임상적 생체 역학의 입문(챕터8)

1권의 8번째 단원으로 생체 역학으로 번역되는 Biomechanics에 대한 개론을 소개하는 단원입니다. 이어지는 9번째 단원에선 각 종목의 생체 역학적인 측면을 다루므로, 같이 공부하시면 좋다고 생각합니다.

 

각론보다 개론은 대개 쉬운 경우가 많지만, 생체 역학의 경우에는 각론의 성격이 있는 9장보다 개론을 다루는 8장이 더 어렵습니다. 수련 과정부터 자주 듣는 개념들이지만, 임상에서는 비교적 덜 사용되어 익숙하지 않기 때문이 아닐까 싶습니다. 

 

크게, 하지 생체 역학(달리기)와 상지 관절(던지기)에 대한 내용으로 구성되어 있습니다. 

 

 

스포츠 의학 교과서 및 강의 등을 참고하여 적었습니다.

그림은 교과서에서 발췌하였습니다. 

---

 

1. 하지 관절 생체 역학

 

(1) 발목 관절: 하지 관절 생체 역학 이해에 가장 중요

- 착지 동작시 Unlocking = 체중 부하시 후족부 외번(느슨하게 만들어 충격 흡수)되고 발은 회내(pronation)

- 추진 동작시 Locking = 후족부 내번시 발을 회외(supination)시켜서 단단하게 만들어, 추진력 높임

- 윈들러스 기전(Windlass mechanism) 

 

(2) 달리기 생역학: 각 단계에 부적합한 생역학적 오류가 과사용 손상 기전으로 작용.

 

 

1) 부하기, 흡수기 (Landing, heel strike) : 효과적 충격 흡수가 목표

- 정상적인 과정: 후족부(내번 → 외번) 및 회내, 대퇴골 및 경골의 내회전, 둔근의 활성화을 통해 골반 하강 방지 일어남.

- 오류 (1): 발의 과도한 회내 및 무릎과 고관절 움직임 증가 시 족저근막, 후경골근, 근위부 근육 및 인대 부담

- 오류 (2): 반대 골반 처짐 및 고관절 내전/내회전 시 장경인대 둔근, 대퇴근막장근 부담

- 오류 (3): 골반의 과도 전방 경사 기울임 시 요추 및 햄스트링 부담.

- 오류 (4): 회내 부족 및 과회외 시 피로골절과 발목 염좌, 만성적인 발목 불안정성.

 

2) 중간단계(Mid-stance): 무게 중심 이동 (충격 흡수 → 추진으로 기능 전환) 이동 과정.

-  정상적인 과정: 발목의 최대 배측 굴곡 상태에서 경골 전방으로 무게 이동, 고관절 및 슬관절의 신전으로 전환, 발의 회외 및 후족부내번 진행. 경골/대퇴골 외회전 진행.

- 오류 (1): 전환의 지연/실패 시 회내 제어 구조물의 부담

- 오류 (2): 발목의 불안정성 시 무지 외반증, 종자골 통증, 제1중족지 관절 이상

- 오류 (3): 경골/대퇴골 외회전의 지연시슬개대퇴관절, 슬개건, 장경인대 부담.

 

3) 추진기 (Propulsion, heel off) : 발의 지렛대 역할을 통해 추진력 획득

-  정상적인 과정: 발의 회외 및 족저 굴곡. 고관절은 최대 신전 상태이며, 무릎은 굴곡 상태로 전환, 경골/대퇴골의 외회전 상태.

-  오류 (1): 비골근과사용 유발

-  오류 (2): 비정상 과회외 시 엄지 발가락 이용 못하여 피로 골절 및 신경종 유발 가능

-  오류 (3): 추진력의 감소시 빠른 유각기를 유도해서 고관절의 굴곡근에 부담.

 

4) 초기 유각기 (Initial swing)

- 정상 과정 : 다리의 전방 추진을 유지. 발의 배측 굴곡 상태

- 오류:  둔근의 기능이 저하시,고관절 및 무릎의 굴곡근을 과사용.

 

5) 말기 유각기(Terminal swing): 부하기를 준비. 고관절이 외전 상태에서 내전상태로 전환.

 

(3) 기타 내용

 

- 속도 증가 시: 안정성보다는 효율성이 높아지는 구조. → 근골격계 부하 증가

= 달리는 속도가 증가할수록 근위부 동작이 커지면서 근육의 과사용, 원위부는 가동성이 감소되어 충격 흡수 기능(뒤꿈치가 중요)이 감소된다. 빠르게 달리기 위해서 안정성이 희생되는 구조라고 이해.

 

- 전족부 착지 달리기: 무릎과 고관절에는 부하를 감소시키기는 하나, 발과 발목에는 스트레스를 증가시킨다. 아킬레스 건병증, 족저근막염, 중족골 피로 골절 증가.

 

- 하지 신체 진찰 방법

1) 구조적(정적) 생체 역학적 평가: 발 자세 목록(Foot posture index), 제1중족지관절 범위 검사(Jack’s test), 발목 배측 굴곡 검사, 경대퇴골 정렬 검사, 다리 길이 평가

2) 기능적 생체 역학적 평가: 점진적 한발 서기 검사, 한발로 뒤꿈치, 한발로 스쿼트

 

- 치료: 바이오 피드백(움직임 재교육), 치료용 보조기(보행 및 일상에선 효과 있으나, 스포츠에서 효과는 미비), 테이핑(증상 완화 및 통증 조절에 도움, 근본 치료는 아님)

 

 

 

 

2. 상지 관절 생체 역학

 

(1)  운동 사슬: 근위부에서 원위부로 전달되면서, 힘이 전달되면서 가속(Whipping motion: 채찍 동작)되는 사슬. 

 

(2)  던지기 동작 과정

1)  준비기(wind up) : 전체 80%, 리드하는 다리를 올려서 무게 중심 상승.

 

2) 코킹(Cocking): 다리 앞으로 최대한 이동하는 과정임

- 견관절 외전/최대 외회전/수평 신전/견갑 후인하여 탄성 에너지 저장, 골반 및 몸통은 내회전.

 

3)  가속 (Acceleration): 전체의 2%

- 내회전 동작 가속, 회전근개 편심성 수축(앞으로 골두가 이동하면서 늘어나면서 수축)으로 안정화. 과사용으로 의한 근피로 가능.

 

4)  감속 (Deceleration): 전체의 18%

- 내회전 동작 감속위해 회전근개 원심성 수축 지속, 몸통의 전방 회전으로 근육의 부담 감소.