보행주기(Gait cycle) : 디딤기(Stance phase) & 흔듦기(Swing phase)

안녕하세요 다들 주말 잘 보내고 계신가요?

저는 감기에 걸려서 이번 주에 꽤 고생했습니다 ㅠㅠ

오늘은 간단히 보행주기에 대해 정리해보려고 해요.

평소처럼 편하게 읽으면서 공부하시길!

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★ 걷기(Walking, Ambulation)란?

: 한 장소에서 다른 장소로 움직이는 개인의 기본적인 요구이기 때문에 사람이 매일 기본적으로 수행하는 가장 흔한 활동들 중 하나입니다.  걷기는 감각과 운동 기능 사이의 "보이지 않는" 상호작용들에 의해 나타나는 복잡한 결과입니다. 중추신경계통(CNS)이 시각, 전정기관의 안뜰감각, 발의 고유수용성 감각으로부터의 입력정보를 통합하여 적절한 운동 작용을 발생시켜야 사람은 걸을 수 있습니다.

 

: 걷기는 연속적인 움직임들이 주기적으로 일어난 결과로, 가장 기본적인 단위인 걸음주기(보행주기, Gait cycle)로 설명하려고 합니다.

 

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보행주기를 세분화하기 전 간단히 우리의 한걸음(Stride)과 한발짝(Step)의 차이를 알아보겠습니다.

→ 한걸음(Stride) : 한쪽 발꿈치 닿기에서부터 또다시 같은 쪽 발꿈치 닿기 사이에서 일어난 과정들의 연결을 말하며, 한걸음은 보행주기와 동의어로 쓰인다.

→ 한발짝(Step) : 한쪽 발꿈치 닿기에서부터 반대쪽 발꿈치 닿기 내에서 일어난 과정들의 연결을 말한다.

 

예를 들어 한발짝은 오른쪽 발꿈치 닿기와 왼쪽 발꿈치 닿기 사이를 말하며, 오른쪽 한발짝과 왼쪽 한발짝이 모여 한걸음이 이 되며, 이는 걷기의 가장 기본적인 단위인 보행주기와 같다.

 

→ 한걸음 & 한발짝 길이는 사람마다 다르지만, 우선 책에 나온 수치를 남겨놓겠습니다.

한발짝 길이 : 72cm

한걸음 길이 : 144cm

한발짝 너비 : 8~10cm (한쪽 발의 뒤꿈치와 다른 쪽 발의 뒤꿈치 사이 거리)

발 각도 : 5~7도 (발가락이 가쪽으로 향하고 있는 양을 나타냄)

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지금부터는 보행주기 동안 일어난 과정들을 설명하기 위해 0~100% 까지 세분화하려고 한다. 

보행주기는 간단히 2개의 단계인 디딤기(Stance phase)와 흔듦기(Swing phase)로 나눌 수 있다.

디딤기(Stance phase, 입각기) : 걸음주기의 60%	흔듦기(Swing phase, 유각기) : 걸음주기의 40%
발꿈치닿기에서 부터 발가락떼기까지로, 발바닥이 지면에 있을 때 일어나며, 체중을 지지한다.	발가락이 지면에서 떨어진 시점부터 발꿈치가 지면에 다시 닿기 직전까지로, 발이 공중에 있을 때 일어나며, 다시 지면에 접촉할 때까지 발이 앞으로 전진한다.

 

그리고 디딤기와 흔듦기 동안 두 발이 지면에 모두 접촉하는 시기인 두다리지지기(Double-limb support) 2번, 한 발만이 지면에 접촉하는 시기인 한다리지지기(Single-limb support) 2번으로 나눌 수 있다.

0~12% 두다리 지지기	12 ~50% 오른쪽 한다리지지기	50~ 62% 두다리 지지기	62~100% 왼쪽 한다리지지기
오른쪽 다리 디딤기(Stance phase, 0~62%)			오른쪽 다리 흔듦기(Swing phase, 62~100%)
오른쪽 다리 보행주기(Gait cycle, 0~100%)

 

이제는 보행주기를 더 세분화해보자!

※  위에서 나눈 표의 색을 동일하게 해 두었음.

Gait cycle 0~100%	Stance phase 0~62%	RLA Terms / Traditional Terms	%
		Initial contact(초기접촉기) / Heel strike(발꿈치닿기)	0~2%
		Loading response(부하반응기) / Foot flat(발바닥 닿기)	2~12%
		Mid stance (중간디딤기)	12~31%
		Terminal stance(말기디딤기) / Heel off(발꿈치떼기)	31~50%
		Pre swing(전흔듦기) / Toe off(발가락떼기)	50~62%
	Swing phase 62~100%	Initial swing(초기흔듦기) / Acceleration(가속기)	62~75%
		Mid swing(중간흔듦기)	75~87%
		Terminal swing(말기흔듦기) / Deceleration(감속기)	87~100%

 

Gait cycle

1) 초기접촉기(Initial contact)

● 보행주기의 0%에서 발꿈치가 지면과 접촉하게 되는 순간을 말함 (0~2%)

● 반대쪽 다리 : Terminal Stance

● Main muscle

→ Gluteus maximus(큰볼기근)

: COG가 무너지지 않도록 받들고,  Terminal stance까지 Hip extension에 대한 동심성 수축함.

 

※ Main muscle에서 나오는 동심성 수축과 편심성 수축은 관절의 각과 근육의 길이가 변하는 등장성 수축에 해당함.

- 동심성 수축(Concentric contraction) : 근육의 길이가 짧아지면서 수축

- 편심성 수축(Eccentric contraction) : 근육의 길이가 늘어나면서 수축

 

 

2) 부하반응기(Loading response)

● 보행주기의 2~12%에 해당하며, 발바닥 전체가 지면과 접촉하게 되는 순간을 말함.

● 반대쪽 다리 : Pre swing

● Main muscle

→ Quadriceps m. (넙다리네갈래근) :  편심성 수축하면서 15도 Knee flexion

→ Tibialis anterior (앞정강근) :  편심성 수축하면서 10도 Plantar flexion 

 

※ IC ~ LR까지 보행주기 중 첫 번째 Double-limb support 

 

3) 중간디딤기(Mid stance)

● 보행주기의 12~31%에 해당하며, 체중을 지지하고 있는 다리의 바로 위를 통과하게 되는 시기이자 흔듦기에 있는 반대쪽 다리의 발이 디딤기에 있는 다리를 지나가는 바로 그 시점이라고 정의함.

● 시상면에서 넙다리뼈의 큰돌기가 지지하고 있는 발의 중간지점 위에 수직으로 놓이는 시기라고 말하기도 함.

● 반대쪽 다리 : Initial swing & Mid swing

●  Main muscle 

→ Gluteus medius(중간볼기근)

: Swing phase 하는 반대쪽 다리의 골반이 아래로 떨어지지 않도록 잡아주기 위해 동심성 수축

→ Calf m.(Plantar flexor, 종아리근육) : 편심성 수축을 통해 Ankle의 5도 Dorsiflexion 되는 것을 조절

 

 

4) 말기디딤기(Terminal stance)

●  보행주기의 31~50%에 해당하며, 발뒤꿈치가 지면에서 들리는 시기를 말함.

● 반대쪽 다리 : Terminal swing & Initial contact

● Main muscle

→ Gluteus maximus(큰볼기근)의 동심성 수축 & Iliopsoas m.(엉덩허리근)의 편심성 수축

: Hip extension 15도 ~ 20도 조절

→ Calf m.(Plantar flexor, 종아리근육) : 편심성 수축을 통해 Ankle의 5도 Dorsiflexion →10도 Dorsiflexion 

 

 

5) 전흔듦기(Pre swing)

● 보행주기의 50~62%에 해당하며, 발가락이 지면에서 떨어지려는 순간으로 정의됨.

● 보행주기 중 두 번째 Double-limb support 

● 반대쪽 다리 : Loading response

● Main muscle

→ Iliopsoas m. (엉덩허리근) & Rectus femoris(넙다리곧은근) : 동심성 수축을 통해 Hip flexion 시작

→ Adducor longus(긴 모음근) & Gracilis(두덩정강근) : 무릎을 안쪽으로 모음

→ Calf m.(Plantar flexor, 종아리근육) : 동심성 수축으로  Ankle의 20도 Plantar flexion

 

 

6) 초기흔듦기(Initial swing)

● 보행주기의 62~75%에 해당하며, 발가락이 지면에서 떨어진 순간부터 중간흔듦기까지의 기간임.

● 반대쪽 다리 : Mid stance

● Main muscle

→ Iliopsoas m. (엉덩허리근) & Rectus femoris(넙다리곧은근) : 동심성 수축으로 15도 Hip flexion

→ Adducor longus(긴 모음근) & Gracilis(두덩정강근)

→  Tibialis anterior (앞정강근) :  동심성 수축하여 Ankle의 20도 Plantar flexion → 10도 Plantar flexion 

 

 

7) 중간흔듦기(Mid swing)

● 보행주기의 75~87%에 해당하며, 흔듦기에 있는 발이 디딤기에 있는 다리의 발을 넘어서 지나갈 때로, 흔듦기에 있는 다리의 정강뼈가 지면과 수직을 이룸.

● 반대쪽 다리 : Mid stance

● Main muscle

→ Iliopsoas m. (엉덩허리근) & Rectus femoris(넙다리곧은근) : 동심성 수축으로 15도 Hip flexion → 25도 Hip flexion

→  Tibialis anterior (앞정강근) :  동심성 수축하여 Ankle의 10도 Plantar flexion → 0도(등척성 수축을 통해 유지)

 

※ 등척성 수축 : 관절의 각과 근육의 길이는 변하지 않지만 근육의 장력은 있는 상태(움직임은 변하지 않으나 계속 힘주고 있는 상태)

 

8) 말기흔듦기(Terminal swing)

● 보행주기의 87~100%에 해당하며, 중간흔듦기의 끝에서부터 발이 지면에 접촉하려는 순간까지를 말함.

● 반대쪽 다리 : Terminal stance

● Main muscle

→ Hamstring m. (Biceps femoris long head, 넙다리 두갈래근)

: 다리를 앞으로 내뻗을 때 감속시켜 조절하면서 내딛을 수 있게 해 줌.

→ Quadriceps m. (넙다리네갈래근) :  동심성 수축하면서 Knee extension

→  Tibialis anterior (앞정강근) :  등척성 수축을 통해 Ankle 0도 (중립상태) 유지

 

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마지막으로 아래 표에 보행주기동안 Joint motion 각도 변화를 정리하였습니다. 도움이 되길 바랍니다!

Joint	IC	LR	MS	TS	PS	IS	MS	TS
Pelvis	Forward	Forward	0	Backward	Backward	Backward	0	Forward
Hip	25 flex.	25 flex.	0	20 ext.	0	15 flex.	25 flex.	25 flex.
Knee	0	15 flex.	0	0	40 flex.	60 flex.	25 flex.	0
Ankle	0	10 PF	5DF	10DF	20PF	10PF	0	0
MTP	25 ext.	0	0	30 ext.	60 ext.	0	0	0~25 ext.

※ MTP : 발허리발가락관절

※ flex. = flexion(굽힘) / ext. = extension(폄) / PF=Plantar flexion(발바닥쪽굽힘) / DF=Dorsiflexion(발등쪽굽힘)

※ 사람마다 다를 수 있으며, 책마다 설명된 각도 변화 수치도 다를 수 있다는 점 참고 바랍니다.

 

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보행주기에 대해 간단히 정리해 보는 시간을 가져봤습니다.

사실 각 면에서의 관절의 운동형상학적 움직임이나 힘 관련해서 책에 더 복잡한 내용이 많습니다.

천천히 읽어보면서 이해하면 후에 치료에 도움이 되지 않을까요?

보행은 몇 년이 지났지만 계속 공부하고 있네요,,,

다들 내일부터 새로운 3월 첫 출근 파이팅 하시고 감기 조심하세요!

참고자료

Donald A. Neumann/뉴만 Kinesiology 근육뼈대계통의 기능해부학 및 운동학 제3판 / 범문에듀케이션(2018)

임상운동학 교재편찬위원회/임상운동학 제3판 / 현문사(2020)