• 무릎넙다리관절에서 자연스럽게 발생한 큰 압박력은 가장 큰 관절표면적에 걸쳐 힘들이 골고루 분산되어야 잘 견딜 수가 있음
  • 비정상적인 관절의 일치성 혹은 미세한 구조적 손상을 가지고 있을 경우 무릎뼈의 비정상적인 이동경로(tracking)이 나타남
  • 관절접촉 스트레스에 노출되어 퇴행성 병변이나 통증으로 발달할 수가 있으며 무릎넙다리통증증후군이나 뼈관절염을 유발할 수가 있음

Quadriceps Angle

무릎뼈 이동경로에 대한 네갈래근의 역할

  • 무릎넙다리관절의 생체역학에서 가장 영향을 미치는 것은 넙다리네갈래근에서 생산된 힘의 크기와 방향이다
  • 가쪽넓은근(vastus lateralis)에 의해 발생된 가쪽 힘선에 의해 가쪽과 위쪽으로 무릎뼈를 당김
  • 무릎넙다리관절통증과 무릎뼈의 과도한 가쪽 이동경로 사이의 의미있는 관계로 인해 Quadriceps Angle은 중요
    Quadriceps Angle (Q-Angle, 넙다리네갈래근각)
    - ASIS의 한 지점과 무릎뼈의 중심을 연결한 선에 의해 만들어진 네갈래근의 합성된 힘선을 나타내는 선
    - 정강뼈거친면의 한 지점과 무릎뼈의 중간지점을 연결하여 만들어진 무릎힘줄의 긴 축을 대표하는 선
    - 두 선을 연결하여 형성된 선이 Q-Angle
    - 통증없는 일반인의 평균값은 13-15도 (+,- 4.5도)
  • 넙다리네갈래근의 전체적인 활성은 무릎뼈를 뒤쪽으로 당겨 압박하여 무릎뼈의 움직임 경로를 안정화시킴
  • 무릎뼈에 대한 뒤쪽 안정화의 효과
    - 무릎뼈가 더이상 넙다리뼈의 융기사이고랑 내에 완전히 맞물리지 못함
    - 전체적인 네갈래근에 의해 생산된 최종적인 관절을 안정화하는 힘이 가장 작게 되는 시점인 마지막 20도 폄에서 특히 유용함

무릎뼈에 대한 네갈래근의 가쪽 당김을 자연스럽게 반대하는 요소들

적절한 이동경로 : 가장 적은 스트레스로 가능한 가장 큰 관절 접촉 면적을 가진 상태에서 일어나는 무릎뼈와 넙다리뼈 사이의 움직임

국소요소

  • 넙다리네갈래근의 최종적 가쪽당김은 무릎뼈에 대한 활시위(bowstring) 힘을 만들어냄
  • Q-Angle이 증가할 수록 접촉면적의 감소를 일으키며 스트레스 증가와 탈구의 가능성을 증가
  • 엉덩정강띠나 가쪽무릎지지띠섬유들에서의 과도한 장력은 무릎뼈의 가쪽 당김을 더함 (가쪽지지띠섬유 분리술)
  • 융기사이고랑의 가쪽관절면(lateral facet of the intercondylar groove) : 가파른 경사면을 통해 자연스럽게 저항을 제공
    - 무릎뼈가 가쪽으로 탈구되기 위해서는 가파른 관절면을 넘어야 함
  • 융기사이고랑의 형성이상 혹은 얕아짐은 무릎뼈의 만성 탈구나 과도한 가쪽 이동경로에 대한 위험요소들 중 하나
  • 안쪽넓은근(vastus medialis)의 빗섬유들
    - 전체적인 네갈래근의 가쪽당김에 대해 균형을 잡는 데 도움이 되는 독특한 방향으로 발달
    - VMO의 선택적인 절단은 무릎 가동범위에 대한 안쪽 무릎뼈 안정성에 있어 평균 27%의 상실
    - 만성적인 무릎넙다리관절통증이나 만성적인 아탈구 또는 탈구의 병력을 가진 사람들의 경우 VMO의 위축(atrophy)
  • 안쪽무릎뼈지지띠섬유들(medial paterllar retinacular fibers, medial paterlla ligaments)
    - 안쪽 무릎뼈, 넙다리뼈, 정강뼈, 안쪽 반달연골, 그리고 VMO의 밑면을 연결하는 넓고 가는 일련의 섬유들을 포함
    - 무릎이 완전 폄되었을 때 안쪽 무릎뼈 안정성의 상실이 50%까지 급격하게 증가할 수 있음
    - 부분적으로 부착된 VMO의 활성화에 의해, 인대는 폄 시 팽팽하게 당겨짐
    - 무릎뼈는 넙다리뼈융기사이고랑의 뼈 "맞물림"으로부터 비교적 자유롭기 때문에 무릎뼈에 대한 안쪽 안정성에 유용한 도움을 제공해줌

광범위한 요소

  • 정강넙다리관절의 극단적인 축돌림이나 과도한 밖웁이에 저항하는 요소들은 무릎뼈의 적절한 이동경로를 허락해줌
  • 과도한 밖굽이무릎은 Q-angle을 증가시켜 무릎뼈에 대한 가쪽 활시위 힘을 증가시킴
  • 무릎의 증가된 밖굽이
    - 무릎 MCL의 느슨함이나 손상에 의해 일어날 수가 있음
    - 똑바로 선 자세에서 넙다리뼈의 증가된 모음이 연루된 엉덩관절에서의 만성적 자세에 의해서도 간접적으로 일어남
    - 엉덩관절 벌림근육들의 약화, 모음근의 타이트, 안굽이엉덩관절(coxa vara)도 밖굽이무릎의 전조 상황
  • 목말밑관절의 과도한 엎침(가쪽들림, eversion)은 체중지지 위치에 있는 무릎에 대해 과도한 밖굽이 부하와 자세를 유발
  • 체중지지 위치에서 넙다리뼈는 거의 고정된 종아리에 대해 안쪽으로 돌림함
    - 엉덩관절 가쪽돌림 근육들의 감소된 근력
    - 신경근육조절
    - 엉덩관절 안쪽돌림 근육들의 타이트함
    - 과도한 넙다리뼈 앞굽음
    - 과도한 정강뼈 비틀림에 대한 보상작용으로 일어남
  • 엉덩관절 근육들의 약화가 있을 경우, 과도한 엉덩관절의 안쪽돌림 자세는 엉덩관절 모음과 결합하여 발생함
  • 가쪽돌림근육들과 벌림근육들의 자세성 약화는 건강한 여성들에게서 흔히 발생
  • 과도한 무릎의 안쪽돌림은 무릎넙다리관절의 통증을 쉽게 유발하는 요소
    - Q-Angle과 무릎뼈에 대한 가쪽 활시위 힘을 감소시키지만 역으로 변경시킬 수가 있음
    - 목말밑관절(subtalar joint)의 과도한 엎침과 종아리의 과도한 안쪽돌림과 역학적으로 짝을 이룸
  • 여성에게서 비정상적 운동형상학과 병리를 가질 경우가 남성보다 더 높음
    - 여성에게서 더 큰 Q-Angle, 넙다리뼈 길이에 대한 골반 넓이의 비율이 더 큼
    - 더 큰 Q-Angle이 탈구와 통증에서 증가된 발생률을 실제적으로 유발하는 지점으로 입증하긴 어려움

Reference

  1. Brunnstrom's Clinical Kinesiology
  2. Clinical Kinesiology and Anatomy by Lippert, Lynn S.
  3. Kinesiology of the Musculoskeletal System By Donald A. Neumann