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Comparative Analysis of Two Pedobarography Systems
J Korean Foot Ankle Soc 2024;28:21-26
Published online March 15, 2024;  https://doi.org/10.14193/jkfas.2024.28.1.21
© 2024 Korean Foot and Ankle Society

Ho Won Kang, Soomin Pyeun*, Dae-Yoo Kim, Yun Jae Cho§, Min Gyu KyungII, Dong Yeon Lee*,II

*Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University College of Medicine, Department of Orthopedic Surgery, Ewha Womans University Mokdong Hospital, Seoul, Department of Orthopedic Surgery, Busan Paik Hospital, Busan, §Department of Orthopedic Surgery, Han-il General Hospital, IIDepartment of Orthopedic Surgery, Seoul National University Hospital, Seoul, Korea
Correspondence to: Dong Yeon Lee
Department of Orthopedic Surgery, Seoul National University Hospital, 101 Daehak-ro, Jongno-gu, Seoul 03080, Korea
Tel: 82-2-2072-1863, Fax: 82-2-764-2718, E-mail: leedy@snu.ac.kr
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8233-6285

Financial support: This work was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (NRF-2016R1D1A1B02009379). The funding source did not have a role in the study design, in the collection, analysis, and interpretation of data; in the writing of the manuscript; and in the decision to submit the manuscript for publication.
Received November 13, 2023; Revised January 4, 2024; Accepted January 10, 2024.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
Purpose: Foot pressure measurement devices are used widely in clinical settings for plantar pressure assessments. Despite the availability of various devices, studies evaluating the inter-device reliability are limited. This study compared plantar pressure measurements obtained from HR Mat (Tekscan Inc.) and EMED-n50 (Novel GmbH).
Materials and Methods: The study involved 38 healthy male volunteers. The participants were categorized into two groups based on the Meary’s angle in standing foot lateral radiographs: those with normal feet (angles ranging from –4° to 4°) and those with mild flatfeet (angles from –8° to –15°). The static and dynamic plantar pressures of the participants were measured using HR Mat and EMED-n50. The reliability of the contact area and mean force was assessed using the interclass correlation coefficient (ICC). Furthermore, the differences in measurements between the two devices were examined, considering the presence of mild flatfoot.
Results: The ICC values for the contact area and mean force ranged from 0.703 to 0.947, indicating good-to-excellent reliability across all areas. EMED-n50 tended to record higher contact areas than HR Mat. The mean force was significantly higher in the forefoot region when measured with EMED-n50, whereas, in the hindfoot region, this difference was observed only during static measurements with HR Mat. Participants with mild flatfeet exhibited significantly higher contact areas in the midfoot region for both devices, with no consistent differences in the other parameters.
Conclusion: The contact area and mean force measurements of the HR Mat and EMED-n50 showed high reliability. On the other hand, EMED-n50 tended to record higher contact areas than HR Mat. In cases of mild flatfoot, an increase in contact area within the midfoot region was observed, but no consistent impact on the differences between the two devices was evident.
Keywords : Foot, Flat foot, Plantar pressure, Pedobarography, Reliability
서 론

발바닥은 신체에서 기립 시 또는 보행 시 지면과 접촉하는 유일한 부위로 체중에 의해 발생하는 모든 지면의 반발력을 받는다. 족저압은 발바닥과 지면 사이의 압력으로, 국소적으로 족저압이 증가하면 티눈, 굳은살, 스트레스 골절, 당뇨성 족부 궤양 등 다양한 족부 질환의 원인이 된다.1-4) 족저압 검사(pedobarography)는 족부 통증을 가진 환자에게 족저압 분포를 객관적으로 평가함으로써 진단에 도움이 되고, 류마티스관절염, 뇌혈관질환 진료 등에도 이용 가능하다.5-8)

족저압 측정 장비는 19세기에 처음 개발되어 이후 여러 가지 형태의 측정장비들이 이용되고 있다.9) 발판형(platform system)과 안창형(insole system)이 주된 형태로, 발판형은 단단하고 편평한 형태로 실험실 내에 설치되어, 시험자가 신발을 신지 않은 상태로 측정장비를 밟고 걸어가면 족저압을 측정한다. 반면 안창형은 유연해서 신발 안에 삽입하여 발과 신발 사이의 압력을 측정한다.10) 발판형 측정 장비가 검사실에서 보편적으로 사용되고 있고, 많은 제조사들에서 다양한 형태의 족저압 측정 장비들을 생산하고 있다. HR Mat (Tekscan Inc.)와 EMED-n50 (Novel GmbH)은 많이 사용되는 발판형 족저압 측정 장비로 여러 연구를 통해 각각 신뢰도가 검증되었다.11-16) 두 장비는 보편적으로 많이 사용되는 장비이지만, 서로 다른 센서를 사용함에도 불구하고 우리가 아는 바로는 두 장비에 대해 비교 연구는 없었다.17) 따라서 저자들은 HR Mat와 EMED-n50의 측정결과의 신뢰도를 평가하고, 정상군과 경도 편평족군에서 두 장비에서의 측정값 차이를 알아보고자 한다.

대상 및 방법

1. 연구대상

건강한 20대 성인 남성 지원자 38명을 대상으로 연구하였다. 본 연구는 서울대학교병원 의학연구윤리심의위원회의 승인을 얻어 진행되었으며, 모든 대상자은 서면동의 후 참여하였다(IRB no. H-1711-023-897). 모든 대상자의 체중 부하 측면 족부 방사선 사진에서 거골-제 1중족골각(Meary angle)을 3명의 연구자가 측정하여 평균값을 구하였다. 거골-제 1중족골각은 족배측으로 예각이 형성되는 경우를 양의 값으로, 족저측으로 예각이 형성되는 경우를 음의 값으로 하였다. 거골-제1중족골각의 값이 4에서 4도 사이인 그룹을 정상군(normal foot group)으로 정의하였고, 양측 족부 중에서 어느 한쪽이라도 8에서 15에 해당하는 경우를 경도 편평족군(mild flatfoot group)으로 분류 하였다.18) 대상자 중 8명이 두 그룹 모두에 해당되지 않아 제외하였다. 그리고 1) 양측 하지에 골절 또는 수술 병력이 있거나, 2) 보행 시 신체에 통증이나 불편감 등의 증상이 있는 사람, 3) 단순 방사선 사진에서 고관절, 슬관절, 족관절 등 하지에 Kellgren-Lawrence 2단계 이상의 관절염이 있는 사람, 4) 기타 순환기, 호흡기계 문제로 보행에 영향이 있는 사람은 연구대상자에서 제외하였다. 최종적으로 정상군 15명, 경도 편평족군 15명이 포함되었다.

정상군의 나이 23.5±1.6세, 키 175.3±4.3 cm, 체중 69.7±8.8 kg, 체질량지수 22.7±2.6, 거골-제 1중족골각 0.1±1.4°, 발 길이 25.5±1.0 cm, 발 폭 10.1±0.4 cm였다. 경도 편평족군은 나이 23.3±2.0세, 키 175.3±4.6 cm, 체중 72.6±8.0 kg, 체질량지수 23.7±2.3, 거골-제 1중족골각 –11.8±2.4°, 발 길이 25.9±1.0 cm, 발 폭 10.2±0.3 cm였다. 두 군 간 나이, 키, 체중, 체질량지수, 거골-제 1중족골각, 발 길이 및 폭에서 유의한 차이는 관찰되지 않았다(Table 1).

Table 1 . Demographics of the Participants

Normal foot (n=15)Mild flatfoot (n=15)p-value
Demographic measurements
Age (yr)23.5 (1.6)23.3 (2.0)0.763
Height (cm)175.3 (4.3)175.3 (4.6)0.997
Weight (kg)69.7 (8.8)72.6 (8.0)0.319
Body mass index (kg/m2)22.7 (2.6)23.7 (2.3)0.261
Laterality (right/left)10/57/80.269
Foot parameter
Meary’s angle (º)0.1 (1.4)–11.8 (2.4)<0.001
Foot length (cm)25.5 (1.0)25.9 (1.0)0.305
Foot width (cm)10.1 (0.4)10.2 (0.3)0.720

Data are presented as mean (standard deviation).



2. 장비

HR Mat 족저압 측정 장비는 480×510 mm2 크기에 4 sensors/cm2로 8,448개의 센서가 있어 100 Hz의 빈도로 측정하고, EMED-n50 족저압 측정 장비는 475×320 mm2에 4 sensors/cm2로 6,080개의 센서가 있어 대상자가 장비를 밟는 순간 50 Hz로 족저압(peak pressure), 접촉 면적(contact area), 접촉 시간(contact time), 최대힘(maximum force) 등을 측정한다.19) 소프트웨어는 HR Mat는 HR Mat Research STAM ver. 7.10을 사용하였고, EMED-n50은 Novel medical software ver. 27.3.25를 사용하였다.

3. 실험방법

모든 대상자들의 정적(static) 족저압과 동적(dynamic) 족저압을 측정하였다. 정적 족저압은 대상자가 맨발로 측정 장비에 올라서서 가만히 서있는 상태에서의 족저압을 측정하였다. 동적 족저압은 대상자에게 10 m 복도를 편한 걸음으로 왕복하도록 연습한 뒤 자연스럽게 측정장비를 밟고 지나갈 수 있도록 하였고, 걸음 중 가속기 또는 감속기를 제외한 보행에서 측정하였다.

정상군에서는 양측 족부 중 거골-제 1중족골각의 절댓값이 작은 발의 족저압을 선택하였고, 경도 편평족군에서는 거골-제 1중족골각의 절댓값이 큰 발을 선택하였다. HR Mat와 EMED-n50에서 동일한 방법으로 정적 족저압을 2회 측정하여 평균값을 구했고, 동적 족저압은 3번을 측정하여 평균값을 계산하였다. 측정값은 후족부(hindfoot), 중족부(midfoot), 전족부(forefoot), 족지부(toe) 4구역으로 나누었고, 접촉면적(contact area)과 평균 힘(average force)을 분석하였다(Fig. 1).

Figure 1. Representative 4 region mask for hindfoot, midfoot, forefoot, toes from one subject. (A) HR Mat, (B) EMED-n50.

4. 통계

두 군 간 연속형 자료를 비교하기 위해서는 독립t검정을 사용하였고, 범주형 자료를 비교하기 위해서는 카이제곱 검정을 사용하였다. 두 장비 간 측정값을 비교하기 위해서는 짝지은 t검정을 사용하였다. 급내상관계수(interclass correlation coefficient, ICC; Two-Way Mixed Model, consistency type)를 이용하여 두 장비 간의 신뢰도를 구하였다. ICC값이 0.75 이상인 경우 excellent, 0.60∼0.74일 경우 good, 0.40∼0.59일 경우 fair, 0.4 미만일 경우 poor로 판정하였다.20) 모든 통계적 분석은 SPSS ver. 26 프로그램(IBM SPSS; SPSS Inc.)을 사용하였고, p<0.05인 경우에 통계적으로 의미 있는 것으로 평가하였다.

결 과

두 장비 간의 접촉면적 ICC값은 정적 검사에서 전체부위 0.889, 후족부 0.812, 중족부 0.894, 전족부 0.810, 족지부 0.837로 모두 excellent 결괏값으로 나타났고, 동적 검사에서도 전체부위 0.947, 후족부 0.815, 중족부 0.888, 전족부 0.801, 족지부 0.859로 모두 excellent 결괏값을 보였다. 평균힘 ICC값은 정적 검사 시 전체부위 0.878 (excellent), 후족부 0.800 (excellent), 중족부 0.876 (excellent), 전족부 0.718 (good), 족지부 0.917 (excellent)로 나타났고, 동적 검사 시 전체부위 0.830 (excellent), 후족부 0.703 (good), 중족부 0.812 (excellent), 전족부 0.873 (excellent), 족지부 0.832 (excellent)로 나타났다(Table 2).

Table 2 . Interclass Correlation Coefficient Values between HR Mat and EMED-n50

StaticDynamic
Contact area (cm2)
Total0.8890.947
Hindfoot0.8120.815
Midfoot0.8940.888
Forefoot0.8100.801
Toe0.8370.859
Mean force (n)
Total0.8780.830
Hindfoot0.8000.703
Midfoot0.8760.812
Forefoot0.7180.873
Toe0.9170.832


정적 검사에서 두 장비 간 접촉면적 비교하였을 때, EMED-n50이 HR Mat보다 전족부, 족지부, 전체부위가 유의하게 높게 측정되었다(Fig. 2A). 평균힘은 후족부와 전체부위는 HR Mat가 유의하게 높게, 전족부는 EMED-n50에서 유의하게 높게 측정되었다(Fig. 2B). 동적 검사는 접촉면적은 모든 영역에서 EMED-n50이 유의하게 높게 측정되었고(Fig. 3A), 평균힘은 중족부, 전족부 그리고 전체부위에서 EMED-n50이 유의하게 높게 측정되었다(Fig. 3B).

Figure 2. Static contact area (A) and mean force (B) differences between HR Mat and EMED-n50 platforms. *p<0.05.

Figure 3. Dynamic contact area (A) and mean force (B) differences differences between HR Mat and EMED-n50 platforms. *p<0.05.

정상군과 경도 편평족군을 비교하였을 때, 정적 검사에서 전족부의 접촉면적과 평균힘이 HR Mat로 측정한 경우에만 유의하게 정상군에서 높게 측정되었고, 나머지 부위는 모두 접촉면적과 평균힘의 유의한 차이가 없었고, EMED-n50으로 측정 시에는 두 군에서 유의한 차이가 나타나지 않았다. 동적 검사 접촉면적 비교 시에는 중족부에서 두 장비 모두 유의하게 경도 편평족군이 높게 측정되었고, 전체부위에서는 EMED-n50에서만 유의하게 경도 편평족군에서 높게 측정되었다. 동적 검사에서 평균힘은 족지부만 EMED-n50으로 측정 시 유의하게 높게 나타났다(Table 3).

Table 3 . Comparison of Contact Area and Mean Force Measured by MR mat and EMED-n50 in the Normal Foot Group and the Mild Flat Foot Group

HR MatEMED n-50
Normal footMild flatfootp-valueNormal footMild flatfootp-value
Static contatc area (cm2)
Total70.72 (13.80)64.99 (13.15)0.16279.66 (11.82)75.91 (15.43)0.367
Hindfoot25.92 (3.06)28.02 (4.87)0.09227.33 (2.87)28.50 (4.65)0.316
Midfoot13.54 (7.09)11.11 (8.23)0.29613.75 (8.30)10.22 (9.36)0.189
Forefoot29.12 (7.97)24.20 (5.88)0.023*35.04 (5.87)33.31 (7.86)0.412
Toe2.15 (1.78)1.71 (1.81)0.4163.14 (2.37)3.52 (2.24)0.585
Static mean force (n)
Total398.33 (75.29)411.67 (81.31)0.571335.75 (64.17)338.57 (75.98)0.894
Hindfoot249.55 (95.68)301.32 (80.14)0.055162.42 (54.77)177.07 (57.05)0.385
Midfoot32.94 (26.31)25.74 (25.74)0.35933.80 (22.68)26.45 (29.85)0.359
Forefoot107.98 (52.83)78.45 (39.87)0.040*131.15 (28.19)125.66 (48.54)0.647
Toe7.96 (9.57)6.37 (7.97)0.5477.83 (8.32)8.60 (7.37)0.742
Dynamic contatc area (cm2)
Total111.85 (15.51)120.27 (18.22)0.066139.96 (15.88)151.12 (17.41)0.014*
Hindfoot32.88 (3.69)33.80 (5.13)0.43535.21 (2.69)36.03 (2.78)0.264
Midfoot20.82 (8.57)26.93 (11.08)0.023*29.58 (8.87)37.51 (11.87)0.006*
Forefoot42.15 (4.68)42.42 (4.19)0.81749.82 (4.55)50.58 (4.80)0.540
Toe15.97 (3.90)17.03 (3.80)0.30624.80 (3.83)26.37 (3.88)0.130
Dynamic mean force (n)
Total486.39 (80.56)493.85 (79.80)0.727540.54 (88.32)556.89 (91.31)0.495
Hindfoot171.03 (37.25)172.02 (37.51)0.921169.21 (35.33)168.43 (28.70)0.928
Midfoot26.18 (17.97)31.14 (22.58)0.36252.62 (27.32)61.58 (30.72)0.249
Forefoot243.19 (52.12)238.58 (63.34)0.765274.14 (53.31)271.80 (59.11)0.876
Toe45.94 (16.56)52.01 (15.20)0.15644.21 (17.71)54.65 (16.19)0.024*

Data are presented as mean (standard deviation).

*p<0.05.


고 찰

본 연구에서는 발판형 족저압 측정 장비인 HR Mat와 EMED-n50의 측정 결과를 정상군과 경도 편평족군에서 측정하여 비교하였다. 정적상태와 동적상태에서 접촉면적과 평균힘을 측정하였고, 일치도는 모두 good~excellent 결과를 나타냈다. EMED-n50이 접촉면적에서 HR Mat보다 높게 측정되는 경향이 있었고, 평균힘은 전족부에서는 EMED-n50이, 후족부에서는 정적 검사에서만 HR Mat에서 높게 측정되었다. 경도 편평족군에서 정상군에 비해 동적검사에서 두 장비 모두 중족부에서 접촉면이 높게 측정되었고, 다른 지표에서는 일관된 차이를 보이는 항목은 없었다.

발판형 족저압 측정장비는 보편적으로 사용되고 있지만, 대부분 임상 및 연구에서 한 가지 장비를 통해 족저압을 측정한다. 따라서 각 장비 사이의 신뢰도가 중요하며, Tekscan사의 MatScan과 Novel사의 emed-x 두 장비의 신뢰도가 높았음이 보고되었다.15) 본 연구에서도 HR Mat와 EMED-n50 사이에 높은 신뢰도를 확인하였다. 그러므로 두 장비가 임상 및 연구 용도로 족저압을 측정하는 데 효과적으로 활용될 수 있을 것이다. 그렇지만 접촉면적이 HR Mat보다 EMED-n50에서 높게 측정되는 경향이 있어, 각 장비를 사용한 연구결과를 비교하는 데 있어 참고할 수 있겠다.

저자들은 두 장비 간의 신뢰도 측정과 함께 정상군과 경도 편평족군으로 나누어서 비교해 보았다. 동적 검사에서 두 장비 모두 경도 편평족군에서 중족부 접촉 면적이 크게 측정되었는데, 이는 기존의 편평족 족저압 분포 연구 결과와 일치한다.21) 이 외에 두 장비 간에 일정한 경향을 보이면서 두 군 간 차이를 보이는 항목은 없었다.

이 연구의 제한점으로는 첫째, 족저압측정장비에서 사용하는 다양한 지표 중에서 접촉면적과 평균힘만 비교하였다. 하지만 두 지표의 신뢰도가 있음을 평가함으로써, 단위 면적당 가해지는 힘인 압력을 이용하는 지표들도 신뢰가 있을 것이라 생각한다. 둘째, 정상군과 경도 편평족군을 분류하는 과정에서 두 군 간의 거골-제1중족골각의 절댓값 차이를 크게 하고자, 정상군에서는 두 발 중에 거골-제1중족골각의 절댓값이 작은 발을, 경도 편평족군에서는 큰 발을 선택하였다. 같은 측 발로 일치 시키지는 못하였지만, 두 군 간 차이가 통계적으로 유의하지 않았고 건강한 젊은 성인을 대상으로 연구하여서 좌우 측 사이에 큰 차이가 적었을 것이다. 셋째, 정상군과 경도 편평족군의 비교에서는 증상이 있거나, 중등도의 편평족 환자를 대상으로 검사하지 않아서 중족부 접촉면 차이 이외에는 일관된 결과를 얻지 못하였다.

결 론

HR Mat와 EMED-n50 사이에 접촉면적 및 평균힘 검사 결과는 높은 신뢰도를 나타내지만, 접촉면적은 EMED-n50에서 HR Mat에 비해 높게 측정되는 경향이 있다. 경도의 편평족이 있는 사람은 중족부의 접촉면적이 증가하지만 두 장비 간의 결과 차이에 일관된 영향은 없다.

감사의 글

We sincerely appreciate Hyo Jeong Yoo, Hye Sun Park, and Seong Hyun Kim (Human Motion Analysis Laboratory of Seoul National University Hospital) for their technical support in collection and analysis of the kinematic data from the study subjects.

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June 2024, 28 (2)
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