근육과 관절의 상호작용, 관절에서의 근육작용

근육과 관절의 상호작용

근육과 관절의 상호작용(muscle and joint interacion)이라는 용어는 근육의 힘이 관절에 작용하는 총체적인 효과를 말합니다. 이 주제는 이 책의 전반에 걸쳐 여러 번 나오게 됩니다. 모멘트 팔을 갖고 있는 근육에 의해 생산된 힘은 토크를 유발하여 관절을 돌림운동시킵니다. 모멘트 팔이 없는 근육에 의해 생산된 힘은 토크나 돌림운동을 유발하지 않습니다. 그러나 토크나 돌림운동이 일어나지 않는다 하더라도, 이러한 힘들은 대개 관절의 안정성을 제공하기 때문에 근육 힘은 여전히 중요합니다. 

 

 

 

 

근육활성의 유형

근육은 신경계통에 의해 자극될 때 활성됩니다. 일단 활성되면, 근육은 3가지 유형인 등척성, 등심성, 그리고 편심성 중 한 가지 방법을 통해 힘을 생산합니다. 근육활성의 3가지 유형에 대한 생리학은 나중에 더 자세히 설명하고 여기서는 짧게 요약하겠습니다. 등척활성(isometric activation)은 근육이 일정한 길이를 유지하면서 당기는 힘을 생산할 때 일어납니다. 이런 유형의 활성은 등척성이라는 단어의 어원을 보면 명백해집니다(그리스어의 isos는 같다를 의미하고, metron은 치수 또는 길이를 의미한다). 등척활성 동안, 주어진 관절면 내에서 관절이 생산한 내적인 토크는 외적인 토크와 같습니다. 그러므로 근육의 짧아짐이나 관절에서의 돌림운동은 없습니다. 동심활성(concentric activation)은 근육이 수축하면서(짦아지면서) 당기는 힘을 생산할 때 일어납니다. 문자 그대로 동심성이라는 말은 "중심 쪽으로 가다"를 의미합니다. 동심활성 동안 관절에서의 내적인 토크는 반대되는 외적인 토크보다 큽니다. 이것은 수축하는 근육이 활성된 근육의 당김 방향으로 관절을 돌림운동시킬때 명백하게 알 수 있습니다. 편심활성(eccentric activation)은 근육이 좀 더 우세한 다른 힘에 의해 길어지는 만큼 당기는 힘을 생산할 때 일어납니다. 편심성이라는 말은 문자 그대로 "중심에서 멀어지다"를 의미합니다. 편심활성 동안 관절에 대한 외적인 토크는 내적인 토크보다 큽니다. 이러한 경우에 있어, 손잡이에서의 외력에 의해 생산된 운동 방향과 같이 상대적으로 더 큰 외적인 토크의 운동 방향으로 관절은 돌림운동합니다. 많은 일상적인 동작이 근육의 편심활성에 의해 수행됩니다. 예를 들어, 탁자 쪽으로 물컵을 천천히 낮추는 것은 아래팔과 물컵에 작용하는 중력의 당김에 의해 유발됩니다. 활성된 두갈래근(biceps)은 아래팔과 물컵을 천천히 내려놓는 것을 조절하기 위해 천천히 길어집니다. 세갈래근(triceps)은 팔꿉관절 "폄근육"으로 고려되지만 이런 특정한 과정 동안에는 대부분 활성되지 않습니다. 수축(contraction)이라는 단어는 근육이 실제로 짧아지거나, 길어지거나, 또는 일정한 길이를 유지하거나에 관계없이 활성(activation)과 동의어로 흔희 사용됩니다. 문자 그대로 수축한다(contract)라는 말은 함꼐 잡아당긴다(drawn together)라는 것을 의미하기 때문에 등척이나 편심활성을설명할 때에는 혼동이 될 수 있습니다. 따라서 원칙적으로는 근육의 수축은 동심활성 동안에만 일어납니다.

 

 

 

관절에서의 근육작용

관절에서의 근육작용(muscle action)은 근육이 특정 돌림운동 방향과 운동면에서 토크를 유발하는 것을 말합니다. 근육작용의 실제적 명칭은 시상면에서의 굽힘이나 폄, 이마면에서의 벌림과 모음 등과 같이 입증된 명명법에 근거합니다. 근육작용(muscle action)과 관절작용(joint action)이라는 용어는 본 글에서 상호교환적으로 사용됩니다. 근육작용이 비등척성(nonisometric) 근육활성과 연관이 있다면, 관절을 구성하는 분절들 중 어느 한쪽이 좀 더 고정되고 다른 한쪽이 좀 더 자유로운 상황인가에 따라, 결과적인 뼈운동형상학은 몸쪽분절에 대한 먼쪽분절의 뼈운동형상학이거나 먼쪽분절에 대한 몸쪽분절의 뼈운동형상학이 될 것입니다. 운동학은 암기를 하지 않더라도 근육의 작용을 결정하는 데 도움이 됩니다. 어떤 학생이 어깨관절에서 뒤어깨세모근(posterior deltoid)의 작용을 알고자 한다고 가정해 봅시다. 이런 특정 분석에 있어 두 가지의 가정을 생각해볼 수 있습니다. 첫째, 비록 반대의 가정도 할 수 있지만, 일반적으로 위팔뼈(humerus)는 자유롭게 움직일 수 있는 분절이고 어깨뼈는 비교적 고정되어 있는 분절이라고 가정됩니다. 둘째, 근육이 작용할 때 신체는 해부학적 위치에 있다고 가정됩니다. 

분석에 있어 첫 번째 단계는 관절에서 허용되는 돌림운동의 운동면들(자유도)을 결정하는 것입니다. 이 경우에 있어, 어깨관절은 3개의 운동면 모두에서 돌림운동을 할 수 있습니다. 따라서 좀 더 분석을 하기 전에, 어깨를 가로지르는 어떤 근육이 3개의 운동면 모두에서 돌림운동을 할 수 있습니다. 따라서 좀 더 분석을 하기 전에, 어깨를 가로지르는 어떤 근육이 3개의 운동면 모두에서 작용을 가질 수 있다는 것이 이론적으로 가능하다는 것을 이해하고 있어야 합니다. 어깨뼈가 안정되어 있다는 가정 하에서, 뒤어깨세모근의 수축은 위팔뼈를 모음 쪽으로 돌림운동시킬 수 있고, 그 돌림운동의 크기는 근육 힘에 내적인 모멘트 팔을 곱한 것과 같습니다. 이와 똑같은 논리를 이용하여 수평면과 시상면에서의 근육작용을 결정하는 데에도 적용됩니다. 근육의 가능한 작용을 결정하는 것은 운동학에 있어 중요한 주제가 됩니다.

여기서 제시된 논리는 어떤 관절이 가질 수 있는 어떤 근육의 작용을 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 가능하다면 관절이 있는 뼈대모형과 근육의 힘선을 나타낼 수 있는 끈은 이러한 논리를 적용하는데 있어 도움이 됩니다. 이러한 훈련은 관절의 위치에 따라 작용이 변하는 근육을 분석하는 데 있어 특히 도움이 됩니다. 해부학적 자세에서 뒤어깨세모근은 어깨관절의 모음근육(adductor)입니다. 그러나 만약 팔을 머리 위로 들어올린(벌림된) 상황이라면, 근육의 힘선은 돌림축의 바로 위쪽으로 이동하게 됩니다. 이러한 예는 근육이 활성되고 있는 시점에서의 관절의 위치에 따라 어떻게 한 근육이 반대작용을 가질 수 있는지를 보여주고 있는 것입니다. 따라서 근육의 작용을 분석하는 데 있어 관절의 기준 위치를 결정하는 것은 중요합니다.