인체 움직임 물리학 "긴장통합체 tensegrity"에 대한 이해

[문형철]

탄소원자, 물분자, 단백질분자, 바이러스, 세포, 조직, 그리고 심지어는 사람과 살아있는 생명체까지 자연계의 구조물들은 대부분 긴장통합체 기하학을 이용하여 구성되어 있다. 모든 구조물들은 안정성(stability)과 운동성(mobility)을 절충하고 있으며, 매순간 변화할 수 있는 안정성과 운동성이 다양하게 요구되는 생물학적 구조들 가지고 있다.

인체는 움직인다. 걷고 달린다. 

평생 1억보 이상을 걸어야 한다. 

닫힌 사슬상태에서 주로 걷고, 열린 사슬상태에서도 움직인다. 

이중자루(double bag)에 담긴 뼈, 근육, 피부...

조물주는 "이중자루에 담는 것을 지나치게 좋아 한다"

작은 공간안에서 인체는 모든 것이 결합조직(connective tissue)으로 물리적, 화학적, 전기적 체계로 연결되어 있다. 

신경계, 혈관계, 근막계로 인체는 긴장통합체 물리적 성격을 가지며 네트워크처럼 공간에서 연결되어 있다. 

움직이는 동안 인체는 공간(spatial medicine)에서 tension integrity을 가지며 tension force와 compressive force가 작동한다. 긴장통합체 구조물인 인체는 특징적으로 압축력이 작용하는 국소부위 주변으로 지속적으로 장력이 작용한다. 

"인체는 긴장통합체로서 구조물 전체에 걸쳐 지속적으로 파급되는 tension들의 균형에 의해 완전성을 유지하는 구조물이다. 긴장통합체는 불연속적이며, 국소부위에 한정된 압축력에 의해서가 아닌 유한적으로 닫혀 있고, 종합적으로 지속되는 장력에 의해 형태가 유지되는 구조적 연관성의 원칙을 가진다"

인체를 거대긴장통합체(거대구조)와 미세긴장통합체(미세구조)로 나누어 이해 해보자.

1. 거대긴장통합체 macrotensegrity

질문. 인체는 어떻게 장력과 압축력사이에서 균형을 유지하고 조절하는가? 

물리적인 은하계내에서 어떤 사물이나 구조물을 지지하는 방법으로 장력 또는 압축력을 이용하는 두가지 방법만 존재한다. 어떠한 사물이나 구조물에도 하나의 힘만 작용하지 않으며 모든 구조들은 장력과 압축력의 두 힘을 각각 다른 순간에 다양한 방식으로 혼합하고 일치시킨다. 압축과 장력은 항상 90도 관계임..

장력과 압축력의 근본적인 두 힘에 구심력과 원심력이 융합되어 전단력, 굽힘, 비틀림 유형의 힘으로 변화된다. 

거대긴장통합체를 인체에 적용시켜보자. 우리 몸의 근육근막들은 뼈와 연골뿐 아니라 장기와 근육을 담은 비압축성 액체풍선까지 제한적이지만 조정이 가능한 장력의 전달망 역할을 하는데, 인체에 부정렬이 발생하면 어떻게 될까? 

장기와 근육을 둘러싸고 있는 이중자루 주머니들은 근막을 통해 전달된 장력으로 인해 제 위치에서 밀리게 된다. 단단한 조직일수록 장기와 근육을 둘러싸고 있는 주머니가 받는 압력은 커지고 근막체계 내에서 작용하는 장력의 그물망속에서 더 많이 이동한다. 

어떻게 정상으로 회복시킬 수 있을까? 상상력

국소적 외부응력의 작용/해제는 전체적 긴장통합체 또는 긴장통합계층체의 변형, 복원을 불러온다. 

1) 긴장통합체 구조물은 최대효율을 갖는다. Tensegrity structure are maximally efficient.

다양한 양의 재료로 구조물을 만들때 크기와 위치와 상관없이 항상 당면하게 되는 문제는 제한된 구조공간이다. .. 인체구조는 진화의 선택을 통해서 삼각구조로 가득 이루어진 긴장통합체 구조로 설계되었을 것이다. 그 이유는 긴장통합체가 갖는 구조효율(일정한 공간에서 최소의 재료를 이용한 고강도의 내구성)때문이다. 

All matter is subject to the same spatial constraints, regardless of scale or position.... If is possible that fully 

triangulated tensegrity structures may have been selected through evolution because of their structural efficiency -

their high mechanical strength using a minimum of materials.

2) 긴장통합체는 변형력의 분산체이다. Tensegrity structure are strain distributors.

긴장통합체 구조의 안정성은 연속적 압축구조보다는 더 뻣뻣하고 좀더 탄성적이다. 긴장통합체의 한 구석에 부하가 주어지면, 모든 구조에 하중이 분산되어 수용한다. 긴장통합체에 과도한 부하가 주어지면 결국 붕괴되지만 부하가 주어진 구조근처까지만 붕괴된다. 긴장통합체는 변형력(strain)을 분산하기 때문에 긴장통합체는 변형력이 적용되어진 부위로부터 떨어진 약한 부분에 주어진다. 그리고 그것은 붕괴될 것이다. 

The stability of a tensegrity structure is, however, generally less stiff but more resilient than the continuous

compression structure. Load one 'corner' of a tensegrity structure and the whole structure - the strings and the dowels both - will give a little to accommodate (Fig, 1.58). Load it too much and the structure will ultimately break - but not necessarily anywhere near where the load was placed. Because the structure distributes strain throughout the structure along the lines of tension, the tensegrity structure may 'give' at some weak point at some remove from the area of applied strain, or it may simply break down or collapse.

근육근막경선은 뼈의 외부를 연결하는 근육근막을 통하여 인장 변형력이 전달되는 수많은 연속 밴드이다. bony station은 안으로 당기는 연속적 인장망(tensile net)이 상대적으로 밖으로 밀어내는 고립적 압축지주에 부착되는 곳이다. 

우리는 움직임 과정에 있는 인체의 실질적 실체에 관한 이러한 긴장통합체의 관점을 반드시 고려해야..

인장이 작용하는 근막 연결망은 연속적이며 연결망을 밀어내는 뼈를 달긴다. 우리몸이 변형력 strain을 특히 장기적으로 지속적인 변형력이 체내조직에 동일하게 적용될수 있도록 하기 위해 신체내에서 분산시킨다는 사실은 분명하다. 

인체 한부분의 긴장을 완화하게 되면 긴장완화의 시술이 이루어진 부위에서 어느정도 거리를 둔 다른 부위에 변화를 줄 수 있다는 것은 임상적으로 분명한 사실이다. 

참고) 사전 응력 pre-stress

인체에서 긴장통합체 구조체는 점성이다. 변형이 용이하고 액체형태의 변화를 보인다. 긴장통합체 모델의 모든 상호연결구조 요소는 국소적 스트레스에 반응하여 스스로를 재배열한다. 그리고 가해지는 스트레스가 증가할수록 좀더 많은 구성요인이 가해진 스트레스의 긴장부분의 방향으로 위치하게 되어 재료의 선형경직(linear stiffening)을 만든다. 

인체의 긴장통합체 구조는 사전 응력(pre-stress)를 받음. 사전에 특정 긴장을 부가함으로써 압력과 긴장 모두 긴장선을 따라 배열하는 경향을 갖음. 또한 구조가 좀더 견고해지고, 모양의 커다란 변형없이 더한 부가하중을 견딜 수 있음. 

긴장통합 구조는 부하가 가중되면 될수록 좀더 뻣뻣하고 경직되는 탄력성을 보인다. 만일 긴장통합구조가 특히 사전응력같은 긴장요인에의해 팽팽한 부담이 이미 가해졌다면, 구조물은 변형없이 부하를 좀더 감당할수 있을 것이다. 사전 응력측면에서 조절할 수 있다는 것은 좀더 큰 부하나 충격을 변형없이 감당하기 위해서 생물학적 긴장통합기능을 가진다. 즉 기본 구조물이 좀더 빨리 그리고 용이하게 단단해짐이 가능하고 마치 스트레스를 가능하면 빨리 줄임으로써 전체적인 구조물이 더욱 이동적이고 더 작은 부담에 반응할 수 있다. 

In other words, tensegrity structures show resiliency, getting more stiff and rigid (hypertonic) the more they

are loaded. If a tensegrity structure is loaded beforehand, especially by tightening the tension members ('pre-stress'), the structure is able to bear more of a load without deforming. Being adjustable in terms of 'prestress' allows the biological tensegrity-based structure to quickly and easily stiffen in order to take greater loads of stress or impact without deforming, and just as quickly unload the stress so that the structure as a whole is far more mobile and responsive to smaller loads.

우리는 근막 시스템이 스트레스에 반응하여 재형성됨을 두가지 방법으로 기술했다.  분명한 한가지 - 근육조직은 근막의 선이나 사전 응력에 근막망으로 연결된 신경시스템내에서 빠르게 수축할 수 있다는 것이다.  다른 한가지 - 장기적인 스트레스는 필요한 부위에서 기질을 추가하고, 피에조전기 패턴주위에서 세포외 기질의 재형성에 의해서 적응될 수 있다는 것이다. 

We have described two ways in which the myofascial system can remodel in response to stress or the anticipation

of stress: (1) the obvious one - muscle tissue can contract very quickly at the nervous system's whim within the fascial webbing to pre-stress an area or line of fascia, and (2) long-term stresses can be accommodated by the remodeling of the ECM around piezoelectric charge patterns, adding matrix where more is demanded. 

최근에 사전응력이 근막시트에 작용하는 세번째 방법이 등장했다.  세포외 기질자체에서 섬유아세포의 어떤 종류들은 능동적 수축을 한다는 ...

Recently a third way to pre-stress the fascial sheets has emerged (the research was begun some time ago, but the story has only recently made it to bodywork and osteopathic circles), so we include a brief report on this new class of fascial response - the active contraction of a certain class of fibroblasts on the ECM itself.

참고) 근섬유아세포 myofibroblast

근막은 수축기능을 가진다. 하지만 수축이 가해지는 조건아래라는 제한이 있어 아주 흥미롭다. 

Chronic contraction of MFBs plays a role in chronic contractures such as Dupuytren's contracture of the palmar fascia or adhesive capsulitis in the shoulder.104 MFBs are clearly very active during wound healing and scar formation, helping to draw together the gap in the metamembrane and build new tissue.107 To be brief, we will let the reader follow the references for these possibly intriguing roles in body pathology so that we can hew closely our stated goal of describing how fascia works normally.

[09정문권]

긴장통합체는 구조물 전체에 걸쳐 지속적으로 파급되는 장력들의 균형에 의해 완전성을 유지하는 구조물
긴장통합체는 변형력의 분산체,
긴장통합체는 더욱 탄성적인 안정성을 갖음
구조의 한쪽에 하중이 걸리면 구조 전체가 하중을 분산수용
변형력 분산하는 구조 속에서 국소가 취약하다면 그 국소만 파손, 붕괴
이러한 국소부 손상은 만성 변형력에 의해 다른 국소로 전이, 따라서 인체의 국소 손상시 문제가 그 국소의 근본적 문제인지, 선행하는 국소손상으로 인한 것인지를 생각해야함

[정신훈련]

맞습니다. 통증에 시달릴 때 방사통을 이해 못해 엉뚱한데 주물르고 약바르고 몸부림치다 오랜 세월 고생햇습니다. 병원마다 자기 전공 진료 범위 내에서 치료를 할 뿐이지 환자의 총체적 병증에 대한 통합적 이해와 접근을 하지 않아 완치를 시켜 주는 경우가 거의 없고 환자 스스로 이 병원 저 병원 옮겨 다니며, 재활치료도 없이 자기방식대로 몸 관리하다가 병을 만성으로 만드는 경우가 많습니다. 따라서 확실히 미래의 치료의학은 통합의학과 대체의학이 대세를 이룰 것 같습니다.

[장은석]

★ 긴장통합체
- 자연계의 구조물들은 대부분 긴장통합체 기하학을 이용하여 구성
- 안정성과 운동성을 절충하고 있다.
- 인체는 모든 것이 결합조직으로 연결되어 있다.(물리, 화학, 전기적)
- 움직이는 동안 인체는 tension force와 compressive force가 작동하고, 압축력이 작용하는 국소부위 주변으로 지속적으로 장력이 작용한다.
- 긴장통합체는 불연속적이며, 국소부위에 한정된 압축력에 의해서가 아닌 유한적으로 닫혀 있고, 종합적으로 지속되는 장력에 의해 형태가 유지되는 구조적 연관성의 원칙을 가진다

[장은석]

- 긴장통합체의 구조물은 최대효율을 갖는다.
- 긴장통합체는 변형력의 분산체이다 - 한 구석에 부하가 주어지면 모든 구조에 하중이 분산
=>인체 한부분의 긴장을 완화하게 되면 긴장완화의 시술이 이루어진 부위에서 어느 정도 거리를 둔 다른 부위에 변화를 줄 수 있다

[비누방울]

Thomas W. Myers.『근막경선 해부학』 자세 분석 및 치료 2판. 56~70쪽
긴장통합체 구조로서의 근골격계(The musculoskeletal system as a tensegrity structure)

[토우]

유익한 공부 합니다.

[ananda]

12정경, 12경근, 기경팔맥의 처치로 인해서 전신 각 부위에 영향을 미치는 것을 재해석하는데 도움이 되는 유익한 자료 감사

[paul97]

복습합니다... 감사합니다

[배우고갑니다]

감사합니다