Original Article pissn 1738-3757 eissn 2288-8551 J Korean Foot Ankle Soc 2015;19(4):142-150 http://dx.doi.org/10.14193/jkfas.2015.19.4.142 등속성운동검사를이용한정상한국인성인에서의발목관절근력측정 최승명, 박지강, 하윤원, 조병기 충북대학교의과대학정형외과학교실 Measurement of Muscle Strength of Ankle Joint Using Isokinetic Dynamometer in Normal Korean Adults Seung-Myung Choi, Ji-Kang Park, Yoon-Won Ha, Byung-Ki Cho Department of Orthopaedic Surgery, Chungbuk National University College of Medicine, Cheongju, Korea Purpose: Restoration of ankle stability through the strengthening exercise of peroneus muscles is considered an important factor for achievement of successful outcomes, in the rehabilitation program following ankle ligament injuries. However, there were few definitive data on normal muscle strength, including eversion power by peroneus muscles. This study was conducted to evaluate the muscle strength of ankle joint measured using an isokinetic dynamometer in normal Koreans. Materials and Methods: Sixty adults (120 ankles) were recruited and divided into three groups (20 in their twenties, 20 in thirties, and 20 in forties). Each group consisted of 10 males and 10 females. The selection criteria were no history of ankle injury and no evidence of instability. The peak torque, total work, and deficit ratio were measured using the Biodex TM (Biodex Medical Systems). Differences in muscle strength by age, gender and dominant versus non-dominant side were analyzed. Results: The peak torque of dorsiflexion was average 31.5 Nm at 30 o /s of angular velocity and 18.8 Nm at 90 o /s; average 69.3 Nm (30 o /s) and 42.4 Nm (90 o /s) on plantarflexion; average 19.6 Nm (30 o /s) and 10.8 Nm (90 o /s) on inversion; average 12.9 Nm (30 o /s) and 8.0 Nm (90 o /s) on eversion. The deficit ratio of strength in women was average 61.1% of men on dorsiflexion; average 66.2% on plantarflexion; average 48.5% on inversion; average 55.4% on eversion. The deficit ratio in non-dominant foot was average 88.6% of dominant foot on dorsiflexion; average 90.1% on plantarflexion; average 85.1% on inversion; average 85.6% on eversion. Conclusion: The muscle strength of the ankle joint showed a tendency to weaken with age. There were significant differences in muscle strength by gender and dominancy. Further studies for comparison of patients with ankle instability, a comparison between before and after surgery for instability, the correlation between clinical outcomes and the recovery in muscle strength will be needed. Key Words: Ankle, Muscle strength, Korean, Dynamometer 서 발목관절의외측안전성은전거비인대 (anterior talofibualr ligament), 종비인대 (calcaneofibualr ligament), 후거비인대 (posterior talofibualr ligament), 원위경비골간인대복합체 (syndesmosis) 와 Received July 8, 2015 Revised August 5, 2015 Accepted September 5, 2015 Corresponding Author: Byung-Ki Cho Department of Orthopaedic Surgery, Chungbuk National University Hospital, 776 1sunhwan-ro, Seowon-gu, Cheongju 28644, Korea Tel: 82-43-269-6375, Fax: 82-43-274-8719, E-mail: cbk@chungbuk.ac.kr Financial support: None. Conflict of interest: None. 론 같은인대구조물들에의해유지되고있으며, 이외에도장비골건 (peroneus longus tendon) 과단비골건이동적구조물 (dynamic stabilizer) 로서발목관절에기능적안정성 (functional stability) 을부여하고있다. 만성발목불안정증의원인인자로는외측인대구조물의손상에따른해부학적불안정성이외에도발목관절주변의고유수용감각 (proprioception) 의저하, 비골근의약화 (weakness), 비골근의반응속도저하 (prolonged reaction time) 등이관여하는것으로알려져있다. 1-4) 따라서발목관절외측인대손상후의보존적치료및만성불안정증에대한수술후의재활치료에서비골근력의강화를통한기능적안정성의회복은만족스러운임상결과 Copyright c2015 Korean Foot and Ankle Society. All rights reserved. CC This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/ by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
143 Seung-Myung Choi, et al. Isokinetic Strength of Ankle Joint 를 위한 중요한 요소로 고려되고 있다.1,3,5-7) 또한 만성 불안정증 환 의 병력이 없는 환자들은 연구 대상에 포함시켰다. 연령과 성별을 자에 대한 수술 결정 시 기계적 불안정성(mechanical instability)과 고려하여 20대, 30대, 40대 각 연령군별로 남성, 여성 각각 10명씩 더불어 기능적 불안정성도 함께 고려해야 하므로, 이를 객관적으 총 60명을 목표치로 하여 연구 대상을 모집하였다. 본 연구의 진행 로 측정할 수 있는 방법이 있다면 치료 방침의 결정과 불필요한 수 계획과 환자 자료 분석에 대해 충북대학교병원 임상연구 윤리위원 술적 치료의 방지에 도움이 될 것이다. 발목의 무력감(giving way) 회(Institutional Review Board)의 승인을 받았다. 과 같은 환자가 호소하는 주관적인 증상과 더불어 기능적 불안정 성의 좀 더 정확한 평가를 위한 진단 방법에 대한 연구가 이루어 2,4,8,9) 2. 등속성 운동검사 방법 Povacz 등 은 발목관절의 기능적 불안정성 정도를 등속성 운동검사는 BiodexTM isokinetic testing machine (Biodex 점수화할 수 있는 평가지표를 보고한 바 있다. 또한 여러 저자들 Medical Systems, Shirley, NY, USA)을 이용하였으며, 검사 전 모든 에 의해 발목관절 주변의 고유 수용감각을 평가할 수 있는 방법들 피험자에게 검사의 목적과 기계의 작동 원리에 대해 설명하여 운 져 왔으며, 9) 2,10) 저자들은 근력을 측정할 수 있는 가장 정확 동검사 시 최대의 힘을 발휘하도록 교육하였다. 모든 피험자는 양 한 방법 중의 하나로 알려져 있는 등속성 운동검사(isokinetic dy- 측 발목 모두 검사를 받았으며, 근력 검사 전 10분간의 발목관절 namometer) 기기를 이용해 발목관절의 외번근력(비골근력)을 평 신연 운동을 시킨 후 우세(dominant) 족부를 먼저 검사하였다. 피 가하는 것이 기능적 불안정성을 반영하는 좋은 지표가 될 수 있다 험자를 기구에 편한 자세로 앉힌 후 가슴과 골반 앞쪽으로 벨트를 고 가정하였다. 단, 비골근에 의한 외번근력을 포함하여 발목관절 착용하여 상체를 고정시키고, 무릎을 10도 정도 구부린 자세로 다 의 운동과 관련된 정상 근력에 대해서는 현재까지 명확한 국내 자 리와 발을 각각 지지대에 고정시켰으며, 3가지 크기의 동일한 검 료가 없는 실정이며, 이에 본 연구에서는 등속성 운동검사를 이용 사용 운동화 중 하나를 착용시켰다. 근력 검사 중 하퇴부의 회전운 해 한국인 성인에서의 발목관절 정상 근력을 분석하고, 성별이나 동이 발목의 내번 또는 외번근 근력측정에 미치는 영향을 방지하 나이에 따른 차이가 있는지를 알아보고자 하였다. 기 위해 검사 보조자가 피험자의 슬관절 전방부를 눌러 지지대 위 이 제시되어 있다. 에서의 움직임을 최소화시켰다(Fig. 1). 검사 보조자는 2명으로 구 대상 및 방법 성하였고 한 명은 10년 이상의 경력과 전문 지식을 가진 물리치료 사로 모든 검사 시 최대한의 근력을 낼 수 있게 구령을 붙여 격려 1. 연구 대상 하였으며, 또 다른 한 명은 피험자의 슬관절을 고정하였다. 최대 근 2014년 1월부터 6월까지 충북대학교병원에 수부 및 주관절 질 력을 확인하기 위한 느린 속도의 30o/s 각속도에서의 운동검사와 환으로 내원한 환자들 중 정상 발목관절을 가지고 있는 성인 60명 달리기 및 점프 등의 빠른 관절 운동 시에 요구되는 근력을 확인하 (120 발목관절)을 대상으로 하였다. 정상 발목관절의 판정 기준은 기 위한 90o/s 각속도에서의 운동검사가 이루어졌다. 먼저 30o/s 각 설문지를 통해 뚜렷한 발목관절 손상의 과거력이 없으면서 통증이 속도 검사에서는 최대 강도의 50% 강도로 3회의 연습을 시킨 후, 나 부종 등의 발목 증상이 없고, 신체검사를 통해 내반 및 전방 전 최대 강도에서 발목관절의 신전(족배굴곡), 굴곡(족저굴곡), 내번, 위 스트레스상 불안정성이 없는 경우로 하였다. 설문지 작성 시 외 외번 운동을 각각 5회씩 시행하여 근력을 측정하였다. 신전-굴곡 상력에 대한 기억이 확실하지 않은 경우, 최근 5년 이내에 염좌 등 운동검사와 내번-외번 운동검사 사이에는 5분의 휴식과 발목 신 Figure 1. Photograph shows the position of subject during the test with the BiodexTM (Biodex Medical Systems) isokinetic dynamometer. The test was performed in sitting position with chest and pelvis fixed by crossed velcro straps. Subject s leg was held with 10o flexed knee, and foot was placed on the input adaptor and foot plate.
144 Vol. 19 No. 4, December 2015 연 운동을 하였다. 다음으로 90o/s 각속도 검사에서도 유사한 방식 연령에 따른 근력 차이를 비교하기 위해 남성, 여성 각각에서 연 으로 발목관절의 신전, 굴곡, 내번, 외번 운동을 각각 10회씩 시행 령군별 평균치를 ANOVA test를 이용해 비교하였다. 또한 남녀를 하여 근력을 측정하였다(Fig. 2). 운동검사 진행 시 검사자가 구령 통합하여 20대군, 30대군, 40대군으로 나눈 뒤 연령군별 평균치를 을 통해 피험자가 최대의 힘을 발휘하도록 독려하였으며, 내번-외 ANOVA test를 이용해 비교하였다. 번 운동검사 시에는 발목관절을 15 20도 정도 족저굴곡된 자세 성별에 따른 근력 차이를 비교하기 위해 각 연령대에서 남성군 로 고정하여 최대한의 운동 범위 내에서 검사가 이루어지도록 하 과 여성군의 평균치를 Student t-test를 이용해 비교하였다. 또한 모 2) 였다. 측정 항목으로는 근력의 최대치를 나타내는 최대우력(peak 든 연령대를 통합하여 남성군과 여성군의 평균치를 Student t-test torque), 빠른 속도의 10회 반복 운동 중 근육이 한 일의 총량인 총 를 이용해 비교하고, 남성에 대한 여성의 상대적인 근력 결손율 일량(total wok), 외번-내번 근력비(evertor/invertor strength ratio), (deficit ratio)을 분석하였다. 최대우력의 상대적인 결손율(deficient ratio), 단위 시간당 근육의 우세(dominant)-비우세(nondominant) 족부 사이의 근력 차이를 수행능력을 나타내는 평균 힘(average power), 근 지구력(endur- 비교하기 위해 두 군 간의 평균치를 Student t-test를 이용해 비교하 ance ratio) 등이 기록되었으며, 본 연구에서는 발목관절의 운동과 였으며, 비우세 족부의 상대적인 결손율을 분석하였다. 본 연구에 관련된 정상 근력 및 특징을 알아보기 위해 최대우력에 중점을 두 서는 우측이 우세 족부인 경우가 55명, 좌측이 우세 족부인 경우가 고 측정치를 분석하였다. 5명이었고, 우세 수부와 우세 족부의 방향이 일치하지 않는 경우도 1명 있었다. 3. 평가 항목 및 통계적 분석 방법 측정 결과의 통계적 비교는 IBM SPSS Statistics version 19.0 (IBM 연령과 성별에 따라 20대 남성군, 20대 여성군, 30대 남성군, 30 대 여성군, 40대 남성군, 40대 여성군의 6개 집단으로 연구 대상을 o Co., Armonk, NY, USA)을 통해 이루어졌으며, p<0.05일 때 통계 적 차이가 있는 것으로 평가하였다. o 분류하여, 30 /s 각속도 및 90 /s 각속도에서 각 집단의 신전근력, 굴곡근력, 내번근력, 외번근력(최대 우력)의 평균치를 구하였다. A C B D Figure 2. Photographs show the measurement of the isokinetic strength for dorsiflexor (A), plantar flexor (B), invertor (C), and evertor (D) muscles.
Seung-Myung Choi, et al. Isokinetic Strength of Ankle Joint 145 결과 1. 등속성운동검사측정치연령과성별에따라분류된 6개집단중 20대남성군에서의발목관절신전근최대우력은 30 o /s 각속도상평균 44.8 Nm, 90 o /s 각속도상평균 26.2 Nm였다 (Table 1). 굴곡근최대우력은평균 90.1 Nm (30 o /s), 평균 60.4 Nm (90 o /s), 내번근최대우력은평균 30.6 Nm (30 o /s), 평균 17.2 Nm (90 o /s), 외번근최대우력은평균 20.9 Nm (30 o /s), 평균 13.1 Nm (90 o /s) 로나타났다. 30대남성군및 40 대남성군에서의측정치와비교시, 연령이증가함에따라통계적으로유의하게근력이저하되는양상을보였다 (Table 2). 20대여성군에서의발목관절신전근최대우력은 30 o /s 각속도상평균 26.5 Nm, 90 o /s 각속도상평균 15.8 Nm였다 (Table 3). 굴곡근최대우력은평균 59.8 Nm (30 o /s), 평균 35.5 Nm (90 o /s), 내번근최대우력은평균 13.5 Nm (30 o /s), 평균 7.9 Nm (90 o /s), 외번근최대우력은평균 9.8 Nm (30 o /s), 평균 5.2 Nm (90 o /s) 로나타났다. 30 대여성군및 40대여성군에서의측정치와비교시, 신전근력 (30 o /s 각속도 ) 과굴곡근력은연령이증가함에따라통계적으로유의하게근력이저하되는양상을보였으나, 내번근력과외번근력은유의한차이가없었다 (Table 4). Table 1. Peak Torques (Nm) for Ankle Joint Motion at 30 o /s of Angular Velocity in Male Age group Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 20s (n=20) 44.8±15.6 90.1±29.4 30.6±10.1 20.9±6.8 30s (n=20) 40.2±14.5 85.7±26.8 27.8±9.6 16.6±5.7 40s (n=20) 32.3±14.2 74.5±23.1 20.9±7.5 12.2±4.5 p-value <0.001 <0.001 0.016 0.025 Table 2. Peak Torques (Nm) for Ankle Joint Motion at 90 o /s of Angular Velocity in Male Age group Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 20s (n=20) 26.2±11.2 60.4±20.8 17.2±7.9 13.1±4.6 30s (n=20) 23.8±9.8 54.2±18.6 14.4±6.5 12.3±4.2 40s (n=20) 18.6±9.5 46.3±17.1 10.3±3.4 7.2±2.8 p-value 0.009 <0.001 0.031 0.002 Table 3. Peak Torques (Nm) for Ankle Joint Motion at 30 o /s of Angular Velocity in Female Age group Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 20s (n=20) 26.5±10.8 59.8±20.5 13.5±5.4 9.8±3.5 30s (n=20) 25.6±10.1 57.1±19.2 12.3±4.1 9.6±3.4 40s (n=20) 19.6±9.5 48.6±18.8 12.5±4.4 8.2±2.9 p-value 0.012 0.017 0.876 0.699 Table 4. Peak Torques (Nm) for Ankle Joint Motion at 90 o /s of Angular Velocity in Female Age group Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 20s (n=20) 15.8±9.3 35.5±16.5 7.9±3.1 5.2±2.1 30s (n=20) 14.4±8.5 32.9±15.2 7.4±2.9 4.9±1.9 40s (n=20) 13.9±7.1 25.1±12.9 6.9±2.5 4.8±1.9 p-value 0.758 0.011 0.791 0.943
146 Vol. 19 No. 4, December 2015 2. 연령에따른비교남녀를통합한 20대군, 30대군, 40대군간의비교에서 20대군의신전근최대우력은 30 o /s 각속도상평균 35.7 Nm, 90 o /s 각속도상평균 21.1 Nm, 굴곡근최대우력은평균 74.9 Nm (30 o /s), 평균 47.9 Nm (90 o /s), 내번근최대우력은평균 22.1 Nm (30 o /s), 평균 12.6 Nm (90 o /s), 외번근최대우력은평균 15.4 Nm (30 o /s), 평균 9.2 Nm (90 o /s) 였다. 30대군및 40대군에서의측정치와비교시신전근력, 굴곡근력, 내번근력, 외번근력모두연령이증가함에따라통계적으로유의하게근력이저하되는양상을보였다 (Table 5). 3. 성별에따른비교모든연령대를통합한남성군, 여성군간의비교에서남성군의신전근최대우력은 30 o /s 각속도상평균 39.1 Nm, 90 o /s 각속도상평균 22.9 Nm, 굴곡근최대우력은평균 83.4 Nm (30 o /s), 평균 53.6 Nm (90 o /s), 내번근최대우력은평균 26.4 Nm (30 o /s), 평균 14.1 Nm (90 o /s), 외번근최대우력은평균 16.6 Nm (30 o /s), 평균 10.9 Nm (90 o /s) 였다. 여성군에서의측정치와비교시통계적으로유의한근력의차이를보였으며, 30 o /s 각속도에서여성의신전근력은남성의 61.1%, 굴곡근력은 66.2%, 내번근력은 48.5%, 외번근력은 55.4% 정도인것으로나타났다. 또한 90 o /s 각속도에서는여성의신전근력이남성의 64.2%, 굴곡근력은 58.2%, 내번근력은 52.5%, 외번근력은 45.9% 의상대적인결손율을보이는것으로측정되었다 (Table 6). 4. 우세-비우세족부사이의비교성별과연령대를통합한우세족부와비우세족부간의비교에서우세족부의신전근최대우력은 30 o /s 각속도상평균 33.4 Nm, 90 o /s 각속도상평균 19.2 Nm, 굴곡근최대우력은평균 72.9 Nm (30 o /s), 평균 43.5 Nm (90 o /s), 내번근최대우력은평균 21.2 Nm (30 o /s), 평균 11.3 Nm (90 o /s), 외번근최대우력은평균 13.9 Nm (30 o /s), 평균 8.4 Nm (90 o /s) 였다. 비우세족부에서의측정치와비교시 30 o /s 각속도에서통계적으로유의한근력의차이를보였으며, 비우세족부는우세족부에비해신전근력은 88.6%, 굴곡근력은 90.1%, 내번근력은 85.1%, 외번근력은 85.6% 정도의상대적인결손율을나타냈다 (Table 7). 단, 90 o /s 각속도에서는우세-비우세족부사이의근력차이가줄었으며, 통계적으로유의한차이를보이지않았다. Table 5. Comparison of Differences on Peak Torques (Nm) by Age Angular velocity Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 30 o /s 20s (n=40) 35.7±16.6 74.9±23.8 22.1±9.3 15.4±7.3 30s (n=40) 32.9±15.4 71.4±20.9 20.1±9.1 13.1±4.9 40s (n=40) 25.9±13.1 61.6±18.5 16.7±7.8 10.2±3.4 p-value 0.008 <0.001 0.029 0.031 90 o /s 20s (n=40) 21.1±9.1 47.9±18.3 12.6±4.3 9.2±3.3 30s (n=40) 19.1±8.3 43.6±17.8 10.9±3.6 8.6±3.1 40s (n=40) 16.3±7.9 35.7±16.8 8.6±3.1 6.1±2.4 p-value 0.041 <0.001 0.028 0.035 Table 6. Comparison of Differences on Peak Torques (Nm) by Sex Angular velocity Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 30 o /s Man group (n=60) 39.1±16.8 83.4±25.7 26.4±9.4 16.6±5.8 Woman group (n=60) 23.9±9.7 55.2±19.1 12.8±4.8 9.2±3.3 Deficit ratio (%) 61.1 66.2 48.5 55.4 p-value <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 90 o /s Man group (n=60) 22.9±16.6 53.6±23.8 14.1±9.3 10.9±7.3 Woman group (n=60) 14.7±15.4 31.2±20.9 7.4±9.1 5.0±4.9 Deficit ratio (%) 64.2 58.2 52.5 45.9 p-value 0.002 <0.001 <0.001 <0.001 Statistical analysis by Student t-test.
Seung-Myung Choi, et al. Isokinetic Strength of Ankle Joint 147 Table 7. Comparison of Differences on Peak Torques (Nm) by Dominancy Angular velocity Dorsiflexion Plantarflexion Inversion Eversion 30 o /s Dominant foot (n=60) 33.4±14.8 72.9±21.8 21.2±7.1 13.9±4.8 Non-dominant foot (n=60) 29.6±12.5 65.7±20.9 18.0±6.3 11.9±4.1 Deficit ratio (%) 88.6 90.1 85.1 85.6 p-value 0.005 0.012 <0.001 <0.001 90 o /s Dominant foot (n=60) 19.2±9.1 43.5±15.1 11.3±4.1 8.4±3.0 Non-dominant foot (n=60) 18.4±8.8 41.3±14.4 10.3±3.9 7.6±2.9 Deficit ratio (%) 95.8 94.9 91.2 90.5 p-value 0.516 0.421 0.295 0.112 Statistical analysis by Student t-test. 5. 한국인성인에서의정상근력연령과성별을통합한총 120 발목관절에대한등속성운동검사상의최대근력치는 30 o /s 각속도상신전근력이평균 31.5 Nm, 굴곡근력이평균 69.3 Nm, 내번근력이평균 19.6 Nm, 외번근력이평균 12.9 Nm였다. 또한 90 o /s 각속도에서는신전근력이평균 18.8 Nm, 굴곡근력이평균 42.4 Nm, 내번근력이평균 10.8 Nm, 외번근력이평균 8.0 Nm였다. 외번-내번근력비 (evertor/invertor strength ratio) 는 30 o /s 각속도에서 0.658, 90 o /s 각속도에서 0.741로분석되었다. 고찰 만성발목관절불안정증환자에대한수술고려시기능적불안정성과기계적불안정성을모두고려하여적절한치료방침을결정해야하며, 이를위해정확하고객관적인측정방법이필요하다. 11) 본연구에서는발목관절의기능적불안정성에대해환자가호소하는주관적인증상이외의객관적인진단방법에대해주목하였으며, 근력을측정할수있는가장정확한방법중의하나인등속성운동검사를이용해비골근력을평가하는것이기능적불안정성을반영하는좋은지표가될수있다고가정하였다. 단, 비골근에의한외번근력을포함하여발목관절의운동과관련된정상근력에대해서는현재까지명확한국내자료가없는실정으로, 저자들은먼저한국인성인에서의정상근력범위를파악하여이를기능적불안정성진단의기준치로삼고자하였다. 등속성운동 (isokinetic exercise) 이란가해지는힘과는상관없이미리정해진각속도로움직이는기구를이용한운동으로, 관절운동범위의처음부터끝까지최대한의저항 ( 근력증가를위한자극 ) 을가할수있는장점이있어등척성운동 (isometric exercise) 이나등장성운동 (isotonic exercise) 에비해근력강화효과가뛰어나다는것이여러임상실험및근전도검사를통해입증되었다. 12-14) 느린각속도 ( 높은저항 ) 에서는근력증가효과가크고, 빠른각속 도 ( 낮은저항 ) 에서는근지구력강화효과가큰것으로알려져있다. 15) 스포츠손상및수술후의재활운동은대개등척성운동, 등장성운동, 등속성운동의순서로진행되며, 등속성운동은재활후기에주로사용되어스포츠활동으로의복귀를판단하는기준으로이용된다. 일반적으로흔히사용되는도수근력검사는등척성운동검사로서주관적인요소가반영될가능성이있고재현성이떨어지는반면, 16,17) 등속성운동검사를이용한근력측정은객관적인검사기록과정보를제공하고관찰자간재현성이높다는장점이있다. 13,18) 등속성운동검사의원리는미리설정해놓은각속도를초과하기위한힘을동력계축의모멘트로변환하여기록하는것으로, 피험자가미리설정된각속도에도달하지못할경우 0으로기록되며건측에비해 100% 결손율을보이는것으로분석된다. 19) 또한관절운동시의통증이심하거나검사자세를취하지못하는경우, 관절운동범위의제한이있는경우, 피험자의순응도나운동방법에대한적응도가떨어지는경우, 보조자의숙련도가미숙한경우에도정확한검사가이루어지기힘들다. 5,17,20) 본연구는정상인을대상으로시행되었으므로통증이나관절운동제한과같은변수를줄일수있었으나, 최대한의힘으로검사를시행하도록격려하였음에도불구하고피험자각각의순응도차이가측정결과에미치는영향을완전히배제할수는없었다. 그러나검사방법과관련된가장큰문제점은저자들마다그리고측정부위마다피험자의자세나기계의각속도설정등에차이가있어, 객관적이고정확한비교가어렵다는점이다. 본연구에서는내번또는외번력에하퇴부의부가적인회전력 (unwanted accessory movement of tibial rotation) 이작용하는것을최소화하기위해슬관절을 10도정도굴곡시킨자세에서검사를시행하였으며, 검사보조자가피험자의슬관절전방부을눌러지지대위에서의다리움직임을최소화시켰다. 또한다른부위에서발생하는근력의영향을배제하기위해양손으로고정된손잡이를잡는대신가슴위에손을모은상태로검사를진행하였다. 슬관절의굴곡각도에따라슬괵근 (hamstring muscles) 의작용및경골의회전이발목근력에영향을줄수있으
148 Vol. 19 No. 4, December 2015 며, 2,20) Lentell 등 20) 은등속성운동검사시슬관절을 10도굴곡할때슬괵근의운동유발전위가 70도굴곡할때보다유의하게적었음을보고한바있다. 등속성근력검사시각속도를너무고속으로설정하면피험자의힘을충분히반영하지못하며, 너무저속으로설정하면저항이환자의힘보다커서검사를진행하기어려운경우가생기므로, 발목관절에가장적합한각속도를설정하는것이매우중요하다. 본연구에서는모든저자들이직접여러가지각속도에서의예비검사를경험한뒤, 최대근력을확인하기위한느린속도의 30 o /s 각속도와빠른관절운동시에요구되는근력을확인하기위한 90 o /s 각속도에서운동검사가이루어졌다. 향후여러기관에서의보고와추가적인연구를통해발목관절의등속성근력검사를위한최적의각속도와측정자세가보편적인기준으로정해져야할것이다. 만성발목불안정증과비골근에의한외번근력과의연관성에대해서는최근까지도상반되는연구결과들이보고되고있어이에대한논란이많다. Balduini와 Tetzlaff 21) 는발목염좌후지속적인불안정성을호소하는환자들의 66% 에서비골근의근력약화가있었다고보고하였으며, 다른저자들도만성발목불안정성과비골근약화와의밀접한상관성을보고하면서비골근근력강화를재활치료의가장중요한요소로제시하였다. 3,7) 그러나이연구들은모두도수근력검사를통해근력을측정하였고, 동일한피험자를대상으로등속성운동검사를이용한근력검사와도수근력검사를시행하여비교해본결과, 22) 피험자의 21% 41% 에서도수근력검사의측정치가등속성운동검사에의한근력측정치에비해유의하게낮게측정되었음을고려해볼때상기연구결과를객관적으로적용하기에는어려움이있다. Lentell 등 2) 은만성발목불안정증환자들을대상으로한등속성운동검사결과, 환측과건측사이에근력에는통계적으로유의한차이가없었으나균형감각결손 (balance deficit) 을평가하는 Romberg 검사 4) 에서는유의한차이를보여, 비골건의근력저하보다발목관절주변의고유수용감각 (proprioception) 저하가기능적불안정성의주원인이라고보고하였다. Hwang 등 23) 도발목불안정증환자들의환측과건측을비교한연구에서내번근력및외번근력모두통계적으로유의한차이를보이지는않았으나, 내번근력이외번근력에비해상대적으로더많은약화를보였으며, 이는외측인대손상후내번운동시의통증에따른내번근의무용성위축 (disuse atrophy) 이원인이라고보고하였다. 외측불안정성을극복하기위한보상작용으로외번근을많이사용함으로써외번근의근력약화가상대적으로더적다라는가설은기존연구들 3,6,7,21) 에서보고된발목관절외측인대손상후의외번근, 즉비골근위약과는상반되는개념이다. 또한발목관절의외번운동은외번근의구심성 (concentric) 수축에의한것이아니라내번근의편심성 (eccentric) 수축에의한것이며, 내번근의편심성수축을통해무게중심의외측이동을조절하여발목관절의안정성이유지된다는보고가있다. 5) Baumhauer 등 8) 은재발 성발목염좌환자들의 30 o /s 각속도에서의외번-내번근력비가 0.7 정도이며, 이수치가상승할수록불안정성이악화된다고보고하였다. Wilkerson 등 5) 도외번-내번근력비를회복시키는것이발목관절의불안정성치료에서매우중요하며, 30 o /s 각속도에서 0.7 0.9, 120 o /s 각속도에서 0.65 0.85를유지하는것이외번근과내번근사이의정상적인균형이라고하였다. 본연구에서측정된외번- 내번근력비는 30 o /s 각속도에서 0.658, 90 o /s 각속도에서 0.741이었으며, 발목불안정성이없는다양한연령층과성별을대상으로하였기에상대적으로낮은수치를보인것으로생각된다. 발목관절불안정성과외번근또는내번근약화와의정확한상관관계에대해서는본연구에서도출된정상근력자료를바탕으로만성발목관절불안정증환자들과의비교연구, 만성불안정증수술전후의발목관절근력변화에대한연구등을통해추가적인분석이필요할것으로생각한다. 또한외번-내번근력비측정이발목관절의기능적불안정성을진단하는효과적인평기지표가될수있는지에대해서도추가연구가필요하다. 다만, 기존의연구들에서등속성운동검사의측정방법에있어피험자의자세나관절의각도, 기계의각속도설정등에대해저자들마다각기다른방법으로근력검사가이루어졌다는점이다양한결과가보고되는이유중하나라고판단되므로, 이에대한표준화된기준설정이선행되어야한다. 발목관절등속성운동검사에서남녀간의성별에따른차이에대해, Kang과 Jang 15) 은여성의내번근최대우력은남성의 67%, 외번근최대우력은 62% 정도라고보고하였다. 본연구에서는발목의 4가지기본관절운동모두에서남녀간의유의한차이를보였으며, 30 o /s 각속도에서여성의신전근력은남성의 61.1%, 굴곡근력은 66.2%, 내번근력은 48.5%, 외번근력은 55.4% 였다. 또한우세족부와비우세족부사이에 30 o /s 각속도에서유의한근력의차이가있었으며, 비우세족부는우세족부에비해신전근력은 88.6%, 굴곡근력은 90.1%, 내번근력은 85.1%, 외번근력은 85.6% 로상대적인결손율을보였다. 국내에서도등속성운동검사의임상적활용은폭넓게이루어지고있으며근골격계손상후의재활치료와효과판정, 특히스포츠의학에서환자들의근육상태를양적, 객관적으로평가하여강화시켜야될근육을선택적으로훈련시킴으로써기능회복속도를향상시키고, 스포츠손상의재발을예방하는데이용되고있다. 정형외과영역에서는주로슬관절십자인대재건술후의근력평가, 견관절회전근개파열에대한수술전후의기능평가등에이용되고있다. 또한슬관절및견관절의관절운동에관여하는주요근육들에대한한국인에서의정상근력에대한연구도이루어져있다. 24,25) 발목관절에서는주로아킬레스건파열에대한비수술적치료또는수술후의족저굴곡력회복에대한객관적인평가로등속성운동검사를이용하였던연구들이보고되어있다. Cha 등 26) 은아킬레스건봉합술후재활경과에대한평가시단일하지거
Seung-Myung Choi, et al. Isokinetic Strength of Ankle Joint 149 상 (single heel raise) 시기와등속성운동검사가족저굴곡력회복정도를파악하는좋은지표가되며, 최종임상결과와밀접한상관관계를보였음을보고하였다. 이연구에서수술 3개월째에측정된등속성족저굴곡력은 30 o /s 각속도에서평균 69 Nm, 120 o /s 각속도에서평균 41 Nm의최대우력을보였으며, 건측에비해환측의족저굴곡력은평균 69% 정도였다. 등속성운동검사를이용하여만성발목불안정증환자에서나타나는근력변화의특징과수술적치료또는재활치료후의근력향상여부, 근력향상과임상결과와는어떤상관관계가있는지에대한연구들이이루어지고있으나, 다양한연령대의환자들을대상으로발목관절의 4가지운동근력모두를분석한보고는찾을수없었으며, 대부분반대쪽발목의근력을정상기준으로삼아결론을도출하였다. 5,7,10,18,21,23) 만성발목불안정증환자에서반대쪽발목을기준으로삼을경우우세-비우세족부사이에존재하는근력의차이가연구결과에상당한영향을줄수있으며, 2,4,27,28) 대조군을선정하는경우비뚤림 (bias) 이발생할가능성이존재한다. 또한인종과연령, 성별에따라근력의차이가있음을고려할때, 이를국내환자들에게그대로적용하기에는어려움이있어, 저자들은한국인정상성인에서의발목관절근력정상치를알아보고나이와성별, 우세-비우세족부에따른차이를분석하였다. 본연구에서발목관절의근력은남녀성별에따른차이를보였고나이가많아질수록약화되는경향을보였으며, 40대이후에서뚜렷한감소를보였는데이는정상한국인견관절및슬관절에서의근력특징과 24,25) 상당부분일치하는결과였다. 여성에서는외번근과내번근에서연령증가에따른근력감소가통계적으로유의하지않았는데, 그이유로는외번및내번근이굴곡, 신전근에비해상대적으로근섬유의단면적 (cross-sectional area) 이작아근력또한약하며, 근력의절대치가작기때문에노화에따라근력의감소도작은것으로유추된다. 15) 우세-비우세족부에따른근력차이에서는우세족부가비우세족부에비하여유의하게큰근력을보였으며그차이는 10% 15% 였고, 이는 Elliott 27) 및 Grace 등 28) 의연구와일치하는결과였다. 만성발목불안정증환자에서근력을측정할때만약불안정증이있는족부가우세족부라면, 실제로는근력의약화가있다하더라도비우세족부를기준으로할시근력약화가없는것으로측정될수도있을것이다. 따라서발목근력측정시우세-비우세족부에대한고려는필수적이며, 우세수부가우세족부를유추하는데도움이되지만항상일치하는것은아니므로근력검사전자세한문진과이학적검사를통해우세족부를확인하는것이필요하다고생각한다. 본연구의제한점으로는첫째, 등속성운동검사를통한발목관절의근력측정은고정된하지에대해족부가움직이는개방역학적운동사슬 (open-kinetic chain) 개념의검사로구심성근력을측정하는것이나, 실제보행시에는고정된족부에대해하지가움직이는폐쇄역학적운동사슬 (closed-kinetic chain) 개념의운동이 이루어진다는점이다. 5) 편심성수축이란운동시에근육의수축 이진행되면서근섬유의길이가길어지는수축현상으로신체분절의운동을감속하는역할을하며, 에너지소모에비하여발생되는힘이동심성수축보다현저히큰운동이다. 29) 인체의거의모든운동은근육의동심성수축으로인한가속현상과편심성수축에의한감속현상이적절히일어나도록되어있으며특수한외압이걸리는작업이나스포츠동작일경우에는그에필요한편심성수축이잘훈련되어야만신체분절의안정된운동이가능하다. 29) 여러저자들이발목관절의동적안정성을유지하는기전에근육의편심성수축이중요하며구심성수축보다더많은기여를한다고보고하면서, 5,30) 최근에는발목관절의편심성근력을측정하고이를분석하는연구가활발하다. 향후발목관절의운동과관련된근육들에대한편심성근력측정을통해실제보행및발목염좌시의발목관절안정성과관련된근력분석이필요하다고생각한다. 둘째, 피험자의체중을보정한측정치를제시하지못했다는점이다. 체중은체내근육량과비례하고이는근력에밀접한영향을미치기때문에, 체중에의한근력의차이를보정하는과정이선행되었어야집단간의측정치에대한더욱객관적인비교가가능하였으리라생각된다. 결 정상한국인성인에서등속성운동검사상발목관절의신전근력은평균 31.5 Nm, 굴곡근력은평균 69.3 Nm, 내번근력은평균 19.6 Nm, 외번근력은평균 12.9 Nm였다 (30 o /s 각속도 ). 발목관절의근력은나이가많아질수록약화되는경향을보였으며, 특히 40 대이후에서뚜렷한감소를나타냈다. 남녀성별에따른차이를보였고, 우세및비우세족부사이에유의한근력차이가있었다. 발목관절손상환자에대한근력평가및치료방침의결정, 재활치료결과의평가시유용한참고치가될수있을것으로생각되며, 본연구에서의자료를바탕으로향후발목관절불안정증환자들과의비교연구, 만성불안정증에대한수술전후의발목관절근력차이, 임상결과와근력회복정도사이의상관관계등에대한추가적인분석이필요할것으로생각한다. 론 REFERENCES 111 DiGiovanni CW, Brodsky A. Current concepts: lateral ankle instability. Foot Ankle Int. 2006;27:854-66. 222 Lentell G, Katzman LL, Walters MR. The relationship between muscle function and ankle stability. J Orthop Sports Phys Ther. 1990;11:605-11. 333 Bosien WR, Staples OS, Russell SW. Residual disability following acute ankle sprains. J Bone Joint Surg Am. 1955;37:1237-43. 444 Freeman MA, Dean MR, Hanham IW. The etiology and preven-
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