슬개대퇴 통증의 발과 발목 생체역학

소개

슬개대퇴 통증(patellofemoral pain)은 젊고 신체적으로 활동적인 사람들에게서 흔히 나타나는 근골격계 질환입니다. 특징은 슬개골 주변 또는 슬개골 뒤쪽의 통증이며, 점프, 스쿼트, 계단 오르기 같은 활동에서 보통 통증이 악화됩니다. 슬개대퇴 통증을 이해하는 한 가지 접근은 생체역학적 패러다임을 바탕으로 하는 것입니다. 체계적 문헌고찰과 메타분석에서는 슬개대퇴 통증과 동적 무릎 내반(dynamic knee valgus)의 연관성을 보고해 왔습니다. 동적 무릎 내반은 체중 부하 동작 중에 무릎이 안쪽으로(내측으로) 이동하는 것을 말합니다. 이처럼 무릎의 위치가 달라지면, 하지의 운동역학적(kinetic chain) 사슬 안에서 정렬이 좋지 않거나 움직임 패턴이 부적절해서 발생할 수 있습니다. 특히 과도한 고관절 내전(hip adduction)과 내회전(internal rotation), 그리고 후족부(발뒤꿈치 쪽)의 외반(rearfoot eversion)이 동적 무릎 내반과 연관된 움직임으로 확인되었습니다.

이전 연구에서는 뒤꿈치(후족부) 외반 증가가 여성 러너의 슬개대퇴 통증과 연관이 있음을 보여줬습니다. 하지만, 슬개대퇴 통증에 기여할 수 있는 다양한 생체역학적 요인의 범위를 포괄적으로 살펴본 체계적 문헌고찰은 아직 없었습니다. 따라서, 본 체계적 문헌고찰 및 메타분석은 슬개대퇴 통증에서의 발목 생체역학의 기여를 평가하고자 했습니다. 또한, 기존 근거를 더 정확히 해석하고 임상적 추론과 향후 연구에 정보를 제공하기 위해 연구들 간 이질성의 잠재적 원천을 함께 살펴봤습니다.

방법

이 연구는 체계적 문헌고찰과 메타분석입니다.

포함 기준

대조군-환자 연구, 전향적 연구, 그리고 발목 생체역학 을 다룬 임상시험으로, 슬개대퇴 통증이 있는 참가자와 없는 참가자 사이의 차이를 조사한 연구. 아래 기준을 모두 충족하는 연구만 포함 대상으로 선별했습니다.

사람 대상 연구
슬개대퇴 통증만 진단받은 참가자
근력, 운동학(kinematics), 관절 가동범위를 포함한 하지 생체역학 평가
발목과 발의 기능 평가: 예를 들어 발허리 처짐 검사(navicular drop test) 그리고 발의 가동성

제외 기준

리뷰 논문, 학회 학술대회 자료, 서신, 심포지엄 초록은 제외했습니다. 또한 다른 근골격계 질환을 가진 참여자를 포함한 연구, 원위 관절의 생체역학을 평가하지 않은 연구, 대조군이 없는 연구도 제외했습니다.

추출된 데이터

나이, 성별, 체중, 키, 신체활동 프로필 등 출판 특성과 참여자 인구통계에 관한 데이터가 추출되었습니다. 증상 기간, 통증 강도, 편측 또는 양측 증상, 신체 기능을 포함한 기저 임상 특성도 함께 기록했습니다.

대조군과 슬개대퇴 통증(patellofemoral pain) 그룹에서 각각 평균과 표준편차를 추출했습니다. 전향적 연구와 임상시험의 경우, 통증이 없는 그룹과 슬개대퇴 통증 그룹의 기저(baseline) 데이터를 추출했습니다. 중재 후(post-intervention) 또는 평가 후(post-assessment) 데이터는 분석에 포함하지 않았습니다.

방법론적 질 평가

포함된 연구의 방법론적 질은 표준화된, 연구 설계별 맞춤 도구를 사용해 평가했습니다. 방법론적 질은 16점 만점 척도로 Downs and Black 체크리스트를 사용해 평가했습니다. 9점 미만은 저품질로, 10–11점은 중간 품질로, 12점 이상은 고품질로 분류했습니다.

데이터 분석

메타분석에는, 최소 2편의 연구가 동일한 결과를 보고한 경우에 연구들을 합쳤습니다. 근력, 관절가동범위(ROM), 운동학적(kinematic) 결과는 평가한 동작과 과제에 따라 각각 따로 분석했습니다. 서로 다른 하위 집단 또는 동작의 서로 다른 단계에 대해 데이터가 보고된 경우, 표본 크기를 기준으로 가중 평균과 표준편차를 사용해 이를 통합했습니다.

랜덤 효과 모형을 사용했습니다. 효과는 헤지스 g(Hedges’ g)를 이용해 표준화 평균 차이(SMD)와 95% 신뢰구간으로 보고했습니다. 효과 크기는 작은 크기(≤0.59), 중간 크기(0.60–1.19), 큰 크기(≥1.20)로 분류했습니다. 통계적 유의성 기준은 p < 0.05로 설정했습니다. 이질성은 I²를 사용해 평가했으며, 값이 >25%와 >50%일 때 각각 중등도 및 높은 이질성을 의미했습니다.

성별이나 평가 방법 같은 요인을 기준으로, 충분한 데이터가 있을 때 하위집단 분석을 진행했습니다. 또한 개별 연구가 결과에 영향을 미쳤는지 확인하기 위해 leave-one-out 민감도 분석도 수행했습니다.

연구 수와 질, 결과의 통계적 유의성, 이질성(heterogeneity)을 바탕으로 근거 수준을 ‘강함’, ‘중간’, ‘제한적’, ‘매우 제한적’, ‘상충’ 중 하나로 분류했습니다.

결과

이번 리뷰에는 총 42편의 연구가 포함되었습니다. 데이터가 불충분하거나 방법론적 한계 때문에, 4편의 연구는 메타분석에서 제외했습니다. 포함된 연구 중 41편은 환자-대조군 연구였고, 1편은 전향적 연구였습니다. 전체적으로 2,314명의 참가자가 포함되었으며, 여성이 다수였고(70%), 참가자 연령은 18–35세였고, BMI 값은 19~27 kg/m² 범위였습니다. 증상 지속 기간, 통증 강도, 기능 상태는 참가자마다 상당한 차이가 있었고, 이는 이질성의 중요한 잠재 원인으로 고려됐습니다.

슬관절대퇴통증에서의 발목 생체역학 — 출처: Chaffe 등, Transl Sports Med. (2026)

방법론적 평가

포함된 연구 중 35.6%는 고품질로, 57.1%는 중등도 품질로, 7.1%는 저품질로 분류됐습니다. 특이하게도, 어떤 연구도 Downs and Black 체크리스트의 외적 타당도 기준을 충족하지 못했습니다. 또한, 어떤 연구도 평가자 눈가림(assessor blinding)을 보고하지 않았고, 잠재적 교란 요인을 고려한 연구도 없었습니다.

후족부 외번

슬관절통(patellofemoral pain) 환자군에서 발목 생체역학(ankle biomechanics)을 걷기, 달리기, 또는 편측 스쿼트할 때 집단 간 유의한 차이는 관찰되지 않았습니다. 다만 슬관절통 환자군은 착지, 스텝업, 스텝다운 과제에서 후족부(rearfoot) 외번(everson)이 더 크게 나타났습니다. 이 결과는 주의해서 해석해야 합니다. 착지 분석에는 두 편의 연구만 포함되었고, 스텝업과 스텝다운 결과는 단일 연구의 샘플에 근거했기 때문입니다.

단일 연구씩 순차적으로 제외해 결과에 미치는 영향을 확인하는 leave-one-out 분석 후에도, 걷기와 달리기 모두에서 결과는 유의하지 않은 것으로 유지되었습니다. 종합하면, 걷기·달리기·편측 스쿼트(single-leg squat)에서는 근거가 서로 상충되는 것으로 평가됐고, 착지·스텝업·스텝다운 과제에서는 근거가 매우 제한적이었습니다.

운동학으로 평가한 발목 배측굴곡 ROM

보행, 달리기, 착지 동안 그룹 간 유의한 차이는 관찰되지 않았어요. 이 결과들에 대한 근거는 서로 엇갈리는(상충하는) 것으로 평가됐습니다. 스텝다운 과제에서는 슬개대퇴 통증 그룹에서 더 큰 발목 배측굴곡이 관찰됐어요. 다만 이 결과는 두 편의 연구에만 근거한 것이고, 표본은 1명으로 구성되어 있었기 때문에 해석할 때는 주의가 필요합니다.

하위집단 분석을 통해 잠재적인 이질성의 원인을 살펴봤지만, 결과는 달라지지 않았습니다. 마찬가지로 leave-one-out 분석으로 이질성이 0%까지 감소했지만, 전체 결론은 그대로였습니다.

임상 검사를 통한 발목 배측굴곡 ROM

임상 검사 중 발목 굴곡(족부 배측 굴곡) 범위(ROM)에서 군 간 유의한 차이는 발견되지 않았습니다. 연구 간 이질성(heterogeneity)의 영향을 살펴본 분석도 이러한 결과를 바꾸지 않았습니다.

내측 종아리뼈(주상골) 하강

4개 연구를 합친 자료(참가자 168명)를 바탕으로, 슬개대퇴 통증군은 대조군보다 발날뼈드롭이 더 크게 나타났습니다. 이질성은 낮았습니다(I² = 3%). 따라서 이 결과는 근거 수준이 높다고 판단했습니다.

발자세 지수

발 압력 지수에서 군 간 유의한 차이는 확인되지 않았습니다. 이질성은 미미했으며, 포함된 연구 전반에서 결과가 일관적이었음을 시사합니다.

발바닥 압력

세 구역의 발(후족부, 중족부, 전족부)에서 내측·외측 압력 분포 모두에 대해 군 간 유의한 차이는 관찰되지 않았습니다. 상당한 이질성이 관찰되었는데, 이는 포함된 연구들 사이에 방법론적 및/또는 임상적 변동성이 꽤 컸음을 시사합니다. 그래서 근거 수준은 ‘상충(conflicting)’으로 분류했습니다.

근력

저자들은 평가한 근육군과 측정 방법 간 차이가 상당해, 근력에 대한 메타분석을 수행할 수 없었습니다. 이 때문에 데이터를 의미 있게 묶어 분석(풀링)하는 것이 불가능했습니다.

질문과 생각

더 큰 주상골 드롭은 슬개대퇴 통증이 있는 사람들에서 일관되게 관찰되었습니다. 착지와 스텝다운 과제 동안 후족부 외반(회외)도 더 크게 보고되었습니다. 이러한 결과는 원위부 발의 기계적 기능 변화가 슬개대퇴 통증에 기여할 수 있음을 시사하며, 슬개대퇴 통증의 생체역학적 패러다임을 어느 정도 뒷받침합니다. 다만, 다른 생체역학적 지표들에서는 결과가 일관되지 않았습니다.

증상이 있는 사람들은 슬개대퇴 통증에서 발목 생체역학이 더 폭넓게 변할 것으로 예상할 수 있습니다. 만약 실제로 그렇다면, 슬개대퇴 통증 환자와 무증상 참가자 사이에서도 발 압력 분포의 차이가 나타날 것으로 기대할 수 있겠죠. 하지만 발 압력 결과에서는 유의한 차이가 관찰되지 않았습니다.

후족부(뒤발) 외번과 발목 배측굴곡에 관한 결과도 몇 가지 의문을 남깁니다. 뒤발 외번은 착지와 스텝다운 과제에서만 더 크게 관찰됐고, 걷기·달리기·한 다리 스쿼트에서는 차이가 없었습니다. 스텝다운 중에는 발목 배측굴곡이 더 크게 보고됐습니다. 이 결과는 직관에 반하는 것처럼 보일 수 있는데, 기능적 과제에서는 뒤발 외번이 더 일관되게 관찰돼야 할 것 같기 때문입니다. 또한 스텝다운 과제에서 발목 배측굴곡이 감소하는 것과, 동적 무릎 내반(무릎 valgus)이 더 커진 것과의 관련이 보고돼 왔습니다. 따라서 슬개대퇴 통증이 있는 사람들은 발목 배측굴곡이 줄어들 것—늘어날 것보다는—이라고 예상할 수도 있습니다.

흥미롭게도, 포함된 여러 측정 항목은 발의 pronation(회내)과 관련된 측면을 평가하는 것으로 보입니다. 뒤꿈치(evar) 회전, 발목 dorsiflexion(배측굴곡), 발 압력 분포, 그리고 navicular drop(종(뼈) 하강)은 모두 원위 하지의 역학에서 서로 다른 구성 요소를 반영할 수 있습니다. 다만, 이러한 측정 항목들은 서로 대체 가능하지 않으며, 평가 방법, 과제 요구, 그리고 임상적 맥락에 따라 영향을 받을 수 있습니다. 이는 연구들에서 관찰된 일관되지 않은 결과를 부분적으로 설명해 줄 수 있습니다.

괴상한 이야기

이 메타분석의 결과는 얼핏 보면 서로 모순돼 보일 수 있습니다. 하지만 족부·발목의 생체역학적 기여가 일관되지 않다고 단정하기 전에, 한 가지 더 근본적인 질문을 해봐야 합니다. 즉, 과연 이러한 임상 검사가 같은 기계적 ‘구성요소(mechanical construct)’를 측정하고 있는 걸까요?

이 리뷰의 목적은 슬개대퇴통증이 있는 사람과 없는 사람 사이에서 발과 발목의 생체역학 및 임상 지표가 서로 다른지 확인하는 것이었습니다. 이 질문은 임상적으로 매우 중요합니다. 왜냐하면 우리는 이러한 검사들을 통해 생체역학적 가설을 확인하거나 반박하는 데 자주 쓰기 때문입니다. 다만, 이 리뷰에 포함된 검사들은 발과 발목 역학의 서로 다른 측면을 평가하며, 그 조건도 경우에 따라 크게 다릅니다.

다양한 검사들을 조금 더 자세히 살펴볼게요.

내측종아리뼈(주상골) 드롭 검사: 내측종아리뼈 드롭 검사는 표준화된 자세에서의 내측종아리뼈 높이와 편안히 서 있는 자세에서의 내측종아리뼈 높이 사이의 변화를 평가합니다. 따라서 이 검사는 체중 부하 하에서의 내측 세로 아치(MLA) 변형 정도를 추정해 주며, 발 회내(pronation) 운동성에 대한 간접적인 지표로 볼 수 있습니다. 이 검사는 간단하고 임상적으로 유용하지만, 정적인 상태에서 표준화된 자세로 시행됩니다. 즉, 발이 동적으로(움직이면서) 어떻게 행동하는지는 제한된 정보를 제공합니다. 내측종아리뼈 드롭이 더 크다면 회내의 구조적 운동성이 더 크다는 신호일 수는 있지만, 그 움직임이 실제로 문제가 되는지, 혹은 환자의 증상에 어떤 관련이 있는지는 알려주지 못합니다.

발자세지수(Foot Posture Index, FPI): FPI는 서 있는 자세에서 발의 전반적인 위치를 평가하며, 발이 더 과회내(pronated)인지 아니면 과회외(supinated)인지를 가늠하는 데 도움을 줍니다. 다만 FPI는 정적인 평가에 그치며, 이 자세가 왜 나타났는지 또는 기능적 활동 중에 이 자세가 움직임에 영향을 주는지까지는 알 수 없습니다. 또한 평가자의 측정 방식과 자세 세팅(포지셔닝)에 따라 결과가 달라질 수 있습니다. 더 나아가, 이 평가는 표준화된 서 있는 자세에서 진행되기 때문에 평가자가 제공하는 지시나 포지셔닝에 따라 환자의 자세가 영향을 받을 수 있습니다. 이 때문에 측정 자체 또는 평가자와 관련된 편향이 생길 가능성이 있습니다. 다만 환자들이 평가자의 기대에 맞추려고 의식적으로 자세를 바꾸는 것이라고 꼭 가정할 필요는 없습니다.

발바닥 압력: 발바닥 압력은 특정 과제 수행 동안 발에 가해지는 기계적 하중이 발 전체에 어떻게 분포되는지를 알려줍니다. 다만, 발바닥 압력은 발의 과회내(프로네이션)를 직접적으로 측정하는 지표는 아닙니다. 이 값은 통증, 보상 동작, 보행 또는 달리기 전략, 신발, 속도, 과제 요구사항, 그리고 개인의 움직임 패턴 등 여러 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 중요하게도, 이 검토에 포함된 연구들은 걷기, 달리기, 점프, 또는 계단 관련 과제 같은 아주 서로 다른 활동에서 발바닥 압력을 평가했습니다. 이처럼 평가 조건이 다르기 때문에, 연구들 사이에서 관찰된 상당한 이질성의 일부를 설명할 수 있을 수 있습니다. 더 중요한 점은, 발바닥 압력의 차이가 곧바로 발의 자세나 과회내에 차이가 있음을 의미하지는 않는다는 것입니다.

후족부 외반: 후족부 외반은 후족부 움직임을 더 직접적으로 반영하는 지표이며, 보통 후족부 회내(pronation)의 대리 지표로 사용됩니다. 다만 해석은 수행하는 과제에 따라 매우 달라집니다. 고요한 선자세(quiet standing)에서의 후족부 외반이, 달리기(running), 착지(landing), 또는 스텝다운(step-down)에서의 후족부 외반과 반드시 동일하다고 볼 수는 없습니다. 움직임의 크기, 타이밍, 그리고 속도(변화율) 모두 임상적으로 중요한 요소일 수 있습니다. 따라서 단순히 외반이 더 크다고 해서 그 움직임이 반드시 병적이거나, 슬개대퇴통증(patellofemoral pain)의 원인과 인과관계가 있다고 결론내릴 수는 없습니다.

이 부분은 중요한 임상 포인트를 짚고 있어요. 집단 간 차이가 있다고 해서 곧바로 측정된 변수가 임상적으로 의미가 있다는 뜻은 아닙니다. 검사는 신뢰도가 아주 우수하다고 나올 수도 있지만, 환자 증상과 관련된 움직임이나 부하(로딩) 전략을 제대로 포착하지 못하면 임상적 관련성이 제한적일 수 있습니다.

또 다른 중요한 고려사항은 손상(impairment)과 기여(contribution)의 구분입니다. 슬개대퇴 통증이 있는 환자에서 더 큰 내측설상골(n avicular) 하강이나 후족부 거 염전(rearfoot eversion)이 관찰된다고 해서, 이 요인들이 통증을 유발했다고 입증되는 것은 아닙니다. 이것들은 동반될 수 있는 특징이거나, 보상 전략이거나, 또는 단순히 슬개대퇴 통증과 함께 공존하는 특성일 수 있습니다. 따라서 검사(test)의 임상적 가치는, 환자를 무증상인 사람과 구별할 수 있는지 여부뿐 아니라, 그 결과가 임상적으로 의미 있는 의사결정을 내리는 데 도움이 되는지도 함께에 달려 있습니다.

마지막으로, 이 검사는 발의 회내를 서로 바꿔 쓸 수 있는 지표라기보다, 같은 퍼즐의 서로 다른 조각으로 보는 편이 더 정확할 수 있습니다. 나비큘러 드롭은 아치의 변형을, FPI는 정적 발 자세를, 족저 압력은 부하 분포를, 후족부 외반은 후족부의 움직임을 각각 평가합니다. 이 측정들은 서로 관련이 있긴 하지만, 발의 생체역학에서 서로 다른 측면을 나타냅니다. 결국 핵심 임상 질문은 단순히 생체역학적 변화가 ‘존재하느냐’가 아니라, 관찰된 변화가 환자의 증상과 임상적 양상에 실제로 의미가 있는지 여부입니다.

집으로 가져갈 메시지

내측 아치의 하중 시 이동성이 증가하는 것과 슬개대퇴 통증이 연관돼 있음을 시사하는 결과로, 슬개대퇴 통증이 있는 사람에서 내측 아치 하강이 일관되게 더 크게 나타났습니다. 근거는 강했고 이질성은 낮았습니다.
슬관절통 환자에서 족·발목 생체역학에 대한 근거는 일관되지 않았습니다. 후족부 외반(eversion)은 일부 기능 과제에서만 차이가 있었지만, 보행·달리기·한발 스쿼트에서는 일관된 차이가 발견되지 않았습니다.
임상적 측정이 항상 역동적인 발의 역학을 반영하는 것은 아닙니다. 내측종골 하강(Navicular drop), FPI, 족저압, 후족부 외반(rearfoot eversion)은 발 기능의 서로 다른 측면을 평가하므로, ‘발 내전(foot pronation)’의 대체 측정으로 간주하면 안 됩니다.
생체역학적 차이가 곧 임상적으로 의미 있는 장애를 뜻하는 것은 아닙니다. 더 큰 navicular drop 또는 뒤발(후족부) 외반이 있다고 해서, 그것이 개인의 슬개대퇴 통증을 유발하거나 그에 기여한다고 단정할 수는 없습니다.
생체역학적 검사를 해석할 때는 맥락이 중요합니다. 검사 선택, 평가 방법, 통증, 그리고 개인의 움직임 전략이 결과에 영향을 줄 수 있으며, 연구마다 관찰되는 이질성에 기여할 수 있습니다.
임상 검사는 환자 상태(프레젠테이션)와 함께 해석해야 합니다. “비정상적인” 발 생체역학이 있는지부터 묻기보다는, 확인된 생체역학적 특징이 환자의 증상과 관련이 있는지, 그리고 임상적 의사결정에 도움이 되는지를 물어보세요.