ACTION |
MUSCLE |
ORIGIN |
INSERTION |
NERVE | ||
KNEE |
flexion |
Biceps femoris 대퇴이두근 |
장두-좌골결절, 단두-대퇴골조선 |
비골두 |
장두-좌골신경(제1,2,3천신경) 단두-좌골신경비골부 (제5요신경, 제1,2천신경) | |
Semitendinosus 반건양근 |
좌골결절 |
경골의 전상부 |
좌골신경경골부(제5요신경,제1,2천신경 | |||
Semimembranosus 반막양근 |
좌골결절 |
경골과의 후내측면 |
좌골신경경골부(제5요신경, 제1,2천신경) | |||
extension |
Quadr -iceps femoris |
Rectus femoris 대퇴직근 |
하전장골극, 관골구 상연 |
슬개골, 슬개인대로 경골조면 |
대퇴신경(제2, 3, 4요신경) | |
Vastus medialis 내측광근 |
대퇴골 후면의 조선 |
슬개골, 슬개인대로 경골조면 |
대퇴신경(제2, 3, 4요신경) | |||
Vastus lateralis 외측광근 |
대퇴골 후면의 조선 |
슬개골, 슬개인대로 경골조면 |
대퇴신경(제2 ,3 ,4요신경) | |||
Vastus intermedius 중간광근 |
대퇴골간의 전외측면 |
슬개골, 슬개인대로 경골조면 |
대퇴신경(제2, 3 ,4요신경) |
5. 슬관절 근육의 기능
1)슬관절 신전근
⑴ 대퇴사두근 ; 1000 lb (4450 N or 450 kg) 이상의 내적 힘을 발생 할 수 있는 크고 강력한 근육
o 의자에서 일어서기, 오르기 , 점프, 보행시 주저 앉지 않도록 무릎을 지탱하는 것, 달리기, 점프로부터 착지 등 몸을 낮추고 올리는 폐쇄성 운동연쇄 작용
o 대퇴사두근의 최고 토크값은 고관절이 신전하면 증가, 예) 앉은 자세에서 저항에 대해 슬관절 신전에 어려움이 있는 사람에게서 관찰, 대퇴직근의 힘을 증가시키기 위해 상체를 뒤로 젖히게 됨(능동 불충분)
⑵대퇴직근 ; 고관절을 가로 지르고 고관절 굴곡근과 슬관절 신전근으로 작용,
⑶내측 광근 ; 슬관절 신전 마지막 20-30도에서 주된 작용
o 4개의 근육 모두가 처음부터 전범위에 걸쳐 능동적으로 작용(능동 불충분 有)
2)슬관절 굴곡근
o 슬관절의 굴곡과 회전의 개방성 운동 연쇄 ; 발의 위치조정과 운동에 중요, 힘 필요 없음(걷거나 달리기에서 다리의 감속 작용시 제외)
o 근육이 다른 관절에 작용하거나 폐쇄성 운동 연쇄에서는 큰 힘 필요
o 슬건근; 고관절 신전근, 체간신전에서 (prone posotion) 골반을 안정시키기 위해 , 앉은 자세나 선 자세에서 손을 발에 닿기 위해 앞으로 구부리거나 다시 원래 자세로 돌아올 때 대퇴에 대해 골반을 조절하기 위해 수축
o 보행의 입각기에서 발이 지면에 닿은 후 지지면을 지나 몸을 앞으로 이동하기 위해 슬관절과 고관절은 회전 운동 발생, 회전근은 회전 운동을 일으키고 조절,
- 달리기, 방향전환, 혹은 불안정한 지지면 위에서 균형 유지 (울퉁불퉁한 지면 혹은 흔들리는 보트)와같은 활동에서 회전근의 힘은 크게 증가
o 무릎서기나 쪼그리고 앉은 자세에서 수행되는 활동 (원예, 용접, 채굴, 축구)은 발이 고정된 상태에서 체간이나 상지를 필요한 만큼 돌리기 위해 고저오딘 경골에 대해 고관절과 슬관절의 운동을 일으미고 조절하는 강한 회전근의 힘 필요
⇒슬관절 굴곡근의 손상(슬건근 muscle pull)은 슬관절 굴곡근으로서보다 하지 운동의 감속근, 회전근으로서의 작용 때문에 발생
⑴슬와근 popiteus
o 슬와근이 슬관절의 굴곡근 분류, 지레가 굴곡하기에 부족, 슬관절 신전(앉은 자세) 또는 굴곡(엎드린 자세)에서 슬와근은 최대 근전도 활동의 10- 15%임
o 슬와근의 중요한 기능 ; 신전된 슬관절의 잠김을 풀어주는 회전 작용
- 슬관절 신전의 마지막에 대퇴에 대해 경골의 외회전이 일어나기 때문에 슬관절 굴곡초기에 대퇴에 대한 경골의 내회전 필요
o 체중이 부하된 슬관절 굴곡 자세에서 대퇴과의 전방 활주를 방지하는 후십자 인대를 보강 하는 역할
3)한관절 근육과 두관절 근육
⑴슬관절에 작용하는 한관절 근육 ; 3개의 광근, 슬와근, 대퇴이두근 단두, 나머지는 고관절과 슬관절을 지나거나(대퇴직근, 봉공근, 박근, 반막양근, 반건양근, 애퇴이두근 장두, 대퇴근막 장근의 장경대) 혹은 슬관절과 발목 관절을 지나는 (비복근), 두관절 근육
o 두관절 근육은 동시에 작용하는 일은 거의 없다(능동 불충분 현상 발생 이유)
o 두관절 근육의 작용은 중력이나 다른 근육의 수축에 의한 저항에 의해 한 관절에서는 운동이 방지
- 두관절에서 동시에 완전 범위까지의 운동이 수행되어 동시에 짧아 진다면 근육 단축되고 장력 소실
⑵슬관절의 두관절 근육
①슬관절 굴곡과 고관절 신전
o 엎드린 자세, 선자세에서 고관절 신전, 슬관절 굴곡 두관절에서 동시에 슬건근의 단축 유발
o 고관절 신전에서 슬관절 굴곡이 진행되면 모든 사람은 빠르게 근력 소실
o 슬건근의 완전한 단축을 제한하는 다른 요인
- 고관절과 슬관절에서 동시에 늘어나는 대퇴직근이 충분히 늘어나지 못함, 대퇴직근의 경련이 나타날 때 이근육에 의한 방해는 더욱 심해지고 엎드린 자세에서 엉덩이가 들리는 골반의 전방경사 초래 (효율이떨어짐)
②슬관절 신전과 고관절 굴곡
o 바로 누운 자세나 SLR(슬관절 신전을 유지한채 고관절 굴곡)을 할 수 있음
-슬건근이 충분히 늘어나지 않기 때문, 고관절과 슬관절에서 동시에 짧아져야하는 대퇴직근의 힘의 감소 때문
③슬관절 굴곡과 고관절 굴곡 ; 적절한 길이 - 장력 관계 유지
④슬관절 신전과 고관절 신전
o 앉은 자세에서 일어서거나 계단 오르기, 달리기, 점프와 같은 동작에서 일어나는 유익한 복합 운동
o 대퇴사두근이 슬관절을 신전하는 동안 슬건근은 고관절 신전근으로 작용
(hip flexion, knee flexion 서로 협력관계를 가져 효율이 높다)
o 폐쇄성 운동 연쇄에서 슬건근과 대퇴사두근의 공동 수축은 체간을 올리거나(고관절, 슬관절 신전) 내릴 때 (고관절 , 슬관절 굴곡) 발생
- 의자에서 일어설 때 대퇴사두근은 슬관절 신전위해 구심성 수축, 슬건근도 고관절 신전위해 구심성 수축
- 앉을 때 두 근육군은 슬관절 굴곡(사두근)과 고관절 굴곡(슬건근)을 조절하기 위하여 원심성 수축
⑤슬관절 굴곡과 발목 관절 저측 굴곡 ; 비복근은 두 작용 할 수 있음
o 두관절에서 동시에 짧아 지기 때문에 장력이 빠르게 감소
⑥슬관절 신전과 발목관절 저측 굴곡
o 대퇴사두근이 슬관절을 신전함으로써 비복근은 슬관절에서 늘어나게 되고 발목의 저측 굴곡을 하기 위해 최상의 조건 형성, 기능적인 복합 운동은 평상시에 발끝으로 서기나 달리기, 점프 등에서 관찰
6. 관절력 joint force
o 슬관절 신전에서 최대 등척성 수축시 경대퇴관절에 대한 압박력은 자기 체중의 1.6 배, 슬관절 60도 굴곡에서는 자기 체중의 3배에 해당, ← 슬관절 신전에서 대퇴사두근의 최대 근력이 요구되어짐
1)경대퇴관절력 tiviofemoral joint force
o 경골 관절면은 체중의 45%에 해당하는 압력을 받는다, o 한발로 서있을 때 압박력은 체중의 2배로 증가
o 한발로 서있을 때 동적 힘은 대퇴근막 장근과 대둔근의 부착부를 통해 슬관절과 고관절 양쪽에서 발생
o 장경인대의 장력은 대퇴외측으로부터 경골과 사이에서 촉지, 정상인에서 체중에 의한 토크의 증가나 감소는 장경인대의 동적 힘의 증가와 감소에 의해 균형 유지
o 보행시 경대퇴관절력은 단일 하지 입각기 single - leg stance phase 의 초기에 체중의 6배로 상승, 입각기 동안 압박련은 체중과 같은 크기로 감소, 단일 하지 입각기의 마지막에서는 체중의 4배로 상승
o 체중이나 장경인대 토크를 변화시키는 이상은 내. 외측으로 관절력의 이동을 유발하고 압박력을 고르게 분포시킬 수 없다. 따라서 이 부위는 통증, 연골의 파괴, 골관절염이 발생
o 문제 유발하는 힘이나 지레팔 변화 원인
- 대퇴근막 장근의 마비, 장경인대 구축, 비만, 내반슬, 외반슬, 대퇴경의 외상성, 혹은 외과적 단축, 발의심한 회내, 혹은 골절로 인한 대퇴, 경골, 발의 이상배열 등
o 병적인 슬관절의 생체역학적인 원인의 예 - 비만
2)슬개대퇴 관절력 patellofemoral joint force
o 슬개골은 도르레(대퇴과의 활차면) 위에 걸려 있는 밧줄 처럼 작용하고 대퇴사두근건에 발생되는 힘은 슬개건의 힘과 동등한 것으로 간주 , 이 두힘의 합력이 슬개 대퇴 관절의 압박력으로 작용
o 슬관절이 신전상태에 있을 때 합력은 건과 인대의 힘이 거의 일직선 상에 놓이므로 적다. 슬관절이 굴곡될 때 합력은 커지고 쉽게 근력을 초과함
o 슬관절 15도 굴곡상태에서 사두근의 최대 등척성 수축시 슬개 대퇴관절 반력은 체중의 0.8 배
o 슬개 대퇴관절의 기능장애가 있는 환자는 계단을 오르 내릴때, 무릎서기나 쪼그린 자세가 요구되는 활동에서 동통이 증가(압박력 증가)
3)슬관절 근육의 토크
⑴대퇴사두근 토크 quadriceps femoris torque
o 슬관절 신전근의 등척성 측정에서 최대 힘은 슬관절 60도 굴곡에서 최고치에 이름, 느린 속도에서 등속성 구심성 수축시 최고 신전근 토크는 또한 60도 근처에서 발생
o 사두근이 적절한 길이 - 장력 관계를 잃어 버리는 동안에 토크가 증가되는 것은 운동 범위 내에서 슬개골 지레팔의 길이가 변화되기 때문이다. 슬관절이 완전하게 굴곡 되었을 때 슬개골은 과간와 내에 위치하고 운동축에 가까워진다.
⑵무릎관절 굴곡근 토크
o 슬건근의 최대 등척성 토크는 근육이 고관절과 슬관절 양쪽에서 늘어나 있을 때 (고관절 굴곡, 슬관절 신전) 가장 크고 근육이 고관절 신전과 슬관절 굴곡의 단축된 자세로 수축할 때 가장 낮다.
o 무릎 관절 굴곡근의 토크는 근육의 힘팔 길이 변화보다는 길이 - 장력 요소가 우세
⑶슬건근과 사두근의 토크 비율
o 사두근 최고 토크는 굴곡근의 토크보다 크다 , 슬관절 신전근이 굴곡근보다 횡단면이 2배가 크고, 신전근이 굴곡근보다 힘팔 길이가 더 길기 때문
o 무릎 40도 굴곡에서 개방성연쇄에서 대퇴사두근이 수축할 때 슬개건의 힘의 방향과 작용선, 힘의 방향은 경골위에서 전, 상방으로 작용, 이 힘은 무릎 신전시 다른 힘에 의해 방지 되지 않으면 경골의 전방 탈구를 일으킨다. 이 자세에서 경골의 전방 탈구를 방지하는 힘은 전십자 인대와 슬건근의 수축 혹은 수동적인 인대 장력과 동적인 근수축력에 의함
7. 인대와 근육의 상호작용
o 정적인 슬관절의 인대와 관절낭이 수동적 관절 운동 제한
o 서기, 걷기, 의자에서 일어서기, 계단 오르기와 같은 일상 동작에 필요한 큰 힘 견딜 수 없음
1)감각 신경 지배와 반사
o 슬관절의 인대, 관절낭 기타 연부조직은 감각 신경섬유와 수용기를 많이 가지고 있음
o 전십자 인대의 완전한 열상은 정상 슬관절에 비해 고유수용성 감각 역치가 (느린수동운동)25% 증가
⇒둔해지는 것으로 질환있으면 역치가 높다, 전기치료시 역치가 높기 때문에 전기량(치료량)을 상승시킴
2)정적.동적 연결
3)토크의 균형 balanced torque
o 힘의 수를 최소화 - 3개의 힘 저항, 근력, 관절력만을 고려
o 토크의 균형 유지하기 위해 여러 근육과 인대가 협력, 운동에 참며 공동수축 함
4)인대의 근 보호
o 보행의 유각기 슬건근이 하지를 감속, 전십자 인대의 부하 감소시키기 위해수축
o 환자에서는 근수축 발생할 수 없고 인대는 이완됨
8. 임상적용
o 대퇴사두근의 마비는 총상이나 기타 외상으로 대퇴신경이 절단시 발생
o 이때 대둔근 gluteus maximus 보상근으로 작용
o 임상적 증상 - 앉은 자세에서 슬관절 신전 불가능하거나 , 바로 누운 자세에서 SLR 하지 못함
- 똑바로 선자세에서 고관절에서의 모멘트를 이용하여 슬관절을 곧게 신전 가능
- 입각기 하지에 체중이 부하될 때 무릎이 갑자기 구부러지지 않게 됨(대둔근 사용 - 보상)
o 보상 작용
- 계단을 올라갈때처럼 큰 힘이 필요할 때 약한 사두근 위에 손을 올려놓고 대퇴를 뒤로 밀어준다.
- 슬관절 신전시키기 위해 대둔근 사용, 입각기의 뒷꿈치 닿기시와 그 직후에 발생
- 낮은 의자에서 일어 날 때 강한 다리 사용, 손으로 밀면서 일어남
- 걷기에서의 보상은 몸을 약간 앞으로 숙이는 것(무게 중심이 앞으로 가기 때문) HAT의 중심을 슬관절 운동축의 앞에 놓고, 시상면 상에서 사두근 힘 필요치 않음, 과신전되는 힘이 발생하여 관절낭 후부, 후십자 인대, 슬건근에 의해 제한
o 보장구는 반장슬 genu recuvatum , 인대의 느슨함, 뼈의 변형을 방지위해 필요