요통은 전체 인구의 80% 이상이 일생 동안 한번 이상 경험하는 현대사회에 가장 흔하게 발생하는 통증 중의 하나이다[1]. 요통은 일반적으로 흉추 10번 이하의 허리부위에 통증이 3일 이상 지속되는 경우로[2], 요통과 관련된 척추질환으로는 추간판탈출증(herniation of intervertebral disc), 척추관협착증(spinal stenosis), 척추전방전위증(spondylolisthesis), 척추분리증(spondylolysis), 척추불안정증(instability), 후종인대 골화증(ossification of posterior longitudinal ligament) 등이 있다[3].

요통의 원인으로는 여러가지가 있지만 척추주변 근육구조의 병적 변화가 영향을 미친다는 연구결과가 보고되고 있는데[4] 척추질환으로 인한 요통환자들은 관절운동의 제한과 요추를 지지하는 근육 및 인대의 기능이 감소하여 신체활동능력이 약 15% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다[5, 6]. 더욱이 요통으로 인한 운동량 감소는 골밀도의 부정적인 효과(negative effects)를 미치게 되고 척추 정렬 및 근골격계 구조의 변형과 근력감소, 근 위축(atrophy)과 같은 현상이 나타난다[5, 6]. 따라서 활동 범위가 제한되고 근력은 더욱 감소하는 악순환이 발생하기에[7], 요통환자들은 정상인에 비해 배부의 신전 근력이 더욱 감소하고, 척추 안정화에 중요한 역할을 담당하고 있는 척추주위(paraspinal) 심부근육의 위축(atrophy)을 유발되게 된다[8].

한편 요통환자의 척추 주변 근 단면적(crosssectional area) 크기와 관련된 선행연구를 살펴보면, 처음 요통을 경험하게 되면, 뭇갈래근(다열근, Multifidus)의 위축이 빠르게 발생하며[9], 특히 급성으로 나타난 편측(unilateral) 요통 환자에게서 초음파를 확인한 결과 편측의 뭇갈래근 크기가 감소하는 비대칭이 나타났으며[10, 11], Barker et al. [12] 역시 2주의 기간 동안 50명의 요통 환자를 대상으로 뭇갈래근의 위축과 비대칭을 확인하였다.

이처럼 지금까지의 선행연구들을 살펴보면 요통과 관련된 근육의 위축과 비대칭에 대한 논문은 뭇갈래근과 관련된 연구가 주를 이루고 있는 실정으로[13], 또 다른 선행연구에서는 만성요통환자의 뭇갈래근이 아닌 엉덩허리근(장요근, Iliopsoas)과 척추세움근(척추기립근, Elector Spinae)의 크기의 축소를 보고하였으나[14-16] 엉덩허리근 및 척추세움근 관련 연구는 뭇갈래근 관련 연구에 비하여 부족한 실정이다. 더욱이 퇴행성 척추질환에 따른 뭇갈래근 및 엉덩허리근의 단면적(cross-sectional area)에 대한 비교 연구는 보고된바가 없으며 이는 근육의 단면적 크기를 측정하는 선행연구들 대부분이 컴퓨터 단층촬영 또는 초음파로 진행되어, 영상의 신뢰성 및 비용적 측면과 촬영에 번거로운 문제점이 발생하기 때문으로 보인다.

이에 본 연구에서는 퇴행성 척추질환에 따른 요통환자들(추간판탈출증; lumbar herniation of intervertebral disc; LHI, 척추관협착증; spinal stenosis; SS, 척추전방전위증; spondylolisthesis; S)의 척추주위근육인 뭇갈래근, 엉덩허리근을 자기공명영상(MRI)을 이용하여 단면적 크기를 분석하여 위축의 정도와 대칭성을 살펴보고, 요부신전근력을 측정하여 각 질환에 따른 단면적크기와 요부신전근력의 기준이 될 수 있는 기초자료를 제시하고 각 질환에 따른 차이를 규명하고자 하였다.

척추는 추간판, 관절낭, 인대와 근육 등에 의해 안정성을 유지하게 되는데 특히 근육은 척추의 안정성을 유지하는데 있어 가장 중요하다. 척추 주변에는 여러 근육들이 존재하는데 여러 선행 연구들은 척추 주변근육들이 요추부 질환의 원인으로 예방 및 치료에 중요한 역할을 담당하는 것으로 보고하고 있다. 척추주변근육의 분류는 연구자들에 따라 다르지만 뭇갈래근과 엉덩허리근, 척추세움근을 척추주변근육으로 분류한다[18]. 본 연구에서는 퇴행성 척추질환에 따라 뭇갈래근과 엉덩허리근의 근단면적을 비교하였으며, 그 결과에 대해 다음과 같이 논의하고자 한다.

본 연구에서 척추 질환에 따른 뭇갈래근의 단면적을 비교한 결과, 남자의 경우 뭇갈래근 총단면적(Totalmulti)과 우측단면적(MultiRt)은 척추전방전위증(S) 집단이 추간판탈출증(LHI) 집단에 비해 유의하게 작은 것으로 나타났다. 뭇갈래근은 척추 후방 내측에 위치하며 두 개에서 네 개의 분절에 분포하여 척추 안정성에 중요한 역할을 하는데, 뭇갈래근의 위축과 척추 분절 기능 이상은 만성 요통과 높은 연관성이 있다[13]. 특히, 뭇갈래근의 위축은 요추체의 국소적인 움직임이 발생 할 때에 요추체에 대한 안정성을 약화시켜 요추를 불안정하게 하여 척추의 전방 전위를 진행시킬 수 있다[19,20]. 또한, 전위가 진행되면서 발생하는 통증의 증가는 운동량의 감소를 초래하여 비사용성 위축 또는 반사적 근수축 억제로 인한 탈신경 위축에 의하여 뭇갈래근이 지속적으로 위축될 수 있다. 이는 본 연구에서 척추전방전위증 집단이 추간판탈출증 집단에 비해 뭇갈래근 단면적이 유의하게 작게 나타나게 된 이유로 생각된다. 이와 관련하여 Park et al. [21]과 Wang et al. [22]은 척추전방전위증 환자에서 뭇갈래근의 단면적이 작을수록 전위 정도가 크게 나타났다고 하였으며, Wallwork et al. [23]과 Hides et al. [24]은 척추전방전위증 환자의 뭇갈래근 단면적이 정상인에 비하여 유의하게 작았다고 보고하여 본 연구결과를 지지해주고 있다. 결과적으로 남성에서 뭇갈래근의 약화는 다른 질환에 비하여 척추전방전위증에서 크게 나타나는 특징인 것으로 보이며, 이 근육의 약화를 방치할 경우 전위의 진행이 점차 악화될 수 있기 때문에 이 질환의 경우 뭇갈래근 강화에 초점을 맞춘 운동을 수행해야 할 것으로 사료된다.

한편, 남자 및 남녀 전체에서 뭇갈래근 좌∙우측의 차이(MultiRtLt)는 추간판탈출증 집단이 척추관협착증 집단에 비하여 유의하게 큰 것으로 나타났다. 선행연구는 추간판탈출증과 척추관협착증에서 증상 측면에 따라 편측 뭇갈래근이 위축되었다고 보고하고 있다[25]. Chen et al. [26]의 연구에 따르면, 추간판탈출증 환자의 뭇갈래근 부피와 양측 비대칭은 추간판 돌출부분에 따라 근육의 형태학적 변화와 양측 근육의 비대칭이 명백하게 나타났다고 하여 본 연구결과를 지지해주고 있다. 척추관협착증은 디스크의 팽윤과 척추후관절의 비후에 의해 척추관이 좁아지는 질환으로 한측으로 추간판이 돌출되어 통증을 일으키는 추간판탈출증에 비해 편측의 근위축이 상대적으로 적게 나타난 것으로 생각된다.

본 연구에서 각 질환별로 엉덩허리근의 단면적을 비교한 결과 집단 간에 엉덩허리근 전체 단면적과 좌측과 우측 각 단면적은 유의한 차이는 나타나지 않아, 엉덩허리근의 경우 질환별로 큰 차이가 나타나지는 않는 것으로 나타났다. 그러나 엉덩허리근의 좌∙우측 단면적의 차이는 남자와 전체에서 집단 간에 유의한 차이가 났는데, 척추전방전위증이 추간판탈출증에 비하여 유의하게 큰좌∙우측 비대칭을 보였다. 엉덩허리근은 고관절의 주요굴곡근으로 척추의 전방에 위치하며, 기립과 앉은 자세에서 요추와 골반의 안정화에 기여하는 근육이다[27]. 엉덩허리근의 수축은 척추에 압력을 증가시켜 통증을 유발시킬 수 있으며, 엉덩허리근의 위축은 요통과 디스크협착과 유의한 관련성이 있는 것으로 보고되어 있다[13,28]. 선행연구에 의하면 추간판탈출증과 척추관협착증, 척추전방전위증과 같은 요통관련 질환자는 정상인에 비해 엉덩허리근의 단면적이 유의하게 작은 것으로 보고되고 있다[13, 28]. 요통 질환자의 경우 증상이 나타나는 쪽에서만 척추 주변 근육의 단면적이 유의하게 감소하는 것으로 보고되고 있다[14]. 요통이 없는 정상인들의 경우 척추 주위 근육의 좌측과 우측이 대칭적인 것으로 알려져 있다[29-31]. 그러나 Dangaria & Naesh[14]에 의하면 요통 환자에서 증상이 있는 편측의 엉덩허리근이 반대쪽에 비하여 유의하게 작았다고 보고하였다. 척추전방전위증의 진행은 척추의 각 분절간 불안정성을 증가시키고 굴곡-신전 뿐만 아니라 축성-회전성의 불안정성을 유발한다. 요추의 편측 불안정성은 상대적으로 다른 편측 근육의 수축과 같은 보상작용을 요구한다. 엉덩허리근을 구성하는 큰허리근의 경우 척추의 시상면에서 요추의 안정화를 담당하는 근육으로 척추전방전위증에 의한 축성 불안정성을 보완하기 위하여 상대적으로 많은 수축을 한 것으로 보이며, 이에 따라 척추전방전위증에서 엉덩허리근의 좌∙우측의 단면적 차이가 많이 나타난 것으로 생각된다. 한편, 엉덩허리근의 지속적인 편측 수축은 측면의 변연부의 골극 형성을 유발하여 이차적인 측만까지 동반할 수 있기 때문에 척추전방전위증의 경우 엉덩허리근의 좌∙우측 비대칭이 클 수 있으므로 스트레칭 및 강화운동으로 근육을 대칭적으로 발달시킬 필요가 있을 것으로 보인다.

허리 근력은 척추의 외적인 안정성을 제공하는데 중요한 역할을 담당한다[32]. 일반적으로 만성요통환자들의 경우 약 80%이상이 요추 주위 근육의 근력이 정상인보다 유의하게 낮은 것으로 알려져 있다[33]. 특히, 요통환자는 요추부의 굴곡근보다 신전근의 약화가 심하다고 보고하고 있다[18, 34]. 본 연구에서 각 질환 별로 요부 신근을 비교한 결과, 남자의 경우 척추관협착증 집단(36〫, 48〫, 60〫)과 척추전방전위증 집단(60〫)이 추간판탈출증 집단에 비해 요부 신근 근력이 유의하게 낮게 나타났다. 즉, 척추관협착증은 추간판탈출증에 비해 신전의 시작부터 중간까지 근력이 유의하게 낮게 나타났고, 척추관협착증은 추간판탈출증에 비해 신전이 시작될 때 근력이 유의하게 낮게 나타났다. 일반적으로 기능장애가 심하고 요통이 심할 경우 요부 신근 근력이 낮게 나타나는 것으로 알려져 있다. Park et al. [35]은 요통환자의 요부 신근 근력은 정상인에 비하여 요부신전위치 48〫에서 현저한 감소가 나타났다고 보고하며, 기능장애가 심한 경우 요부 신근이 더욱 약화되는 것으로 보인다고 하였다. 이는 추간판탈출증이 척추관협착증과 척추전방전위증에 비해 기능장애가 적을 수 있음을 시사하는 것이며, 이 같은 이유는 각 질환에서 나타난 뭇갈래근의 위축과 연관된 결과라고 생각된다. 연구 결과에 따르면 상대적으로 다른 질환에 비해 높은 뭇갈래근 단면적을 보인 추간판탈출증과 같은 질환에서 높은 요부 신근 근력이 동일하게 관찰되었다. 선행연구에 의하면 요통환자의 근력약화는 주로 뭇갈래근과 같은 심부근육계에 의한 것으로 보고되고 있다[12, 36]. 이전 연구자들은 만성요통환자에서 척추세움근과 고관절 굴곡근과 같은 표재근육은 정상인에 비하여 근육의 크기와 피로율에서 차이가 나타나지 않은 반면, 심부근육인 뭇갈래근의 위축과 피로율이 정상인에 비하여 크게 나타났다고 보고하였다[12, 37-39]. 또한, Kim [40]의 연구에서도 뭇갈래근은 요부 신전에 중요한 역할을 하며, 요부 손상 시 매우 빠르게 위축하는 특성을 보인다고 하여 요부 신전근력에 있어 뭇갈래근의 중요성을 강조하였다. 이와 같이 뭇갈래근은 요추부위에 부하가 예상될 때 사지가 움직이기 이전에 먼저 동원되어 요추부위 안정화에 기여하고[20], 요추부위의 가장 안쪽에 위치한 심층 섬유 중 가장 큰 근육으로 체간 신전이 일어나는 전체 180도에서 순수하게 요추부의 신전근의 작용으로 발생하는 72도까지의 근력을 발휘하는데 가장 핵심적인 근육인 것으로 보이며, 이는 각 질환별로 나타나는 뭇갈래근 단면적 특성은 실제 요부 신근 근력에도 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

한편, 여자의 경우 모든 변인에서 남자와 비슷한 경향을 보였지만 각 질환집단 간에 유의한 차이는 나타나지 않았다. 여자에서 집단 간 근단면적과 근력에 유의한 차이가 없었던 것은, 여자의 경우 남자와는 다르게 여러 요인에 의하여 개인차가 발생하기 때문인 것으로 보인다. 특히, 여성호르몬인 에스트로겐(estrogen)은 다양한 생물학적 과정에 참여하는데, 에스트로겐의 감소는 뼈와 피부의 콜라겐 소모(wasting)를 가속하며, 항산화 활성 및 섬유소 분해에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다[41, 42, 43]. 에스트로겐은 다양한 근골격계 퇴행성질환의 병인 및 병태생리학에서 중요한 역할을 하며, 최근에는 요통과 디스크 변성에도 관련이 있는 것으로 보고되고 있다[44]. de Schepper et al.[45]은 폐경기 이후의 여성은 비슷한 연령대의 남성에 비하여 디스크 공간이 더 좁았다고 하여 상대적인 에스트로겐 수준의 감소가 생리적 변화와 요추 디스크 변성을 가속화시킨다고 보고하였다. 선행연구와 같이 여성호르몬에 의한 전반적인 근골격계 퇴행은 본 연구의 여자 대상자에서 질환 별로 근력과 근단면적의 차이가 나타나지 않은 것을 어느 정도 설명할 수 있을 것으로 보인다. 향후 호르몬적 변인을 고려한 후속연구가 진행된다면 여자의 질환별 근단면적과 근력의 차이가 없는 것에 대한 이해를 도울 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 본 연구결과에서 여자는 남자에 비하여 근단면적과 근력이 각각 약 53.3~71.7%, 약 34.4% 낮은 것으로 나타났는데, 이는 여자의 경우 남자와는 다르게 각 질환에서 요추 주변의 전반적인 근육 강화를 위한 프로그램 구성이 필요함을 시사하며, 이를 통하여 기본적인 근력과 단면적을 증가시켜 통증 감소와 신속한 재활을 가져올 수 있을 것으로 생각된다.

본 연구에서는 퇴행성 척추질환에 따른 근단면적과 요부신전 근력의 차이를 분석한 결과, 뭇갈래근의 단면적의 차이를 관찰할 수 있었으며 척추전방전위증의 경우 추간판탈출증에 비하여 유의하게 뭇갈래근의 위축과 요부신전 근력의 감소가 나타났다. 이에 따라 뭇갈래근은 예방과 치료중재를 위한 핵심적인 요소인 것으로 사료되며 상태 평가와 재활을 위해서는 뭇갈래근의 강화를 위한 운동치료가 필요할 것으로 보인다.