모션 캡처를 이용한 물체 줍기 작업의 3차원 운동학적 특성화

본 연구에서는 모션 캡처를 이용하여 물체 집기 과제를 해독하고, 그 운동학적 요소에 대한 상세한 설명을 제공하고자 합니다. 기존 방법들은 일반적인 조건에서의 빠른 수행 능력에 대한 명확한 이해가 부족하며, 본 프로토콜은 기준 성능을 설정함으로써 해석력과 임상적 적용 가능성을 향상시킵니다. 먼저, 참가자에게 싱글렛과 가벼운 반바지를 착용하도록 요청하십시오.

피험자가 맨발 상태인지 확인하십시오. 피험자에게 편안하게 스스로 선택한 속도로 검사자로부터 짧은 거리를 걷도록 지시하십시오. 그런 다음, 피험자에게 동일한 속도로 몸을 돌려 검사자 쪽으로 다시 걸어오도록 요청하십시오.

참가자가 위를 쳐다보며 목을 펴고, 아래를 쳐다보며 목을 굽히고, 머리를 좌우로 회전시키고, 머리를 양옆으로 기울이도록 안내합니다. 참가자에게 몸을 앞뒤로 굽히고, 몸을 좌우로 회전시키고, 양옆으로 측굴을 수행하도록 지시합니다.

모든 동작이 편안하고 안전하게 완료되면, 이후 마커 부착을 위해 피험자에게 계속 서 있도록 안내하십시오. 피험자가 팔을 양옆으로 자연스럽게 내린 상태로 편안하고 곧은 자세로 서 있는지 확인하십시오. 후면의 해부학적 지표를 촉진하여 T4, T8, T10 극돌기 및 좌우 후상장골극 위에 순차적으로 마그네틱 베이스를 부착하십시오.

다음으로, 후상장골극에서 상외측으로 약 2~3인치 떨어진 장골능의 후면에 마그네틱 베이스를 배치합니다. 후면 마그네틱 베이스의 위치가 잡히면 테이프로 고정합니다. 그런 다음, 피험자에게 똑바로 선 상태에서 몸을 돌려 검사자를 마주 보도록 요청합니다.

좌측과 우측의 상전장골극을 촉진하여 해당 지점에 마그네틱 베이스를 고정합니다. 검상돌기를 찾아 그 위에 마그네틱 베이스를 배치합니다. 그다음, 전면의 마그네틱 베이스들을 테이프로 고정합니다.

참가자에게 상의를 다시 입고 곧게 선 자세로 돌아오라고 요청하십시오. 옷 위로 이전에 배치한 마그네틱 베이스를 촉진하여 찾은 뒤, 마그네틱 베이스 위에 반사 마커를 순차적으로 부착하십시오. 참가자에게 검사자로부터 몸을 돌려 목을 앞으로 굴곡시키라고 지시하십시오.

그 다음, 제7경추를 찾아 이 랜드마크 위에 반사 마커를 부착합니다. 피험자에게 머리를 중립 위치로 돌린 후 검사자를 향하게 합니다. 흉골을 확인하고 그 위에 반사 마커를 부착합니다.

그다음, 좌우 견봉돌기를 촉진하여 확인된 랜드마크 위에 반사 마커를 부착합니다. 피험자에게 편안하게 앉아 오른손 바닥을 왼쪽 무릎 위에 올리도록 안내합니다. 오른쪽 상완골의 내측 및 외측 상과를 찾아 그 위에 반사 마커를 부착합니다.

그런 다음, 왼쪽 팔꿈치에 대해 동일한 절차를 반복합니다. 다음으로, 피험자에게 양손을 허벅지 위에 편안하게 놓도록 요청합니다. 요골 및 척골 경상돌기를 확인하고 해당 랜드마크 위에 반사 마커를 부착합니다.

마찬가지로, 반대쪽 손목에 대해서도 동일한 절차를 반복합니다. 그런 다음, 한쪽 손의 유두골을 촉진하여 그 위에 반사 마커를 부착하고, 반대쪽 손에도 동일하게 반복합니다. 양손의 엄지손톱 위에 반사 마커 하나를, 중지에 반사 마커 하나를 각각 배치합니다.

피실험자가 편안하게 앉은 상태에서, 오른쪽 무릎의 내측 및 외측 대퇴과를 촉진하여 해당 지점에 반사 마커를 부착합니다. 왼쪽 무릎에 대해서도 동일한 절차를 반복합니다. 그다음, 오른쪽 발목의 내측 및 외측 복사뼈 위치를 찾아 반사 마커를 배치합니다.

다음으로, 오른발의 중간 쐐기뼈와 제1, 제2, 제5 중족골두를 확인하고 각 랜드마크 위에 반사 마커를 부착합니다. 그런 다음, 오른발의 종골 결절을 촉진합니다. 이 랜드마크 위에 반사 마커를 고정하고, 왼발에 대해서도 마커 부착 과정을 반복합니다.

전완, 손, 상완, 허벅지 및 종아리 분절에 양측으로 마커 클러스터를 부착하십시오. 각 클러스터를 스트랩이나 테이프를 사용하여 단단히 고정하십시오. 그런 다음, 눈썹 바로 위의 전두골과 측두골에 양측으로 반사 마커를 배치하십시오.

세척 가능한 피부 마커를 사용하여, 필요시 일관되게 재배치할 수 있도록 피부에 부착된 모든 마커와 클러스터의 외곽선을 그리십시오. 기립 자세에서 마커의 헐거움, 클러스터의 움직임 및 폐색 여부를 확인하십시오. 필요한 경우 배치 오류를 수정하고, 불안정한 부착 부위를 고정하십시오.

문제가 발견되지 않았다면, 물체 집어 올리기 과제로 진행하십시오. 전방 굴곡, 물체 상호작용 및 기립 자세로의 복귀 과정에서 전신이 모두 보일 수 있도록 캡처 볼륨 주변에 모션 캡처 카메라를 배치하십시오. 가려짐 없이 전체 집어 올리기 동작을 수용할 수 있을 만큼 충분히 큰 캡처 볼륨을 정의하십시오.

제조사의 지침에 따라 모션 캡처 시스템을 보정하여 글로벌 좌표계를 설정하십시오. 모든 카메라가 반사 마커를 명확하게 감지하는지 확인하고, 캡처 영역 내에 의도치 않은 반사체가 없는지 확인하십시오. 참가자에게 동작을 시작하도록 안내하기 전에 모션 캡처 기록을 시작하십시오.

참가자가 과제를 완료한 후에만 녹화를 중단하십시오. 다음 녹화로 넘어가기 전에 모든 마커가 제대로 표시되었는지 녹화물을 검토하십시오. 참가자가 캡처 볼륨 내에서 똑바로 서 있는지 확인하십시오.

피실험자에게 팔꿈치를 완전히 펴고 손바닥이 앞을 향하게 하여 양팔을 몸통에서 약 45도 정도로 외전하도록 안내하십시오. 피실험자에게 1000, 2000이라고 소리 내어 세는 동안 2초간 정지 상태를 유지하도록 요청하십시오. 그 후 피실험자에게 팔꿈치를 편 상태에서 손바닥이 아래를 향하게 하여 양팔을 몸통에서 약 90도 정도로 더 외전하도록 안내하십시오.

참가자에게 2초 동안 움직이지 말고 1000, 2000이라고 크게 소리 내어 세도록 요청하십시오. 참가자에게 양팔을 옆으로 내리고 편안하고 중립적인 자세로 서 있도록 지시하십시오. 캡처 볼륨 내의 미리 정의된 위치의 바닥에 표준화된 물체를 놓으십시오.

참가자에게 대상물을 마주 보고 편안하게 스스로 선택한 자세로 똑바로 서 있도록 요청하십시오. 참가자에게 편안한 속도로 바닥에서 대상물을 집어 올려 다시 서 있는 자세로 돌아온 뒤 이를 건네주도록 지시하십시오. 시도 간 대상물을 회수하고 다시 배치할 때 일관된 위치를 유지할 수 있도록, 바닥에 편안하게 앉거나 무릎을 꿇은 자세를 유지하십시오.

참가자에게 한 손을 사용하여 세 번의 시도를 수행하도록 안내하십시오. 그런 다음, 다른 손을 사용하여 해당 과제를 세 번 더 반복하게 합니다. 참가자들은 스쿼트 우세, 힌지 우세, 하이브리드 등 세 가지 움직임 전략 그룹으로 나누었습니다.

그룹 간 연령, 성별 분포, 신장 또는 체중에서 유의미한 차이는 없었습니다. 무릎 굴곡 각도는 우세손과 비우세손 조건 모두에서 그룹 간에 큰 효과 크기와 함께 유의미한 차이를 보였습니다. 발목 관절 운동학은 우세손과 비우세손 조건 모두에서 큰 효과 크기와 함께 유의미한 그룹 간 차이를 나타냈습니다.

우세손과 비우세손 조건 모두에서 체간 굴곡은 집단 간에 유의미한 차이를 보였으며, 효과 크기는 중간 정도였습니다. 고관절 운동학은 우세손 및 비우세손 조건 모두에서 집단 간 유의미한 차이가 없었습니다. 비우세손으로 물체를 집어 올릴 때, 우세손으로 집어 올릴 때보다 왼쪽 발목과 왼쪽 무릎에서 더 큰 굴곡이 관찰되었으며, 효과 크기는 컸습니다.

우세손과 비우세손 조건 사이에 오른쪽 발목과 왼쪽 고관절에서도 큰 효과 크기와 함께 유의미한 차이가 관찰되었습니다. 오른쪽 무릎, 오른쪽 고관절 또는 몸통에서는 우세손과 비우세손 조건 간에 유의미한 차이가 관찰되지 않았습니다. 본 프로토콜을 통해 연구자는 스쿼트 우세, 힌지 우세 및 하이브리드 패턴을 포함하여 물체 들어 올리기 과제 중에 사용되는 뚜렷한 움직임 전략을 정량화하고 특성화할 수 있습니다.

본 절차 이후에 수행할 수 있는 추가 분석에는 관절 속도, 질량 중심 역학 및 지면 반발력이 포함되며, 이를 통해 과제 수행에 대한 보다 포괄적인 이해를 제공할 수 있습니다. 향후 연구에서는 당사의 모션 캡처 프로토콜을 확장하여 특히 근골격계 질환과 관련된 상태에서의 보상 기전을 조사할 수 있습니다.