Korean Journal of Applied Biomechanics (한국운동역학회지)

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A Kinetic Analysis of the Lower Extremity during Walking on Three Different Stair width in Healthy Adults

성인 계단보행 시 계단 너비에 따른 하지의 운동역학적 분석

  • Published : 2008.12.30
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Abstract

The purpose of this study was to investigate kinetic variables of the lower extremity during walking on three different stair widths in healthy adults. Ten healthy college-aged adults($23.5{\pm}3.5$) recruited for this study. Each stairs with the same height and length(l8cm and 90cm) under the Korean Constructional Law but three different widths(26cm, 31cm and 36cm) were conducted for this study. One force plate(9286AA, Kistler Co.) was put on third stairs. One-way ANOVA was performed to find the stair width effects during stair walking and the following findings ware obtained. There was significantly decreased in ankle resultant joint moment at Pull-Up phase(p<.05) and, significantly increased in knee extension moment during mid-stance phase as stair width increase(p<.05), but there was no significance in ankle resultant joint moment was found at Forward Continuance Phase in Ascending Stair Walking and There was significantly increased in ankle resultant joint moment as stair width increase during mid-stance phase(p<.05) and no significance in knee and hip resultant moments among the stair width in descending stair walking.

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.

Keywords

References

  1. 김유신, 김은정, 서충진.(2006) 계단 오르기와 내리기 동작 시 하지분절의 보행형태 및 EMG비교분석. 한국체육학회지, 45(4), 535-545.
  2. 김희수(2004). 보행시 노인과 어린이의 상체 분절과 관절에 대한 운동학적 분석. 한국체육대학교 대학원 박사학위논문.
  3. 류지선, Joseph Hamill. (2003). 운동역학 실험. 대한미디어.
  4. 이경옥, 허승연.(2001). 유아보행의 운동학적 종단연구. 한국여성체육학회지, 15(1), 141-154.
  5. 은선덕.(2003). 계단 오르기 동작 시 계단 높이에 따른 하지관절 모멘트의 변화 분석. 한국운동역학회지, 13(1), 121-137.
  6. 은선덕, 이기광, 서정석.(2004). 계단 걷기 시 노인과 젊은이의 동작에 관한 운동역학적 차이 연구. 한국사회체육학회지, 22, 511-522.
  7. 은선덕, 이영석.(2004). 노인의 계단 오르기 활동시 계단 높이가 지지기 동안의 하지 관절 모멘트에 미치는 효과. 한국체육학회지, 44(5), 405-414.
  8. 은선덕.(2006). 노인의 계단 내려가기 동작 시 계단 높이와 하지 관절 모멘트와의 관계 연구. 한국운동역학회지, 16(4), 31-38.
  9. 이재훈.(2005). 계단보행 시 노인의 하지에 관한 운동역학적 분석. 한국체육대학교 대학원 석사학위논문.
  10. 정남주.(2002). 계단보행 시 몸통 기울기와 발착지 유형에 따른 하지분절의 역학적 에너지 변화. 한국체육대학교 대학원 박사학위논문.
  11. Andriacchi. T.P., Andersson, G.B.J., & Fermier, R.W. (1980). A study of lower-limb mechanics during stair-climbing. Journal of Bone and Joint Surgery, 62-A, 749-757.
  12. Andriacchi. T.P., Galante. J.O., & Fermier. R.W. (1982). The influence of total knee-replacement design on walking and stair-climbing. Journal of bone and joint surgery, 64-A, 1328-1335.
  13. Andriacchi, T.P., & Mikoz R.P. (1991). Musculoskeletal dynamics, locomotion and clinical applications. In Basic Orthopaedic Biomechanics (Edited by V. C. Mow and W. C. hayes), 51-92, Raven Press, New York
  14. Costigan, P.A., Wyss, U.P., Li, J., Cooke, T.V.D., & Olney, S.J. (1992). Force and moment at the knee during stair-climbing. Proc. XIVth Congr. Int. Society of Biomechanics, Paris, France, 288-289.
  15. Cohen H.H., & Templer J. (1985). An analysis of occupational stair accident patterns. Journal of Safety Research. 16(4), 178-181.
  16. Cohen H.H. (2000). A field study of stair descent. Ergon. Des, spring, 11-5.
  17. Kowalk D.L., Duncan J.A., & Vaughan C. L. (1996). Adbuctuin-adduction moment at the knee during stair ascent and descent. Journal of Biomechanics, 29, 383-388 https://doi.org/10.1016/0021-9290(95)00038-0
  18. McFadyen, B.J., & Winter, D.A. (1988). An intergrated biomechanical analysis of normal stair ascent and descent. Journal of Biomechanics, 21(9), 733-744 https://doi.org/10.1016/0021-9290(88)90282-5
  19. Morrison J.B. (1969) Function of the knee joint in various activities. Journal of Biomedical Eng., 4(12), 573-580
  20. Nigg, B.M., & Segesser, B. (1992). Biomechanical and orthopedic concepts in sport shoe construction. Medicine and Science in Sports and Exercise, 24(5), 595-602
  21. Nisell. R. Mizrahi J., Ekholm J. (1987). Knee and ankle wad during step-down activities. Biomechanics, X-B, Champaign, IL: Human Kinetics. 1137-1142.
  22. Salsich G.B., Brechter J.H., Powers C.M. (2001). Lower extremity kinetics during stair ambulation in patients with and without patellofemoral pain. Clinical Biomechanics, 16(10), 906-912. https://doi.org/10.1016/S0268-0033(01)00085-7
  23. Shumway-Cook A., Woollacott M. (1997). Attentional demands and posture control: new insights for assessing and treating instability in order adults. Talk given at the APTA annual meeting, June.

Cited by

  1. Influence on the Ground Reaction Force Parameters According to Wearing Positions of Backpacks During Stair Ascending and Descending vol.25, pp.1, 2015, https://doi.org/10.5103/KJSB.2015.25.1.085
  2. Investigation of the Ground Reaction Force Parameters According to the Shoe's heel Heights and Landing Distance during Downward Stairs on Bus vol.24, pp.2, 2014, https://doi.org/10.5103/KJSB.2014.24.2.151
  3. The Analysis of GRF and joint angles of young and older adult by Vibration Stimulation on the Ankle-Joint in stair-descent activity vol.32, pp.1, 2011, https://doi.org/10.9718/JBER.2011.32.1.061
  4. Analysis of the Ground Reaction Force Parameters According to the Change of Position and Weights of Bag during Downward Stairs Between Dominant and Non-dominant in Upper & lower limbs vol.24, pp.1, 2014, https://doi.org/10.5103/KJSB.2014.24.1.043
  5. Biomechanical Alterations in Gait of Stair Decent with Different Treads during Pregnancy vol.19, pp.2, 2009, https://doi.org/10.5103/KJSB.2009.19.2.205
  6. Biomechanical Analysis of the Effect that Various Loads has on the Lower Limbs while Descending Stairs vol.23, pp.3, 2013, https://doi.org/10.5103/KJSB.2013.23.3.245