무릎 골관절염(OA)과 스쿼트 테스트(STS): 치료와 재활을 위한 심층 분석

서론: 무릎 골관절염과 기능적 한계

무릎 골관절염(Osteoarthritis, OA)은 전 세계적으로 가장 흔한 관절 질환 중 하나로, 특히 노년층에서 높은 유병률을 보입니다. 무릎 골관절염 환자들은 주로 통증, 운동 범위 제한, 강직(stiffness), 그리고 근력 저하를 경험합니다. 이러한 증상들은 결국 신체적 활동 저하와 장애로 이어져 삶의 질을 현저히 떨어뜨립니다.

특히, 대퇴사두근(넙다리네갈래근; quadriceps femoris)의 약화는 무릎 골관절염 환자들에게서 가장 두드러지는 문제 중 하나입니다. 대퇴사두근의 지속적인 약화는 무릎 관절에 가해지는 부하를 증가시키고, 관절 손상의 진행을 촉진하는 주요 원인으로 작용합니다. 따라서 대퇴사두근의 기능적 근력을 향상시키는 것은 무릎 골관절염 환자의 재활에서 매우 중요한 요소로 여겨지고 있습니다.

무릎 골관절염 환자의 대퇴사두근 평가 방법: 스쿼트 테스트와 근전도(EMG) 분석

대퇴사두근의 기능적 상태를 평가하기 위한 방법 중 하나로 앉았다가 일어서는 스쿼트 테스트(Sit-to-Stand, STS)가 널리 사용됩니다. 스쿼트 테스트는 환자가 앉은 자세에서 일어나는 동작을 수행하는 동안 근육의 기능적 수행력을 측정하는 방식입니다. 이 과정에서 대퇴사두근의 충분한 힘이 필요하며, 근력이 약할 경우 앉았다 일어서는 동작의 수행이 어려워질 수 있습니다.

또한, 근전도(electromyography, EMG)를 활용하면 앉았다가 일어서는 동작 중 무릎 신전근(knee extensor)의 활성도를 측정할 수 있습니다. EMG를 통해 대퇴사두근의 부하량을 정량적으로 분석할 수 있으며, 이는 환자의 재활 프로그램을 설계하는 데 중요한 정보를 제공합니다.

앉았다가 일어서는 스쿼트 테스트(Sit-to-Stand, STS)

연구 결과: 좌석 높이와 발 위치가 대퇴사두근 활성도에 미치는 영향

2018년 BMC Research Notes(impact factor; 1.6)에 소개된 Al Amer 등의 연구에서는 스쿼트 테스트 수행 시 좌석의 높이와 발의 위치가 대퇴사두근 활성도에 미치는 영향을 분석하였습니다. 그들의 연구 결과에 따르면, 좌석의 높이와 발의 배치 방식이 대퇴사두근의 사용 방식에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

4가지 조건에 따른 앉아서 일어서는 동작. a 정상 높이의 의자에 발을 나란히 놓은 상태. b 정상 높이의 의자에 발을 비스듬히 놓은 상태. c 낮은 높이의 의자에 발을 나란히 놓은 상태. d 낮은 높이의 의자에 발을 비스듬히 놓은 상태

1. 낮은 좌석(Low Height)에서 스쿼트 테스트 수행 시 대퇴사두근 활성도가 증가
   • 낮은 좌석에서 일어날 때 무릎의 굴곡각이 커지며, 이로 인해 무릎 신전근의 부하가 증가합니다.
   • 무릎의 굴곡 모멘트(flexion moment)가 증가하면 대퇴사두근의 활성도도 높아지며, 이는 무릎 신전 근육을 강화하는 효과가 있습니다.
2. 발 위치 조정이 대퇴사두근 활성도에 미치는 영향
   • 건강한 쪽 발을 앞쪽에 두고 스쿼트 테스트를 수행할 경우, 무릎 OA가 있는 쪽의 대퇴사두근 활성도가 증가하는 경향을 보였습니다.
   • 이는 환자가 건강한 쪽 다리를 이용하여 보상(compensation)하는 현상을 줄이고, OA가 있는 다리에 더 많은 부하를 주는 결과를 초래합니다.
3. 좌석 높이와 발 위치 조합의 영향
   • 좌석 높이가 낮고 발을 특정 위치에 놓을 경우, 대퇴사두근의 부담이 증가하여 근력 강화를 유도할 수 있습니다.
   • 하지만 환자의 통증 수준과 근력 상태를 고려하지 않고 무리하게 수행할 경우 부상의 위험이 증가할 수 있으므로 주의가 필요합니다.

무릎 골관절염 환자들의 재활 전략

무릎 골관절염 환자의 재활을 위해 다음과 같은 요소를 고려해야 합니다.

1. 개별화된 STS 테스트 설계
   • 환자의 근력 상태와 통증 정도에 따라 스쿼트 테스트의 난이도를 조절해야 합니다.
   • 좌석의 높이를 점진적으로 낮추면서 근력을 강화시키는 전략을 사용할 수 있습니다.
2. 보상 작용 줄이기
   • 건강한 쪽 다리를 이용하여 보상하는 습관이 형성되지 않도록 발 위치를 조정해야 합니다.
   • 무릎 골관절염이 있는 쪽 다리에 적절한 부하가 가해지도록 유도하는 것이 중요합니다.
3. 근전도 분석을 활용한 맞춤형 치료 제공
   • EMG 데이터를 기반으로 환자의 근육 활성도를 정량적으로 분석하여 치료 계획을 수립할 수 있습니다.
   • 객관적인 데이터를 활용하면 치료 효과를 더 정확하게 평가할 수 있습니다.
4. 보조 운동 병행
   • 단순한 앉았다 일어서는 운동뿐만 아니라 무릎 안정성을 강화할 수 있는 다양한 근력 운동을 병행해야 합니다.
   • 예를 들어, 힙 브릿지(hip bridge), 레그 프레스(leg press), 미니 스쿼트(mini squat) 등의 운동을 조합하여 수행하는 것이 효과적입니다.

결론: 무릎 골관절염 환자 재활을 위한 임상적 적용

Al Amer 등의 연구 결과는 무릎 골관절염 환자의 대퇴사두근 강화를 위한 효과적인 전략을 제시합니다. 스쿼트 테스트를 수행할 때 좌석 높이와 발 위치를 조정하면 대퇴사두근의 활성도를 최적화할 수 있으며, 이를 통해 무릎 기능을 개선할 수 있습니다.

무릎 골관절염 환자의 재활을 담당하는 물리치료사들은 이러한 연구 결과를 활용하여 보다 정밀한 치료 계획을 수립해야 합니다. 특히, 환자의 개별적인 상태를 고려한 맞춤형 접근법이 필요하며, EMG 분석을 통한 객관적인 평가 방법을 도입하는 것이 중요합니다.

결국, 스쿼트 테스트와 근전도 분석을 활용한 체계적인 재활 프로그램이 무릎 골관절염 환자의 기능적 회복을 돕고, 삶의 질을 향상시키는 데 기여할 수 있을 것입니다.

참고문헌

Al Amer, H. S., Sabbahi, M. A., Alrowayeh, H. N., Bryan, W. J., & Olson, S. L. (2018). Electromyographic activity of quadriceps muscle during sit-to-stand in patients with unilateral knee osteoarthritis. BMC research notes, 11, 1-6.