대한물리의학회지제 5 권제 1 호,2010 년 2 월 Vol.5,No.1,February2010.p.71~79 1) 만성무릎퇴행성관절염환자의 Q 각변화에따른보행의변화 채정병 조현래 하남진 1 김용훈 2 1 마산대학물리치료과, 2 예담재활의학과의원, 3 대구대학교재활과학

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1 대한물리의학회지제 5 권제 1 호,2010 년 2 월 Vol.5,No.1,February2010.p.71~79 1) 만성무릎퇴행성관절염환자의 Q 각변화에따른보행의변화 채정병 조현래 하남진 1 김용훈 2 1 마산대학물리치료과, 2 예담재활의학과의원, 3 대구대학교재활과학대학원 The Change of Gait as Q-angle in Chronic Knee Osteoarthritis Disease Jung-byung Chae, PT, PhD, Hyun-Rae Cho, PT, PhD, Nam-Jin Hwa, MD, PhD 1, Yong-Hun Kim, PT 2 Department of Physical Therapy, Masan University, 1 Yedam Physical Medicine & Rehabilitation Clinic, 2 Major in Physical Therapy, Department of Rehabilitation Science, Graduate School, Deagu University <Abstract> Purpose:To investigate of gait change as Q-angle in chronic knee osteoarthritis patients. Methods:Participated osteoarthritis disease patients(n=16) and normal adults(n=16). gait measure was used by GaitRite and Q-angle measure was used by tape measurement Results:SPSS for win version 12 was used for statistic analysis and independent t-test used to find between the two groups. In the comparison of Q-angle between groups were not significant(p>.05). In the comparison of temporal parameter of gait between groups, the swing phase, stance phase, single support, double support was significant decreased in arthritis groups(p<.05). In the comparison of spatial parameter of gaits between groups, BOS and step angles were significant increased in arthritis groups(p<.05), in the velocity, stride length and FAP(functional ambulation profile) were significant decreased in arthritis groups (p<.05) Conclusion:In the osteoarthritis disease patients gait showed temporal, spatial, general gait component variable changes comparison normal adults. therefore, it was seems to very important considerable function at gait training in clinical intervention. Key Words:Osteoarthritis, Gait Parameter, Q-angle 교신저자 : 조현래, hrcho@masan.ac.kr 논문접수일 :2010 년 01 월 21 일 / 수정접수일 :2010 년 02 월 12 일 / 게재승인일 :2010 년 02 월 19 일 - 71-

2 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 Ⅰ. 서론무릎관절은인체에서가장긴대퇴골과경골사이에위치하며정상성인에있어서는신전 0도에서굴곡 145도까지의큰가동범위를가지고있으며, 시상면 (sagital plane) 에서의개폐운동뿐만아니라회선운동이발생한다. 또한무릎관절은인체에서가장길고강한지렛대의사이에위치하여양끝에가해지는외력이항상가중되어전달되는관절이다 ( 이현옥등, 2005). 슬관절의관상면에서대퇴골과경골의관계를일반적으로하지정렬이라하고, 하지정렬에는경골장축과대퇴골간부장축을연결한선이해부학적축과대퇴골두, 슬관절, 족관절을이은선인역학적축이있다 ( 박래준등, 2001). Moreland 등 (1987) 은대퇴의해부학적축과역학적축이이루는각을생리적외반각이라하였다. 이각이 170도보다적으면외반슬 (genu valgum 또는 knock knee), 반대로 180도에근접하거나내측으로각이형성되면이변형을내반슬 (genu varum 또는 bow leg) 이라한다 ( 이현옥등, 2005). 또한무릎관절의올바른배열은대퇴내측및외측광근의근육균형에의해좌우되며, 이러한근육간에발생하는힘은대퇴사두근각 ( 이하 Q각 ) 에영향을미치게된다 ( 권혁철, 1999). 대퇴사두근의건과슬개인대는슬개골중심에서각을형성하게되는데이각을 Q각이라고한다. Q각은경골조면에서슬개골중심을연결한선과슬개골중심에서전상장골극을연결하는선에의해형성되는각이다 (Livingston 과 Mandigo, 1997). 일반적으로건강한정상성인에서는 Q각이 15도로보고되고있으며 (Ando, 1993; Dehaven 외, 1980), 정상적인 Q각이증가되어나타나면무릎관절의움직임에대한궤도의문제나슬개골의연화증과같은이상이나타나는빈도가증가하게된다 ( 이현옥외, 2005). 무릎주위근육의불균형은정상적 Q각의변화에영향을미치게되며, 정적인서기자세나보행시의근활성에도힘의발생에대한역학적손실을초래하게된다. 따라서양하지의기능적활동에대한 Q각의변화는임상적으로매우중요하다 (Woodland, 1992). 또한무릎관절은하지의중간관절 (intermediate joint) 로써인접관절인엉덩이관절과발목관절의배열과밀접한관련이있기때문에무릎관절의바른정렬과관련된평가는인체의전체적인자세조절과균형조절의역학적이점을평가하는데있어서도매우유용하다. Messier 등 (1991) 도 Q각이 16도이상일경우, 하지의균형적체중지지에비정상적인역학적문제를초래하여슬개대퇴동통증후군 (patellofemoral pain syndrome) 을야기시킨다고하였으며, Kernozek(1993) 은 Q각이커지면대퇴사두근의외측장력이증가되고슬개골연화증이나슬개골외측아탈구와같은병변이발생되기쉽다고보고하였다. 이러한관절의역학적이점의소실은관절에서골관절염의발생빈도를높이게되고골관절염은관절질환중가장흔하게발생되며만성장애를초래하는대표적퇴행성질환이다. 연령이높을수록골관절염의발생률이증가되어 60세이상에서는약 80% 가, 75세이상에서는 80% 의방사선적소견이나타나며, 증상이나타난과반수는질병으로인한신체적장애를가지게된다 (McCarberg 와 Herr, 2001). 우리나라의경우골관절염환자는 60세이상에서 73.03% 로보고되고있고, 전체활동제한자의가장주된원인은관절염으로 39.4% 라고하였다 (Korea Institute for Health and Social Affairs, 2006) 특히체중부하가무릎에영향을많이미치기때문에무릎관절염은무릎관절의근육에기능저하와균형을이루는데문제를일으킨다 (Pandya 등, 2005). 무릎의퇴행성관절염은움직임의제한에따라주위근육의약화나관절구축으로무릎관절의기형이발생될수있으며일상생활동작의어려움과통증이증가되고무릎관절의신전과굴곡을위한근력과지구력의감소, 또한움직임수행력의속도가유의하게감소한다고보고하였으며 (Fisher와 Pendergast, 1997), 만성무릎퇴행성관절염환자를대상으로무릎주위근육들의근활성도 (Tuomas 등, 2009), 활보장 (Michael 등, 2006), 보각에따른무릎관절의모멘트 (Janie 등, 2008), 삶의질, 일반적보행요소 (Mary 등 2009) 등많은연구들이보고되어오고있으나, 실제무릎관절의퇴행성관절염환자들전두면의부정렬에따른보행요소별변화에대한보고가없어본 - 72-

3 만성무릎퇴행성관절염환자의 Q 각변화에따른보행의변화 연구는무릎퇴행성관절염의진단을받은환자들을대상으로 Q각변화에따른보행의변화를같은연령대의비관절염군과비교해보고자본연구를실시하였다. Ⅱ. 연구방법 1. 연구대상자본연구는 2008년 7월부터 2009년 10월까지부산소재 재활의학과의원의외래환자중신체적검진과방사선을포함한 WOMAC(Western Ontario and McMaster) 건강결과평가를통해무릎의퇴행성관절염으로의학적으로진단받은 60세이상의여성중무릎관절대치술이필요하지않은연구의참가에동의한 16명과마산소재 복지관의각종프로그램에참여하고있는동일연령대의무릎관절에퇴행성관절염이발생하지않은여성으로 Mary 등 (2009) 이무릎관절염환자의보행측정을위한대상자선정조건에동일하게본연구에서도양쪽하지교대로계단오르기가가능한대상 16명으로하였으며, 실험군과대조군으로참가한대상자들은양하지에다른질병이나병력이없는사람, 보행평가에영향을줄수있는신경학적문제로인한균형능력과운동수행능력에결손이없는사람으로선정하였다. 2. Q각의측정방법 Q각의측정방법에는바로누운자세에서측정하는방법과선자세에서측정하는두가지의방법이있다. 체중지지상태에서의 Q각은선자세에서측정을해야하며, 체중부하상태에서하지의배열과관련된문제점을찾아내는데유용한방법으로임상에서많이사용되고있지만아직까지이부분에대해서는많은논란이있다 (Horton, 1989; Woodland, 1992). 본연구에서는연구대상자들의연령이고령인점을고려하여안정성과선자세에서의측정시발생할수있는신체흔들림 (pertubation) 에대한 Q 각측정의정확성을위해편안하게치료테이블에누운자세에서 Q각을측정하였으며, 환경에의한 오차를줄이고자소음이없는조용한장소에서실내온도는 20 를유지하였다. 먼저대상자들에게바로누운자세를취하게하고두다리를편안하게위치하게한후전상장골극과슬개골중심점을연결한선과경골조면에서슬개골중심을연결한선이교차되는지점의 Q각을각도계를사용하여측정하였다 ( 이현옥등, 2005). 대상자들의좌 우다리모두를측정하였으며, 측정의신뢰를높이기위해서한명의측정자로하였으며, 3회를반복측정하여그평균값을수집하였다. 3. 보행의측정보행의시간적 공간적변수를측정하기위하여보행분석장비 (GaitRite, MAP/CIR.INC.USA) 를사용하였으며, 보행분석장비는보도 (walkway) 활동영역이폭 61cm, 길이 366cm로된전자식보행판으로압력감지장치가달려있는보행판을통해대상자의자료가컴퓨터파일에생성저장되어보행의시간적 공간적변수에대한정보를수집할수있는보행분석기이다. 황보각등 (2004) 은보행측정에대한과정은전체대상자들에게충분히설명되었고, 먼저시범을보인후실험대상자에게편안한보행속도로걷도록한후속도를끝까지일정하게유지할수있도록하였으며, 보행판전방 2m에서검사자의구두신호에의하여보행을실시하였고보행은보행판을지나 2m까지간후돌아오도록하였다. 본연구에서도이에근거하여동일한방법으로측정하였으며, 이러한과정을 3회실시하여보행속도, 보행수, 분속수, 순환시간, 보폭, 활보장, 기저면, 단하지지지기, 양하지지지기, 유각기, 보각을측정하여 3회의평균값을사용하였다. 검사자중한사람은실험대상자의보행시발생할수있는안전사고에대비하기위하여보행에영향을미치지않는범위에서함께걷도록하였다. 4. 자료분석전체대상자 24명으로부터수집된자료의분석은 window용 spss version 12.0을사용하였으며, 퇴행성 - 73-

4 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 관절염군과동일연령대정상군과의보행요소에대 한분석은독립표본 -t 검정을실시하였다. 통계적유 의수준 α 는.05 로하였다. Ⅲ. 연구결과 1. 연구대상자의일반적특성과 WOMAC 점수비교 관절염군의평균나이는 67.25±5.74 세였고, 비관 절염군은 66.50±4.03 세이었다. 관절염군에서 BMI (body mass index) 가 30.78±5.74 으로정상군 28.41±4.01 보다다소높았으나유의한차이는없었다. 관절염 군에서 WOMAC(Western Ontario and McMaster) 점 수에서는통증 7.44±3.47, 강직 3.74±1.94, 기능 22.12± 12.04, 합계 33.29±17.68 으로비관절염군통증 57.90± 9.16, 강직 0.45±1.02, 기능 0.34±1.41, 합계 1.68±5.02 으로유의하게높게나타났다 (p<.05). 관절염군의 유병기간은 49.83±9.16 개월이었으며, 관절염이침범 된쪽은양쪽이 12 명, 왼쪽 13 명, 오른쪽 12 명으로 나타났다 (Table 1). 2. 관절염군과비관절염군의무릎관절의 Q 각비교 관절염군에서골관절염이침범된왼쪽의경우 Q 각이 17.72±2.23, 오른쪽 18.03±2.65 로비관절염의 왼쪽 Q 각 16.72±2.28, 오른쪽 16.86±2.23 보다높 게나타났으나모두유의한각도의차이는보이지 않았다 (p>.05, Table 2). Table 2. Comparison of Q-angle between subject groups (unit: ) involvement OA(14) Control(16) p Mean±SD Lt 17.72± ± Rt 18.03± ± 관절염군과비관절염군의보행요소의시간적변수비교 관절염군과비관절염군의보행요소의시간적변 수들을비교해본결과유각기와입각기에서관절염 군의침범된왼쪽 36.20±1.96%, 63.80±1.94% 로비 관절염군의왼쪽 38.26±1.94%, 61.74±1.52% 으로유 의하게낮게나타났으며 (p<.05), 오른쪽의비교에서 는두군간에서유의한차이를보이지않았다 (p>.05). 그리고단하지지지기에서관절염군의왼쪽 32.70± 3.96%, 오른쪽 34.15±1.70% 로비관절염군의왼쪽 37.26±2.57%, 오른쪽 39.10±1.29% 에비해유의하게 Table 1. Subject characteristic and comparison of WOMAC score between subject groups OA(n=16) Control(n=16) p BMI(kg/m 2 ) 30.78± ± age 67.25± ± weight(kg) 62.67± ± WOMAC pain 7.44± ± * WOMAC stiffness 3.74± ± * WOMAC function 22.12± ± * WOMAC total 33.29± ± * period(month) 49.83±9.16 involvement both 12(75%) OA: osteoarthritis group Control: non osteoarthritis group Lt 2(12.5%) Rt 2(12.5%) - 74-

5 만성무릎퇴행성관절염환자의 Q 각변화에따른보행의변화 Table 3. Comparison of temporal component of gait between subject groups Temporal variation OA Control p Lt 36.20± ± * Swing phase(%gc) Rt 38.52± ± Lt 63.80± ± * Stance phase(%gc) Rt 60.71± ± Lt 32.70± ± * Single support(%gc) Rt 34.15± ± * Lt 28.97± ± * Double support(%gc) Rt 26.75± ± * Mean±SD 낮게나타났으며 (p<.05), 양하지지지기에서는관절 염군의왼쪽 28.97±3.84%, 오른쪽 26.75±2.10% 로 비관절염군의왼쪽 25.92±2.77%, 오른쪽 23.61±2.10% 로양쪽모두에서유의하게높게나타났다 (p<.05, Table3). 4. 관절염군과비관절염군의보행요소의공간적변수비교 관절염군과비관절염군의보행요소의공간적변 수들을비교해본결과지지기저면에서관절염군의 침범된왼쪽 7.62±2.36cm, 오른쪽 7.59±2.09cm 로비 관절염군의왼쪽 7.31±3.08cm, 오른쪽 7.33±2.21cm 으로양쪽모두에서유의하게넓게나타났으며 (p<.05), 보행속도에서는관절염군 95.63±12.18cm/.0c, 으로비 관절염군 ±10.24cm/.0c 에비해유의하게낮게 나타났다 (p<.05). 활보장에서관절염군의왼쪽 ±17.54cm, 오른쪽 111 절염군의 8.40cm 로비관절염 군에비해양쪽모두에서유의하게작게나타났으며 (p<.05), 보각에서도관절염군의왼쪽 17.4 군의 4.14 도, 오른쪽 16.07±5.68 도로비관절염군에비해유의 하게증가하였다 (p<.05). 보행지수에서도관절염군이 91.56±4.62 점으로비 관절염군 95.41±3.46 점에비해유의하게낮게나타 났다 (p<.05, Table4). 5. 관절염군과비관절염군의일반적보행요소의비교 관절염군과비관절염군의일반적보행요소들을 비교해본결과보행수와순환시간은관절염군과비 관절염군에서유의한차이를보이지않았으며 (p>.05), Table 4. Comparison of spatial component of gait between subject groups Spatial variation OA Control p BOS(cm) Lt 7.62± ± * Rt 7.59± ± * Velocity(cm/sec) 95.63± ± * stride length(cm) Lt ± ± * Rt ± ± * step angle(deg) Lt 17.41± ± * Rt 16.07± ± * FAP-score 91.56± ± * Mean±SD - 75-

6 대한물리의학회지제 5 권제 1 호 Table 5. Comparison of genenral gait component between subject groups Genenral component of gait OA Control p Step number 97.43± ± cycle time(sec) 1.35± ± step length(cm) Lt 54.67± ± * Rt 55.17± ± * Mean±SD 보폭에서관절염군의침범된왼쪽 54.67±10.38cm, 오른쪽 55.17±9.72cm 로비관절염군의왼쪽 65.45± 5.50, 오른쪽 67.07±4.19cm 으로양쪽모두에서유의하게낮게나타났다 (p<.05, Table5). Ⅳ. 고찰슬관절염환자들은, 운동성소실, 통증, 하지근육의약화, 관절의강직, 관절의변형, 제한된움직임, 고유수용성감각기능의저하가되어있다. 또한보행, 앉은자세에서일어날때, 계단을오르내릴때요구되는활동에제한을받고있기때문에기능적으로많은제약이뒤따르게된다. 근육의약화나비대칭적근육활동은불안정한관절을유발할수있고, 근육을더욱사용하지않게되어근약화를가중시키며, 특히대퇴사두근의약화를가진다 (Ettinger 등, 1994, Sharma 등, 2003). 무릎관절에서의골관절염의진행의정도와같은위험인자를증명하는데있어서전두면에서의하지의정렬을측정되어져왔으며 (Cicuttini 등, 2004), Q각도전두면에서측정되어지며슬관절의외반및대퇴사두근의역학적힘과관계가있다고하였다 (Leaveau 와 Roger, 1980). Q각은선행연구들마다다소차이를보이는데 Hvid 등 (1981) 은남성은 15, 여성은 20 보다크면비정상적이라고보고하였으며, Hughston 등 (1984) 은남성 8~10, 여성 12~16 보다크면비정상적인 Q 각이라하였다. 김선엽 (2005) 의연구에서는관절염군의침범된쪽왼쪽 18.05, 오른쪽 로보고하였으며여성골관절염환자를대상으로한본연구에서도관절염이침범한왼쪽, 17.72, 오른쪽 로나타났으며. 이는무릎의골관절염의증상의대부분이무릎의외측보다무릎의내측에서많이 발생하기때문이며무릎관절의내측부분의손상이전두면에서의부정렬의주요인자라고하였다 (Dearborn 외, 1996). 하지만본연구에서는같은연령대의정상군과는 Q각에서유의한차이를보이지않았는데노화의진행에따른노인군임을의미한다. 퇴행성관절염의관절연골이나연골하부위와같은관절변형이비정상적인생체역학과강한연결성이있고, 특히보행과연관성이높다고하였다 (Hurwitze, 2002). 노인의보행능력을유지하는것은일상생활중많은과제를독립적으로수행하는데매우중요하다 (Judge 1996). 보행분석은골관절염과같은병리적진행에영향을주는생역학적인자를분석하는중요한도구이며 (Lynn 등, 2007), 연령이증가할수록, 짧은활보장, 보행속도의감소, 발끝떼기 (toe off) 가약해진다고보고되고있다 (Burnfield, 2000). 퇴행성슬관절염환자의보행도시간적보행변수인보장시간은정상노인군에서는 0.62초, 퇴행성슬관절염환자군에서는 0.66초, 동시지지기는정상노인군은 25.35%, 퇴행성슬관절염환자군은 30.62% 를보였고, 입각기와정규화한평균속도간에도유의한차이가있는것으로나타났다고보고하였다 ( 황보각등, 2004). 본연구에도관절염군의보행속도는비관절염군에비해유의하게낮게나타났으며, 동시지지기도비관절염군에비해유의하게증가하였다. 지지기저면과발각도에있어서도유의한증가를보였는데이는노화로인한운동범위의감소와달리관절염환자의경우통증으로인하여운동범위가정상노인여성에비해크게나타난다고하였다 ( 이정호, 2007) 활보장요인의선행연구에서정진엽 (1997) 은노인여성관절염환자의활보장길이가 110cm로보고되어본연구의결과인 cm와동일한결과를 - 76-

7 만성무릎퇴행성관절염환자의 Q 각변화에따른보행의변화 보였다. 홍완성과김기원 (2002) 의연구에서는여성노인의활보장길이는 88.94cm의결과를보고하였고, 연령대가높아지면서활보장이감소하는경향을보고하여본연구와는다르게나타났으며, 이정호 (2007) 는정상여성노인의경우 cm, 관절염환자의경우 100.3cm의결과를보였다고보고하였으나, 그결과는실험방법과실험대상자의신장및연령에따라다소차이가있다고하였다. 기능적보행지수는보행의실질적인임상검사로서신경근적이상이나골격근이상을가진환자들의운동수행에적용할수있다. 기능적보행성취도검사는일반적으로 10~15분정도소요되며환자가자가- 선택- 속도즉, 개인의평상시보행율인자유속도로보행을하여얻어진객관적인시간과거리에관한자료를근거로환자의보행을정량적으로나타내는방법이다. 임상적으로적합성과신뢰도, 타당도를가진검사로인정받고있으며기능장애가있는사람의보행자체의수행정도와특정보행요소의능력을사정하는객관적인방법으로임상환경에서서기에서부터보조를받아야하는보행이나보조없이수행하는독립적인보행을연속적으로사정할수있으며, 건강한성인의기능적보행성취도점수범위는 95~ 100점이다 (Nelson, 1974). 본연구에서는퇴행성관절염군에서기능적보행지수가유의하게감소되어이는퇴행성관절염으로인한통증및강직, 기능의 WOMAC 점수가더낮게나타났기때문으로생각된다. Ⅴ. 결론본연구는무릎관절의골관절염으로진단받은 60 대여성환자 16명과같은연령대의정상인여성 16 명을대상으로 Q각과보행특성을분석한결과신체분절의구조적변화는신체기능수행력의저하를초래할수있으며이러한결과를배경으로노인성질환의임상적접근에서구조와기능을고려한효율적인중재프로그램의선택이필요할것으로생각된다. Acknowledgements 본연구는 2007년도마산대학교내연구비지원으 로수행되었음. 참고문헌김선엽. 슬관절골관절염환자의슬관절주위근의근력비와 Q-각과의관계. 한국전문물리치료학회지. 2005;12(1): 권혁철. 20대정상성인의대퇴사두근각 (Q angle) 에영향을미치는요인. 한국전문물리치료학회지. 1999; 6(1):1-14. 박래준, 장정훈, 박돈목외 ( 역 ). 물리치료대백과사전물리치료의기초와평가. 서울 : 나눔의집. 2001; 1:345-6 이정호. 노인여성관절염환자의보행시간에따른보행형태분석. 미간행서울대학교대학원석사학위논문 이현옥, 장정훈, 정낙수외. Brunnstrom's 임상운동학. 영문출판사 정진엽. 슬관절전치환술후의보행분석. 대한정형외과학회지. 1997;32(5): 홍완성, 김기원. 65세이상건강한노인의보행분석. 대한물리치료학회지. 2002:14(4): 황보각, 김병조, 배성수. GAITRite 시스템분석을통한퇴행성슬관절염환자의보행특성연구. 대한물리치료학회지. 2004;16(1): Ando T, Hirose H, Inoue M. A new method using computed tomographic scan to measure the rectus femoris-patellar tendon Q-angle comparison with conventional method. Clin Orthop Rel Res. 1993; 289: Burnfield JM, Josephson KR, Powers CM. The influence of lower extremity joint torque on gait characteristics in elderly men. Arch Phys Med Rehabil. 2000;81: Cicuttini F, Wluka A, Hankin J, et al. Longitudinal study of the relationship between knee angle and tibiofemoral cartilage volume in subjects with knee osteoarthritis. Rheumatology. 2004;43:321. Dearborn JT, Eakin CL, Skinner HB. Medial compartment arthrosis of the knee. Am J Orthop

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