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은별 애
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1 Clinical Article The Korean Journal of Sports Medicine 2011;29(2): 잔류조직보존술을이용한전방십자인대재건술과잔류조직을제거한재건술에따른근력과고유수용감각의비교 성균관대학교의과대학삼성서울병원재활의학과스포츠의학실 김도경ㆍ박원하 Proprioceptive and Strength Comparison of Remnant Preserved versus Conventional Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Do Kyung Kim, PhD, ATC, Won Hah Park, MD, PhD Division of Sports Medicine, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Samsung Medical Center, SungKyunKwan University School of Medicine, Seoul, Korea Reconstruction of the anterior cruciate ligament (ACL) restores knee stability. The remnant preserving technique was developed to preserve mechanoreceptor function, promote revasularzation and facilitate ligamentation. The purpose of this study was to analyze the clinical results of ACL reconstruction with remnant preserving. Between October in 2008 and September in 2009, 40 patients underwent ACL reconstruction using auto graft-hamstring tendon. On the basis of the ACL s condition patients were divided into 2 groups. In the trial group (preserved remnant group, PRG; n=20), there were 20 males with an average age of 26.2 years. In the control group (no remnant group, NRG; n=20) were 20 males with an average of age 27.1 years. We measured concentric peak torque of the knee extensors and flexors at 60 o /s and 180 o /s on an Isokinetic dynamometry. Proprioceptive functions have been assessed using Joint position sense and threshold to detection of passive motion. Dynamic postural stability was measured as a stability index in the anterior-posterior and medial-lateral planes with the Biodex Stability System. All tests were measured post-operative 1year. We found significant difference between the PRG and NRG for Joint position sense at 15 o (2.40 o ±1.00 o vs o ±0.95 o ; p=0.0145) and threshold to detect passive motion at 45 o (2.02 o ±0.59 o vs o ±0.94 o ; p=0.0213). But, we found no significant difference between the groups for the test results of the dynamic postural stability and knee strength. Therefore, preservation of the remnant ACL reconstruction is helpful in preserving the proprioception and function to stabilize the knee. Key Words: Anterior cruciate ligament, Remnant preservation, Proprioception 서 론 접수 : 수정 : 승인 : 책임저자 : 박원하 , 서울시강남구일원동 50 번지삼성서울병원스포츠의학실 Tel: , Fax: hrmax1@naver.com 슬관절손상중에서도전방십자인대 (anterior cruciate ligament, ACL) 손상은비교적흔하게발생된다 1). 이에따라전방십자인대손상시다양한수술법, 비수술적치료그리고손상정도에따른재활운동방법등다양한분야에서연구가진행되고있다. 하지만, 전방십자인대의완전파열의경우에는슬관 제 29 권제 2 호

2 DK Kim, et al. Proprioceptive and Strength Comparison of Remnant Preserved vs. Conventional ACLR 절의불안정성 (knee joint instability) 과퇴행성변화를감소시키기위해전방십자인대재건술을통한기계적, 구조적결함을해결하는것이임상적으로우수한결과를보이고있다 2). 일반적으로전방십자인대재건술에서는슬관절신전시절흔의지붕 (notch of roof) 에인대절단단 (stump) 의충돌가능성때문에전방십자인대잔류물을완전히제거하여시행하였다. 하지만정상적인전방십자인대에는슬관절의고유수용감각기능과관련된기계적수용체가있는것으로밝혀졌으며, 또한이러한기계적수용체가슬관절의안정성과도밀접한연관이있기때문에재건술을통해구조적결함을해결한다해도고유수용감각의결손으로인해슬관절의기능적저하로연결된다는연구도있다 3-5). 이러한이유로최근에는수술적인어려움은있지만, 전방십자인대잔류조직을최대한보존하는재건술을시행하면전방십자인대의고유수용감각과관련된기계적수용체를보존할수있으며, 혈관재생을촉진시켜빠른슬관절의회복에도움을줄수있다라고보고하고있다 6,7). 따라서본연구의목적은전방십자인대파열후잔류조직을최대한보존하는재건술 (remnant preserving technique) 과잔류조직제거수술 (conventional ACL reconstruction) 을시행한두그룹을이식건의신경재형성이이루어졌을일년이지난시점에서고유수용감각기능뿐만아니라근력그리고동적자세유지능력등에도차이가있는지를알아보는데있다. Table 1. Characteristics of study subjects PRG (n=20) NRG (n=20) p-value Age (y) 26.20± ± Height (cm) ± ± Weight (kg) 75.29± ± BMI (kg/m 2 ) 25.19± ± Body fat (%) 23.88± ± Date represent the mean±standard deviation. PRG: preservation of remnant group, NRG: no preservation group, BMI: body mass index. 연구방법 1. 대상 2008년 10월부터 2009년 9월사이자가슬괵근 (auto grafthamstring tendon) 을사용하여전방십자인대재건술을받은환자인남자 40명을무작위로선별하여임상적결과를평가하였다. 피험자는두그룹으로잔류조직을보존하여재건술을시행한실험군 (preservation of remnant group, PRG) 과잔류조직을완전히제거하고재건술을시행한대조군 (no remnant group, NRG) 으로나누었으며신체적특징은 Table 1과같다. PRG (n=20) 는평균나이는 26.2세였으며, 이들은수상후수술까지의 6-22주 (mean, 9.2주 ) 가소요되었다. NRG (n=20) 는평균나이는 27.1세였으며, 수상후수술까지 8-30주 (mean, 14.8주 ) 가소요되었다. 모든검사는전방십자인대재건술후 1년되는시점에서실시하여두집단의슬관절신전근력, 굴곡근력, 고유수용감각과동적자세유지균형능력과같은기능적차이를비교하였다. 2. 수술법과수술후관리기존일반적수술방법은파열된인대를잔류조직을완전히제거한후이식건을고정하였기때문에잔류조직에남아있는기계적수용체는보존되지못하였다. 본연구에서는파열후잔류조직이있는경우활액막을포함한경골부착부잔류조직을중심으로이식건을통과시켜잔류조직을최대한보전하는방법으로전방십자인대재건술을시행하였다. 관절경하전방십자인대재건술을시행하였으며, 사용된이식건은 4겹자가슬괵건 (four stranded of hamstring autograft tendon) 을이용하였으며, 수술은동일술자에의해시행되었다. 수술후바로기능성보조기 (functional brace) 를착용하도록하였으며, Samsung medical center 프로토콜에따라재활운동을시행하도록교육하였다. 또한수술후 2주 4주, 6주, 3달, Table 2. A summary of the post-operative home-based exercise program Exercise SLR, quadriceps setting Self-ROM stretching, SLR with 1 kg load, weight shifts Closed chain exercise, bicycling for ROM stimulus Bicycling, knee extension 90 o -30 o, lateral step-up Stair-stepper machine for endurance, poor running Continue all exercise SLR: straight leg-raising, ROM: range of motion. Time begun after operation Within 1 wk 2 wk 4 wk 6 wk 8 wk 10 wk 100 대한스포츠의학회지

3 김도경외. 잔류조직보존술을이용한전방십자인대재건술과잔류조직을제거한재건술에따른근력과고유수용감각의비교 6달, 1년되는시점에서병원을방문하도록하여수술을시행한담당의사가수술후경과를살폈으며, 방문할때마다그시기에적합한운동을할수있도록프로그램을구성하여가정에서운동을할수있도록지도하였다. 환자들에게제공된운동프로토콜을간단히요약하면, 수술직후하지직거상운동 (straight leg raise) 와대퇴사두근수축 (quadriceps setting) 을시행하도록하였고, 수술후 4주까지 90 o, 6주까지 120 o 의굴곡이가능하도록하였다. 수술후 2주차에는부분적인체중부하를하도록하였고, 4주차에는벽에등을기댄챈쪼그리기 (wall squat) 나간이쪼그리기 (mine-squat) 와같은폐쇄사슬운동 (closed chain exercise) 을시행하도록하였다. 이후가능하다면헬스클럽등과같은곳에서근력운동장비를사용하여레그익스텐션 (leg extension), 레그프레스 (leg press), 레그컬 (leg curl) 등과같은근력운동을지속적으로하도록권유하였다 (Table 2). 3. 평가 1) 슬관절근력평가 (knee strength test) 근력측정은등속성운동기구인 Isokinetic Rehabilitaton and Testing System (CSMI Mediclal solution, Stoughton, MA, USA) 을사용하여슬관절의신전근과굴곡근의최대우력을측정하여평가하였다. 등속성검사에서의각속도는 60 o /s에서 4회, 180 o /s 에서 20회검사를실시하였다. 모든검사에앞서각각 3회의연습을실시하여피험자들에게검사에대한적응성을향상시켰다. 또한각속도측정간휴식시간은 1분으로하였다. 검사중의동기유발을위해일정한톤으로구령을붙여주어자연스러운검사가되도록하였다. 2) 고유수용감각검사 (1) 관절위치감각검사 (joint position sense, JPS) 등속성장비인 Biodex System 3 (Biodex Medical, Shirley, NY, USA) 를이용하여관절위치감각검사를시행하였다. 피험자를대퇴근력검사방법과동일하게고관절이 90 o 굴곡되도록하고, 고정벨트를이용하여상체와골반및대퇴부와발목의내측과골직상방부위를각각고정하여앉힌후두눈을가린상태에서정해진각도에 10초간유지시켜슬관절의위치를인식하도록하였다. 이후다시피험자의다리를 90 o 굴곡되도록하여편안한상태로 10초간유지시킨이후피험자스스로인식시켰던각도의위치를찾아가도록하였다. 측정은제시된각도와실제로구현한각도와의오차를측정하였다. 15 o, 30 o, 45 o 에서각각 3회씩반복측정하였다. (2) 수동운동역치검사 (threshold to detection of passive motion, TDPM) TDPM 검사는 CSMI Isokinetic System을이용하였다. Passive motion을이용하여 45 o 각도에서슬관절을고정시켜놓고 o /s의가장느린속도로서서히슬관절이펴지도록할때, 피험자가슬관절의움직임을인식하는순간피험자스스로정지버튼을누르게되며, 시작한각도인 45 o 에서벋어난각도를측정하게된다. 2번의연습을거친후 3회반복측정하여평균치의값을사용하였다. 3) 자세유지균형능력평가 (dynamic postural stability test) 자세균형조절능력은 Biodex Stability System (BSS; Biodex Medical Systems) 을이용하였다. BSS의발판 (platform) 의움직임은 8단계로구분되며가장안정적인단계인 8단계에서시작하여가장불안정한단계인 1단계로서서히진행되도록하였다. 발판은모든방향으로최대 20 o 까지움직이도록되어있다. 먼저건측의한다리로선자세에서양손은양측허리에가볍게위치하게하였으며 30초간균형을유지하게하여측정하였다. 건측의검사를마친후 3분의휴식후환측을동일한방법으로측정하였다. 측정은 30초간발판으로전달된신체압력중심 (center of pressure) 의이동에따라전-후방 (anterior-posterior), 내-외측 (medial-lateral) 의안정성수치 (stability indexes) 를측정하여건측과환측의차이를백분율 (percent) 로분석하여사용하였다. 환측의불안정성이심할수록측정된 percent difference 수치가커지게된다. 4. 자료분석본연구에서측정된모든자료는 SPSS (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계 program을사용하여 mann-whitney test와 Independent t-test를사용하여두집단을비교분석하였다. 통계적유의수준은 p<0.05로하였다. 결과 1. 등속성근력평가결과 PRG의신전근력 (extensor muscle strength) 의측정결과 60 o /s 과 180 o /s의각속도 (angular velocity) 에서각각 ±25.89 N/m와 80.07±18.39 N/m로측정되었다. NRG에서는각각 제 29 권제 2 호

4 DK Kim, et al. Proprioceptive and Strength Comparison of Remnant Preserved vs. Conventional ACLR Table 3. Isokinetic strengthening findings Knee strength (N/m) PRG NRG p-value Extension 60 o /s ± ± Extension 180 o /s 80.07± ± Flexion 60 o /s 71.50± ± Flexion 180 o /s 55.61± ± PRG: preservation of remnant group, NRG: no preservation group. p<0.05. Table 4. Joint position sence findings Test angle PRG NRG p-value 15 o 2.40± ± * 30 o 2.52± ± o 2.24± ± PRG: preservation of remnant group, NRG: no preservation group. *p<0.05. Table 5. TDPM findings Test angle PRG NRG p-value 45 o 2.02± ± * TDPM: threshold to detection of passive motion, PRG: preservation of remnant group, NRG: no preservation group. *p< ±19.06 N/m와 82.60±15.2 2N/m로나타나두그룹간의 60 o /s과 180 o /s에서의신전근력은유의한차이는없었다 ( 각각, p=0.433, p=0.730). 또한굴곡근력 (flexor muscle strength) 의 60 o /s의각속도 (angular velocity) 에서는 PRG가 71.50±21.11 N/m, NRG가 74.27±16.44 N/m로측정되었다. 180 o /s에서는각각 PRG가 55.61±15.12 N/m, NRG가 59.63±15.14 N/m로측정되어두그룹간통계적으로유의한차이를보이지않았다 ( 각각, p=0.939, p=0.544) (Table 3). 2. 고유수용감각검사결과고유수용감각은관절위치감각 (JPS) 와수동운동역치검사 (TDPM) 과두가지방법으로측정하였다. JPS는 15 o 각도에서 PRG는 2.40 o ±1.00 o 의차이를보인반면, NRG는 3.36 o ±0.95 o 의차이를보여두그룹간에유의한차이를보였다 (p=0.0145). 하지만 30 o 와 45 o 의각도에서는각각 PRG에서 2.52 o ±1.12 o 와 2.24 o ±1.64 o 를보였으며, NRG에서는각각 3.04 o ±1.59 o 와 3.08 o ±1.70 o 를보여두집단간유의한차이를보이지않았다 (Table 4). TDPM 검사측정결과 PRG에서 2.02 o ±0.59 o 의차이를보인반면 NRG에서는 3.12 o ±0.94 o 의차이를보여통계적으로두집단간유의한차이를 (p=0.0213) 보였다 (Table 5). 3. 동적자세유지균형능력검사결과한발로서서밸런스능력을측정한동적자세유지균형검사 Table 6. Dynamic postural stability findings PRG NRG p-value Dynamic postural 19.60± ± stability (%) PRG: preservation of remnant group, NRG: no preservation group. p<0.05. 에는 PRG가 19.60±20.17%, NRG가 26.96±21.00% 의불안정성을보였다. 하지만두그룹간에는통계적유의한차이는 (p=0.092) 보이지않았다 (Table 6). 고 찰 일반적으로전방십자인대재건술시에는신전종말시과간절흔에인대절단단면의충돌가능성때문에십자인대잔유물을완전히제거하여기계적안정성을회복시키는데중점을두었고, 고유수용감각기능은이식건의재신경형성에의한자연치유에만의존하였다. 이러한기존의수술방법으로도슬관절의기능과고유수용감각의기능향상을가져올수있다고하였는데, Ochi 등 8) 은감각신경재지배는재건된전방십자인대에서도일어나며, Shimizu 등 9) 은토끼를대상으로자가슬개건을이용한전방십자인대재건술에서이식건의기계적수용기는수술후 2-4주사이에나타나며, 8주후에는정상수준으로 102 대한스포츠의학회지

5 김도경외. 잔류조직보존술을이용한전방십자인대재건술과잔류조직을제거한재건술에따른근력과고유수용감각의비교 재생된다고하였다. Adachi 등 10) 의연구에의하면전방십자인대에는여러개의기계적수용기들이존재하며, 이러한기계적수용기들의수가슬관절의고유수용감각과밀접한연관이있다고하였다. 이러한이유에서전방십자인대의고유수용감각의슬관절안정화와보호기능에중요성이강조되었고, 이를위해수술시가능한전방십자인대를보존하기위한수술법들이시도되었다. Fremerey 등 5) 은전방십자인대잔류조직보존재건술후 3-6개월사이에고유수용감각이회복되었으며, 환자의만족도와고유수용감각과는밀접한관련성이있다고하였다. 즉재건술의성공여부는기계적요소뿐만아니라고유수용감각기능의회복정도와도밀접한연관이있다는것이다. Lee 등 7) 의연구에서는잔류조직보존술기를이용한전방십자인대재건술후잔류조직보존그룹이 TDPM에서유의한결과를보였고 (p=0.031), 또한 JPS 검사에서 15 o 와 30 o 각도에서잔류조직보존군에서통계적으로유의한양호한결과를보인다고보고하였다 ( 각각 p=0.032, p=0.024). 또한기능적인검사 (functional test) 인 one leg hop test에서도잔류조직보존그룹이더양호한결과를얻었다고하였다. 본연구에서도 TDPM 검사에서잔류조직보존수술그룹이통계적으로유의한차이를보였다 (p=0.213). 또한 JPS 검사에서는 Lee 등 7) 의연구결과와비슷하게신전된각도인 15 o 에서양호한결과를얻었다 (p=0.145). 이처럼잔류조직을보존한그룹에서상대적으로고유수용감각에있어서는더좋은임상결과가나왔으며, 잔류보존수술법이고유수용감각에긍정적인효과를나타내는것으로생각된다. 반면, 슬관절의신전근력이나굴곡근력에서는큰차이를보이지않았는데이는아마도수술후 1년정도의시간이흐르면근력회복하는수준이수술방법에의해서는차이가나지않기때문인것으로생각된다. 전방십자인대손상받은환자에있어서흔히동반되는장애중의하나가자세균형조절문제로스포츠활동시주관적불안감이증가하도록작용한다. 이러한자세균형조절은운동및감각기능이복합적으로관여하며, 이중운동기능은하지와체간의근육들의조화가작용되는과정이며, 감각기능은고유수용감각을포함한체성감각과시각그리고청각기관으로부터수용된다양한감각들의조직화하는과정을말한다. 그렇기때문에전방십자인대수상에따른기능적손상을측정하기위해외발서기 (single leg stand) 와같은검사를시행한다. 본연구에서는단순히외발서기의시간을측정하는검사보다과학적인동적자세유지기능을측정하였다. 하지만두집단간에는통계적으로유의한차이를보이지않았다 (p=0.082). 이처럼차이를보이지않은 이유를살펴보면 Park 등 11) 의연구에서전방십자인대재건술을시행한환자들을대상으로근력과동적자세유지능력의관련성을알아본결과두변인사이에는높은상관관계가있다고밝혀냈으며 (r=0.51, p=0.004), 본연구에서도슬관절의근력이일년이라는시간이지나면서상당부분회복되어두집단간근력의차이가없었기때문에동적자세유지능력에서도통계적으로유의한차이가나지않는것으로생각된다. 본연구의제한점은대상자선택에서수술을받은모든피험자가아닌일부만을추시관찰되었기때문에선택적편향이있을수있다는점과최근에고유수용감각기능평가를위해사용되고있는검사방법을사용했음에도불구하고고유수용감각기전자체의복잡성과측정시변수가많다는점등을들수있을것이다. 결론적으로결과를종합해보면잔류조직보존술기를이용한전방십자인대재건술이고유수용감각의회복에도움이되는것으로추론할수있겠으나고유수용감각을더욱정밀하게측정할수있는검사와연구가이루어져야할것으로생각된다. 참고문헌 1. Ageberg E. Consequences of a ligament injury on neuromuscular function and relevance to rehabilitation- using the anterior cruciate ligament-injured knee as model. J Electromyogr Kinesiol 2002;12: Childs SG. Pathogenesis of anterior cruciate ligament injury. Orthop Nurs 2002;21: Barrett DS. Proprioception and function after anterior cruciate reconstruction. J Bone Joint Surg Br 1991;73: Reider B, Arcand MA, Diehl LH, et al. Proprioception of the knee before and after anterior cruciate ligament reconstruction. Arthroscopy 2003;19: Fremerey RW, Lobenhoffer P, Zeichen J, Skutek M, Bosch U, Tscherne H. Proprioception after rehabilitation and reconstruction in knees with deficiency of the anterior cruciate ligament: a prospective, longitudinal study. J Bone Joint Surg Br 2000;82: Kyung HS, Oh CW, Kim PT, Lee BW. Arthroscopic ACL reconstruction using quadrupled hamstring tendon with tibial remnant-preserving technique. J Korean Orthop Soc Sports Med 2007;6: Lee BI, Kwon SW, Kim JB, Choi HS, Min KD. Comparison of clinical results according to amount of preserved remnant in arthroscopic anterior cruciate ligament reconstruction using 제 29 권제 2 호

6 DK Kim, et al. Proprioceptive and Strength Comparison of Remnant Preserved vs. Conventional ACLR quadrupled hamstring graft. Arthroscopy 2008;24: Ochi M, Iwasa J, Uchio Y, Adachi N, Sumen Y. The regeneration of sensory neurones in the reconstruction of the anterior cruciate ligament. J Bone Joint Surg Br 1999;81: Shimizu T, Takahashi T, Wada Y, Tanaka M, Morisawa Y, Yamamoto H. Regeneration process of mechanoreceptors in the reconstructed anterior cruciate ligament. Arch Orthop Trauma Surg 1999;119: Adachi N, Ochi M, Uchio Y, Iwasa J, Ryoke K, Kuriwaka M. Mechanoreceptors in the anterior cruciate ligament contribute to the joint position sense. Acta Orthop Scand 2002; 73: Park WH, Kim DK, Yoo JC, et al. Correlation between dynamic postural stability and muscle strength, anterior instability, and knee scale in anterior cruciate ligament deficient knees. Arch Orthop Trauma Surg 2010;130: 대한스포츠의학회지

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untitled Clinical Article The Korean Journal of Sports Medicine 2012;30(2):100-109 http://dx.doi.org/10.5763/kjsm.2012.30.2.100 아킬레스동종건을이용한전방십자인대재건술에서잔류조직보존술과비보존술의고유수용감각비교및보행운동형태분석 초당대학교간호학과교실 1, 중앙대학교체육과학대학 2,