정상 한국인의 요추부 각 분절의 형태 및 운동범위

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통신저자：김 용 민

충북 청주시 흥덕구 개신동 62 충북대학교 의과대학 정형외과학교실 TEL: 043-269-6077ㆍFAX: 043-274-8719 E-mail: ymkim@chungbuk.ac.kr

*본 논문은 2007년도 충북대학교 학술연구지원사업의 연구비 지원에 의하여 연구되었음.

Address reprint requests to Yong-Min Kim, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Chungbuk National University Hospital, 62, Gaesin-dong, Heungdeok-gu, Cheongju 360-711, Korea

Tel: +82.43-269-6077, Fax: +82.43-274-8719 E-mail: ymkim@chungbuk.ac.kr

정상 한국인의 요추부 각 분절의 형태 및 운동범위

김동수ㆍ김용민ㆍ최의성ㆍ손현철ㆍ박경진ㆍ박지강ㆍ이은명ㆍ최호산 충북대학교 의과대학 정형외과학교실

Shape and Motion of Each Lumbar Segment in Normal Korean Adults

Dong-Soo Kim, M.D., Yong-Min Kim, M.D., Eui-Sung Choi, M.D., Hyun-Chul Shon, M.D., Kyung-Jin Park, M.D., Gee-Kang Park, M.D., Eun-Myung Lee, M.D., and Hu-Shan Cui, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, College of Medicine, Chungbuk National University, Cheongju, Korea

Purpose: By achieving informations about sagittal shape and motion of each lumbar segment in normal subjects, we tried to get the standards useful in management of spinal disorders and fractures.

Materials and Methods: Thirty normal adults without any disorder on their back were adopted. L3 centered thoracolumbar (T-L) X-ray's including standing lateral, AP's in righ-tleft bending, and flexion- extension lateral were checked for each person. Cobb angles of each segment were measured. Statistical analysis was done for comparison by gender and correlation of each factors.

Results: Body shape of upper lumbar vertebrae was kyphotic but caudal bodies are changed into lordotic gradually. Disc angle was lordotic in all the discs. Segmetal motion in sagittal plane was greatest at L4-L5 (18.6^o). However, segmental motion at coronal plane was largest at L3-L4 (12.6^o).

Conclusion: We achieved Korean standard of shape and motion of each lumbar segment. Proportion of each factor contributing to total lumbar lordosis was evaluated also.

Key Words: Normal adult, Lumbar, Segmental, Sagittal shape, Motion

서 론

최근, 척추 외과학 분야에 있어 기구 고정술의 진보와 함께 척추 정렬의 회복이 중요시되는 추세로 이에 기준을 삼을 표준이 필요하다.

그러나 이러한 기초 자료들은 대부분 외국의 연구에 기 초하고 있어 체형과 생활 형태가 다른 외국인의 자료를 그대로 받아들인데 따른 문제점이 발생할 가능성이 있다.

저자들은 요추부의 각 분절별 형태 및 운동 범위에 대해 연구 분석함으로써 각종 척추 질환의 치료 시 기준으로 삼을 수 있는 자료를 얻고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

기존의 척추 질환이 없고, 방사선 사진 상 퇴행성 변화, 선천성 이상, 척추 변형이 없는 20세에서 40세(남녀 각 15명, 총 30명)의 성인 남녀를 대상으로 하였다. 하지 길 이 부동이나 하지의 관절염 등 척추 만곡에 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각되는 예는 제외하였다. 평균 연령은 전체 28.6세였고, 남자 27.8세, 여자 29.4세였다.

2. 연구 방법 1) 방사선 촬영

전 대상에 대하여 사진은 제 3요추에 초점을 두었다.

Fig. 1. Method of measuring sagittal shape of the body at standing lateral view.

측정하는 PACS 상의 Cobb 방법으로 각도를 측정하였다.

Cobb 각의 값을 구하고 전만(L: Lordosis)은 양(posi- tive)각으로, 후만(K: Kyphosis)은 음각으로 표기하였 다. 방사선 사진의 측정은 측정자 오차를 줄이기 위하여 동일인이 측정하였다.

(1) 추체 및 기립 시 추간판의 형태

각 척추체의 상연과 하연이 이루는 각을 측정하여 제 1요추에서부터 제 5요추체 까지 각 추체의 형태를 알아 보았다. 추체의 형태를 정의함에 있어 추체 전방이 후방 보다 높은 경우를 전만으로, 전방이 후방보다 낮은 경우 를 후만으로 정의하였으며 각각의 값을 전만은 양각으로, 후만은 음각으로 표기하였다(Fig. 1).

(3) 분절별 운동 범위

측와위에서 굴곡-신전 측면 상을 촬영하여 시상면상 에서의 분절별 운동 범위를 알아보았으며 앙와위에서 좌-우 측 굴곡 사진을 촬영하여 관상면에서의 분절별 운 동 범위를 알아보았다.

(4) 통계학적 비교

각 측정치의 범위와 평균치를 구하였고, T-test를 이 용하여 남녀 간의 차이를 알아보았다. 요추 전만각과 각 측정치의 상관관계는 Pearson 상관성 검사를 이용하여 분석하였다.

결 과

1. 요추 분절의 형태 1) 추체 형태

대부분 제 2요추까지의 상위 요추는 후만을 보였으며 (20예) 아래로 갈수록 전만의 형태를 보였고 평균 7.3^o 전만(SD±3.7)이었다. 남녀 모두 제 3요추에서 평균적 으로 전만의 형태로 전환하였다(Fig. 2).

2) 기립 시 추간판의 형태

추간판각은 요추부에서 모두 전만각을 보였다. 아래로 갈수록 증가하는 경향을 보였으며 제 5요추-1천추간이 평균 전만 12.0^o (SD±5.0)로 가장 컸다(Fig. 3). 또한 추간판각의 형태는 크게 3개의 군으로 나눌 수 있었다.

첫째는 제 5요추-1천추간이 가장 크고 제 4-5요추간, 제 3-4요추간 순으로 되는 유형(13예)으로 가장 많았고, 제 3-4요추간, 제 4-5요추간, 제 5요추-1천추간이 모 두 비슷한 유형(8예), 제 4-5요추간이 가장 크고 상하

Fig. 2. Lordotic shape was greatest at L5 body.

Fig. 3. Summarized patterns of sagittal shape and motion of each lumbar disc segment.

Fig. 4. The proportion of lumbar lordosis (%=degree of each factor/total lumbar lordosis).

추간판이 비슷한 유형(6예), 기타 (3예)이었다.

3) 요추 전만각과 각 요소의 비율

제 1천추 상연과 제 1요추 상연이 이루는 각을 측정한 기립 측면상 에서의 전만각은 평균 47.1^o (전만 25-전만 67^o)로 큰 표준편차를 보였다(SD±11.4). 남자의 전만각 은 평균 46.8^o, 여자는 평균 47.4^o였으며 통계학적으로 남녀 간의 유의한 차이는 없었다(p=0.904). 요추 전만은 주로 요추체의 추간판각을 통해 이루어졌으며, 제 5요 추-1천추간이 24%로 가장 큰 비율을 차지하였다. 추체 에 있어서는 제 5요추가 15%를 차지하여 추체 중에서는 요추 전만에 가장 큰 영향을 미쳤다. 제 1, 2요추체는 후 만을 보여 요추 전만에 반대의 기여를 하였다(Fig. 4).

한편, 요추 전만각에 있어 개인 간의 편차가 커 평균값의

큰 의미가 없을 것이라 생각하여 요추 전만각 값의 상위 30%와 하위 30%의 대상자들의 요추 전만각 비율을 알아 보았으나 특별히 다른 유형은 발견할 수 없었다.

2. 분절별 운동 범위 1) 시상면상

굴곡-신전상의 운동 범위는 하부로 갈수록 증가하여 제 4-5요추간에서 18.6^o로 가장 컸으며 제 5요추-1천추 간에서는 12.4^o로 감소하였다. 제 4-5요추간에서 가장 큰 경우가 16예로 가장 많았고 이어, 제 5요추-1천추간 은 7예였다(Fig. 3).

2) 관상면상

제 1-2요추간에서 평균 8.5^o였으나 아래로 갈수록 증 가하여 제 3-4요추간에서 12.6^o (SD±3.2)로 가장 컸으 며 하부에서는 감소하여 제 4-5요추간에서 7.9^o, 제 5요 추-1천추간에서는 5.4^o로 측정되었다(Fig. 3).

3. 정상 한국인의 요추부 각 분절의 형태 및 운동범위 본 연구로 정상 한국인 성인 표준을 구할 수 있었다 (Fig. 5, 6). 제 3요추체가 전만형태로의 이행부였으며 아래로 갈수록 증가하여 제 5요추체가 전만 7.3도로 가 장 컸다. 추간판은 모든 요추간에서 전만각을 보였으며 제 5-1천추체간에서 12도로 가장 컸다(Fig. 5). 또한 시 상면상에서는 제 4-5요추간에서, 관상면상에서는 제 3-4요추간에서 가장 큰 운동 범위를 보였다(Fig. 6).

Fig. 5. The standard of segmental shape in lumbar vertebrae (percentage of each factor on total amount of lumbar lordosis).

Fig. 6. The standard range of sagittal and coronal motions of each segment.

4. 통계학적 비교

T-test를 이용한 분석 결과 모든 요소에서 남녀 차이 는 없었으며, Pearson 상관성 검사 상 요추 전만각과 각 분절 각과의 상관성에 있어서는 제 1요추 분절 각 (p=0.056)과 제 5요추 분절 각(p=0.305)은 상관성이 없 었으나, 제 2, 3, 4 요추 분절 각은 유의한 상관성을 보였 다(각각 p=0.000, p=0.002, p=0.001).

고 찰

최근 척추 수술의 발전과 함께 그 빈도가 늘어가고 있 으며 수술의 적응 대상 역시 많아지고 있다. 이에 정상적 인 척추 정렬에 대한 기초적인 지식과 개념 정립이 필수 적인 요소로 등장하였고 많은 연구들이 있었다. 그러나 이러한 기초 자료들은 대부분 외국의 연구에 기초하고 있 어 체형과 생활 형태가 다른 외국인의 자료를 그대로 받 아들인데 따른 문제점이 발생할 가능성이 있다.

요추의 전만각은 흉추의 후만각보다 정상 범위가 넓으 며 정의 내리기가 어렵다. 요추 전만각의 측정 방법은 모 두가 동의하는 공인된 방법은 없다. Hansson 등⁵⁾ 은 제 1요추에서 천추 상연까지의 각도로 측정하였고, Fer- nand와 Fox³⁾는 973명을 대상으로 측와 위 상태에서 방 사선 사진을 촬영 후 요추-요추 전만각은 제 2요추 추체 상연과 제 5요추 추체 하연에 평행하게 직선을 긋고 측정 하고, 요추-천추 전만각은 제 2요추 추체 상연과 제 1천

추 추체상연에 평행하게 직선을 긋고 측정하여 각각 29.96^o와 45.05^o를 보고하였다. 저자들은 기립시 제 1천 추 상연과 제 1요추 상연이 이루는 각을 PACS 상의 Cobb 방법으로 각도를 측정하여 평균 47.1^o (전만 25^o-전만 67^o)의 값을 얻었으나 표준 편차가 커 요추 전만각의 정 상값을 정의하는 것보다는 정상 범위가 의미 있으리라 생 각된다. 방사선 촬영 시 자세에 대해서는 Stagnara 등⁹⁾ 은 직립 상태와 측와위에서의 각도 차이가 없다고 하였 다. Anderson 등¹⁾은 직립 위와 좌위에서의 각도 차이가 있다고 하였으며 이는 골반의 회전이 그 원인이라고 했 다. 또 좌위에서 슬관절의 굴곡도 요추 전만에 영향을 줄 수 있는데 이는 슬와부 근육군의 수축에 의한 것이다.

국내에서는 1982년 이⁸⁾와 1989년 석 등¹⁰⁾이 흉추와 요 천추부의 시상만곡에 대한 연구를 하였는데 이⁸⁾는 연령 이 증가할수록 흉추 후만이 증가한다고 하였고 석 등¹⁰⁾은 각 척추 분절 각을 계측한 결과 제 1요추 분절부터 제 5요추 분절까지의 성별, 연령별 차이는 없었다고 하여 본 연구 결과와 일치하였다. 이는 정상적인 척추 정렬의 회 복을 고려할 때 성인의 경우 남녀, 나이 차는 크게 고려하 지 않아도 될 것으로 생각된다.

각 분절간 각은 Bernhardt와 Bridwell²⁾이 제 12흉 추-1요추 분절에서 제5요추-1천추 분절까지 각각 후만 1도, 전만 4, 7, 13, 20, 28^o로 제 1-2요추 분절에서 전 만으로 이행하여 제 5요추-1천추 분절에서 최대의 전만 각을 보인다고 하였으며 Gelb 등⁴⁾은 제 12흉추-1요추 분절이 2^o 후만, 제 1-2요추 분절에서 4^o 전만으로 이행

되었으며 아래로 전만각이 계속 증가하다 제 4-5요추 분 절과 제 5요추-1천추분절에서 24^o로 최대의 전만각을 보인다고 하였다. 또한 Wood 등¹¹⁾은 제 12흉추-1요추 분절에서 2.1^o의 후만각을 보이며, 제 1-2요추 분절에서 1.5^o의 전만으로 이행하여 계속 증가하다 제 5요추-1천 추 분절에서 22.3^o로 최대의 전만각을 보인다고 보고하 였다. 국내에서는 석 등¹⁰⁾이 제 1요추 분절은 전-후만곡 의 이행부였으며, 약간의 후만을 가진다 하였다. 이처럼 여러 연구에서 요추 전만각으로의 이행은 제 1-2요추 분 절에서 이루어지며 아래로 갈수록 전만각은 증가하다 제 5요추-1천추 분절 혹은 제 4-5요추 분절에서 최대의 전 만각을 보인다고 하였다. 그러나, 본 연구에서는 정상 한 국인에 있어 일반적인 보고보다 후만이 요추 상부까지 연 결되어 있음을 뜻하고 실제로 제 3요추체가 전만 형태로 의 이행부인 것이 기존의 연구와 차이가 있었다. Jack- son과 McManus⁶⁾는 요추부 전만의 2/3가 제 4-5요추 간, 제 5요추- 1천추간에서 이루어진다 하였으며 본 연 구도 제 4-5요추간과 제 5요추-1천추간에서 요추부 전 만의 절반이 이루어졌다. 따라서 제 4-5요추간 혹은 제 5요추-1천추간 분절의 회복이 요추 전만을 회복하는 데 중요할 것으로 생각된다.

기존의 여러 연구는 분절별 운동 범위에 있어서는 큰 언급이 없는데 비해 본 연구는 관상면과 시상면 모두에서 각 분절의 운동 범위를 알아보았다. 김 등⁷⁾은 흉요추 및 요추부 골절에서 비 융합술 식의 결과에 대한 연구에서 골절의 안정적 고정과 요추 운동 범위를 보존하였다고 하 였다. 본 연구를 볼 때 시상면에서는 제4-5요추간이 관 상면에서는 제 3-4요추간의 운동이 가장 크므로 이 분절 의 중요성이 크며 각각의 분절별 운동 범위는 그 회복 여 부를 판단하는데 지표가 될 수 있다고 본다.

결 론

정상 한국인을 대상으로 한 본 연구 결과와 기존 연구 들의 결과는 뚜렷한 차이는 없었으나 분절별 운동 범위에 있어서의 언급이 없었던 기존의 연구와 달리 본 연구에서 제시한 운동 범위에 대한 표준치들은 향후 척추질환 및 외상 환자의 치료 시에 기준으로 삼을 만한 유용한 참고 자료가 될 것으로 생각된다. 보다 많은 대상의 분석이 필

요할 것으로 생각된다.

참고문헌

1. Anderson GB, Murphy RW, Ortengren R, Nachemson AL: The influence of backrest inclination and lumbar support on lumbar lordosis. Spine, 4: 52-58, 1979.

2. Bernhardt M, Bridwell KH: Segmental analysis of the sagittal plane alignment of the normal thoracic and lumbar spines and thoracolumbar junction. Spine, 14: 717-721, 1989.

3. Fernand R, Fox DE: Evaluation of lumbar lordosis. A prospective and retrospective study. Spine, 10: 799-803, 1985.

4. Gelb DE, Lenke LG, Bridwell KH, Blanke K, McEnery KW: An analysis of sagittal spinal alignment in 100 asymptomatic middle and older aged volunteers. Spine, 20:

1351-1358, 1995.

5. Hansson T, Bigos S, Beecher P, Wortley M: The lumbar lordosis in acute and chronic low-back-pain. Spine, 10:

154-155, 1985.

6. Jackson RP, McManus AC: Radiographic analysis of sagi- ttal plane alignment and balance in standing volunteers and patients with low back pain matched for age, sex, and size. A prospective controlled clinical study. Spine, 19: 1611-1618, 1994.

7. Kim YM, Kim DS, Choi ES, et al: Results of non-fusion method in thoracolumbar and lumbar spinal fractures. J Korean Soc Spine Surg, 12: 132-139, 2005.

8. Lee JM: The measurement of normal thoracic kyphosis in Korean. J Korean Orthop Assoc, 17: 772-778, 1982.

9. Stagnara P, De Mauroy JC, Dran G, et al: Reciprocal angulation of vertebral bodies in a sagittal plane: approach to references for the evaluation of kyphosis and lordosis. Spine, 7: 335-342, 1982.

10. Suk SL, Lee CS, Lo M, Kim WJ: Normal segmental sagittal angle of the lower dorsal and lumbosacral spine in Korean adult. J Korean Orthop Assoc, 24: 237-244, 1989.

11. Wood KB, Kos P, Schendel M, Persson K: Effect of patient position on the sagittal-plane profile of the thoracolumbar spine. J Spinal Disord, 9: 165-169, 1996.

요추전만에 기여하는 비율을 결정할 수 있었다.

색인 단어: 정상 성인, 요추부, 분절별, 시상면 형태, 운동범위