외측'으로 기울어지거나, '오른발의 내측'으로 기울어지게 함으로써 각각 내번과 외번 상황에서의 반응을 조사하였다. 또 함정판의 윗면이 떨어지는 시간을 조절하여 뒷꿈치가 땅에 닿고 체중이 앞꿈치로 옮겨가기 직전인 '땅에 닿은 후 0.3초 후', 앞꿈치로 옮겨진 체중이 왼발로 옮겨가기 직전인 '땅에 닿은 후 0.5초 후'로 나누어 총 4가지 조건에 대한 하지 근육의 반응을 조사하였다.
연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 함정판에 오른발이 닿을 때부터 왼발이 지면에 닿을 때까지의 시간이 '땅에 닿은 후 0.5초 후'가 '땅에 닿은 후 0.3초 후'보다 길게 나타났는데, 이는 함정판에 발이 닿고 나서 0.3초 후에서는 신체중심이 옮겨져 가는 구간이므로, 이 때 지지면이 변할 경우 균형을 잡기 위해 다른 발을 재빨리 디디기 때문이다.
둘째, '오른발의 내측 기울어짐 0.3초 후'에서 하지 각 근육들이 EMG 최대값의 평균이 가장 높게 나타났는데, 이로 미루어 볼 때, 이 실험조건이 각 근육들에 충격을 많이 주는 것으로 생각된다. 또 종아리 근육인 비복근은 모든 조건에서 많이 활성화되어 있었다.
셋째, 보행하고 있는 동안 '땅에 닿은 후 0.3초 후' 조건에서 모두 허벅지 앞 부분 근육인 대퇴이두근의 활동량이 증가했는데, 이렇게 함으로써 빠르게 변하는 지지면의 급격한 변화에 대처하는 것으로 생각된다.
넷째, 지지기반이 빠르게 변할 때 종아리 뒷 부분 근육(가자미근, 비복근)의 근활동이 상대적으로 활발하게 나타났다.
따라서 지지기반이 급격히 변할 시 종아리 뒷 부분 근육들, 허벅지 앞 부분 근육들을 강화시킬 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study's purpose is to investigate the effects on leg muscle activity caused by perturbation, using a trapdoor system during the support phase of gait for healthy adults (n = 6, height 177.5±5.5cm, weight 81.0±9.5kg, age 30.0±3.3yrs). The trapdoor had the functional ability of causing inversion or eversion. The release time for the trapdoor was specified for two times, 0.3 and 0.5 seconds after heel contact. While altering these variables, EMG was recorded for the leg muscles (rectus femoris, biceps femoris, vastus lateralis, tibialis anterior, gastrocnemius, soleus). The following conclusions were derived.
1. The steptime was longer for the 0.5s eversion than 0.3s inversion condition. So in order to regain stability after the perturbation the unsupporting leg reached forward rapidly. This quick reflex can be observed through the center of pressure (COP) and its rapid change in direction.
2. The gastrocnemius was activated throughout the total experiment. There was a low amount of activity recorded in the rectus femoris, vastus lateralis and tibialis anterior except for the condition of inversion 0.3s. For most of the conditions, the highest average EMG peak values were recorded during the condition of inversion 0.3s.
3. The iEMG patterns were similar for the conditions of inversion 0.3s and eversion 0.3s. To cope with the rapid change in these conditions, the biceps femoris was activated.
4. During the experiment except for the condition of normal gait, the activity of the soleus and gastrocnemius was relatively high. Therefore, to prevent injury from perturbation of the lower leg strengthening of the soleus and gastrocnemius is required. Likewise to prevent injury to the thigh strengthening for the biceps femoris.