Acute effect of foot strike patterns on in vivo tibiotalar and subtalar joint kinematics during barefoot running,

맨발 달리기에서 접지 패턴에 따른 경거골, 거골하 관절의 초기 역동학적 특징

Dongqiang Ye, Lu Li, Shen Zhang, Songlin Xiao, Xiaole Sun, Shaobai Wang, Weijie Fu

J Sport Health Sci. 2024 Jan;13(1):108-117. doi: 10.1016/j.jshs.2023.05.002

배경

과도한 외반, 후족의 부정렬과 같은 족부 역동학적인 특성들은 달리기 관련 부상과 연관이 있으며, 지금까지 많은 연구 결과는 다양한 발 접지

양상이  특정 발목 및 발의 역동학에 영향을 미친다는 것을 보여주고 있다.

하지만 기존의 동작 캡처 접근 방식의 기술적 한계로 인하여 후족 접지 패턴 (RFS, Rearfoot

Strike)과 전족 접지 패턴 (FFS, Forefoot Strike)과 관련한 관련한 생체내(invivo) 관절 역동학에 

대한 지식은 제한점이 많다.  본 연구에서는 고속 이중 투시 이미징 시스템 (DFIS, Dual Fluoroscopic

Imaging System)을 사용하여 다양한 발 접지 패턴이 3D 생체 내 경거골(tibiofibular) 관절 

및 거골하(subtalar) 관절의 역동학에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

방법

취미로 달리는 남성 15명을 대상으로 발 컴퓨터 단층촬영 검사를 시행하여 3차원 모델을 구축했다. 
고속 DFIS (100Hz)를 사용하여 참가자들이 맨발 상태에서 RFS와 FFS 방식을 선택했을 때 경거골 관절 및 거골하 관절의 6자유도(degree of freedom) 역동학을 수집했다. CT를 촬영하여 경골, 거골, 종골의 3차원 모델을 만들고 이를 이중 투시 장비로 촬영하여 각 뼈들이 달리는 중간의 움직임을 3 차원적으로 재구성하여 보행 주기상에서 역동학적 지표가 어떻게 변하는 지를 측정하였다.

그림 1. 고속 이중 투시 이미징 시스템 (DFIS, Dual Fluoroscopic Imaging System).

결과

RFS와 비교하여 FFS는 지지기(stance phase) 시작 시 0%~20% 구간에서 더 큰 내회전을 보였다. FFS에서 경거골 관절의 최대 내회전 각도는 RFS보다 더 컸다 (p < 0.001, Cohen's d = 0.92). RFS는 FFS보다 지지기 시작 시 0%~20% 구간에서 경거골 관절의 족배굴곡 (dorsiflexion)이 더 컸다. 또한 RFS는 초기 접지 시 거골하 관절에서 더 큰 전방 이동 (anterior translation) (p <0.001, Cohen's d = 1.28)을 보였다.

그림 2. 결과

결론

급성 맨발 FFS로 달리는 것은 입각기의 0~20%에서 경거골 관절의 내회전을 증가시켰다. 그러나 초기 접촉 시 전방 이동을 제외하고 거골하 관절의 6 자유도 운동학에 대해 RFS와 FFS를 가진 주자들 사이에는 통계적 차이가 관찰되지 않았다. 전반적으로 하위 관절(예: 경거골 및 거골하 관절)의 움직임을 정량화하기 위해 고속 DFIS를 적용하는 것은 달리기 중 RFS 및 FFS의 효과를 밝히는 데 매우 중요하게 사용할 수 있다.