• 생명과학회지
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• 제14권3호
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• pp.484-489
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• 2004

인공관절은 21세기 정형외과 발전의 주요변화들 중의 하나이다. 1997년이래 전 세계적으로 무릎인공관절(Total Knee Arthroplasty: TKA)을 사용하는 사람들이 해마다 약 600,000명씩 증가하고 있는 추세이고 미국에서만 인공관절을 사용하고 있는 사람들이 210,000명에 달하고 있으며 그 시장은 대략 $5 billion을 넘고 있다(7). 무릎인공관절은 일상생활에서 의자에 앉았다 일어날 때 계단을 올라 갈 때 등, 무릎의 근 모멘트가 적당한 활동을 해서 무릎관절 근육에 지레와 같은 작용을 하게 하고, 완전한 무릎으로 정상인의 무릎과 같은 기능을 오랫동안 유지하게 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 무릎인공관절 디자인 시 정상적인 무릎 회전축(normal knee's axes of rotation)들의 정확한 위치를 파악하는 것은 중요하다. 인공관절 수술 후 무릎관절의 신전과 굴곡 운동을 하는 동안 하나의 회전축(single-axes)을 가진 하나의 회전 반경(single-radius)을 알아보는 것은 여러 축(multi-axes)으로 움직이게 된다는 다축 회전반경(multi-radius)을 분석하기에 앞서 중요한 연구이다. 따라서 본 연구에 서는 무릎이 신전운동과 굴곡 운동 시 신전과 굴곡 모멘트를 만들어내는 대퇴 사두근(quadriceps muscle)과 무릎 오금근 (hamstring)의 역할을 알아보았고, 또한 모멘트와 대퇴 사두근의 iEMG 형태를 파악하였다. 본 연구를 수행하기 위해 무릎인공관절 수술을 받고 1년과 3년이 지난 정상적인 생활을 하는 피검자(1년2명, 3년2명)를 대상으로 Isometric 테스트를 위한 KIN-COM III을 사용하여 60$^\circ$, 30$^\circ$의 무릎굴곡 측정을 하였고, Isokinetic concentric 테스트를 위해서 무릎굴곡각도의 $10^\circ$-80$^\circ$까지 움직임을 측정하였다 또한 15$^\circ$-75$^\circ$까지의 신전운동(sit-to-stand movement)과 굴곡운동(stand-to-sit movement)을 실시하여 시간의 차이, 내전과 외전의 차이 그리고 iEMG의 차이를 알아보았다. 본 연구의 데이터는 여러 번의 실험을 통하여 가장 일반적인 수치를 사용하였다. 이 때 16-channel BTS TELEMG를 사용하여 대퇴사두근과 무릎오금근의 근육활동모양을 알아보았다. 본 연구결과는 시술 후 3년이 지나면서 TKR (Total Knee Replacement)의 대퇴 사두근 토큐가 약해지는 것으로 나타났고, iEMG 실험에서는 N-TKR (Non-Total Knee Replacement)의 대퇴 사두근이 TKR의 대퇴 사두근 보다 근 수축력이 더 크게 발휘되는 것으로 밝혀졌다. 단축회전반경의 굴곡과 신전의 $10^\circ$-80$^\circ$까지의 각 속도는 굴곡동작이 1.19s, 신전 동작이 1.68s로 나타났다. 굴곡과 신전동작에서 다리의 외전(abduction)의 각도변화는 굴곡 시 5.5$^\circ$, 신전 시 5.2$^\circ$로 나타났고, 내전(adduction)의 각도변화는 굴곡 시 7.2$^\circ$, 신전 시 6.1$^\circ$로 나타났다. 대퇴 사두근의 iEMG변화에서는 15$^\circ$-60$^\circ$까지 vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF) 모두 굴곡동작에서 큰 값으로 나타났고, 61$^\circ$-75$^\circ$사이에서는 신전동작에서 iEMG가 큰 값으로 나타났다. 이와 같은 결과들은 인공관절 수술자들의 다축회전 반경을 분석하기에 앞서 중요한 선행연구가 될 것으로 생각된다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권2호
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• pp.75-83
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• 2008

본 연구의 목적은 보행 속도의 차이에 따른 최대 관절 모멘트와 최대 모멘트 발생 시점의 관절 각도 상관관계를 규명하는데 있다. 8명의 $20{\sim}30$대 남성을 대상으로 보행 속도의 3가지 단계(1.5m/s, 1.8m/s, 2.1m/s)를 나누어 속도에 따른 보행을 실시하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 1. 보행 속도가 증가함에 따라 무릎 최대 신전 모멘트는 증가하였고, 굴곡, 외전 모멘트는 큰 영향을 받지 않았다. 2. 최대 신전 모멘트가 발생하는 시점의 무릎 관절 각도는 굴곡의 움직임이 커졌으나, 다른 무릎 관절 각도에는 변화가 없었다. 3. 힙 최대 신전, 굴곡, 외전 모멘트는 증가하였다. 4. 최대 굴곡과 신전 모멘트가 발생하는 시점의 힙 관절 각도의 신전과 굴곡의 증가 현상을 보였으나, 최대 외전 모멘트가 발생하는 시점의 무릎 관절 각도에는 변화가 없었다. 5. 무릎 최대 신전, 굴곡, 외전 모멘트와 무릎 관절 각도를 least square method를 이용하여 적합도 검사를 실시한 결과 R2값이 높게 나타나 상관관계의 설명력이 높았다. 이렇게 근사된 곡선의 근사식은 보행 속도에 따른 무릎 관절의 평가 자료로 이용될 것으로 기대된다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권3호
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• pp.83-92
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• 2008

본 연구는 외측운동과 비교하여 양측운동의 운동형태와 속도에 따른 역학적 특성을 규명하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 13명의 20-30대 남성을 대상으로 좌우 외발과 양발의 등속성 무릎 굴곡과 신전을 3가지 속도(120, 240, $450^{\circ}$/s)에서 실시하였다. 분석 결과, 3가지 속도의 무릎의 굴곡과 신전에서 대체적으로 외측운동의 합보다 양측운동에서의 역학적 출력(토크와 파워)이 감소하는 양측운동손실이 나타났다. 그러나 $450^{\circ}$/s의 신전에서는 양측운동에서 오히려 토크의 증가하는 양측운동강화가 나타났다. 특히 동일 근육에서 발생하는 각 개인의 양측운동지수는 운동속도가 변하더라도 일정 부분 유의한 상관을 보였다(120신전-240신전, 120굴곡-240굴곡, 240굴곡-450굴곡). 반면 굴곡과 신전과 같이 주동근이 다른 운동에서 집단 전체의 양측운동지수는 속도에 따라 유사한 패턴의 경향을 보였으나 각 개인의 양측운동지수는 유의한 상관이 나타나지 않았다. 이를 통해 각 개인의 근신경적 특성이 양측운동의 결과를 좌우하는 주요한 요인이 될 수 있음을 추측할 수 있다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권4호
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• pp.161-169
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• 2008

이 연구는 성인 남성을 대상으로 계단 너비에 따른 계단 보행의 지지국면 시 하지분절의 역학적 변인을 정량적으로 분석하여, 보다 효과적인 계단의 너비를 제시하고자 실시하였으며, 이를 위해 20대의 남자 대학생 10명이 참여하였다. 계단의 높이는 18cm, 최소폭은 90cm로 동일하나 디딤면의 너비가 각각 26cm, 31cm, 36cm인 세 개의 계단을 사용 하였다. 이때 사용된 계단의 세 번째 디딤면에 지면반력기를 설치하여 지지구간의 하지관절 모멘트를 분석한바 다음과 같은 결론을 얻었다. 상향계단보행에서 발목관절의 굴곡/신전 모멘트변화를 분석한 결과 계단의 너비가 증가 할수록 pull-up 단계의 peak 모멘트가 감소하였으며(p<.05), 무릎관절에서는 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비가 증가할수록 무릎에 작용하는 신전모멘트가 중지지기에 증가하는 것으로 나타났다(p<.05). 그러나 고관절에서 차이가 없는 것으로 나타났다. 그리고 하향계단보행에서 발목관절의 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비가 증가할수록 지지기 동안 저측굴곡과 배측굴곡의 차이가 확연히 나타나는 것으로 나타났으며(p<.05), 무릎관절과 고관절에서는 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비에 따라 신전 모멘트의 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.

• 대한정형외과학회지
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• 제54권3호
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• pp.254-260
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• 2019

목적: 슬관절 전 치환술 시, 90° 굴곡과 신전 시의 간격(gap) 차이와 술 후 1년째의 슬관절 기능과의 관계를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2017년 3월부터 6월까지 골관절염 환자를 대상으로 하여 시행된 내비게이션을 이용한 전치환술의 연속된 82예를 대상으로 시행된 전향적 연구이다. 간격 측정은 내비게이션을 이용하였으며, 슬개골을 towel clip을 이용하여 정복한 이후 간격을 측정하였다. 신전 시의 내측과 외측 간격의 평균과 90° 굴곡 시의 내측과 외측 간격의 평균값을 구한 이후 간격 차이(90° 굴곡 시의 간격-신전 간격)를 계산하였다. 간격 차이<0 mm, 0 mm≤간격 차이<2 mm, 2 mm≤간격 차이를 각각 1군, 2군, 3군으로 나누었다. 술 후 1년째, Knee Society score (KSS)와 함께 무릎의 최대 굴곡 각도를 측정한 이후, 각 군 간의 값을 비교하였다. 결과: 간격 차이의 값에 따라 나눈 군의 수는 1군이 37예, 2군이 29예, 3군이 16예였다. 술 후 1년째의 KSS knee는 평균 81.21±8.31, KSS function은 71.34±9.84, 그리고 무릎의 최대 굴곡 각도는 126.48°±7.28°였다. 간격 차이에 따른 1년 후의 KSS의 값은 통계적으로 유의한 차이가 없었다. Mann-Whitney test를 이용한 두 군 간의 비교에서 2 mm≤간격 차이를 보이는 3군이 1군과 2군에 비하여 통계적으로 유의하게 큰 최대 무릎 굴곡 각도를 보였다. 결론: 슬관절 전 치환술 시, 90° 굴곡 시의 간격이 신전 시의 간격보다 2 mm 이상 큰 경우에서 다른 군에 비하여 술 후 1년째의 최대 무릎 굴곡 각도가 통계적으로 유의하게 높았다.

• 디지털융복합연구
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• 제12권9호
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• pp.407-415
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• 2014

본 연구의 목적은 펜싱의 각 세부종목과 성별에 따른 팡트 동작에서의 무릎관절 운동역학을 분석하고 무릎 신전근의 다양한 속도에 대한 등속성 근력을 측정하여, 이들의 상관관계를 확인함으로써 펜싱 세부종목과 성별에 따른 훈련프로그램 및 재활프로그램을 개발하는 데에 기초 자료를 제공하고자 하는 것이다. 대한민국 국가대표 선수촌에서 훈련 중인 플뢰레 10명 (남자4명), 에페 10명 (남자 6명), 사브르 11명 (남자 5명) 등 총 31명의 엘리트 펜싱선수들을 대상으로 하였고, $60^{\circ}/s$, $180^{\circ}/s$, $300^{\circ}/s$의 각속도에 대한 무릎 신전근의 원심성 및 구심성 등속성 근력(PT/BW, WK/BW)과 팡트 동작에서 발생하는 무릎관절의 굴곡 (P1) 및 신전 (P2) 각가속도를 측정하였다. 무릎 신전근과 무릎관절 각가속도의 상관관계를 피어슨의 상관관계 계수 (r)를 통해 확인하였고, 모든 통계적 유의수준은 ${\alpha}=.05$로 설정하였다. 펜싱에서 기본이 되는 팡트 동작에서의 무릎관절 움직임에 있어서 요구되는 무릎 신전근의 근력이 펜싱의 세부종목과 성별에 따라 차이가 난다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.323-330
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• 2009

무릎의 신전이 방해되는 이유는 여러 가지가 있다. 하지만 우리가 특별히 구조적인 기형을 환자에게서 찾아내지 못하는 한 넙다리근육 강화나 신전을 위한 하지 폄근육군 완화운동 방법을 알려주는 것 이외에 별달리 해줄 수 있는 것이 없다. 이 연구에서 저자는 Sacro-Occipital Technique을 활용한 무릎 움직임 방해 완화에 대하여 새로운 사례연구를 하였다. 이 연구에서는 무릎을 완전히 펴고 서지 못하는 14세의 여학생에게 7회의 S.O.T categoryⅠ. 방법이 적용되었으며 이로서 별다른 방해 없이 무릎을 펴고 설수 있게 되었다. 대체적으로 무릎을 곧바로 펴지 못하는 많은 경우 근육 연조직 마사지 등을 뒤넙다리근에 적용하여 완화 시켜 보기도 한다. 그러나 만약 이러한 방법들이 잘 듣지 않는다면 S.O.T categoryⅠ. 방법을 고려하여 보는 것도 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권3호
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• pp.153-160
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• 2017

보행 분석은 다양한 지형에서 수행되고 있으나 지형이 변화되는 시점에서의 보행 분석 연구는 보고된 바 없다. 본 연구의 목적은 삼각경사 보행 시 지형이 변화되는 시점에서 발목 및 무릎 관절의 운동학과 운동역학을 평지 보행과 비교 분석하는 것이다. 3차원 동작분석 시스템과 지면 반력기를 사용하여 성인 남성 18명의 하지 운동학 및 운동역학 자료를 획득하였다. 삼각경사 보행에서 최대 발목 배측굴곡각 및 모멘트와 최대 무릎 신전 모멘트가 평지보행과 비교하였을 때 증가하였다(p<0.05). 삼각경사의 상승경사 보행 시 $50^{\circ}$가 넘는 무릎 굽힘각과 그 시기에 발생하는 큰 무릎 신전 모멘트는 슬개대퇴증후군의 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다. 또한 삼각경사의 하강경사 보행에서 증가된 발목 배측굴곡 운동범위는 비복근과 아킬레스건 부상 위험을 높일 수 있을 것으로 보인다.

• 한국운동역학회지
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• 제18권3호
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• pp.33-42
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• 2008

이 연구는 생횔체육 프로그램으로서의 태권에어로빅스 옆차기 동작의 운동학적 분석으로 대상자는 숙련자와 비숙련자 각 7명으로 하였다. 자료는 Qualisys사의 Proreflex MCU-240 카메라 7대를 샘플링 율(sampling rate), 100frames/sec로 촬영한 후 Qualisys System(SWEDEN)의 QTM(Motion Capture Software)으로 위치 좌표를 얻었으며 Visual3D를 사용하여 연구변인을 산출하였고, 두 집단간의 평균치 차이 검정은 SPSS 12.0K의 독립 t-test를 유의수준 p<.05로 실시하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 구간별 소요시간은 전 구간에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 2. 무릎 각도의 경우 제2 무릎최대굴곡순간(p=0.046, F=4.925)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 3. 무릎 각속도의 경우 제1 무릎최대굴곡순간(p=0.031, F=5.940)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 4. 힙의 굴곡/신전 각도는 제2 무릎최대굴곡순간(p=0.012, F=8.668)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 5. 힙의 외/내전 각속도는 무릎최소굴곡순간(p=0.019, F=7.324)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 6. 힙의 외/내측 회전각속도는 무릎최소굴곡순간(p=0.005, F=11.87)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.207-214
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• 2016

본 연구의 목적은 무릎 신전 제한형 보조기 착용 후 보행시 하지 내 협응에 미치는 영향을 평가하는 하는 것이다. 본 연구에는 7명의 건강한 성인 남성($32.3{\pm}2.7$ 세, $175.2{\pm}3.8cm$, $76.2{\pm}8.7kg$)이 참여하였다. 이들은 무릎보조기를 착용하거나 착용하지 않고 10m의 평지를 보행하였다. 이때 시공간적 파라미터, 하지의 각도, 하지 내 연속상대 위상(CRP)를 측정 및 계산하였다. 그 결과 시공간적 요인은 차이가 없었다 (all p > 0.05). 무릎보조기 착용 시 엉덩관절의 가동범위 및 각도 변화는 없었으나, 무릎관절의 가동범위는 감소하였으며 ($65.5{\pm}3.75^{\circ}$ vs. $60.5{\pm}3.5^{\circ}$, p < 0.05), 최대 굴곡 역시 감소하였다 (입각기: $31.9{\pm}4.6$ vs. $25.6{\pm}5.5$, 유각기: $76.7{\pm}3.1$ vs. $68.9{\pm}3.4$, all p < 0.05). 발목관절의 가동범위는 변화가 없었으나, 최대 배측굴곡 ($22.4{\pm}2.6$ vs. $19.2{\pm}2.1$, p< 0.05)은 감소하였으며, 최대 족저굴곡이 증가하였다 ($9.5{\pm}3.0$ vs. $15.7{\pm}2.2$, p<0.05). 대부분의 CRP는 차이가 없었으며, 유각기 엉덩관절과 무릎관절 사이의 CRP만 감소하였다 ($93.0{\pm}7.8$ vs, $84.7{\pm}4.9$, p < 0.05). CRP의 표준편차는 대부분 증가하였다 (유각기 엉덩관절과 무릎관절사이: $25.1{\pm}6.7$ vs. $32.4{\pm}1.9$, 입각기 무릎관절과 발목관절사이: $46.0{\pm}12.9$ vs. $80.1{\pm}31.1$, 유각기 무릎관절과 발목관절 사이: $34.5{\pm}4.1$ vs. $37.6{\pm}3.1$, all p < 0.05). 이와 같은 결과로부터 무릎 신전 제한형 보조기 착용은 관절의 각도, 하지 내 협응에는 영향을 미치지만, 보행특성에는 큰 영향을 미치는 않는다는 것을 확인하였다.