트레드밀 보행 중 지면반력의 변화

이 연구의 목적은 보행 중 지반 반력 (GRF) 패턴의 가변성을 서로 다른 일정한 속도와 관련하여 조사하여 신경근 운동 시스템이 고유 한 속도로 최적화되었는지 여부를 조사하는 것이 었습니다. 10 명의 건강한 남성 피험자는 7.0 및 8.0 km / h의 속도로 러닝 머신을 걸어야했습니다. GRF의 세 가지 요소 [수직 전후 및 중간힘]은 각 다리에 대해 연속적으로 ~ 35 단계 동안 독립적으로 측정되었습니다. GRF 패턴을 정량화하기 위해 5 개의 인덱스의 첫 번째 및 두 번째 피크의 첫 번째 및 두 번째 피크가 정의되었습니다. 각 보행 속도에 대한 GRF 변동성을 평가하기 위해 이 5 가지 인덱스에 대해 변동 계수를 계산했습니다. 및 피크의 첫 번째 및 두 번째 피크에서의 첫 번째 및 두 번째 피크에 대해 변동성이 최소 인 속도 (5.5–5.8km / h)가있는 반면, 보행 속도의 증가와 관련하여 지수 변동성이 증가한다는 것이 분명해졌습니다.

 

 

이것은 신체의 전방 추진과 관련이 있습니다. 이러한 결과는 신경근 운동 시스템에 대한 "최적의 속도"가 있지만 추진 제어 메커니즘에만 있음을 시사합니다. 동일한 움직임을 주기적으로 반복하여 실행되는 동작입니다. 척추에 위치한 패턴 생성기 인 특정 신경 시스템이 주기적 운동 명령 생성에 자동으로 기여한다고 제안되었습니다. 그러나이 패턴 생성기는 걷기 동작의 유일한 결정 요인은 아닙니다. 걷는 움직임은 근골격 역학, 패턴 생성기, 척추 상 신경계로부터의 변조, 구 심성 변조를 포함하는 신경 및 기계적 동적 시스템의 상호 작용 또는 자기 조직화 과정의 결과로 나타납니다. 신경근 운동 시스템의 이러한 다중 조절은 걷기 운동의 가변성을 유도 할 수 있습니다.

 

 

그러나 과도한 변동성은 낙상과 관련된 한 가지 요인이 될 수 있으며, 시스템 이론에 따르면 과도한 변동성은 일반적으로 시스템 불안정성을 의미하기 때문에 적어도 부드러운 보행을 방해 할 수 있습니다. 따라서 보행 변동성은 가능한 한 작아야합니다. 실제로 건강한시스템은 보행 변동성을 잘 억제하는 반면, 보행 장애 환자와 마찬가지로 NML 시스템의 일부가 기능을 잃을 때 보행 변동성이 높습니다. 또한 높은 보행 변동성은 노인의 낙상 위험과 관련이 있습니다. 따라서 보행 시스템과 관련하여 낮은 보행 변동성은 시스템이 잘 안정되었음을 의미하고, 반대로 높은 보행 변동성은시스템이 제대로 안정화되지 않았 음을 의미합니다. 따라서 보행 변동성)을 측정하여 시스템의 안정성을 평가할 수 있습니다. 많은 연구에 따르면 걷는 단위 거리 당 대사 비용은 일반적인 보행 속 에서 최소화되고 기계적 효율성은 일반적인 보행 속도에서 최대화됩니다이러한 현상은 일반적으로 보행 최적화로 알려져 있습니다. 이 개념에 따르면 시스템은 일반적인 보행 속도에서 가장 잘 안정화된다.

 

 

즉, 보행 변동도 일반적인 보행 속도에서 최소화된다고 가정합니다. 보행 변동성의 최소화를 다루는 몇 가지 연구가 있습니다.러닝 머신 보행 작업 중에 보행 속도의 변동성이 보통의 보행 속도에서 최소라고보고했습니다. 동일한 결과가 정상적인 지상 걷기를 연구했습니다. 그러나 현재까지 보행 성능을 평가하기 위해지면 반력 (GRF)의 가변성을 분석 한 연구는 없습니다.

 

 

GRF는 보행과 관련된 외력이며 신체의 질량 중심 가속도에 영향을 미치기 때문에 보행의 대표적인 측정치로 간주됩니다이동의 목표는 질량 중심을 원하는 방향으로 안정적으로 구동하는 것입니다. 운동 학적 수준이 아니라 운동의 원인을 볼 수있는 것은 운동 학적 수준이므로, GRF는 걸음 길이나 걸음 폭과 같은 운동학보다는 보행을 특성화하는 데 더 적합한 전역 매개 변수 일 수 있습니다. 그러나 표준 지상 장착 측정 시스템을 사용하여 일정한 속도로 여러 단계에 대한 GRF를 얻는 것은 어렵습니다. 최근 몇 년 동안 트레드밀에 장착 된 여러 유형의 힘 플랫폼이 개발되었습니다이제 우리는 최신 모델을 사용하여 적절한 수의 단계에 대해 3 차원 GRF 데이터를 쉽게 얻을 수 있습니다.

 

 

러닝 머신 걷기 10 명의 건강한 남성 피험자가 실험에 자원했습니다. 피험자들은 보행에 영향을 미칠 수있는 병리로부터 자유로울 것을 요청 받았다. 그들은 실험에 참여하기 전에 사전 동의를했고이 연구는이 대학의 윤리위원회의 승인을 받았습니다. 기재. GRF는 4 개의 3 차원 압전 센서가 특별히 장착 된 트레드밀 에르고 미터로 측정되었습니다. 이 장치에는 사실상 두 개의 독립적 인 트레드밀이 나란히 배치되고 간격으로 분리 된 두 개의 워킹 벨트가있었습니다. 트레드밀은지지 단계 동안 각하지에 의해 유도 된 GRF를 개별적으로 측정 할 수 있도록 기계적으로 독립적이었습니다.

 

 

이를 위해 각 런닝 머신은 금속 프레임에 제작되었으며 자체 모터로 구동되며 동일한 지지대에 고정되었습니다. 모터를 포함한 모든 트레드밀 부품은 4 개의 수정 변환기를 통해지면에 단단히 고정되었습니다. 이 측정 시스템의 고유 주파수는 였으며 제조업체는 수직 구성 요소의 경우  수평 구성 요소의 경우 의 선형성을 보장했습니다. 또한최근에 같은 종류의 트레드밀을 자세히 조사했습니다. 최대 비선형 성은로 전후방 력비선형 성을 제외하고는. 우리는 또한 비선형 성을 테스트했으며 제조업체가 제공 한 수준과 유사하게 충분히였습니다.