등속성 운동검사를 이용한 정상 한국인 성인에서의 발목관절 근력 측정

(1)

http://dx.doi.org/10.14193/jkfas.2015.19.4.142

같은 인대 구조물들에 의해 유지되고 있으며, 이 외에도 장 비골 건(peroneus longus tendon)과 단 비골건이 동적 구조물(dynamic stabilizer)로서 발목관절에 기능적 안정성(functional stability)을 부 여하고 있다. 만성 발목 불안정증의 원인 인자로는 외측 인대 구조 물의 손상에 따른 해부학적 불안정성 이외에도 발목관절 주변의 고유 수용감각(proprioception)의 저하, 비골근의 약화(weakness), 비골근의 반응속도 저하(prolonged reaction time) 등이 관여하는 것으로 알려져 있다.^1-4) 따라서 발목관절 외측 인대 손상 후의 보존 적 치료 및 만성 불안정증에 대한 수술 후의 재활치료에서 비골근 력의 강화를 통한 기능적 안정성의 회복은 만족스러운 임상 결과

서 론

발목관절의 외측 안전성은 전 거비인대(anterior talofibualr ligament), 종비인대(calcaneofibualr ligament), 후 거비인대(posterior talofibualr ligament), 원위 경비골간 인대복합체(syndesmosis)와

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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 defini- tive 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

ô/s of angular velocity and 18.8 Nm at 90ô/s; average 69.3 Nm (30ô/s) and 42.4 Nm (90ô/s) on plantarflexion; average 19.6 Nm (30ô/s) and 10.8 Nm (90ô/s) on inversion; average 12.9 Nm (30ô/s) and 8.0 Nm (90ô/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

등속성 운동검사를 이용한 정상 한국인 성인에서의 발목관절 근력 측정

최승명, 박지강, 하윤원, 조병기

충북대학교 의과대학 정형외과학교실

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

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.

(2)

www.jkfas.org 의 병력이 없는 환자들은 연구 대상에 포함시켰다. 연령과 성별을 고려하여 20대, 30대, 40대 각 연령군별로 남성, 여성 각각 10명씩 총 60명을 목표치로 하여 연구 대상을 모집하였다. 본 연구의 진행 계획과 환자 자료 분석에 대해 충북대학교병원 임상연구 윤리위원 회(Institutional Review Board)의 승인을 받았다.

2. 등속성 운동검사 방법

등속성 운동검사는 Biodex^TM isokinetic testing machine (Biodex Medical Systems, Shirley, NY, USA)을 이용하였으며, 검사 전 모든 피험자에게 검사의 목적과 기계의 작동 원리에 대해 설명하여 운 동검사 시 최대의 힘을 발휘하도록 교육하였다. 모든 피험자는 양 측 발목 모두 검사를 받았으며, 근력 검사 전 10분간의 발목관절 신연 운동을 시킨 후 우세(dominant) 족부를 먼저 검사하였다. 피 험자를 기구에 편한 자세로 앉힌 후 가슴과 골반 앞쪽으로 벨트를 착용하여 상체를 고정시키고, 무릎을 10도 정도 구부린 자세로 다 리와 발을 각각 지지대에 고정시켰으며, 3가지 크기의 동일한 검 사용 운동화 중 하나를 착용시켰다. 근력 검사 중 하퇴부의 회전운 동이 발목의 내번 또는 외번근 근력측정에 미치는 영향을 방지하 기 위해 검사 보조자가 피험자의 슬관절 전방부를 눌러 지지대 위 에서의 움직임을 최소화시켰다(Fig. 1). 검사 보조자는 2명으로 구 성하였고 한 명은 10년 이상의 경력과 전문 지식을 가진 물리치료 사로 모든 검사 시 최대한의 근력을 낼 수 있게 구령을 붙여 격려 하였으며, 또 다른 한 명은 피험자의 슬관절을 고정하였다. 최대 근 력을 확인하기 위한 느린 속도의 30ô/s 각속도에서의 운동검사와 달리기 및 점프 등의 빠른 관절 운동 시에 요구되는 근력을 확인하 기 위한 90ô/s 각속도에서의 운동검사가 이루어졌다. 먼저 30ô/s 각 속도 검사에서는 최대 강도의 50% 강도로 3회의 연습을 시킨 후, 최대 강도에서 발목관절의 신전(족배굴곡), 굴곡(족저굴곡), 내번, 외번 운동을 각각 5회씩 시행하여 근력을 측정하였다. 신전-굴곡 운동검사와 내번-외번 운동검사 사이에는 5분의 휴식과 발목 신 를 위한 중요한 요소로 고려되고 있다.^1,3,5-7) 또한 만성 불안정증 환

자에 대한 수술 결정 시 기계적 불안정성(mechanical instability)과 더불어 기능적 불안정성도 함께 고려해야 하므로, 이를 객관적으 로 측정할 수 있는 방법이 있다면 치료 방침의 결정과 불필요한 수 술적 치료의 방지에 도움이 될 것이다. 발목의 무력감(giving way) 과 같은 환자가 호소하는 주관적인 증상과 더불어 기능적 불안정 성의 좀 더 정확한 평가를 위한 진단 방법에 대한 연구가 이루어 져 왔으며,^2,4,8,9) Povacz 등⁹⁾은 발목관절의 기능적 불안정성 정도를 점수화할 수 있는 평가지표를 보고한 바 있다. 또한 여러 저자들 에 의해 발목관절 주변의 고유 수용감각을 평가할 수 있는 방법들 이 제시되어 있다.^2,10) 저자들은 근력을 측정할 수 있는 가장 정확 한 방법 중의 하나로 알려져 있는 등속성 운동검사(isokinetic dynamometer) 기기를 이용해 발목관절의 외번근력(비골근력)을 평 가하는 것이 기능적 불안정성을 반영하는 좋은 지표가 될 수 있다 고 가정하였다. 단, 비골근에 의한 외번근력을 포함하여 발목관절 의 운동과 관련된 정상 근력에 대해서는 현재까지 명확한 국내 자 료가 없는 실정이며, 이에 본 연구에서는 등속성 운동검사를 이용 해 한국인 성인에서의 발목관절 정상 근력을 분석하고, 성별이나 나이에 따른 차이가 있는지를 알아보고자 하였다.

대상 및 방법

1. 연구 대상

2014년 1월부터 6월까지 충북대학교병원에 수부 및 주관절 질 환으로 내원한 환자들 중 정상 발목관절을 가지고 있는 성인 60명 (120 발목관절)을 대상으로 하였다. 정상 발목관절의 판정 기준은 설문지를 통해 뚜렷한 발목관절 손상의 과거력이 없으면서 통증이 나 부종 등의 발목 증상이 없고, 신체검사를 통해 내반 및 전방 전 위 스트레스상 불안정성이 없는 경우로 하였다. 설문지 작성 시 외 상력에 대한 기억이 확실하지 않은 경우, 최근 5년 이내에 염좌 등

Figure 1. Photograph shows the position of subject during the test with the Bio- dex^TM (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 10^o flexed knee, and foot was placed on the input adaptor and foot plate.

(3)

연령에 따른 근력 차이를 비교하기 위해 남성, 여성 각각에서 연 령군별 평균치를 ANOVA test를 이용해 비교하였다. 또한 남녀를 통합하여 20대군, 30대군, 40대군으로 나눈 뒤 연령군별 평균치를 ANOVA test를 이용해 비교하였다.

성별에 따른 근력 차이를 비교하기 위해 각 연령대에서 남성군 과 여성군의 평균치를 Student t-test를 이용해 비교하였다. 또한 모 든 연령대를 통합하여 남성군과 여성군의 평균치를 Student t-test 를 이용해 비교하고, 남성에 대한 여성의 상대적인 근력 결손율 (deficit ratio)을 분석하였다.

우세(dominant)-비우세(nondominant) 족부 사이의 근력 차이를 비교하기 위해 두 군 간의 평균치를 Student t-test를 이용해 비교하 였으며, 비우세 족부의 상대적인 결손율을 분석하였다. 본 연구에 서는 우측이 우세 족부인 경우가 55명, 좌측이 우세 족부인 경우가 5명이었고, 우세 수부와 우세 족부의 방향이 일치하지 않는 경우도 1명 있었다.

측정 결과의 통계적 비교는 IBM SPSS Statistics version 19.0 (IBM Co., Armonk, NY, USA)을 통해 이루어졌으며, p<0.05일 때 통계 적 차이가 있는 것으로 평가하였다.

연 운동을 하였다. 다음으로 90^o/s 각속도 검사에서도 유사한 방식 으로 발목관절의 신전, 굴곡, 내번, 외번 운동을 각각 10회씩 시행 하여 근력을 측정하였다(Fig. 2). 운동검사 진행 시 검사자가 구령 을 통해 피험자가 최대의 힘을 발휘하도록 독려하였으며, 내번-외 번 운동검사 시에는 발목관절을 15∼20도 정도 족저굴곡된 자세 로 고정하여 최대한의 운동 범위 내에서 검사가 이루어지도록 하 였다.²⁾ 측정 항목으로는 근력의 최대치를 나타내는 최대우력(peak torque), 빠른 속도의 10회 반복 운동 중 근육이 한 일의 총량인 총 일량(total wok), 외번-내번 근력비(evertor/invertor strength ratio), 최대우력의 상대적인 결손율(deficient ratio), 단위 시간당 근육의 수행능력을 나타내는 평균 힘(average power), 근 지구력(endur- ance ratio) 등이 기록되었으며, 본 연구에서는 발목관절의 운동과 관련된 정상 근력 및 특징을 알아보기 위해 최대우력에 중점을 두 고 측정치를 분석하였다.

3. 평가 항목 및 통계적 분석 방법

연령과 성별에 따라 20대 남성군, 20대 여성군, 30대 남성군, 30 대 여성군, 40대 남성군, 40대 여성군의 6개 집단으로 연구 대상을 분류하여, 30^o/s 각속도 및 90^o/s 각속도에서 각 집단의 신전근력, 굴곡근력, 내번근력, 외번근력(최대 우력)의 평균치를 구하였다.

A B

Figure 2. Photographs show the measurement of the isokinetic strength for dorsiflexor (A), plantar flexor (B), invertor

(4)

www.jkfas.org 20대 여성군에서의 발목관절 신전근 최대우력은 30ô/s 각속도상 평균 26.5 Nm, 90ô/s 각속도상 평균 15.8 Nm였다(Table 3). 굴곡근 최대우력은 평균 59.8 Nm (30ô/s), 평균 35.5 Nm (90ô/s), 내번근 최 대우력은 평균 13.5 Nm (30ô/s), 평균 7.9 Nm (90ô/s), 외번근 최대 우력은 평균 9.8 Nm (30ô/s), 평균 5.2 Nm (90ô/s)로 나타났다. 30 대 여성군 및 40대 여성군에서의 측정치와 비교 시, 신전근력(30ô/s 각속도)과 굴곡근력은 연령이 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 근력이 저하되는 양상을 보였으나, 내번근력과 외번근력은 유의한 차이가 없었다(Table 4).

결 과

1. 등속성 운동검사 측정치

연령과 성별에 따라 분류된 6개 집단 중 20대 남성군에서의 발 목관절 신전근 최대우력은 30ô/s 각속도상 평균 44.8 Nm, 90ô/s 각 속도상 평균 26.2 Nm였다(Table 1). 굴곡근 최대우력은 평균 90.1 Nm (30ô/s), 평균 60.4 Nm (90ô/s), 내번근 최대우력은 평균 30.6 Nm (30ô/s), 평균 17.2 Nm (90ô/s), 외번근 최대우력은 평균 20.9 Nm (30ô/s), 평균 13.1 Nm (90ô/s)로 나타났다. 30대 남성군 및 40 대 남성군에서의 측정치와 비교 시, 연령이 증가함에 따라 통계적 으로 유의하게 근력이 저하되는 양상을 보였다(Table 2).

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

Values are presented as mean±standard deviation.

Statistical analysis by ANOVA test.

Table 2. Peak Torques (Nm) for Ankle Joint Motion at 90^o/s of Angular Velocity in Male

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

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

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

(5)

55.4% 정도인 것으로 나타났다. 또한 90^o/s 각속도에서는 여성의 신전근력이 남성의 64.2%, 굴곡근력은 58.2%, 내번근력은 52.5%, 외번근력은 45.9%의 상대적인 결손율을 보이는 것으로 측정되었 다(Table 6).

4. 우세-비우세 족부 사이의 비교

성별과 연령대를 통합한 우세 족부와 비우세 족부 간의 비교에 서 우세 족부의 신전근 최대우력은 30ô/s 각속도상 평균 33.4 Nm, 90ô/s 각속도상 평균 19.2 Nm, 굴곡근 최대우력은 평균 72.9 Nm (30ô/s), 평균 43.5 Nm (90ô/s), 내번근 최대우력은 평균 21.2 Nm (30ô/s), 평균 11.3 Nm (90ô/s), 외번근 최대우력은 평균 13.9 Nm (30ô/s), 평균 8.4 Nm (90ô/s)였다. 비우세 족부에서의 측정치와 비 교 시 30ô/s 각속도에서 통계적으로 유의한 근력의 차이를 보였으 며, 비우세 족부는 우세 족부에 비해 신전근력은 88.6%, 굴곡근력 은 90.1%, 내번근력은 85.1%, 외번근력은 85.6% 정도의 상대적인 결손율을 나타냈다(Table 7). 단, 90ô/s 각속도에서는 우세-비우세 족부 사이의 근력 차이가 줄었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보 이지 않았다.

2. 연령에 따른 비교

남녀를 통합한 20대군, 30대군, 40대군 간의 비교에서 20대군 의 신전근 최대우력은 30ô/s 각속도상 평균 35.7 Nm, 90ô/s 각속도 상 평균 21.1 Nm, 굴곡근 최대우력은 평균 74.9 Nm (30ô/s), 평균 47.9 Nm (90ô/s), 내번근 최대우력은 평균 22.1 Nm (30ô/s), 평균 12.6 Nm (90ô/s), 외번근 최대우력은 평균 15.4 Nm (30ô/s), 평균 9.2 Nm (90ô/s)였다. 30대군 및 40대군에서의 측정치와 비교 시 신 전근력, 굴곡근력, 내번근력, 외번근력 모두 연령이 증가함에 따라 통계적으로 유의하게 근력이 저하되는 양상을 보였다(Table 5).

3. 성별에 따른 비교

모든 연령대를 통합한 남성군, 여성군 간의 비교에서 남성군의 신전근 최대우력은 30ô/s 각속도상 평균 39.1 Nm, 90ô/s 각속도상 평균 22.9 Nm, 굴곡근 최대우력은 평균 83.4 Nm (30ô/s), 평균 53.6 Nm (90ô/s), 내번근 최대우력은 평균 26.4 Nm (30ô/s), 평균 14.1 Nm (90ô/s), 외번근 최대우력은 평균 16.6 Nm (30ô/s), 평균 10.9 Nm (90ô/s)였다. 여성군에서의 측정치와 비교 시 통계적으로 유의 한 근력의 차이를 보였으며, 30ô/s 각속도에서 여성의 신전근력은 남성의 61.1%, 굴곡근력은 66.2%, 내번근력은 48.5%, 외번근력은

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

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

(6)

www.jkfas.org 도(낮은 저항)에서는 근지구력 강화 효과가 큰 것으로 알려져 있 다.¹⁵⁾ 스포츠 손상 및 수술 후의 재활 운동은 대개 등척성 운동, 등 장성 운동, 등속성 운동의 순서로 진행되며, 등속성 운동은 재활 후기에 주로 사용되어 스포츠 활동으로의 복귀를 판단하는 기준으 로 이용된다. 일반적으로 흔히 사용되는 도수 근력 검사는 등척성 운동 검사로서 주관적인 요소가 반영될 가능성이 있고 재현성이 떨어지는 반면,^16,17) 등속성 운동검사를 이용한 근력 측정은 객관적 인 검사기록과 정보를 제공하고 관찰자 간 재현성이 높다는 장점 이 있다.^13,18) 등속성 운동검사의 원리는 미리 설정해 놓은 각속도 를 초과하기 위한 힘을 동력계 축의 모멘트로 변환하여 기록하는 것으로, 피험자가 미리 설정된 각속도에 도달하지 못할 경우 0으로 기록되며 건측에 비해 100% 결손율을 보이는 것으로 분석된다.¹⁹⁾ 또한 관절 운동 시의 통증이 심하거나 검사 자세를 취하지 못하는 경우, 관절 운동 범위의 제한이 있는 경우, 피험자의 순응도나 운 동 방법에 대한 적응도가 떨어지는 경우, 보조자의 숙련도가 미숙 한 경우에도 정확한 검사가 이루어지기 힘들다.^5,17,20) 본 연구는 정 상인을 대상으로 시행되었으므로 통증이나 관절 운동 제한과 같은 변수를 줄일 수 있었으나, 최대한의 힘으로 검사를 시행하도록 격 려하였음에도 불구하고 피험자 각각의 순응도 차이가 측정 결과에 미치는 영향을 완전히 배제할 수는 없었다. 그러나 검사 방법과 관 련된 가장 큰 문제점은 저자들마다 그리고 측정 부위마다 피험자 의 자세나 기계의 각속도 설정 등에 차이가 있어, 객관적이고 정확 한 비교가 어렵다는 점이다. 본 연구에서는 내번 또는 외번력에 하 퇴부의 부가적인 회전력(unwanted accessory movement of tibial rotation)이 작용하는 것을 최소화하기 위해 슬관절을 10도 정도 굴 곡시킨 자세에서 검사를 시행하였으며, 검사 보조자가 피험자의 슬관절 전방부을 눌러 지지대 위에서의 다리 움직임을 최소화시 켰다. 또한 다른 부위에서 발생하는 근력의 영향을 배제하기 위해 양 손으로 고정된 손잡이를 잡는 대신 가슴 위에 손을 모은 상태로 검사를 진행하였다. 슬관절의 굴곡 각도에 따라 슬괵근(hamstring muscles)의 작용 및 경골의 회전이 발목 근력에 영향을 줄 수 있으 5. 한국인 성인에서의 정상 근력

연령과 성별을 통합한 총 120 발목관절에 대한 등속성 운동검사 상의 최대 근력치는 30ô/s 각속도상 신전근력이 평균 31.5 Nm, 굴 곡근력이 평균 69.3 Nm, 내번근력이 평균 19.6 Nm, 외번근력이 평 균 12.9 Nm였다. 또한 90ô/s 각속도에서는 신전근력이 평균 18.8 Nm, 굴곡근력이 평균 42.4 Nm, 내번근력이 평균 10.8 Nm, 외번근 력이 평균 8.0 Nm였다. 외번-내번 근력비(evertor/invertor strength ratio)는 30ô/s 각속도에서 0.658, 90ô/s 각속도에서 0.741로 분석되 었다.

고 찰

만성 발목관절 불안정증 환자에 대한 수술 고려 시 기능적 불안 정성과 기계적 불안정성을 모두 고려하여 적절한 치료 방침을 결 정해야 하며, 이를 위해 정확하고 객관적인 측정 방법이 필요하 다.¹¹⁾ 본 연구에서는 발목관절의 기능적 불안정성에 대해 환자가 호소하는 주관적인 증상 이외의 객관적인 진단 방법에 대해 주목 하였으며, 근력을 측정할 수 있는 가장 정확한 방법 중의 하나인 등속성 운동검사를 이용해 비골근력을 평가하는 것이 기능적 불 안정성을 반영하는 좋은 지표가 될 수 있다고 가정하였다. 단, 비 골근에 의한 외번근력을 포함하여 발목관절의 운동과 관련된 정상 근력에 대해서는 현재까지 명확한 국내 자료가 없는 실정으로, 저 자들은 먼저 한국인 성인에서의 정상 근력 범위를 파악하여 이를 기능적 불안정성 진단의 기준치로 삼고자 하였다.

등속성 운동(isokinetic exercise)이란 가해지는 힘과는 상관없 이 미리 정해진 각속도로 움직이는 기구를 이용한 운동으로, 관절 운동 범위의 처음부터 끝까지 최대한의 저항(근력 증가를 위한 자 극)을 가할 수 있는 장점이 있어 등척성 운동(isometric exercise)이 나 등장성 운동(isotonic exercise)에 비해 근력강화 효과가 뛰어나 다는 것이 여러 임상 실험 및 근전도 검사를 통해 입증되었다.^12-14) 느린 각속도(높은 저항)에서는 근력 증가 효과가 크고, 빠른 각속 Table 7. Comparison of Differences on Peak Torques (Nm) by Dominancy

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.

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성 발목 염좌 환자들의 30^o/s 각속도에서의 외번-내번 근력비가 0.7 정도이며, 이 수치가 상승할수록 불안정성이 악화된다고 보고하 였다. Wilkerson 등⁵⁾도 외번-내번 근력비를 회복시키는 것이 발목 관절의 불안정성 치료에서 매우 중요하며, 30^o/s 각속도에서 0.7∼

0.9, 120ô/s 각속도에서 0.65∼0.85를 유지하는 것이 외번근과 내번 근 사이의 정상적인 균형이라고 하였다. 본 연구에서 측정된 외번- 내번 근력비는 30ô/s 각속도에서 0.658, 90ô/s 각속도에서 0.741이 었으며, 발목 불안정성이 없는 다양한 연령층과 성별을 대상으로 하였기에 상대적으로 낮은 수치를 보인 것으로 생각된다.

발목관절 불안정성과 외번근 또는 내번근 약화와의 정확한 상관 관계에 대해서는 본 연구에서 도출된 정상 근력 자료를 바탕으로 만성 발목관절 불안정증 환자들과의 비교 연구, 만성 불안정증 수 술 전후의 발목관절 근력 변화에 대한 연구 등을 통해 추가적인 분 석이 필요할 것으로 생각한다. 또한 외번-내번 근력비 측정이 발목 관절의 기능적 불안정성을 진단하는 효과적인 평기지표가 될 수 있는지에 대해서도 추가 연구가 필요하다. 다만, 기존의 연구들에 서 등속성 운동검사의 측정 방법에 있어 피험자의 자세나 관절의 각도, 기계의 각속도 설정 등에 대해 저자들마다 각기 다른 방법으 로 근력검사가 이루어졌다는 점이 다양한 결과가 보고되는 이유 중 하나라고 판단되므로, 이에 대한 표준화된 기준 설정이 선행되 어야 한다.

발목관절 등속성 운동검사에서 남녀 간의 성별에 따른 차이에 대해, Kang과 Jang¹⁵⁾은 여성의 내번근 최대우력은 남성의 67%, 외 번근 최대우력은 62% 정도라고 보고하였다. 본 연구에서는 발목 의 4가지 기본 관절 운동 모두에서 남녀 간의 유의한 차이를 보였 으며, 30^o/s 각속도에서 여성의 신전근력은 남성의 61.1%, 굴곡근 력은 66.2%, 내번근력은 48.5%, 외번근력은 55.4%였다. 또한 우세 족부와 비우세 족부 사이에 30^o/s 각속도에서 유의한 근력의 차이 가 있었으며, 비우세 족부는 우세 족부에 비해 신전근력은 88.6%, 굴곡근력은 90.1%, 내번근력은 85.1%, 외번근력은 85.6%로 상대 적인 결손율을 보였다.

국내에서도 등속성 운동검사의 임상적 활용은 폭넓게 이루어지 고 있으며 근골격계 손상 후의 재활치료와 효과 판정, 특히 스포 츠 의학에서 환자들의 근육 상태를 양적, 객관적으로 평가하여 강 화시켜야 될 근육을 선택적으로 훈련시킴으로써 기능 회복 속도 를 향상시키고, 스포츠 손상의 재발을 예방하는 데 이용되고 있다.

정형외과 영역에서는 주로 슬관절 십자인대 재건술 후의 근력 평 가, 견관절 회전근 개 파열에 대한 수술 전후의 기능 평가 등에 이 용되고 있다. 또한 슬관절 및 견관절의 관절 운동에 관여하는 주 요 근육들에 대한 한국인에서의 정상 근력에 대한 연구도 이루어 져 있다.^24,25) 발목관절에서는 주로 아킬레스건 파열에 대한 비수술 적 치료 또는 수술 후의 족저굴곡력 회복에 대한 객관적인 평가로 등속성 운동검사를 이용하였던 연구들이 보고되어 있다. Cha 등²⁶⁾

며,^2,20) Lentell 등²⁰⁾은 등속성 운동검사 시 슬관절을 10도 굴곡할 때

슬괵근의 운동 유발 전위가 70도 굴곡할 때보다 유의하게 적었음 을 보고한 바 있다. 등속성 근력검사 시 각속도를 너무 고속으로 설정하면 피험자의 힘을 충분히 반영하지 못하며, 너무 저속으로 설정하면 저항이 환자의 힘보다 커서 검사를 진행하기 어려운 경 우가 생기므로, 발목관절에 가장 적합한 각속도를 설정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 모든 저자들이 직접 여러 가지 각속 도에서의 예비 검사를 경험한 뒤, 최대 근력을 확인하기 위한 느린 속도의 30^o/s 각속도와 빠른 관절 운동 시에 요구되는 근력을 확인 하기 위한 90^o/s 각속도에서 운동검사가 이루어졌다. 향후 여러 기 관에서의 보고와 추가적인 연구를 통해 발목관절의 등속성 근력검 사를 위한 최적의 각속도와 측정 자세가 보편적인 기준으로 정해 져야 할 것이다.

만성 발목 불안정증과 비골근에 의한 외번근력과의 연관성에 대해서는 최근까지도 상반되는 연구 결과들이 보고되고 있어 이 에 대한 논란이 많다. Balduini와 Tetzlaff²¹⁾는 발목 염좌 후 지속적 인 불안정성을 호소하는 환자들의 66%에서 비골근의 근력 약화가 있었다고 보고하였으며, 다른 저자들도 만성 발목 불안정성과 비 골근 약화와의 밀접한 상관성을 보고하면서 비골근 근력 강화를 재활치료의 가장 중요한 요소로 제시하였다.^3,7) 그러나 이 연구들 은 모두 도수 근력검사를 통해 근력을 측정하였고, 동일한 피험자 를 대상으로 등속성 운동검사를 이용한 근력검사와 도수 근력검사 를 시행하여 비교해 본 결과,²²⁾ 피험자의 21%∼41%에서 도수 근력 검사의 측정치가 등속성 운동검사에 의한 근력 측정치에 비해 유 의하게 낮게 측정되었음을 고려해볼 때 상기 연구 결과를 객관적 으로 적용하기에는 어려움이 있다. Lentell 등²⁾은 만성 발목 불안 정증 환자들을 대상으로 한 등속성 운동검사 결과, 환측과 건측 사 이에 근력에는 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 균형감각 결 손(balance deficit)을 평가하는 Romberg 검사⁴⁾에서는 유의한 차이 를 보여, 비골건의 근력저하보다 발목관절 주변의 고유 수용감각 (proprioception) 저하가 기능적 불안정성의 주원인이라고 보고하 였다. Hwang 등²³⁾도 발목 불안정증 환자들의 환측과 건측을 비교 한 연구에서 내번근력 및 외번근력 모두 통계적으로 유의한 차이 를 보이지는 않았으나, 내번근력이 외번근력에 비해 상대적으로 더 많은 약화를 보였으며, 이는 외측 인대 손상 후 내번 운동 시의 통증에 따른 내번근의 무용성 위축(disuse atrophy)이 원인이라고 보고하였다. 외측 불안정성을 극복하기 위한 보상 작용으로 외번 근을 많이 사용함으로써 외번근의 근력 약화가 상대적으로 더 적 다라는 가설은 기존 연구들^3,6,7,21)에서 보고된 발목관절 외측 인대 손상 후의 외번근, 즉 비골근 위약과는 상반되는 개념이다. 또한 발 목관절의 외번 운동은 외번근의 구심성(concentric) 수축에 의한 것 이 아니라 내번근의 편심성(eccentric) 수축에 의한 것이며, 내번근 의 편심성 수축을 통해 무게중심의 외측 이동을 조절하여 발목관

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www.jkfas.org 이루어진다는 점이다.⁵⁾ 편심성 수축이란 운동 시에 근육의 수축 이 진행되면서 근섬유의 길이가 길어지는 수축 현상으로 신체분절 의 운동을 감속하는 역할을 하며, 에너지 소모에 비하여 발생되는 힘이 동심성 수축보다 현저히 큰 운동이다.²⁹⁾ 인체의 거의 모든 운 동은 근육의 동심성 수축으로 인한 가속현상과 편심성 수축에 의 한 감속현상이 적절히 일어나도록 되어 있으며 특수한 외압이 걸 리는 작업이나 스포츠 동작일 경우에는 그에 필요한 편심성 수축 이 잘 훈련되어야만 신체 분절의 안정된 운동이 가능하다.²⁹⁾ 여러 저자들이 발목관절의 동적 안정성을 유지하는 기전에 근육의 편심 성 수축이 중요하며 구심성 수축보다 더 많은 기여를 한다고 보고

하면서,^5,30) 최근에는 발목관절의 편심성 근력을 측정하고 이를 분

석하는 연구가 활발하다. 향후 발목관절의 운동과 관련된 근육들 에 대한 편심성 근력 측정을 통해 실제 보행 및 발목 염좌 시의 발 목관절 안정성과 관련된 근력 분석이 필요하다고 생각한다. 둘째, 피험자의 체중을 보정한 측정치를 제시하지 못했다는 점이다. 체 중은 체내 근육량과 비례하고 이는 근력에 밀접한 영향을 미치기 때문에, 체중에 의한 근력의 차이를 보정하는 과정이 선행되었어 야 집단 간의 측정치에 대한 더욱 객관적인 비교가 가능하였으리 라 생각된다.

결 론

정상 한국인 성인에서 등속성 운동검사상 발목관절의 신전근 력은 평균 31.5 Nm, 굴곡근력은 평균 69.3 Nm, 내번근력은 평균 19.6 Nm, 외번근력은 평균 12.9 Nm였다(30^o/s 각속도). 발목관절 의 근력은 나이가 많아질수록 약화되는 경향을 보였으며, 특히 40 대 이후에서 뚜렷한 감소를 나타냈다. 남녀 성별에 따른 차이를 보 였고, 우세 및 비우세 족부 사이에 유의한 근력 차이가 있었다. 발 목관절 손상 환자에 대한 근력 평가 및 치료 방침의 결정, 재활치 료 결과의 평가 시 유용한 참고치가 될 수 있을 것으로 생각되며, 본 연구에서의 자료를 바탕으로 향후 발목관절 불안정증 환자들과 의 비교연구, 만성 불안정증에 대한 수술 전후의 발목관절 근력 차 이, 임상 결과와 근력회복 정도 사이의 상관관계 등에 대한 추가적 인 분석이 필요할 것으로 생각한다.

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정도를 파악하는 좋은 지표가 되며, 최종 임상 결과와 밀접한 상관 관계를 보였음을 보고하였다. 이 연구에서 수술 3개월째에 측정된 등속성 족저굴곡력은 30^o/s 각속도에서 평균 69 Nm, 120^o/s 각속도 에서 평균 41 Nm의 최대 우력을 보였으며, 건측에 비해 환측의 족 저굴곡력은 평균 69% 정도였다.

등속성 운동검사를 이용하여 만성 발목 불안정증 환자에서 나타 나는 근력 변화의 특징과 수술적 치료 또는 재활치료 후의 근력 향 상 여부, 근력 향상과 임상 결과와는 어떤 상관관계가 있는지에 대 한 연구들이 이루어지고 있으나, 다양한 연령대의 환자들을 대상 으로 발목관절의 4가지 운동 근력 모두를 분석한 보고는 찾을 수 없었으며, 대부분 반대쪽 발목의 근력을 정상 기준으로 삼아 결론 을 도출하였다.5,7,10,18,21,23)

만성 발목 불안정증 환자에서 반대쪽 발 목을 기준으로 삼을 경우 우세-비우세 족부 사이에 존재하는 근력 의 차이가 연구 결과에 상당한 영향을 줄 수 있으며,^2,4,27,28) 대조군 을 선정하는 경우 비뚤림(bias)이 발생할 가능성이 존재한다. 또한 인종과 연령, 성별에 따라 근력의 차이가 있음을 고려할 때, 이를 국내 환자들에게 그대로 적용하기에는 어려움이 있어, 저자들은 한국인 정상 성인에서의 발목관절 근력 정상치를 알아보고 나이 와 성별, 우세-비우세 족부에 따른 차이를 분석하였다. 본 연구에 서 발목관절의 근력은 남녀 성별에 따른 차이를 보였고 나이가 많 아질수록 약화되는 경향을 보였으며, 40대 이후에서 뚜렷한 감소 를 보였는데 이는 정상 한국인 견관절 및 슬관절에서의 근력 특징

과^24,25) 상당 부분 일치하는 결과였다. 여성에서는 외번근과 내번근

에서 연령 증가에 따른 근력 감소가 통계적으로 유의하지 않았는 데, 그 이유로는 외번 및 내번근이 굴곡, 신전근에 비해 상대적으로 근섬유의 단면적(cross-sectional area)이 작아 근력 또한 약하며, 근 력의 절대치가 작기 때문에 노화에 따라 근력의 감소도 작은 것으 로 유추된다.¹⁵⁾ 우세-비우세 족부에 따른 근력 차이에서는 우세 족 부가 비우세 족부에 비하여 유의하게 큰 근력을 보였으며 그 차이 는 10%∼15%였고, 이는 Elliott²⁷⁾ 및 Grace 등²⁸⁾의 연구와 일치하는 결과였다. 만성 발목 불안정증 환자에서 근력을 측정할 때 만약 불 안정증이 있는 족부가 우세 족부라면, 실제로는 근력의 약화가 있 다 하더라도 비우세 족부를 기준으로 할 시 근력 약화가 없는 것으 로 측정될 수도 있을 것이다. 따라서 발목 근력 측정 시 우세-비우 세 족부에 대한 고려는 필수적이며, 우세 수부가 우세 족부를 유추 하는 데 도움이 되지만 항상 일치하는 것은 아니므로 근력검사 전 자세한 문진과 이학적 검사를 통해 우세 족부를 확인하는 것이 필 요하다고 생각한다.

본 연구의 제한점으로는 첫째, 등속성 운동검사를 통한 발목관 절의 근력 측정은 고정된 하지에 대해 족부가 움직이는 개방 역학 적 운동 사슬(open-kinetic chain) 개념의 검사로 구심성 근력을 측 정하는 것이나, 실제 보행 시에는 고정된 족부에 대해 하지가 움직 이는 폐쇄 역학적 운동 사슬(closed-kinetic chain) 개념의 운동이

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