[보조기학과의지학] 하지보조기: 특수목적을 위한 다리 보조기

엉덩관절 수술 후 회복 중이거나 엉덩관절 근육 강화가 필요한 환자들의 보조기

엉덩관절 보조기(HOs)는 엉덩관절 주변을 둘러싼 장치로 다리 말초 부분의 움직임은 자유롭다. 엉덩관절 보조기는 한쪽(하나의 엉덩관절만 착용) 또는 양쪽에 사용할 수 있지만 일반적으로 엉덩관절을 위해 넙다리와 골반을 구성한다. 특히 이 장치는 효과적인 교정이 필요한 소아의 골격근 장애에 일반적으로 사용하는 방법이다. 또한 엉덩관절 보조기는 엉덩관절 수술 후 안정성과 보호가 필요한 소아와 성인 모두에게 사용된다.

1. 발달성 엉덩관절 이형성증에 사용되는 보조기

  발달성 엉덩관절 이형성증(DDH)은 엉덩관절 탈구, 아탈구, 불안정한 상태를 나타내는 선천적 장애이다. 이 비정상적인 상태는 넙다리뼈와 절구 발달의 비정상적인 관계 때문에 나타난다. 이와같은 엉덩관절의 두 가지 골격 구성요소가 잘 접촉되지 않고서는 정상적인 발달이 불가능하다. 6개월 이내의 소아가 엉덩관절의 불안정성이 나타난다면 보통 엉덩관절 굽힘과 벌림을 유지하기 위한 지지대를 사용하는데 이 자세는 넙다리뼈와 절구 사이의 접촉을 최대한 정상적으로 만들어 준다. 파브릭 하니스 보조기(Pavlik harness)는 이 자세를 만들기위해 사용하는 보조기이다. 이 보조기는 필요한 엉덩관절 자세를 만들기 위해 가슴에서 발까지 스트랩을 천으로 만들어 연결한다. 장점은 아이들이 걷어차는 움직임을 방해하지 않고 옷이나 기저귀를 교체하는 동안 부모들이 쉽게 사용할 수 있다는 것이다. 가슴 스트랩은 스트랩과 피부 사이를 두 손가락 정도 들어갈 수 있게 공간을 만들어준채 채워야하고, 소아의 젖곡지 높이에 위치한다. 앞쪽 스트랩은 110~110도 굽힘하여 엉덩관절을 겨드랑이 중앙선에 위치시킨다. 너무 심한 굽힌은 넙다리신경 압박 또는 아래쪽 탈구를 만들 수 있으므로 조심해야한다. 뒤쪽 스트랩은 엉덩관절 벌림을 만들기 위해 소아의 어깨벼 수준에 위치시킨다. 이 스크랩은 모음과 탈구를 막아주지만 과도한 벌림은 괴사를 유발한다. 

  파브릭 하니스 보조기를 착용했을 때 초음파를 사용하여 올바른 엉덩관절 자세를 입증하기 위해 시행한 엉덩관절 이미지 검사에서, 임상적으로 엉덩관절의 안정성이 입증되었다. 약 9개월에서 24개월 사이의 걸어다니는 소아들은 엉덩관절 벌림 고정이 필요하기 때문에 보행 제한 없이 벌림 상태를 고정시켜주는 단단한 플라스틱 보조기인 '리노 크루저 엉덩관절 벌림 보조기(Rhino Cruiser)'가 적합하다.

2. 레그-깔베-페르터스병(Legg-Calve-Perthes's Disease)에 사용하는 보조기

  레그-깔베-페르터스병은 성장하는 소아(보통 4세에서 10세까지)의 넙다리뼈 머리에 혈액공급이 일시적으로 이루어지지 않아 점차적으로 넙다리뼈 머리의 괴사가 나타나는 질환이다. 병리학적으로 혈액 공급 부족에 대해서는 알려지지 않았다. 그러나 이 병의 혈관신생과 새로운 뼈 형성이 나타나는 기간 동안, 넙다리뼈 머리는 약해지면서 부서질 수 있다. 만약 넙다리뼈 머리가 절구와 일치하지 않아 골화된다면 소아들은 어른이 된 것처럼 퇴행성 관절염이 일찍 나타날 수도 있다. 동시에 소아들은 넙다리뼈 머리의 붕괴를 막기 위해 체중을 지지하지 않는 치료를 받게 된다 (사실, 이 치료는 타당하지 않은 치료방법이었지만, 오랜 기간 수행되어왔다). 올바른 치료법은 구면인 절구 안에 넙다리뼈 머리가 들어간 채로, 벌림하여 엉덩관절의 가동범위를 유지하는 것이다. 이와 관련한 연구들은 벌림 시 엉덩관절 자세를 유지하기 위한 체중 지지대와 뼈를 안정화시키기 위한 골절술을 사용하여 그 효과를 검증해왔다. 또한 다양한 보조기가 수 년간 환자들에게 적용되어왔다. 현재 보조기에 대한 연구는 아틀란타(스카시티 라이트) 벌림 보조기(Atlanta abduction orthosis)와 페트리에 캐스트(Petrie cast)또는 지지대들이다. 

  아틀란타 엉덩관절 보조기(스카시티 라이트)는 골반대와 엉덩관절 움직임이 가능한 장치로 되어 있고, 넙다리 커프가 벌림 상태를 유지시킨다. 아동을 위한 보조기는 벌림 자세를 보강하기 위해 넙다리 커프 사이를 바(bar)로 연결한다. 이 벌림 바는 다리의 굽힘과 폄이 교대로 작용하는 것을 방해하지 않는 특수한 관절을 가지고 있으며 넙다리 커프를 연결한다. 그래서 이 보조기를 사용하는 소아들은 평상시 다리자세가 벌림 상태이기는 하지만 교대보행을 할 때 체중 지지가 가능하다. 페트리에 캐스트 또는 보조기는 절구 안에 넙다리뼈 머리를 최대한 적절히 넣기 위해 벌림과 앞쪽 돌림으로 넙다리뼈를 구정하고 다리 사이에 벌림 바를 연결한 긴다리 보조기이다. 소아들은 이 보조기를 사용하여 완전한 체중지지와 보행이 가능하지만, 수술과 비교했을 때 그 효과에 대해서는 여전히 논쟁의 여지가 있다. 

3. 엉덩관절 조절 보조기

  엉덩관절 조절 보조기(hip control hip orthoses)는 뇌성마비 또는 엉덩관절 근육 조절이 필요한 환자들에게 사용한다. 뒤 가동성 엉덩관절 조절 보조기는 관절 고정없이 잘못된 자세 또는 움직임으로 인한 관절을 치유하기 위해 사용한다. 이 보조기는 한쪽 또는 양쪽으로 사용할 수 있고 골반대와 넙다리 커프 또는 여러 개의 커프를 연결하여 만든다. 이러한 엉덩관절 보조기의 종류들은 환자가 특별히 필요할 때 믿고 선택할 수 있는 장치이다. 엉덩관절 조절 보조기는 이마면과 수평면의 움직임을 제한하고 굽힘과 폄을 허용하는 하나의 축을 사용한다. 보조기 멈춤은 각각의 범위에서 굽힘과 폄을 제한하는 하나의 축이 사용된다. 

  그러나 많은 자세에서 엉덩관절의 벌림은 필요하다. 예를 들어, 뇌성마비는 균형과 기능이 감소되는데 이 때, 벌림근의 약화와 과도한 모음근의 긴장도가 나타난다. 이러한 소아들은 균형을 증진시키기 위해 약간의 벌림을 만들고 과도한 모음, 안쪽 돌림을 제한하는 양측 엉덩관절 보조기가 적합할 것이다. 적합한 엉덩관절 보조기는 벌림 자세를 허용하지만 벌림 상태의 고정은 근약화가 나타난 소아들에게 보행을 어렵게 만든다. 이런 경우에는 기립, 보행 및 앉기 엉덩관절 보조기(SWASH, 기립 보행, 앉기)를 선택할 수 있다. 이 보조기는 양쪽 넙다리 커프를 측면에서 웨이스트 밴드를 대고 골반 뒤쪽에 접촉하는 하나의 관절을 가지고 있다. 이 관절은 기립, 보행할 때 나타나는 벌림과 착용하고 앉을 때 나타나는 굽힘에서 과도한 벌림을 만든다. 보행하는 동안 착용한 다리는 균형 손실로 인한 시소 보행을 막아주어 대부분 일직선으로 나타난다. 여러 가지를 응용한 기립, 보행 및 앉기 엉덩관절 보조기 효과를 입증한 연구를 제한적이다. 그러나 이 보조기는 진행형 엉덩관절 변화가 나타나는 경련성 뇌성마비 환자들을 치료할 때 보톡스 주사와 같이 사용한다(절구 위에 넙다리뼈의 머리가 바깥쪽으로 이동되어 엉덩관절 아탈구 또는 탈구가 나타남).

  많은 엉덩관절 수술은 수술 후 엉덩관절을 안정화시키는 회복기간 동안 벌림 자세를 만들거나 모음의 제한이 요구된다. 엉덩관절 고정 보조기는 소아와 성인 모두에게 사용된다. 소아에게 사용하는 보조기는 경련성, 구축, 아탈구, 탈구로 인한 수술 후 연부조직과 엉덩관절을 안정화시키고 고정한다. 과거, 엉덩관절의 고정은 엉덩관절 석고붕대를 사용하여 소아의 상태가 변함에 따라 다시 수정해야하기 때문에 번거롭고 사용하기 어려웠다. 특히 수술 후 엉덩관절 보조기는 엉덩관절을 조절하기 위해 고정 대신에 골반과 넙다리를 플라스틱 틀로 연결한 장치로써, 위생적이며 상처 보호가 쉬울 뿐만 아니라 재활과정과 같은 관절 상태를 조절하는 데 사용한다.

  성인의 엉덩관절 조절 보조기는 엉덩관절 성형술 또는 관절 교정이 필요할 때 사용한다. 이 교정은 관절 안정과 회복을 증진하기 위해 관절을 고정하는 기간 동안 필요한 절차이다. 수술 후 적용은 복잡한 엉덩관절의 움직임을 제한하기 위해 한 쪽에 사용하고, 환자의 상태에 따라 구입한다. 수술 후 적용의 장점은 엉덩관절 보조기의 범위가 세 개의 면에서 요구되는 움직임과 자세를 복합적으로 만든다는 것이다. 예를 들어, 수술 후 엉덩관절 보조기는 벌림이 약간 필요할 때 서거나 보행을 줄이고, 앉아있는 동안 벌림 자세를 증가시키는 보조기 관절 장치를 사용한다. 다른 경우는 골반 구성요소의 크기를 다양화하여 보조기 의존도를 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 이러한 보조기 관절 장치들의 임상에서의 장점은 관절 움직임을 제한하지 않고 관절을 보호하기 위해 효과적인 자세와 움직임을 조절한다는 것이다. 움직임과 보호 사이의 균형은 재활치료동안 가장 최상으로 향상된다. 

하지마비 환자를 위한 보조기 장치

  하지마비 환자의 가장 큰 문제점은 기능적으로 유동성 있으며 실용적이고 효율적인 (이동)방법을 찾는 것이다. 편평한 곳에서 휠체어 사용은 이동 시 평균 속도, 산소 소모율이 효율적이고, 정상 보행일 때의 산소 손실과 유사하다. 비록 미국의 Disabilities Act는 공공의 장소, 학교시설, 작업환경이 건축학적인 면에서 접근하지 쉬울지라도 모든 움직임을 위한 휠체어 사용은 어려울 수 있다. 게다가 휠체어에 앉아있는 것은 뼈엉성증, 소변과 소화기관의 정체, 심혈관 실조 뿐만 아니라 근위축, 관절구축, 욕창을 야기할 수 있다는 문제점이 있다. 또한 선천적 척수 결손인 소아는 저앙 골격 발달과 성숙을 자극하기 위해 하지에 체중 ㅈ지가 필요하다. 휠체어 사용으로 생기는 사회심리적, 생리학적 부정적 영향때문에 올바른 자세를 통한 척수 손상 환자들에게 도움을 줄 수 있는 두 가지 장치가 만들어졌다. 

  첫 번째 장치는 다리에 체중 지지를 촉진하기 위한 정적인 자세를 취하고 유지하기 위해 사용된 서기 장치 또는 틀을 포함한다. 두 번째 장치는 치료적 또는 기능적 이동을 위한 보조기 시스템을 포함한다. 치료적 이동은 휠체어에 앉아 있는 동안 발생하는 위험요소를 줄이고 운동의 목적을 위한 부분적 보행을 말한다. 기능적 이동은 매일 기능적으로 활동하는 동안 일차적으로 움직이는 방법과 같이 이동하는 것을 말한다. 기능적 이동을 위한 장치는 무릎-발목관절-발 보조기, 발목관절-발 보조기, 양쪽 무릎관절-발목관절-발 보조기, 엉덩-무릎-발목관절-발 보조기, 교대보행 보조기를 포함하고, 기능적 전기 자극은 단독으로 사용하거나 보조기와 함께 사용한다. 

1. 서기동작을 위한 지지대

  정적인 서기 동작을 위한 보조기 장치는 소아와 성인 모두에게 통상적으로 유용하게 사용한다. 그러나 대부분 기립틀(standing frames)은 소아 하지마비 환자들의 성장을 촉진하기 위하여 체중 지지를 하고, 서 있을 때 손을 자유롭게 하기 위하여(목발 사용하지 않음) 사용함으로써, 아이들이 다양한 환경에서 경험하고 놀 수 있다. 대부분 이러한 장치는 넓고 안정된 발이 지지하는 동안 몸통, 엉덩관절, 무릎관절의 안정성을 위해 4점압 시스템을 만들어내는 안쪽, 뒤쪽 스트랩과 패드를 가지고 있다. 이 장치는 옷과 신발 위에 부착한다. 

  엎드린 자세 기립 보조 기구(Prone standers)는 독립적으로 서 있을 수 없는 소아를 위해 비슷한 경험을 제공하며 지지하는 구조가 몸의 앞쪽에 접촉되고 완전히 엎드리는 자세에서 서 있는 자세까지 조절할 수 있고 중간 자세도 가능하다. Rochester Parapodium 보조기는 앉고 서기를 위한 소아에게 필요한 엉덩관절과 무릎관절을 포함하는 수정된 서기 동작 장치이다. 소아는 앉기 위해서 가쪽 지지대에서 엉덩관절에 위치한 레버를 돌린다. 의자에서 일어서기 위해서는 바닥으로부터 내밀어진 중심 막대를 잡아 당긴다. 또한 폄된 무릎을 유지할 수 있기 때문에 소아가 바닥에 떨어진 물건을 집을 때 엉덩관절을 구부릴 수 있도록 해준다. 

  스위벨 보행기(swivel walker)라 부르는 또 다른 서기 구조물은 영국의 Orthotic Research and Locomotion Assessment Unit (ORLAU)에서 발달되었다. 이 장치는 바르게 서기 위한 몸통, 엉덩관절, 무릎의 안정성을 위해 4점압을 제공하는 패드 또는 스트랩으로 구성되어 다른 서기 구조물과 비슷하다. 그러나 이 장치의 발판은 좌우로 체중을 기울이거나 이동하면서 돌림 보행을 만들기 때문에 다른 서기 장치와는 다르다. 좌우로 잠기는 동안 생성된 측면의 관성력은 바닥을 천천히 이동하거나 전방으로 움직이기 위한 전방 돌림 움직임을 만든다. 

2. 이동하기 위한 보조기

  요즘은 척수 손상 환자와 하지마비 환자들이 관심을 가질만한 이동할 수 있는 보조기들이 많아졌다. 그래서 장애를 가진 환자들은 대부분 적합한 보조기를 선택하는 데 어려움을 가질 수 있다. 척수 손상 환자들 중에는 많은 변화가 있기 때문에 보조기 선택을 하기에 앞서 환자의 목표와 기대를 의논하고, 신중히 검사하는 것이 중요하다.

  척수 손상 환자들이 보조기를 선택할 때 가장 큰 문제는 이동 시 높은 에너지 손실이다. 어떤 연구에서는 보조기 장치, 구성요소, 장치의 결합이 이동 시 에너지 손실에 미치는 영향을 비교하였다. 게다가 많은 각가의 요소들이 실제로 이동 시 에너지 손실이 나타났기 때문에 명확한 환자를 찾아내어 연구하는 데 어려움이 있다. 예를 들어, 신경학적 수준에서, 척수 손상 환자들 중 적은 요소들이 경직과 경련으로 완전 또는 불완전으로 나타났을 때 변화되고, 이동하는 동안 에너지 소비에 영향을 미친다. 이러한 제한이 있음에도 불구하고 척수 손상 환자들에게 보조기와 여러장치를 처방하는 임상가들은 이동하는 동안 에너지 손실이 적은 보조기를 추천하기 위한 정보가 필요하다. 

  기능적 이동과 운동을 원하는 척수 손상 환자들에게 사용되는 보조기는 여섯 가지로 분류할 수 있다. 이 보조기들의 구성요소는 '엉덩관절 보조기를 사용한 엉덩관절 조절'과 '지면반응을 이용한 엉덩관절 조절'이다. 

• 양측 엉덩관절-무릎관절-발목관절-발보조기 + 골반대
• 양측 무릎관절-발목관절-발 보조기
• 교대보행 보조기
• 기능적 전기 자극
• 기능적 전기자극-orthosis hybrids (FES + 발목관절-발보조기 or 교대보행 보조기)
• 발목관절-발 보조기

1) 골반대 또는 가슴허리 보조기를 포함한 양측 엉덩관절-무릎관절-발목관절-발 보조기

  골반대(가슴허리 보조기를 포함/불포함)를 포함한 양측 엉덩관절-무릎관절-발목관절-발 보조기는 하지마비 환자들에게 전통적으로 사용된 보조기이고, 그 중에서도 골반 조절과 엉덩관절 폄이 요구되는 가슴뼈 수준의 척수손상을 가진 이분 척추 소아에게 사용된다. 처음에 이 보조기들은 금속과 가죽으로 구성되었지만 현재는 좀 더 다양한 형태로 금속 지지대와 골반대를 구성하고, 넙다리와 종아리 부분은 플라스틱으로 만들어진다. 이러한 장치를 사용할 때 엉덩관절과 무릎관절은 폄하는 동안 잠겨 있고, 발목관절은 발등쪽 굽힘 멈춤으로 되어있으며 소아는 목발을 사용하여 건너뛰기 보행으로 이동할 수 있다. 이 장치는 무겁고, 부피가 크며 보기 흉하지만 높은 에너지 손실의 결과로 보행이 이루어지기 때문에 매우 중요하다. 결과적으로 극소수의 환자들이 기능적인 움직임을 위해 이 장치를 사용할 수 있다. 이 장치는 편평한 바닥면 이외의 곳에서 보행과 계단 보행은 매우 어렵다는 단점이 있다.

2) 양쪽 무릎관절-발목관절-발 보조기

  Scott-Craig 무릎관절-발목관절-발 보조기처럼 양측 무릎관절-발목관절-발 보조기가 붙어있지 않은 보조기는 엉덩관절 보조기보다 지면반력을 이용하여 엉덩관절을 조절한다. 이 보조기는 몸통 또는 골반을 지지하는 보조기가 아니기 때문에 몸통 조절이 가능한 사람에게 사용된다. 비록 어떤 환자들은 4점 보행을 하면서 매우 천천히 걷기도 하지만, 일반적으로 환자들은 목발을 사용하여 건너뛰기 보행을 하면서 높은 에너지를 소모한다. 몸통과 엉덩관절 굽힘근에서 불수의적 경련이 나타나는 환자들은 접이칼 현상, 불규칙한 다리 떨림, 시소 보행, 불필요한 다리 돌림이 원인이 되어 불균형 상태와 낙상을 일으킨다. 

  또한 Scott-Craig 긴다리 보조기는 무릎관절에서 반원형 장치를 가진 캠럭(cam lock)이 특징이다. 이 특징은 반원형 장치가 내려앉는 동안 의자에 접촉하여 잠겨지기 때문에 의자에 앉는 자세를 쉽게 만들어 주어 수동적인 잠금장치가 필요없다. 비록 수동적 잠금장치가 필요없긴 하지만, 의자에 앉는 자세는 높은 기술과 정확한 자세가 요구되어 사용자들이 쉽게 이용하기 어렵다.

3) 교대보행 보조기

  교대보행 보조기(reciprocal gait orthoses, RGOs)는 골반대 또는 가슴허리 보조기가 해부학적 엉덩관절과 일치되는 측면 엉덩관절 보조기를 포함한 양측 엉덩관절-무릎관절-발목관절-발 보조기이다. 이 장치의 가장 중요한 특징은 보조기의 엉덩관절의 짝힘이 구성요소이기 때문에 동시에 굽힘할 수 없어 접이칼 현상이 일어나지 않는다. 또한 한 쪽 다리에서는 엉덩관절 굽힘을 일으키고, 반대편에서는 폄을 촉진하기 때문에 교대보행이 나타난다. 

  교대보행 보조기는 세 가지 유형이 있다: LSU-교대보행 보조기, 진보된 교대보행 보조기, 정위적 교대보행 보조기. 교대보행 보조기는 양측 엉덩관절-무릎관절-발목관절-발 보조기에서 착안하여 소아를 위해 처음 만들어졌지만, 성인을 위해서도 발달되어 오늘날 성인과 소아 모두에게 유용한 장치가 되었다. 교대보행의 세 가지 유형 모두 여러가지 형태로 구성되었지만, 진보된 교대보행 보조기는 의자에서 앉고 서기 위해 공기압으로 무릎의 폄을 보조해주고 엉덩관절-무릎을 연결하는 가쪽 지지대를 가지고 있을 뿐이다. 

  대부분 교대보행 보조기는 폄 시 무릎을 고정해주는 잠금장치가 있고, 반대편 다리를 전진시키면서 바닥을 이동한다. 뻣뻣한 무릎보행은 다리마다 23%만큼 산소 섭취를 증가하는 원인이 된다. 입각기 조절 무릎관절 보조기는 유각기 동안 자유롭게 무릎을 굽히게 하고, 입각기 동안에는 무릎의 안정성을 제공한다. 잠금장치가 있는 무릎관절과 유사한 장치를 비교해보면 한쪽 무릎-발목관절-발 보조기를 사용할 때 산소 소모와 에너지 손실을 줄어든다. 이러한 사실은 T10 척수 손상 환자가 서 있는 동안 정위적 교대보행 보조기의 무릎관절 잠금장치가 관절을 조절해주는 것을 알 수 있다. 정위적 교대보행 보조기에서 서 있는 동작을 조절하는 관절 부분은 보행하는 동안 보행 속도와 보행 주기에 사용된다. 산소 소모량을 측정하지는 않았지만 환자가 서 있는 동안 잠금장치가 무릎을 조절한다.

 

출처: '의지보조기학': Chapter 16. 엉덩관절 장애 또는 하지마비를 위한 보조기/범문에듀케이션