Plantar fasciitis is a pain on the heel caused by an inflammation of the plantar fascia (PF), and stretching is the most popular treatment as a conservative method. However, it is difficult to do stretching regularly because patients have to consume energy and do not know how much the inflammation has improved. In this paper, we designed the PF stretching robot to reduce the energy consumption of patients, and conducted an experiment on healthy subjects and patients to measure metatarsophalangeal joint (MTPJ) stiffness, plantar soft tissues (PST) stiffness, and PF thickness. Correlation analysis was performed to check the relationship between PF thickness and MTPJ or PST stiffness. The thicker PF thickness in the patients group, the smaller initial MTPJ stiffness and the larger PST stiffness of the foot arch. These correlations suggested that the stiffness of MTPJ and PST could be used as quantitative clinical indicators of PF inflammation improvement.
족저근막염은 염증으로 인해 족저근막이 두꺼워지면서 발바닥 통증이 유발되는 질환이며, 병원에서 진행하는 치료로는 완치되지 않기 때문에 꾸준한 관리가 필요하다. 비수술적 치료 방법 중에서 가장 추천되는 방법은 스트레칭이지만, 자신의 힘을 이용하여 정해진 동작을 반복해야 한다는 점은 환자가 스트레칭을 꾸준히 유지하는 것을 방해하는 요인이다. 본 연구에서는 족저근막을 효과적으로 스트레칭 할 수 있는 프로토콜을 찾고 커플링 메커니즘과 각 관절 위치 조정 및 강성 측정 기능이 포함된 족저근막 스트레칭 로봇을 설계함으로써, 환자의 힘을 사용하지 않고 반복적인 스트레칭이 가능한 방법을 기계공학적인 관점에서 제시했다. 또한, 족저근막염의 진단이나 경과는 주로 초음파 검사를 통해 측정되는 족저근막 두께로 평가하는데, 중족지관절은 해부학적으로 족저근막과 연관이 있다. 로봇을 통해 측정되는 중족지관절의 배측굴곡 강성이 기존의 진단 방법을 대체할 수 있는 정량적인 지표로써 사용될 수 있는지를 확인하고자, 중족지관절의 배측굴곡 강성을 측정하고 족저근막 두께와의 상관관계를 분석하였다. 건강한 성인 그룹에 대해서는 별다른 상관관계가 보이지 않았지만, 족저근막염 환자 그룹에서는 족저근막이 두꺼울수록 중족지관절의 초반 강성이 낮아지고 발바닥 아치의 압흔 강성은 높아지는 상관관계를 볼 수 있었다. 이러한 결과는 중족지관절의 강성으로 족저근막염 환자의 상태 호전을 평가할 수 있다는 것을 의미하며, 본 연구에서 개발한 족저근막 스트레칭 로봇을 이용한다면 중족지관절의 강성은 염증의 정량적 지표로써 실제로 임상에서 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
