무릎관절

무릎관절은 예전에는 경첩관절로 기술되었으나, 실제로는 훨씬 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다.

무릎관절은 하나의 관절 안에 세 개의 관절로 구성된 것으로 보아야 합니다. 즉, 넓적다리뼈의 각 관절융기와 이에 대응하는 정강뼈의 관절반달 및 관절융기 사이에 형성되는 두 개의 관절융기관절, 그리고 무릎뼈와 넓적다리뼈 사이의 세 번째 관절로 이루어집니다. 세 번째 관절은 부분적으로 평면관절의 성격을 띠지만 완전한 평면관절은 아닌데, 이는 관절면이 서로 완전히 적합하지 않아 운동이 단순한 미끄럼 운동이 아니기 때문입니다.

무릎관절의 이러한 구조적 견해는 일부 하등 포유류의 관절 연구를 통해 확인됩니다. 이들 동물에서는 세 개의 구획에 대응하여 세 개의 윤활공간이 완전히 분리되거나 작은 교통로로만 연결된 형태로 발견되기도 합니다.

이 견해는 관절 중앙에 두 개의 십자인대가 존재한다는 사실에 의해 더욱 뒷받침됩니다. 이 십자인대는 안쪽 및 가쪽 관절의 곁인대로 간주되어야 합니다.

윤활막의 무릎뼈주름이 존재한다는 사실은 윤활공간이 두 개의 작은 주머니로 분리되려는 경향을 나타내며, 하나는 가쪽 관절에, 다른 하나는 안쪽 관절에 대응합니다.

뼈들은 다음의 인대들로 연결됩니다:

• 관절주머니
• 가쪽반달
• 안쪽반달
• 무릎가로인대
• 앞십자인대
• 뒤십자인대
• 종아리곁인대
• 정강쪽곁인대
• 빗오금인대
• 활꼴오금인대
• 무릎인대

관절주머니는 얇지만 강한 섬유막으로 구성되며, 거의 전체에 걸쳐 이와 불가분하게 연결된 띠에 의해 강화됩니다. 위쪽과 앞쪽에서는 넙다리네갈래근 힘줄 아래에 윤활막만이 존재합니다. 주요 강화 띠는 넓적다리근막과 관절을 둘러싼 힘줄에서 유래합니다. 앞쪽에서는 넓은근들과 넓적다리근막 및 엉덩정강띠에서 나온 확장부가 앞인대와 곁인대 사이의 공간을 채워 안쪽무릎뼈지지띠와 가쪽무릎뼈지지띠를 형성합니다. 뒤쪽에서 관절주머니는 넓적다리뼈의 관절융기와 관절융기사이오목의 양측에서 일어나는 수직 섬유로 구성됩니다. 따라서 관절주머니의 뒤부분은 십자인대의 양측과 앞쪽에 위치하며, 십자인대는 관절공간 밖에 놓이게 됩니다. 십자인대 뒤쪽에는 빗오금인대가 있으며, 이는 반막근 힘줄에서 유래한 섬유에 의해 보강됩니다. 가쪽에서는 엉덩정강띠의 연장부가 빗오금인대와 종아리곁인대 사이의 공간을 채우고 종아리곁인대를 부분적으로 덮습니다. 안쪽에서는 넓적다리빗근과 반막근에서 나온 확장부가 위쪽으로 뻗어 정강쪽곁인대를 강화하고 관절주머니를 보강합니다.

무릎관절의 윤활막은 신체에서 가장 크고 넓게 분포합니다. 무릎뼈의 위쪽 경계에서 시작하여 넙다리네갈래근 아래, 넓적다리뼈 앞면의 아래 부분에 큰 막힌주머니를 형성하며, 힘줄과 넓적다리뼈 앞면 사이에 위치한 윤활주머니와 교통하는 경우가 많습니다. 넙다리네갈래근과 넓적다리뼈 앞면 사이의 윤활막 주머니는 무릎의 운동 중에 관절근에 의해 지지되며, 이 근육은 윤활막 주머니에 부착됩니다. 무릎뼈의 양측에서 윤활막은 넓은근의 널힘줄 아래, 특히 안쪽넓은근의 널힘줄 아래로 연장됩니다. 무릎뼈 아래에서 윤활막은 상당한 양의 지방에 의해 무릎인대와 분리되며, 이 지방은 무릎뼈아래지방체로 알려져 있습니다. 무릎뼈 관절면의 안쪽 및 가쪽 경계에서 윤활막의 중복부가 관절 내부로 돌출됩니다. 이들은 날개주름이라 불리는 두 개의 술 모양 주름을 형성하며, 아래쪽에서 이 주름들은 수렴하여 하나의 띠인 무릎뼈주름(ligamentum mucosum)으로 이어져 넓적다리뼈 관절융기사이오목의 앞쪽에 부착됩니다. 관절의 양측에서 윤활막은 넓적다리뼈에서 아래쪽으로 내려가 관절주머니의 안쪽 면을 따라 반달에 부착되는 지점까지 이어집니다. 이후 반달의 위면을 따라 자유 경계까지, 그리고 아래면을 따라 정강뼈까지 추적할 수 있습니다. 가쪽반달의 뒤부분에서는 반달 표면의 고랑과 오금근 힘줄 사이에 막힌주머니를 형성하며, 십자인대의 앞쪽을 가로질러 반사되므로 십자인대는 윤활공간 밖에 위치합니다.

무릎관절 주변의 윤활주머니는 다음과 같습니다: 앞쪽에는 네 개의 윤활주머니가 있습니다. 큰 것 하나는 무릎뼈와 피부 사이에, 작은 것 하나는 정강뼈 위쪽과 무릎인대 사이에, 세 번째는 정강뼈거친면 아래쪽과 피부 사이에, 네 번째는 넓적다리뼈 아래쪽 앞면과 넙다리네갈래근 깊은면 사이에 위치하며 보통 무릎관절과 교통합니다. 가쪽에는 네 개의 윤활주머니가 있습니다: (1) 장딴지근 가쪽갈래와 관절주머니 사이에 하나(관절과 교통하는 경우도 있음); (2) 종아리곁인대와 넓적다리두갈래근 힘줄 사이에 하나; (3) 종아리곁인대와 오금근 힘줄 사이에 하나(이것은 때로 다음 윤활주머니의 확장부에 불과함); (4) 오금근 힘줄과 넓적다리뼈 가쪽관절융기 사이에 하나로, 보통 관절의 윤활막에서 연장된 것입니다. 안쪽에는 다섯 개의 윤활주머니가 있습니다: (1) 장딴지근 안쪽갈래와 관절주머니 사이에 하나로, 이것은 장딴지근 안쪽갈래 힘줄과 반막근 힘줄 사이로 연장부를 보내며 관절과 교통하는 경우가 많음; (2) 정강쪽곁인대의 얕은쪽에 하나로, 넓적다리빗근, 두덩정강근, 반힘줄근의 힘줄과 정강쪽곁인대 사이에 위치; (3) 정강쪽곁인대의 깊은쪽에 하나로, 정강쪽곁인대와 반막근 힘줄 사이에 위치(이것은 때로 다음 윤활주머니의 확장부에 불과함); (4) 반막근 힘줄과 정강뼈머리 사이에 하나; (5) 경우에 따라 반막근과 반힘줄근 힘줄 사이에 윤활주머니가 있기도 합니다.

관절 주변 구조물.—앞쪽과 양측에는 넙다리네갈래근이 있으며, 가쪽에는 넓적다리두갈래근과 오금근의 힘줄 및 온종아리신경이, 안쪽에는 넓적다리빗근, 두덩정강근, 반힘줄근, 반막근이 있습니다. 뒤쪽에는 오금혈관과 정강신경, 오금근, 장딴지빗근, 장딴지근의 안쪽갈래 및 가쪽갈래, 림프절, 그리고 지방이 있습니다.

관절에 혈액을 공급하는 동맥은 넙다리동맥의 가지인 최상무릎동맥(문합대동맥), 오금동맥의 무릎가지들, 앞정강동맥의 되돌이가지들, 그리고 깊은넙다리동맥의 가쪽넙다리휘돌이동맥에서 나오는 내림가지입니다.

신경은 폐쇄신경, 넙다리신경, 정강신경, 온종아리신경에서 유래합니다.

운동.—무릎관절에서 일어나는 운동은 굽힘과 폄, 그리고 관절의 특정 위치에서의 속회전 및 바깥회전입니다. 이 관절에서의 굽힘과 폄 운동은 팔꿈치와 같은 전형적인 경첩관절에서의 운동과 다음과 같은 점에서 다릅니다. (a) 운동이 일어나는 축이 고정되어 있지 않고, 폄 시에는 앞쪽으로, 굽힘 시에는 뒤쪽으로 이동합니다. (b) 굽힘의 시작과 폄의 끝은 사지를 매우 안정된 위치에 고정시키는 회전 운동을 동반합니다. 따라서 완전 굽힘에서 완전 폄까지의 운동은 세 단계로 기술할 수 있습니다:

1. 완전히 굽혀진 상태에서 넓적다리뼈 관절융기의 뒤부분은 이에 대응하는 반달정강관절면 부분에 놓이며, 이 위치에서 약간의 단순 구름 운동이 허용됩니다.

2. 사지가 굽혀진 위치에서 펴진 위치로 이행하는 동안, 구름 운동에 미끄럼 운동이 더해지면서 처음에 넓적다리뼈 안쪽 및 가쪽 관절융기를 잇는 선으로 표시되던 축이 점차 앞쪽으로 이동합니다. 운동의 이 부분에서는 두 넓적다리뼈 관절융기의 정강관절면 뒤쪽 3분의 2가 관여하며, 이 부분들은 유사한 곡률을 가지고 서로 평행하므로 동등하게 앞쪽으로 이동합니다.

3. 넓적다리뼈의 가쪽관절융기는 앞십자인대의 긴장에 의해 거의 정지 상태가 됩니다. 그러나 약간 앞쪽과 안쪽으로 이동하면서 가쪽반달의 앞부분을 밀어냅니다. 안쪽관절융기의 정강관절면은 가쪽관절융기보다 더 앞쪽으로 연장되어 있으며, 이 연장부는 가쪽 방향으로 향합니다. 따라서 관절융기의 앞쪽 이동이 앞십자인대에 의해 제한되면, 지속적인 근육 수축으로 인해 안쪽관절융기가 반달을 끌고 뒤쪽 및 안쪽으로 이동하게 되어 다리에 대한 넓적다리의 속회전이 일어납니다. 완전 폄 위치에 도달하면 가쪽관절융기 고랑의 가쪽 부분이 이에 대응하는 반달의 앞부분에 눌리고, 고랑의 안쪽 부분은 정강뼈관절융기사이융기의 가쪽돌기 앞쪽 관절 경계에 놓입니다. 안쪽관절융기의 고랑에는 안쪽반달의 앞부분이 맞물리며, 앞십자인대와 정강뼈관절융기사이융기의 안쪽돌기 앞쪽 관절 경계는 넓적다리뼈 관절융기사이오목의 앞부분에 수용됩니다. 이 모든 구조물이 정확하게 맞물리는 세 번째 단계는 관절의 "나사 조임" 또는 잠금 운동으로 알려져 있습니다.

완전 굽힘 운동은 위에서 기술한 것의 역순이며, 따라서 펴진 관절을 풀기 위한 넓적다리뼈의 바깥회전이 선행됩니다.

굽힘과 폄 운동이 일어나는 축은 어느 뼈에 대해서도 정확히 직각을 이루지 않습니다. 굽힘 시에는 넓적다리뼈와 정강뼈가 같은 평면에 있지만, 폄 시에는 한 뼈가 다른 뼈와 가쪽으로 열리는 각도를 형성합니다.

폄의 완성 및 굽힘의 시작과 관련된 회전 운동 외에도, 관절이 부분적으로 굽혀진 상태에서 속회전 또는 바깥회전이 가능합니다. 이러한 운동은 주로 정강뼈와 반달 사이에서 일어나며, 다리가 넓적다리에 대해 직각으로 굽혀졌을 때 가장 자유롭게 이루어집니다.

무릎뼈의 운동.—무릎뼈의 관절면은 불명확하게 일곱 개의 면으로 나뉩니다. 즉, 위, 중간, 아래의 수평 쌍과 안쪽 수직면입니다. 무릎을 강하게 굽히면 안쪽 수직면이 안쪽관절융기 가쪽 부분의 반달 모양 면과 접촉합니다. 이 반달 모양 면은 무릎면 안쪽 부분의 뒤쪽 연장부입니다. 다리가 굽혀진 위치에서 펴진 위치로 이행함에 따라, 먼저 가장 위쪽 수평 쌍, 다음으로 중간 수평 쌍, 마지막으로 가장 아래쪽 수평 쌍이 차례로 넓적다리뼈의 무릎면과 접촉하게 됩니다. 펴진 위치에서 넙다리네갈래근이 이완되면 무릎뼈는 넓적다리뼈 아래쪽 끝의 앞면에 느슨하게 놓입니다.

굽힘 시에는 무릎인대가 긴장되며, 극도의 굽힘에서는 뒤십자인대, 빗오금인대, 곁인대, 그리고 약간의 앞십자인대가 이완됩니다. 굽힘은 생체에서 다리와 넓적다리의 접촉에 의해 제한됩니다. 무릎관절이 완전히 펴지면 빗오금인대, 곁인대, 앞십자인대, 뒤십자인대가 긴장됩니다. 무릎을 펴는 동작에서 무릎인대는 넙다리네갈래근에 의해 긴장되지만, 발뒤꿈치가 지지된 완전 폄 상태에서는 이완됩니다. 속회전은 앞십자인대에 의해 제한되며, 바깥회전은 십자인대를 풀고 이완시키는 경향이 있지만 정강쪽곁인대에 의해 제한됩니다. 십자인대의 주요 기능은 정강뼈와 넓적다리뼈 사이의 직접적인 결합 역할을 하여 정강뼈가 너무 뒤쪽이나 앞쪽으로 이동하는 것을 방지하는 것입니다. 또한 십자인대는 관절이 어느 방향으로든 굽혀지는 것에 저항하는 데 있어 곁인대를 보조합니다. 반달은 정강뼈의 면을 넓적다리뼈 관절융기의 형태에 어느 정도 적합하게 하여 관절의 다양한 위치에서 생길 수 있는 공간을 채우고, 점프나 발로 착지할 때 사지를 통해 자주 전달될 수 있는 충격을 완화하기 위한 것으로 보입니다. 또한 위에서 설명한 바와 같이 굽힘과 폄, 그리고 회전이라는 두 가지 운동 방식을 가능하게 합니다. 무릎뼈는 무릎관절 앞쪽의 중요한 방어 구조물로, 무릎을 꿇을 때 관절융기의 돌출된 능선에 집중될 수 있는 압력을 넓고 비교적 균일한 면에 분산시킵니다. 또한 넙다리네갈래근에 지렛대 역할을 합니다.

"차렷" 자세로 똑바로 서 있을 때, 체중은 무릎관절 중심을 가로지르는 선의 앞쪽에 놓이므로 관절의 과폄을 유발하는 경향이 있습니다. 그러나 이는 앞십자인대, 빗오금인대, 곁인대의 긴장에 의해 방지됩니다.

넓적다리에 대한 다리의 폄은 넙다리네갈래근이 수행하며, 굽힘은 넓적다리두갈래근, 반힘줄근, 반막근이 수행하고, 두덩정강근, 넓적다리빗근, 장딴지근, 오금근, 장딴지빗근이 보조합니다. 바깥회전은 넓적다리두갈래근이 수행하며, 속회전은 오금근, 반힘줄근, 그리고 약간의 반막근, 넓적다리빗근, 두덩정강근이 수행합니다. 오금근은 특히 무릎 굽힘 운동의 시작 시에 작용합니다. 오금근의 수축으로 다리가 속회전하거나, 정강뼈가 고정된 경우에는 넓적다리가 바깥회전하여 무릎관절의 잠금이 풀립니다.