J Korean Orthop Assoc 2006; 41: 361-367 굴곡을중심으로본정상성인고관절의운동범위 김근우 이태훈 남우동 유기형 Normal Adult Hip Range of Motion Focusing on Hip Flexion Purpose: We performed this study to ascertain the range of hip motion during the activities of daily living in Koreans and determine the value of the clinical measurements. Materials and Methods: Twenty-one volunteers were enrolled in this study. The hip range of motion was measured with three-dimensional CT and fluoroscopy of the hip in the supine, sitting cross-legged and squatting position. Hip flexion and extension in various conditions were also measured. The reference lines were defined in the pelvic bone. Results: The supine hip reflected the anatomic structure of the proximal femur rather than 0 degree. Symmetrical 114.1 o of flexion and 41.0 o of external rotation were observed in the sitting cross-legged position. The sum of the abductions was 70.4 o. In the squatting position, the measured hip flexion was 87.4 o. The hip flexion increased when hip abduction was combined. An average hip extension of 17.0 o was noted during the Thomas test. Conclusion: More than 120 o of hip flexion does not occur in neutral rotation and abduction. More than 100 o of hip flexion is observed only with a hip abduction. A large amount of spinal movements appears to be needed for both squatting and sitting cross-legged positions. Less than 17 o of measured flexion contracture in the Thomas test means an extension block rather than a real flexion contracture. Key W ords: Hip, Range of motion, Computed tomography 서론일상생활에요구되는고관절의운동범위에대한연구는병적고관절에대한임상적접근을위해서도중요하지만, 소아고관절질환의연구, 인공고관절삽입물의위치선정, 삽입물탈구의연구그리고새로운삽입물의개발이나, 고관절주위절골술후의정상관절운동의설정등에매우중요한의미를가지고있다. 그러나현시점에서정상고관절의운동범위에대한보고는그리많지않아, 주로임상적인방법에대한예시이거나대략의기준값정도가대부분이다 1,5). 이러한제한적인보고중특히일상생활에필요한고관절의운동범위에대한연구는 교과서적인언급이외에는찾아보기힘들고 5) 그나마서구적인생활을위한측정치로, 바닥생활을하는동양인의관절운동범위에대한연구는그수가적다 6). 저자는척추와골반등의운동을배제한순수한고관절만의운동범위를범위를측정할수있는가장정확한방법은 3차원단층촬영을사용한방법이라는점과한국인의생활이주로딱딱한침상, 좌식화장실, 양반다리의독특한세자세로대변될수있다는점에착안하여본연구를계획하였다. 본연구는굴곡에중점을두고, 일반적인한국식생활을위한고관절만의순수한운동범위를알아보고, 외전과회전상태에따른고관절의굴곡을측정하며, Thomas 통신저자 : 유기형강원도춘천시효자 3 동 17-1 강원대학교병원정형외과 TEL: 033-258-2208 FAX: 033-244-2205 E-mail: drbone@kangwon.ac.kr Address reprint requests to Kee Hyung Rhyu, M.D. Department of Orthopaedic Surgery, Kangwon National University Hospital, 17-1, Hyoja 3-dong, Chuncheon 200-722, Korea Tel: +82.33-258-2208, Fax: +82.33-244-2205 E-mail: drbone@kangwon.ac.kr 361
362 검사법을포함한임상적인계측의의미에대하여알아보고자하였다. 대상및방법 1. 대상전산화단층촬영시발생할수있는방사선조사및이의장단기적인폐해에대하여충분한설명을듣고사전동의를한자원자중, 아무런병력이없이건강하며젊은자원자를 1차대상으로하였다. 이들중전산화단층촬영기안에서무리없이여러가지자세를취할수있는특정체격조건을갖는 14명 (28고관절) 과, 투시촬영검사에만동의한 7명 (14고관절) 을최종대상으로하였다. 대상은모두오른손잡이인남성으로, 평균연령은 26.8세 (24-31세) 였다. 신장은평균 171.5 cm (169-173 cm), 체중은평균 65.1 kg (60-74 kg) 이었다. 전산화단층촬영에동의한대상은일련번호를부여한후난수표를이용하여 7명씩두군으로나누었다. 였다. 방사선조사량때문에촬영범위는대좌골절흔의인접근위부에서대퇴소전자원위부까지로최소화고노출시간을반으로줄여촬영하였다. 촬영은한장소에서동일기기 (light speed, GE, USA) 로시행하였다. 얻어진영상을프로그램 (Rapidia, Infinitt, Korea) 을이용하여 3차원으로재구성하고내장되어있는도구를이용하여필요한방향으로회전시킨후운동범위를측정하였다. 굴곡은양측골반의모양이완전히겹치는정측면영상에서대좌골절흔의원위직선기시부와좌골조면의후방부를잇는직선을기준으로측정하였다 (Fig. 1). 회전은대퇴경부가가장잘보이는영상을택하여양측좌골극을잇는직선과대퇴경부의장축이이루는각도로정의하였다 (Fig. 2). 외전 / 내전은전후면혹은상하면영상에서양측좌골조면의원위부를잇는선에직각인가상의선과대퇴장축이이루는각을택하였다 (Fig. 3). 모든운동은양반다리및쪼그려앉는자세에서측정한값에서앙와위에서측정한값을뺀순수한고관절만의운동 2. 전산화단층촬영을이용한운동범위의측정한군은앙와위와양반다리를한자세, 다른한군은앙와위와최대한쪼그려양손으로무릎을감싸배에붙인후옆으로누운두자세에서전산화단층촬영을시행하 Fig. 1. (A) Hip flexion in the supine position was measured in the reconstructed CT images. Hip flexion during (B) sitting crosslegged and (C) squatting position. The white line indicates the reference line and the black one indicates the long axis of the femur. An angle between the two lines is the angle of hip flexion in each film. In order to define hip flexion, the angle at the supine position was subtract from the angle at each motion of the same person. Fig. 2. Hip abduction/adduction was measured in the reconstructed CT images with the same pattern used for measuring the level of hip flexion. Image (A) was obtained from the supine position, (B) was from the sitting cross-legged and (C) was from the squatting position.
363 범위로기록하였다. 측정자내오차를줄이기위하여서로다른시기에 3회반복측정하여신뢰도를확인하고세측정의중간값을대표값으로사용하였다. 쪼그려앉는자세를취한군에대하여는전산화단층촬영 1개월후에다시동의를얻어투시장치를이용하여둔부와양측발 뒤꿈치를모두바닥에대고앉는최대한의쪼그린자세 (full squatting) 와앙와위를촬영하여전산화단층촬영에서얻어진값과비교하였다 (Fig. 4). 3. 고관절굴곡및 Thomas test 투시촬영에만동의한 7명을대상으로투시검사를시행하였다. 고관절의외전, 회전이중립인상태에서양측골반과하지가완전히겹치는앙와위정측면영상을얻고그상태로부터굴곡을시작하여최대고관절굴곡을계측하였다. 중립외전상태를유지하고최대내회전, 외회전에서각각같은과정을각각반복하였으며, 중립회전의 30도내전, 외전상태에서역시각각고관절의최대굴곡을반복하여계측하였다. 마지막으로반대편다리를최대한배에붙인 Thomas 검사시의고관절의상태를계측하였다. 4. 통계개인이나좌우의차이를비교하기위해 Mann- Whitney 검정, 쌍 T-검정, Pearson 상관분석을사용하였다. 통계는프로그램 (SPSS, version 10.0, Chicago, USA) 를사용하였다. Fig. 3. Hip rotation was measured using the same method used in flexion and abduction. Image (A) was obtained from the supine position, (B) was obtained from the sitting cross-legged and (C) was obtained from the squatting position. 결과굴곡의기준선으로삼은대좌골절흔의원위직선부로부터좌골조면의후방부를연결하는직선은테이블에대하여평균 25.4 (4.0도신전상태로측정되었다. 좌우측에서의차이는관찰되지않았다 (p=0.60). 앙와위는기준선으로부터 30.33±4.8도굴곡이었으 Fig. 4. Fluoroscopic images obtained from the volunteer shown in figure 1 (C). Image (A) was obtained from the supine position and (B) was obtained from the forceful full squatting.
364 Table 1. Normal Hip Flexion from the Supine Position in Various Positions and Conditions Positions Hip flexion ( o ) Maximal hip flexion Hip flexion ( o ) Sitting cross-legged in CT 114.1±9.7 Neutral 97.5±5.7 Squatting in CT 87.4±12.6 Maximal internal rotation* 76.2±6.2 Full-squat in fluoroscopy 92.9±11.0 Maximal external rotation* 78.1±5.7 30 o adduction 88.4±8.4 30 o abduction 126.2±7.9 *Hips were in neutral abduction, Hips were in neutral rotation. 며, 이는테이블을기준으로 5.0±2.8도굴곡에해당되었다. 좌우측의차이는관찰되지않았다 (p=0.15). 관상면의운동으로는우측은 6,5±2.2도, 좌측은 4.8±2.8도내전으로측정되었고좌우의차이는없었다 (p=0.08). 회전은우측이 10.2±10.2, 좌측이 9.3±9.0도외회전으로측정되었다. 양반다리의경우고관절의굴곡은평균 114.1±9.7도 ( 우측 115.0±9.8, 좌측 113.1±10.3), 회전은평균 41.0±8.2도외회전 ( 우측 42.2±8.7, 좌측 39.9±8.1 도 ) 으로측정되었으며, 좌우측간의차이는없었다 (p=0.24, 0.62). 관상면의운동으로는양측외전의합은 70.4±7.6도로측정되었다. 우측은 38.5±4.4, 좌측은 31.9±5.0도로우측이좌측에비해더외전되었다 (p= 0.02). 쪼그려앉는동작에서고관절의굴곡은평균 87.4± 12.6도 ( 우측 87.4±13.5, 좌측 87.4±13.1도 ) 로양측의차이는없었다 (p=0.90). 관상면은우측은외전 1.5±1.8 도, 좌측은내전 7.7±6.3도로측정되어좌우의운동의차이가있었다 (p=0.03). 회전은우측은 10.3±5.1도, 좌측은 14.7±5.3도외회전을보였다. 추가로시행한쪼그려앉는군에대한투시방사선검사에서는완전히쪼그렸을때고관절의굴곡은 92.9±11.0으로전산화단층촬영에서의측정치보다평균값은약간증가했으나통계적인차이는없었다 (p=0.49). 외전과회전이중립위일때고관절의최대굴곡은 97.5 ±5.7도이었다. 중립외전에서시행한굴곡은최대내회전일때 76.2±6.2도, 최대외회전일때 78.1±5.7 도로계측되었다. 중립회전에서는최대내전일때 88.4±8.4 도, 최대외전에서 126.2±7.9로변화하였다 (Table 1). Thomas test에서검사측대퇴부가들리기직전인최종상태에서의고관절의상태는평균 16.9±3.0도의신전상태였다. 고찰고관절의운동범위를측정할때가장혼돈을겪게되는것은측정의기준점과 0도상태에대한정의의모호함이다. 임상적인측정법 1,5) 은침상이나가상의요추를기준으로측정하도록기술하고있으나, 그경우환자의자세에따른변이의폭이크고, 같이일어나는요추의움직임을고관절의움직임과구분할방법이없다. 방사선사진을이용한방법은이러한문제들을부분적으로해결할수있지만각도에따라계측치가변할수있으며측면영상의경우좌우의구분이힘들고, 동시에일어나는세평면의운동을같이계측할수없는문제를안고있다. 이단점을극복하기위해동역학적또는수학적방법등이보고되고는있으나 2,9), 이들방법은고가의장비가요구되고, 임상적인적용이어려워많이이용되지못하고있다. 3차원재구성전산화단층촬영은기준선만확실하다면고관절의운동만을따로계측할수있고, 세축상의운동을동시에측정할수있는장점이있다. 그러나작은촬영장치안에서사람이동작을취하기가힘들고방사선노출에대한우려가있어문헌고찰상이제까지의보고는거의없었다. 본연구는좁은단층촬영기내에서동작을취할수있는비교적마르고작은일정한체형으로, 연령이나성별, 오른손잡이등가능하면모든조건이비슷한자원자를대상으로하여시행되었다. 물론정해진동작을취하기위해요추의굴곡이많이요구되었으나, 모든계측의기준선은골반내에있었고, 앙와위의값을시작점으로하였으므로측정값의오류를충분히최소화할수있었다고생각한다. 전형적인골반전산화단층촬영시의방사선피폭은 10에서 20 msv 정도로알려져있다 7,10). 그러나 1989년에영국내에서촬영되는모든전산화단층촬영에서의효과적방사선피폭정도 (effective dose of radiation) 는
365 5 msv 이내였다는보고가있었고 8), 본연구에사용된촬영기와유사한조건으로측정한실험에서도피폭은 4.4 msv 로측정되어 3) 나선형단층촬영기기를사용하면방사선피폭량을많이줄일수있음이보고된바있다 4). 본연구에서는 1인당 2회의촬영이시행되었으나각촬영시전압과촬영부위를최소한으로감소시키고노출시간을정상적인골반촬영의 1/2 가량으로줄여연구를시행하였으므로이론적으로는한번의정규골반검사혹은약간상회하는정도의피폭이가해졌다고생각한다. 또한투시영상을사용한검사에서도전체에서모두 30초이내의노출로검사를마쳐안전범위이내로피폭량을최소화하였다. 고관절운동측정의기준선은일반적으로전상장골극과치골결합을이은선이나, 전상장골극과후상장골극을잇는가상의선 9) 등이사용되었다. 그러나이선들은단순축상방사선사진에서는보이지않으며, 좌우의구분이명확치않아임상적으로쉽게사용할수는없다. 본연구에서고관절굴곡의기준선으로삼은선은일반적인축상방사선사진에서도쉽게확인할수있는선으로계측치전반에걸쳐비교적적은변이를보여향후방사선사진을이용한고관절의운동계측에도유용하게활용될수있을것으로생각한다. 임상적으로측정하여 0도로정의된앙와위의위치는명확치않았다. 본연구에서앙와위는 5-6도의내전으로, 중앙선을기준으로 9도내전된대퇴골의해부학적축보다는약간덜내전되어있으나거의유사하였고, 10도전후의외회전또한대퇴골의전향각과유사한양상을보여앙와위가해부학적인대퇴골의구조를잘반영하는자세임을알수있었다. 양반다리는앙와위로부터 115도가량의고관절고도굴곡과 35도이상의외전, 40도이상의외회전이동시에일어나야하는자세로인공고관절을시행받은환자의경우탈구가일어나기는힘든위치지만비구삽입물의방향에따라쉽게비구연과주대경부가충돌을일으킬수도있는복잡한자세임을알수있었다. 그러나쪼그려앉는자세는이와는다른양상을보였다. 저자들은육안으로보기에 120도이상의고도굴곡이요구되는쪼그린자세에서의고관절굴곡이예상보다적었던것이단층촬영기내에서의불충분한자세가원인일수있다고생각하였다. 그래서동일한자원자들에게둔부와양측족저부가 모두바닥에닿는완전히쪼그린자세를취하게하여실시간투시영상으로다시굴곡을측정하였으나그결과는전산화단층촬영을사용한측정과유사하였다. 이것은쪼그려앉기위해 120도이상의고관절고도굴곡이필요하다고기술한 Mulholland와 Wyss 6) 의과거의보고와상충되나최근에이저자들은이전의보고를수정하여 30 명의인도인을대상으로한동역학연구에서쪼그려앉는동작을위해필요한고관절의최대굴곡은평균 94도라고발표하며 (unpublished data) 2) 본연구의결과를뒷받침하였다. 이는결국임상검사로측정된중립위로부터의 120-130도의고관절굴곡은일상생활에서일어나지않으며이운동의많은부분을요추의운동이차지하고있음을시사한다고할수있다. 본연구의결과와위의보고들을종합하면, 중립위로부터의고관절굴곡의정상범위는 100도를넘지않을것임을유추할수있다. 그러나이런제한된굴곡만으로는아무리척추의운동이많이추가된다고해도일상생활을위해복잡한모든동작을다취할수는없다. 양반다리와같이좀더다양한자세를위하여는외전이나회전중적어도하나라도동반될경우최대굴곡이증가될수있어야한다. 이를입증하기위해시행한연구의결과에서굴곡은고관절의회전만이동반된경우모두유의하게감소하였으며, 외전이동반된경우만이유의하게증가하였다. 이는외측경사와전향각이있는비구의해부학적형태에기인하는것으로생각되며, 외전일때와같이비구의형태와같은방향의운동이동반되면대퇴골과의충돌없이더넓은범위의고관절운동이가능한것으로추측된다. Thomas test는임상적으로쉽게고관절의굴곡구축을측정할수있는좋은검사법이다. 그러나전술한바와같이고관절의정상굴곡범위가 120-130도가아닌 90-100도라면건측의하지를배에붙일정도로최대한구부려검사하면오히려골반이과도굴곡하여고관절의굴곡구축은과대평가될수밖에없다. 본연구에서 Thomas 검사시의측정측고관절은평균 17.0도가량신전되어있었다. 이것은만일 15도가량의신전상태에서구축이있는환자는굴곡구축이없는것으로판정되고, 반대로 5도이내의경한굴곡구축이있는환자는 20 도가넘는굴곡구축이있는것으로판정되는오류를불러일으킬수있다는것을의미한다. 절골술이필요한경
366 우라면이러한문제는심각한결과를낳을수있다. 따라서 Thomas 검사시의건측은요추후방부가바닥에닿을정도까지만가볍게굴곡시킨후검사하여야비교적정확한굴곡구축을측정할수있을것으로생각된다. 본연구에는앙와위에서의회전이나, 쪼그린자세에서의외전등과같은일부동작의경우개인차가커서통계적인분석을할수없었고, 자원자의수가적었으며, 방사선조사량의문제로좀더세분된위치에서의분석이이루어지지않은등의단점이있다. 그러나아직까지보고가없었던한국식생활을위한고관절만의운동에대한직접측정으로서중요한의미를갖고있다. 또한유용한굴곡측정의기준선을확인하였고, 굴곡과신전에대한임상검사법의의미를알아볼수있는좋은계기가되었다고생각한다. 결론임상검사에서의측정과는달리정상고관절은외전이동반되지않는경우 90-100도이상의굴곡은일어나지않았다. 양반다리는많은외전과외회전이동반된고도굴곡의자세인반면쪼그려앉는자세는 90도전후의고관절굴곡과많은척추의움직임이동반되어일어나는동작으로측정되었다. 아울러 Thomas 검사법으로는고관절의굴곡구축이과대평가될수있으므로임상적인활용시많은주의가요구된다. 참고문헌
367 = 국문초록 = 목적 : 한국적인생활을위해필요한고관절의운동범위를확인하고, 임상검사의유용성을알아보고자하였다. 대상및방법 : 체격이유사한 21 명의자원자를대상으로하였다. 3 차원전산화단층촬영과투시영상을이용하여양반다리와쪼그린자세에서고관절운동범위와, 고관절회전및외전에따른굴곡과신전을계측하였다. 운동의기준선은골반골내에서정의하였다. 결과 : 앙와위는근위대퇴골의해부학적인구조를반영하는자세였다. 양반다리는굴곡평균 114.1 도, 41.0 도외회전으로좌우의차는없었다. 외전은좌우의합이 70.4 도였다. 쪼그려앉는동작의굴곡은 87.4 도로계측되었다. 고관절의굴곡은외전이동반되면증가하였다. Thomas test 는평균 17.0 도의신전을의미하였다. 결론 : 정상범위로알려진 120-130 도의고관절의굴곡은일어나지않았으며, 고관절이충분히외전되어있는상황에서만 100 도이상으로증가되었다. 쪼그려앉는자세와양반다리모두척추의운동이많이요구되는것으로생각된다. Thomas test 에서계측된 17 도이내의굴곡구축은신전장애를의미하였다. 색인단어 : 고관절, 운동범위, 전산화단층촬영