근육은 힘이다. 근육, 골격계 주요 안정화와 움직임 담당 (Muscles : the Primary Stabilizer and Mover of the Skeletal System)

[메드쉐어] 허리와 골반 통증에 대한 정형물리치료 평가와 치료 :: https://medshare.co.kr/detail.php?number=374

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안녕하세요. 정형물리치료사 지봉학 입니다.

계획해놓은 포스팅 주제는 몇가지가 있는데, 그 전에 앞으로 포스팅에 대해 좀 더 빠르고 정확한 이해를 돕기위하여, 물리치료 학부생때 배웠던 내용을 먼저 포스팅을 해보려고 합니다. 그래야 포스팅 중간중간 필요할 때 링크를 걸어두면 편하니까요.

근육에 대한 이해는 여러모로 중요합니다. 인체 움직임을 만드는 가장 중요한 구조물 중 하나가 바로 근육이니까요. 이번 글은 근육 기능 및 길이장력 관계에 대한 글이며 이 내용을 이해하신다면, 움직임에 대한 이해와 통증에 대한 이해도 쉽게 접근하실 것 같습니다. 임상에 계시는 분들은 잠시 물리치료학과 학부생때로 돌아가서 복습한다고 생각해 주셨으면 좋겠습니다. 

 

 

근육은? 힘(force)이다! 토크(torque)에 대한 이해

모든 물리치료학과 졸업반 학생들은 국가고시를 보기 전 임상실습을 나갑니다. 저도 예외없이 꼬꼬마 귀염둥이 시절인 학부생 4학년 한국에서 가장 유명한 척추전문병원으로 임상실습을 나갔습니다. 그것도 대학병원을 마다하고 1,2차 모두 같은병원 본원과 분원으로 자원해서 갔죠. (학부생 때부터 가장 공부를 열심히 했던 분야가 척추(spine)입니다. 물론 졸업반 여름방학에 또한 자의반 타의반으로 신경계 재활 전문병원에서 추가적으로 실습을 했습니다. 신경계 공부를 좀 더 열심히 한 계기가 됐었죠.^^) 

임상실습때(물론 그 이후로도 그렇습니다만), 여러가지로 많은 가르침을 주신 실습병원 물리치료실 실장님께서 당시엔 생각지도 못한 질문을 주셨습니다.

 

" 근육은 뭘까? "   

 

제가 기억하기론 전형적인 책에 있던 내용들을 아주 자신있게 대답했던것 같아요. 나름 책을 많이 읽었었거든요.

하지만 돌아오는 대답으로인해 신선한 충격을 받았던걸로 기억납니다.

 

" 근육은, 힘이다. "

그림 1. 토크(torque)

 

인체 움직임은, 근육이란 힘이 만들어 내는 관절에서 나타나는 토크(torque)입니다. 위 그림(그림 1)처럼 토크란, 특정 위치에서 회전(rotation)움직임을 유발하기 위해 힘이 가해지는 것을 토크라고 합니다. 

그림 2. 팔꿈치 관절 토크에 대한 스림

 

이것을 그대로 인체로 가져오게되면, 그림(그림 2)과 같이 관절에 회전움직임, 즉 토크를 만들기 위하여 힘을 적용하는 구조물이 바로 근육입니다. 인체 내/외부 여러가지 조건에 대하여 움직임을 만들기 위한 가장 중요한 요소가 근육이기도 하며, 근육은 토크를 만들어 내기 위한 힘이기 때문에, 우리는 이 힘에 대한 부분에 좀 더 집중해야 합니다. 무슨 뜻 이냐면, 근육은 인체 움직임을 만드는 구조물이며, 그와 동시에 여러가지 인체 내/외부로부터 오는 스트레스, 즉 역학적 힘을 적절히 흡수하고 안정된 움직임을 만들기 위한 안정화 작용으로도 중요하다는 뜻 입니다.

따라서, 근육이 약해 인체 안정화 기능을 효과적으로 발휘하지 못하게 되면, 관절이나 연부조직 주위 통증 수용기들은 역학적 스트레스에 또한 반응을 하기 때문에 통증을 느낄 수 있습니다. 이에 대한 예로, 과도한 체중과 적절하지 않은 근육량과 같은경우 체중부하 관절인 발과 발목(foot and ankle), 무릎(knee), 고관절(hip), 골반(sacroiliac joint), 허리(lower back)에 생기는 통증 또는 관절염과 같은 퇴행성 질환이 더 잘 생길 수 있습니다.

 

 

길이장력관계 (Length-Tension Relationship) 

근육은 힘이라는 전제하에 꼭 알고 있어야 할 내용이 바로 대부분 학부생 1학년 신경 해부생리학 시간에 배우게 되는 길이장력관계(Length-Tension relationship)입니다. 나쁜 자세, 적절하지 않은 움직임, 근육 이완 또는 긴장이 왜 통증과 기능장애를 유발하는지에 대하여 설명할 수 있는 가장 기본적인 내용이기 때문입니다. 또한 반대로, 나쁜 자세를 가지고 있더라도 모든 사람이 통증을 무조건 느끼지 않는다는 것을 설명해 줄 수 있는 내용이기도 합니다.

그림 3. 길이장력관계. 메드쉐어 강의자료 중

위 그림(그림 3)을 보게되면, 근육은 이상적인 적정길이 (optimal resting length)가 있습니다. 그래프를 보시면, 근육이 이상적인 길이를 유지할 경우 근수축 기본인 액틴(actin)과 마이오신(myosin)이 적절히 결합해 있기 때문에, 근육이 수축할 경우 가장 큰 힘을 생성해 낼 수 있습니다. 하지만 특정한 이유(e.g.,나쁜 자세, 통증으로 인한 근긴장 또는 근방어, 신경계 문제 등)로 근육이 억제 또는 촉진시, 위 그림과 같이 액틴과과 마이오신 결합부분이 너무 가까워지거나(왼쪽) 오히려 결합이 없어져서(오른쪽) 근수축력이 감소하며, 이는 인체가 받는 스트레스를 효과적으로 근육(즉 *힘)이 감소할 수 없기 때문에 통증을 호소하거나 또는 비효율적인 움직임을 유발하여 특정 관절 또는 다관절에 기능장애를 유발 할 수 있습니다.

 

사진 1. 제가 꼬꼬마 시절 찍었던 x-ray 사진입니다. 허리가 아파서 찍는김에 전체를 다 찍었던걸로 기억이 납니다. 제 목을 보면 커브가 뒤쪽으로 있는 후만(kyphosis)를 보이고 있으며, 지금 상태도 딱히 이때와 변한건 없다고 생각됩니다.

 

또한, 반대로 근육이 적정길이를 가지고 있지 않더라도, 근육이 내는 힘이 통증수용기를 자극하지 않을만큼 인체가 받는 스트레스를 충분히 견디고 있다면, 통증을 느끼지 않을 수 있습니다. 이러한 관점은 위 사진(사진 1)과 같이 구조적 문제(e.g., 일자목, 척추측만증 등) 또는 나쁜 자세가 언제나 통증을 유발하는 것은 아니라는 것을 설명할 수 있습니다.  

 

 

근육, 골격계 주요 안정화와 움직임 담당(Muscle : the Primary Stabilizer and Mover of the Skeletal System)

그럼에도 불구하고, 이상적인 자세 또는 정렬은 확실히 중요합니다. 인체 움직임은 단일 근육이 독립적으로 만드는 것이 아니라, 특정 움직임에 대한 근육 그룹(muscle group)으로 함께 작용하기 때문이며, 이는 중추 신경계(CNS system)에서 조절하여 잘못된 인체 정렬은 특정 움직임 기능장애와 함께 인체 전체에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.

인체 관절을 움직이는 근육은 크게 세가지로 분류할 수 있으며, 이는 다음과 같습니다.

 

특정 방향 움직임을 위해 주로 사용하는 주동근(agonist)

주동근을 도와 같은 방향 움직임을 위해 사용하는 협력근(synergist)

주동근 수축시 concentric contraction을 적절히 억제하기 위한 길항근(antagonist)

 

이상적인 정렬을 가진다면 위 세 근육이 이상적으로 작용하여 관절을 안정화, 이상적인 움직임을 만들지만, 이상적인 정렬이 깨져 근육 기능, 즉 인체에서 힘을 만드는 기능에 문제가 생긴다면 인체 움직임에 있어서 기능장애를 유발하게 됩니다.

 

그림 4. 고관절 신전(hip extension)시 근육 수축에 따른 관절 움직임

예를들어, 위 그림(그림 4)에서 보시는 것처럼 (a) 고관절 신전(hip jt extension)시 주동근은 대둔근(gluteal maximus)입니다. 근육 크기가 가장 커서 가장 큰 힘을 낼 수 있으며, 고관절 기준으로 기시(origin)와 정지(insertion)부가 가장 가깝기 때문에 효율적인 힘과 토크를 낼 수 있기 때문입니다. 어떠한 원인으로 대둔근 억제되어 길이장력관계(length-tension relation)가 깨질경우, 위에 언급한대로 인체 근육은 그룹으로 함께 움직이기 때문에 고관절 신전 협력근인 햄스트링(hamstring)이 주동근 역할을 하여 수축하게 되는 협력근 우세(synergistic dominance)가 나타나며, 이는 관절 움직임, 즉 인체 움직임 효율을 감소, 근육이 관절이 받는 스트레스도 효과적으로 흡수할 수 없게됩니다.

따라서 이러한 이유로, 이상적인 정렬과 움직임에 있어서 근육 동원순서 또는 효율적인 근 수축은 중요하다고 할 수 있겠습니다.

지금까지 물리치료사로서 가장 중요할 수 있는 근육 기능에 대하여 알아보았습니다. 이에 대한 내용은 인체 움직임을 이해하는데 있어서 중요하며, 얼마든지 응용할 수 있는 내용입니다. 다음 글은 이 내용을 기준으로 좀 더 효과적으로 인체 움직임에 대하여 알아볼 수 있는 내용으로 준비하도록 하겠습니다.^^

감사합니다.

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