[논문]무릎관절 골관절염 환자의 보행기 보행에서 생역학적 특성

이인희; 권기홍; 박상영

무릎관절 골관절염 환자의 보행기 보행에서 생역학적 특성
Biomechanical Properties of the Anterior Walker Dependent Gait of Patients with Knee Osteoarthritis 원문보기

대한물리치료학회지 = The journal of Korean Society of Physical Therapy, v.25 no.5, 2013년, pp.239 - 245

이인희 (계명대학교 동산의료원 재활의학과 물리치료실) , 권기홍 (영남이공대학교 보건과학계열) , 박상영 (위덕대학교 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: Osteoarthritis occurs in many different joints of the body, causing pain, stiffness, and decreased function. The knee is the most frequently affected joint of the lower limb. The aim of this study was to investigate the differences of biomechanics between independent gait and anterior walker dependent gait of patients with osteoarthritis of the knee. Methods: Lower limb joint kinematics and kinetics were evaluated in 15 patients with knee osteoarthritis when walking independently and when walking with an anterior walker. Participants were evaluated in a gait laboratory, with self-selected gait speed and natural arm swing. Results: When walking with a dependent anterior walker, participants walked significantly faster (p<0.01), using a longer stride length (p<0.01), compared to independent gait. When walking with a dependent anterior walker, participants exhibited significantly greater knee flexion/extension motion (p<0.01) and lower knee flexion moment (p<0.05) compared to independent gait. When walking with a dependent anterior walker, participants showed significantly greater peak ankle motion (p<0.01), ankle dorsiflexion/plantarflexion moments (p<0.01), and ankle power generation (p<0.05) compared to independent gait. Conclusion: These biomechanical properties of gait, observed when participants walked with a dependent anterior walker, may be a compensatory response to impaired knee function to allow sufficient power generation for propulsion. Therefore, rehabilitative strategies for patients with osteoarthritis of the knee are needed in order to improve not only knee function but also hip and ankle function.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 무릎관절 골관절 환자는 보행보조기를 사용하여 보행 시 변형되고 불안정한 무릎관절에 부하와 움직임를 줄이고, 발목관절과 엉덩관절에서 무릎관절 기능을 보상하기 위해 더 많은 힘과 파워를 발휘하는 것으로 나타났다. 무릎관절의 변형, 엉덩관절과 발목관절의 양적 보상 정도에 대한 기초자료를 본 연구에서 보고하고 있다. 추가적으로, 선행 연구와 본 연구의 결과로 볼 때, 무릎관절 골관절염 환자의 정상보행 회복을 위한 물리치료적 전략수립에 있어 무릎관절염 후 정상기능 회복을 위한 최적화된 보행 회복훈련 전략뿐만 아니라, 무릎관절 정상기능 회복을 위한 전략 수립, 보행 시 엉덩관절과 발목관절의 파워와 가동범위의 적절한 기능회복을 위한 전략 수립은 필수적이라고 할 수 있다.
¹³ 무릎관절 골관절염 환자들이 보행보조기를 사용함으로써 보상받는 역학적인 특성을 보고한 연구는 아직 없다. 본 연구의 목적은 무릎관절 골관절염 환자의 보행기 의존 보행과 보행기 비의존 보행 시 무릎관절은 물론 엉덩관절, 발목관절의 시상면에서 나타나는 역학적인 특성을 조사해 기초적인 연구 자료를 제공하고자 하였다. 무릎관절 골관절염 환자의 보행기 의존적인 보행과 비의존적인 보행의 특성을 이해하는 것은 무릎관절 골관절염 환자들의 보행 시 나타난 보상작용을 이해하고 정상보행 회복을 위한 물리치료 전략 수립에 있어 매우 중요하다.

제안 방법

전방 보행기는 바퀴워커(Weel walker, Daese M care, 한국)를 사용하였으며, 전면 보행기의 높이는 환자의 넙다리의 큰돌기 높이로 설정하였다. 2분의 휴식시간 후 보행보조기를 사용하여 자기 선택적 속도로 지표면에서 맨발로 8 m 보행거리를 왕복하였다. 각 3회의 보행동안 피크값을 구하였으며, 평균 데이터를 사용하였다.
③ 하지의 운동학적, 운동역학적 변수는 시상면에서 분석하였다. 추출된 보행변수는 다음과 같다; 관절 각도 변수는 다음과 같다: 세 관절의 초기 입각기 시 각도와 관절 가동범위.
보행 변수들은 보행 주기에 따라 일반화하였으며, 피크 각도 변수의 타이밍은 보행주기의 백분율로 나타내었다(%체중×키). 관절 모멘트는 체중과 키로 일반화하였으며, 관절 파워는 체중에 대한 일률로 정상화하였다(Watt/kg).
시상면에서 무릎관절, 엉덩관절, 발목관절의 모멘트, 파워와 동작을 분석하기 위해 플러그인 보행 분석이 시행되었다. 동작분석 시스템의 가속도계를 사용하여 동요를 측정하였다. 가속도계에서 1000 Hz 를 측정한 반면 운동학적 데이터는 100 Hz에서 수집되었다.
5 ㎜)을 활용하였으며, 31개의 14 mm 마커를 부착하였다. 시상면에서 무릎관절, 엉덩관절, 발목관절의 모멘트, 파워와 동작을 분석하기 위해 플러그인 보행 분석이 시행되었다. 동작분석 시스템의 가속도계를 사용하여 동요를 측정하였다.
가속도계에서 1000 Hz 를 측정한 반면 운동학적 데이터는 100 Hz에서 수집되었다. 운동학적 데이터 1 펄스가 기록되는 동안 아날로그 데이터 10 펄스가 기록되는 방법으로 3차원 동작 분석시스템에서 제공하는 소프트웨어(Cortex version 2.0, ExpertVison Corp, 미국)를 사용하여 동시화를 시행하였다.
② 대상자는 3차원 동작 분석실에서 첫 번째는 보행보조기 없이 자기 선택적 속도로 지표면에서 맨발로 8 m 보행거리를 왕복하였다. 전방 보행기는 바퀴워커(Weel walker, Daese M care, 한국)를 사용하였으며, 전면 보행기의 높이는 환자의 넙다리의 큰돌기 높이로 설정하였다. 2분의 휴식시간 후 보행보조기를 사용하여 자기 선택적 속도로 지표면에서 맨발로 8 m 보행거리를 왕복하였다.
각 3회의 보행동안 피크값을 구하였으며, 평균 데이터를 사용하였다. 초기 뒤꿈치 닿기와 발가락 때기를 결정하기 위해 지면 반발력을 각 시도에서 획득하였다. 보행 변수들은 보행 주기에 따라 일반화하였으며, 피크 각도 변수의 타이밍은 보행주기의 백분율로 나타내었다(%체중×키).

대상 데이터

50세 이상, 관절 경직, 마찰음, 관절 압통, 골증식체, 관절 삼출의 6가지 임상적인 특징 중 3가지이상의 특징이 명확하여 무릎관절 관절염을 의사로부터 진단받았으며, 보행보조기를 6개월 이상 사용한 20명을 모집하였다. 헬싱키 선언의 의학적 연구 윤리기준에 따라 연구 참여 동의서를 숙지하고 이에 동의한 한쪽 관절염 대상자에 한 해 본 연구에 참여하였다.
① 6개 카메라의 3차원 동작분석(EGL-500, ExpertVision Corp, 미국) 시스템과 동작분석 시스템에서 제공하는 마커셋(Passive 12.5 ㎜)을 활용하였으며, 31개의 14 mm 마커를 부착하였다. 시상면에서 무릎관절, 엉덩관절, 발목관절의 모멘트, 파워와 동작을 분석하기 위해 플러그인 보행 분석이 시행되었다.
무릎관절 골관절염의 심각도의 정도는 대상자의 보행형태에 영향을 미칠 수 있지만, 본 연구에서는 고려되지 않았다는 점이 본 연 구의 제한점이 될 수 있다. 또한, 본 연구에서 대상 환자들의 BMI가 다소 비만 환자들로 구성되어 있다. BMI의 정도는 대상자들의 보행변수에 영향을 미칠 수 있기 때문에 추후 연구에서는 무릎 관절 골관절염의 심각도와 대상자들의 비만 정도를 고려하여 더 많은 대상자를 대상으로 한 조사 연구가 필요할 것으로 사료된다.

데이터처리

2분의 휴식시간 후 보행보조기를 사용하여 자기 선택적 속도로 지표면에서 맨발로 8 m 보행거리를 왕복하였다. 각 3회의 보행동안 피크값을 구하였으며, 평균 데이터를 사용하였다. 초기 뒤꿈치 닿기와 발가락 때기를 결정하기 위해 지면 반발력을 각 시도에서 획득하였다.
0 프로그램을 사용하여 분석하였다. 보형 형태에 따른 차이는 자료의 정규성 여부에 따라 대응표본 t-검정 (paired t test)과 Wilcoxon 부호순위 검정 (Wilcoxon signed ranked test)을 사용하여 비교하였다. 유의수준은 0.

성능/효과

대상자들이 보행기 보행을 할 때 엉덩관절에서는 더 큰 굽힘각도와 더 작은 폄 각도를 보여 주었으며, H3 파워 발생기에서도 독립 보행 시 보다는 더 큰 힘을 대상자들이 발휘한 것으로 나타났다. 보행기 보행 시 엉덩관절을 더 많이 굽히며 H3 파워 발생기에서 더 큰 힘을 사용했다는 것은 통증이 있는 무릎관절을 더 작게 사용하는 대신 보상전략으로 엉덩관절을 더 많이 사용하였다는 것을 보여준다.
대상자들이 보행기를 사용한 보행을 할 때 발목관절에서는초기 입각기 시 더 큰 발바닥 굽힘과 전반적으로 더 큰 관절가동범위를 보였으며, 발목관절 발바닥 굽힘, 발등 굽힘의 모멘트가 더 큰 것으로 나타났다. 또한, A1 파워 발생, A2 파워 흡수와 A3 파워 발생기에도 더 큰 관절 파워를 발생시키며 보행 한 것으로 나타났다.
독립 보행할 때 무릎관절 굽힘(p<0.05), 발목관절 발바닥굽힘(p<0.01)의 피크 모멘트가 통계학적으로 더 큰 값을 보여주었으며, 발목관절 발등굽힘(p<0.01) 피크 모멘트는 보행기 보행 시 더 큰 값을 보여 주었다(Table 2).
무릎관절 골관절염 환자에서 보행 속도 의존성 변수로서, 엉덩관절과 무릎관절의 파워 발생이 보행 속도와의 연관성은 불분명하다. 따라서, 무릎관절 골관절 환자는 보행보조기를 사용하여 보행 시 변형되고 불안정한 무릎관절에 부하와 움직임를 줄이고, 발목관절과 엉덩관절에서 무릎관절 기능을 보상하기 위해 더 많은 힘과 파워를 발휘하는 것으로 나타났다. 무릎관절의 변형, 엉덩관절과 발목관절의 양적 보상 정도에 대한 기초자료를 본 연구에서 보고하고 있다.
무릎관절 골관절염 환자들이 보행기를 사용한 보행을 할 때, 시공간적인 변수에서 보다 빠르고, 보다 넓은 보폭을 보여주었다. 그러나, 보행기 보행 시 정상 독립 보행보다 무릎 관절에서 전체 관절 각도의 움직임이 작았으며, 무릎관절 피크 모멘트와 K3 파워 흡수는 더 낮게 나타났다.
보행기 보행 시 엉덩관절을 더 많이 굽히며 H3 파워 발생기에서 더 큰 힘을 사용했다는 것은 통증이 있는 무릎관절을 더 작게 사용하는 대신 보상전략으로 엉덩관절을 더 많이 사용하였다는 것을 보여준다. 즉, 본 연구 결과에서 보행기에 의존하지 않은 정상 독립 보행 시에는 엉덩관절 굽힘과 폄 각도가 감소되었다. 이러한 연구결과는 노인에게서 감소된 엉덩관절 굽힘과 엉덩관절 폄은 보폭과 보행 속도의 연관되어 있다는 선행 연구 결과와 일치한다.

후속연구

또한, 본 연구에서 대상 환자들의 BMI가 다소 비만 환자들로 구성되어 있다. BMI의 정도는 대상자들의 보행변수에 영향을 미칠 수 있기 때문에 추후 연구에서는 무릎 관절 골관절염의 심각도와 대상자들의 비만 정도를 고려하여 더 많은 대상자를 대상으로 한 조사 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구의 제한점은 대상자군이 적어 결과를 전체 무릎관절 골관절염 환자에 적용하기 어렵다는 것이다. 무릎관절 골관절염의 심각도의 정도는 대상자의 보행형태에 영향을 미칠 수 있지만, 본 연구에서는 고려되지 않았다는 점이 본 연 구의 제한점이 될 수 있다. 또한, 본 연구에서 대상 환자들의 BMI가 다소 비만 환자들로 구성되어 있다.
본 연구의 제한점은 대상자군이 적어 결과를 전체 무릎관절 골관절염 환자에 적용하기 어렵다는 것이다. 무릎관절 골관절염의 심각도의 정도는 대상자의 보행형태에 영향을 미칠 수 있지만, 본 연구에서는 고려되지 않았다는 점이 본 연 구의 제한점이 될 수 있다.
무릎관절의 변형, 엉덩관절과 발목관절의 양적 보상 정도에 대한 기초자료를 본 연구에서 보고하고 있다. 추가적으로, 선행 연구와 본 연구의 결과로 볼 때, 무릎관절 골관절염 환자의 정상보행 회복을 위한 물리치료적 전략수립에 있어 무릎관절염 후 정상기능 회복을 위한 최적화된 보행 회복훈련 전략뿐만 아니라, 무릎관절 정상기능 회복을 위한 전략 수립, 보행 시 엉덩관절과 발목관절의 파워와 가동범위의 적절한 기능회복을 위한 전략 수립은 필수적이라고 할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지표면에서 자기 선택 보행 속도의 특징은 무엇인가?	지표면에서 자기 선택 보행 속도는 전반적인 보행 수행을 측정하는 데 있어 높음 신뢰도와 타당도를 보여주는 측정 방법이다.6 선행 연구들에서 무릎관절 골관절염 환자의 자기 선택적 보행에서 무릎관절 골관절염이 없는 대상자보다 무릎관절의 관상면에서 보다 증가된 운동량을 보여준다.7,8 상기 선행 연구들과 같이 대부분의 선행 무릎관절 골관절염과 관련된 보행관련 연구들은 무릎관절 골관절염 환자와 관절염이 없는 대상자 사이의 특성을 비교하는 연구들이 대부분이다.
	무릎관절 골관절염은 생화학적 생역학적 침범으로 인해 어떠한 특성을 보이는가?	무릎관절 골관절염은 이동성 제한의 원인이 되는 노화와 관련된 대표적인 질환 중 하나이다.1 무릎관절 골관절염은 생화학적 생역학적 침범으로 인해 파괴와 회복의 두 가지 특성을 모두 보이는 질환으로 물질대사적인 면에서도 능동적인 특성을 보인다.2 무릎관절 골관절염은 근력 감소, 느린 보행 속도, 제한된 관절가동 범위 같은 특성을 보여준다.
	무릎관절 골관절염의 이차적인 변화로 인해 생기는 문제점은?	2 무릎관절 골관절염은 근력 감소, 느린 보행 속도, 제한된 관절가동 범위 같은 특성을 보여준다.3 또한, 이차적인 변화로 인해 관절의 불안정을 초래하여 엉덩관절의 변형이 유발되어 보행과 일상생황동작의 제한은 물론 낙상의 위험도 높아진다.4 현재까지 병리적인 기전이나 정확한 치료 기법은 아직 명확히 발견되지 않고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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