반드시 알아야 할 인체 물리학 용어2. 점탄성 완전성(thixotrophy)

[문형철]

장력완전성을 이해하고..

점탄성완전성이라고 일단 번역할 thixotrophy에 대하여

결국 움직임속에서 가장 중요한 thixotrophy는 근육과 근막이구나!

panic bird...

WHAT IS THIXOTROPY?

Thixotropy is derived form the Greek words thixis(touch) and tropos (transformation); it refers to the state of stiffness of a substance, particularly fluids. In 1927, Peterfi was the first to introduce the idea after he witnessed a reduction in cytoplasm viscosity of sea urchin eggs following their disturbance with a needle.

점탄성완전성은 그리스어로 촉각과 전달의 합성어로  fluid의 단단한 정도를 지칭함. 

- 1927년 피터피가 처음 소개한 언어로 그는 성게알을 바늘로 휘저음이후에 발생하는  세포질 점성 감소현상을 발견함. 

Furthermore, thixotropy describes variations in the physical characteristics of a substance as a result of movement. For example, if a thixotropic substance is mechanically disturbed, then it will become more fluid. On the other hand, if the same substance is allowed to stand, or if the force applied is below a certain level, then the substance will have stiffer physical properties (Proske, Morgan, Et Gregory, 1993). In other words, "an increase in viscosity in a state of rest, and a decrease in viscosity when exposed to shear stress" (Proske et aI., 1993). 

- 게다가, 점탄성완전성은 움직임의 결과로 물질의 물리적 성질의 변동을 묘사함. 

- 예를들어, 만약 점탄성완전성 물질이 기계적으로 혼란되면, 좀더 fluid로 바뀜. 반면에 같은 물질을 가만히 두거나 어떤 단계 아래의 힘에 놓여지면, 물질은 좀더 딱딱해짐. 

- 다른 말로, "휴식상태에서 점성 증가 그리고 변형힘에 노출되었을때, 점성감소"

When dealing with muscle tissue, thixotropy refers to the dry friction-like behavior of passive muscle to movement, as distinct from its elastic (length dependent) and/or viscous (velocity dependent) behavior" (Proske et aI., 1993). However, this is only one theory. In fact, there are several theories explaining the hypothetical mechanisms of thixotropy observed in muscle. 

- 근육조직으로 볼때, 점탄성완전성은 움직임에 수동적인 근육의 마른 마찰과 비슷한 행위로 언급됨. 길이 의존성인 탄성과 점성의존성인 점성 행위로부터의 차이...

- 하지만 이것은 하나의 이론임. 사실상 근육에서 점탄성완전성의 기전을 설명할 가설은 몇가지가 있음. 

Thixotropy and the Musculoskeletal System 

One of the most popular theories for thixotropy mechanisms and muscle tissue involves the early work of D. K. Hill. In 1968, Hill described the short range elastic component (SREC) of muscle tissue and attributed the thixotropic properties to myofibril cross-bridging. During his experimentation, Hill (1968) discovered that tension of the tissue did not vary with either length or velocity. Instead, tension increased until approximately 0.2% of tissue length and then surprisingly remained constant.

- 점탄성완전성 기전과 근육조직을 위한 가장 유명한 이론 하나는 1968년 힐이 주창함. 힐은 근육조직의 짧은 범위 탄성물질을 묘사하였고, 근원섬유 교차다리의 점탄성완전성 특성에 기인한다고 생각함. 

- 실험동안 힐은 조직의 장력은 길이 또는 점성에 달라지지 않음을 발견함. 대신에 장력은 조직 길이의 0.2%까지 늘어나고 놀랍게도 일정하게 유지됨. 

According to the definition of thixotropy borrowed from Proske et al. (1993), the SREC could account for the thixotropic properties of muscle since it does not vary directly with changes in length or velocity (except for the initial elastic portion). Due to the SREC phenomenon, Hill (J 968) hypothesized that this occurred because a number of "slower" cross bridges are present in resting muscle tissue (between myosin and actin) that do not exist in active muscle.

- 점탄성완전성의 정의에 따르면 좁은 범위탄성물질은 근육의 틱소트로픽 특성을 설명할 수 있음. 그것은 근육길이나 점성변화에 직접적으로 변경되지 않기 때문에(초기 탄성부분을 제외하고)

- 좁은 범위탄성  현상때문에, 힐은 다음과 같은 가설을 세움. 많은 느린 교차다리가 근육조직 안정길이에서 존재하기 때문에 근육은 활성상태에 있지 않음. 

교차다리 기전으로 설명하는 SREC와 점탄성완전성.pdf

Subsequent work has supported some of the ideas presented by Hill. Lakie and Robson (1988) discovered that stiffness of muscle tissue, in this case frog tissue, depends on prior movement of the tissue as well as on the amount of force used. Small forces applied to the frog muscle produce greater stiffness within the SREC range (0.2% of muscle length).

- 다음 가설이 이어짐. 근육의 stiffness는 사용된 힘의 양뿐만 아니라 조직의 사전 움직임에 의존함. 

- 근육에 작은 힘이 가해지면 0.2% 근육길이 범위내에서 강력한 stiffness를 생성함. 

Along the same lines, when the force applied was small, stirring the muscle (i.e., movement) decreased stiffness of the tissue for a period of time after which the original stiffness level returned (Lakie Et Robson, 1968). This finding supported the theory that cross-bridging and the SREC are related to thixotropy in muscle. 

- 같은 시선으로 보면, 주어진 힘이 작을때, 근육흥분, 움직임은 조직의 stiffness를 일정기간 감소시킴. 

- 이 발견은 다음 이론을 지지함. 교차다리와 작은범위탄성은 근육에서 "점탄성완전성"과 연관이 있음.

In the same experiment, Lakie and Robson discovered that applying larger forces produced a larger stretch, thus rupturing the SREC and producing decreased stiffness and a smaller thixotropic effect. Therefore, passive motion decreases stiffness. In a follow-up experiment, the same authors discovered that stiffness is also temporarily decreased by prior titanic electrical stimulation under isometric conditions (Lakie Et Robson, 1968). 

- 같은 실험에서, 라키와 로보슨은 다음 사실을 발견함. 

- 큰힘이 주어지면 큰 스트레치를 생성하고, 그 결과 SREC 손상과 감소된 stiffness 생성과 작아지는 틱스트로피 효과를 생성함. 

- 그래서 수동적 움직임(큰힘)은 stiffness를 감소시킴. 

- 추가된 실험에서, stiffness는 등척성 조건하에서 티탄 전기 자극에 의해서 일시적으로 감소함. 

Finally, changes in temperature do not significantly affect the thixotropic properties of the tissue (Walsh Et Wright, 1988). In an extensive review of thixotropy, Proske et al. (1993) concluded that thixotropy depends on whether "stirring" will break the SREC complex. If the SREC complex is broken, stable cross-bridges will take less than two seconds to reform and, depending on the length at which the muscle is held during this reformation period, slack might or might not develop (Proske et aI., 1993). 

- 결국, 온도변화는 조직의 점탄성완전성 특성에 큰 영향을 주지 않음. 

- 프로스케는 다음과 같은 결론에 도달. 점탄성완전성은 근육흥분이 SREC 복합체를 깰 수 있는가 여부에 달려있음.

- 만약 SREC 복합체가 깨지면, 안정적인 교차다리는 재구성될 수 있고, 근육 길이에 의존하여 근육은 유지됨. 

According to Proske et al. (1993), slack forms at a muscle length longer than that at which the muscle is held subsequently, and its purpose is to raise muscle compliance and increase the delay time for onset of tension during a muscle contraction.

However, since thixotropy is controlled by several variables, the onset of tension during muscle contraction can be unpredictable (Proske et aI., 1993). 

- 프로스케에 의하면 근육길이에서 늘어난 형태는 근육이 유지되고 있는 것보다.....

- 하지만 점탄성완전성이 몇가지 변수에 의해서 조절되기 때문에 근육수축동안 장력의 시작은 예측할 수 없음. 

Proske et al. (1993) extrapolate from these findings and suggest that warming up prior to exercise will theoretically improve performance due to more predictable muscle contractions. In addition, pre-activity warm ups can provide slack not only to the agonists, but to the antagonists as well. Stretched antagonistic muscles will have more slack; consequently, they will not be as  stiff during passive resistance (Proske et aI., 1993).

- 프로스케는 이러한 발견으로부터 다음과 같은 결론을 추론하고 제안함. 운동전에 워밍업은 이론적으로 예측가능한 근수축 덕분에 근육수행능력을 증진시킴. 

- 게다가, 활동전 워밍업은 주동근뿐만 아니라 길항근에게도 SLACK을 제공할 수 있음. 

- 길항근 스트레칭은 근육느슨함을 좀더 제공함. 길항근 스트레칭은 수동적 저항동안 근육이 Stiff되지 않게 할 것임. 

However, it is important to remember that myofascial structures are anchored to the skeletal system. In determining the SREC of a specific muscle, the joint that muscle crosses-or is attached to-does affect the SREC value. Consequently, the joints affect the thixotropy of the tissues. Research in this area has shown that if joint movement occurs within a small amplitude, then muscle stiffness in the surrounding tissues increases (Walsh Et Wright, 1988). 

- 하지만, 근막구조는 근육골격의 닻 역할을 한다는 사실이 매우 중요함. 

- 특성 근육의 SREC를 결정함에 있어서, 근육이 가로지르는 관절이나 부착된 것은 SREC 수치에 영향을 줌. 

- 결과적으로 관절은 점탄성 완전성에 영향을 줌. 

- 만약 관절움직임이 작은 진폭내에서 일어나면, 조직을 둘러싼 환경에서 근육 Stiffness는 증가함. 

At the same time, further research has indicated that joints themselves, and tendinous structures, do not exhibit the thixotropic properties of muscles (Gandevia Et McCloskey, 1976), although the ground substance in skin displays thixotropic behavior (Finlay, 1978).

- 동시에, 추가로 진행된 연구는 다음과 같이 결론냄. 비록 피부에서 기질이 점탄성 완전성 행동을 보일지라도, 관절 자체와 건구조는 근육의 점탄성완전성에 영향을 주지 않음. 

The information gained from the studies just described can be valuable in designing a treatment plan for myofascial injuries. By taking into consideration some of the evidence provided, therapists are in a position to design a more effective treatment. However, in a study by Vattanasil, Ada, and Crosbie (2000), it was found that the thixotropic response was not higher in neurologically normal subjects versus patients impaired after stroke. 

- 이러한 정보는 근막손상 치료를 계획하기 위해 매우 유용함. 

- 이러한 증거를 바탕으로, 치료사는 좀더 효과적인 치료를 계획해야 함. 

- 하지만 중풍이 발생한 후 손상된 환자에 비하여 정상 생리적기능을 하는 사람은 점탄성 완전성 반응이 높지 않음. 

According to the authors, this finding suggests that although thixotropy may produce enough immediate resistance to impede movement in those who are weak, it does not contribute significantly to long-term muscle stiffness. Contracture did, however, contribute to muscle stiffness (Vattanasil et aI., 2000). Hence, while thixotropy is important to consider when providing treatment, long-term stiffness has to be accounted for by some other property.

- 저자에 따르면, 이러한 발견은 다음과 같이 제안함. 점탄성 완전성이 근위약에 빠진 환자의 움직임을 지연시키는 충분한 중간 저항성을 생성할 수 있음. 이것은 오랜기간의 근육 stiffness를 충분하게 제공하지는 못함. 

- 구축은 근육 stiffness를 제공함. 

- 그래서 점탄성완전성이 치료를 제공할때, 오랜기간 stiffness가 다른 요소에 의해서 제공되어지는 것은 중요함. 

Sol-to-Gel Transition in Collagen

As pointed out earlier, thixotropy is a property of numerous tissues (muscles, fascia, connective and vascular tissues). Since the main focus of this book is the fascial system, it is time to take a closer look at what affects the thixotropic properties of connective tissue. More specifically, this section examines the idea that the thixotropy seen in connective tissue is a direct result of what is occurring at a molecular level: the collagen fiber.

- 점탄성 완전성은 근육, 섬유막, 결합조직, 혈관조직의 특성임. 

- 이 책의 핵심은 섬유막시스템이기 때문에, 결합조직의 점탄성완전성의 영향에 초점을 맞춤. 

- 좀더 확실하게 말하면, 이 책에서는 점탄성완전성이 결합조직에서 보이는데, 콜라겐 섬유의 분자생물학적 수준에서 일어나는 결과를 탐구함. 

In attempting to understand how connective tissue stiffening occurs, many researchers have used gelatin as the substance of choice for studying the properties of such tissue. The reason for this choice is that gelatin gel is composed of cross-linked polypeptide chains (similar to collagen triple helices).

- 결합조직의 stiffening이 어떻게 일어나는지를 이해하기 위해 많은 탐구자들은 젤라틴을 이용함. 젤라틴 젤을 선택한 이유는 콜라겐 삼중구조와 유사한 교차링크 중합체이기 때문..

One substance that seems to be critical in understanding the molecular mechanism of gelation (transformation from sol to gel) is water. Water is an important stabilizing factor in the organization of connective tissue. Macromolecules have a tendency to unfold and dissociate in high-pressure environments (Fukamizu Et Grinnel, 1990; Heremans, 1982).

- 젤라틴의 분자구조 기전의 이해에서 중요한 물질은 물임.

- 물은 결합조직의 조직화에서 중요한 안정화 요인임. 

- 대분자는 높은 압력 환경에서 분리되는 경항을 가짐. 

One study suggested that the pressure stabilization of gelatin gels could be attributed mainly to the specific hydration structures formed between water molecules and the polypeptide chains. In fact, it was shown that under high pressures (the result of dehydration and random association of polypeptide chains), gelation is suppressed. In similar studies, it was shown that under high pressure, the melting temperature of gelatin is increased, collagen triple helices are stabilized, and

fibril formation is decreased (Gandevia Et McCloskey, 1976). The importance of water in maintaining organization and tissue integrity is once again seen.

- 젤라틴 젤의 압력안정화는 물분자와 아미노산다중복합체 사슬사이에서 특별 수화구조형성에 공헌함. 

- 사실상 높은 압력하(탈수와 아미노산다중복합체 자유조합) 사슬의 에서 젤레틴은 억제됨. 

[문형철]

WHAT IS THIXOTROPY?

Thixotropy is derived form the Greek words thixis(touch) and tropos (transformation); it refers to the state of stiffness of a substance, particularly fluids. In 1927, Peterfi was the first to introduce the idea after he witnessed a reduction in cytoplasm viscosity of sea urchin eggs following their disturbance with a needle.

[문형철]

점탄성완전성은 그리스어로 촉각과 전달의 합성어로 fluid의 단단한 정도를 지칭함.
- 1927년 피터피가 처음 소개한 언어로 그는 성게알을 바늘로 휘저음이후에 발생하는 세포질 점성 감소현상을 발견함.

[문형철]

게다가, 점탄성완전성은 움직임의 결과로 물질의 물리적 성질의 변동을 묘사함.
- 예를들어, 만약 점탄성완전성 물질이 기계적으로 혼란되면, 좀더 fluid로 바뀜. 반면에 같은 물질을 가만히 두거나 어떤 단계 아래의 힘에 놓여지면, 물질은 좀더 딱딱해짐. - 다른 말로, "휴식상태에서 점성 증가 그리고 변형힘에 노출되었을때, 점성감소"