보행 주기 (Gait cycle)

안녕하세요. Walking 시리즈 입니다

 

이번이 walking 시리즈의 첫 글이네요. 

 

조금 어렵고 내용이 많지만 차근차근 해보도록 합시다. 

이번 내용은 보행 주기(Gait cycle) 입니다.

보행 주기(Gait cycle)은 크게 2가지로 나눌 수 있습니다.

Stance phase, Swing phase로 한 다리를 기준으로(위 사진에서는 오른쪽 다리를 기준으로 나누었네요.) 합니다.

 

https://www.physio-pedia.com/images/1/17/Gait_cycle.jpg

Stance phase (입각기)

• initial contact, loading response, midstance, terminal stance, pre-swing으로 구성되어있습니다.
• 그림에서 보면 발이 지면에 닿아있는 시기를 말합니다. 한발을 기준으로 했을 때 Heel strike에서 toe-off까지
• 한 다리로 체중을 버터야하는 구간으로 보행의 약 60%를 담당하고 있습니다.

 

 

1) Initial contact

• 발이 땅에 닿은 그 순간, 발뒤꿈치가 닿는 것이 일반적이나 사람에 따라서 지면에 먼저 닿는 부위가 다를 수 있다.
• 다리의 swing의 position과 질에 따라 initial contact가 결정된다.
• 5도의 무릎 굽힘(flexion)이 필요하다
• 지면에 접지를 위해 Dorsiflexor의 활성 필요.(발을 위로 젖히게 하는 근육)

2) Loading response

• inital contact 이후 곧바로 시작되며, 반대편 다리의 swing 될때까지 계속된다.
• 무릎의 15-20도 굽힘이 발생함
• trunk alignment & trunk stability 중요한 시기이다.
• Quadriceps의 eccentric(신장성 운동- 근육이 늘어나면서 외부 힘에 저항하는 수축)을 통한 충격흡수 중요
• loading response는 속도가 빨라지면 더욱 중요 (보속이 빨라짐에 따라 충격흡수가 중요함)
• Tibialis Anterior 등 dorsiflexor의 eccentric으로 발을 내려놓음 (보행주기에서 최고치 활성을 보임)

tibalis anterior은 대표적인 발등 굽힘근(dorsiflexion)입니다.

3) Midstance

• mid stance는 반대발이 지면에서 떨어지자마자 시작된다.
• 보행 주기의 10-30%에 해당하며 무게중심 변동이 가장 큰 시기
• 한다리로 몸통을 지지하며 몸통이 앞으로 나간다.
• 초기 mid stance : 이 시기엔 중력선이 가운데에 위치한다. 여기선, 생각보다 knee extensor와 hip extensor 가 크게 중요하지 않다 (활성치가 크지 않음)

https://runtothefinish.com/hip-extension-and-mobility-for-runners-prevent-it-band-syndrome/

 

• 후기 mid stance : mid-stance 후기로 가면서 calf muscle(종아리 근육) eccentric이 중요하게 작용하며, calf m.은 knee extension을 유지하면서, knee joint stability와 체중부하를 받는 하지를 안정시킨다.
• mid stance 동안 가장 중요한 근육은 gluteus medius 이다. gluteus medius 는 pelvic, trunk 안정시킨다.이 근육은 한쪽다리로 체중을 지탱하며, 반대다리는 swing을 통해 움직이는 동안 신체가 한쪽으로 기우는 것을 방지한다.

4) Terminal stance

• 발꿈치가 떨어지면서 시작되며 다른 발이 땅에 닿기 전까지 
• terminal stance 에서 중요한 근육은 plantar flexor (triceps surae=calf muscle; 종아리 근육)

• ankle plantar flexor 들은 knee의 extension을 유지시키는데 주요한 작용을 한다. 이 단계에서는 knee extensor 인 Quadriceps muscle의 기능으로 knee extension가 유지되는 것이 아님
• ankle plantar flexor는 추진력을 발생시키며, 보행 속도에 중요한 영향을 줌

5) Pre-swing

• stance phase에 속하지만 swing의 기능을 수행
• 뒷꿈치가 떨어진(heel off) 이후부터 발가락이 땅에서 떨어지기(toe off) 직전까지를 의미
• swing을 위해 중요한 단계이며 pelvic 안정성이 중요
• 늘어난 hip 주위 인대들의 수동장력으로 hip flexion을 유발한다
• 인대들의 수동장력이 hip flexion을 유발하여 swing을 더 쉽게 만듬 (hip flexor 활성이 크지 않음)

• Rectus femoris는 pre-swing 후기에 작용해 hip flexion 보조
• Ankle plantar flexion 20도 필요 + MTP 30도 extesnion 필요

Swing phase (유각기)

• initial swing, mid swing, terminal swing으로 구성되어있습니다.
• 공중의 하지를 앞으로 진행하는 구간으로 보행의 약 40%를 담당하고 있습니다.

1) Initial swing

• hip flexor & Iliacus 활동으로 다리가 떨어진 상태로 유지됨 (이 근육들의 근력이 잔존하는 경우, 이하 다른 하지근육 동원없이 하지를 공중에서 유지시킬 수 있음)
• 중요 근육은 hamstring, TA & toe extensor = 발이 땅에 닿지 않게 유지시킴
• Initial swing 에 참여한 근육들은 유각기 동안 지속적인 활동으로 하지를 공중에서 유지
• 실질적으로 근육의 활성보단 보행이 진행되면서 얻게 된 가속도와 늘어난 인대의 수동장력도 중요하게 작용.

 

2) Mid swing

• hip & knee & ankle flexor 활동이 감소함
• mid swing 에서 하지의 자세는 Hip flexion 범위 증가, knee flexion 범위 감소, ankle 중립을 유지함
• 실질적인 근육활동은 적지만, initial swing 에서의 힘(추진력)이 유지되면서 mid swing이 지속됨
• initial swing → mid swing으로 진행하는 동안 다리의 가속에 의해, 굽혀져있었던 무릎의 knee extension은 수동적으로 일어남

3) Terminal swing

• Stand phase 에 들어서기 전에 적절한 하지관절의 위치를 잡아주는 시기로 고관절의 굴곡은 더 이상 진행되지 않는다. 
• Hamstring의 eccentric 수축이 femur 전방 이동속도를 감속시킨다.(앞으로 튀어나가려는 femur와 tibia의 진행속도를 늦춤).
• Hamstring은 terminal swing에서 발생하는 빠른 knee extension 속도로 인한 knee hyperextension 방지함
• Ankle dorsiflexor의 활성이 나타나며, initial contact을 준비함
• Qudriceps muscle은 initial contact에서의 knee full extension 및 체중수용을 위해 준비함

 

https://www.physio-pedia.com/images/1/17/Gait_cycle.jpg

 

 

출처

1. https://blog.naver.com/choiyuwon/220549212812

Gait Analysis (보행분석) : 주기별 요약정리

 

2. https://weneetotalkaboutyourlife.tistory.com/54

[재활의학과] 성인의 정상 보행/동작분석/보행분석/걸음걸이/Gait analysis

 

3. Running Gait Analysis and Biomechanics Peter DeJong, MD;1 Nicolas S. Hatamiya, DO;2 and Lisa C. Barkley, MD, FACSM

 

4.

2nd Edition Gait AnalysisNormal and Pathological Function

By Jacquelin Perry, Judith Burnfield Copyright 2010 

 

5. https://blog.naver.com/pt_dar/222935122749?trackingCode=rss

[인체운동학] Hip joint 1 (feat. Neumann)