[논문]정상 성인과 편마비 환자의 보행분석 연구

안창식; 정석

문제 정의

골반, 고관절, 슬관절, 족관절의 관절운동범위의 값과 이들의 보행주기별 변화치를 평가, 비교하고 또한 보폭과 속도변화를 알아봄으로써 향후 임상에서 실제적으로 삼차원 동작분석기 를 이용한 환자들의 보행분석시 필요한 기초자료로 삼기 위하여 본 연구를 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
최근 우리나라에서도 재활의학 및 정형외과학, 스포츠 분야, 인체공학 연구소에서 객관적이고 정확한 보행분석에 관한 관심과 함께 활발한 연구가 진행되고 있으며, 정상인의 보행지표와 아울러 편마비 환자의 보행지표는 병적 보행 양상을 비교 평가하기 위하여 기초적이고도 필수적인 자료라 할 수 있다. 그러나 아직 국내에서는 이러한 자료가 매우 드물기때문에 우리나라 편마비 환자의 보행 분석시 표준화된 기본 지표를 구하고, 향후 3차원 동작 분석기를 이용한 보행 분석시 기초 자료로 활용하고자 본 연구를 시작 하였다.
임상에서 보행분석은 여러질환에서 동반되는 보행장애에 대한 평가 및 치료에 따른 효과를 측정할 수 있다. 이러한 보행분석으로 뇌성마비나 편마비환자들의 보행을 종합적으로 평가 하여 정상인과 비교하여 치료나 수술등의 방법을 제안하며 가능한 한 최대한의 치료효과를 얻기 위함이다. 환자들의 보행에 대한 근골격계의 변형을 치료사에게 정확하고 신뢰도 높은 보행평가의 정보를 제공하여 보행이나 자세등의 치료의 효과를 높인다면 이는 의미있는 일 이며 이를 위해서 보행분석 자료의 신뢰성은 중요하다.

제안 방법

1) 먼저 환자의 과거력 청취 및 이학적 검사를 실시하여 대상자 중 맨발로 보행을 할 수 있는 환자를 선택한 후, 신장, 체중, 양 하지의 길이, 양 슬관절 및 족관절 나비(width)등 보행 검사 시 자료분석에 필요한 신체 계측을 시행하였다.
2) 대상자들의 보행 검사는 영국 Oxford Metrics Inc 의 VICON Clinical Manager Software(VCM)를 내장한 PC에 5개의 카메라가 연결되어 있는 Vicon 512 Motion Analysis System 을 이용하여 보행시의 3차원상의 운동형상학적 변화를 검사하였다. 먼저 매 검사 직전 카메라에서 발생 될 수 있는 오차를 교정하기 위해 calibration을 시행한 후, 하지와 골반의 주요 관절 그리고 근육에 표식자를 부착하고 힘측정판 위에 기립 정지 상태에서 각 관절의 위치를 Vicon 512 Motion Analysis System에 부착된 컴퓨터 화면에서 정적 검사를 시행 하였다.
동적 검사로는 양측 종골 표식자를 제거한 후 동일한 표식자를 부착한 상태에서 12m 거리를 환자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며 5회 이상 반복 보행 후 가장 자연스러운 보행 양상을 택해 분석 하였다. 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, 횡단면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다. 검사후 얻어진 보행 주기별 자료는 그 평균치를 내어 T검정 후 비교 분석 하였다.
양측 대퇴 표식자는 대퇴의 하 1/3에 해당하는 외측 부위로서 보행시 자연스러운 팔의 운동을 저해하지 않는 높이의 부위, 양측 족관절 표식자는 경골의 외측과 부위, 양측 족 관절 표식자는 경골의 하 1/3에 해당하는 외측 부위, 양측 전족부 표식자는 제2중족골두의 상면 부위, 양측 종골 표식자는 전족부 표식자와 전족부 표식자와 연결되는 발의 종축선 상의 발뒤꿈치 부위로 하였다. 동적 검사로는 양측 종골 표식자를 제거한 후 동일한 표식자를 부착한 상태에서 12m 거리를 환자가 편안한 보행으로 걷게 하였으며 5회 이상 반복 보행 후 가장 자연스러운 보행 양상을 택해 분석 하였다. 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, 횡단면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다.
2) 대상자들의 보행 검사는 영국 Oxford Metrics Inc 의 VICON Clinical Manager Software(VCM)를 내장한 PC에 5개의 카메라가 연결되어 있는 Vicon 512 Motion Analysis System 을 이용하여 보행시의 3차원상의 운동형상학적 변화를 검사하였다. 먼저 매 검사 직전 카메라에서 발생 될 수 있는 오차를 교정하기 위해 calibration을 시행한 후, 하지와 골반의 주요 관절 그리고 근육에 표식자를 부착하고 힘측정판 위에 기립 정지 상태에서 각 관절의 위치를 Vicon 512 Motion Analysis System에 부착된 컴퓨터 화면에서 정적 검사를 시행 하였다. 이때 부착된 표식자는 직경 2.
뇌졸중에 의한 좌(14명) . 우측(16명) 편마비 환자의 환측과 정상 성인(30명)을 이용하여 보행의 시간적 지표와 운동형상학적 특징을 비교하고자 서울보훈병원 재활의학과에 설치되어 있는 삼차원동작분석기를 이용하여 보행 분석을 실시하였다.
한 보행 주기에서 각 관절 운동범위의 최고값과 최저값은 운동이 이루어지는 시상면, 관상면, 횡단면으로 골반, 고관절, 슬관절, 족관절로 구분하여 측정하였다.

대상 데이터

5개월 이고, 환자 모두 남자였다. 2001년 7월부터 2002년 6월까지 서울보훈병원 재활의학과에 입원 또는 외래 방문한 편마비 환자들 중 독립 보행이 가능한 환자들을 대상으로 환자들의 환측만 측정하였다. 정상 성인은 현재 정상적인 일상생활을 하고 있는 30명으로 모두 남자 였으며, 대상자의 평균 연령은 61.
연구 대상은 편마비 환자 30명(좌측 14명, 우측 16명)으로 하였으며, 평균 나이는 58.1 세이며, 평균 유병기간은 18.5개월 이고, 환자 모두 남자였다. 2001년 7월부터 2002년 6월까지 서울보훈병원 재활의학과에 입원 또는 외래 방문한 편마비 환자들 중 독립 보행이 가능한 환자들을 대상으로 환자들의 환측만 측정하였다.
2001년 7월부터 2002년 6월까지 서울보훈병원 재활의학과에 입원 또는 외래 방문한 편마비 환자들 중 독립 보행이 가능한 환자들을 대상으로 환자들의 환측만 측정하였다. 정상 성인은 현재 정상적인 일상생활을 하고 있는 30명으로 모두 남자 였으며, 대상자의 평균 연령은 61.06세였으며, 체중은 평균 68.23kg이였고, 신장은 평균 168cm로 이들 두 그룹을 비교, 분석 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, 횡단면의 3차원상의 관절운동으로 나타내었다. 검사후 얻어진 보행 주기별 자료는 그 평균치를 내어 T검정 후 비교 분석 하였다.

성능/효과

1. 시간적 지표의 변화에서 정상성인과 편마비 환자 차이를 보면 정상성인에서 분속수, 보행 속도, 활보장이 편마비환자 보다 증가되어 있었고, 편마비환자는 단하지 지지기와 양하지 지지기가 증가되어 있는 경향을 보였다..
2. 골반에서 정상성인과 편마비 환자의 차이를 보면 골반 경사의 최저값이 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
3. 고관절에서 정상성인과 편마비 환자의 차이를 보면 고관절의 굴곡과 신전, 내전에서 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
4. 슬관절에서 정상성인과 편마비 환자의 차이를 보면 슬관절 굴곡의 최대값 만 유의한 차이를 보였고(p<0.05), 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
5. 족관절에서 정상성인과 편마비 환자의 차이를 보면 저측 굴곡만 유의한 차이를 보이고 (p<0.05), 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).
그외 정상 성인과 편마비 환자의 관상면이나 횡단면에서는 고관절의 내전에서만 차이를 보였고 별다른 차이점은 없었다. 결론적으로 보행 장애가 고관절이나 슬관절 그리고 족관절의 운동 범위 장애와 연관성이 있음을 알 수 있었다. 결과에서 보듯이 보행 분석이 일상생활이 이루어지는 환경이 아닌 일정한 실내 공간인 검사실에서 이루어짐으로써, 보행 거리의 제한이 있고 여러 개의 active marker들과 근전도기 등의 여러 가지 선이 연결되어져 대상자가 보다 자연스러운 보행을 하는데 지장을 초래하여 자료 분석 시 다소 문제가 있는 것도 간과할 수 없었다.
본 연구의 결과 시간적 지표의 변화에서 나타난 각종 수치는 서구 여러 학자들이 보고한 정상인의 분속수의 경우 Perry는 116 steps/min, Gage는 127.9 steps/min, Skinner는 117 steps/min으로 보고하여 정상성인과 편마비 환자를 구별하여 분석한 본 연구의 결과는 정상 성인에서 평균 108.50 steps/min, 편마비에서는 77.57 steps/min로써 차이가 있었으며, 정 상인에 비해 낮은 분속수를 보였다. 보행속도는 정상 성인 1.
전 보행주기 동안 대상자 보행의 시간적 지표를 정상성인과 편마비 환자를 구별하여 분석해 보면 분속수는 정상 성인에서 평균 108.50+11.67 steps/min, 편마비에서는 77.57士 22.71 steps/min, 보행속도는 정상 성인 1.07+0.18 m/s, 편마비 0.47±0.23rWs, 단하지 지지기는 정상 성인 0.40+0.04 sec, 편마비 0.48±0.15 sec, 양하지 지지기는 정상 성인 0.31±0.06 sec, 편마비 0.75±0.68 sec, 활보장은 정상 성인 1.17+0.12 m, 편마비 0.69±0.21 m 이였다. 정상성인과 편마비 환자 차이를 보면 정상성인에서 분속수, 보행속도, 활보장이 편마비환자 보다 증가되어 있었고, 편마비환자는 단하지 지지기와 양하지 지지기가 증가되어 있는 경향을 보였다.
21 m 이였다. 정상성인과 편마비 환자 차이를 보면 정상성인에서 분속수, 보행속도, 활보장이 편마비환자 보다 증가되어 있었고, 편마비환자는 단하지 지지기와 양하지 지지기가 증가되어 있는 경향을 보였다.( Table 2)
95도였 다. 정상성인과 편마비 환자에 차이를 보면 고관절의 굴곡과 신전, 내전에서 유의한 차이를 보였고 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다.(Table 4)
75도였다. 정상성인과 편마비 환자에 차이를 보면 골반 경사의 최저값이 유의한 차이를 보였고 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다.(Table 3)
63도였다. 정상성인과 편마비 환자에 차이를 보면 슬관절 굴곡의 최대값 만 유의한 차이를 보였고 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다.(Table 5)
97도였다. 정상성인과 편마비 환자에 차이를 보면 족관절에서는 저측 굴곡만 유의한 차이를 보이고 그 나머지는 유의한 차이를 보이지 않았다.(Table 6)

후속연구

결과에서 보듯이 보행 분석이 일상생활이 이루어지는 환경이 아닌 일정한 실내 공간인 검사실에서 이루어짐으로써, 보행 거리의 제한이 있고 여러 개의 active marker들과 근전도기 등의 여러 가지 선이 연결되어져 대상자가 보다 자연스러운 보행을 하는데 지장을 초래하여 자료 분석 시 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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