보행운동의 시상면 전두면 수평면의 분석

이동의 운동학은 신체 위에 표시점으로 머리의 정점, 장골능, 관절중심, 뼈의 장축에 표시하여 그 점의 움직임을 기록함으로써 연구할 수 있다. 이들 표시점의 움직임 경로를 시상면, 전두면, 수평면에 투영시키면 3차원의 기록이 얻어진다.

시상면 보행운동 

보행 주기에서 신체의 수직진동(vertical oscillations)은 시상면에서 2 회 관찰된다. 이 점들은 각 하지의 중간

입각기 때 가장 높고 양하지 지지기에서 가장 낮게 되는 완만한 싸인곡선을 만든다. 신체 중심(S2)의 진동은 2~5cm로 보폭과 보행속도에 달려 있다. 시상면에서 고관절, 무릎관절, 발목관절의 큰 각운동(angular motion)이 일어난다. 골반은 정상적인 속력으로 걷는 동안 골반의 전방경사와 후방경사의 양은 작으며 단지 평균 3도의 운동이 있다. 골반의 양하지 지지 동안에 후방경사가 작게 나타나고, 중간입각기 직후에 약간 전방경사 위치가 된다. 고관절은 한 번의 굴곡과 신전이 있는데, 뒤꿈치 닿기 때 약 30도의 굴곡이 필요하고, 체간이 발 위를 지나 전방으로 나아갈 때 고관절(요추포함)은 평균 10도 신전된다. 고관절 움직임 양은 보행속력에 비례한다. 무릎관절은 한 보행주기에서 2회의 굴곡 및 신전이 있다. 뒤꿈치 닿기는 무릎관절이 거의 신전상태에서 발생되고 즉시로 무릎관절 10~15도의 굴곡이 일어나며 이는 충격흡수를 위해 중요하다. 무릎관절은 입각기동안 다시 신전되고 뒤꿈치 들기에서 굴곡을 시작한다. 두 번째 굴곡은 유각기에 발생되고 바닥에서 유각기 발을 들어 올리기 위해 60~70도 정도 굴곡이 일어난다. 뒤꿈치가 닿는 순간에 발목관절은 배측 및 저측굴곡 사이의 중립자세에 놓이고, 지면에 발바닥 전체가 닿도록(발바닥 닿기) 하기 위해 관절은 빠르게 저측굴곡한다. 뒤꿈치 들기와 발가락 떼기 사이의 입각기 동안에 발생되는 시상면상에서의 중족 지절관절 (MTP)의 운동은 필수적인 운동이다. 발바닥 닿기 시 중족 지절관절은 중립위치에 놓여 있다. 발목이 뒤꿈치 들기에서 발가락 떼기 직전까지 중족지절관절은 거의 45~55도까지 과신전된다. 이 폐쇄성운동에서 경골은 고정된 발 위를 지나 전방으로 나아가 발목관절이 약 10도의 배측굴곡 상태가 된다. 뒤꿈치가 들리고(뒤꿈치 들기) 두 번째 저측굴곡이 일어나며 최고 20도가 된다. 발가락 떼기의 개방성사슬운동에서 족관절은 지면에 발이 닿지 않기 위해 발은 중립위치로 배측굴곡된다. 보행주기의 입각기에서 발목관절의 시상면 운동은 저측굴곡 0~20도, 배측굴곡 0~10도 범위 내에서 일어난다. 아킬레스건이 단단하여 입각기동안 배측굴곡이 결여된다면 발뒤꿈치 떼기가 일찍 일어난다. 또한 종족 지절관절의 염좌 같은 손상이나 퇴행에 의해 과신전이 제한되면 발가락이 과도하게 외측으로 향하는 보행이 나타난다. 따라서 중족지절관절의 통증이나 운동제한은 보행능력에 큰 지장을 주게 된다.

전두면 보행운동 

머리와 체간은 입각기 동안 지지면 위를 외측으로 이동한다. 최대의 외측 변위(lateral displacement)는 단일 입각기 (unilateral stance) 시에 일어나고 각 방향으로 약 2 cm가 된다. 보행을 시상면과 전두면에서 볼 때 S2에 위치하는 중심은 우측 단일 입각기에서 높게 우측에 위치하며, 양하지 지지기에서 낮고 중앙선을 지나, 좌측 단일 지지기에서 다시 높아지고 좌측으로 간다. 단일 입각기에서 골반은 반대 측 유각기 쪽으로 약 8도의 경사가 일어난다. 이 작은 움직임의 목적은 첫째, 입각기의 고관절 외전근을 신장시켜 그들의 힘을 증가시키고(길이-장력), 둘째, 유각기 하지의 중심이 올라가는 것을 감소시켜 에너지 소모를 감소시킨다. 정상보행에서 거골하관절(subtalar joint)과 횡족근관절(transverse tarsal joints)에서는 복잡한 삼면 운동이 일어나는데, 주된 운동은 전두면에서의 회내와 회외(종골의 내반과 외반)이다. 뒤꿈치 닿기에서 폐쇄성사슬운동이 시작된다. 다리는 내측으로 회전하고 거골이 함께 이동되며, 지면에 고정된 종골은 거골하관절에서 외반되고, 발은 회내 된다. 또한 종골의 외반은 거주관절(talonavicular joints)과 종입방관절(calcaneocuboid joints)의 축을 평행하게 하여 횡족근관절을 유연하게 하며, 종족궁(longitudinal arch)을 낮춰주게 된다. 회내는 최대 약 5도 이고 발바닥 닿기 바로 직후에 일어난다. 입각기 초기에 발의 유연성은 충격흡수 및 울퉁불퉁한 지면에 발이 잘 놓이도록 하는데 필수적이다. 중간입각기에서 족근관절은 추진력을 제공하기 위해 필요한 경직된 구조로 변한다. 하지는 발바닥 닿기에서 외회전이 시작되고 거골도 따라서 이동되고 고정된 종골은 내반 되고 발은 회 외된다. 종골의 내반은 거주관절 및 종골입방관절의 축이 서로 빗나가게 하고, 횡족근관절을 경직되게 하거나 고정시킨다. 뒤꿈치가 들리고 중족지절관절(MTP)은 과신전되고 족저건막(plantar aponeurosis)은 팽팽하게 되어 회외를 더욱 증가시키며 이는 발을 경직되게 한다. 최대의 내반은 발가락 떼기에서 일어나고 약 5도이다. 비록 발목관절의 움직임은 적지만 보행에서 대단히 중요하다. 만일 그 움직임이 너무 크거나 또는 작거나, 보행주기의 다른 시기에 운동이 일어나면 통증과 기능장애가 발에 영향을 줄뿐만 아니라 운동사슬에도 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 지나치게 회내가 된 하지는 뒤꿈치 닿기 후 다리와 대퇴는 과도한 내회전운동이 일어나고, 입각기 초기 굴곡에서 무릎이 중간선(내측)을 향하게 된다. 그런 비정상적인 면에서의 운동은 무릎관절에 통증이나 슬개대퇴관절면의 궤적문제를 일으킨다.

수평면 보행운동

수직축 주위로 회전운동은 고관절과 척추에서 일어난다. 이 회전운동은 우측 팔과 좌측 다리가 앞으로 흔들리는 것처럼 어깨와 골반의 상반작용에서 볼 수 있다. 상부 척추와 어깨는 시계반대방향으로 회전하고 다음 걸음에서는 반대방향으로 회전한다.회전의 범위는 보행속도에 따라 증가하고, 흉추 7번 주위에서 최소의 회전이 있음을 확인하였다. 고관절에서 골반은 입각기를 축으로 전방으로 회전하는데, 이 동작을 임상적으로 골반걸음 (pelvic step)이라 부른다. 이 회전의 크기는 느린 보행에서 앞쪽으로 4도 회전하고 뒤쪽으로 4도 회전하여 골반 전체 회전범위는 8도 된다. 속도가 증가하면서 전체범위가 10~20도까지 증가한다. 골반 전방회전의 가장 클 때는 고관절의 굴곡(30도) 최대와 함께 초기 접지기에 나타난다. 골반회전과 함께 대퇴 및 경골, 비골의 내. 외회전이 동반된다. 하지 전체는 유각기 동안과 발바닥 닿기까지의 입각기 동안 내회전이 일어난다. 이어서 뒤꿈치 닿기부터 폐쇄성사슬운동에서 하지는 외회전이 일어나며 발가락 떼기에서 외회전이 최대가 된다. 무릎에서 체중을 흡수할 때 내회전이 일어난다. 입각기 내내 경골은 내회전이 슬관절을 점차 내측으로 회전을 만든다. 유각기 동안 뒤꿈치 닿기 위해서 외회전이 일어난다.