반힘줄근의 해부학적 특징과 무릎관절의 생체역학

7. 반힘줄근(Semitendinosus) : 넙다리두갈래근, 반막근과 더불어 넙다리뒤근 중의 하나이며, 넙다리의 뒤쪽에 위치한다. 넙다리뒤근이 함께 작용하면 엉덩관절의 폄 상태에서 무릎관절의 굽힘 동작을 하게 된다. 넙다리두갈래근의 긴머리와 마찬가지로 힘줄에 의해 궁둥뼈융기에서 시작하여 정강뼈의 몸쪽 안쪽면의 깊은근막 속에서 정지한다. 무릎을 안쪽으로 돌림시키고 굽히며, 엉덩관절의 안쪽돌림을 돕고 폄에 관여하기도 한다.

 

- 무릎관절의 생체역학적 특징(Biomechanics of Knee Joint)

1) 정강 넓다리 관절(Tibio Femoral Joint) : 무릎관절의 운동형상학은 정강뼈의 오목한 고평부가 뼈의 같은 방향으로 미끄러지면서 굽힘과 폄을 만들어내는 열린 운동 사슬, 고정된 정강뼈에서 볼록한 넙다리뼈가 반대방향으로 미끄러지면서 만들어내는 닫힌 운동 사슬이 있다. 무릎관절의 굽힘 시 넙다리뼈 관절면에서의 움직임은 굽힘 동작 25도까지는 정강뼈 관절면에 대해 뒤쪽으로 굴림을 하게 되며, 25도 이후에는 뒤쪽으로 굴림과 앞쪽으로 활주를 동시에 하게 된다. 결국 앞십자인대가 넙다리뼈의 뒤쪽 굴림을 제한하게 되는 기전을 보여주게 된다. 무릎관절의 폄 동작의 마지막 20도에서 정강뼈가 안쪽관절면을 따라 앞쪽으로 지속적으로 미끄러지면서 나타나는 비틀림 현상을 뜻하는 것으로 안쪽관절면이 가쪽관절면에 비해 더욱더 길게 형성된 것 때문이다. 안쪽관절면에서 더 길게 미끄러지는 현상은 정강뼈의 가쪽돌림운동을 만들게 되는데 이를 스쿠류홈 현상이라고 한다.

 

여러 근육의 결합에 의해 만들어진 정강뼈의 가쪽돌림은 무릎의 폄 동작과 함께 나타난다. 평균적으로 무릎폄의 마지막 5도에서(screw home) 정강뼈 가쪽돌림이 무릎 안쪽의 축을 중심으로 일어난다. 무릎관절이 약 90도로 굽혀져 있는 경우(앉은 자세), 정강뼈의 능동 돌림은 안쪽 30도, 가쪽 40도가 평균이다. 그러나 무릎관절의 완전 폄 상태에서는 능동적 돌림운동이 일어나지 않으며, 정강뼈가 고정되는 닫힌 운동 상태 즉 무릎관절 30도 굽힘 자세에서는 넙다리뼈가 정강뼈에 대해 돌림운동을 하게 된다. 이는 능동적으로 체중부하를 조절하지 않기 때문에 이것을 부수적 돌림이라고도 한다. 정강뼈의 능동 안쪽돌림과 가쪽돌림은 십자인대가 있는 정강뼈 고원 중간에 있는 축 주위에서 일어난다. 정강뼈 돌림을 측정할 때 두번째 발허리뼈를 통해 움직이는 발의 세로축이 중심선으로 사용된다. 정강뼈와 종아리뼈 사이에 목말뼈의 기울어짐은 정강뼈의 돌림을 제한하게 되며, 정강뼈, 종아리뼈 사이의 목말뼈가 느슨함은 이 움직임을 가늠할 때 확인할 수 있다. 해부학적 자세에서 기계적인 축(수직에서 약 3도)과 넙다리뼈 세로축(기계적인 축에서 약 6도)은 비스듬하게 낮고 수직으로부터 약 9도 안쪽으로 이동한다.

 

이것은 무릎의 생리적인 밖굽이를 위해 중요하며 매우 큰밖굽이는 안쪽곁인대의 긴장을 요구하게 된다. 밖굽이는 바깥돌림된 것을 의미하는 형용사이며, 안굽이는 안쪽으로 돌림된 것을 의미하는 형용사이다. 만약 정강뼈와 넙다리뼈의 사이 각이 170도보다 더 크다면, 안굽이 무릎이라고 하며, 밭장다리(bow leg), 내반슬(bandy leg : genu varum)이라고도 한다. 정강뼈와 넙다리뼈 사이 각이 170도보다 작은 각도를 가지고 정강뼈의 과도한 바깥쪽 각도는 안짱다리(Knock knee) 혹은 외반슬(genu valgum)이라고 한다. 무릎의 생리적인 밖굽이는 골반 넓이만큼 증가하므로 일반적으로 여성에게 많이 나타난다. 밖굽이 무릎(genu valgum)은 유전적인 경향이 있지만 개인적인 특성에 의해 생기거나 증가될 수도 있다. 반달연골에 작용하는 체중부하는 시상면에서 넙다리뼈를 통해 정강뼈와 반달연골에 작용하는 것을 볼 수 있다. 관절 안가쪽 부위의 반달연골에 가해지는 체중부하는 반달연골의 모양을 바꾸게 하며 넓은 부위에서 오므려지도록 한다.

 

수평면에서 무릎관절의 굽힘 동작 시 반달연골은 빠르게 가쪽 및 뒤쪽으로 움직이면서 자신의 부피를 변화시키게 되며, 이에 따라 넙다리뼈융기가 굴림, 활주 운동을 하게 된다. 체중부하 동안 반달연골에 작용하는 힘은 넙다리뼈가 반달연골을 수직으로 압박하게 되며, 이는 반달연골이 각각 앞뿔과 뒤뿔에 의해 부착되어 있으면서 형태를 빠르게 변화시키는 힘으로 작용한다. 보행 동안 무릎관절은 신체 중심선과 지면 반발력선의 연장선에서 벗어남으로 인해서 모음 모멘트를 발생시킨다고 한다. 이러한 모음 모멘트는 가쪽관절면의 압박력이 안쪽관절면으로 이동하면서 안쪽관절면의 압박력이 더욱 더 증가하게 되는 원리를 가지게 된다.

 

2) 무릎 넓다리 관절(Patello femoral Joint) : 무릎뼈에 가해지는 힘은 가쪽, 안쪽, 위쪽, 아래쪽 등의 4개 방향으로 설명할 수 있다. 가쪽으로는 가쪽지띠섬유, 가쪽넓은근, 엉덩정강근막띠를 통해 통과하며, 안쪽으로는 안쪽지지띠섬유와 안쪽넓은근, 위쪽으로는 넙다리네갈래근의 힘줄을 통과하는 넙다리네갈래근, 아래쪽으로는 무릎인대를 통해 작용하는 것으로 나타난다.

무릎뼈 압박력(patellar compression force)은 무릎관절의 굽힘과 폄 동작 시 넙다리네갈래근과 무릎힘줄이 무릎뼈에 작용하는 힘을 의미한다. 무릎관절의 폄 동작보다 굽힘 동작 시 더 많은 압박력을 받는 것으로 나타난다. 일상생활에서 보행 혹은 자전거 탈 때 체중의 50%가 압박력으로 작용하며 계단을 오를 때 체중의 3배, 내려올 때는 체중의 5배, 스쿼트 운동 시 체중의 7배가 무릎뼈 압박력으로 작용하는 것으로 나타났다.