물체를 잡는 동작은 강조되는 요소, 동작 수행 시 관여하는 수부의 부위, 토크를 만드는 가상의 축, 고정점 등에 따라 명명된다. 이러한 수부의 움직임은 악력조절을 통해 도구사용이나 반복적인 수작업을 가능하게 한다. 악력은 동작을 수행하는 기능 이외에도 생체지표로써 역할을 수행한다. 이전 연구들에서는 악력과 건강상태 또는 질병과 상관관계를 연구하여, 악력이 심혈관계질환, 당뇨병, 대사증후군 등과 연관이 있음을 밝혔다. 그러나 이러한 상관관계에 대한 생리학적 기전은 잘 알려져 있지 않다. 악력의 발생에 영향을 주는 요소 중 중추신경계는 손의 선택적인 움직임을 조절하고, 물건을 잡고 들어 올리는 시간 매개변수를 설정한다. 그러나 척수손상환자는 손상레벨 이하에 감각이상과 운동기능저하가 발생하여 이동 및 일상생활활동에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 건강한 성인과 불완전 마비 척수손상환자를 대상으로 손상수준에 따른 개별 손가락 파지력(IFF; Individual Fingertip Force)과 IFF 패턴을 조사한다면, 악력과 건강 또는 질병의 상관관계에 대한 메커니즘을 설명할 수 있는 단서를 찾을 수 있을 것이라고 생각하였다. 따라서 본 연구에서는 정확한 IFF측정을 위해 IFF측정 시스템 시제품 개발 및 신뢰도와 타당도를 검증하였고, 이 시스템을 이용하여 척수 마비환자와 건강한 성인의 IFF를 조사하였다. 본 연구에서는 3가지 타입의 IFF 측정기기(EGG; Easy Grip Gauge)를 외형을 제작하고, 5개의 FSR센서를 사용하여 파지력을 측정하였다. FSR센서 데이터(EGG데이터)를 힘 단위로 변환하기위한 보정작업을 별도로 실시하였다. 총 24명의 건강한 20대 성인 대상자에서 EGG를 이용하여 IFF를 측정하고 타당도와 신뢰도를 조사하였다. 추가적으로 현재 널리 쓰이고 있는 디지털 악력측정기로 측정한 악력데이터와 비교하여 동시타당도를 조사하였다. 본 연구는 환자군-대조군 실험을 위해 척수손상환자 19명(T-level=9)을 모집하였고, 악력과 IFF를 측정하였다. EGG의 신뢰도와 타당도 연구 시 측정한 건강한 성인데이터를 대조군 데이터로 사용하였다. 악력데이터는 악력이 IFF와 어떤 관계에 있는지 알아보기 위해 사용되었다. EGG를 이용하여 IFF데이터를 얻었으며, 그룹 내/그룹 간 IFF 차이 및 패턴을 조사하였다. EGG는 시스템 자체의 신뢰도와 타당도는 높게 조사 되었으나, 기존 악력 측정 장비와 비교에서 비교적 낮은 상관관계를 보였다. 그 이유로 두 장치의 잡기 형태가 상이한데 기인하는 것으로 사료된다. 또한 본 연구에서는 대조군과 T-level 그룹의 악력차이는 유의하지 않았으나, IFF는 다섯 손가락 모두 유의한 차이가 있다는 것을 발견하였다. 또한 척수 마비환자와 건강한 성인의 IFF와 각 그룹이 가지는 고유한 IFF패턴도 관찰할 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 악력은 손가락들의 파지력 합만으로는 설명할 수 없으며, 손바닥의 힘을 배제해서는 안 된다는 것을 알 수 있었다. IFF패턴조사는 신경학적 변인과 관련하여 서술할 수 있었으므로 악력이 생체지표로써 어떤 메커니즘을 가지는지 밝힐 수 있는 단서가 될 수 있을 것이다.
The action of catching an object is named according to the emphasized factors, the part of hand involved in performing the operation, a virtual axis that creates the torque, and a clamping. These hand movements allow the use of tools or repetitive manual work through grip control. In addition to the functional ability, the grip acts as a biomarker. Previous studies researched the relationship between grip and health conditions or diseases and found out that grip is associated with cardiovascular disease, diabetes, metabolic syndrome. However, the physiological mechanism for this correlation is not well known. Among the factors that influence the generation of grip, the CNS controls the selective movement of the hand. Also, it sets the time parameters for holding and lifting objects. However, SCI patients have difficulty in movement and daily activities due to sensory dysfunction and decreased motor function. Thus, in this study, if the IFF and IFF patterns were examined in healthy adults and SCI patients, a clue that could explain the mechanism of the relationship between grip and health conditions or diseases would be found. Therefore, in this study, a prototype of the IFF measurement system was developed and, its reliability and validity were verified. And this study used the system to investigate IFF in SCI patients and healthy adults. Three types of IFF measuring devices (EGG; Easy Grip Gauge) were produced, and IFFs were measured using five FSR sensors. Sensors calibration was performed to convert the FSR sensor data (EGG data) into force units. Twenty-four healthy 20s adult subject''s IFF were measured using the EGG, and their validity and reliability were investigated. In addition, concurrent validity was investigated by comparing IFFs and grip force data. This study recruited 19 patients with spinal cord injury (T-level = 9) for the case-control study, and their grip strength and IFF were measured. Data measured in the reliability and validity studies of the EGG were used as control group data. The grip data was used to figure out how grip-force related to the IFF. IFF data were measured using the EGG, and IFFs differences and patterns within and between groups were investigated. The reliability and validity of the EGG system were high itself, but it showed a relatively low correlation with the standard diameter. For this reason, different grip motion could be suggested in each instrument. Also, the grip difference between the control group and the T-level group was not significant, but IFF showed significant differences in all five fingers. Besides, characteristic IFF patterns in SCI groups and the control group were observed. In conclusion, these current results suggest that the grip force cannot be explained only by the sum of IFFs, and the palm force should not be excluded. It may be a clue to explain a grip force mechanism by biomarkers because IFF pattern investigations could be described in relation to neurological variables.
국문초록List of FiguresList of TablesList of AbbreviationsⅠ. 서론 11. 연구배경 및 필요성 12. 연구목적 93. 연구가설 9Ⅱ. 개별 파지력 측정 시스템 개발 및 검증 111. 하드웨어 및 소프트에어 구성 112. 센서보정(Calibration) 163. 개별 파지력 측정 시스템 신뢰도, 타당도 검사 184. 결과 215. 고찰 24Ⅲ. 건강한 성인과 척수 마비환자의 개별 손가락 파지력 비교 261. 연 구 방 법 262. 결과 303. 고찰 40Ⅳ. 결론 및 제언 43참고문헌 45ABSTRACT 52