5 장 : 인간관절의운동역학 The Biomechanics of the Human Skeletal Articulations
학습목표 구조와움직임능력을기반으로관절을분류할수있다. 관절연골과섬유연골의기능을설명할수있다. 관절결합조직의물질적특성을기술할수있다. 관절의안정성과유연성에기여하는요인을구분할수있다. 관절의유연성을증가시키거나유지를위한여러접근방법의장점과단점을설명할수있다. 관절손상과병리와관련하여운동역학적기여에대해설명할수있다.
도입글 인체의관절은신체분절의움직임을가능하게한다. 대퇴, 무릎, 발목과같은관절의해부학적구조는사람마다별차이가없다. 그러나, 주위연부조직의상대적치밀함 (tightness) 이나느슨함 (laxity) 에차이가있으면관절운동범위에차이가생긴다. 본장은관절의안정성과유연성의개념, 관절의부상가능성, 관절기능의운동역학적측면에대해서다룰것이다.
관절구조 용어 : 관절연골 (Articular Cartilage) 가동관절의하얀치밀결합조직으로된보호성층 관절낭 (Articular Capsule) 윤활관절을감싸고있는이중의층으로된막 점액 (Synovial Fluid) 윤활관절의관절낭안의맑고노란색의유체 관절섬유연골 (Articular Fibrocartilage) 관절뼈사이의연부조직디스크또는반월판
관절의분류 움직이지못하는관절 부동관절 (Synarthroses) 봉합 (Sutures) 인대결합 (Syndesmoses) : 약간움직이는관절 연골성관절 (Amphiarthroses) 연골결합 (Synchondroses) 섬유연골결합 (Symphyses)
관절의분류 자유롭게움직이는관절 가동관절 (Diathroses) 또는윤활관절 (synovial) 활주 (Gliding) 관절 접번또는경첩 (Hinge) 관절 회전축또는차축 (Pivot) 관절 과상또는타원 (Condyloid) 관절 안장 (Saddle) 관절 구상또는절구 (Ball and socket) 관절
윤활관절 회전축의수에따라분류 관절운동능력은자유도 (degree of freedom, df) 로기술 : 일축성 : 하나의축, 하나의자유도 이축성 : 두개의축, 두개의자유도 삼축성 : 세개의자유도, 세개의자유도 윤활관절과관련된두가지윤활구조 점액낭 (Bursae) 건초 (Tendon Sheaths)
관절연골 보호적윤활작용을하는특수한유형의촘촘하고하얀색의결합조직 두께 : 1-5 mm 가동관절에서관절뼈의끝을둘러쌈 목적 1) 관절사이의스트레스양의감소 2) 마찰과마모를최소화시킴으로써관절움직임을가능하게함
관절섬유연골 반월판의형태 역할 : 관절표면의부하를분산 관절표면의결합증진 하나의뼈가다른뼈위에서미끄러지거나이동하는것을제한 관절표면보호 윤활작용 충격흡수
관절결합조직 건 (Tendons) 과인대 (Ligaments) 콜라겐과탄성섬유로구성 수축하지않는수동적조직 탄성한계이상으로늘리지만않으면, 스트레치된후원래길이로복원 탄성한계이상으로늘리면, 원상태로복원되지않음 수술 역학적스트레스에반응하여비대와위축이일어남 정기적인운동은건과뼈, 인대와뼈사이의접합력강화및건과인대의크기와힘도늘어남
관절안정성 관절뼈의비정상적이동에대해저항하는관절의능력 탈구에저항하는것 인대, 근육, 건부상를예방하는것 관절안정성에영향을미치는요인 : 관절뼈표면의모양 인대와근육의배열 다른결합조직
관절뼈표면의모양 인체관절의관절뼈표면은반대쪽뼈의표면과꼭들어맞는다. 최밀연결위치 (Close-packed position) 관절안정성최대 무릎, 손목, 지절간 (interphalangeal) 관절 : 완전신전시 발목 : 완전배측굴곡시 느슨연결위치 (Loose-packed position) 관절안정성감소 엉덩관절이안정한이유? 어깨관절이불안정한이유?
인대와근육의배열 강한인대와근육은관절안정성에기여 무릎안정성증가 : 대퇴사두근과햄스트링근의강화 인대가파열되거나늘어나면관절뼈끝의비정상적인운동초래 : 관절연골손상초래 건이뼈에부착되는각도 관절의반대쪽근육들이동시에장력을발휘할때뼈의끝부분을잡아당겨꼭맞게함으로써관절의안정성향상 근육이피로할때에는별로기여하지못함 근육이피로한운동선수들의부상위험이높은이유?
다른결합조직 근막 (Fascia) 하얀섬유성연결조직 근육과근육내의근섬유다발을둘러쌈 보호하고지지하는작용 예 : 장경인대 (iliotibial band) 무릎의외측면을가로지름 무릎의안정성에기여
관절유연성 관절유연성 (Joint Flexibility) 관절의각운동면에서운동범위 (Range of motion, ROM) 를설명하는용어 정적유연성 (Static flexibility) 신체분절이수동적으로움직일때 ( 파트너또는운동치료사 ) 나타나는운동범위 부상가능성을판단하는좋은척도 동적유연성 (Dynamic flexibility) 근육의수축에의해신체분절이능동적으로움직일때나타나는운동범위 일상생활, 일, 스포츠활동에중요 모든관절에서유연성이다좋은것은아님
관절의운동범위측정 각도단위로직접적으로측정 해부학적자세에서모든관절은 0도로간주 엉덩관절굴곡 해부학적자세초과 = 과신전 관절운동범위측정에이용되는장치 고니오미터 (goniometer) 라이튼굴곡계 (Leighton flexometer)
유연성에영향을미치는요인 관절뼈표면의모양 예 ) 팔꿈치가과도하게신전 상완골의주두와와척골의주두와가동작을제한 근육과지방조직 : 팔꿈치의굴곡동작을제한 예 ) 테니스 자주사용하는어깨관절의운동범위가작음 경직되어있는인대와근육 : ROM 방해요인 관절에있는연골의수분함량 준비운동이관절의 ROM 을증가시키는가?
관절유연성과부상 부상증가 관절유연성이매우높거나낮을때 신체의강한쪽과약한쪽의불균형 관절이타이트 콜라겐조직의파열증가 남자대학운동선수가여자선수보다하지부상이증가 관절이느슨 안정성결여 변위와관련된부상증가 체조 : 인체주요관절의유연성이매우큰스포츠 강한근육, 건, 인대요구 나이가들면유연성이감소 : 신체활동의감소가원인 스트레칭및운동프로그램참가필요성
관절유연성의증가방법 특정스포츠운동선수들의유연성향상및치료및재활프로그램의중요성 관절유연성을향상 / 유지시키는것 방법 : ROM 을제한하는인대및근육의스트레칭 스트레칭에대한근신경반응 능동및수동스트레칭 반동및정적스트레칭 고유수용성신경근촉진법
스트레칭에대한근신경반응 골지건기관 (Golgi tendon organs, GTOs) 근방추 (Muscle Spindle) 1차근방추 (Primary muscle spindle) 2차근방추 (Secondary muscle spindle) 신장반사 (Stretch Reflex) 상반억제 (Reciprocal Inhibition) 스트레칭의목적 골지건기관효과최대화및근방추효과최소화
능동및수동스트레칭 능동스트레칭 길항근의능동적인장력발생에의한근육, 건, 인대의스트레칭 예 : 햄스트링근 ( 무릎굴곡근 ) 을스트레칭하려면, 대퇴사두근 ( 무릎신전근 ) 을수축 장점? 수동스트레칭 외부의힘에의한근육, 건, 인대의스트레칭 예 : 다른사람이가한힘에의한스트레칭 장점과단점?
반동및정적스트레칭 반동스트레칭 (Ballistic Stretching) 연속적으로빠르게반동을주는스트레칭 위험한이유? 정적스트레칭 (Static Stretching) 30초정도천천히조절하면서유지하는스트레칭 방법 : 30초정도연속 3~5회반복 정적스트레칭이반동스트레칭보다더효과적인이유? 정적스트레칭 : 골지건기관 ( 스트레칭촉진 ) 활성 반동스트레칭 : 근방추활동 ( 스트레칭억제 ) 활성
고유수용성근신경촉진법 (PNF) 근육이스트레치될때, 수축과이완이교대로일어나는가장효과적인스트레칭기법 원래, 근신경마비환자의치료를위해물리치료사들이사용했으며, 파트너또는임상의필요 골지건기관반응활성 수축 - 이완 - 길항근 - 수축기법 : 각단계 5~10 초, 4 번이상반복수행 주동근 - 수축 - 이완기법 : 5~20 초 근육의수축과이완시간에대한후속연구필요
관절부상와병리현상 원인 급성및과다사용부상, 감염, 퇴행성상태 염좌 (Sprains) 탈구 (Dislocations) 점액낭염 (Bursitis) 관절염 (Arthritis) 류마티스성관절염 (Rheumatoid Arthritis) 골관절염 (Osteoarthritis)
요약 관절의 3 가지분류 부동관절, 연골성관절, 가동관절 관절연골, 섬유연골판과반월판 접촉스트레스감소, 윤활작용 건과인대 약간의신장성과탄력성이있는콜라겐조직 역학적스트레스증가또는감소 관절의안정성 뼈표면의크기와모양, 근육, 건, 인대의배열및강도 관절의유연성 능동및수동스트레칭, 정적및동적스트레칭, PNF
토론 시합또는운동전에관절에테이핑을하는이유와테이핑을함으로써얻을수있는장점과단점은무엇인지토론해보자. 관절의안정성및유연성이부족할때부상발생가능성이큰스포츠에는각각어떤것이있고, 그이유는무엇인지토론해보자.
토론 어깨, 무릎, 발목관절의안정성및유연성증가를위해각각권장되는운동에대해서토론해보자. 전방십자인대강화를위해서웨이트트레이닝 ( 레크컬 ) 이도움이되는지토론해보자.
실험실습 30 초동안의아래 3 가지스트레칭기법을사용하여햄스트링근신전전후에다리를완전히편상태에서동료와함께각도계를이용하여엉덩관절굴곡운동범위를측정하고결과를설명하라. 정적스트레칭 수동스트레칭 고유수용성근신경촉진법 (PNF)