보행주기 보행속력 입각기 유각기

보행주기 (Gait Cycle)

보행(걷기)은 연속적인 움직임들이 주기적으로 일어난 결과이다. 이것은 보행에 가장 기본적인 단위인 보행주기(gait cycle)에 대한 설명이 된다. 보행주기는 발이 지면에 접촉하는 순간부터 시작해서 다시 지면에 닿는 시점까지이다.

발의 접촉은 일반적으로 발뒤꿈치부터 만들어지기 때문에, 보행주기의 시작 또는 0% 지점을 발뒤꿈치 닿기(heel contact, heel strike)라 한다. 보행주기의 완료 또는 100% 지점은 같은 발이 다시 지면과 접촉할 때 일어난다. 활보(stride, 보행주기)는 한쪽 발 뒤꿈치 닿기에서부터 또다시 같은 쪽 발뒤꿈치 닿기까지의 동작을 말한다. 따라서 활보길이(stride length, 한 걸음 길이)는 같은 발에 수행되는 두 번의 연속적인 발뒤꿈치 닿기 사이의 거리를 말한다. 걸음(step, 한 발짝)은 한쪽 발뒤꿈치 닿기에서부터 반대쪽 발뒤꿈치 닿기까지의 동작을 말하는 것으로 예를 들어, 우측 발뒤꿈치 닿기와 좌측 발뒤꿈치 닿기 사이를 말한다. 따라서 걸음길이 (step length,한발짝길이=보폭)는 두 개의 다른 발에 의한 연속적인 발뒤꿈치 닿기 사이의 거리를 말한다. 즉 한쪽 발뒤꿈치 닿기에서부터 반대쪽 발뒤꿈치 닿기까지의 거리를 말한다. 보행에 있어 공간적 표기로 활보의 길이와 걸음(보폭)의 길이로 표시한다. 보행주기는 두 개의 걸음(step)인 좌측 걸음과 우측 걸음을 포함한다. 우측 걸음길이와 좌측 걸음길이를 비교함으로써 양 하지의 보행 대칭성을 평가할 수 있게 된다. 걸음폭(step width, 보간)은 두 번의 연속적인 발바닥 접촉 시 발뒤꿈치들의 중심 간 거리, 즉, 보행 시 양 발뒤꿈치 중심 사이의 거리를 말하며 보통 7~9cm(공간거리 3~5cm) 범위를 갖는다. 발가락이 외측을 향하고 있는 각도(degree of toe-out)인 발각도(foot angle)는 신체의 진행 방향선(line of progression)과 발 장축 사이의 각도를 말한다. 약 5~7도가 정상범위로 고려된다. 보행에 가장 기본적인 시간적 표기는 1분간에 걷는 걸음(step)의 수를 의미하는 분당 걸음수(cadence, 분속수)이며, 이것을 걸음속도(step rate)라고도 부른다. 또 다른 시간적 서술은 활보시간과 걸음시간이다. 활보시간(stride time)은 완전한 보행주기에 걸리는 시간을 말한다. 걸음시간(step time)은 우측 또는 좌측의 한 발짝 걸음을 완성하는 데 걸리는 시간이다. 걸음 시간(보폭시간)은 분당 걸음수(cadence)의 역수로 구한다.

보행속력

보행속력(walking speed)은 공간적 기록과 시간적 기록이 결합된 것으로, 걸은 거리를 걸린 시간 또는 주어진 시간으로 나누어 계산한다. 주어진 시간 동안 걸어간 거리에 대해 정보를 제공해 준다. 공간적 기록과 시간적 기록들 중에서 개인의 보행 능력에 대한 가장 기능적인 측정에 해당하는 것이 바로 속력이다. 속력(speed)은 걸음속도(step rate)를 걸음길이(step length)에 곱함으로써 계산할수도 있다. 측정단위는 초당 미터(m/s) 또는 시간당 마일 (mph)이다. 보행속력은 나이와 같은 인자 및 키, 몸무게와 같은 신체적 특성에 따라 사람마다 다르다. 정상적인 성인들에 있어, 한 번의 보행주기(즉 두 번의 연속적인 걸음)에 걸리는 시간은 1초보다 약간 더 걸리며 거리는 약 1.44m(4.5 ft) 정도 가기 때문에, 속력은 약 1.37 m/s가 된다. 자유롭게 걷는 보행속력 자료를 보면 남자는 보행속력이 빠르고 걸음걸이도 길다. 여자는 분당 걸음수(cadence)가 더 빠른 특성이 있다. 흥미롭게도, 외형적 신체치수가 비슷한 남자와 여자를 표준 속력으로 걷게 하여 비교해 보면, 여자가 남자보다 분당 걸음수가 더 빠르고 걸음길이는 더 짧게 나왔다. 보행속력을 상승시키기 위한 두 가지 기술이 있는데, 활보나 걸음길이를 증가시키는 기술과 분당 걸음수를 증가시키는 기술이 있다. 사람은 가장 편안한 걸음길이에 도달할 때까지 두 가지 기술을 균형 있게 사용한다. 가장 편안한 걸음길이에 도달한 시점 이후, 속력의 증가는 단지 분당 걸음 수의 증가에 의해서만 이루어지게 된다. 또한 설정된 걸음길이 이상을 기준으로 속력을 평가하는 방법도 가능하다. 보행에 대한 모든 측정들(공간적, 시간적, 운동형상학적, 그리고 운동역학적 측정들)은 보행속력에 따라 달라진다. 따라서, 보행의 특성을 기술할 때, 적절한 기준과 해석을 위해서는 수집된 자료의 보행속력을 제시하여야 한다. 보행에 대한 정상수치로 보행속력(gait speed)은 1.37m/s(3 mph)이고 걸음속도(step rate)는 1.87 steps/s(110 steps/min)이며 걸음길이(step length)는 72cm(28inches)이다.

입각기와 유각기

보행에 대한 전통적인 세분과 Perry의 세분을 상호교환적으로 사용하다 보면 혼동이 될 수 있다. 주로 1992년 Perry가 제안한 용어를 사용하면서 혼동을 피하기 위해, 보행 동안 일어난 과정들의 시점을 보행주기의 백분율로 설명한다. 지면에 발뒤꿈치 닿기는 보행주기의 시작(0%)으로 간주되고 그 후에 일어나는 같은 발의 지면 접촉은 보행주기의 끝(100%)으로 간주된다. 우측 하지에 의한 완전한 보행주기는 두 개의 중요한 단계인 입각기와 유각기로 나누어진다. 입각기(stance phase, 우측 발뒤꿈치 닿기에서부터 우측 발가락 떼기까지)는 오른쪽 발바닥이 지면에 접촉하여 체중을 지지할 때 일어난다. 유각기(swing phase, 우측 발가락 떼기에서부터 다시 우측 발뒤꿈치 닿기까지)는 오른쪽 발이 공중에 있는 시기로, 다시 지면에 접촉할 때까지 발이 앞으로 전진하게 된다. 정상적인 보행속력에 있어, 입각기는 보행주기의 약 60%를 차지하고, 유각기는 나머지 40%를 차지한다. 보행주기 동안 사람은 두 번의 양하지 지지기(double-limb support, 양발이 동시에 지면에 접촉하고 있는 시기)와 두 번의 단하지 지지기(single-limb support, 한 발만이 지면에 접촉하고 있는 시기)를 경험하게 된다. 첫 번째 양하지 지지기는 보행주기 0%와 10% 사이에서 관찰된다. 그 기간에 체중은 좌측 하지에서 우측 하지로 이동된다. 그런 후, 우측 하지는 보행주기의 50% 지점까지 단하지 지지기로 있게 된다. 이 기간 동안, 좌측 하지는 유각기로 있고, 앞으로 전진시킨다. 두 번째 양하지 지지기는 보행주기의 50%와 60% 사이에서 일어나며, 체중을 우측 하지에서 좌측 하지로 이동시키게 된다. 마지막으로 보행주기의 60% 에서 100%까지는 좌측 하지에 의해 다시 단하지 지지기가 일어난다. 좌측 하지에 의한 단하지 지지기 동안 우측하지는 유각기에 있다. 보행속력이 증가됨에 따라, 보행주기에서 양하지 지지기가 차지하는 비율은 더 짧아지게 된다. 경보선수들은 항상 한쪽 발이 지면과의 접촉을 유지하면서 가능한 빨리 걷는다. 경보속력을 증가시키기 방법은 분당 걸음수와 걸음길이를 증가시키고 양하지 지지기의 시간을 최소화함으로써 입각기와 유각기의 시간을 거의 같게 해야 한다. 조깅속력보다 빠른 달리기를 할 때에는 양 발이 동시에 지면에서 떨어져 공중에 뜨는 시간이 발생하기 때문에 양하지 지지기의 시간은 완전히 사라지게 된다. 보행에서 달리기로의 이행은 걸음속도가 거의 180 steps/min이거나 보행속력이 거의 2.0m/s(4.5 mph)에서 일반적으로 나타난다. 속력이 2.0m/s 이상이 되면 보행 때보다 더 많은 에너지가 달리기에 필요하다. 빠른 보행속력과는 반대로 보행속도가 느리게 되면, 보행주기에서 양하지 지지기가 차지하는 비율은 더욱 커진다. 보행이 느리면 양 발이 지면과 동시에 접촉하고 있는 기간이 증가되어 안정성은 더 커진다. 보통은 감소된 속력, 더 짧아진 걸음길이, 그리고 더 느려진 분당 걸음수는 보행의 안정성을 증진시켜 낙상을 예방해야 하는 노인들에게서 공통적으로 나타나는 특성이다. 입각기와 유각기의 세분해 보자. 전통적으로 입각기 동안 5가지의 과정으로 정의한다. 5가지의 과정에는 발뒤 꿈치 닿기, 발바닥 닿기, 중간입각기, 발뒤꿈치 떼기, 그리고 발가락 떼기를 말한다. 발뒤꿈치 닿기(heel contact)는 발뒤꿈치가 지면과 접촉하는 순간을 말하는 것으로 보행주기의 0% 지점에 해당한다. 발바닥 닿기(foot flat)는 발의 전체적인 족저면이 지면과 접촉하는 순간이다. 이러한 시기는 보행주기의 약 8% 지점에서 일어난다. 중간입각기(mid stance)는 흔히 체중이 하지를 수직으로 지지되는 시기라고 정의된다. 또한 이 시기는 유각기에 있는 하지의 발이 입각기에 있는 하지와 나란히 만나는 바로 그 시점이라고도 정의된다. 중간입각기의 세 번째 정의는, 시상면에서 대퇴골의 대전자가 지지하고 있는 발의 중간지점에 대해 수직으로 놓여 있는 시점이라고 말하기도 한다. 중간입각기는보행주기의 약 30% 지점 또는 입각기의 50% 지점에서 일어난다. 발뒤꿈치 떼기 (heel off)는 발뒤꿈치가 지면에서 떨어지려는 순간을 말한다. 보행주기의 약 40% 지점에서 일어난다. 발가락 떼기(toe off)는 발가락이 지면에서 떨어지려는 순간으로 정의된다. 보행주기의 60% 지점에서 일어난다. 밀기(push off)라고 불리는 기간(발뒤꿈치 떼기부터 발가락 떼기)은 보행주기의 40~60%까지 족관절 저측굴곡의 움직임이 일어나는 시기를 말한다. 보행의 유각기를 설명하는 전통적 세 가지의 과정은 초기유각기, 중간유각기, 말기유각기로 세분한다. 초기유각기 (early swing)는 발가락을 떼는 순간부터 중간입각기 바로 전까지의 시기이다(보행주기의 60~75%). 중간유각기(mid swing)는 반대편 하지의 중간입각기에 해당하는 시기로 유각기에 있는 하지의 발이 입각기에 있는 하지의 발을 넘어서 통과할 때를 말한다(보행주기의 75~85%). 말기유각기(late swing)는 중간유각기에서부터 발이 지면에 접촉하려는 순간까지를 말한다(보행주기의 85~100%). 비교적 최근에 Perry에 의해 제안된 용어에는 7개의 기간으로 보행주기를 나누기 위해 8개의 과정으로 세분하였다. 8개의 과정은 초기 닿기(initial contact), 반대쪽 발가락 떼기 (opposite toe off), 발뒤꿈치 상승(heel rise), 반대쪽 초기 닿기(opposite initial contact), 발가락 떼기(toe off), 양 발 인접 (feet adjacent), 경골 수직(tibial vertical), 그리고 다음 활보를 위한 초기 닿기(initial contact)이다. 입각기 동안 일어나는 4번의 기간으로는 부하 반응기 (loading response), 중간입각기 (mid stance), 말기입각기(terminal stance), 그리고 전유각기 (pre swing)가 있다. 유각기에는 3번의 기간인 초기유각기 (initial swing), 중간 유각기 (mid swing), 말기유각기(terminal swing)가 있다. 몇 가지 빼고 이 용어는 보행의 전통적 설명과 대체적으로 일치된다.