Static and dynamic factors related to pelvic retraction during gait in cerebral palsy hemiplegia

Abstract

Pelvic retraction is commonly encountered as a characteristic gait pattern of patients with hemiplegic cerebral palsy but until now previous reports have focused on specific gait parameters or limited clinical factors. The purpose of this study was to compare the static and dynamic variables between pelvic retraction and normal pelvic motion, and to determine the causes of pelvic retraction in patients with hemiplegic cerebral palsy. In total, 212 patients were divided into two groups: group I consisted of 113 patients who had excessive pelvic retraction, and group II comprised 99 patients with normal pelvic rotation. Clinical static variables and dynamic gait variables were compared between the two groups, and 27 dynamic gait variables were selected for multivariate factor analysis. In logistic regression analysis, sagittal plane motion of the ankle and pelvis, hip transverse motion, Winter classification, and upper extremity asymmetry significantly affected pelvic retraction. Pelvic retraction in spastic hemiplegic cerebral palsy is affected not only by the increased ankle equinus but also by dynamic variables such as sagittal pelvic motion and transverse hip rotation, and clinical variables such as Winter classification and upper extremity asymmetry, which quantify the severity of neurological impairment.

일반적인 보행에서 초기 입각기에 발의 진행을 위해 동측의 골반은 약간 내회전을 하는 양상을 보인다. 그 이후에 반대쪽 발의 진행을 위해서 동측의 골반은 외회전을 하게 되는데 이러한 골반의 움직임은 약 5도 정도로 알려져 있어 외관상 뚜렷이 관찰되지 않는다. 그러나 뇌성마비 환아와 같은 병적 보행을 하는 경우에는 신경, 근골격계의 손상에 의해 특정 보행 양상이 증폭되어 관찰되거나 특징적인 보행 소견을 보이게 된다. 그 중 뇌성마비 편마비 환아에서 나타나는 특징적인 골반 외회전 보행은 임상적으로 비교적 흔하게 관찰되나 그 원인이 명확히 밝혀져 있지 않으며 현재까지 보고된 연구에서는 연구 설계상 특정한 동작 분석 인자 혹은 특정 임상 요인에 국한되어 있는 한계가 있다. 이러한 병적 양상의 원인이 초기에는 신경학적 손상에 의한 일차적인 원인에 의한 것으로 생각되어 치료를 통해 교정할 수 없는 병변이라고 생각하였기 때문에 연구가 진행되지 않았으나 이후에 골변형이나 연부조직의 변형에 대한 수술적 치료를 시행하고 골반 수술을 시행하지 않은 경우에도 골반 외회전 보행이 호전되는 임상적인 경험을 함으로써 이러한 보행의 양상이 다른 부위의 변형 혹은 증상에 의한 이차적인 혹은 삼차적인 원인에 의한 특징적 보행 소견으로 생각되어 이후에는 골변형이나 연부조직 변형에 의한 골반 외회전 변형의 발생을 관찰하는 연구들이 시행되었다. 기존의 연구들은 주로 뇌성마비 양하지 마비와 편마비 환아를 구분하지 않고 분석하였고 비교적 적은 환자군을 대상으로 하였으며 특정 치료의 유, 무에 따른 변화를 확인하거나 보행 분석의 결과에 따른 양적 평가만을 시행함으로써 원인적인 평가가 어려운 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 뇌성마비 편마비 환아 중 특징적인 골반 외회전 보행을 보이는 환아군과 골반의 움직임이 평균 이내의 보행을 보이는 군으로 구분하여 두 군간에 임상적인 요인과 동적인 동작분석 요인을 비교 분석하고자 하였다. 전체 312명의 뇌성마비 편마비 환자들을 대상으로 하였으며 59명의 환자들이 과거 수술력, 분석 자료의 미비 등의 이유로 제외되었으며 또한 균일한 골반 외회전 양상을 보이지 않는 환자 등 41명의 환자들이 제외되었다. 총 212명의 뇌성마비 편마비 환아 중 첫번째 군은 113명의 환자들로 구성이 되었으며 이는 평균 13.17도, 표준편차 5.75도의 골반 외회전 보행을 보였다. 두번째 군은 99명의 환자들로 구성이 되었으며 골반 보행이 정상 보행 환자의 평균을 넘는 외회전 양상을 보이지 않았으며 평균 0.81도, 표준편차 3.77도의 외회전 양상을 보였다. 두 군간 임상적인 요인과 동작분석학적 요인을 우선 단순 비교 분석하였다. 임상 요인 중 하지 부동, 대퇴 염전 및 경골 염전과 고관절 운동 범위에 통계적으로 의미 있는 차이를 보이지 않았다. 그러나 비복근 및 가자미근의 구축에는 양 군에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다. 족부 변형의 측정을 위해서 동작 분석 검사 결과뿐만 아니라 족저압 검사 자료와 비디오 촬영 자료를 이용하였으며 뇌성마비 편마비에서 주로 특징적으로 나타나는 상지의 비대칭적인 구축과 보행의 관계를 확인하기 위해 비디오 촬영 자료를 확인하였고 이에 두 가지 임상 요인 모두 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다. 한편 뇌성마비 편마비 환자의 분류 기준으로 많이 사용되고 있는 Winter 분류법을 분석에 적용하였는데 이 분류법은 1987년 발표되어 현재까지 많이 사용되고 있고 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있으나 많은 환자들이 미분류로 적용되는 한계가 있어 본 연구에서는 변형된 Winter 분류법을 적용하였고 이에 두 군간 통계적으로 의미 있는 차이가 나타났다. 동적 인자로서 보행 분석의 시공간 변수들 중 분속수를 제외한 인자들로서 보행 속도, 활보장 값 등이 양 군간 의미 있는 차이를 보였다. 동작 분석 변수들의 단순 비교 분석에서는 평균 골반 전방 경사, 초기 접지시 평균 골반 회전, 최대 고관절 신전, 최대 슬관절 굴곡, 최대 족근관절 족배굴곡, 초기 접지 시 족근관절 족배굴곡, 평균 족근관절 회전 등의 값이 양 군간 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다. 기존의 문헌의 결과를 토대로 27개의 의미 있는 동작 분석 변수를 선정하여 추가적인 다변량 요인 분석을 시행하였다. 이는 동작 분석 결과의 특성 상 같은 관절을 시상면, 관상면 그리고 횡단면의 세가지 측면에서 평가하기 때문에 값들이 서로 영향을 주며 또한 각 관절 간에도 유기적으로 연결되어 있기 때문에 요인으로 묶어 결과에 통계적인 오류를 줄이기 위함이다. 이를 위해 동작 분석 변수를 대상으로 요인 분석을 시행하여 8개의 요인으로 구분하였고 여기에 통계적으로 의미 있는 결과를 보여준 임상 변수를 추가하여 인과 관계를 분석하기 위한 로지스틱 회귀 분석을 시행하였다. 그 결과 족근 관절과 골반의 시상면에서의 움직임과 고관절의 횡단면 움직임, Winter 분류법 그리고 상지의 비대칭적 움직임이 골반의 외회전에 영향을 주는 인자로 나타났다. 따라서 뇌성마비 편마비 환아에서 골반의 외회전 보행은 증가된 족근관절의 첨족 보행 양상의 영향을 받을 뿐만 아니라 시상면 상의 골반의 움직임과 같은 동적인 변수의 영향과 신경 손상 정도를 반영하는 Winter 분류법과 상지의 이환 정도에 따른 비대칭적 움직임과 같은 임상적인 요인의 영향을 받은 것으로 보인다. 뇌성 마비 환자에서 나타나는 병적 보행 중 하나인 골반의 외회전 보행은 양하지 마비 환...