보행입각기의 초기 중기 후기 관절운동

보행입각기에 발에 부하가 주어질 때 일어나는 발의 회내와 회외는 하퇴와 거골이 고정된 종골에 대해 3개의 모든 운동면에서 회전운동이 일어나게 한다. 이런 중요한 운동학적 기능은 입각 초기, 중기, 후기에 거골하관절, 횡족근 관절, 그리고 내측아치 사이에서 일어나는 상호작용에 의해 조화를 이루게 된다.

보행입각기 초기 회내 운동

회내의 운동형상학적 기전들은 보행의 발뒤꿈치 닿기 바로 직 후에, 배측굴곡된 거퇴관절과 약간 회외된 거골하관절은 빠르게 저측굴곡과 회내를 각각 하게 된다. 입각기 초기 동안 거골하관절에서의 회내는 두 가지 기전에 의해 조절된다. 첫 번째, 지면 반발력이 지면과 외측 종골이 접촉하는 지점의 바로 내측을 통과하기 때문에, 종골은 외번쪽으로 기울어진다. 이와 동시에 일어나는 발뒤꿈치 닿기의 충격은 거골두를 수평면에서는 내측으로 시상면에서는 하방으로 밀어낸다. 종골에 대한 거골의 이러한 운동은 거골하관절을 외전과 배측굴곡시키게 된다. 이러한 운동들은 회내의 정의와 일치된다. 느슨하게 관절된 골격 모형은 이러한 동작을 시각화하는데 도움이 된다. 두 번째, 입각기 초기 동안, 경골과 비골, 그리고 작은 양으로 기여하지만 대퇴골은 초기 발뒤꿈치 닿기 이후에 내측으로 회전한다. 에워싸여 있는 거퇴관절의 형상 때문에, 하퇴의 내회전은 거골 하관절을보다 더 회내 되게 한다. 그러나 종골이 지면과 접촉하고 있는 상태에서 일어난 거골하관절의 회내가 오히려 하퇴의 내회전을 유발한다는 관점이 더 타당하다는 논쟁이 높아지고 있다. 입각기 초기 동안, 거골하관절에서 일어난 회내의 크기는 평균 약 2~3'로 매우 작으며, 이러한 운동은 평균 보행속력 동안 단지 1초의 1/4 정도밖에 지속되지 않는다. 회내의 크기와 속력은 좀 더 근위에 있는 하지 관절들의 운동형상학에 영향을 미친다. 이러한 효과는 보행의 초기 부하단계에서 과장되면서 매우 느리게 후족부를 회내시켜 보면 쉽게 평가될 수 있다. 고정되어 있으며 부하를 받고 있는 발로 서 있는 동안, 느리지만 강력하게 하퇴를 내측으로 회전시키면 후족부(거골하관절)에서의 회내 및 이와 동시에 일어나는 내측종아치의 하강을 볼 수 있다. 내회전을 시키는 힘이 충분히 강력하다면, 이러한 동작은 고관절의 내회전, 약간의 굴곡, 및 내전 그리고 슬관절의 외번 변형 또한 유발하게 된다. 역학적 기전(mechanical event)이라 불리는 이러한 작용들은 과장된 것이기 때문에, 정상보행 속력에서 정상적인 부하를 받고 있다면 이러한 작용들이 똑같은 양상으로 모두 나타나는 것은 아니다. 그렇지만, 하지는 서로 연결 되어 있는 결합체이기 때문에, 과도하거나 조절되지 않은 후족부의 회내는 역학적으로 연관된 관절들에서 하나 또는 그 이상의 작용을 유발될 수 있다. 임상적으로, 입각기 초기 동안 과 도한 회내를 보이는 사람은 외번슬 변형과 내측인대의 과신장에 의해 슬관절 내측의 통증을 호소하는 경우가 있다. 과회내의 원인이 외번인지 아니면 내번인지는 항상 명확하지가 않다. 비록 넓게 수용할지라도, 과도한 회내의 크기와 시기 그리고 하지의 과도한 내회전 사이에서 형성되는 운동형상학적인 관계는 아직 확실하게 확립되어 있지 않다. 과도한 회내와 관계된 통증의 상황들을 감소시키기 위한 많은 운동들과 보조기들을 적용하는 데 있어 기초가 되기에 중요하다. 회내를 정상적으로 조절함에 따라 얻게 되는 운동학적 이득들은 운동학적 관점에서, 입각기 초기에서 일어난 거골하관절의 조절된 회내는 여러 가지 유용한 역학적 효과를 가지고 있다. 거골하관절에서의 회내는 견고하게 지면에 고정되어 있는 종골에 대해 거골과 전체하지를 내회전 시킨다. 이러한 작용은 수평방향을 향하고 있는 거골하관절의 관절면들이 강력하게 뒷받침해 준다. 후경골근과 같은 회외근들의 원심성 활성은 회내를 감속시키는 작용을 하고 내측종아치의 하강에 저항한다. 이러한 관절의 기전이 없다면, 종골의 관절면 방향에 의해 하지가 내회전 할 때 머리를 포함한 전신이 지면에 대해 축돌림을 하게 될 것이다. 거골하관절에서의 조절된 회내는 중족부에 상대적인 유연성을 제공하여, 발이 다양한 형태의 보행면에 적응할 수 있도록 해준다.

보행입각기 중족부 회외운동

회외관계된 거골하관절에서의 운동형상학적 기전들은 전체 입각기 하지의 수평면 운동이 내회전에서 외회전으로 보행주기의 약 15~ 20%에서 바뀌게 된다. 발이 여전히 지면에 고정되어 있는 동안에 일어난 하퇴의 외회전은 반대쪽하지의 유각기 시작과 함께 동시에 일어난다. 입각기에 있는 발이 확실하게 지면에 고정되어 있다면, 대퇴골에 이은 경골의 외회전은 거골의 방향을 내회전에서 외회전으로 점차 바뀌게 한다. 그 결과로 보행주기의 약 35% 지점에서, 회내된(외번된) 거골하관절은 회외쪽으로 움직이기 시작한다. 후족부의 회외와 동시에 중족부와 전족부는 발이 완전하게 지면과 접촉된 상태를 유지하기 위해 상대적인 회내로 되어야 한다. 입각기 후반에서, 완전히 회외된 거골하관절과 상승되어 긴장된 내측아치는 중족부가 좀 더 단단한 지레가 되도록 전환시켜 준다. 비복근과 가자미근과 같은 근육들은 보행 또는 달리기의 밀기 단계 동안 이러한 안정성을 사용하여 힘들이 중족부를 통해 아킬레스건에서 중족골두로 전달되게 해 준다.어떠한 이유이던 간에, 입각기에서 비교적 늦게까지 회내를 유지하고 있는 사람들은 안정성이 요구되는 시점에서 중족부를 통한 안정성의 획득이 어렵게 된다. 결과적으로, 내측종아치를 강화시키기 위해 발의 내재근들과 외재근들은 과도한 활 동을 하게 된다. 시간이 지남에 따라, 이러한 근육에서의 과활동은 근피로와 정강이 부목과 같은 통증 증후군들을 유발하게 된다. 족근중족관절들은 발의 각 지선(ray)들에 대한 기저 관절 (base joint)들로서의 역할을 수행한다. 내측 설상골과 외측 설상골 사이에 제2중족골의 기저부가 쐐기처럼 끼어 있기 때문에, 가동성은 제2 족근중족관절이 제일 작다. 결과적으로, 손에서의 세 번째 지선과 유사하게 발의 두 번째 지선이 안정된 중심기둥(central pillar)을 형성하게 된다. 이러한 안정성은 전족부가 밀기의 역학을 준비하는 입각기 후반에 유용하게 사용된다. 가동성은 좀 더 주변부에 있는 족근중족관절들에서 크게 일어나는데, 이러한 관절들에서의 운동은 내번과 외번이 결합된 배측굴곡과 저측굴곡으로 주로 구성되어 있다. 첫 번째 지선에 있어, 배측굴곡은 내번과 함께 일어나고 저측굴곡은 외번과 함께 일어난다. 이러한 움직임의 결합은 족관절과 발에서의 회내와 회외의 정의에 정확하게 맞는 것이 아니기 때문에 비전형적인 것이 된다. 그럼에도 불구하고, 이 관절에서의 움직임들은 발의 내측면이 불규칙한 보행면에 좀 더 적응할 수 있게 해주는 것과 같이 유용한 기능들을 제공해 준다. 제1 족근중족관절은 내측종아치에 유연성을 제공한다. 보행의 부하반응기 동안, 첫 번째 지선은 체중부하의 힘을 받고 있는 상태에서 약간 배측굴곡된다. 첫 번째 지선의 뻣뻣함은 내측종아치의 충격흡수 능력을 제한할 수 있다.

보행입각기 후기 전족부 작용

전족부의 관절들은 족근중족관절에서부터 원위 지절간관절까지 각 지선과 연관된 모든 관절들을 포함하고 있다. 보행의 단계에 따라, 이러한 관절들은 전족부의 유연성이나 안정성에 대한 요소를 제공한다. 입각기 후기 동안, 중족부와 전족부는 밀기와 연관된 스트레스를 받아들이기 위해 비교적 안정되거나 경직되어 있어야 한다. 국소적인 내재근과 외재근의 활성 외에도, 발은 내측종아치에서의 증가된 장력에 의해 더욱더 안정된 다. 발끝으로 서 있기에서 증가된 장력은 권양기 효과(windlass effect)로 알려진 기전을 통해 일어난다. 권양기는 크랭크에 의해 돌아가는 실린더와 이 주위에 감겨 있는 줄로 구성된 잡아당기거나 들어올리는 기구이다. 줄은 저측근막과 비슷하고 실린더는 중족지절관절과 비슷하다. 정상적인 발에 있어, 외재성 저측굴곡근들의 수축은 종골을 상승시키기 때문에 체중을 중족골두쪽으로 이동된다. 이러한 결과로 일어난 중족지절관절들의 과신전은 내측종아치 내에 있는 저측근막을 신장시킨다. 신장된 저측근막에서 발생한 증가된 장력은 중족부와 전족부를 강화시켜 준다. 내재근들의 수축은 아치에 대한 부가적인 강화를 제공해 준다. 편평족(평발)이 있는 발은 대개 내측종아치를 잘 지지하지 못한다. 발가락 끝으로 서 있기를 시도할 때, 전족부는 체중부하에 의해 처지게 된다. 이러한 결과로 일어난 중족지절관절들의 감소된 과신전은 권양기 효과의 효율성을 제한하게 된다. 강력한 내재근들의 활성에도 불구하고, 아치는 여전히 편평하게 되고 중족부와 전족부는 불안정하게 된다. 근위지절골들에 붙는 저측근막 때문에, 중족지절관절들의 과신전은 내측아치를 통해 장력을 증가시키게 된다. 발뒤꿈치나 발의 대부분이 들리게 될 때, 체중은 내측에 있는 중족골들을 향해 전방으로 이동하게 되는데, 이곳에 있는 지방패드와 종자골들 그리고 두 번째 지선의 강직성은 저측굴곡들의 작용을 위한 적절한 기저면을 제공해 준다. 건강한 발에서 일어나는 것과는 대조적으로, 불안정한 평발을 가지고 있는 사람이 발가락 끝으로 서 있기를 시도할 때 신경근 결손은 없지만, 최대의 근 노력을 동원했음에도 불구하고 발뒤꿈치를 들어 올리는 양이 상당히 감소되어 있다. 효과적인 내측아치가 없다면, 체중에 의해 중족부와 전족부는 불안정하고 고정되지 않게 된다. 결과적으로, 감소된 중족 지절관절들의 과신전은 저측근막을 신장시키기 위한 권양기 효과의 효율성을 제한하게 된다.