팔꿈치와 아래팔의 관절과 신경, 근육 기능

팔꿈치와 아래팔의 근육들과 관절들에 대한 신경지배

근육, 피부, 그리고 관절의 특정 신경지배에 대한 지식은 말초신경이나 신경뿌리에 손상을 당한 사람들의 치료에 있어 유용한 임상적 정보가 됩니다. 이를 숙지하고 있는 임상가는 급성 손상에 연루되는 감각과 운동의 범위뿐만 아니라 합병증도 예측할 수 있습니다. 부목 적용, 선택적인 근력강화운동, 가동범위운동, 그리고 환자 교육과 같은 치료적 활동들은 손상 후 금기증이 없다면 초기에 시작될 수 있습니다. 이러한 순향적 접근법은 무감각한 피부와 관절에 대한 점진적인 손상과 영구적인 변형의 잠재성을 최소화시키기 때문에, 기능제한을 최소화시킬 수 있습니다.

 

 

 

 

근육의 신경지배

팔꿈치 굽힘근육들은 세 가지의 다른 말초신경에 의해 신경지배를 받게 되는데, 위팔두갈래근과 위팔근은 근육피부신경의 지배를 받고, 위팔노근과 위팔근의 가쪽부위는 노신경의 지배를 받으며, 원엎침근은 정중신경의 지배를 받습니다. 이와는 대조적으로 팔꿈치 폄근육들인 위팔세갈래근과 팔꿈치근은 단 한 가지의 신경에 의해 신경지배를 받게 되는데, 그 신경이 바로 노신경입니다. 노신경의 손상을 받게 되면 팔꿈치 폄근육들의 완전 마비가 초래됩니다. 네 가지의 신경의 모두 손상되어야 하기 때문에, 먹기 및 자기, 가꾸기와 같은 중요한 기능들은 흔히 보존됩니다.

 아래팔을 엎침시키는 근육들(원엎침근, 네모엎침근, 그리고 안쪽위관절융기에서 시작하는 다른 이차적인 근육들)은 정중신경의 신경지배를 받습니다. 아래팔의 뒤침은 근육피부신경의 지배를 받는 위팔두갈래근과 노신경의 지배를 받는 뒤침근 그리고 가쪽위관절융기와 아래팔의 등쪽면에서 시작하는 이차적인 다른 근육들에 의해 수행됩니다.

 

 

 

 

관절의 감각신경지배

위팔자관절과 위팔노관절

위팔자관절과 위팔노관절 그리고 주변의 결합조직들은 C6-C8 척수신경뿌리로부터 감각신경지배를 받습니다. 이런 들신경뿌리들로부터의 신경섬유들은 근육피부신경과 노신경 그리고 자신경과 정중신경에 의해 전달되는 정보들을 받습니다.

몸쪽노자관절과 먼쪽노자관절

몸쪽노자관절과 주변의 팔꿈치관절주머니는 C6-C7 척수신경뿌리로 들어가는 정중신경 내의 신경섬유들로부터 감각신경지배를 받습니다. 먼쪽노자관절은 C8 신경뿌리로 들어가는 자신경의 신경섬유들로부터 대부분의 감각신경지배를 받습니다.

 

 

 

 

팔꿈치 근육들의 기능

자뼈에 먼쪽 부착부위를 갖는 근육들은 팔꿈치를 굽힘시키거나 폄시킬 수 있으나, 아래팔을 엎침시키거나 뒤침시키는 능력은 갖지 못합니다. 이와는 대조적으로, 노뼈에 먼쪽 부착부위를 갖는 근육들은 이론적으로 팔꿈치를 굽힘시키거나 폄시킬 수 있을 것이며, 아래팔을 엎침시키거나 뒤침시킬 수 있는 가능성도 갖게 됩니다. 이런 기본적인 개념은 이제부터 설명할 내용에 대한 기초가 되는 주제입니다.

 손목에 일차적으로 작용하는 근육들은 팔꿈치도 통과하게 됩니다. 이러한 이유 때문에, 많은 손목 근육들이 팔꿈치를 굽힘시키거나 폄 시킬 수 있는 가능성을 갖게 됩니다. 그러나 이러한 가능성은 비교적 미약하기 때문에 앞으로 더 이상 논의되지 않습니다. 

팔꿈치 굽힘근육들

위팔두갈래근, 위팔근, 위팔노근, 그리고 원엎침근은 일차적인 팔꿈치 굽힘근육들입니다. 각각의 이들 근육들은 팔꿈치에 있는 안-가쪽 돌림축의 앞쪽으로 지나가는 힘을 생산하기 때문에, 팔꿈치의 굽힘작용을 수행하게 됩니다. 

 

팔꿈치 굽힘근육들의 개별적인 근육작용

위팔두갈래근은 어깨뼈에 몸쪽 부착부위를 갖고 노뼈 거친면에 먼쪽 부착부위를 갖습니다. 이차적인 먼쪽 부착부위는 섬유띠라 알려진 널힘줄판을 통해 아래팔의 깊은근막과 연결됩니다.

  위팔두갈래근은 스푼을 입으로 가져가는 것과 같이 굽힘과 뒤침이 동시에 수행될 때 최고의 근전도 신호를 만들어 냅니다. 그러나 아래팔이 엎침된 상태로 굽힘이 일어나게 되면 비교적 낮은 수준의 근전도 활동을 보이게 됩니다. 이런 낮은 근육 활성은 스스로 촉지해보면 증명될 수 있습니다.

 위팔근은 위팔두갈래근의 깊은 쪽에 놓여 있으며, 위팔뼈의 앞쪽에 몸쪽 부착부위를 갖고 자뼈의 가장 몸쪽에 먼쪽 부착부위를 갖습니다. 이 근육의 유일한 기능은 팔꿈치를 굽힘시키는 것 하나밖에 없습니다. 큰 생리학적 가로단면적에 근거하여, 위팔근은 팔꿈치를 가로지르는 근육들 중 가장 큰 힘을 발생시킬 수 있다고 예상할 수 있습니다.

 위팔노근은 팔꿈치를 가로지르는 근육들 중 가장 길며, 몸쪽으로는 위팔뼈의 가쪽위관절융기위능선에 부착되고 먼쪽으로는 노뼈의 붓돌기 근처에 부착됩니다. 위팔노근이 최대로 짧아지면 완전한 팔꿈치 굽힘과 중립위치로의 아래팔 돌림운동을 유발합니다. EMG 연구들에서 위팔노근은 특히 높은 저항에 대한 빠른 움직임을 수행할 때 일차적인 팔꿈치 굽힘근육이 된다고 제안하고 있습니다. 

 위팔노근은 아래팔의 앞-가쪽면에서 쉽게 촉지될 수 있습니다. 약 90도의 굽힘위치와 아래팔의 중립위치에서 팔꿈치 굽힘에 대한 저항을 가하면, 팔꿈치를 가로지르는 돌출된 또는 "활시위"와 같은 근육을 볼 수 있습니다. 이런 활시위와 같은 근육은 다른 굽힘근육들보다 더 긴 길이를 갖고 있기 때문에 더 큰 굽힘 모멘트 팔을 갖게 됩니다.

 비교의 관점에서, 원엎침근은 위팔근과 비슷한 굽힘근육 모멘트 팔을 갖지만, 생리학적 가로단면적은 약 50% 정도밖에 되지 않습니다. 

 

 

 

 

팔꿈치 굽힘근육들에 의해 발생된 토크

굽힘 토크의 세기는 나이, 성, 무게 들기의 경험, 근수축의 속력, 그리고 팔 관절들의 위치에 따라 상당히 다양해질 수 있습니다. Gallagher와 그의 동료들이 보고한 연구에 따르면, 우세쪽 팔이 확실히 더 높은 수준의 굽힘 토크, 일, 그리고 일률을 생산한다고 보고하였습니다. 그러나 팔꿈치의 폄 그리고 아래팔의 엎침과 뒤침에서는 유의한 차이가 없다고 하였습니다.

 건강한 중년층 사람들에 있어 최대 노력의 굽힘 토크는 남자가 725 kg-cm이고 여자는 336 kg-cm라고 보고되고 있습니다. 이러한 자료는 팔꿈치의 굽힘 토크가 폄 토크보다 약 70%가 더 크다는 것을 보여주고 있습니다. 그러나 풀꿈치와 기능적으로 유사한 무릎에 있어, 이런 근력의 차이는 거의 유사한 정도의 차이로 폄근육 토크가 더 큽니다. 이런 차이는 무릎의 굽힘근육들과 비교했을 때 팔꿈치의 굽힘근육들이 좀 더 기능적인 요구를 많이 받는다는 것을 반영하는 것 같습니다.

 아래팔이 뒤침된 상태에서 생산된 팔꿈치의 굽힘 토크는 아래팔이 완전히 엎침된 상태에서 생산된 굽힘 토크보다 약 20~25%가 더 큽니다. 이러한 차이는 아래팔이 뒤침되었을 때 위팔두갈래근과 위팔노근의 굽힘근육 모멘트 팔이 증가되 되기 때문입니다.

 생체역학적 자료와 생리학적 자료를 이용하면, 전체 가동범위 동안 3가지의 일차적인 팔꿈치 굽힘근육에 의해 생산된 최대 굽힘 토크를 예측할 수 있습니다. 모든 근육에 대한 최대 토크는 약 90도의 굽힘에서 일어날 것이라고 예측할 수 있는데, 이 각도는 건강한 사람들을 대상으로 실제적인 토크를 측정해보면 일치됩니다. 팔꿈치 굽힘근육의 최대 토크-각도곡선에 있어, 곡선의 전반적인 형태에 영향을 미치는 두 가지의 일차적 인자로는 (1) 근육의 최대 굽힘 힘과 (2) 내적인 모멘트 팔의 길이가 있습니다. 모근 근육의 최대 힘은 약 80도 굽힘일 때의 근육 길이에서 일어난다는 것을 예측할 수 있습니다. 모든 근육에 있어 평균적인 최대 내적인 모멘트 팔은 약 100도의 굽힘 시에 일어납니다. 이러한 관절각도에서, 노뼈에 대한 위팔두갈래근의 정지각은 약 90도가 됩니다. 이러한 역학적 상황은 근육의 내적인 모멘트 팔이 최대가 되기 때문에, 근육의 힘이 관절 토크로 전환되는 데 있어 최대가 될 수 있습니다. 약 90도의 굽힘에서 최대 팔꿈치 굽힘 토크를 생산하는 자연스런 능력은 서거나 똑바로 앉아 있는 동안 아래팔에 대해 가장 큰 외적인 토크(중력에 의해)가 작용하는 각도와 기능적으로 관계가 있습니다.