소개

무릎과 고관절 골관절염이 흔한 만큼, 많은 가이드라인이 존재하며 관절 건강을 유지하기 위해 저강도(저충격) 신체활동을 권장합니다. 걷기, 자전거 타기, 수영 같은 저강도 활동은 흔히 권장되는 반면, 달리기나 점프처럼 충격이 큰 활동은 반복되는 충격이 관절 손상을 더 빠르게 진행시킬 수 있다는 우려 때문에 오히려 제한될 수 있습니다. 이런 우려는 환자들 사이에서도 흔합니다. 실제로 많은 사람들이 달리기와 같은 고강도 또는 고충격 활동이 관절을 더 손상시킬까 봐 두려워합니다. 일부 의료진은 관절 손상을 피하기 위해 고충격 신체활동에 참여하는 것 자체를 반대하기도 합니다. 다만, 고충격 활동이 관절 치환(관절치환술) 가능성을 높인다는 점을 보여주는 근거는 아직 제한적입니다.

중요한 어려움은 많은 연구가 기계적인 관절 충격이 아니라 심혈관 강도 기준으로 신체활동을 분류한다는 점입니다. 예를 들어 격렬한 자전거 타기는 달리기와 같은 충격 하중을 만들지 않으면서도 대사적으로는 부담이 클 수 있습니다. 이 구분은 충격 하중이 관절 증상, 근육 기능, 그리고 뼈 건강에 서로 다른 영향을 줄 수 있기 때문에 중요합니다. 고충격 활동은 이론적으로 여러 경로를 통해 관절 치환에 영향을 줄 수 있습니다. 관절 손상에 대한 통증과 두려움을 악화시켜, 수술 가능성을 높일 수도 있습니다. 반대로, 활동적인 사람은 더 좋은 근력, 골밀도, 신체 기능을 유지할 수 있어 그 가능성을 낮출 수 있습니다.

따라서 이 연구는 고강도 신체활동에 참여하는 것이 저강도 활동에 비해 12개월 이내 고관절 또는 슬관절 치환술과 연관이 있는지, 그리고 통증, 기능적 능력, 또는 관절 손상에 대한 두려움이 이러한 연관을 매개하는지 여부를 확인하고자 했습니다.

방법

이 연구는 덴마크의 GLA:D(Danish Good Life with osteoArthritis in Denmark) 레지스트리 데이터를 사용한 종적(registry-based) 코호트 연구입니다. GLA:D는 환자 교육과 감독 하에 이뤄지는 신경근 운동을 포함하는 구조화된 프로그램으로, 주로 물리치료사(physiotherapists)가 제공하는 형태입니다. 참여자들은 무릎 또는 고관절에 문제가 있어 의료체계에 연락하게 되었고, 주치의 물리치료사가 대상자로 적합하다고 판단했습니다. 이전의 research review에서 동일한 레지스트리를 활용해 9,000명 이상의 환자를 대상으로 연구했으며, GLA:D라는 표준화된 운동 및 교육 프로그램에 참여한 후에는 무릎 골관절염 환자의 10%와 고관절염 환자의 30%만이 2년 안에 관절 치환 수술로 진행하는 것으로 나타났습니다. 특히, 통증·기능·자기효능감에서의 임상적 개선이 수술을 피하게 될 대상자를 예측하는 핵심 요인이라고 시사했습니다

이 연구는 고강도 신체활동에 참여하는 것이 12개월 이내의 고관절 또는 무릎 치환(관절치환) 수술과 연관이 있는지에 대한 질문을 답하고자, 등록 기반 연구로 수행되었습니다.

2016년 5월부터 2022년 12월까지 GLA:D 레지스터에 등록된 참가자 중, 무릎 및/또는 고관절에 문제가 있어 관절에 증상이 있는 사람들을 대상으로 검사를 실시했습니다. 연구진은 다음과 같은 사람들을 제외했습니다.

• 무릎이나 고관절에 골관절염 이외의 문제가 있었거나, 증상이 골관절염보다 다른 원인이 더 두드러졌던 경우
• 이전에 주요 증상이 나타난 관절에서 수술을 받은 적이 있다.
• 3개월 평가에서 보고된 수술이 있습니다.
• 3개월 시점에서 수술 관련 정보를 제공하지 않았습니다.
• 기초 신체활동 데이터를 제공하지 않았습니다.

신체활동 분류

기초 신체활동은 University of California, Los Angeles Activity Scale (UCLA)로 자가 보고하였다. 척도는 1~10점으로 구성되며, 1점은 “전혀 활동하지 않음”, 9점은 “조깅, 테니스, 스키, 아크로바틱, 발레, 중노동 또는 배낭여행 같은 충격이 있는 스포츠에 때때로 참여함”, 10점은 “정기적으로 충격이 있는 스포츠에 참여함”을 의미한다. 저자들은 이 척도를 4가지 신체활동 범주로 재분류하였다.

• 고강도 활동: 9–10점
• 고강도 활동: 점수 7–8.
• 중간 강도 활동: 점수 5–6.
• 저강도 활동: 점수 1–4.

고영향 그룹은 나머지 세 그룹 각각과 따로 비교했습니다. 이 내용은 임상적으로 유용합니다. 고영향 활동과, 생리학적으로는 강렬할 수 있지만 동일한 임팩트 부하를 반드시 만들어내지는 않는 활동을 구분해 주기 때문입니다.

제안된 매개체

3개월 시점에 3가지 가능한 매개변수를 측정했습니다.

• 통증 강도: 0–100 시각 아날로그 척도(Visual Analogue Scale, VAS)로, 점수가 높을수록 통증이 더 심함을 의미합니다.
• 기능적 수행능력: 30초 의자에서 일어서기(Chair Stand) 검사 동안 완료한 반복 횟수.
• 관절 손상에 대한 두려움:운동 및 신체활동으로 관절이 손상될까 봐 걱정되나요?에 대한 예/아니오 답변

고강도 신체활동이 관절 치환과 어떤 관련이 있는지 살펴보기 위해, 저자들은 매개분석(mediation analysis)을 수행했습니다. 그림 1에 나타난 것처럼, 전체 효과(total effect, Rte)는 두 가지 경로로 나뉘었습니다. 순수 자연 간접효과(pure natural indirect effect, Rpnie)는 선택된 매개변수를 통해 작동하는 부분, 즉 통증, 의자에서 일어서기(chair-stand) 수행, 또는 관절 손상에 대한 두려기를 의미했습니다. 전체 자연 직접효과(total natural direct effect, Rtnde)는 그 특정 매개변수를 통해 작동하지 않는 나머지 연관성을 나타냈습니다. 각 매개변수는 따로 분석했으며, 모든 효과는 승산비(odds ratio)로 보고했습니다. 승산비(odds ratio)가 1이면 관련이 없음을, 1보다 작으면 관절 치환의 승산이 더 낮음을, 1보다 크면 승산이 더 높음을 뜻합니다.

중재가 일어나려면 먼저 고강도 활동이 중재자에게 영향을 주어야 하고, 그 중재자는 이후 관절 치환이 일어날 가능성에 영향을 미칠 필요가 있습니다.

예를 들어:

임팩트 높은 활동 → 의자에서 일어서기 수행력 향상 → 무릎 치환술 받을 확률 감소.

결과

결과는 12개월 시점의 고관절 전치환술 또는 슬관절 전치환술에 대한 자가 보고였다.

결과

GLA:D 등록 데이터에는 고관절 골관절염 환자 5,911명, 무릎 골관절염 환자 11,750명이 포함돼 있었습니다. 평균 연령은 약 67세였습니다. 여성은 고관절 코호트의 69.5%, 무릎 코호트의 72.7%를 차지했습니다. 

고관절 골관절염이 있는 사람 중, 각각 기저 시점에서 고충격·고강도, 중강도, 저강도 신체활동에 참여한 비율은 5.9%, 21.2%, 41.3%, 31.6%였다. 

무릎 골관절염 참가자의 경우 각각 5.2%, 20.7%, 40.9%, 33.2%였습니다. 

고관절 전치환술

노출이 매개인자에 미치는 영향

고강도(impact) 그룹은 낮은 강도(low-intensity) 그룹에 비해 공포를 보고할 가능성이 0.57배였고, 의자 일어서기(chair stand) 반복을 1.4회 더 수행했습니다.

표 3은 “전(全) 고관절 치환술의 위험”이라는 제목이지만, 추정치는 분명히 고관절 치환술 분석과 일치합니다. 따라서 표 3에는 라벨링(표기) 오류가 반영된 것으로 보입니다. 

중재가 결과에 미치는 영향

통증 점수가 10/100점 증가하면, 고관절 전치환술(총 고관절 치환술) 가능성이 30~40% 더 높아졌습니다. 의자-일어서기(chair-stand) 반복을 1회 더 수행할 수 있을수록, 총 고관절 전치환술의 가능성이 10~18% 낮았습니다. 

관절 손상에 대한 두려움은 고관절 전치환술의 가능성이 더 높은 것과 연관돼 있었지만, 이 연관성은 고강도와 저강도 하위군 사이에서만 나타났습니다. 고강도 vs 저강도: OR 2.24 (95% CI 1.35–3.72; p=0.002). 두려움을 보고한 참가자는 두려움이 없는 참가자에 비해 고관절 전치환술의 오즈가 2.24배였고(즉, 오즈가 124% 더 큼) 이는 차이가 있었습니다.

인과적 효과

고강도 신체활동에 참여하면, 12개월 시점에 고관절 전치환술(THR)을 받을 확률이 36~48% 더 낮은 것으로 예측됐습니다. 그럼에도 불구하고, 이들 요인 중 어느 것도 고강도 활동과 고관절 전치환술 사이의 연관성을 통계적으로 매개하지는 않았습니다. 다시 말해, 3개월 시점의 통증·의자에서 일어나기(체어 스탠드) 수행 능력·공포의 차이로는 고관절 전치환술을 받을 확률이 더 낮아진 이유를 설명할 수 없었습니다.

인공 슬관절 전치환술

노출이 매개인자에 미치는 영향

고강도 신체활동 그룹은 저강도 그룹보다 의자에서 일어서기(체어 스탠드)를 1.7회 더 많이 수행했습니다. 

중재가 결과에 미치는 영향

An increase of 10/100 points in pain predicted 30 to 40% greater odds of a total knee replacement, compared with other physical activity types. For every additional repetition in the sit-to-stand chair test, 15% lower odds of a total knee replacement were seen. Fear of joint damage was associated with greater odds of a knee replacement in the models comparing the high-impact versus the low- and moderate-intensity physical activity subgroups.

총효과, 직접효과 및 간접효과

고강도 신체활동은, 저충격 신체활동의 다른 형태와 비교했을 때 인공 슬관절 전치환술(전체 무릎 치환술) 위험을 바꾸지 못했습니다. 앉은 자세에서 일어서기(sit-to-stand) 수행을 통해 간접 효과(Rpnie)가 관찰되었습니다. 즉, 한 번 더 반복을 할 수 있는 능력은 전체 무릎 치환술의 오즈(승산)가 8% 감소하는 것과 연관이 있었습니다(OR = 0.92). 이는 기능적 수행능력이 더 좋을수록 고강도 활동이 무릎 치환술 오즈가 낮아지는 쪽과 부분적으로 연결될 수 있음을 시사합니다. 다만 고강도 활동이 무릎 치환술에 대해 전반적인 보호 효과를 보인 것은 아니며, 이번의 ‘단일 매개’ 결과는 신중하게 해석해야 합니다.

여러 모델에서 통증과 공포는 무릎 전치환술(무릎 치환) 가능성과 더 강하게 연관됐지만, 고강도 활동은 이러한 요인을 의미 있게 바꾸지 못했습니다. 따라서 두 요인은 그 관계를 매개하지 않았습니다.

질문과 생각

뼈는 대사활동이 매우 활발하고, 하중을 주고 빼는 것에 반응하기도 합니다. 하지만 뼈는 고유의 강도를 유지하려면 충격(impact)의 형태를 겪어야 합니다. 따라서 저충격(low-impact) 운동만으로는 뼈의 강도를 키우거나 보존하는 데 충분하지 않을 수 있다고 주장하는 것은 충분히 타당하며, 이 관계는 우주비행사에서도 명확히 관찰됩니다. 심지어 아주 짧은 기간이라도 우주에 다녀온 뒤에는 이러한 경향이 보입니다. 예를 들어, 유럽우주기구(ESA)는 자사 웹사이트의 ‘뼈 건강(bone health)’ 관련 내용에서 다음과 같이 밝힙니다: “우주비행 중에는 뼈 구조의 리모델링(remodelling) 및/또는 골 소실(bone loss)이 매달 약 1~2% 정도 발생하며, 우주에 6개월이 지난 뒤에는 우주비행사에게서 나타나는 골다공증 증상을 지구의 고령 여성에서 나타나는 골다공증과 비교할 수 있습니다. 미세중력(microgravity) 환경에서는 체중을 지탱하는 뼈가 특히 영향을 받으며, 6개월 임무 후 골밀도(bone mass)가 최대 20%까지 감소했다는 보고가 있습니다. 장기간 우주비행 후 귀환한 우주비행사들은 골절(fracture) 위험이 있으며, 따라서 이들에 대해 특정한 주의와 관리가 이뤄집니다.”

고강도 활동은 다른 활동 범주에 비해 고관절 전치환술의 발생 가능성을 36–48% 낮추는 것과 연관돼 있었지만, 고강도 활동이 다른 활동 범주와 비교했을 때 무릎 전치환술의 전체 발생 가능성을 유의하게 높이거나 낮추지는 않았습니다. 다만, 이는 고강도 활동이 고관절을 보호한다는 것을 증명하는 것도 아니고, 무릎에는 효과가 없다는 뜻도 아닙니다. 고관절과 무릎의 추정치는 각각 따로 분석했으며, 한 코호트에서는 ‘통계적으로 유의미’했지만 다른 코호트에서는 그렇지 않다는 사실만으로는 관절 간의 실제 차이가 있다고 단정할 수 없습니다. 저강도 그룹과 비교했을 때, 고강도 그룹은:

• 더 젊은 쪽: 64.0세 vs 67.9세
• 덜 아픈 쪽: 42.8 vs 51.1/100
• HOOS-12에서 더 나은 기능/더 적은 증상: 58.1 vs 47.9
• 의자에서 일어서기 검사가 더 좋습니다: 14.0회 vs 11.4회 반복
• 자기평가 건강상태가 더 좋았습니다: 80점 vs 64/100

고강도 활동을 할 수 있는 사람들은 대체로 더 젊고 건강 상태가 좋았으며 증상도 덜했기 때문에, 고관절에서의 결과는 선택 편향과 측정되지 않은 골관절염 중증도 차이가 일부 설명할 수 있습니다. 예를 들어, 저자들은 잔여 교란이 여전히 가능하다는 점을 명시적으로 인정하면서, 측정되지 않은 교란 요인의 한 예로 방사선 촬영에서의 골관절염 중증도를 제시합니다.

이 연구는 임상의가 고강도 활동을 처방해야 한다는 근거를 보여주나요? 직접적으로는 아닙니다. 이미 고강도 활동을 하고 있는 사람들은 12개월 결과가 더 나쁘지 않았다는 점을 보여줍니다. 중요한 건, 이 연구가 골관절염이 있는 이전에 활동량이 적었던 사람에게 달리기, 점프, 또는 다른 형태의 충격(임팩트) 활동을 새로 시작하는 것이 안전한지, 그리고 유익한지 여부를 검증하지는 않았다는 것입니다. 따라서 가장 명확한 임상적 시사점은, 이미 그 활동을 견딜 수 있는 사람에게 고강도 활동을 자동으로 금지할 필요는 없다는 것입니다.

역인과(Reverse causation)가 이 결과를 설명할 수 있을까요? 네. 증상이 더 가벼웠거나, 질환이 더 진행되지 않았거나, 임박한 수술 가능성이 더 낮은 참가자들은 고강도(impact) 활동을 계속할 수 있었을 가능성이 더 큽니다. 따라서 기저 질환이 그들의 활동 수준과 인공관절치환술(arthroplasty) 가능성이 낮아진 이유를 함께 설명할 수 있습니다. 예를 들어, 역인과는 가능합니다. 증상이 더 진행됐거나 예정된 고관절 치환(hip replacement)이 있는 사람들은 이미 고강도 활동을 줄였거나 중단했을 수 있습니다. 수술 후 첫 3개월 이내에 시행된 치환을 제외하면 이 설명은 제한되지만, 이를 완전히 배제할 수는 없습니다.

UCLA 척도는 상위 범주 안에 서로 성격이 꽤 다른 여러 활동을 함께 묶습니다. 조깅, 테니스, 스키, 중노동, 백패킹은 관절에 동일한 부하, 움직임 패턴, 빈도, 회복 요구를 주지 않습니다. 이 연구에서도 다음을 정량화하지는 않았습니다.

• 빈도 또는 주간 볼륨.
• 러닝 거리나 속도.
• 점프(도약) 노출.
• 외부 부하.
• 증상 반응.
• 이전에 참여한 기간입니다.

따라서 충격(impact) 활동에 대한 안전한 “용량”을 특정할 수는 없습니다. 신체활동은 3개월과 12개월에도 측정됐지만, 안타깝게도 이러한 측정치들은 분석에 포함되지 않았습니다. 저자들은 기저(baseline) 신체활동만을 사용해, 노출이 제안된 매개변수(mediators)와 결과(outcome) 이전에 측정되도록 했습니다. 물론 활동 참여는 시간이 지나면서 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 겨울철처럼 날씨가 더 추울 때보다 여름철에는 더 많은 사람이 테니스를 치거나 조깅을 하게 될 수 있죠. 

관절치환술은 골관절염의 악화가 반영되고 있나요? 그건 어느 정도만 그렇습니다. 수술 여부는 관절의 구조만으로 결정되지 않습니다. 통증, 장애 정도, 기대 수준, 접근성, 수술 상담, 그리고 시술을 받을 의지가 모두 중요합니다. 이 논문에서는 연골이나 방사선학적 골관절염의 변화가 측정되지 않았으므로, 관절치환술의 시행 가능성이 낮아졌다고 해서 연골이나 방사선상 골관절염이 개선됐다는 결론을 내릴 수는 없습니다.

괴상한 이야기

제안된 매개변수, 신체활동과 관련될 수 있는 여러 기저 특성, 그리고 관절치환술을 보정한 분석이었습니다.

• 나이와 성별
• 통증 강도와 지속 시간
• HOOS-12 또는 KOOS-12 점수
• 의자에서 일어서기 수행
• 관절 손상에 대한 두려움
• EQ-5D 시각 아날로그 척도에서의 주관적 건강 상태
• 오피오이드 사용

연구진은 인과적 교란변수 선택 프레임워크를 사용해 이 변수들을 선택했습니다. 다만, 방사선학적 골관절염 중증도, 체질량지수, 사회경제적 요인들은 포함되지 않았습니다.

꼭 기억해야 할 점은, 이 연구가 관찰연구(association study)였지 활동 중재 시험(트라이얼)이 아니라는 겁니다. 참가자들을 고강도 활동군 또는 저강도 활동군에 무작위로 배정하지 않았습니다. 이미 고강도 활동을 해낼 수 있는 사람들은, 활동량이 더 낮은 참가자들과는 애초에 다른 편이었을 가능성이 큽니다. 기준 시점(baseline)에서 고강도 그룹은 더 젊었고, 통증은 덜 보고했으며, 의자에서 일어나기( chair stand ) 테스트 수행은 더 좋았고, 자기평가 건강상태도 더 나았습니다. 통계적 보정(statistical adjustment)으로 이런 차이는 줄어들었지만, 완전히 없앴다고 보장할 수는 없습니다.

그리고 ‘오즈(odds)’는 ‘위험(risk)’이랑은 같은 게 아니에요. 이 연구에서는 오즈비(odds ratio)를 보고했어요. OR 0.52는 ‘절대 위험’이 48% 낮아졌다는 뜻이 아니라, ‘오즈가 48% 낮다’로 설명된 거예요. 꼭 ‘절대 위험’이 48% 낮다고 단정할 수는 없어요. 관찰된(조정하지 않은) 비율(unadjusted observed proportions)도 주의가 필요해요. 많은 참가자에서 결과 정보가 빠져 있었기 때문이에요. 참가자 중 완전한 예측변수 정보가 있는 비율은 코호트, 비교, 매개변수(mediator)에 따라 대략 33–58% 정도였어요. 연구진은 결측된 예측변수 데이터를 가진 사람들을 그냥 전부 제외하는 대신, 30개의 대체 자료(imputed dataset)로 다중 대치(multiple imputation)를 사용했는데요. 이 방식이 더 적절해요.

다만, 관절치환술의 결과 데이터가 두 코호트 모두에서 약 37% 정도 누락돼 있었습니다. 다중 대치(multiple imputation)는, 결측이 발생한 이유에 대한 가정이 합리적일 때만 편향을 줄일 수 있습니다. 수술을 받은 사람이나 증상이 더 나쁜 사람일수록 추적관찰을 완료할 가능성이 체계적으로 더 낮았다면, 추정치는 여전히 편향될 수 있습니다.

저자들은 18개의 매개(mediation) 분석을 수행했습니다. 즉, 2개 관절, 3개 매개변수, 그리고 3개의 활동 비교를 포함했습니다. 서로 관련된 여러 가설을 폭넓게 검증할수록, 우연으로 인해 통계적으로 유의한 결과가 단독으로 나타날 가능성이 커집니다. 다중 검정에 대한 보정은 보고되지 않았습니다.

집으로 가져갈 메시지

고강도 활동은 고관절 또는 무릎 치환술의 발생 가능성과 더 높은 연관성을 보이지 않았습니다. 고강도 활동 참여자에서 고관절 치환술의 발생 가능성이 더 낮게 나타나긴 했지만, 무릎 치환술에서는 뚜렷한 연관성이 확인되지 않았습니다. 이 결과는 잠재적 위해 가능성과 관련해 안심할 만하지만, 고강도 활동이 고관절 치환술을 실제로 예방한다는 점을 보여주지는 않습니다. 또한 고강도 활동의 효과가 고관절과 무릎에서 실제로 다르다는 점도 입증되지 않았습니다.

고강도 활동을 하는 사람들은 의자-일어서기(Chair-stand) 검사에서 더 많은 반복을 했고, 의자-일어서기 수행이 더 좋을수록 무릎 치환술(무릎 대체) 가능성이 더 낮은 것과 연관돼 있었습니다. 이 경로는 수술의 가능성이 대략 8% 낮은 것과 대응됐습니다(Rpnie 0.92). 하지만 고강도 활동은 무릎 치환술의 전반적인 가능성이 더 낮아지는 것과는 연관이 없었습니다. 따라서 이 작은 간접적 연관성은 ‘고강도 활동이 신체 기능을 개선해서 수술을 막는다’는 증거가 아니라, 탐색적 통계 결과로 해석하는 게 맞습니다.

고관절 또는 무릎 골관절염이 있는 분이 충격(impact) 활동을 계속하거나 다시 시작하고 싶다면, 합리적인 임상적 접근에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 이전 활동 경험과 현재 목표를 파악합니다.
• 통증 양상, 부종, 증상 회복을 평가합니다.
• 하지 근력과 기능적 수행 능력을 평가합니다.
• 현재 허용 범위보다 낮은 수준에서 시작해, 점진적으로 진행합니다.
• 다음 24~48시간 동안 반응을 모니터링하세요.
• 증상이 지속적으로 악화될 때, 통증의 강도·빈도 또는 회복 시간의 조절.

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참조

리우 BXW, 그론네 DT, 로스 EM, 스코우 ST. 고강도 신체활동 참여와 12개월 관절 치환 수술 위험: 무릎 또는 고관절 골관절염 환자 17,661명의 종단 매개분석. Br J 스포츠 의학. 2026년 7월 9일:bjsports-2026-111824. doi: 10.1136/bjsports-2026-111824. 인쇄 전 온라인 공개(Epub ahead of print). PMID: 42414085.