전방십자인대 (Anterior cruciate ligament): 전방십자인대 해부학, 기능, 손상 기전

전방십자인대 (Anterior cruciate ligament) : 전방십자인대 해부학, 기능, 손상 기전

안녕하세요 하진트레이너입니다 ^^
오늘은 전방십자인대에 대해서 공부해보려고 합니다. 전방십자인대에 대해서는 여자선수들의 전방십자인대 손상 감소 전략에서 간단하게 소개해 드렸었습니다. 이번엔 전방십자인대의 해부학과 기능 그리고 손상기전 등 좀 더 자세하게 전방십자인대에 대해 알아보겠습니다.

전방십자인대 해부학, 기능

전방십자인대(Antrior cruciate ligament, ACL)는 정강뼈 고원(Tibial plateau)의 앞융기사이영역(Anterior intercondylar area)에 있는 패인부위를 따라 부착해 있습니다. 전방십자인대는 이 부착부위에서 가쪽넙다리뼈관절융기의 안쪽면에 부착하기 위해 뒤쪽, 위쪽, 그리고 가쪽 방향을 향해 사선주행을 합니다. 전방십자인대 내에 있는 아교섬유들은 서로에 대해 꼬여있어, 2개의 나선형 다발을 형성하고, 이 다발들은 정강뼈에 대한 이들의 부착부위에 따라 앞-안쪽다발(Anteriomedial bundle)과, 뒤-가쪽다발(Poterolateral bundle)로 명명됩니다.

그림출처 - 뉴만 KINESIOLOGY

전방십자인대의 장력과 방향은 무릎이 굽힘과 폄 함에 따라 변합니다. 전방십자인대의 몇몇 섬유들은 전체 시상면 가동범위 내내 비교적 팽팽한 상태로 있기는 하지만, 대부분의 섬유들(특히, 뒤 가쪽다발에 있는 섬유들)은 무릎이 완전한 폄에 다다름에 따라 점점 더 팽팽하게 됩니다. 전방심자인대 섬유 외에도, 뒤관절주머니, 곁인대들의 일부, 그리고 모든 무릎 굽힘근육들 또한 폄 동안 비교적 팽팽해지고, 이것은 특히 체중지지 활동들 동안 무릎을 안정화 시키는데 도움이 됩니다.

완전한 무릎 폄의 마지막 50~60도 동안, 수축하고 있는 네갈래근에 의해 발생된 능동적인 힘은 정강뼈를 앞쪽으로 당기기 때문에, 앞쪽 미끄러짐의 관절운동형상학을 추진시킵니다. 전방십자인대의 신장된 섬유들에서 발생한 장력은 이런 앞쪽 미끄러짐이 크기를 제한하는데 도움이 됩니다. 전방십자인대의 손상이 의심될 때 앞끌림검사(Anterior drawer test)를 하게 되는데, 이 검사는 약 90도 굽힘된 무릎에서 정강뼈의 몸쪽 끝부위를 당기는 것입니다. 이것은 전방십자인대 손상에 따른 무릎의 상대적인 느슨함의 양을 측정하기 위한 검사방법 중 하나입니다. 정상적인 무릎의 경우, 전방십자인대는 앞쪽 병진운동에 대한 전체 수동저항 중 약 85%를 제공하게 됩니다. 반대쪽 무릎보다 8mm이상 더 많은 앞쪽 병진운동이 나타날 경우 전방십자인대의 손상 가능성을 제시합니다. 밑의 그림 B에서와 같이 뒤넙다리근(Hamstring)의 보호적 연축(Spasm)은 정강뼈의 앞쪽 병진운동을 제한하기 때문에, 전방십자인대 손상을 감출 수 있습니다.

그림출처 - 뉴만 KINESIOLOGY

임상적으로 네갈래근은 흔히 "전방십자인대 대항근"으로 언급됩니다. 네갈래근의 수축력이 전방십자인대의 대부분 섬유들을 상당히 신장시키기 때문입니다. 연구들에서는 15도 굽힘에서 최대 노력의 네갈래근 등척활동 이후 전방십자인대에서 4.4%의 변형을 보인다고 보고하였습니다. 전방십자인대를 변형시키는 네갈래근의 능력은 완전한 폄 상태에서 가장 크게 됩니다. 그 이유는 이러한 위치가 정강뼈에 대한 무릎힘줄의 정지각을 최대화 시키기 때문입니다(위의 그림 A). 이러한 정지각이 커질수록, 넙다리뼈에 대해 정강뼈를 앞쪽으로 미끄러지게 하는 네갈래근 힘의 비율은 더 커집니다. 정지각은 무릎굽힘이 커질수록 감소되기 때문에, 정강뼈를 앞쪽으로 미끄러지게 하고 전방십자인대를 신장시키는 근육의 능력은 감소됩니다.

전방십자인대 손상 기전

전방십자인대 손상에 필수적으로 공통된 한가지 변수는 이미 장력이 주어진 상태에서 인대에 주어진 높은 속도의 신장입니다. 이때 장력 스트레스가 생리학적 전방십자인대 장력의 양과 관계된 생체역학적 요소들은 서로 관련이 되어 있어 복잡합니다. 이러한 요소들에는 지면 반발력의 방향과 크기, 보호적인 근육 힘들의 양, 조절, 그리고 정확한 순서, 주변 조직들의 완전한 내구력, 그리고 무릎의 정렬과 위치가 포함됩니다.

전방십자인대는 흔히 전체적으로 파열되는 무릎의 인대입니다. 전방십자인대의 손상은 미식축구, 활강스키, 라크로스, 농구, 그리고 축구와 같은 높은 속도의 스포츠 활동 동안 15~25세 사이 사람들에게 흔히 발생합니다. 대부분의 전방십자인대 파열은 일시적인 무릎의 아탈구를 수반하여 뼈, 관절연골, 반달연골, 또는 MCL을 포함한 다른 조직들에 이차적인 외상을 유발합니다.

전방십자인대의 손상은 무릎 관절의 불안정성과 스트레스를 발생하는 운동형상학을 유발할 수 있습니다. 이로인해 무릎의 다른 구조들의 손상이나 악화를 쉽게 유발합니다. 전방십자인대는 자발적인 치유가 되지 않기 때문에 자가이식(Autograft)이나 동종이식(Allograft)을 이용한 수술적 재건이 흔히 추천됩니다. 이러한 재건술이 무릎의 기본적인 안정성과 기능을 회복하는데 있어 상당히 성공적이지만, 자연스러운 운동형상학을 완전히 회복하지 못하거나 어떤 경우에는 손상 이전의 근력을 완전히 회복하지 못하기도 합니다.

스포츠와 관계된 전방십자인대 손상의 약 70%는 접촉없이 또는 최소의 접촉 상황에서 일어납니다. 많은 비접촉성 손상은 점프에서 착지할 때, 또는 한쪽다리를 고정한 상태에서 빠르고 강력한 감속이나 방향전환 동안 일어납니다. 손상을 유발하는 기전들은 흔히 예측할 수 없으며 매우 빠르게 일어나기 때문에, 손상 시점에서 무릎에 적용된 정확한 방향과 유력한 방향이 항상 명확하지는 않습니다.

연구를 통해 확인된 착지와 관련된 3가지의 유해한 요소입니다. (아래의 그림 참고)

(1) 약간 굽힘된 또는 완전히 폄된 무릎에 대한 강력한 네갈래근의 활성,
(2) 무릎의 두드러진 "밖굽이 붕괴(valgus collapse)"
(3) 무릎의 과도한 가쪽돌림(즉, 고정된 정강뼈에 대한 엉덩관절에서의 과도한 안쪽돌림)

그림출처 - 뉴만 KINESIOLOGY

전방십자인대 손상에 대한 다른 흔한 기전으로는 발이 지면에 견고히 고정된 동안 발생된 무릎의 과도한 과다폄이 있습니다. 이론적으로 정상적인 폄운동형상학은 정강뼈에 대한 넙다리뼈의 과도한 뒤쪽 미끄러짐은 전방십자인대를 과신장시켜 파열시킬 수 있습니다(아래의 그림B 팽팽해진 ACL). 그러나 과다폄 동안, 고정된 정강뼈에 대한 넙다리뼈의 뒤쪽 미끄러짐은 전방십자인대를 과신장시켜 파열시킬 수 있습니다. 동시에 발생한 네갈래근의 큰 활성은 뒤쪽으로 미끄러지는 넙다리뼈에 대해 정강뼈를 앞쪽으로 당기기 때문에, 이러한 손상의 가능성을 증가시킵니다. 흔히 과다폄과 관계된 전방십자인대 손상은 큰 축돌림이나 밖굽이를 생산하는 힘들과 연관이 있기 때문에, 전방십자인대에서의 장력을 좀 더 증가시킵니다.

그림출처 - 뉴만KINESIOLOGY

오늘은 이렇게 전방십자인대의 해부학, 구조, 손상기전에 대해 알아보았습니다. 전방십자인대는 무릎의 대표적인 손상부위 중 하나이기 때문에 이것에 대해 이해하고, 스포츠에 참여하는 선수들의 부상을 예방할 수 있도록 훈련하는 것이 중요하겠습니다.

- 참고 - 뉴만 KINESIOLOGY