Quantitative assessment of early biomechanical modifications in diabeticfoot patients: the role of foot kinematics and step width

Lamola G, Venturi M, Martelli D, Lacopi E, Fanciullacci C, Coppelli A, Rossi B, Piaggesi A, Chisari C

J Neuroeng Rehabil. 2015; 12: 98

Background

전족부 궤양은 당뇨병으로 인한 장애를 초래하고 당뇨의 만성적인 합병증과 관련있는 요소 중 하나이며 당뇨 환자 중 전족부 궤양이 발생할 가능성은 15-20% 정도로 추정되고 있다. 전족부 궤양은 입원하게 되는 흔한 원인이 될 뿐만 아니라 절단의 원인이 되기도 하여 당뇨와 관련된 하지 절단의 약 85%는 전족부 궤양에 기인한다.

최근 몇 년 동안 당뇨발 궤양과 관련된 생체역학적인 요소들에 대한 이해가 개선되고 있어 치료효과를 개선시킬 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 궤양과 생체역학의 명확한 관계는 아직 구체적으로 명시되지 않았으며 말초신경병증에 의한 변화에도 관심을 두는 것이 중요할 것으로 생각된다.

저자들은 전족부 궤양을 예방하기 위한 조기 계획을 세우는데 도움을 주고 더 목표가 뚜렷한 전략을 세우기 위해 병의 진행과 관련된 조기 생체역학적 요소들을 발견하고자 하였다.

Methods

제2형 당뇨병으로 진단된 30명의 대상자가 포함되었다. 모든 대상자는 당뇨병의 전개단계에 따라 3군으로 구분되었으며 각 군당 10명씩 배정되었다. 제1군은 새로 제2형 당뇨를 진단받고 당뇨병성 신경병증 및 전족부 궤양이 없는 대상자들을 포함하였고 DM으로 명하였다. 제2군은 당뇨병성 신경병증은 있으나 전족부 궤양은 없는 대상자들을 포함하였고 DPN으로 명하였다. 제3군은 당뇨병성 신경병증과 현재 전족부 궤양이 있는 대상자들을 포함하였고 DNU로 명하였다. (Table 1 참조) 포함기준으로는 제2형 당뇨 진단을 받았고 짧은 거리(10 m) 보행이 가능하며 18세 이상인 경우로 하였다.

보행분석: 모든 대상자들은 ELITE System(BTS Bioengineering, Milan, Italy)을 사용하여 3-D 보행분석을 시행 받았다. 6개의 사진측량 시스템 적외선 카메라를 통해 시공간적인 자료와 운동학적(kinematic)인 자료를 얻었다. 운동학적인 자료를 얻기 위해 28개의 빛을 반사하는 표지자(reflective marker)를 Davis 프로토콜 수정버전에 따라 해부학적 기준점에 붙였고 추가로 양측 발의 제1중족지관절과 제2족지의 원위지간관절에 부착했다. 역동학적(kinetic) 변수는 보행로에 매립되어 있는 두 force plate(Kistler, Switzerland)로부터 구했다. 기립자세와 맨발 보행하면서 측정하였으며 최소 5번 기록하였다.

자료분석: 시공간변수로는 velocity, cadence, stride time, stride length, step time, step length, step width와 전체 보행주기에 대한 입각기와 유각기의 백분율을 측정하였다. 운동학적인 양상에 대한 분석을 위해 시상면, 관상면, 횡단면에서 고관절, 슬관절, 족관절 및 족부관절 각각의 최대각과  최소각을 측정하였다. 또한 각 관절의 관절운동범위뿐만 아니라 최대 또는 최소각에 도달했을 때의 모멘트를 측정하였다.

Results

시공간 변수: 당뇨병이 진행됨에 따라 step width가 점차로 증가되었고(Group 1: 225.42 mm±27.03; Group 2: 238.80 mm±47.7; Group 3: 274.27 mm±39.6; P = 0.0265; Eta-squared = 0,2359) 1군과 2군은 유의한 차이가 있었다.( P = 0.0248 at Tukey’s test, 95 % confidence intervals: 5.492098 < μ < 92.19856)

운동학적(Kinematic) 변수: 족부 내회전각의 최대치가 세 군에서 유의한 차이를 보였으며 (P = 0.0142; Eta-squared =0,2702), 특히 2군과 3군사이의 차이가 컸다. 또한 고관절의 내외전각의 최소값이 세군간에 유의한 차이가 있었으며 (P = 0.0317; Eta-squared = 0,2256), 특히 2군과 3군사이에 차이가 컸다. 중족지관절의 배굴-저굴 관절운동범위가 세군간에 유의한 차이가 있었으며 (P = 0.0039; Etasquared = 0,337), 특히 1군과 3군사이에 차이가 있었다. (Fig. 1 참조)

역동학(Kinetic) 변수: 세군간에 유의한 차이가 없었다.

Conclusion

당뇨환자의 조기 보행변화로는 두 가지를 확인할 수 있었는데 족부의 굴곡-신전 가동역이 감소되었고 지지범위(base of support)가 더 넓어진 것이다. 이러한 요소들은 당뇨병이 진행될수록 족부의 저하된 움직임과 균형의 역동적조절 장애를 시사한다. 본 내용이 당뇨환자들의 전족부 궤양의 발생 또는 재발을 예방하기 위해 향후 목표가 뚜렷한 전략적 계획을 세우는데 출발점이 될 수 있을 것으로 생각된다.