전 연령층이 노화에 많은 관심을 가지고 있는데 노화로 인한 신체특성(골밀도, 하지근력)감소는 일상생활에 부정적인 영향을 주고 있다. 신체적 노화방지에 도움이 되는 다양한 운동 중에 달리기는 건강증진으로 다른 신체활동에 비해 보편성이 있음을 입증하고 있다. 하지만 달리기동작으로 노인남성 65세 이상과 젊은 성인을 비교하여 노화를 설명하기에는 단편적으로 부족한 실정이며, 운동효율에 대한 연구만이 있을 뿐 신체적 특성을 반영한 복합적인 연구는 제한적이다. 따라서 연령의 증가로 인한 달리기 참여가 하지관절에 어떠한 영향을 보이는지 중요하다고 할 수 있다. 그리하여 본 연구의 목적은 주기적으로 달리기를 실시하는 전 연령 남성을 대상으로 연령에 따른 신체특성과 운동역학적 차이를 구체적으로 규명하여, 노화에 따른 신체변화와 위험요인을 알아보기 위함이다.
본 연구의 대상자는 주기적으로 달리기를 참여하고 있는 남성들을 대상으로 20대부터 80세까지 75명(20대-12명, 나이: 24.67±2.46 yrs, 신장: 1.75±0.05 m, 체중: 73.58±5.92 kg; 30대-12명, 나이: 33.83±2.79 yrs, 신장: 1.76±0.04 m, 체중: 74.58±6.11 kg; 40대-11명, 나이: 45.18±3.38 yrs, 신장: 1.72±0.05 m, 체중: 67.64±6.95 kg; 50대-12명, 나이: 55.42±2.36 yrs, 신장: 1.71±0.04 m, 체중: 66.83±4.02 kg; 60대-12명, 나이: 64.33±2.99 yrs, 신장: 1.67±0.05 m, 체중: 63.42±7.37 kg; 70대이상-16명, 나이: 75.13±3.93 yrs, 신장: 1.67±0.06 m, 체중: 62.67±6.09 kg)이 참가하였다. 본 연구는 한국체육대학교 생명윤리위원회의 승인을 얻었고, 자료 수집 전 모든 선수들의 참가동의를 받아 진행하였다. 신체특성 중 골밀도(Bone Mineral Density[BMD])측정은 이중 에너지 방산선 골밀도측정기(Dual Energy X-ray Absorptiometry, Lunar Radiation, USA[DEXA])로 실시하였고 하지관절최대근력(Peak torque)측정은 등속성 근기능 검사기(Cybex Humac Norm, CSMI, USA)으로 실시하였다. 달리기동작을 분석하기 위해 8대의 적외선 카메라(Oqus 300, Qualisys, Sweden, 100 Hz)와 2대의 지면반력기가 내장된 트레드밀(Bertec, USA, 1000 Hz)로 측정하였다. 측정 프로그램은 Qualisys사의 QTM(Qualisys Track Manager Ver. 2.15) 프로그램을 이용하였으며, 측정된 데이터는 Visual 3D(C-motion Inc. USA)와 Matlab R2014b(The Mathwork, USA)을 이용하여 데이터분석을 수행하였다. 이때 차단주파수는 PSD분석 99% 값으로 설정하였다. 측정변인은 신체특성 중 골밀도(전체BMD, Legs BMD, pelves BMD, T_score, Z_score)와 하지최대근력(엉덩관절 굴곡, 신전, 무릎관절의 굴곡, 신전, 발목관절의 배측굴곡, 저측굴곡)을 측정하였다. 그리고 주행특성(지지시간, 보폭거리, 활보장율)을 측정하였으며, 지면반력기를 이용하여 지지구간의 충격량, 충격력, 최대수직지면반력, 부하율을 측정하였다. 동작분석변인은 하지관절의 3차원 가동범위, 관절모멘트, 관절파워를 측정하였다. 통계처리는 연령의 증가와 신체특성과 운동역학적 변인 간에 상관관계를 알아보기 위해 SPSS 통계프로그램(IBM, USA)를 사용하여 피어슨의 적률상관분석을 실시하였고, 연령집단간의 운동역학적변인의 변화를 비교하기 위하여 일원변량분석(One-way ANOVA)을 실시하였으며, 사후검증은 Bonferroni로 하였고, 이때 모든 통계적 유의수준은 α=.05로 설정하였다.
본 연구의 결과는 첫째, 연령의 증가와 신체특성변인 간의 관계가 관찰되었다. 연령의 증가에 따라 골밀도관계에서는 전체 BMD(r=-.380, p=.001), Legs BMD(r=-.506, p=.000), Pelves BMD(r=.559, p=.000), T-score(r=.442, p =.000), Z-score(r=.399, p=-.000)간에 부적상관관계로 나타났으며, 연령의 증가에 따라 하지최대근력관계에서는 발목관절의 저측굴곡(r=-.494, p=.000), 배측굴곡(r=-.407, p=000), 무릎관절의 굴곡(r=-.525, p=000), 신전(r=-.535, p=000), 엉덩관절의 굴곡(r=-.612, p=000), 신전(r=-.399, p=.000)간에는 부적상관관계가 나타났다.
둘째, 연령의 증가에 따라 운동역학적 변인 간의 관계가 관찰되었다. 연령의 증가에 따라 주행특성에서는 지지시간(r=-.336, p=.003), 보폭거리(r=-.536, p=.000)간의 부적상관관계로 나타났다. 그리고 연령의 증가에 따라 발목관절의 시상면 가동범위(r=-352, p=.002), 횡단면 가동범위(r=.295, p=.001)간에 정적상관관계가 무릎관절의 시상면 가동범위(r=-361, p=000), 엉덩관절의 관상면 가동범위(r=-238, p=.043)간에는 부적상관관계가 나타났으며, 발목관절의 저측굴곡모멘트(r=328, p=.004), 무릎관절의 신전모멘트(r=.253 p=.030) 정적상관관계가 나타났으며, 하지관절파워에서는 발목관절의 외회전모멘트(r=-.268, p=.021), 굴곡파워(r=-.334, p=.004)부적상관관계가 나타났다.
셋째, 연령별집단에 따라 신체특성 변인 간의 차이가 관찰되었다. 연령별 집단 간의 골밀도차이에서는 전체 BMD(F=3.88, p=.01), Legs BMD(F=5.94, p=.00) Pelves BMD(F=6.96, p=.00), T-score(F=3.43, p=.01), Z-score(F=3.32, p=.01)는 집단 간 유의한 차이가 나타났으며, 하지최대근력차이에서는 발목관절의 저측굴곡(F=4.73, p=.00), 배측굴곡(F=2.78, p=.02), 무릎관절의 굴곡(F=7.51, P=.00), 신전(F=6.56, p=.00), 엉덩관절의 굴곡(F=11.11, p=.00), 신전(F=2.85, p=.02)는 집단 간 유의한 차이가 나타났다.
넷째, 연령별집단에 따라 운동역학적 변인 간의 차이가 관찰되었다. 연령별 집단 간의 주행특성차이에서는 보폭거리(F=7.11, p=.00)에서 유의한 차이가 나타났으며 충격력(F=2.39, p=.05)도 유의한 차이가 나타났다. 그리고 발목관절의 시상면 가동범위(F=2.35, p=.04), 관상면 가동범위(F=2.52, p=.04), 무릎관절의 시상면 가동범위(F=2.43, p=.04), 엉덩관절의 횡단면 가동범위(F=3.91, p=.00)는 유의한 차이가 나타났으며, 발목관절의 저측굴곡모멘트(F=6.07, p=.00), 외번모멘트(F=2.20, p=.06), 외전모멘트(F=5.18, p=.00), 엉덩관절의 신전모멘트(F=3.55, p=.01)는 유의한 차이가 나타났으며, 발목관절의 굴곡파워(F=5.13, p=.00), 신전파워(F=2.36, p=.05), 무릎관절의 내전파워(F=2.97, p=.02)는 유의한 차이가 나타났다.
다섯째, 운동역학변인과 신체특성변인 간의 부하관계가 관찰되었다. 충격변인인 부하율에 따른 골반 BMD간에 부적상관관계가 나타났다(r=-.235, p=.042). 하지최대근력관계에서는 발목관절 저측굴곡에 따른 발목관절 저측굴곡모멘트(r=-417, p=.000), 흡수파워(r=-.346, p=.002)간에는 정적상관관계가 나타났으며, 발목관절 배측굴곡에 따른 발목관절 생성파워(r=341, p=.003)간에는 정적상관관계가 나타났다. 무릎관절 굴곡에 따른 무릎관절 흡수파워(r=-281, p=.005)간에는 부적상관관계가 나타났으며, 엉덩관절 굴곡에 따른 엉덩관절 굴곡모멘트(r=-.261, p=.024)간에는 부적상관관계가 나타났다.
연령의 증가에 따라 신체특성은 점진적으로 감소되고 주기적으로 달리기를 실시하면 주행특성이 향상되며, 특히 노화로 인해 발목관절의 움직임과 부하 크기는 현저하게 낮아진다. 신체특성과 운동역학변인들을 살펴본 결과 60대에서 달리기 시 하지관절의 근력약화로 인해 발목관절에 부하를 많이 받는 것으로 나타났다. 이를 하지관절 간에 부하를 재분배 하여 상해예방에 도움이 될 것이라고 생각한다.

People of all age groups are highly interested in aging and decreased physical characteristics(bone mineral density and lower extremity strength) caused by aging negatively affect ordinary life. Among diverse exercises, which help in preventing physical aging, running has been proved to have universality by enhancing health, in comparison to other physical activities. However, explanations of aging through a comparison of running motions between elderly males aged 65 or older and young adults are fragmentary or there is a lack of relevant studies. Besides, multiple studies reflecting physical characteristics are limited, while there are only studies on workout efficiency. It is important to know about the effect of running on lower extremity joints in older age. Therefore, this study aims to examine physical changes and risk factors that result from aging by analyzing physical characteristics and kinetic differences among males of different ages, who run on a regular basis, in detail. This study targeted 75 males aged 20 to 80 that run on a regular basis. (20s-n=12, age: 24.67±2.46 yrs, height: 1.75±0.05 m, weight: 73.58±5.92 kg; 30-n=12,years age: 33.83±2.79 yrs, heigh: 1.76±0.04 m, weight: 74.58±6.11 kg; 40s-n=11years, 45.18±3.38 yrs, heigh: 1.72±0.05 m, weight: 67.64±6.95 kg; 50s-n=12, age: 55.42±2.36 yrs, heigh: 1.71±0.04 m, weight: 66.83±4.02 kg; 60-n=12, age: 64.33±2.99 yrs, heigh: 1.67±0.05 m, weight: 63.42±7.37 kg; 70s-n=16, age: 75.13±3.93 yrs, heigh: 1.67±0.06 m, weight: 62.67±6.09 kg). This study obtained approval from the Bioethics Committee of Korea National Sport University, and before collecting data, all the athletes agreed to participate in this study.
Running motions were measured using 8 infrared cameras(Oqus 300+, Qualisys, Sweden, 100 Hz) and Instrumented Treadmil(Bertec, USA, 1000 Hz) equipped with 2 ground reaction force machines. As a measurement program, QTM(Qualisys Track Manager Ver. 2.15) Program from Qualisys was used. The data measured were analyzed using Visual 3D(C-motion Inc. USA) and Matlab R2014b(The Mathwork, USA). This time, the cutoff frequency was set at 99% of PSD analysis. Among physical characteristics, bone mineral density and peak torque of lower limbs were measured. Also, running characteristics were measured, and impulse at the stance phase, impact force, maximum vertical ground reaction force and load rates were calculated. As variables of motion analysis, three-dimensional Range of Motion(ROM) of lower extremity joints and joint moment-joint power were measured. To identify the correlation among an increase in age, physical characteristics and kinetic variables, Pearson’s product-moment correlation analysis was conducted using the SPSS program(IBM, USA), and for comparing changes in kinetic variables among different age groups, One-way ANOVA was carried out. For a post-test, the Bonfrrroni method was applied, and this time, all of statistical significance levels were set at α=.05.
Third, there were differences in physical characteristics among different age groups. When it comes to bone mineral density, there were significant differences in Total BMD(F=3.88, P=.01), Legs BMD(F=5.94, P=.00) Pelves BMD(F=6.96, P=.00), T-score(F=3.43, P=.01), Z-score(F=3.32, P=.01), and in relation to peak torque of lower limps, there were significant differences in plantar flexion(F=4.73, P=.00) and dorsiflexion(F=2.78, P=.02) of ankle joints, flexion of knee joints, extension(F=7.51, P=.00), flexion (F=6.56, P=.00) and extension(F=11.11, P=.00) of hip joints.
vFifth, a correlation between kinetic variables and physical characteristics was discovered. There was a negative correlation between BMDs of pelvis depending on load rates that belong to impact variables.(r=-.235, p=.042) In relation to peak torque of lower limbs, there was a correlation among plantar flexion moment(r=-417, p=.000), generated power(r=.406, p=.000) and absorbed power(r=-.346, p=.002) of ankle joints depending on plantar flexion of ankle joints. In addition, there was a correlation between generated power and absorbed power of ankle joints depending on dorsiflexion of ankle joints, between generated power and absorbed power depending on flexion of knee joints, and between flexion moments depending on flexion of hip joints(r=-.261, p=.024). Moreover, in older age groups, there was a positive correlation between dorsiflexion/plantar flexion ROM(r=-352, p=.002) and abduction/adduction ROM(r=.295, p=.001) of ankle joints, and there was a negative correlation between flexion/extension ROM(r=-361, p=000) of knee joints and abduction/adduction ROM(r=-238, p=.043) of hip joints. With regard to moments of lower extremity joints, there was a positive correlation among plantar flexion moment(r=-.334, p=.004), external rotation moment(r=-.268, p=.021) of ankle joints and extension moment(r=328, p=.004), of knee joints, and power of lower extremity joints had a negative correlation with flexion power(r=-.334, p=.004) of ankle joints. Third, there were differences in physical characteristics among different age groups. When it comes to bone mineral density, there were significant differences in Total BMD(F=3.88, P=.01), Legs BMD(F=5.94, P=.00) Pelves BMD(F=6.96, P=.00), T-score(F=3.43, P=.01), Z-score(F=3.32, P=.01), and in relation to peak torque of lower limps, there were significant differences in plantar flexion(F=4.73, P=.00) and dorsiflexion(F=2.78, P=.02) of ankle joints, flexion of knee joints, extension(F=7.51, P=.00), flexion (F=6.56, P=.00) and extension(F=11.11, P=.00) of hip joints. Additionally, in ROMs of lower extremity joints, there were significant differences in dorsiflexion/plantar flexion ROM(r=-352, p=.002), abduction/adduction ROM(r=.295, p=.001) of ankle joints, flexion/extension ROMof knee joints(F=2.43, P=.04) and abduction/adduction ROM(F=3.91, P=.00) of hip joints, and in moments of lower extremity joints, there were significant differences in plantar flexion moment(F=6.07, P=.00), eversion moment(F=2.20, P=.06), abduction moment(F=5.18, P=.00) of ankle joints and extension moment(F=3.55, P=.01 of hip joints(F=3.55, P=.01). Lastly, there were significant differences in flexion power, extension power of ankle joints and adduction power(F=2.97, P=.02) of knee joints. vFifth, a correlation between kinetic variables and physical characteristics was discovered. There was a negative correlation between BMDs of pelvis depending on load rates that belong to impact variables.(r=-.235, p=.042) In relation to peak torque of lower limbs, there was a correlation among plantar flexion moment(r=-417, p=.000), generated power(r=.406, p=.000) and absorbed power(r=-.346, p=.002) of ankle joints depending on plantar flexion of ankle joints. In addition, there was a correlation between generated power and absorbed power of ankle joints depending on dorsiflexion of ankle joints, between generated (powerr=319, p=.005) and absorbed power(r=-281, p=.005) depending on flexion of knee joints, and between flexion moments depending on flexion of hip joints(r=-.261, p=.024).
As people grow older, physical characteristics decline gradually and periodic running improves running characteristics. Especially, aging leads to a marked decrease in motions of ankle joints and the size of load. The results of research on physical characteristics and kinetic variables displayed that when people in their 60s ran, a lot of loads were added to ankle joints due to the weakening of muscles of lower extremity joints. Based on the study results, it is considered that redistributing loads to lower extremity joints will be helpful in preventing injuries.