Effects of Foot Muscle Strengthening Exercises on Foot Alignment and Arch Height in Flexible Flatfoot: A meta-analysis

유연성 편평발의 발 정렬과 발 아치 높이 개선을 위한 발 근육 강화 운동의 효과: 메타분석

Abstract

Purpose : Foot muscle strengthening exercises, including short-foot exercise, are effective in improving foot alignment and arch height in individuals with flexible flatfoot. However, given the limited methodological quality of domestic studies, these findings should be interpreted with caution, and further high-quality RCTs are needed to strengthen clinical evidence. Methods : A systematic search of domestic databases identified 92 studies, with 17 clinical trials meeting PICO-SD inclusion criteria (patient characteristics, intervention, comparison, outcome, and study design). Outcomes included foot arch height and foot alignment angle. First, quality was assessed by using the PEDro scale for 10 randomized controlled trials (RCTs) and RoBANS 2.0 for 7 non-RCTs. Second, effects were calculated as Hedges' g (standardized mean difference), with multiple intervention arms treated as separate units. Third, cluster-robust variance estimation (CRVE) addressed dependency violations. Fourth, a random-effects model was applied due to high heterogeneity. Fifth, publication bias was assessed with Egger's regression and trim-and-fill methods. Finally, sensitivity and meta-regression analyses explored sample size, treatment duration, and study design effects. Results : Foot muscle strengthening exercises showed sizeable effects in foot arch height (Hedges' g= -1.42, 95 % CI: -2.01 to -0.83, k= 18) and foot alignment angle (Hedges' g= -1.23, 95 % CI: -2.11 to -0.34, k= 15). The subgroup analysis indicated a significant effect on the study design (RCT vs. non-RCT) on foot alignment angle (p= .014), but not on foot arch height. The meta-regression identified treatment duration as a significant moderator in foot arch height (p= .028). Publication bias was detected (Egger's test: p= .000 for foot arch height, p= .000 for foot alignment angle), but trim-and-fill adjustments confirmed robust effects. Furthermore, high heterogeneity was observed (I²= 79.80 % for foot arch height, I²= 91.15 % for foot alignment angle). Conclusion : The findings in this study indicate that foot muscle strengthening exercise interventions have a positive effect on flexible flatfoot. However, due to the low quality of previous studies, the results of our study must be interpreted cautiously.

Ⅰ. 서론

1. 연구의 배경 및 필요성

발은 인체의 지지와 하중 전달에 중요한 구조이며, 해부학적으로 복잡하고 독특한 형태를 지니고 있어 편평발과 같은 다양한 근육뼈대계 질환에 취약할 가능성이 높다(Elsayed 등, 2023). 유연성 편평발(flexible flatfoot)은 체중 부하에 따라 발뒤꿈치가 엎침(pronation)되며 발생하는 발 변형 질환이다(Kim & Lee, 2020).

발 질환은 성인의 약 70~80 %, 소아의 약 30 %에서 나타나는 것으로 보고되며, 이 중 안쪽세로활(medial longitudinal arch)은 발 질환의 발생에 영향을 미치는 주요한 해부학적 요소이다(Pauk 등, 2012). 유연성 편평발에서는 체중이 발의 안쪽으로 집중되면서 안쪽세로활이 낮아지거나 소실되는 현상이 발생한다(Kim & Lee, 2020). 이 질환은 정상적인 발의 굽힘 기능을 유지하는 능동적 및 수동적 지지 구조의 기능 저하와 관련된 근육 뼈대계 질환이며, 치료 방법으로는 발의 안쪽기원근육(intrinsic foot muscle)을 강화하는 운동이나 신발 보조기(shoe orthosis) 사용이 권장된다(Elsayed 등, 2023). 이외에도 근전도 바이오피드백(Okamura 등, 2020), 테이핑(Tahmasbi 등, 2023), 엉덩이 중심의 신경근 재교육 운동(hip-focused neuromuscular exercise)(Turgut 등, 2021) 등 다양한 비수술적 중재가 활용되고 있다. 그중 숏풋 운동(short foot exercise)은 안쪽기원근육을 활성화시키고 안쪽세로활의 과도한 하강을 방지하기 위한 대표적인 중재로 자주 권장되고 있다(Unver 등, 2019).

최근 이루어진 편평발 연구 동향 분석(Lee & Seo, 2025)에 따르면, 편평발 관련 키워드 중 출현 빈도가 가장 높은 것은 성인 후천성 편평발(adult acquired flatfoot)이며, 유연성 편평발은 소아 편평발(paediatric flatfoot) 및 숏풋 운동 등 비수술적 치료 방법과 함께 최근 연구에서 많이 다루어지고 있는 것으로 보고되었다. 또한, 평균 출판 연도를 기준으로 한 최근 키워드 분석에서도 숏풋 운동은 가장 최신의 연구 주제로 확인되었으며, 전체 키워드 중 출현 빈도는 높지 않지만 최근 3년간 연구에서 가장 활발히 다루어진 주제이다. 따라서 최근 편평발 중에서도 유연성 편평발에 관한 연구에서 숏풋 운동은 가장 활발히 연구되고 있는 치료 방법이라 할 수 있다.

국내에서는 발 근육 강화 운동(Lee 등, 2023; Lim, 2022; Park, 2023), 깔창 및 신발 보조기(Seo 등, 2021), 테이핑(Han & Han, 2024)과 같은 다양한 치료 방법이 연구되고 있다. 이 중 숏풋 운동을 포함한 발 근육 강화 운동의 효과에 대한 최근 메타분석 및 체계적 문헌고찰 연구들은 서로 상이한 결과를 보고하고 있다. 예를 들어, Huang 등(2022)은 숏풋 운동이 편평발 환자의 발 정렬에 긍정적인 영향을 미친다고 보고한 반면, Cheng 등(2024)은 대조군과 비교하여 유의한 효과 차이가 없다고 보고하였다. 이들 연구는 모두 Cochrane, Embase, PubMed와 같은 해외 데이터베이스 기반의 연구이며, 주로 숏풋 운동의 효과에 초점을 맞추고 있기 때문에, 발의 안쪽 및 바깥쪽기원근육을 포함한 다양한 발 근육 강화 운동의 효과에 대한 종합적 분석은 부족한 실정이다.

특히 국내에서 수행된 편평발 관련 중재 연구에 대한 통합적 효과 분석은 거의 이루어지지 않은 상황이다.

2. 연구의 목적

본 연구는 국내에서 보고된 유연성 편평발 대상자의 발 근육 강화 운동 연구들을 종합적으로 분석하여, 발 정렬 및 발 아치 높이 개선에 대한 효과를 메타분석을 통해 정량화하고, 중재 기간이나 연구 설계와 같은 조절 변수가 효과 크기에 미치는 영향을 탐색하는 것을 목적으로 한다. 이러한 분석을 통해 숏풋 운동 및 복합적 근육 강화 프로그램의 임상적 타당성을 검증하고, 유연성 편평발의 치료 전략으로서 발 근육 강화 운동의 근거 기반적 활용 가능성을 제시하고자 한다.

Ⅱ. 연구방법

1. 연구설계

본 연구는 유연성 편평발 환자를 대상으로 한 발 근육 강화 운동의 중재의 발 정렬과 발 아치 높이 개선에 대한 효과를 종합적으로 규명하기 위해 수행된 메타분석 연구이다.

2. 문헌 선정기준

문헌 선정기준은 체계적 문헌고찰 및 메타분석의 보고기준(PRISMA 2020 checklist)에 따라서 수행하였으며, PICO-SD(participants, intervention, comparison, outcome, study design)를 기준으로 선정하였다. 만일 문헌 중에서 동일한 문헌이 학위논문과 학술지에 중복으로 게재되었을 경우에는 학술지 연구를 기준으로 선택하였다.

1) 연구 대상자

연구 대상자(participants)는 유연성 편평발 환자를 대상으로 하였다.

2) 중재 방법

중재 방법(intervention)은 발 안쪽기원근육 강화 운동(intrinsic foot muscle) 단독 적용 및 바깥쪽기원근육(foot intrinsic and extrinsic muscle) 포함하거나 기타 중재 방법들로 구성된 복합 중재 방법(combined intervention)들을 포함하였다.

3) 대조군

대조군(comparison)은 무 처치(no treatment), 근력 강화 운동 이외의 중재 방법들(테이핑, 보조기, 진동 운동, 기타 근육 강화 운동 등)을 포함하였다.

4) 중재 결과

중재 결과(outcomes)는 발 아치(foot arch)와 관련된 발 정렬 각도(foot alignment angle), 발 아치 높이(foot arch height)를 종속변수로 선정하였다.

5) 연구 설계

연구 설계(study design; SD)는 무작위 대조군 연구(randomized controlled trials; RCTs)과 비무작위 대조군(non-randomized controlled trials; Non-RCTs) 연구들을 포함하였다.

3. 문헌 배제기준

문헌 배제기준은 연구 대상자가 유연성 평발이 아닌 경우 및 발 근력 강화 운동 방법을 적용하지 않은 경우, 고찰연구, 사례 연구, 통계적 수치가 정확하게 제시되지 않은 연구로 배제기준을 선정하였다.

4. 문헌 검색 및 선정 과정

문헌은 출판 연도를 한정하지 않았으며, 서지 관리 프로그램인 Endnote 20과 엑셀(microsoft excel) 프로그램을 이용하여 중복된 문헌을 제거한 후 논문의 제목과 초록을 통해 검토하였다. 이후 선정기준 및 배제기준에 따라 선별된 논문의 전문 검토를 통해 선별된 결과를 두 명의 연구자가 합의를 통해 최종 문헌을 선정하였다.

1) 검색원

검색 데이터베이스들은 과학기술 지식 인프라(ScienceOn), 한국교육학술정보원(RISS), 한국의학논문데이터베이스(Kmbase), 한국학술정보원(KISS), 한국학술지인용색인(KCI)을 포함하였다.

2) 검색전략

검색에 사용된 주요 검색어들은 PICO 기준의 대상자(participants)와 중재(interventions)를 블리언 논리 연산자(Boolean logical operators) ‘AND’와 ‘OR’를 이용하여 민감도 및 적합도를 높이도록 하였다. 한글 검색어에서는 ‘평발 OR 편평발 OR 편평족’ AND ‘운동 OR 훈련’으로 검색을 하였다.

5. 논문의 질적 평가

선정된 논문들에 대한 질적 평가는 무작위 대조군 연구(RCTs)의 경우 PEDro 등급을 사용하여 분석하였으며, 비무작위 대조군 연구(non-RCTs)는 RoBANS 2.0을 사용하여 분석하였다. PEDro 등급은 무작위 대조군 연구의 신뢰성 및 타당성을 측정하기 위해 사용되며, 방법론적 질에 대한 평가는 11개의 평가 항목의 체크리스트를 사용하여 평가한다(Diao 등, 2023). 2009년 국내 건강보험심사평가원에서 개발된 RoBANS(risk of bias for non-randomized studies)는 2013년 RoBANS 2.0으로 개정되어 비무작위 연구를 위한 비뚤림 위험 평가 도구로 널리 사용되고 있다(Seo 등, 2023). 논문의 질적 평가 시 물리치료학과 교수 2인이 각각 검토하여 최종 합의로 결정하였다.

6. 자료추출 및 데이터 코딩

최종 선정된 연구에서 PICO-SD에 따라 연구의 특성(출판 연도, 저자, 연구 설계), 연구 대상자의 특성(나이, 대상자 수)과 중재 특성(운동의 유형, 강도, 시간, 기간, 주당 치료 횟수), 대조군 중재 유형(단독 중재, 복합 중재), 연구 결과(발 정렬 각도, 발 아치 높이)로 각각의 통계적 수치를 분류하였다.

7. 자료 분석

메타분석은 R 프로그램(version 4.4.1)의 metafor 패키지를 이용하여 분석을 실시하였다.

1) 효과 크기 분석

본 연구에서는 효과 크기의 지표로 Hedges’ g를 이용한 교정된 표준화된 평균효과크기(corrected standardized mean difference; SMD)와 이에 대한 95 % 신뢰구간(confidence interval; CI)을 산출하여 분석하였다. 이질성의 척도이자 효과 크기 간 분산을 나타내는 타우 제곱(τ²)의 추정에는 Paule-Mandel 추정법을 적용하여 이질성을 정량적으로 평가하였다.

종속변수는 발 정렬각도(foot alignment angle)와 발 아치 높이(foot arch height)로 설정하였으며, 효과 크기의 방향성은 해석의 일관성을 유지하기 위해 다음과 같이 조정하였다. 즉, 실험군이 대조군보다 효과가 큰 경우에는 효과 크기를 음수(−)로, 대조군이 실험군보다 효과가 큰 경우에는 양수(+)로 변환하여 부호를 정하였다.

동일 연구 내에 존재하는 다중 중재군(multiple treatment arms)은 각각을 개별적인 효과 크기 단위로 포함하여 분석하였다. 그러나 이런 경우에는 동일한 비교군을 공유함에 따라 효과 크기들 간에 통계적 의존성(dependence)이 발생할 수 있으며, 독립성 가정 위배로 인해 표준오차의 과소 추정과 유의확률의 왜곡을 초래할 수 있다.

이를 보정하기 위해 본 연구에서는 클러스터-로버스트 분산 추정법(cluster-robust variance estimation; CRVE)을 적용하였다(Hedges 등, 2010). 클러스터-로버스트 분산 추정법은 모델 오차의 종속성 구조에 대한 엄격한 가정을 요구하지 않으면서도 일관성 있는 표준오차와 검정 통계량을 제공한다는 장점이 있으며, 연구 단위들을 상호 독립적인 클러스터로 묶을 수 있다는 비교적 약한 가정에 기반한다(Pustejovsky & Tipton, 2018). 본 연구에서는 동일 논문 내의 다중 중재군을 하나의 클러스터로 설정하여 분석에 포함하였으며, 이를 통해 효과 크기 간 상관성을 고려하고 표준오차 추정의 신뢰도를 높였다. 이와 같은 접근을 통해 통계적 유의성의 왜곡 위험을 최소화하였다.

2) 연구의 이질성 평가 및 조절 효과 분석

연구 간 이질성은 Higgins의 I² 통계량(50 % 이상)과 Q 통계량(p<.100)을 기준으로 평가하였으며, PICO 특성의 다양성을 고려하여 모든 분석에 랜덤효과모형(random effects model)을 적용하였다. 효과 크기의 유의성은 전체 평균 효과 크기의 95 % CI가 0을 포함하지 않는 경우 중재 효과가 있는 것으로 판단하였다. 효과 크기의 크기는 Cohen(1988)의 기준(0.2: 소, 0.5: 중, 0.8: 대)을 참조하여 해석하였다.

이질성의 원인을 탐색하기 위해 조절 효과 분석(moderator analysis)을 수행하였다. 범주형 변수인 연구 설계 유형(study design), 중재 유형(intervention type), 대조군 유형(control type), 출판 유형(publication type)은 하위그룹분석(subgroup analysis)으로 분석하였으며, 각 범주 내 효과 크기가 2개 이상일 경우에만 분석을 진행하였다. 연속형 변수인 대상자 나이(age), 치료 기간(treatment duration)은 다중 메타회귀분석(multiple meta-regression)으로 평가하였다. 메타회귀분석은 연구 수가 10개 이상인 경우에만 수행하였으며, 다중공선성을 방지하기 위해 분산팽창지수(variance inflation factor; VIF)를 계산하여 VIF가 5를 초과하는 변수는 제외하였다. VIF 분석은 car 패키지의 vif 함수를 사용하여 수행하였다.

3) 출판편향 분석

출판편향(publication bias)은 깔때기 그림(funnel plot)의 비대칭성을 통해 시각적으로 평가하였으며, 통계적 검증은 Egger의 회귀검정(Egger’s regression test)을 사용하였다. 출판편향이 있는 것으로 통계적인 검증에서 판단된 경우, 그 영향을 보정하기 위해 절삭과 채움(trim-and-fill) 분석을 수행하여 누락된 연구의 수와 조정된 효과 크기를 추정하였다.

4) 민감성 분석

민감성 분석(sensitive analysis)은 ‘Leave-One-Out’ 분석을 통해 각 연구를 순차적으로 제외하고 메타분석을 반복하여 특정 연구의 영향력을 평가하였다.

Ⅲ. 결과

1. 연구의 선정 과정

연구의 선별 및 선정 과정은 4단계를 통해 선정되었는데, 1단계에서 국가과학기술정보 통합서비스(ScienceOn) 17편, 한국교육학술정보원(RISS) 231편, 한국학술지인용색인(KCI) 17편, 한국학술정보(KISS) 13편을 통해 92편이 검색되었다. 2단계에서는 중복된 연구를 제외한 후 남은 연구는 55편이었다. 3단계에서 제목 및 초록을 통해 부적합 연구들을 제외하고 4단계에서 전문(full text)을 통해 부적합 연구들 총 38편을 제외한 최종 17편이 선정되었다(Fig 1).

Fig 1. Flow chart of the study selection process

2. 선정된 연구의 특성

선정된 연구는 PICO-SD에 따라 연구 설계 유형, 표본 크기, 대상자의 나이, 중재 방법(중재 유형, 운동 강도/세트, 중재 기간, 주당 치료 횟수), 대조군 중재 유형(단독 중재, 복합 중재), 결과변수(발 정렬 각도, 발 아치 높이)로 구성하였다(Table 1). 논문은 2011년부터 2025년 3월까지 분포되어 있으며, 연구 대상자 수는 총 713명이었다. 17편 중 무작위 대조군 연구(RCTs) 10편, 비무작위 대조군 연구(non-RCTs) 7편이였다. 총 17편의 논문에서 중재 방법(intervention)은 발 근육 강화 운동 단독 적용군은 11편, 복합 중재 적용군(combined intervention)은 14편에서 적용된 것으로 나타났다. 복합 중재의 유형은 보조기(A1), 바깥기원근육(extrinsic muscle) 강화 운동(A2), 시각 피드백(visual feedback, A3), 발목 강화 운동(A8), 진동(vibration, A9), 복합 운동/중재(A10), 근전도 피드백(A11), 몸통 강화 운동/시각 피드백(A13), 불안정한 지지면에서의 발 자체기원근육(foot intrinsic muscle) 운동(A14), 테이핑(A15), 관절 가동술(A16)이 포함되었다.

Table 1. General characteristics of studies included in the meta-analysis

C; control group, E; experimental group, IA; intermetatarsal angle, IFM; instrinsic foot muscle, MLA; medial longitudinal arch, NA; not available, NRCT; non-randomized controlled trials, Reps; repetition, RCSP; resting calcaneal stance position angle, RCT; randomized controlled trials, SC; systemic corrective, SF; shortfoot, Tx; treatment, TSO; toe spread out

치료 기간(treatment duration)은 단일 적용(A5, 7)부터 최대 24주(A10)까지였으며, 주당 치료 횟수(times/week)는 3회가 가장 많은 것으로 나타났다. 대조군의 유형으로는 무 처치 3편(A10, 11, 12), 단일 중재군으로 대조군이 없음 7편(A2, 3, 5, 8, 13, 14, 16), 타중재 5편(A1, 4, 7, 9, 15)으로 나타났다. 종속변수는 발 정렬 각도 9편(A1, 3, 4, 8, 9, 10, 11, 15, 16), 발아치 높이 12편(A1, 2, 5, 6, 7, 9, 12, 13, 14, 15, 16, 17)으로 나타났다.

3. 선정된 연구에 대한 질적 수준 검증

무작위 대조군 연구 논문 10편은 PEDro 등급을 이용하여 비뚤림 위험을 평가하였다(Table 2). PEDro 등급 평가 결과 우수(good) 2편, 양호(fair) 7편, 불량(poor) 1편인 것으로 평가되었다. 10편 모두 연구자, 중재자, 평가자에 대한 눈가림(blind) 정보가 없는 것으로 나타났다. 3번 항목인 대상자의 그룹 배정은 운동 중재의 특성상 대상자가 중재를 알 수 밖에 없어서 모두 0점으로 처리되었으며, 논문에 2번 항목인 무작위배정에 대한 정보가 없는 2편, 4번 항목(그룹은 중요한 예후 지표에 관한 기준선이 비슷한가)에서는 일반적 특성 등에 대한 정보가 없거나 통계적인 차이를 검정하지 않은 3편이 포함되었다. 8, 9번 항목의 대상자 탈락 관련 항목들은 2편을 제외한 나머지 논문들은 탈락자가 없는 것으로 분석되었다. 10번 항목(그룹 사이의 결과값을 통계적으로 비교하였는가)에서는 부적절한 통계 방법을 적용한 5편이 포함되었다. 적절한 통계 방법으로는 두 군의 전후 변화량 차이에 대한 독립표본 t 검정, 이요인 반복측정분산분석, 그리고 사전 측정값을 공변량으로 설정한 공분산분석(ANCOVA)을 적용한 경우로 판단하였다.

Table 2. PEDro Scale Scores for RCTs

RCTs; randomized controlled trials

비무작위 대조군 연구 논문 7편은 RoBANS 2.0 도구를 이용하여 비뚤림 위험(risk of bias)을 평가하였다(Table 3). 평가 항목은 총 8개 영역으로 구성되며, 각각은 대상자 그룹의 비교 가능성(comparability of the target group), 대상자 그룹 선정(target group selection), 교란변수(confounders), 중재 또는 노출의 측정(measurement of intervention/exposure), 평가자의 눈가림(blinding of assessors), 결과 평가(outcome assessment), 불완전한 결과 데이터(incomplete outcome data), 선택적 결과 보고(selective outcome reporting)이다.

Table 3. RoBANS assessment for Non-RCTs

1; comparability of the target group, 2; target group selection, 3; confounders, 4; measurement of intervention/exposure, 5; blinding of assessors, 6; outcome assessment, 7; incomplete outcome data, 8; selective outcome reporting

평가 결과, 7편 모두에서 하나 이상의 영역에서 '높음(high)'으로 평가되어 전반적으로 비뚤림 위험이 높은 것으로 판단되었다. 특히, 대상자 그룹 선정(2번), 중재/노출 측정(4번), 평가자 눈가림(5번)은 모든 논문에서 관련 정보가 명시되어 있지 않아 '불명확함(unclear)'으로 평가되었다.

4. 발 아치의 효과 크기 분석

1) 발 정렬 각도의 효과 크기

발 정렬 각도의 효과 크기 연구는 9편의 논문에서 총 15개의 효과 크기가 도출되었다. 해당 효과 크기에 대한 이질성을 분석한 결과, I²= 91.15 %(Q= 103.69, df= 14, p= .000)로 매우 높은 수준의 이질성이 확인되었다(Fig 2). 랜덤효과모형을 적용한 메타분석 결과, 전체 평균 효과 크기는 Hedges’ g= –1.23 (95 % CI: -2.11, -0.34)으로 나타나, 발 근육 강화 운동이 발 정렬 각도 개선에 있어 큰 효과 크기를 보이는 것으로 분석되었다.

Fig 2. Forest plot for foot alignment angle

2) 발 아치 높이의 효과 크기

발 아치 높이의 효과 크기 연구는 12편의 논문에서 총 18개의 효과 크기가 도출되었다. 해당 효과 크기에 대한 이질성을 분석한 결과, I²= 79.80 %(Q= 76.00, df= 17, p= .000)로 높은 수준의 이질성이 확인되었다(Fig 3). 랜덤효과모형을 적용한 메타분석 결과, 전체 평균 효과 크기는 Hedges’ g= -1.42(95 % CI: -2.01, -0.83)로 나타나, 발 근육 강화 운동이 발 아치 높이 개선에 있어 큰 효과 크기를 보이는 것으로 분석되었다.

Fig 3. Forest plot for foot arch height

5. 조절 효과 분석

1) 발 정렬 각도

발 정렬 각도에 대한 하위그룹 분석 결과, 연구 설계 유형에서만 효과 크기에서 유의한 차이가 나타났으며(Q= 6.00, p= .014), 무작위 대조군 연구 설계에서는 중재의 효과가 유의하였으나(Hedges’ g= -1.73, 95 % CI[-2.49, -1.00]), 비무작위 대조군 연구 설계 유형에서는 통계적으로 유의하지 않았다(Hedges’ g= -0.30, 95 % CI[-1.11, 0.52]). 다만, 두 그룹 모두에서 여전히 높은 수준의 이질성(I²= 87.31 %)이 관찰되어, 연구 설계만으로는 전체 이질성을 완전히 설명하지 못하는 것으로 나타났다(Table 4).

Table 4. Subgroup analysis results by types of study design, intervention, and publication

CI; Confidence Interval, IFM; instrinsic foot muscle, RCT; randomized controlled trials

발 정렬 각도에 대한 다중 메타회귀분석 결과, 모든 조절 변수의 분산팽창지수(VIF)가 5 미만으로 나타나 다중공선성 문제는 확인되지 않았다. 전체 회귀모형은 통계적으로 유의하지 않았으며(Q= 1.06, p=. 589), 개별 조절 변수인 대상자 수(sample size)와 중재 기간(treatment duration) 또한 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다(Table 5).

Table 5. Meta regression analysis results by age and total number of treatments

SE; standard error, Tx; treatment

2) 발 아치 높이

발 아치 높이에 대한 하위그룹 분석 결과, 모든 변수에서 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다(Table 6). 조절 변수 중 대조군 유형의 경우, 무 처치군(no-treatment)이 단 1편의 연구에서만 보고되어 분석에서 제외되었다.

Table 6. Subgroup analysis results by types of study design, intervention, and publication

CI; Confidence Interval, IFM; instrinsic foot muscle, RCT; randomized controlled trials

발 아치 높이에 대한 다중 메타회귀분석 결과, 모든 조절 변수의 분산팽창지수(VIF)는 5 미만으로 다중공선성의 문제는 없었으며, 전체 회귀모형은 통계적으로 유의하지 않았다(Q= 5.16, p= .076). 그러나 개별 조절 변수 분석에서는 중재 기간만 통계적으로 유의한 조절 변수로 나타났다(β= -0.20, p= .028). 이는 중재 기간이 길수록 중재의 효과가 커질 가능성을 시사하나, 전체 회귀모형이 유의하지 않았다는 점에서 중재 기간은 이질성의 잠재적인 설명 요인으로 분석되었다(Table 7).

Table 7. Meta regression analysis results by age and total number of treatments

SE; standard error, Tx; treatment

6. 출판편향 분석

1) 발 정렬 각도

발 정렬 각도에 대한 메타분석에서 15개의 연구를 대상으로 깔때기 그림의 비대칭에 대한 통계적 분석(Egger’s regression test)을 실시한 결과, 통계적으로 유의한 비대칭이 관찰되었다(z= -4.02, p= .000). 따라서 출판 편향이 있는 것으로 나타났다. 이를 보완하기 위해 절삭과 채움(trim-and-fill) 방법을 적용한 결과, 오른쪽(양성 효과 측)에 추가해야 할 연구는 없는 것으로 나타났다(추정 추가 연구 수: 0, SE= 2.38)(Fig 4). 보정된 효과 크기는 Hedges' g= -1.23 (95 % CI [-1.88, –0.58], p= .000)으로, 보정 전 결과와 동일하게 중재군이 대조군보다 유의미한 효과를 보이는 것으로 나타났다.

Fig 4. Adjusted funnel plot for foot alignment angle

2) 발 아치 높이

발 아치 높이에 대한 메타분석에서 16개의 연구를 대상으로 깔때기 그림의 비대칭에 대한 통계적 분석을 실시한 결과, 통계적으로 유의한 비대칭이 관찰되었다(z= -3.83, p= .000). 따라서 출판편향이 있는 것으로 나타났다. 이를 보완하기 위해 절삭과 채움 방법을 적용한 결과, 오른쪽(양성 효과 측)에 추가해야 할 연구는 1편인 것으로 나타났다(추정 추가 연구 수: 1, SE= 2.80)(Fig 5). 보정된 효과 크기는 Hedges' g= -1.33 (95 % CI[-1.79, –0.88], p= .000)으로, 보정 전 결과와 동일하게 중재군이 대조군보다 유의미한 효과를 보이는 것으로 나타났다.

Fig 5. Adjusted funnel plot by trim and fill method for foot arch height

7. 민감성 분석

1) 발 정렬 각도

발 정렬 각도에 대한 민감성 분석을 통해 각 연구를 순차적으로 제외하면서 효과 크기의 변동을 평가하였다(Table 8). 제거된 연구에 따라 Hedges' g 값은 -1.06에서 -1.39로 변동하였으며, 모든 경우에서 효과 크기 및 신뢰 구간(95 % CI)이 여전히 0을 포함하지 않아 결과의 견고성이 유지되었다.

Table 8. Sensitivity analysis: foot alignment angle (leave-one-out)

CI; confidence interval, SE; standard error

2) 발 아치 높이

발 아치 높이에 대한 민감성 분석을 통해 각 연구를 순차적으로 제외하면서 효과 크기의 변동을 평가하였다(Table 9). 제거된 연구에 따라 Hedges' g 값은 -1.32에서 –1.51로 변동하였으며, 모든 경우에서 효과 크기 및 신뢰 구간(95 % CI)이 여전히 0을 포함하지 않아 결과의 견고성이 유지되었다.

Table 9. Sensitivity analysis: foot arch height (leave-one-out)

CI; confidence interval, IFM; instrinsic foot muscle, RCT; randomized controlled trials, SE; standard error

Ⅳ. 고찰

본 연구는 2011년부터 2025년 3월까지 국내 데이터베이스에 보고된 유연성 편평발 대상자에게 발 근육 강화 운동을 적용한 연구들 중 최종 선정된 17편을 대상으로 논문의 질적 평가와 함께 메타분석을 실시하였다.

최종 선정된 17편의 연구 중 무작위 대조군 연구는 10편이었으며, 이들에 대한 PEDro 등급 평가 결과, 우수(good) 2편, 양호(fair) 7편, 불량(poor) 1편으로 나타나 대체로 양호 이상의 질을 보였다. 그러나 모든 논문에서 평가자, 참여자 또는 중재자에 대한 눈가림(blinding) 관련 정보가 부족하여, 비뚤림 위험을 완전히 배제하기는 어려운 것으로 판단된다. 비무작위 대조군 연구 7편은 RoBANS 2.0을 이용해 평가한 결과, 모두 한 개 이상의 영역에서 ‘높음(high)’ 수준의 비뚤림 위험이 보고되어 전반적으로 질적 수준이 낮은 것으로 평가되었다. 이는 국외의 발 내재근 훈련 관련 체계적 고찰 및 메타분석 연구(Jaffri 등, 2023)와 비교할 때 뚜렷하게 대비되는 결과이다. 해당 연구에서는 총 13편의 무작위 대조군 연구가 포함되었으며, PEDro 등급 평가 결과 우수 8편(6점 2편, 7점 1편, 8점 5편), 양호 5편(5점 4편, 4점 1편)으로 보고되어, 국내 연구들에 비해 전반적인 질적 수준이 우수한 것으로 나타났다.

발 정렬 각도를 종속변수로 한 효과 크기 분석에서는 총 9편의 논문에서 15개의 효과 크기가 도출되었으며, 전체 평균 효과 크기는 큰 것으로 확인되었다(Hedges’ g= -1.23, 95 % CI [-2.11, -0.34]). 이는 발 근육 강화 운동이 다른 중재 방법에 비해 효과적이었음을 시사한다. 그러나 연구들 사이의 이질성은 매우 높은 수준으로 나타났으며(I²= 91.15 %), 이에 따라 단순 평균보다는 개별 효과 크기의 실제 분산을 고려한 해석이 필요하다(Hwang, 2020). 전체 15개의 효과 크기 중 95 % 신뢰구간이 0을 포함하지 않는 10개의 효과 크기만을 유의미한 것으로 판단하였다. 이 중 7개는 총 4편의 무작위 대조군 연구(A9, 10, 11, 15)에서 도출되었고, 나머지 3개는 2편의 비무작위 대조군 연구(A3, 8)에서 도출되었다.

이질성의 원인을 탐색하기 위해 연구설계, 중재 유형, 대조군 유형, 출판 유형을 조절 변수로 하위그룹 분석을 실시한 결과, 연구설계에 따라서만 효과 크기에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(Q= 6.00, p= .014). 무작위 대조군 연구에서는 Hedges’ g= -1.74, 95 % CI [-2.49, -1.00]로, 효과 크기의 방향이 음수이고 신뢰구간이 0을 포함하지 않아 통계적으로 유의한 중재 효과가 나타났다. 반면, 비무작위 대조군 연구에서는 Hedges’ g= -0.30, 95 % CI [-1.11, 0.52]로, 신뢰구간이 0을 포함하여 유의한 차이가 없었다. 이는 발 근육 강화 운동의 효과가 무작위 배정을 통해 편향을 통제한 연구에서 뚜렷하게 나타나는 반면, 비무작위 연구에서는 효과의 불확실성이 크다는 점을 시사한다.

무작위배정은 역인과관계(reverse causation)와 선택 편향(selection bias)을 최소화하고, 충분한 표본 크기를 갖춘 연구에서는 교란변수(confounders)를 효과적으로 통제할 수 있다는 점에서 중재 효과 검증에 있어 중요한 요소이다(Sessler & Imrey, 2015). PEDro 등급에서 우수로 평가된 무작위 대조군 연구 2편(A9, 10)에서 도출된 3개의 효과 크기 중, 숏풋 운동 단독 효과는 통계적으로 유의하지 않았으나, 숏풋 운동과 진동 자극(vibration)의 복합 중재 및 유산소·등속성·탄력밴드·이완기법을 포함한 다중 복합 중재에서 유의한 효과가 보고되었다. 이는 개별 중재보다는 통합적 접근이 발 정렬 개선에 더 효과적일 것으로 판단된다. 최근의 연구들에서도 숏풋 운동과 3차원 발목 운동 및 클램 운동(clam exercise)이 발의 인체 측정학적 특성에 대해 효과적인 개입이며(Esen 등, 2025), 숏풋 운동은 편평발 개선에 미치는 효과를 확인하기 위해서는 더 큰 표본 크기가 필요하고(Cheng 등, 2024), 숏풋 운동 또는 그와 병행한 중재들이 발 정렬을 유의미하게 개선시킨다는 메타분석 결과도 제시되었다(Huang 등, 2022). 따라서 풋볼 운동 단독 적용보다는 이를 포함한 통합적 접근 방법이 더욱 효과적일 수 있을 것으로 판단된다.

다중 메타회귀분석 결과, 전체 회귀모형은 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타났으며(Q= 1.06, p= .589), 조절 변수인 대상자 수(sample size)와 중재 기간(treatment duration) 모두 발 정렬 각도에 대한 중재 효과 크기에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 이는 나이와 치료 기간이 발 근육 강화 운동의 효과 크기에서 나타나는 이질성(heterogeneity)의 설명 요인이 아님을 시사한다.

발 아치 높이를 종속변수로 한 효과 크기 분석에서는 총 12편의 논문에서 18개의 효과 크기가 도출되었으며, 전체 평균 효과 크기는 매우 큰 수준이었다(Hedges’ g= -1.42, 95 % CI [-2.01, -0.83]). 이는 발 근육 강화 운동이 발아치 구조 개선에 유의한 영향을 줄 수 있음을 의미하며, 특히 기존 중재 접근의 보완 전략으로 활용될 수 있는 것으로 판단된다. 다만 이질성은 여전히 높은 수준으로 나타났으며(I²= 80 %), 전체 18개의 효과 크기 중 95 % 신뢰구간이 0을 포함하지 않는 13개만이 통계적으로 유의한 것으로 나타기 때문에, 발 근육 강화 운동이 발아치 구조 개선에 대한 영향은 연구에 따라서 서로 다를 수도 있는 것으로 나타났다. 통계적으로 유의한 것으로 나타난 13개의 효과 크기 중 4개는 총 3편의 무작위 대조군 연구(A6, 12, 15)에서 도출되었고, 나머지 9개는 5편의 비무작위 대조군 연구(A2, 5, 13, 14, 16)에서 도출되었다.

하위그룹 분석에서는 연구 설계, 중재 유형, 출판 유형 모두에서 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 이는 해당 변수들이 이질성의 주된 설명 요인이 아님을 시사한다. 다중 메타회귀분석에서는 나이와 중재 기간을 조절 변수로 포함한 전체 회귀모형이 유의하지는 않았지만, 중재 기간은 개별 변수로서 통계적으로 유의한 설명력을 가지는 것으로 나타났다(β= -0.20, p= .028). 이는 중재 기간이 길수록 발 아치 개선 효과가 커질 수 있음을 시사한다. 비록 전체 회귀모형의 설명력은 유의수준에 도달하지 않았으나, 중재 기간이 이질성의 잠재적인 조절 변수로 작용할 수 있다는 점은 향후 연구 설계 시 고려할 필요가 있다. 본 연구에서 8주간의 중재를 시행한 연구에서 가장 큰 효과가 나타났다. 그러나 다양한 훈련 프로그램, 구두지시, 교정 기술 및 주당 훈련 빈도가 결과에 영향을 미칠 수 있다는 사실 때문에 현재 연구에서는 다양한 중재 기간의 효과를 확인할 수 없으므로 편평발 개인들 사이에서 숏풋 운동의 적절한 중재 기간을 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다(Huang 등, 2022). 국외의 체계적 고찰 및 메타분석 연구(Jaffri 등, 2023)에서도 발배뼈 하강(navicular drop)에 대한 발 내재근 훈련, 특히 숏풋운동(short foot exercise)이 큰 효과 크기를 보였으며, 이질성 또한 높은 것으로 나타났다(Hedges’ g= 1.02, 95 % CI [0.18, 1.86], I²= 83 %). 따라서 본 연구의 발 아치 특성(발배뼈 하강)에 대한 발 근육 강화 운동 효과와 이질성 결과는 국외 연구와 유사한 경향을 보이는 것으로 해석된다. 즉, 국내외 연구를 종합적으로 고려할 때 발 내재근 훈련을 포함한 발 근육 강화 훈련은 편평발 아치 개선에 효과적인 것으로 판단된다. 그러나 연구들의 질적 수준에 따라 효과 크기의 크기에는 차이가 나타났으며, 특히 국외 연구들은 국내 연구들보다 질적 수준이 높으면서도 효과 크기는 상대적으로 작게 보고되어, 질적 수준이 효과 크기의 크기에 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 생각된다.

출판편향 분석을 위해 실시한 Egger의 회귀 검정 결과, 발 정렬 각도(z= -4.02, p= .000) 및 발아치 높이(z= -3.83, p= .000) 모두에서 유의한 비대칭성이 관찰되어 출판편향 가능성이 제기되었다. 절삭과 채움 방법을 통한 보정 결과, 발 정렬 각도의 보정된 평균 효과 크기는 Hedges’ g= -1.23 (95 % CI [-1.88, -0.58], p= .000), 발 아치 높이의 경우 Hedges’ g= -1.33 (95 % CI [-1.79, -0.88], p= .000)으로 보정 이전과 유사한 수준을 유지하였다.

출판편향에 대한 회귀 기반 방법은 적어도 소규모 연구 효과를 감지하는 데 유용할 가능성이 높고, 상관관계 기반 방법 대신 회귀 기반 방법을 사용하는 것이 권장된다(Nakagawa 등, 2021). 절삭과 채움 방법은 출판편향을 감지하고 조정하는 데 널리 사용되는 도구이다(Shi & Lin, 2019). 본 분석에서는 두 지표 모두에서 출판편향 가능성이 시사되었지만, 보정 이후의 효과 크기가 여전히 통계적으로 유의미한 수준으로 유지되었기 때문에, 발 근육 강화 운동의 중재 효과 자체는 비교적 신뢰할 수 있는 것으로 판단된다. 이러한 결과는 발 근육 강화 중재가 발 아치 관련 기능 개선에 효과적이라는 점을 뒷받침하며, 특히 중재 기간이 충분히 확보될 경우 더 나은 치료 효과를 기대할 수 있다는 임상적 시사점을 제공한다.

본 연구의 제한점으로는 포함된 연구들의 대부분이 소규모이며, 비무작위 대조군 연구들이 많이 포함되어 있으며, 무작위 대조군 연구들에서 눈가림(blinding) 등의 방법론적 엄격성이 부족했던 점은 본 결과의 해석에 있어 일정 부분 제한 요인으로 작용할 수 있다.

Ⅴ. 결론

본 연구는 2011년부터 2025년 3월까지 국내 데이터베이스에 보고된 유연성 편평발 대상자에게 발 근육 강화 운동을 적용한 최종 17편의 연구(총 33개의 효과 크기)를 대상으로 메타분석을 수행한 결과, 발 정렬 각도와 발 아치 높이 모두에서 발 근육 강화 운동이 유의한 개선 효과를 보이는 것으로 나타났다. 발 정렬 각도의 경우, 무작위 대조군 연구에서 복합 중재를 포함한 연구에서만 유의한 효과가 확인되었으며, 발 아치 높이의 경우 중재 기간이 길수록 효과 크기가 증가하는 경향이 나타났다. 그러나 연구 간 이질성이 매우 높은 수준으로 확인되었고, 포함된 연구 중 다수가 소규모 비무작위 연구였으며, 무작위 대조군 연구에서도 눈가림(blinding) 등 방법론적 엄격성이 부족하였으므로, 본 결과의 해석에는 신중함이 요구된다.

그럼에도 불구하고 본 연구 결과는 발 근육 강화 운동이 유연성 편평발의 발 정렬 및 발 아치 높이 개선에 효과적인 중재 전략이 될 수 있음을 시사한다. 특히 복합적 접근이나 충분한 중재 기간을 확보하는 것이 치료 효과를 극대화하는 데 중요한 요소일 수 있다. 향후에는 대규모 표본을 기반으로 한 고품질의 무작위 대조군 연구가 축적되어야 발 근육 강화 운동의 임상적 효과를 보다 명확히 검증할 수 있을 것으로 판단된다.

Appendix