관절운동형상학-2, 근육뼈대의 힘들, 내-외적인 힘들

관절의 형태에 근거한 관절운동형상학적 양상의 예견

이전에 언급했던 것처럼, 대부분 뼈의 관절면은 오목하거나 볼록합니다. 움직이는 뼈에 따라 볼록면이 오목면에 대해 돌림운동하거나 오목면이 볼록면에 대해 돌림운동을 합니다. 움직이는 관절면이 오목인지 아니면 볼록인지에 따라 각기 다른 구르기와 미끄러짐의 관절운동형상학적 양상을 나타냅니다. 오목면에 대한 볼록면의 움직임(convex-on-concave movement) 동안 볼록면의 구르기와 미끄러짐은 서로 반대 방향(opposite direction)을 향하고 있습니다. 이전에 설명했던 것과 같이, 반대 방향으로의 미끄러짐은 볼록관절면이 구르기를 할 때 나타나는 고유의 병진운동 대부분을 상쇄합니다. 볼록면에 대한 오목면의 움직임(concave-on-convex movement) 동안 오목면의 구르기와 미끄러짐은 서로 같은 방향(similar direction)을 향하고 있습니다. 이러한 두 원리는 움직임 동안의 관절운동형상학을 시각화하는데 있어 매우 유용합니다. 게다가 이러한 원리들은 도수치료 기법을 위한 기초를 제공합니다. 치료사에 의해 적용된 외력은 그 관절이 갖고 있는 고유의 관절운동형상학을 도와주거나 인도합니다. 예를 들어, 어떤 경우에 있어 대상자가 능동적인 벌림을 수행하려고 할 때 이와 동시에 위팔뼈 몸쪽 부위에 대해 아래쪽 방향으로의 힘을 적용한다면 어깨관절의 벌림은 좀 더 잘 일어나게 될 것입니다. 관절운동형상학적 원리들은 관절면들의 형태에 대한 지식에 근거해 이해되어야 합니다.

 

 

 

 

 

관절에서의 닫힌 위치와 느슨한 위치

대부분의 관절내에 있는 오목관절면과 볼록관절면은 단지 한 위치에서 최대로 꼭 맞게 되는데, 이러한 위치는 대개 가동범위의 맨 끝이거나 그 근처입니다. 이러한 최대의 일치성을 보이는 위치를 관절의 닫힌 위치(close-packed position)라 합니다. 이러한 위치에서는 대부분의 인대들과 관절주머니의 일부들은 팽팽하게 당겨져 관절에 대한 고유의 안정성을 제공하게 됩니다. 관절의 닫힌 위치에서는 일반적으로 부가적 움직임(accessory movement)이 최소가 됩니다. 다리의 관절들에 있어 닫힌 위치는 일상적인 기능과 관계 있습니다. 예를 들어, 무릎관절의 닫힌 위치는 완전히 폄하고 있을 때이며 대체로 서 있는 동안 이러한 자세에 근접하게 됩니다. 최대의 관절 일치성과 신장된 인대들에 의한 이들의 결함 효과는 무릎관절의 안정성에 도움이 됩니다. 관절의 닫힌 위치를 제외한 다른 모든 위치를 느슨한 위치(loose-packed position)라 합니다. 이러한 위치에서는 인대들과 관절주머니가 비교적 느슨해져 있어 부가적 움직임을 허용하게 됩니다. 관절은 대체적으로 가동범위의 중간범위 근처에서 가장 낮은 일치성을 보입니다. 다리에 있어 중요 관절들의 느슨한 위치는 굽힘 쪽으로 치우쳐 있습니다. 이러한 위치는 일반적으로 서 있는 동안에 사용되는 것이 아니라 장기간의 침상안정과 같이 환자가 오랜 기간 고정되어야 할 때 선호되는 위치입니다.

 

 

 

근육뼈대의 힘들

근육뼈대계통에 대한 힘들의 영향: 개념과 용어에 대한 소개

신체에 작용한 힘을 일반적으로 흔히 부하(load)라 말합니다. 신체를 움직이게 하거나 고정시키거나 안정시키는 힘이나 부하는 또한 신체에 변형이나 손상을 줄 수 있는 가능성도 갖고 있습니다. 건강한 조직들은 그들의 조직과 형태를 변형시키는 변화에 부분적으로 저항할 수 있는 능력이 있습니다. 예를 들어, 건강한 인대를 신장시키는 힘은 신장된 조직 내에서 발생된 내재적 장력(intrinsic tension)을 만나게 됩니다. 질명, 외상, 또는 장기간의 불용(disuse)에 의해 약화된 어떤 조직들은 부하의 적용에 적절히 저항할 수 없을 것입니다. 예를 들어, 뼈엉성증(osteoporosis)으로 약화된 넙다리뼈의 몸쪽 부위는 낙상의 충격에 의한 넙다리뼈목의 압박(compression)이나 비틀림(torsion), 전단(shearing), 또는 굽힘(bending)에 의해 골절될 것입니다. 또한 심각한 엉덩관절 부위의 뼈엉성증을 가지고 있는 사람은 매우 강력한 근수축에 의해서도 골절될 수 있습니다. 부하를 수용하고 분산시키는 관절주위 결합조직들의 능력은 물리치료, 도수치료, 그리고 정형의학에서 중요한 연구의 주제가 됩니다. 임상가들은 노화, 외상, 활동이나 체중부하 수준의 변경, 또는 장기간의 고정이 부하를 받아들이는 관절주위 결합조직들의 기능에 어떻게 영향을 미치는지에 관심이 많습니다. 부하를 견디는 결합조직의 능력을 측정하는 한 가지 방법은 적출된 조직을 변형시키는데 요구되는 힘을 그래프로 계산하는 것입니다. 이런 유형의 실험은 원래 동물이나 인간 사체 표본을 사용해 수행됩니다. 

 

 

 

 

내적인 힘과 외적인 힘

편리함을 위해, 근육뼈대계통에 작용하는 힘들은 두 가지 즉, 내적인 힘과 외적인 힘으로 나뉘어질 수 있습니다. 내적인 힘(internal force)은 신체의 내부에 위치된 구조들로부터 생산됩니다. 이러한 힘들은 "능동적인(active)" 힘 또는 "수동적인(passive)" 힘이 됩니다. 능동적인 힘은 자극된 근육에 의해 발생되지만, 일반적으로 반드시 의지적 조절하에서 발생되지만은 않습니다. 이와는 대조적으로, 수동적인 힘은 대체로 신장된 관절주위 결합조직으로는 근육속 결합조직(intramuscular connective tissue), 인대, 그리고 관절주머니가 있습니다. 일반적으로 근육에 의해 생산된 능동적인 힘은 모든 내적인 힘들 중에서 가장 큽니다. 외적인 힘(external force)은 신체의 외부로부터 작용하는 힘들에 의해 생성됩니다. 이러한 힘들에는 대개 신체분절의 질량이나 외적 부하(예, 가방 및 자유 무게)를 당기는 중력(gravity) 또는 환자의 팔다리에 대해 치료사가 적용하는 신체적 접촉으로부터 발생됩니다. 내적인 힘(근육)은 아래팔을 당기고 있고 외적인(중력) 힘은 아래팔의 질량중심을 당기고 있습니다. 각각의 힘은 벡터를 나타내는 화살표로 설명되고 있습니다. 정의에 따르면 벡터(vector)는 그 크기와 방향을 갖고 있는 물리량(quantity)입니다.[질량과 속력(speed)과 같은 물리량은 벡터가 아니라 스칼라이다. 스칼라는 그 크기는 갖고 있으나 방향을 갖지 않는 물리량이다]. 생체역학적 분석에 있어 벡터를 완전히 설명하기 위해서는 벡터의 크기, 공간적 방향, 그리고 작용점을 알고 있어야 합니다. 밀거나 당길 때처럼, 신체에 작용하는 모든 힘은 분절의 병진운동을 유발할 수 있습니다. 병진운동의 방향은 적용된 모든 힘의 최종적인 결과에 따라 다릅니다. 근력이 아래팔의 무게보다 3배가 더 큰 경우, 두 힘의 최종적인 결과는 아래팔을 수직 위쪽으로 가속시킵니다. 그러나 실제에 있어 아래팔은 관절면들 사이에서 생성되는 관절반작용력(joint reaction force)에 의해 아래팔이 위쪽으로 가속되는 것이 방지됩니다. 관절반작용력의 크기는 근력과 외적인 힘 사이에서 생기는 그 차이와 같습니다. 결과적으로, 아래팔에 작용하는 모든 수직적인 힘들의 총합은 균형을 잡게 되며, 수직 방향으로 발생하는 아래팔의 최종적 가속도는 제로가 됩니다. 따라서 이러한 체계를 정적인 선형 평형(static linear equilibrium)이라 합니다.