[논문]파킨슨 질환 환자의 보행시 운동형상학 특성

유재웅; 안창식

문제 정의

파킨슨병의 치료에 대한 최근의 연구는 질병의 진행을 더디게 하거나 증상 및 징후를 완화 시킬 수 있는 약제의 개발에 주로 국한되어 왔고 보행에 관련된 연구는 연구장비의 부족으로 많이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 파킨슨병 환자의 보행 분석을 실시하여 각종 보행 관련 인자와 관절 운동 범위에 대한 표준화, 객관화된 기초 자료를 제공하고자 하며 앞으로 보행분석에 있어서 광범위하게 쓰여질 것으로 기대되어지는 3차원 동작분석기를 이용하여 파킨슨병 환자 5명을 대상으로 골반, 고관절, 슬관절, 족관절의 운동형상학적 특성과 이들의 보행주기별 변화치를 평가하고 또한 보폭과 속도변화를 알아봄으로써 향후 임상에서 실제적으로 3차원 동작분석기를 이용한 환자들의 보행분석시 필요한 기초자료로 삼기 위하여 본 연구를 실시하였다.
파킨슨병 환자에 관한 보행의 시간적 지표와 운동역학적 특징을 알아보고자 총 5명을 대상으로 서울보훈병원 재활의학과에 설치되어 있는 삼차원 동작분석기를 이용하여 보행 분석을 실시하였고 골반, 고관절, 슬관절, 족관절의 관절운동범위의 값과 이들의 보행주기별 변화치를 평가, 비교하고 또한 보폭과 속도변화를 알아봄으로써 향우 임상에서 실제적으로 삼차원 동작분석기를 이용한 환자들의 보행분석시 필요한 기초자료로 삼기 위하여 본 연구를 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

1) 먼저 환자들에 대한 과거력 청취 및 이학적 검사를 실시하여 파킨슨병으로 진단 받은 환자를 대상으로 독립적인 보행을 할 수 있는 환자를 선택하고 신장, 체중, 양 하지의 길이, 양 슬관절 및 족관절 너비등 보행 검사시 자료분석에 필요한 신체 계측을 시행 하였다.
동적 검사는 양측 종골 표식자를 제거 한 후 동일한 표식자를 부착한 상태에서 12meter 거리를 환자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며 5회 이상 반복 보행 후 가장 자연스러운 보행 양상을 택해 분석하였다. Vicon 512 Motion Analysis System을 통해 얻어진 visual and analogue data는 VCM software 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단 면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다. 검사후 얻어진 보행 주기별 자료는 그 평균치를 내어 통계 처리후 비교 분석하였다.
양측 대퇴 표식자는 대퇴의 하 1/3에 해당하는 외측 부위로서 보행시 자연스러운 팔의 운동을 저해하지 않는 높이의 부위, 양측 족관절 표식자는 경골의 하 1/3에 해당하는 외측 부위, 양측 전족부 표식자는 제2 중족골두의 상면 부위, 양측 종골 표식자는 전족부 표식자와 전족부 표식자와 연결되는 발의 종축선 상의 발 뒤꿈치 부위에 부착하였다. 동적 검사는 양측 종골 표식자를 제거 한 후 동일한 표식자를 부착한 상태에서 12meter 거리를 환자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며 5회 이상 반복 보행 후 가장 자연스러운 보행 양상을 택해 분석하였다. Vicon 512 Motion Analysis System을 통해 얻어진 visual and analogue data는 VCM software 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단 면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다.
사의 VICON Clinical Manager Software(VCM)를 내장한 PC에 5개의 카메라가 연결되어 있는 Vicon512 Motion Analysis System을 이용하여 보행시의 3차원상의 운동형상학적 변화를 검사하였다. 먼저 매 검사직전 카메라에서 발생될 수 있는 오차를 교정하기 위해 구경측정(Calibration)을 시행 한 후, 하지와 골반의 주요 관절 그리고 근육에 표식자를 부착하고 힘 측정판 위에 기립 정지 상태에서 각 관절의 위치를 Vicon 512 Motion Analysis System에 부착된 컴퓨터 화면에서 정적 검사를 시행하였다. 이때 부착된 표식자는 직경이 2.
2) 대상자들의 보행 검사는 영국 Oxford MetricsInc. 사의 VICON Clinical Manager Software(VCM)를 내장한 PC에 5개의 카메라가 연결되어 있는 Vicon512 Motion Analysis System을 이용하여 보행시의 3차원상의 운동형상학적 변화를 검사하였다. 먼저 매 검사직전 카메라에서 발생될 수 있는 오차를 교정하기 위해 구경측정(Calibration)을 시행 한 후, 하지와 골반의 주요 관절 그리고 근육에 표식자를 부착하고 힘 측정판 위에 기립 정지 상태에서 각 관절의 위치를 Vicon 512 Motion Analysis System에 부착된 컴퓨터 화면에서 정적 검사를 시행하였다.
한 보행 주기에서 각 관절 운동범위의 최고값과 최저값은 운동이 이루어지는 시상면, 관상면, 횡단면으로 구분하여 측정하였다. 먼저 시상면에서 골반경사는 최고 6.

대상 데이터

대상은 2000년 8월부터 2001년 6월까지 서울보훈병원 재활의학과에 입원 또는 외래 방문한 파킨슨병 환자들 중 독립 보행이 가능한 환자 5명을 대상으로 하였다.
5cm, 75cm이었다. 한편 슬관절과 족관절의 폭은 10.57cm, 7.2cm이었으며 환자 모두 남자였고, 서울보훈병원 재활 의학과에 설치되어 있는 삼차원 동작분석기를 이용하여 2000년 8월부터 2001년 6월까지 본 연구를 실시 하였다 (Table 1).

데이터처리

Vicon 512 Motion Analysis System을 통해 얻어진 visual and analogue data는 VCM software 프로그램으로 처리하여 보행의 각 주기에 따른 3차원상의 자료로 나타내었고, 이를 다시 수치화하여 보행의 주요 주기에 따른 시상면, 관상면, 횡단 면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다. 검사후 얻어진 보행 주기별 자료는 그 평균치를 내어 통계 처리후 비교 분석하였다.

성능/효과

1. 시간적 지표의 변화에서는 정상인에 비해 분속수, 보행속도, 활보장등은 감소되었고, 단하지 지지기와 양하지 지지기는 증가되었다.
2. 시상면에서의 운동 형상학적 특성을 보면 환자의 관절 운동범위는 골반경사, 고관절, 슬관절, 족관절 모두 정상인에 비해 감소하였다.
3. 관상면에서의 운동 형상학적 특성을 보면 환자의 관절 운동범위는 골반경사, 고관절, 슬관절에서 정상인과 별다른 차이가 없었다.
4. 횡단면에서의 운동 형상학적 특성을 보면 환자의 관절 운동범위는 골반경사와 고관절에서 정상인과 별다른 차이가 없었으나, 족관절 내회전과 외회전은 현저히 감소하였다.
또한 시상면의 운동 형상학적 분석의 측면에서 보면 환자의 관절 운동범위는 고관절에서 34도, 슬관절은 44도, 족관절 22도로 Perry가 보고한 정상인 40도, 55도, 30도 등과는 차이가 있었다. 관상면에서는 정상인과 별 다른 차이가 없었고, 횡단면에서 족관절의 내회전과 외회전이 정상인에 비해 현저하게 감소한 것으로 나타났다. 이것을 통해 보행 장애가 고관절이나 슬관절 그리고 족관절의 운동 범위 장애와 연관성이 있음을 알 수 있었다.
9 steps/min(Gage),117 steps/min(Skinner)에 비해 낮은 분속수를 보였다. 보행속도에서는 0.65土0.29 m/s의 결과를 보여 정상인에 비해 낮은 보행 속도를 보였고, 단하지 지지기는0.41±0.05 sec, 양하지 지지기는 0.41±0.09 sec로써 실제적으로 정상인의 단하지 지지기가 양하지 지지기보다 배로 증가되어 있지만 본 연구의 결과에서는 비슷한 것으로 나타났고, 활보장은 0.81±0.37m로 정상인 보다 감소된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 걷는 모양이 특이해 운동을 시작하기 위하여 몸을 앞으로 숙이고 균형유지를 위해 짧고 빠른 보폭을 나타내며 걷기 때문으로 생각된다.
본 연구의 결과 시간적 지표의 변화에서 나타난 각종 수치 중 분속수에서는 파킨슨병 환자가 96.26±7.47 steps/min로 서구 여러 학자들이 보고한 정상인의 분속수인 116 steps/min(Peny), 127.9 steps/min(Gage),117 steps/min(Skinner)에 비해 낮은 분속수를 보였다. 보행속도에서는 0.
관상면에서는 정상인과 별 다른 차이가 없었고, 횡단면에서 족관절의 내회전과 외회전이 정상인에 비해 현저하게 감소한 것으로 나타났다. 이것을 통해 보행 장애가 고관절이나 슬관절 그리고 족관절의 운동 범위 장애와 연관성이 있음을 알 수 있었다. 결과에서 보둣이 보행 분석이 일상생활이 이루어지는 환경이 아닌 일정한 실내 공간인 검사실에서 이루어 짐으로써, 보행 거리의 제한이 있고 여러 개의 active marker들과 근전도기 등의 여러 가지 선이 연결되어져 대상자가 보다 자연스러운 보행을 하는데 지장을 초래하여 자료 분석시 다소 문제가 있는 것도 간과할 수 없었다.
37m이였다. 정상인에 비해 분속수, 보행속도, 활보장등은 감소되었고, 단하지 지지기와 양하지 지지기는 증가되어 있는 경향을 보였다(Table 2).

후속연구

결과에서 보둣이 보행 분석이 일상생활이 이루어지는 환경이 아닌 일정한 실내 공간인 검사실에서 이루어 짐으로써, 보행 거리의 제한이 있고 여러 개의 active marker들과 근전도기 등의 여러 가지 선이 연결되어져 대상자가 보다 자연스러운 보행을 하는데 지장을 초래하여 자료 분석시 다소 문제가 있는 것도 간과할 수 없었다. 따라서 앞으로 보다 많은 대상자와 다양한 환경에서 보행 분석을 실시하여 기존의 연구자료들과 비교 분석함으로써 3차원 동작분석기를 이용한 여러가지 검사와 진단의 객관성과 정확성의 증가에 기여할 수 있게 광범위한 연구가 있기를 기대해 본다.

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