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문제 정의
- 이에 본 연구는 한쪽 다리 스텝다운 동작 시 검사측의 외반슬 정도에 따른 내측광근과 외측광근의 근활성도와 비가 어떠한 상관성이 있는지 알아보고자 실시하였다.
- 본 연구는 건강한 성인 여성을 대상으로 스텝다운을 하는 동안 고관절 내전각, 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리를 포함하는 슬관절 외반 정도와 대퇴사두근의 근활성도의 상관성을 알아보기 위해 실시되었다. 연구 결과 슬관절 외반각과 고관절 내전각, 슬관절 외반거리 간의 유의한 상관성이 있는 것으로 확인 되었으며, 내측광근/외측광근 비와 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리 간에는 유의한 상관성이 나타나지 않았다.
- 이 검사는 무릎이 체중을 지탱하여 몸의 안정성을 유지할 때 더 많은 근력과 근조절 능력을 필요로 하므로, 일상생활과 연관된 무릎의 기능적 수준을 보다 명확히 판단할 수 있다(McFadyen과 Winter, 1988). 이에 본 연구에서는 슬관절의 기능적 수준을 빠르고 간편하게 판단할 수 있는 평가 방법으로 스텝다운 검사를 시행하였다.
- 본 연구는 신체가 건강한 여성을 대상으로 내측광근과 외측광근의 근육 불균형으로 인한 하지의 부정렬을 평가하기 위해 스텝다운 동작을 실시하여 고관절 내전각, 슬관절 외반각과 슬관절 외반거리, 내측광근과 외측 광근의 활성도 비와의 상관관계를 연구하였다.
제안 방법
- 본 연구는 슬관절의 외반 정도를 알아보기 위해 고관절 내전각(θ1), 슬관절 외반각(θ2), 슬관절 외반거리(knee valgus distance)를 디지털 캠코더(DCR-SR300, SONY, Japan)를 이용하여 측정하였다(Fig 1).
- 고관절 내전각과 슬관절 외반각을 표준화하기 위하여 표준 고관절 내전각은 90도-고관절 내전측정각(θ1), 표준 슬관절 외반각은 180도-슬관절 외반측정각(θ2)으로 계산하였다.
- 본 연구는 슬관절의 외반 정도를 알아보기 위해 고관절 내전각(θ1), 슬관절 외반각(θ2), 슬관절 외반거리(knee valgus distance)를 디지털 캠코더(DCR-SR300, SONY, Japan)를 이용하여 측정하였다(Fig 1). 고관절 내전각은 양쪽 전상장골극(anterior superior iliac spine; ASIS)을 연결한 선과 측정하지의 슬개골의 중심점과 동측 ASIS를 연결한 선이 경계를 이루는 각으로 정하였다. 슬관절 외반각은 측정 하지의 ASIS와 슬개골의 중심점을 연결한 선과 동측 슬개골의 중심점과 족관절의 중심점을 연결한 선이 경계를 이루는 각으로 정하였다.
- 89를 사용하여 측정된 자료를 분석하였다. 근전도 신호 추출률은 1024㎐, 증폭율은 1785㎐, 전기신호에 의한 잡음 제거를 위해 60㎐, 노치필터를 사용하였다. 측정된 값을 표준화하기 위해 실효치(root mean square)로 변환하였다.
- 근전도 신호 추출률은 1024㎐, 증폭율은 1785㎐, 전기신호에 의한 잡음 제거를 위해 60㎐, 노치필터를 사용하였다. 측정된 값을 표준화하기 위해 실효치(root mean square)로 변환하였다.
- 스텝다운 동작 시 얻어진 데이터는 대퇴사두근의 최대 수의적 등척성 수축(maximum voluntary isometric contraction; MVIC)을 하는 동안 얻어진 근전도신호로 표준화하였다. MVIC 측정은 고관절 90도 굴곡, 슬관절 80도 굴곡 자세에서 실시하여(Newman 등, 2003; Isear 등, 1997) 슬관절을 가능한 최대로 신전할 수 있도록 계속적으로 구두지시를 주었다.
- 측정하기 위한 우세측 하지의 기준은 총 5회의 보행의 시작 시 3회 이상 연속적으로 먼저 나오는 하지로 정하였다. 고관절 내전각과 슬관절 외반각을 분석하기 위한 기준점은 양쪽 ASIS, 슬개골의 중심, 족관절의 내외측 복사뼈 중심으로 정하였으며(Olson 등, 2011), 측정자 내 오차를 최소화하기 위하여 마커(marker)를 기준점에 부착하여 분석하였다. 모든 대상자는 정확한 운동자세가 이루어지도록 하기 위해 측정 전 평가자의 지도하에 충분한 연습을 한 후 양발을 어깨 넓이만큼 선 자세에서 시작하였다.
- 대상자들은 2초간 한발서기자세를 유지하고, 다음 2초간 비우세측의 발뒤꿈치부터 지면에 닿는 스텝다운 동작을 수행한 뒤, 처음 자세로 돌아왔다(Hollman 등, 2009). 대상자들은 측정하는 동안 팔을 자연스럽게 내리고 시선은 정면을 향하였으며, 연구자는 대상자들의 체간 외측 굽힘 또는 회전 등의 보상작용을 막기 위해 구두지시를 주었다. 이런 절차로 진행된 스텝다운 동작은 두 가지 동작으로 나누어 분석하였다.
- 대상자들은 측정하는 동안 팔을 자연스럽게 내리고 시선은 정면을 향하였으며, 연구자는 대상자들의 체간 외측 굽힘 또는 회전 등의 보상작용을 막기 위해 구두지시를 주었다. 이런 절차로 진행된 스텝다운 동작은 두 가지 동작으로 나누어 분석하였다. 첫 번째, 정적 단계는 측정 다리로 지지하는 한발서기 자세를 측정하였고, 두 번째 동적단계는 스텝다운 동작 시 고관절 내전각과 슬관절 외반각이 기준선 지점으로부터 가장 멀리 떨어진 지점으로 측정하였다(Hollman 등, 2009).
- 이런 절차로 진행된 스텝다운 동작은 두 가지 동작으로 나누어 분석하였다. 첫 번째, 정적 단계는 측정 다리로 지지하는 한발서기 자세를 측정하였고, 두 번째 동적단계는 스텝다운 동작 시 고관절 내전각과 슬관절 외반각이 기준선 지점으로부터 가장 멀리 떨어진 지점으로 측정하였다(Hollman 등, 2009). 대상자들은 이 동작을 5회 연속하여 반복 실시하였고, 첫번째 마지막을 제외한 3회 값을 추출하여 평균값을 대표값으로 사용하였다.
- 현재 연구는 젊은 여성을 대상으로 스텝다운 하는 동안 2차원 측정방법을 사용하여 슬관절 외반각과 고관절 내전각, 슬관절 외반거리, 내측광근과 외측광근 비 사이의 관계를 실험하였다. 후속 연구는 제한점을 토대로 하여 슬관절 질환을 앓고 있는 많은 대상자들을 3차원적으로 분석하여 연구해야 할 것이다.
대상 데이터
- 본 연구는 D대학교에 재학 중인 성인 여자 20명을 대상으로 하였다. 연구에 참여한 모든 대상자는 실험 참가에 동의하였으며, 실험 내용을 충분히 숙지 후 다음 실험에 참가하였다.
- 연구대상자는 20대의 건강한 여성 20명이 참여하였다(Table 1).
- 그 결과 계단오르내리기 같은 반복되는 활동 동안 여성 실험대상자들에서 근활성도 크기와 지연시간을 기반으로 무릎관절주변의 근육활성을 모니터링하는 것이 강조되었다. 그리하여, 본 연구는 무릎관절의 손상이나 통증이 없는 건강한 성인 여성을 대상자로 선정하여 실험을 진행하였다.
데이터처리
- 고관절 내전각과 슬관절 외반각을 표준화하기 위하여 표준 고관절 내전각은 90도-고관절 내전측정각(θ1), 표준 슬관절 외반각은 180도-슬관절 외반측정각(θ2)으로 계산하였다. 각 측정값들은 3회 반복 측정하여 평균값을 기록하였다.
- 스텝다운 동작 시 고관절 내전각, 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리, 대퇴사두근의 활성도 사이의 상관성을 분석하기 위하여 스피어만 상관계수(Spearman's rank order correlation coefficient)를 이용하여 분석하였다.
- 대퇴사두근의 근활성도 측정을 위하여 EMG QEMG-4 시스템(LXM3204, Laxtha, Daejeon, Korea)을 사용하였고, Telescan ver. 2.89를 사용하여 측정된 자료를 분석하였다. 근전도 신호 추출률은 1024㎐, 증폭율은 1785㎐, 전기신호에 의한 잡음 제거를 위해 60㎐, 노치필터를 사용하였다.
- 첫 번째, 정적 단계는 측정 다리로 지지하는 한발서기 자세를 측정하였고, 두 번째 동적단계는 스텝다운 동작 시 고관절 내전각과 슬관절 외반각이 기준선 지점으로부터 가장 멀리 떨어진 지점으로 측정하였다(Hollman 등, 2009). 대상자들은 이 동작을 5회 연속하여 반복 실시하였고, 첫번째 마지막을 제외한 3회 값을 추출하여 평균값을 대표값으로 사용하였다.
- 스텝다운 동작 시 정적단계와 동적단계 사이의 슬관절의 외반슬 정도와 대퇴사두근의 활성도를 비교하기위해 대응표본 t-검정(paired t-tests)을 실시하였다. 스텝다운 동작 시 고관절 내전각, 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리, 대퇴사두근의 활성도 사이의 상관성을 분석하기 위하여 스피어만 상관계수(Spearman's rank order correlation coefficient)를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- MVIC 측정은 고관절 90도 굴곡, 슬관절 80도 굴곡 자세에서 실시하여(Newman 등, 2003; Isear 등, 1997) 슬관절을 가능한 최대로 신전할 수 있도록 계속적으로 구두지시를 주었다. 5초간 MVIC 측정, 10초간 휴식을 3회 반복하였다.
- 또한 스텝다운 동작 시 내측광근의 근활성도는 51.88%MVIC, 외측광근의 근활성도는 41.72%MVIC로 정적단계와 비교하여 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<.05).
- 또한, 내측광근/외측광근의 비와 슬관절 외반각 사이(r=.119, p<.05), 슬관절 외반거리와 대퇴사두근의 근활성도 사이의 유의한 상관관계가 없었다.
- 스텝다운 동작 시 고관절 내전각과 슬관절 외반각 사이(r=.459, p<.05), 고관절 내전각과 슬관절 외반거리 사이에(r=.505, p<.05) 상관관계가 있었다.
- 또한 슬관절 외반각은 슬관절 외반거리와 상관관계가 있었다(r=.505, p<.05).
- 05)는 슬관절 외반각과 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 또한 내측광근의 활성도, 외측광근의 활성도, 내측광근/외측광근의 비 모두 고관절 내전각과 유의한 상관성을 나타내지 않았다.
- 본 연구는 건강한 성인 여성을 대상으로 스텝다운을 하는 동안 고관절 내전각, 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리를 포함하는 슬관절 외반 정도와 대퇴사두근의 근활성도의 상관성을 알아보기 위해 실시되었다. 연구 결과 슬관절 외반각과 고관절 내전각, 슬관절 외반거리 간의 유의한 상관성이 있는 것으로 확인 되었으며, 내측광근/외측광근 비와 슬관절 외반각, 슬관절 외반거리 간에는 유의한 상관성이 나타나지 않았다.
- 정적단계와 동적단계 전후차이를 비교했을 때 고관절 내전각과 슬관절 외반각은 유의한 차이가 있었다. 또한 내측광근, 외측광근, 내측광근/외측광근 비에서도 유의한 차이가 보여진 것은 오석(2011)의 연구와 유사하다.
- 스텝다운 하는 동안 내측광근과 외측광근의 근활성도와 슬관절 외반정도 간에 유의한 상관성이 나타나지 않았다. Cerny(1995)의 연구에서는 스텝다운을 하는 동안 내측광근과 외측광근의 비가 건강한 대상자 그룹에서 슬개대퇴동통증후군 그룹에서보다 더 큰 값이 나타났다고 보고하였다.
- 본 연구에서 슬관절 외반 정도를 확인하기 위해서 선택한 세 가지 요인인 슬관절 외반각과 고관절 내전각과 슬관절 외반거리 간의 유의한 상관성이 확인되었다. 이전 Hollman(2009)의 연구에서는 슬관절 외반각과 고관절 내전각 사이에 r=.
- 이는 스텝다운 동작 시 슬관절 외반각이 증가하는 동안 내려오는 쪽 하지의 골반이 아래로 움직이는 짝움직임으로 인해 고관절 내전각에 변화를 준 것으로 보여진다. 또한 슬관절 외반각과 슬관절 외반거리 간의 양의 상관성을 통해 슬관절 외반 정도가 커질수록 슬관절 외반거리가 커진다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 슬관절 외반거리는 임상에서 스텝다운 검사 시 슬관절 외반각을 측정하는 대신에 보다 간편한 측정 도구로 사용할 수 있을 것이다.
- 최근 연구들은 슬개대퇴동통증후군이 남성보다 여성들에게 두 배가량 더 발생하며, 여성의 무릎 손상비율이 클수록 근력의 불균형이 커지는 것으로 나타났다(Taunton 등, 2002; 정태호, 2007; Wojtys 등, 2003; Knapik 등, 1991). 그 결과 계단오르내리기 같은 반복되는 활동 동안 여성 실험대상자들에서 근활성도 크기와 지연시간을 기반으로 무릎관절주변의 근육활성을 모니터링하는 것이 강조되었다. 그리하여, 본 연구는 무릎관절의 손상이나 통증이 없는 건강한 성인 여성을 대상자로 선정하여 실험을 진행하였다.
- 첫 번째, 적은 표본 크기를 사용하였기 때문에 표집 오차가 커지고 그만큼 연구를 통해서 관찰한 관계가 표본오차에 의해서 나타날 수 있는 확률을 크게 만들게 된다. 두 번째, 결과에 제시된 각도와 거리는 2차원 분석 방법을 통하여 측정하였기 때문에 분석 하는 동안 오차가 발생할 가능성이 많았다. 하지만 최근 연구들에서 슬관절 외반 정도를 측정하기 위해 2차원과 3차원 방법 모두 높은 상관성을 보였으며 2차원 접근이 3차원 분석을 대체하여 슬관절 외반 정도를 분석할 수 있다고 말하였다(Olson 등, 2011).
- 연구의 결과 슬관절 외반 정도는 내측광근과 외측광근의 활성도 비와 상관관계를 나타내지 않았다. 이는 건강한 여성을 대상으로 연구한 결과라 생각한다.
후속연구
- 또한 슬관절 외반각과 슬관절 외반거리 간의 양의 상관성을 통해 슬관절 외반 정도가 커질수록 슬관절 외반거리가 커진다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 슬관절 외반거리는 임상에서 스텝다운 검사 시 슬관절 외반각을 측정하는 대신에 보다 간편한 측정 도구로 사용할 수 있을 것이다.
- 현재 연구는 젊은 여성을 대상으로 스텝다운 하는 동안 2차원 측정방법을 사용하여 슬관절 외반각과 고관절 내전각, 슬관절 외반거리, 내측광근과 외측광근 비 사이의 관계를 실험하였다. 후속 연구는 제한점을 토대로 하여 슬관절 질환을 앓고 있는 많은 대상자들을 3차원적으로 분석하여 연구해야 할 것이다.
- 그러나 슬관절 외반각은 고관절 내전각과 슬관절 외반거리 간의 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 이를 통해 스텝다운 동작 시 무릎외반거리를 통해서 슬관절 외반 정도를 평가할 수 있을 것이다. 추후의 연구에서는 건강한 대상자가 아닌 슬관절 질환을 앓고 있는 환자에게 적용하여 슬관절 외반 정도와 내측광근과 외측광근의 활성도 비와의 상관관계를 연구해봐야 할 것이다.
- 이를 통해 스텝다운 동작 시 무릎외반거리를 통해서 슬관절 외반 정도를 평가할 수 있을 것이다. 추후의 연구에서는 건강한 대상자가 아닌 슬관절 질환을 앓고 있는 환자에게 적용하여 슬관절 외반 정도와 내측광근과 외측광근의 활성도 비와의 상관관계를 연구해봐야 할 것이다.
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