근골격계에 대한 이해와 인체 움직임의 원리

강의 정보

11월 대학 비교과 프로그램 온라인 건강교육의 내용을 정리한 것이다. 첨부된 이미지 자료의 출처는 모두 이 강의이다.

근골격계에 대한 이해와 인체 움직임의 원리

* 뼈의 기본 단위와 그 조직에 대한 설명은 이해를 못해서 안 썼음.

근골격계의 기능

• 몸의 지지 및 보호
• 인체의 움직임
• 미네랄의 항상성 유지(칼슘, 인)
• 혈구 생성(조혈 기능)
• 중성지방 저장(에너지원)

골수

뼈의 중심부 공간에 가득 차 있는 결체질의 물질. 적색골수와 황색골수가 있는데, 적색골수는 적혈구와 백혈구를 만들고, 황색골수는 중성지방의 저장을 맡는다. 골수 검사는 몸에서 혈구 생성에 문제가 생겼을 때, 골반 뼈와 같은 큰 뼈에서 적색골수를 뽑아내 골수의 기능과 비정상적인 병변을 확인하는 것이다.

백혈병 : 골수에서 비정상적인 세포들이 과도하게 증식해서 정상적인 혈구 생성이 억제되는 병
빈혈(백혈구 감소증) : 골수 내 조혈모세포가 고갈되어 골수 기능의 부전이 야기되는 병

뼈 조직을 이루는 세포

• 뼈조상세포 → 뼈모세포 → 뼈세포 → 뼈파괴세포(파골세포)
• 뼈모세포 : 뼈 사이 바탕질을 이루는 유기질을 합성
• 뼈세포 : 완전히 발육된 뼈의 주세포
• 뼈파괴세포 : 무기질과 유기질 성분을 분해하고 제거하여 뼈의 흡수를 촉진

뼈모세포와 뼈파괴세포의 균형

• 뼈모세포 > 뼈파괴세포 : 골극 발생. 골극이란 기계적 스트레스나 염증성 자극에 의해 골의 변연부에 생성하는 골성 융기. 뼈모세포가 뼈파괴세포보다 더 활성화되어 정상적인 뼈보다 더 많은 유기물질이 침착되어 생김.
• 뼈파괴세포 > 뼈모세포 : 뼈의 강도가 약해져 골절이 일어나기 쉬운 상태인 골다공증 발생. 뼈파괴세포가 뼈모세포보다 활성화되어 뼈의 양이 감소하고 질적인 변화가 일어나 뼈의 강도가 약해진다. 가장 널리 사용되는 골다공증 치료제는 뼈파괴세포의 기능을 떨어뜨리고 수를 줄여 뼈의 파괴를 막는다.

뼈 스캔

골격계 질환에 대한 예민도와 해상력이 좋은 핵의학 영상 검사. 뼈의 신생 형성이 활발한 부위에 섭취되는 방사성 의약품을 주사하여 일정 시간이 지난 후에 이 약품이 전신의 골격에 섭취되는 것을 특수한 장비를 이용하여 영상화한다.

뼈의 신생 형성이 활발한 부위(암의 뼈 전이, 골절, 인대/힘줄 손상으로 뼈가 자극되는 부위, 대사성 질환에 의해 뼈의 무기질 대사가 변화하는 곳)에서 높은 섭취 형태를 보인다.

뼈를 형성하는 뼈모세포의 활동을 영상화해서 뼈의 병변을 발견하는데, 단순 방사선 촬영보다 예민하다. 3~5% 정도의 무기질량 변화만 있어도 병변을 관찰할 수 있기 때문에 병변의 조기 관찰에 용이하다.

골격계를 이루는 뼈

골격계를 이루는 뼈는 중추골격, 사지골격, 이음골격으로 이루어진다.

• 중추골격(80개) : 두개골(8), 안면골(14), 설골(1), 이소골(6), 척추(26), 흉골(1), 갈비뼈(24)
• 두개골(skull) : 머리의 골격으로, 인체에서 가장 복잡한 골격구조. 뇌, 특수감각기와 구강, 비강을 지지하며 머리뼈(Cranium)와 얼굴뼈(Facial bone)로 이루어진다.
  • 머리뼈 : 전두골(이마뼈), 후두골(뒤통수뼈), 두정골(마루뼈), 측두골(관자뼈), 접형골(나비뼈), 사골(벌집뼈)
  • 얼굴뼈 : 비골(코뼈), 상악골(위턱뼈), 하악골(아래턱뼈), 관골(광대뼈), 누골(눈물뼈), 구개골(입천장뼈), 아래코선반(2개), 사골(보습뼈)

• 척추(33개) : 경추(7), 흉추(12), 요추(5), 천추(5 in 1), 미추(3~4 in 1). 각 뼈는 척추 원판에 의해 분리된다. 목이 아무리 길든 짧든 포유류의 경추는 7개로 일정하다.

  

  [이미지 1] Vertebral Column 척추관

  

  [이미지 2] 아이와 어른의 척추관

  흉추와 천추 굴곡은 1차 굽이라고 하여 태아기에 형성되어 성인까지 유지되고, 경추와 요추의 굴곡은 2차 굽이라고 하여 각각 아기가 목을 가눌 때, 걷기 시작할 때 형성된다.

  • 비정상적 척추굽이 : 척추측만증, 척추후만증, 척추전만증
    • 척추측만증 : 척추가 옆으로 휘는 것. 가장 흔하며 여성에서 조금 더 빈번하다. 보통 하나 이상의 척추뼈의 양쪽 판이 불균등하게 성장함에 따라 발생하고 천식이나 기흉 등에서 흔히 관찰된다.
    • 척추후만증 : 등뼈의 커브가 지나치게 많이 굽은 경우. 곱사등, 곱추라고 부르며 골다공증 환자에서 흔히 발생한다.
    • 척추전만증 : 허리뼈의 커브가 지나치게 많이 굽은 경우. 임신한 여성에게 일시적으로 발생할 수 있고, 병리적인 원인에 의해서도 발생할 수 있다.
  • 척수 : 척추 내에 위치하는 중추신경의 일부로 뇌와 연결되어 있다. 아래로 갈수록 가늘어지며 31쌍의 감각 및 운동 신경을 포함하고 있다. 보통 윗부분은 호흡과 팔의 움직임을 조절하고, 중하부는 몸통과 다리 움직임, 성기능과 관계가 있다.
  • 척추 추간판(척추 사이 원반) : 척추뼈 사이에 존재하며 척추관 전체 길이의 25% 정도를 차지한다. 원반의 중앙부에는 젤라틴 상태의 수액이 있고 주변부는 섬유성 연골로 되어 있다. 강한 관절을 형성하고, 척추의 다양한 움직임을 가능하게 하며 수직으로 가해지는 충격을 흡수한다. 만약 원반의 수액이나 섬유의 일부가 탈출하면 이를 추간판 탈출증, 척추 디스크라고 한다. 요추에서 척추 디스크가 발생하면 신경이 압박되어 허리 통증, 하지 마비, 부종 등이 발생한다. 또한 운동 신경이 마비되면 근력이 저하되고 드물게는 배변 장애가 나타나기도 한다.

• 사지골격

  

  [이미지 3] 사지골격 - 상체

  

  [이미지 4] 사지골격 - 하체
• 골반

[이미지 5] 골반의 구조

[이미지 6] 여자(좌)와 남자(우)의 골반 비교

• 발목뼈, 족근골
  관절을 지지하는 인대가 외부 충격에 의해서 늘어나거나 일부 찢어지는 것을 염좌라고 말하며, 근육이 충격에 의해 늘어나거나 일부 찢어지는 것도 염좌라고 말하기도 하나 인대 염좌는 sprain, 근육 염좌는 strain이라고 구분하기도 한다. 인대나 근육의 전체가 끊어지는 경우는 파열이라고 한다.

[이미지 7] 발목뼈

관절

뼈와 뼈 사이를 연결해주면서 직선운동, 각운동, 염전운동 등이 가능하게 하여 몸의 활동을 가능하게 한다. 관절 중 특히 윤활관절은 마찰력이 적어 비교적 자유로운 범위의 운동이 가능하다.

관절은 섬유 관절, 연골 관절, 윤활 관절로 분류한다.

• 섬유 관절 : 관절강이 거의 없어 움직임이 제한된 결합으로, 두 뼈가 봉합되거나 인대로 결합되어 있다. 크게 두개골, 경골과 비골, 치아와 잇몸 사이 관절이 이에 속한다.
• 연골 관절 : 관절이 연골로 이루어져 있어 약간의 움직임이 가능한 관절이다. 늑골에서는 간혹 관절의 염증이 가슴 통증의 원인이 되기도 한다. 빗장뼈와 늑골 사이, 성장판, 치골 결합, 척추 사이 원반의 결합이 이에 속한다.
• 윤활 관절 : 관절의 구조가 상대적으로 복잡하지만 관절의 가동 범위가 넓다.
  • 인대 : 뼈 사이를 잇는 섬유성 구조
  • 힘줄 : 뼈와 근육을 연결
  • 관절주머니 : 활막을 둘러싼 주머니를 말하며 마찰을 감소시킨다.
  • 활막 : 활액을 분비하여 뼈와 뼈 사이의 마찰을 줄인다.
  • 연골 : 뼈의 끝에 존재하며 무게를 지탱할 수 있게 하고 마찰을 감소시킨다.

근육

수축과 이완을 통해 움직임을 일으키는 기관으로서 근육 섬유라고 불리는 매우 긴 세포들의 다발로 구성되어 있고, 각 근육 섬유는 가느다란 실 같은 근육 원섬유들로 가득 들어 있다. 근육 원섬유는 액틴과 미오신이라는 단백질이 서로 일부분(필라멘트)이 겹쳐서 맞물려 있어 근육이 움직일 때 두 필라멘트들이 서로를 타고 엇갈려 움직인다. 근육이 수축할 때는 서로를 당겨 짧아지고, 이완할 때는 서로를 밀어낸다.

운동 단위 : 골격근을 구성하는 근섬유에는 운동 신경이 분포되어 있는데 한 가닥의 운동 신경의 말단은 많은 가지로 나뉘어져 있으며, 많은 경우는 100가닥 이상의 근섬유에 분포되어 근섬유들을 지배한다. 한 가닥의 운동 신경에 지배되는 신경과 근섬유와의 그룹을 운동 단위라고 한다.

근수축의 역학

• 긴장(Tones) 골격근이 중추 신경으로부터 나오는 흥분 충동을 받아 약한 수축 상태를 지속하고 있는 것.
  자세 유지에 기여
• 강직(Rigor) 병적 상태에서 활동 전압이 발생하지 않아도 강축을 일으키는 것.
  비가역적인 강축 현상, 근육 실질 파괴 수반
  • 열강직 : 40~60℃에서 단백질 응고
  • 수분 강직 : 삼투압으로 인해 물이 근육 내 침투
  • 사후 강직 : ATP 결핍으로 인해 미오신과 액틴의 강직 복합체 형성. 심장 → 목 → 팔 → 다리 순서로 진행.

근육의 마비, 위축과 비대

• 마비 : 운동 신경이 손상되어 근육의 수의적 수축이 일어나지 않는 상태
• 위축 : 마비된 근육이 시간 경과에 따라 부피가 점차 줄어드는 것, 비사용 위축
• 비대 : 근육이 과도하게 운동하여 근육의 부피와 수축력이 증가