Inter-segmental Foot Kinematics during Gait in Elderly Females According to the Severity of Hallux Valgus

Abstract

배경 : 무지외반증은 상당한 통증과 장애를 일으키는 흔한 질환이다. 무지외반증이 무지의 중족-족지관절의 아탈구로 효율적인 발가락의 움직임을 방해하여 보행에 영향을 미치는 것은 잘 알려져 있다. 하지만 이전 연구들에서는 무지외반증의 중증도와 연령 및 성별이 일치된 대조군을 고려하지 않아 일관성이 없는 결과가 많았다. 지난 20년간 동적 발 운동학의 생체 내 분석을 위하여 여러 가지 발 분절 모델이 도입되었다. 본 연구의 목적은 무지외반증의 증증도에 따른 발 분절의 운동학을 15개의 마커를 사용하는 발 분절모델(DuPont Foot Model,DuFM)을 이용하여 연령과 성별을 통제한 건강한 성인과 비교하는 것이다.

방법 : 본 연구는 증상이 있는 무지외반증 환자 58명과 무증상 여성 자원자 50명을 대상으로 하였다. 무지외반증의 중증도는 방사선 영상 상 무지외반각 40도 이상을 중증, 20도 이상 40도 미만을 중등도, 20도 미만을 대조군으로 하였다. 발 분절의 운동 분석은 DuFM를 이용하였으며 분당걸음수, 보행 속도, 걸음길이, 걸음폭, 걸음시간, 입각기 비율과 같은 시간 보행 요소들을 계산하였다. 전체 걸음을 100으로 나눈 시점마다 발 분절간의 각도를 측정하였다. 그리고 전체 걸음 동안 발의 각 분절의 움직이는 각도를 계산하여 각 그룹끼리 비교하였다.

결과 : 인구통계학적 데이터에서 연령, 신장, 체중, BMI는 그룹간의 차이가 없었다. 시간 보행 요소에서 보행 속도와 걸음길이는 무지외반증의 중증도에 따라 감소하였다. 무지와 후족부의 시상축 운동범위가 중증 무지외반증 집단에서 유의하게 저하되었다. 그리고 중증 무지외반증 집단에서 전유각기 동안에 바닥의 밀어내는 힘의 상실과 입각기 종반에 전족부 내전이 감소되었다.

결론 : 무지외반증은 증증도에 따라서 걸음걸이의 여러 요소들과 발 분절간 움직임에 영향을 미친다. 하지만 걸음걸이와 발 분절간의 움직임에 영향을 줄 수 있는 교란인자에 대한 고려를 반드시 해야한다.

Background: Hallux valgus (HV) is a common condition that may lead to considerable pain and disability. The effect of HV on gait has been previously investigated, and progressive subluxation of the first metatarsophalangeal joint is known to interfere with efficient toe-off. However, the results from previous studies have not been consistent, which might be because of the lack of age- and sexmatched control groups and consideration of the severity of HV deformity. In the last two decades, several multi-segmental foot models (MFMs) have been introduced for the in vivo analysis of dynamic foot kinematics. The objective of this study was to determine the effect of HV deformities on the inter-segmental motion of the foot using an MFM with a 15-marker set (DuPont Foot Model [DuFM]) by comparing with age- and sex-matched healthy adults.

Methods: Fifty-eight symptomatic female patients with HV and 50 asymptomatic older female volunteers were included in this study. According to the radiographic HV angle (HVA), the study population was divided into severe HV (HVA ≥ 40°,n=25), moderate HV (20° ≤ HVA < 40°, n=47), and control (n=36) groups. Segmental foot kinematics was evaluated using the DuFM. The temporal gait parameters such as cadence, speed, stride length, step width, step time, and proportion of stance phase were calculated. Inter-segmental angles (ISAs) (hindfoot relative to tibia, forefoot relative to hindfoot, and hallux relative to forefoot) were calculated at each time point (100 time points for the whole gait cycle). The ISAs (position) at specific phases of the gait cycle, change in ISA (motion) between phases, and range of ISAs during the whole gait cycle were calculated and compared among the groups.

Results: Age, height, weight, and BMI were not significantly different between the groups. Among the temporal parameters, gait speed and stride length were diminished depending on the severity of the HV deformity. Sagittal range of motion of the hallux and hindfoot decreased significantly in the severe HV group. Loss of push-off during the pre-swing phase was observed, and forefoot adduction motion during the terminal stance decreased in the severe HV group.

Conclusion: HV deformities affect gait parameters and inter-segmental motion of the foot during gait in proportion to the severity of deformity. However, confounders affecting gait and inter-segmental foot motion should be considered.