외반슬 환자의 교정운동의 효과: 단일 피험자 A-B-A 실험 설계 The Effect of Corrective Exercise in a patient with knee joint valgus deformity: A single-subject A-B-A experimental design원문보기
PURPOSE: The purpose of this study was to determine the effect of corrective exercise on hip joint range of motion, lower limb alignment, radiographs of hip and knee joints, and quadriceps muscle activity in a patient with knee joint valgus deformity. METHODS: A single-subject A-B-A experimental des...
PURPOSE: The purpose of this study was to determine the effect of corrective exercise on hip joint range of motion, lower limb alignment, radiographs of hip and knee joints, and quadriceps muscle activity in a patient with knee joint valgus deformity. METHODS: A single-subject A-B-A experimental design was used to determine the effects of therapeutic exercise. The single-subject was a 27-year-old male, who presented with knee joint valgus deformity. Corrective exercise program was performed for 40 min/day twice a week for 12-week. Range of motion (hip flexion, extension, abduction, adduction, internal rotation, and external rotation), lower limb alignment test (Q-angle, rear foot alignment, and leg length), standing anterior-posterior radiographs (neck shaft angle and knee joint space), and quadriceps muscle activity of both lower limbs were measured before (A 1), after 6 weeks (B 1) and after 12-weeks (B 2) of corrective exercise and after 6 weeks of exercise completion (A 2). RESULTS: Hip range of motion increased in all directions of both sides at B 2 and A 2 compared to at A 1. Q-angle of both side and leg length discrepancy decreased at B 2 and A 2 compared to at A 1. Neck shaft angle and knee joint space of both sides improve at B 2 and A 2 compared to at A 1. Quadriceps of both side muscle activities improved at B 2 and A 2 compared to at A 1. CONCLUSION: We demonstrated that corrective exercise increases range of motion, and improves lower limb alignment and muscle activity in a patient with knee joint valgus deformity.
PURPOSE: The purpose of this study was to determine the effect of corrective exercise on hip joint range of motion, lower limb alignment, radiographs of hip and knee joints, and quadriceps muscle activity in a patient with knee joint valgus deformity. METHODS: A single-subject A-B-A experimental design was used to determine the effects of therapeutic exercise. The single-subject was a 27-year-old male, who presented with knee joint valgus deformity. Corrective exercise program was performed for 40 min/day twice a week for 12-week. Range of motion (hip flexion, extension, abduction, adduction, internal rotation, and external rotation), lower limb alignment test (Q-angle, rear foot alignment, and leg length), standing anterior-posterior radiographs (neck shaft angle and knee joint space), and quadriceps muscle activity of both lower limbs were measured before (A 1), after 6 weeks (B 1) and after 12-weeks (B 2) of corrective exercise and after 6 weeks of exercise completion (A 2). RESULTS: Hip range of motion increased in all directions of both sides at B 2 and A 2 compared to at A 1. Q-angle of both side and leg length discrepancy decreased at B 2 and A 2 compared to at A 1. Neck shaft angle and knee joint space of both sides improve at B 2 and A 2 compared to at A 1. Quadriceps of both side muscle activities improved at B 2 and A 2 compared to at A 1. CONCLUSION: We demonstrated that corrective exercise increases range of motion, and improves lower limb alignment and muscle activity in a patient with knee joint valgus deformity.
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문제 정의
이에 이 사례연구에서는 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동의 효과를 단일 피험자 A-B-A 실험 설계를 적용하여 관절가동범위, 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 총체적으로 검증하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
본 운동은 하지 정렬의 개선 및 넙다리네갈래근의 강화를 위한 프로그램으로 구성하여 1명의 치료사에 의해 진행하였다. (Table 2)에 제시한 바와 같이, 교정 운동은 무릎관절 정렬을 위한 무릎뼈 관절가동술 및 무릎관절 신연술을 5분간 실시하였으며, 엉덩관절 모음근 강화를 위한 옆으로 누운자세에서 모음 운동, 엉덩관절 외회전을 동반한 무릎을 굽힌 상태에서의 모음운동, 엎드린 자세에서 엉덩관절폄 및 엉덩관절 모음근의 등척성 수축을 동반한 내전스쿼트 운동을 10회 3세트 실시하였다. 세트간 휴식시간은 30초, 운동간 휴식시간은 60초간으로 설정하였다.
X-선은 전후면 방사선(anterior-posterior X-ray) 사진을 이용하여 피험자의 넙다리뼈 목-몸통 각 및 무릎관 절강을 측정하였다. 방사선상의 넙다리뼈 목-몸통 각은 넙다리간부의 중심축과 넙다리경부의 장축이 만나이루는 각을 양측 하지에서 측정하였다(Anderson and Trinkaus, 1998).
본 운동 후 정리운동으로 5분간의 스트레칭을 실시하였다. 교정 운동은 1일 40분, 주 2회 및 12주간에 걸쳐서 실시하였다.
, Boston, MA, USA)를 사용하여 실효치(root mean square; RMS)를 수집하여 분석하였다. 근전도 신호는 양 하지의 안쪽넓은근(vastus medialis; VM), 가쪽넓은근(vastus lateralis; VL) 및 넙다리곧은근(rectus femoris; RF)을 측정하였다. VM의 전극은 ASIS와 무릎관절 안쪽인대 사이 먼쪽부위 80%에 부착하였고, VL의 전극은 ASIS와 무릎뼈 가쪽면의 먼쪽부위 2/3지점에 부착 하였으며, RF의 전극은 ASIS와 무릎뼈 윗부분 사이 중앙에 부착하였다(SENIAM, 1999).
근활성도의 정량화를 위해 최대수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)을 양측 하지의 VM, VL 및 RF 를 측정하였다. VM, VL 및 RF의 MVIC 의 측정을 위해 대상자가 지면에 발이 닿지 않는 테이블에 앉은 상태에서 무릎관절의 폄 동작을 수행하였으며, 치료사는 발목 바로 위에서 폄 동작의 수행에 반하는 저항을 제공하였다(SENIAM, 1999).
, 2014). 보조 검사자는 대상자의 골반이 후방 경사되거나 체간이 후방으로 이동하지 않도록 고정하였으며, 앉은 자세에서 엉덩관절과 무릎관절이 90°가 되도록 하고 넙다리뼈와 무릎뼈를 중립위로 한 후 정강뼈머리를 중심축으로 수직선에서 정강뼈 선을 따라 발목의 중심부까지 범위를 측정하였다 모든 관절가동범위 검사는 각 3회씩 반복 측정하여 그 평균값을 사용하였다. 엉덩관절 가동범위는 A1, B1, B2 및 A2 에 동일한 방법으로 측정하였다.
신체조성은 신장계(Inbody BSM 330, Biospace, Korea)를 이용하여 신장을 측정하였으며, 체성분 분석기(Inbody 770, Biospace, Korea)를 이용하여 체중, 체지방률 및 근육량을 교정 운동 전(A1), 교정 운동 6주 후(B1), 12주 후(B2), 그리고 운동 중지 6주 후(A2)에 각각 측정하였다. 각 피험자는 몸에 부착된 금속성 물질을 제거한 후 측정 장치에 올라서서 발 전극을 밟은 후 손잡이를 들고 직립 자세로 팔과 다리를 약간 벌린 자세에서 양손에 전극을 누른 자세로 측정하였다.
엉덩관절 가동범위는 전자 각도계(Baseline®, Fabrication Enterprises Inc, White Plains, NY, USA)를 이용하여 굽힘, 폄, 벌림, 모음, 안쪽 돌림 및 바깥 돌림의 각도를 측정하였다. 엉덩관절 굽힘 가동범위는 바로 누운 자세에서 무릎관절을 폄 상태로 골반을 고정시키고 넙다리골두를 중심축으로 체간과 평행한 선과 넙다리골 대결절과 넙다리골 외과까지 연결된 선이 이루는 각을 측정하였다.
이 사례연구에서 사용한 교정 운동은 Sacco Ide 등 (2000)의 연구에서 진행된 교정 운동 프로그램을 수정 및 보완하여 수행하였다. 본 운동 전 준비운동으로 5분 간의 스트레칭을 실시하였다.
이 사례연구는 단일 피험자 A-B-A 실험 설계(A single-subject A-B-A experimental design)를 사용하였다. 즉 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동 개입과 운동 중지 후에 종속변인의 변화를 밝히기 위하여 교정 운동 전(A1), 교정 운동 6주 후(B1), 교정 운동 12주 후(B2), 그리고 운동 중지 6주 후(A2)에 관절가동범위, 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 각각 측정하여 비교⋅분석하였다.
대상 데이터
근전도 신호는 Delsys trigno 무선 근전도(Delsys trigon wireless EMG system, Delsys Inc., Boston, MA, USA)를 이용하여 수집하였다. 근전도의 표본 수집률(sampling rate)은 1,000Hz로 하였으며, 주파수 대역폭은 20~45Hz의 대역통과필터(bandpass filter)를 적용하고, 동상제거비율(common mode rejection ratio)은 100dB이상, 초기 잡음(baseline noise)은 1mV이하 및 입력 저항값(input impedance)은 100mOhms이상으로 설정하였다.
이 사례연구의 대상은 C지역 소재 D병원에서 양측 하지에 외반슬 진단을 받은 30세 남성으로 본 센터에 내원하였다. 피험자는 본 센터의 내원한 당시 오른쪽 하지의 Q-각이 23.
데이터처리
VM, VL 및 RF의 MVIC 의 측정을 위해 대상자가 지면에 발이 닿지 않는 테이블에 앉은 상태에서 무릎관절의 폄 동작을 수행하였으며, 치료사는 발목 바로 위에서 폄 동작의 수행에 반하는 저항을 제공하였다(SENIAM, 1999). VM, VL 및 RF 의 근활성도는 무릎관절 폄 동작에서 저항 없이 10 회 측정하여 평균값을 사용하였다. 근활성도는 A1, B1, B2 및 A2 에 동일한 방법으로 측정하였다.
근활성도의 정량화를 위해 최대수의적 등척성 수축(maximal voluntary isometric contraction, MVIC)을 양측 하지의 VM, VL 및 RF 를 측정하였다. VM, VL 및 RF의 MVIC 의 측정을 위해 대상자가 지면에 발이 닿지 않는 테이블에 앉은 상태에서 무릎관절의 폄 동작을 수행하였으며, 치료사는 발목 바로 위에서 폄 동작의 수행에 반하는 저항을 제공하였다(SENIAM, 1999). VM, VL 및 RF 의 근활성도는 무릎관절 폄 동작에서 저항 없이 10 회 측정하여 평균값을 사용하였다.
근전도의 표본 수집률(sampling rate)은 1,000Hz로 하였으며, 주파수 대역폭은 20~45Hz의 대역통과필터(bandpass filter)를 적용하고, 동상제거비율(common mode rejection ratio)은 100dB이상, 초기 잡음(baseline noise)은 1mV이하 및 입력 저항값(input impedance)은 100mOhms이상으로 설정하였다. 각 근육에서 수집된 표면 근전도 신호는 Delsys EMG 분석 소프트웨어(Delsys EMG Works Acqusition, Delsys Inc., Boston, MA, USA)를 사용하여 실효치(root mean square; RMS)를 수집하여 분석하였다. 근전도 신호는 양 하지의 안쪽넓은근(vastus medialis; VM), 가쪽넓은근(vastus lateralis; VL) 및 넙다리곧은근(rectus femoris; RF)을 측정하였다.
이론/모형
이 사례연구는 단일 피험자 A-B-A 실험 설계(A single-subject A-B-A experimental design)를 사용하였다. 즉 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동 개입과 운동 중지 후에 종속변인의 변화를 밝히기 위하여 교정 운동 전(A1), 교정 운동 6주 후(B1), 교정 운동 12주 후(B2), 그리고 운동 중지 6주 후(A2)에 관절가동범위, 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 각각 측정하여 비교⋅분석하였다.
성능/효과
Jung 등(2014)에 따르면 Q-각과 다리길이 차이는 양(+)의 상관관계를 보이며, Q-각의 증가는 하지 정렬의 불균형을 발생시키기 때문에 다리길이 차이가 발생한다고 보고하였다. 따라서 이 사례연구에서는 12주간의 교정 운동은 Q-각 및 다리길이 차이의 감소를 통해 하지의 불균형을 개선시켰을 가능성이 시사되었다.
54%로 각각 증가한 것으로 나타났다. 이 사례연구에서 근육활성의 증가는 선행연구와 유사한 결과를 보였으며, 특히 VM의 근력강화를 위한 엉덩관절 모음운동과 스쿼트 운동을 포함된 교정 운동이 VM의 근육활성을 증가시켰으며, VM의 근육활성의 증가가 Q-각의 감소에 긍정적인 영향을 주었을 것으로 생각된다.
이 사례연구에서는 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동의 효과를 단일 피험자 A-B-A 실험 설계를 적용하여 관절가동범위(ROM), 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 비교⋅검토한 결과, 12주간의 교정 운동은 외반슬 환자의 ROM과 무릎관절강의 증가 및 넙다리뼈 목-몸통 각의 감소, 하지 정렬 및 근육의 활성에 긍정적인 효과가 있다는 것을 검증하였다.
이 사례연구에서는 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동의 효과를 단일 피험자 A-B-A 실험 설계를 적용하여 관절가동범위(ROM), 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 비교⋅검토한 결과, 12주간의 교정 운동은 외반슬 환자의 ROM과 무릎관절강의 증가 및 넙다리뼈 목-몸통 각의 감소, 하지 정렬 및 근육의 활성에 긍정적인 효과가 있다는 것을 검증하였다.
후속연구
88% 감소한 것으로 나타났다. 따라서 이 사례연구에서 외반슬 환자에게 12주간의 교정 운동은 넙다리네갈래근의 근력을 강화시켜 Q-각이 향상되었으며, 향상된 Q-각의 유지를 위해서는 운동중지 후에도 넙다리네갈래근의 근력 강화를 위한 신체활동의 증가와 같은 교정 계획(strategy)의 수립이 필요하다고 생각된다. 특히 증가된 발꿈치뼈의 가쪽번짐은 과도하게 높은 Q-각에 의해 발생하고(Heiderscheit et al.
79mm로 각각 증가하였다. 따라서 이 사례연구에서 외반슬 환자에게 넙다리네갈래근 및 넙다리뒤근육의 근력강화를 포함한 교정 운동이 무릎관절강을 증가시켰으며, 증가된 무릎관절강의 유지를 위해서는 지속적인 저항운동을 포함한 신체활동이 필 요하다고 생각된다.
이 사례연구에서는 18°이상의 Q-각을 가진 외반슬 환자를 대상으로 교정 운동의 효과를 단일 피험자 A-B-A 실험 설계를 적용하여 관절가동범위(ROM), 하지 정렬, X-선 및 근활성도를 비교⋅검토한 결과, 12주간의 교정 운동은 외반슬 환자의 ROM과 무릎관절강의 증가 및 넙다리뼈 목-몸통 각의 감소, 하지 정렬 및 근육의 활성에 긍정적인 효과가 있다는 것을 검증하였다. 향후에는 외반슬 환자를 대상으로 보행 등의 일상 생활 능력과의 관련성에 관한 신체적 및 생체역학적인 검토가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
병적 외반슬은 무엇에 의해 발생되나?
, 2011), 20° 이상의 Q-각이 관찰되는 경우에는 자연적인 개선은 이루어지지 않는다고 하였다(Salenius and Vankka, 1975). 이러한 병적 외반슬은 외상, 대사성 장애, 감염, 골간단부 및 척추골단형성 이상, 유전성 뼈돌출증 및 섬유이형성증에 의해 발생되며 (Herring, 2002), 편측 및 양측에 비대칭적으로 나타난다고 하였다(Kader, 2002). 병적 외반슬은 무릎통증, 휘돌림걸음(circumduction gait) 및 무릎넙다리(patellofemoral)불안정성을 발생시켜 성장 장애를 야기하고(Zhang et al.
외반슬의 자연적인 개선이 이루어지지 않는 경우는 무엇인가?
소아의 성장 과정에서 무릎 관절의 정렬은 안굽이(varus)에서 밖굽이(valgus)로 변화하는 발달과정을 거치며, 6세 전후에 넙다리네갈래근의 각(quadriceps angle; Q-각)이 약 12° 수준에서 안정화를 이루게 되어 성장과정 중에 자연스럽게 개선되지만(Guzman et al., 2011), 20° 이상의 Q-각이 관찰되는 경우에는 자연적인 개선은 이루어지지 않는다고 하였다(Salenius and Vankka, 1975). 이러한 병적 외반슬은 외상, 대사성 장애, 감염, 골간단부 및 척추골단형성 이상, 유전성 뼈돌출증 및 섬유이형성증에 의해 발생되며 (Herring, 2002), 편측 및 양측에 비대칭적으로 나타난다고 하였다(Kader, 2002).
외반슬이란 무엇인가?
외반슬(Genu valgum)은 양 무릎 혹은 한쪽 무릎이 신체의 정중선 쪽으로 편위(deviation)된 상태로 정의할 수 있다(Monk et al., 2014).
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