표준형 휠체어 추진시 휠손잡이 촉수위치 특성에 관한 연구

한국전문물리치료학회지 제 9권 제 2호

KAUTPT Vol. 9 No. 2 2002.

표준형 휠체어 추진시 휠손잡이 촉수위치 특성에 관한 연구

권혁철

대구대학교 재활과학대학 재활과학과 공진용

대구대학교 대학원 재활과학과 재활과학전공

Abstract

Biomechanical Characteristics of Hand Rim Contact Orientation During Wheelchair Propulsion: A Literature Review

Kwon Hyuk-cheol. Ph.D .• P.T.

Dept. of Rehabilitation Technology, College of Rehabilitation Science, Daegu University Kong Jin-yong. M.S .• P.T.

Dept. of Rehabilitation Science, Graduate School, Daegu University

The purpose of this paper is to provide the reader with a pertinent inforrnation and research trends of biomechanics in wheelchair propulsion. Biomechanical studies for wheelchair propulsion mainly focus on the most suitable propulsion perlorrnance and methods for preventing upper extremity injuries. Recent issues have concentrated on wheelchair propulsion style and cycle mainly because of the high prevalence of repetitive strain injuries in the upper extremely such as shoulder impingement and carpal tunnel syndrome. Optimizing wheelchair propulsion perlorrnances as well as medical reflections are presented throughout the review. Inforrnation on the underlying musculoskeletal mechanisms of wheeIchair propulsion has been introduced through a combination of data collection under experimental conditions and a more fundamental mathematical modelling approach. Through a synchronized analysis of the movement pattem and muscular activity pattem, insight has been gained in the wheelchair propulsion dynamics of people with a different level of disability (various level of physical activity and functional potentia]). Through mathematical modelling, simulation, and optimization (minimizing injury and maximizing perlormance), underlying musculo- skeletal mechanisms during wheeIchair propulsion is investigated.

Key Words: Biomechanics: Musculoskeletal injury: Wheelchair propulsion

*본 연구는 2001 학년도 대구대학교 교내 학술연구비 지원에 의한 논문임

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1 . 셔론

환경오염， 교통사고， 산업재해 퉁의 증가로 재활서비스를 필요로 하는 장애인구는 계속 적으로 증가하고 있다(권혁철，

1997).

이들 장 애인구 중 특히， 척수손상 환자들의 효과적인 치료기술의 발달은 척수손상 환자의 삶의 기 간을 더욱 연장시키고 있다 (Curtis 퉁，

1999).

이로 인하여 그들의 삶의 질 확보 즉， 사회로 의 참여가 주요한 문제로 제기되고 있는데 사회활동에 대한 적극적인 참여를 위하여 첫 째로 이동성의 확보가 이루어져야 가능할 수 있다 (Sie 둥，

1992)

척수손상으로 인한 하지마비 환자들은 자 신의 이동을 위해 전적으로 상지에 의존하게 되는데 (Schantz 퉁，

1999),

이들의 대부분은 휠체어를 이용하여 이동성올 확보하고 있다

(Kathleen

등，

1999).

이 처 럼 이 동을 위 해 휠 체어를 장시간 사용함으로써 척수손상 환자 들은 상지 근골격계의 문제가 야기될 가능성

인이 된다(Rodgers 둥，

1998).

이러한 신체의 피로상태는 휠체어 사용자들의 일상생활을 제한하고， 장기적으로는 휠체어 사용자들의 활동을 감소시키게 되어 근골격계 및 심혈관 계와 관련된 질병의 발생올 증가시킬 수 있 다 (Bhambhani 둥，

1991).

따라서， 휠체어 추진에 있어서 적절한 기술 의 선택과 훈련은 척수손상 환자의 스포츠나 운동에 있어서 대단히 중요한 역할을 한다

(Schantz

둥，

1999).

휠체어 추진방식(앉기 자 세， 추진빈도， 추진 스타일， 사용근육)에 따라 근육의 활동과 역학적 효율， 그리고 추진력에 많은 차이 가 발생 하고 있으므로 (Masse 등，

1992; Valandewijck

둥，

1994),

인간공학적 측면에서 휠체어 추진의 동역학적 분석， 근전 도 신호분석， 생리적 신진대사， 그리고 추진 의 효율성 퉁이 서로 적절한 상관관계를 이 휘서 효과적인 추진을 할 수 있게 연구되어 야 한다 (Spaepen 둥，

1996).

휠체어 사용자들이 좀더 독립적인 생활을

이 높다. 영위하고， 휠체어를 효율적인 이동수단으로

휠체어를 이용한 이동형태는 다른 이동형 사용하기 위해서는， 기계적인 역학적 효율성 태들보다 에너지 효율이 낮기 때문에 휠체어 을 증가시키고， 에너지 소모율을 감소시키며，

를 추진하는 동안 근골격계와 심호홉계는 쉽 상지의 손상올 예방할 수 있는 추진 형태의 게 피로해진다 (van

der woude

퉁，

1997).

그 개발이 필요하며 (Parzi려e，

1991; Sa1vi

둥，

리고， 휠체어의 지속적인 추진은 견관절， 주

1998),

손상의 예방올 위한 학문적 연구(생리 관절， 그리고 손목관절의 반복적인 운동패턴 적 연구와 운동역학적 연구)가 뒤따라야 할 으로 인한 근피로를 누적시키고 (Pentland와 것이다.

Twomey, 1994),

또한 상완골의 상대적 내회 이를 위해， 이 논문은 휠체어 추진시 휠손

전， 견갑골의 전인 (protrac디on) 과 거상(e1evation) 잡이 촉수위치에 대한 운동역학적 특성을 알 을 일으키게 된다. 상완골이 내전 및 내회전 아봄으로써 휠체어 사용자들의 효율적인 휠 이 된 상태로 거상이 되면， 상완골 장축방향 체어 추진올 돕기 위함이며， 이러한 촉수위치 으로 상지 관절에 체중부하가 가해지게 된다 특성은 휠체어 추진 시 상지의 운동형태， 휠 (Bur비lam，

1993).

이로 인해 발생되는 부하 체어 추진 시 근활동패턴， 휠체어 추진 속도 들은 상지 각 관절의 퇴행성 변화와 연부 조 변화가 운동형태와 근활동에 미치는 영향， 그 직의 장애를 유발시키는 원인이 되어 충돌증 리고 휠체어 추진이 상지 근골격계 병변에 후군(impingement syndrome)을 일으키며 미치는 영향 퉁은 관련문헌올 통해 제시하였

(Robinson, 1993),

또한 근육의 과사용 다.

(overuse) 은 견부 통증을 야기 하는 주요한 원

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H. 본론 5(- 1)까지의 구간을 말한다.

또한

Chow

둥 (20ü1)은 휠체어 추진주기를 추진기와 회복기로 나누어서 구분을 하였고 (그립

2),

Schantz(1999)는 손잡이 주기

(rim 1.

휠체어 추진 시 상지의 운동형태

1)

휠체어 추진주기의 구분 phase) 와 회복기로 나누었다. 손잡이 주기는 휠체어 추진 주기는 일반적으로 추진기 다시 주관절의 각도 변화에 따라 당김기 (pull

(push

phase) 와 회 복기

(recovery

phase) 로 구

phase;

주관절 각도 감소)와 추진기

(push

분된다. 추진기를 정의하면， 손이 손잡이와

phase;

주관절 각도 증가)로 세분화하였다.

접촉을 하면서 힘을 생산해 내는 시기이며

，

현재는 일반적으로 휠체어 추진 주기는 추진 회복기는 비추진기로써 손이 추진기의 재추 기와 회복기로 크게 나누어서 사용올 하고 진시 작 자세 로 되 돌아오는 시 기 이

Q(Chow

있다

등， 200n 타이 밍 매 개 변수에 는 전추진 시 간 (CT;

Copper(1995) 는 휠체어 추진 시 팔의 동작

cycle time) ,

추진기 시간 (PT;

push time),

회 패턴을 크게 5가지의 구성요소로 구분을 하 복기 시간 (RT;

recovery

time) 등이 있다 였으며 그 내용은 다음과 같다; 구성요소

1: (Dallmeijer

둥，

1998; Newsam

퉁，

1999)

주관절이 가장 높은 위치에 올라간 상태에서 추진기 시간에 대해 정의는 연구하는 방법 팔이 전-하방으로 향하는 상태， 구성요소

2:

에 따라 약간씩 다르게 정의하고 있다. 영사 손이 손잡이와 처음 접촉하는 상태， 구성요소 기를 이용한 연구자들은 추진기 시간을 손이

3:

손과 손잡이가 함께 웅직이는 상태， 구성 손잡이와 접촉하는 구간이라고 하였고 (Wang 요소

4:

손이 손잡이를 빠르게 떨쳐놓는 동작 둥，

1996),

다른 연구자들은 손의 힘을 손잡

(flick)

상태， 그리고 구성요소

5:

주관절이 처 이에 적용시키는 구간이라고 하였다 (Assato

음 시작자세로 돌아가는 상태로 되어 있다 등，

1993),

이처럼 서로 다른 방법적 연구에 (그림 n 그리고 Copper(l995) 는 이들 구성 따라 의미가 달라질 수 있으므로 연구결과를 요소들은 준비기 (preparatory

phase),

추진기 해석할 때 주의를 해야한다.

(propulsion phase),

그리고 회복기 (recovery 추진속도의 증가는 전추진 시간을 현저하

phase) 로 나누어서 정의하였다. 준비기는 구 게 감소시킨다. 이는 주로 추진기 시간이 감 성요소 l 에서 2까지， 추진기는 구성요소 2 에 소되기 때문에 일어난다. 속도가 증가에 의한 서 4까지， 그리고 회복기는 구성요소 4에서 추진기 시간의 감소는 추진 각도 (PA;

push

, - - - ,

11

구성요소 3

11'----_

^{• l}

준비겨 추진가 외복 71

그립

1.

휠체어 추진 시 팔의 동작패턴 5가지 (Copper，

1995)

이

μ

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팩

T

… \

R

영흩끽

추진각

그립

2.

휠체어 추진주기 (Chow 둥，

2⁽⁰1)

angle) 의 절대값에는 영향올 미치지 않는다. 촉과 손떼기 사이에서 손과 손잡이의 각도변 이를 위해 빠른 근수축 속도가 야기되고 또 위)의 크기를 변화해서 추진하려고 하지 않 한 에너지 소비의 중가가 일어나게 된다. 이 았다. 추진기 시간은 일정하게 유지되나， 속 와 같은 빠른 속도의 추진은 비효율적인 힘 도와 경사가 증가함으로써 추진기 시간이 약 의 적용이 일어나게 하여 역학적 효율을 떨 간 앞쪽으로 이동하는 것이 보이고 있다 어 뜨 리 게 한다 (Va띠andew니 ck 둥 1994;

(Veeger

등，

1989; Dallmeijer

둥，

1998)

Veeger

등，

1992).

휠체어 사용자의 기능적 잠재력은 손잡이

2-3。의 경사를 가진 트레드밀에서 추진시， 에서의 추진 각도의 위치에 의해 결정된다.

Veeger

퉁 (989) 은 동일 속도에서 트레드밀 사지마비자의 손위치는 하지마비자에 비해

경사가 커지면 전추진 시간과 회복기 시간이 휠체어 축의 수직에서 약간 뒤에 위치하고

-

있 더 짧아짐을 발견하였다. 반면 추진기 시간은 다 (Dallmeijer 등，

1998).

경추손상자 중 고위 변함이 없다.

Vanlandewijck

등 (1995) 은

1.5

레벨과 하위레벨간에는 출발각도에서의 차이 -6% 의 다양한 경사도의 휠체어 추진 실험 는 존재하지 않았다 (Va띠andewijck 둥，

2(00).

에서

Veeger

둥 (989) 과 같은 결과를 확인하

Vanlandewijck

둥 (994) 은 종종 ‘수동 주 였다. 휠체어 사용자의 추진 시 기능적 잠재 기’ (passive period) 라고 불리어지는 회복기 력은 추진시 경사도와 속도의 변화에 따른 시간은 속도가 증가해도 변함없이 그대로 유 적응전략 (adaptation strategy) 에 영향을 주지 지된다고 하였다. 속도가 증가하더라도， 경험 않았는데， 이는 사지마비의 추진기술과 삼지 있는 휠체어 사용자는 자신의 추진스타일을 마비의 추진기술 (Dallmeijer 등，

1998),

상위/ 바꾸지 않고 자신의 추진기술을 환경에 맞게 하위레벨 경추손상자의 추진기술(V뻐landewijck 적응시킨다. 그러나， 움직임의 크기는 증가된 과

Daly,

2000) 에서 증명되고 있다. 다. 즉， 추진속도가 증가하면 손잡이에 효과 다양한 외적 환경에서도 휠체어 사용자는 적으로 힘을 전달하기 위해 상지의 각 분절 추진기 시간(휠체어 추진축에 대하여 손 접 의 속도는 증가하게 된다 그래서， 증가된 후

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방 유각기

(backward

armswing) 는 손잡이 와 접촉하기 전 손에 강한 가속도를 주게된다.

이는 회복기 마지막 부분에서 작용-반작용의 법칙을 이용하여 추진기에 좀 더 많은 힘을 제공하기 위함이다

Vanlandewijck

등(1 994) 은 회복기동안 손의 편위는 같은 출력 (power output) 상태에서 속도가 1.67에서

2.22 m/sec

로 증가할 때

20%

이상 증가한다고 하였다.

가속된 후방 팔스원과 손 접촉을 위한 준비 는 근활동의 증가를 야기한다 결과적으로，

이러한 결과는 에너지 소비를 증가시키고， 역 학적 효율을 떨어뜨리게 된다

추진기 동안의 상지 동작은 닫힌사슬 사건

(closed chain event)

이 라고 할 수 있다

(Newsam

등，

1999).

그래서 추진기의 상지 운동의 경로는 휠체어와 사용자의 접촉에 의 해 주로 결정된다(Bednarczyk와

Sanderson, 1994).

즉， 손잡이와 같이 따라서 웅직이므로 모든 실험대상자간의 유의한 차이는 발견되 지 않는 특정을 가진다.

이에 반해， 회복기는 열린사슬 사건 (open

chain

event) 이라고 한다 (Newsam 등，

1999).

추진기와 달리 회복기 동안에는 손이 바퀴와 접촉을 하지 않는다. 그래서 상지가 바퀴에 의해서 방해를 받지 않고 있어 집단간의 신 뢰도는 더욱 커지게 된다 CRao 등，

1995).

회복기는 손의 움직임이 손잡이에 의한 영 향을 적게 받으므로 다양한 형태의 운동패턴 올 보여주고 있다.

Schantz

둥 (1999) 은 회복 기의 운동패턴을 3가지로 구분하였는데， 손동 작의 모양에 따라 원운동 (circular

movement),

반원운동 (semicircular

movement),

그리고 펌 프운통 (pumping movement) 으로 나누었다

(Sanderson, 1985). Sanderson

등(1985) 은 이 중 원운동 스타일이 다른 기술보다 우선한다 고 주장했고，

Shimada

등(1 998) 은 7 명 의 척 수손상자에 서 1.3 에 서

2.2

m/sec 로 속도가 증 가할 때 회복기 운동패턴의 차이는 없다고 했다. 그러나， 회복기 운동패턴과 역학적 효

율간의 관계에 대한 명확한 과학적 결론은 아직 내려진 것이 없다 CRudins 둥，

1997).

2)

견관절 운동학

손상과 관련된 생체역학적 이해를 위해， 통 제된 외적 환경하에서 휠체어 추진시 각 관 절의 운동학에 대한 정확한 개념은 반듯이 펼요하다. 관절 운동학에 대한 이해는 힘， 모 벤트， 그리고 운동 (motion) 이 국소좌표계 Oocal

coordinate

system) 에 의해 설명될 때 가능하 다(Boninger 등

， 1997). Boninger

동 (1998) 은 해부학적 요소와 관련있는 국소좌표계에서 휠체어 추진 시의 각 관절의 운동을 설명하 기 위해 필요한 수학적 논리를 소개하였다.

그러나， 대부분의 연구자들은 휠체어 추진과 관련된 생체역학을 설명하기 위해 구형좌표 계 (global

coordinate

system)를 이용하여 설 명하고 있다(Vanlandewijck，

1994; Newsam

동， 1999) ，(그림

3).

이러한 구형좌표계는 운 동학 변수를 측정하는데 이용되는 기본적인 수학적 요소가 설명되지 않고 있다. 그래서，

이들 연구들을 서로 비교하는 것은 한계가 존재한다. 이들 자료에 의한 주기 시간과 가 동범위에 관한 자료에서 특히 그렇다

그립

3.

구형 좌표계 (Newsam 등，

1999)

% ω

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예를 들어， 견관절 운동에서의 구형 좌표계 도는 현저하게 증가하게 된다.

는 체간의 굴곡/신전이 포함되어 견부운동

측정 을 어 렵 게 한다(Boninger 동，

1998).

그

3)

주관절 운동학

래서

Boninger

둥(1998) 은 국소 좌표계를 이

Vanlandewijck

둥(1994)은 실험을 통하여 용하여 견관절과 주관절 운동학에 대하여 자 서로 다른 속도의 휠체어 추진시 주관절 운 세히 설명하였다. 그러나

Boninger

둥 (1998) 동학에 대해 셜명하였고，

Brown

퉁(199이이 과

Veeger

둥(1998) 만이 휠체어 추진 동안의 주장하였던 밀고/당기기 운통 (pull/push 손목관절 운동학에 대해 설명을 하고 있다 movement) 을 확인하였다. 그러나， 주관절 굴

Veeger

등 (1991)은 5 명 의 정상인을 대상으 곡에서 신전으로의 전환 (switch) 은 반드시 굴 로 한 실험을 통해， 추진기의 초기엔 견부가 국근 근력발생에서 신전근 근력발생으로의 외전이 포함된 신전자세에서 굴독자세로 바 변환 khangeover) 을 의미하지는 않는다. 낮은 뀌기 시작하여， 추진기의 마지막엔 견부가 굴 속도(1.1 1 m/sec) 에서， 주관절 굴곡에서 신전 독， 내전자세로 변하는 구형 견부 운동학을 으로의 전환은 추진기 시간의

52.8%

후에서 설명하였다. 전두변에서 이 움직임을 관찰하 나타났고，

2.22

m/sec에서 주관절 신전은 추 면

，

손잡이를 따라 움직이는 제한된 손의 궤 진기 시간의

33.47%

후에 시작되었다 적에서 상지는 내회전되고， 주관절은 외측방

(Vanlandewijck

퉁，

1994).

향으로 향하게 되고， 견관절은 외전이 되어 손의 접촉이 끝날 때(추진기의 마지막 또

있다. 는 회복기의 초기) 주관절은 완전한 신전(180

이러한 결과와 상반되게， Vanlandewijck 0) 이 일어나지 않는다(Boninger 등，

1998).

이 둥(1994) 은 40 여명의 휠체어 사용자를 대상으 것은 관절 회전속도와 병진속도와의 관계를 로 한 연구에서 손의 접촉시 견관절의 최대 설명한

‘geometrical constraint

principle'으로 외전과 PA의 처음 1/2동안 견관절은 현저한 설명될 수 있을 것이다. 척수손상의 레벨에 외회전을 발견하였다. 최대 외전은 추진기의 따른 영향에 관해서

Newsam

둥(1999) 은

C7

초기 내내 유지되고 있었다. 사지마비와

C6

사지마비간의 주관절 운동학

정지상태에서 출발하거나， 경사진 곳을 오 에서 특별한 차이를 발견하기 못한다고 하였 를때와 같은 저항이 가해지는 경우， 처음 손 으나，

C6

사지마비는 상완이두근이 정상이고 이 접촉될 때 체간이 굴곡되면서 견관절 내

C7

사지마비는 상완삼두근과 상완이두근의 회전이 유발된다. 이때 견관절 외회전 근육은 근력이 정상이므로 주관절 굴곡/신전의 운동 원심성수축을 하게된다. 그러나， 외회전 금육 학에 영향을 미칠 것으로 여겨진다.

과 외전 근육에 많은 부하가 걸리는 내회전

자세가 반복되면， 극상근 건의 충돌증후군 발

4)

손목관절 운동학

생위험이 높아지게 된다 (Olenik 둥，

1995).

휠체어 사용자에 있어서의 수근관증후군의 저속추진(1.3

m/sec)

시의 견부 움직임은 높은 유병률 때문에， 휠체어 추진동안의 손목 시상변에서 굴곡/신전 각도가 -64。에서

+11⁰

관절 운동학은 특별한 관심을 가지게 되었다 이고， 외전/내전은 21。에서

47",

내회전/외회 여러 연구에서 최대하 속도로 추진하는 동안 전은 54。에서 91。이었다(Boninger 둥，

1998).

손목의 운동학에 대해 자세한 설명을 하고 견관절 운동학은 주로 속도에 영향을 많이 있다 (Veeger 둥，

1998; Rodgers

등，

1994).

받는데 (Vanlandewijck 둥

， 1994),

속도가 증 손이 손잡이와 접촉할 때， 손은 약간 신전 가하면 굴콕/신전， 그리고 외전/내전의 각속 되고 요골편위와 회외가 동반된다. 이러한 초

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기의 손목자세는 추진기의 마지막동안 신전 에서 굴곡으로， 요골편위에서 척골편위로， 그 리고 회외에서 회내로 변하게 된다 (Newsam 등，

1999),

추진동안 손잡이를 따라 움직이므로 큰 편 위없이 움직이는 추진기에서도 최대하 추진 동안 손목 최대 각도는 현저한 차이가 존재 하였 다(Boninger 둥，

1998; Veeger

등，

1998),

Boninger

둥(1 997) 에 의하면， 신전 (30-39도) 과 요골편위 (20-25도)의 최대값은 서로 비슷 하였다 그러나， 손목의 최대 굴곡값은 차이 가 적었으며， 척골편위값은 차이가 심했다.

휠체어 추진시 반복적인 동작으로 인한 손목 손상 원인올 규명하기 위해서， 현재는

Boninger

둥 (1997) 과

Veeger

등(1998) 의 연 구방법론적 접근이 사용되고 있다 추진 방법 에 따른 손상의 발생올 규명하기 위한 연구 에서는 손상 역학과 유병률에 관한 사항이 함께 포함되 어 야 한다 또한

enclosing

grip과

contact

grip과 같은 잡는 방법

(Chow

등，

2001) 과 전방추진 또는 후방추진방법에 따른 차이 (S머vi 둥， 1998) 에 대해서도 관심을 가 져야 할 것이다

2.

휠체어 추진 시 근활동 패턴 휠체어 추진동안의 근활동 패턴에 대한 연 구는 지금까지 널리 이뤄지지 않았다. 휠체어 추진올 위한 힘의 발생시 근육의 역할과 휠 체어 추진 시간에 따른 서로 다른 끈육의 역 할을 알기 위해 표면 근전도와 3차원 동작분 석을 결합하여 연구를 해왔다 (Veeger 둥，

1998),

Mulroy

동 (1996) 은 휠 체 어 추진 시 견부 근육기 능의 2가지 공동작용을 증명 하였다. 추 진기 공동작용은 견관절의 굴곡(삼각근 전부 섬유， 대흉근)， 외회전(극상근， 극하근)， 그리 고 견갑골 전인(전거근) 근육들에 의해 설명 된다. 반대로 회복기 공동작용은 견관절 신전 (삼각근 후부섬유)， 외전(삼각근 중부섬유， 극

상근)， 내회전(견갑하근)， 그리고 견갑골 후인 (승모근 중부섬유) 둥이 우세한 기능을 나타 낸다. 추진기 근육들은 또한 회복기에도 작용 을 하는데， 이는 팔의 후방회전 (back

swing)

을 감속시키기 위해， 그리고 손잡이에 강한 힘을 주기 위해 손동작을 준비하는 작용(손 의 속도를 증가시키기 위해)올 한다.

추진기 동안 상지의 근육들의 주요한 역할 은 손잡이에 추진력을 만들어 전달하는 것이 다 (Rao 둥，

1995).

손잡이 에 효과적 인 추진 력 올 제공하기 위해서는 손잡이의 반발력이 전 두연 상에서 외전방향으로 모멘트가 생성되 어야 한다

.

대흉근은 반대 방향의 내전방향으 로의 힘을 생성하며， 또한 추진을 하기 위해 상완골을 앞으로 나아가게 한다. 대흉근의 활 동이 추진기 동안 발생되는 굴곡을 방해하지 않는데， 이는 상완골이 신전된 출발자세에서 는 굴곡이 되지 않기 때문이다 (Mulroy 동，

1996).

삼각근 전부섬유는 견관절 시상면상에

서 상대적으로 전방에 위치하기 때문에 굴곡 하는 추진 력 에 도움올 준다 (Pearl 등，

1992;

Otis

퉁，

1994).

이들 두 근육의 최대활동은 손이 손잡이 12시 방향에 도달할 때 인 초기 추진기 동안 발생한다.

추진기의 근육들은 추진기 후반에서 회복 기 근육들의 활동이 시작과 동시에 중지되기 시작한다. 이 시기에 손은 손잡이의 12시 방 향을 넘어서고 ， 상완골은 굴곡과 외회전 운동 이 감소하기 시 작한다 (Mulroy 퉁，

1996).

손 이 손잡이에서 손을 떼기 시작한 후， 견관절 의 굴곡과 외회전 운동은 추진 주기의

42%

까지 지속된다 (Rao 동，

1995)

이 시점에서 견관절의 운동 방향이 바뀌게 된다. 삼각근 후부섬유는 처음에는 견관절의 굴곡올 점차 줄이기 위해 원심성 수축을 하다가， 휠체어 추진 시작자세로 상지를 전환시키기 위해 구 심성 수축을 하게 된다 (Mulroy 동，

1996).

상완이두근은 견관절에 작용하기보다는 추 진 시 주로 주관절에 관여를 하고 있다. 주관

T

“

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절 굴곡 동작은 추진기의 중간에서 점차 주 휠체어 추진동안 손잡이에 가해지는 추진력 관절 신전동작으로 전환되어 진다(Rao 동

，

의 증가와 근육의 지속적인 활동은 근피로를

1995).

또한 상완이두근은 추진기에 사용되는 빨리 증가시키는 원인이 된다고 하였다.

근육들보다 먼저 근전도 활동이 정지되는데，

대개 손잡이 12시 방향올 지나기 전까지 활

3.

휠체어 추진 속도변화가 운동형 태와 동을 하게 된다. 이러한 상완이두근의 굴곡동 근활동에 마치는 영향

작은 추진 주기의 초기에 추진력을 발생시키 Ross 와 Brubaker(1984) 는 휠체어 추진을 는 원동력이 된다 (M띠roy 둥，

1996).

‘밀고 당기기 동작 (pull-push action)’이라고 이와 마찬가지로， 상완삼두근은 주관절 신 묘사하였다. 이는 주관절의 운동패턴에 중점 전동작이 손잡이에 추진력을 제공할 때부터 을 두고 말한 것이다

.

현재의 연구들은 손잡 활동하기 시작한다.

Veeger

둥(1991) 은 상완 이의 속도에 관계하는 주관절의 운동패턴에 삼두근도 견관절보다 주관절에 주로 관여를 주로 관심을 가지고 있다.

하고 있다고 하였다. 상완삼두근의 근전도 신 Va띠andewijck 둥(1994) 은

1.11 mlsec,

호는 주관절이 신전하기 시작하면서 나타나

1.67 m/sec,

그리고

2.22

m/sec의 3가지 서로 며 ， 활동은 회복기의 초기까지 지속된다 다른 속도로 추진올 하여， 각각의 속도에 따 추진기와 회복기동안 회선건개 (rotator 른 운동패턴을 연구하였다. 느린 속도(1.1 1

cuff)

근육들 중 한개 이상은 현저한 활동을 m/sec) 에서의 주관절의 굴곡과 신전은 거의

보여주고 있다 (Mulroy 등 ，

1996).

하지마비자 동일한 시간비율로 움직이고， 속도가 빨라지 를 대상으로 한

Mulroy

둥 (1996) 의 연구에서 면 (2.22

m/sec)

주관절의 굴곡과 신전의 전환 회선건개 중의 하나인 극상근은 추진기에서 은 추진기의 1/3에서 일어나게 된다

근활동이 최대에 도달하며， 회복기의 마지막 부분에서 작용을 한다고 하였다. 즉， 극상근 은 추진기에서는 외회전 근육으로， 회복기에 서는 외전 근육으로 작용을 하고 있다

(Vanlandewijck

둥，

1994).

또한

Mulroy

둥 (1996) 은 근피로로 인해 극상근의 근활동이 감소되면， 삼각근의 수축이 커져서 상완골 골 두를 상방으로 활주시켜 견봉하 공간을 협소 하게 만들게 한다.

휠체어 추진동안 상지근육의 활동은 수동 적 최 대수축강도의

40-68%

정도의 최 대강 도를 보여주었으나， 대체적으로 평균 최대강 도는

20-35%

정 도의 보통 강도를 나타내 었 다 (Mulroy 둥，

1996).

이 러 한 근전도 수축강 도는 상지를 이용한 옥내이동이나 체위변경 에 서 의 강도보다는 약간 낮게 나왔다(Reyes 등

， 1995).

Monod (l985)는 반복적 인 근수축의 빈도가 증가하게 되면， 근지구력이 감소하게 된다고 하였다. 그리 고

Rodgers

등 (1994) 은

느린 속도 또는 높은 저항이 작용하는 경 우에는 천천히 손잡이와 손이 접촉하여 완전 한 추진동작이 가능하다. 반면， 빠른 속도에 서는 신체의 각 분절의 속도가 빨라지기 때 문에 추진기 동안 손은 손잡이를 완전히 접 촉하여 추진하기보다는 손잡이를 치는 것과 같은 동작 (stroke) 으로 접촉하여 추진을 하게 된다 (V

anlandewij ck

등，

1994).

속도가 빨라지면， 손잡이와 접촉하는 시점 에서의 견관절 외전각도는 점접 커지게 된다 이러한 결과는 동작분석에 의한 자료에 의해 서 유추할 수 있지만， 이런 동작에 사용되는 근육 들 의 활동신호를 근전도로 분석을 하여 유추할 수 있다. 시상변에서 견관절은 추진기 동안 추진각도를 약 50도로 유지하면서 움직 인다. 이런 동작에서의 주동근은 삼각근 전부 섬유와 대흉근이 작용을 하고 있다 (Veeger 둥，

1991).

견관절의 관절가동범위는 휠체어 추진속도

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가 증가하더 라도 크게 변하지 않으나， 빠른 속도에서 견관절의 굴곡은 추진기 초기에서 현저하게 더 커지게 된다. 또한 체간은 전방 굴곡상태를 지속하게 되는데， 이는 상부 체간 의 무게와 체간의 전방 가속력을 이용하기 위함이다 (Gehlsen 둥，

1990).

추진속도가 증가되면， 능숙한 휠체어 사용 자는 자신의 추진 스타일을 바꾸지 않고， 회 복기 동안의 운동패턴의 강도 (amplitude) 를 증가시킨다 (Vanlandewijck 둥，

1994).

그리고 손의 움직임을 빠르게 하는 것과 같이， 신체 각 분절의 가속은 회복기 마지막에서 휠체어 추진 주동근들(삼각근 전부섬유， 대흉근)의 높은 근활동을 통해서 이루어진다. 사용자들 은 속도가 증가하면 전체 추진주기시간 중에 서 회복기 시간올 일정하게 하기 위해 상지 후방유각기

(backward

annswing) 의 속도를 증가시키게 된다 (Spaepen 등，

1996)

Cavagna

둥(1965) 은 근활동에서 역학적으 로 효율을 얻기 위해서는 근육의 단축(구심 성 수축)보다 신장(원심성 수축)이 더 효과적 이라고 하였다. 이것은 휠체어 사용자에게 회 복기 마지막 부분에서 능동적 신장기술을 이 용하여 추진을 하는 것이 보다 효과적일 수 있음을 말해 준다. 회복기의 마지막에서 상지 후방유각기가 증가하면， 대흉근과 삼각근 전 부섬유가 신장작용올 하게 된다. 이러한 신장 작용의 강화는 근활동의 역 학적 효율을 중대 시켜 추진력을 강화할 수 있게 한다 (Spaepen 등，

1996).

그리고 하지마비를 가진 사람의

36%

이상에 서 만성 염 증 (chronic

inflarrunation),

충돌증 후군 둥과 같은 견부 통증을 특징적으로 가 지고 있다고 하였다. 이중 휠체어 추진으로 인해 견부 통증을 유발시키는 가장 일반적인 것 중 하나로 충돌중후군올 들 수가 있다

(Olenik, 1995).

휠체어 추진 시 상지의 반복운동 패턴은 상완골이 상대적으로 내회전되는 견갑골의 전인과 거상 (elevation) 을 일으키게 된다. 충 돌중후군은 주로 상완골이 내전 및 내회전이 된 상태로 거상올 함으로써， 그리고 상완골 장축방향으로의 체중부하로 인해 상완골두가 상방으로 이동하여 좁아지게 된 견봉하 공간

(subacronúal space)

내에서 회선건개의 연부 조직과 견봉이 서로 충돌함으로써 발생하게 된 다(Burnham 둥，

1993)

이러한 충돌증후군의 원인은 휠체어의 과 사용， 회복기 동안 견관절의 내회 전으로 인한 상완골 대결절과 견봉 전연과의 충돌， 그리고 추진 시 상지에 가해지는 장축방향으로의 체 중부하가 주요한 발생 위 험 요인 (risk

factor)

으로 작용을 하고 있다. 최근의 연구에서는 견부 주위 의 근육의 불균형

(musde imbalance)

에 의해서도 충돌중후군이 발생하고 있다고 말하고 있다 (Olenik 퉁，

1995).

추진기와 회복기 동안 가장 중요하게 다루 어져야 할 근육들 중의 하나가 회선건개와 대흉근이다(Rao 등，

1995; Mulroy

등，

1996)

회선건개와 대흉근은 휠체어 추진 시 상방으 로 가해지는 부하로부터 견관절을 보호하고

4.

휠체어 추진이 상지 근골격계 병변에 있다. 추진기 동안 상완골에 가해지는 체중부 미치는 영향 하의 반작용의 힘은 견관절을 가로질러 전달 휠체어 사용자는 자신의 옥외이동과 옥내 되는데， 이 반작용의 힘에 의한 상완골의 상 이동을 하기 위해 전적으로 자신의 상지만을 방이동은 대흉근의 내전 동작에 의해서 상쇄 이용하게 되므로， 이때 요구되는 신체적 근활 되어 억제된다 (Mulroy 퉁，

1996).

동과 과사용은 견부 통증의 높은 발병률과 만약， 대흉근의 근피로로 인해 기능적 작용 밀접한 관련을 가지게 된다{Pentland와

Twom=y,

올 하지 못할 경 우 상완골을 상방으로 잡아

1994). Sie

동(1992) 은 사지 마비 의

46%

이 상 당기 는 작용을 하는 삼각근의 기 능은 더 욱

m

μ

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증가하여 상완골이 상방으로 이동하여 충돌 이 촉수위치에 대한 운동역학적 관점에 중점 의 위험은 더욱 증가하게 된다(Bumham 동， 을 두고 있다. 휠체어를 오랜기간 반복적으로

1993).

또한 회복기에 상완골은 내회전을 하 사용하는 사용자들은 근골격계관련 병변들이

게 되는데

，

이러한 내회전은 상완골의 대결절 이차적으로 유발되어 휠체어 사용자들의 이 이 견봉의 전면부와 충돌을 일으킬 수 있다 동성과 일상생활동작 동에 심각한 문제를 불

(Newsam

등，

1999).

이로 인하여， 견봉하 공 러일으키고 있다. 이러한 근골격계 관련 병변

간의 침식이 발생하게 되어 충돌증후군의 발 중에서 가장 대표적으로 휠체어 사용자에게 생위험을 더욱 가중시키게 된다 (Peπy，

1988)

나타나는 병변은 견부의 심한 통증을 통반하

Curtis

동 (1999) 은 견부 후부근육들의 근력 약화로 인한 견부 전부근육들의 단축이 충돌 증후군과 같은 견부 통증을 유발할 수 있다 고 하였다. 또한 견부 주위의 근육 불균형은 하지마비 환자들에 게 더욱 견부 통증을 악화 시키는 원인을 제공하고， 또한 삼지마비 환자 에게는 경직을 더욱 악화시키는 원인을 제공 할 수 있다고 하였다 (Powers ，

1994).

Veeger

둥(1998) 은 전통 트레드밀에서 휠 체어를 추진하는 동안 손목 굴곡근군들의 근 활동 패턴뿐만 아니라 3차원의 손목 운동학 을 함께 분석하였다. 커다란 굴곡-신전 각도 뿐만 아니라 최대에 가까운 요골/척골 면위 가 손목 굴곡근 활동과 함께 관찰되었다. 이 러한 휠체어 추진 운동패턴은 심각한 수근관 증후군을 발생시킬 수 있는 위험요소로 작용 할 수 있다. 그러나

Veeger

퉁(1998) 은 수근 관에 걸리는 압박의 크기는 반발력， 손목의 위치， 그리고 잡는 방법에 의해 달라진다고 하였다. 이러한 수근관 증후군의 유병률은 손 목의 생체역학과 관련하여 좀더 자세한 연구 가 이루어져야 할 것이다.

M. 결론

는 충돌중후군이다.

이러한 충돌증후군으로 인해 견부 통증을 겪고 있는 대부분의 휠체어 사용자들은 빠른 근피로감， 지구력 감소， 움직임의 효율 및 속 도의 감소， 작업이나 레저활동의 장시간 지속 어 려 움， 그리 고 심 호홉계

(cardiorespiratory

system)

지구력의 감소와 같은 여러 형태의

기 능적 인 손실 (functional cost) 을 겪 게 된다

(Curtis

둥，

1995).

결국， 견부 통증을 호소하 는 휠체어 사용자는 이러한 이유로 인해 휠 체어 추진， 의 복 착탈(dressing

and undressing),

옥내 이동과 같은 일상생활의 기능적인 활동 을 정확히 수행할 수 없게 된다(Robinson 둥，

1993; Bayley

동，

1987).

이와 더불어， 최근에는 휠체어 사용과 수근 관증후군과의 관계를 밝히기 위한 연구들이 시행되고 있다. 휠체어 추진 시 손목관절의 척골/요골 편위와 굴곡/신전이 반복적으로 일 어남으로 인해 손목관절의 근골격계 질환의 유병률이 중가하고 있다.

이에 충돌중후군과 수근관증후군의 유병률 을 감소시키기 위한 근전도 분석， 운동역학적 분석， 그리고 생리적 분석 둥이 지속적으로 실행되어져야 한다. 휠체어 추진 시 체간의 운동역학이 이러한 병변과의 연관성에 대한 휠체어를 자신의 이통성 확보의 도구로써 연구는 미홉한 실정인데， 앞으로 이에 대한 사용하는 척수손상 장애인의 증가로 인하여 연구도 동시에 이루어져야 할 것으로 사료된 점차 휠체어 추진과 관련된 연구들이 주목을 다.

받고 있다. 이전의 연구는 주로 휠체어 추진 본 연구는 휠체어를 사용함으로 인해 발생 의 생리적 관점에 국한되어 있었으나， 최근의 될 수 있는 병변들을 미리 예방하기 위해서

연구들은 이러한 생리적 관점이외에 휠손잡 휠체어-휠체어 사용자에 대한 다양한 지식을

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습득함으로써， 휠체어 사용자에게 맞는 최적 의 추진스타일 개발에 노력을 해야 할 것이 다

.

그리고 재활전문가(물리치료사， 작업치료 사， 휠체어치료사， 재활보조공학사)에게 다양 한 휠체어 관련 지식을 제공하여 휠체어 사 용자를 위한 재활프로그램의 개발과 훈련에 도움을 줄 수 있올 것이다.

인용문현

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