• 생명과학회지
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• 제14권3호
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• pp.484-489
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• 2004

인공관절은 21세기 정형외과 발전의 주요변화들 중의 하나이다. 1997년이래 전 세계적으로 무릎인공관절(Total Knee Arthroplasty: TKA)을 사용하는 사람들이 해마다 약 600,000명씩 증가하고 있는 추세이고 미국에서만 인공관절을 사용하고 있는 사람들이 210,000명에 달하고 있으며 그 시장은 대략 $5 billion을 넘고 있다(7). 무릎인공관절은 일상생활에서 의자에 앉았다 일어날 때 계단을 올라 갈 때 등, 무릎의 근 모멘트가 적당한 활동을 해서 무릎관절 근육에 지레와 같은 작용을 하게 하고, 완전한 무릎으로 정상인의 무릎과 같은 기능을 오랫동안 유지하게 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 무릎인공관절 디자인 시 정상적인 무릎 회전축(normal knee's axes of rotation)들의 정확한 위치를 파악하는 것은 중요하다. 인공관절 수술 후 무릎관절의 신전과 굴곡 운동을 하는 동안 하나의 회전축(single-axes)을 가진 하나의 회전 반경(single-radius)을 알아보는 것은 여러 축(multi-axes)으로 움직이게 된다는 다축 회전반경(multi-radius)을 분석하기에 앞서 중요한 연구이다. 따라서 본 연구에 서는 무릎이 신전운동과 굴곡 운동 시 신전과 굴곡 모멘트를 만들어내는 대퇴 사두근(quadriceps muscle)과 무릎 오금근 (hamstring)의 역할을 알아보았고, 또한 모멘트와 대퇴 사두근의 iEMG 형태를 파악하였다. 본 연구를 수행하기 위해 무릎인공관절 수술을 받고 1년과 3년이 지난 정상적인 생활을 하는 피검자(1년2명, 3년2명)를 대상으로 Isometric 테스트를 위한 KIN-COM III을 사용하여 60$^\circ$, 30$^\circ$의 무릎굴곡 측정을 하였고, Isokinetic concentric 테스트를 위해서 무릎굴곡각도의 $10^\circ$-80$^\circ$까지 움직임을 측정하였다 또한 15$^\circ$-75$^\circ$까지의 신전운동(sit-to-stand movement)과 굴곡운동(stand-to-sit movement)을 실시하여 시간의 차이, 내전과 외전의 차이 그리고 iEMG의 차이를 알아보았다. 본 연구의 데이터는 여러 번의 실험을 통하여 가장 일반적인 수치를 사용하였다. 이 때 16-channel BTS TELEMG를 사용하여 대퇴사두근과 무릎오금근의 근육활동모양을 알아보았다. 본 연구결과는 시술 후 3년이 지나면서 TKR (Total Knee Replacement)의 대퇴 사두근 토큐가 약해지는 것으로 나타났고, iEMG 실험에서는 N-TKR (Non-Total Knee Replacement)의 대퇴 사두근이 TKR의 대퇴 사두근 보다 근 수축력이 더 크게 발휘되는 것으로 밝혀졌다. 단축회전반경의 굴곡과 신전의 $10^\circ$-80$^\circ$까지의 각 속도는 굴곡동작이 1.19s, 신전 동작이 1.68s로 나타났다. 굴곡과 신전동작에서 다리의 외전(abduction)의 각도변화는 굴곡 시 5.5$^\circ$, 신전 시 5.2$^\circ$로 나타났고, 내전(adduction)의 각도변화는 굴곡 시 7.2$^\circ$, 신전 시 6.1$^\circ$로 나타났다. 대퇴 사두근의 iEMG변화에서는 15$^\circ$-60$^\circ$까지 vastus medialis (VM), vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF) 모두 굴곡동작에서 큰 값으로 나타났고, 61$^\circ$-75$^\circ$사이에서는 신전동작에서 iEMG가 큰 값으로 나타났다. 이와 같은 결과들은 인공관절 수술자들의 다축회전 반경을 분석하기에 앞서 중요한 선행연구가 될 것으로 생각된다.