장애물 보행 시 낙상은 장애물을 재빠르게 인식하지 못하는 경우 발생된다. 원활한 장애물 보행을 수행하기 위해서 인체 내 시각 시스템을 통해 장애물을 인지한 뒤, 뇌와 중추신경계의 상호작용을 통해 빠른 순간 안에 이루어지는 조정 작용을 거쳐 신체의 운동 패턴을 변경하여야 한다. 이러한 장애물의 빠른 인식은 시지각 협응 능력에 의해 결정되며, 시지각 협응 능력은 반구 전문화(Hemisphere Specialization)의 특성에 따라 대뇌의 우측 반구에서 담당하여 작용하게 된다. 또한, 대뇌반구의 발달은 인간의 주동 손에 따라 영향을 받게 되므로 왼손잡이가 오른손잡이보다 우측 반구를 더 많이 사용하게 된다. 하지만, 연령이 증가함에 따라 40세 이후부터 두 반구 간 정보 전달을 수행하는 뇌량(Corpus Callosum)의 기능적 감소가 나타나게 되며, 노화는 좌측 반구보다 우측 반구에 더 많은 영향을 미치게 되어 시공간 지각능력의 저하에도 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 장애물 보행 시 오른손잡이의 연령이 증가하는 경우 왼손잡이보다 대뇌와 중추신경계, 말초신경계의 느린 상호작용과 행동 반응을 지연시켜 낙상의 위험을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 연구를 통해 노화에 따른 낙상사고 예방과 뇌 우위성에 알맞은 감각-운동통합능력을 규명하기 위해, 장애물 보행 시 연령과 주동 손에 따른 운동역학적 특성을 분석하고자 하였다.
본 연구는 6개월 내 근골격계 질환 및 인지기능 장애가 없으며, 독립적인 보행이 가능한 젊은 성인(20~30대) 20명과 중장년층(50세 이상) 16명, 총 36명을 연구 대상으로 선정하였다. 선정된 연구 대상자의 장애물 보행 시 운동역학적 특성을 분석하기 위해 인체의 관절 및 분절에 반사마커를 부착하였으며, 적외선 카메라(sampling rate: 100 Hz)와 지면반력기(sampling rate: 1,000 Hz)를 사용하였다. 또한, 보행 중 급작스러운 장애물을 제시하기 위해 장애물 시스템을 자체 제작하여 사용하였으며, 6 m 보행 주로에서 사전에 측정된 선호 보행 속도로 장애물 보행과 일반보행을 무작위로 수행하였다. 분석 변인은 인지적 특성(cognitive characteristics)으로 장애물 회피시간(obstacle avoidance time)과 장애물 보행 성공률(obstacle gait success rate)을 산출하였으며, 보행 지수(gait index)로 보행 소요시간(required time of step)과 장애물 횡단 속도(obstacle crossing speed), 보폭(step length), 풋 클리어런스(foot clearance)를 산출하였다. 또한, 보행 협응성(gait coordination)은 하지관절각도(lower extremity joint angles)과 연속상대위상(continuous relative phase)을 산출하였으며, 보행 안정성(gait stability)은 신체 중심 속도(velocity of center of mass)와 COM-COP 기울기 각 및 각속도(COM-COP inclination angle and angular velocity), 발 분절의 최대 속도(maximum velocity of foot segment), 정규 저크(normalized jerk) 변인을 산출하여 분석하였다. 이를 바탕으로 장애물 보행 시 연령과 주동 손에 따른 운동역학적 특성의 차이를 규명하고자 이원분산분석(two-way ANOVA)를 수행하였으며, 집단 간 비교를 위해 LSD 사후검정을 수행하였다. 이때 통계적 유의 수준은 α=.05로 설정하였으며, 산출된 결과는 다음과 같다.
첫 번째, 인지적 특성 중 장애물 회피시간은 중장년층 왼손잡이가 오른손잡이보다 긴 경향이 나타났으며, 장애물 보행 성공률은 젊은 성인의 왼손잡이보다 중장년층 왼손잡이가 낮은 경향이 나타났다.
두 번째, 보행 지수 중 장애물 횡단 속도는 중장년층의 왼손잡이가 오른손잡이보다 느리게 나타났으며, 풋 클리어런스는 중장년층의 왼손잡이가 장애물에서 멀게 이지하여 가깝게 착지하는 반면, 중장년층의 오른손잡이는 장애물에서 가깝게 이지하여 멀게 착지하는 것으로 나타났다.
세 번째, 보행 안정성 중 신체 중심의 속도는 중장년층의 왼손잡이가 젊은 성인의 왼손잡이와 중장년층 오른손잡이보다 느리게 나타났으며, COM-COP의 기울기 각 및 각속도는 중장년층 오른손잡이가 왼손잡이보다 크게 나타났다. 또한, 선행 발의 좌/우 방향 정규 저크는 중장년층 오른손잡이가 왼손잡이보다 크게 나타났으며, 수직 방향 정규 저크는 왼손잡이의 연령이 증가함에 따라 증가하였다.
본 연구결과를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 젊은 성인의 경우 중장년층보다 외부 자극에 대한 반응 시간이 짧고 균형능력을 잘 유지할 수 있기 때문에 급작스러운 장애물이 나타나더라도 짧은 장애물 회피시간 동안 성공적인 보행 전략을 수립 및 실행할 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 중장년층의 경우 장애물을 젊은 성인보다 시공간 인지능력이 감소하여 적절한 대응을 하지 못해 낙상을 경험할 수 있다. 그중에서도 중장년층의 왼손잡이는 장애물 발견 시 감속을 통해 보폭의 조정과 함께 장애물 회피시간을 증가시킴으로써 신체 중심의 이동을 최소화하는 조심스러운 보행을 수행하지만, 근력 및 관절 가동성의 감소로 인해 선행 발을 높게 들어 올리지 못하여 장애물에 접촉할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 반면, 중장년층의 오른손잡이는 장애물을 늦게 인지하게 되어 보폭의 조정과 감속을 수행할 수 없기 때문에 장애물 회피시간을 확보하지 못한 채 빠른 속도로 보행을 수행하게 된다. 이로 인해 중장년층의 오른손잡이는 착지 시 급격한 신체 중심의 이동으로 인해 안정성이 저하되어 낙상을 경험할 수 있다. 따라서, 장애물 보행 시 연령 증가로 인한 낙상을 예방하기 위해 신체 균형능력 및 반응 속도 증진을 위한 훈련프로그램이 개발될 필요가 있으며, 뇌 우위성의 특성이 고려된 보행 훈련 중 선행 발의 안전 마진을 확보하고 신체를 제어할 수 있는 전략을 수행하여야 한다.