편평외반족을 동반한 뇌성마비 환자에서 근골격계 modelling을 이용한 보행분류의 새로운 고안

Abstract

[한글]뇌성마비 환아는 근육의 경직 혹은 강직이나 신경조절의 장애 등으로 보행 중 적절한 근육 작용의 실패, 이차적인 골격계 변형의 발생으로 병적인 보행을 한다. 편평외반족은 뇌성마비 환아에서 흔하게 관찰되는 족부변형으로 입각기(stance phase)시 족부의 불안정성과 전족부의 외전으로 인해 하퇴 삼두근(triceps surae)의 작용 지렛대 길이가 짧아지고 입각기 중 족관절의 배부굴곡이 적절히 이루어지지 않아 족관절 족저굴곡-슬관절 신전 조합(ankle plantar flexion-knee extension coupling)의 기능이 감소된다. 과거 편평외반족에 대한 치료 후 방사선, 임상적 또는 보행상의 호전에 대한 많은 연구보고가 있었으나, 편평외반족이 동반된 뇌성마비 환아가 다양한 양상의 병적 보행을 보임에도 치료 전 병적 보행의 양상에 대해서 분석한 보고는 없었다. 또한 3차원 동작 분석을 통해 각 관절의 이상 동작에 대해서는 평가가 가능하였으나 근본적 원인인 근육의 경직이 보행에 미치는 영향에 대해서는 연구가 이루어지지 않았다.이에 본 연구에서는 3차원 보행분석과 근-건 길이분석을 이용해 근-건 길이의 변화 및 속도의 변화가 각 관절 및 보행에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 또한, 편평외반족에서 이상 보행의 원인 중 하나인 족관절 족저굴곡-슬관절 신전 조합의 작용에 근거하여, 편평외반족 환아의 보행을 분류하여 향후 편평외반족 환아의 치료 후 결과 분석에 필요한 기준을 제시하고자 하였다.2003년 9월부터 2005년 9월까지 경직성 뇌성마비로 내원한 환아중 최소 만 5세 이상이면서 임상적 소견상 전족부 외전 및 후족부에 대한 회외전, 후족부 외반이 있으며 족저압 측정상 내측 족저압이 증가되어 있는 편평외반족 환아를 대상으로 하였다. 독립보행이 가능한 환아를 대상으로 하였으며 보행분석 검사상 보행이 불안정하여 모멘트의 측정 및 근-건 길이의 측정이 불가능한 환아는 제외하였다. 선택적 후방 신경근 절단술(selective posterior rhizotomy)을 시행하였거나 기타 뇌성마비에 관련된 다른 수술을 시행받은 환아는 제외하였으며, 최소 6개월 이내 보툴리눔(Botulinium)등의 주사를 받은 환아는 제외하였다. 총 22명의 환아로서 남아가 17명, 여아가 5명이었다. 환아의 검사 당시 평균 연령은 12세(5세～18세)였다. 정상군은 5세에서 15세사이의 정상인 15명을 대상으로 측정하여 실험군(편평외반족군)과 비교하였다. 족관절 족저굴곡-슬관절 신전 복합체에 따른 보행의 분류를 위하여 중기 입각기의 슬관절 최대 신전각이 30도 이상으로 굴곡되어 슬관절 굴곡 보행을 보이는 환아를 제 1 군으로, 15도 이하로 굴곡되어 슬관절 과신전 보행을 보이는 환아를 제 2 군으로 분류하였다. 제 1 군의 환아는 총 7 명으로 남아가 5명 여아가 2명이었다. 평균연령은 12세(5년9개월～18세)이었다. 제 2 군의 환아는 총 15명으로 남아가 12명 여아가 3명이었다. 평균연령은 7년7개월(5년～11년3개월)이었다.정상군과 편평외반족군과의 비교시 편평외반족군에서 골반 전방 경사가 정상군보다 증가되어 있었으며 고관절 최대 신전각은 감소되어 있었다. 편평외반족군에서 초기 접지기의 슬관절 굴곡이 증가되어 있었으며, 유각기 슬관절 굴곡이 감소되어 있었다. 또한 정상군보다 슬관절의 내회전이 증가되어 있었다. 족관절의 최대 배부굴곡은 감소되어 있었으며 최대 족저굴곡은 정상군과 차이가 없었다. 족관절은 외회전 되어있었으며, 족부 진행각은 입각기 중에는 정상군과 차이가 없었다. 편평외반족군은 장골근과 중둔근의 길이가 정상군보다 짧았다. 대퇴 직근의 길이는 정상군보다 짧았으며 박근과 대퇴 이두근은 정상군보다 길이가 증가되어 있었다. 비복근은 내외측 모두 길이는 정상군과 차이가 없었다. 편평외반족군에서 장골근의 입각기 수축속도 및 유각기의 이완속도가 정상군보다 감소되어 있었다. 대퇴 직근의 최대 수축 속도 및 반막양근의 이완속도는 감소되어 있었다. 박근과 대퇴 이두근은 유각기 최대 이완속도가 정상보다 감소되어 있었다. 비복근의 최대 이완속도와 수축속도가 정상보다 감소되어 있었다.보행시 슬관절 신전양상에 따른 두 군의 비교시 골반의 시상면, 관상면, 횡단면상에는 두 군간 차이가 없었다. 제 1 군에서 슬관절의 신전이 감소되어 있었으며 굴곡은 증가되어 있었다. 족관절의 입각기 배부 굴곡은 제 2 군에서 더 감소되어 있었다. 장골근, 내전근, 중둔근의 길이는 두 군간 차이가 없었다. 슬관절 굴곡근의 길이는 두 군간 차이가 없었다. 비복근의 길이는 제 1 군에서 더 짧았다. 슬관절 굴곡근의 속도는 두 군간 차이가 없었다. 제 1 군에서 대퇴 직근의 속도는 수축,이완 모두 감소되어 있었다. 비복근의 속도는 두 군간 차이가 없었다.편평외반족군에서의 비복근의 경직은 길이보다는 의한 것이며 편평외반족의 교정 및 보행의 호전을 위해서는 비복근의 연장이 추가로 필요할 것으로 사료되었다. 슬관절 과신전 보행을 보이며 편평외반족이 있는 경우에도 슬관절 굴곡 보행을 보이는 환아보다 비복근의 길이는 증가되나 비복근의 속도가 감소되어 있으므로 연장은 필요하며 단, 족저 굴곡 모멘트의 보전을 위해 가자미근을 피하고 비복근의 주의깊은 연장술이 필요할 것으로 판단된다.

[영문]Children with cerebral palsy show many kinds of pathologic gait and bony deformities. Planovalgus is the most common foot deformity in children with cerebral palsy. Several previous gait analysis after correction of planovalgus reported improvement in gait parameters. However, patients with planovalgus show diverse gait and these different gait may be affected by length and velocity of muscle. The purpose of our study was to characterize the gait pattern of patient with planovalgus and to evaluate the effect of muscle length and velocity.Between 2003 and 2005, patients with spastic diplegia and planovalgus above 5 years old were included. The patients were diagnosed as having planovalgus deformities when forefoot abduction and supination and hindfoot valgus were revealed on physical examination and increased medial foot pressure on dynamic pedobarography. Patients who could walk independently were selected. Patients who had undergone selective posterior rhizotomy, other orthopaedic surgery and botulinium injection within 6 months before surgery were excluded. 22 patients were included, and 17 patients were boys and 5 patients were girls. The mean age at the time of evaluation was 12 years(5 years ～ 18 years). The normal group was composed of 15 nomal children between 5 years and 15 years . To classify by the competence of ankle plantarflexion-knee extension coupling, the patients were divided into group I with knee flexion gait and group II with knee hyperextension gait. In group I, knee flexion was more than 30 degrees during mid-stance phase and in group II, knee flexion was less than 15 degrees during mid-stance phase. In group I, 5 patients were boys and 2 patients were girls, and average age was 12 years(5+9 years～18years). In group II, 12 patients were boys and 3 patients were girls, and average age was 7+7 years(5 years～11+3 years).Anterior pelvic tilt and pelvic rotation were increased and peak hip extension was decreased in planovalgus group. And knee flexion at initial contact was increased and knee flexion during swing phase was decreased. Ankle dorsiflexion during stance phase was decreased also. In planovalgus group, the percent anatomical lengths of iliacus and gluteus medius were shorter than that of normal group. The percent anatomical lengths of rectus femoris were shoter than that of normal group. There was no difference in the percent anatomical lengths of gastrocnemius. But, the percent velocity of gastrocnemius was decreased in planovalgus group.The angle of knee extension was decreased in group I. The angle of ankle dorsiflexion was decreased in group II. There was no difference in the percent length of knee flexor. The lengths of gastrocnemius were decreased in group I. There was no difference in the velocity of knee flexor and gastrocnemius.The stiffness of gastrocnemius in planovlagus was induced by slow velocity, but the lengthening of gastrocnemius was thought essential to correct planovlagus deformity and improve knee extension-ankle plantarflexion coupling. Also, lengthening of gastrocnemius might to be done in knee flexion gait and knee extension gait.