윤활관절 구조(structure of synovial joint)는 근육(muscle)보다 중요합니다.

김형욱의 칼럼언어

 관절(joint)에는 움직임(movement) 여하에 따라, 그리고 관절(joint) 사이의 간격(gap) 정도에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 하지만 우리에게 있어 그중의 가장 관심사는 가동관절(movable joint)이라고 할 수 있는 윤활관절(synovial joint)입니다. 윤활관절(synovial joint)은 이름 자체에서도 느낄 수 있는 것처럼 움직임(movement)이 활발한 관절(joint)로, 우리가 일반적으로 알고 있는 대부분의 근육(muscle)들이 경유하며 인체의 위치 이동(position movement)과 수의적인 수축(conscious contraction)에 활용되는 관절(joint)을 의미합니다. 그렇다 보니 윤활관절(synovial joint)은 다른 관절(joint)에 비해 상이한 구조(structure)를 지니고 있습니다. 그리고 늘 강조하는 것처럼, 이러한 사실에 대해서 우리는 이 구조(structure)를 통해서 기능(function)을 유추하고 해석할 수 있게 합니다.

 

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 윤활관절(synovial joint)이라고 해서 다 같은 윤활관절(synovial joint)은 아닙니다. 움직임(movement)이 활발한 것은 분명하지만, 윤활관절(synovial joint)의 유형에 따라 정도의 차이는 존재합니다. 또한 이들 관절 형태(joint type)에 따라 자유도(degree of freedom)도 달리 발생합니다. 한 가지 면(plain)에서부터 세 가지의 모든 면(plain)까지, 이들 중 얼마나 많은 면(plain)상에서 움직일 수 있는지에 따라 자유도(degree of freedom)로 1에서부터 3까지 나눠집니다.
 이러한 사실에 대해서는 이전의 포스팅에서 다룬 적이 있습니다. 관절(joint)은 실제로 움직임(movement)이 발생하는 장소입니다. 움직임 축(movement axis)에 대해서 하나 이상이 골격의 위치(skeletal position)가 변화가 일어나는 장소입니다. 그렇다 보니 윤활관절의 유형(type of synovial joint)을 잘 파악할 수 있다면, 인체에서 활발한 움직임(movement)이 발생 가능한 다양한 부위에 맞게 특성을 이해하고 움직임(movement) 또한 이해할 수 있게 합니다. 이전에 작성했던 윤활관절의 유형(type of synovial joint)에 대해서는 아래에 링크로 소개합니다.

윤활관절(synovial joint)의 유형(type)에 따라 움직임(movement)은 결정됩니다.

 하지만 유형(type)이 달라도 변하지 않는 것이 있으니, 그것은 윤활관절 구조(structure of synovial joint)의 기본적인 형태학적 특성입니다. 움직임(movement)이 활발하게 발생하는 관절(joint)에서는 특정한 법칙(specific rule)과 같이 공통된 구조(common structure)가 관찰됩니다. 바로 아래에서부터 차례차례 살펴볼 것이지만, 이러한 구조(structure)들이 한데 모여 비로소 윤활관절(synovial joint)의 완전한 형태를 이루게 합니다. 물론 움직임(movement)이 활발한 와중에서도 더 나은 안정성(stability)을 발휘하는 데에 지대한 영향을 끼치는 구조물(structure) 또한 존재합니다.

 위의 그림은 윤활관절 구조(structure of synovial joint)의 기본 형태입니다. 여기에서부터 하나씩 살펴보면 됩니다.
 가장 먼저 살펴볼 성분은 연골(articular cartilage)입니다. 연골은 골단(epiphysis)의 표면(surface)을 덮는 조직(tissue)으로, 실질적으로 두 뼈가 만나 관절(joint)을 이룰 때, 더 많은 콜라겐 섬유(collagen fiber)로 함유된 골격(skeleton)끼리의 직접적인 만남을 이루지 못하게 합니다. 그러니까 연골(articular cartilage) 없이 두 뼈의 끝부분(epiphysis)이 직접적으로 서로 만나게 된다면, 관절 표면(joint surface)(joint surface)에 더 많은 스트레스와 나아가서는 손상(injury)을 야기할 것입니다. 따라서 비교적 좀 더 부드러운 연골(articular cartilage)이 골단(epiphysis)을 덮어 관절 표면(joint surface)에 전해질 수 있는 압박력(comperession force)을 충분히 흡수(absorption)하고 뼈를 보호(protection)할 수 있게 합니다. 이렇게 연골(articular cartilage)은 골단(epiphysis)에 형성되어 있으니, 좀 더 정확히는 관절(joint)을 이루게 되는 하나의 골격(skeleton)에 대해서 근위 골단(epiphysis)과 원위 골단(epiphysis) 모두를 덮고 있다고 할 수 있습니다.
 연골(articular cartilage)은 관절(joint)에서의 잦은 마찰(friction)과 잘못된 움직임(abnormal movement) 등에 의해 손상(injury)을 입을 수 있습니다. 특성상 부족한 혈관(blood) 분포에 의해서 손상(injury) 시 회복능력(restoration ability) 또한 타 조직(tissue)보다 떨어집니다. 그만큼 한 번 손상(injury) 당하면 지속적으로 주의하고 관리해야 하는 조직(tissue)이라고 할 수 있습니다. 만약 연골 조직(articular cartilage tissue)이 만성적으로 손상(chronic injury)을 입고 닳게 되는 경우, 그리고 나이가 들어감에 따라 관절(joint) 주변의 연부조직(soft tissue)들의지지(supportiong)와 보충 없이 단독적인 기능(function)으로만 관절의 안정성(joint stability)을 꾀한다면, 언제는 퇴행성 관절염(degenerative arthritis)과 같은 근골격 질환(muscular skeletal disease)과 기능부전(dysfunction)의 가능성에 놓이게 될 것입니다.

 다음으로는 윤활막(synovial membrane)과 윤활액(synovial fluid)입니다. 윤활막(synovial membrane)은 관절(joint)의 전체를 감싸는 첫 번째 조직(tissue)이라고 할 수 있습니다. 이 자체만으로도 관절(joint)을 보호(protection)하는 역할을 담당합니다. 또한 윤활관절(synovial joint)이라는 이름에 걸맞게, 윤활막(synovial membrane)은 그 내부로 윤활액(synovial fluid)을 분비합니다. 윤활액(synovial fluid)은 맑고 점성(viscosity)이 있는 액체(fluid)로, 이 액체(fluid)가 닿게 되는 연골(articular cartilage)에 영양분을 공급(nutrient supply)하는 동시에 관절연골(articular cartilage)의 두 지점 사이의 공간(space)을 충분히 확보시켜주게 만다는 물질입니다. 이로 인해서 관절 양 사이의 연골(articular cartilage) 또한 직접적으로 닿지 않게 만들어줍니다. 윤활액(synovial fluid)은 휴식을 취할 때, 특히 수면(sleep) 중에 보충되며, 활동 중 소비(consumption)되며 그 양이 감소될 수 있습니다. 관절액(articula fluid)은 충분한 영양소 흡수(nutrient absorption)와 관절(joint)로의 적절한 자극(stimulation)이 가해져야 충분히 생성(creation) 및 분비(secretion)됩니다. 따라서 윤활관절(synovial joint)을 건강하게 유지하려면 수준에 따라 적절한 움직임(movement) 활동을 지속시켜야 합니다.
 윤활막(synovial membrane)은 관절(joint)을 감싸고 있기는 하지만, 이와 같이 관절(joint)을 감싸고 있는 조직(tissue) 중에서는 상대적으로 장력(tension)이 약합니다. 이러한 취약성을 보충하기 위해서 몇 가지 조직(tissue)이 이보다 겉층(superficial layer)에서도 감싸고 있는데, 윤활막(synovial membrane) 바로 겉층(superficial layer)에서는 관절주머니(articular capsule)가 덮고 있습니다. 관절주머니(joint capsule)는 앞서 이야기한 것처럼 윤활막(synovial membrane)보다 더욱 질긴 섬유막(fibrous membrane)으로 되어 관절 내부(interarticular)를 좀 더 효과적으로 보호(protection)할 수 있게 합니다. 하지만 윤활막(synovial membrane)은 우리가 익히 알고 있는 근육(muscle)이나 몇 가지 특정 인대(ligament)와 같이 구조적인 결함(structure defect)과 기능이상(dysfunction)이 쉽게 유발될 수 있습니다. 예를 들어, 관절주머니(joint capsule)도 주변 조직(tissue)과 함께 유착(adhesion)이 발생될 수 있으며, 유착(adhesion)이 발생된 지점에 따라 윤활관절(synovial joint)의 정렬 구조(alignment structure)를 변화시킬 수 있습니다. 이런 경우에는 단순히 근육(muslce)만 이완(relaxation)하거나 신장(lengthening)한다고 해서 해결되지는 않습니다. 또한 관절 자체를 타겟으로 하여 매뉴얼테라피(manual therapy)를 수행하는 관점에서도, 관절주머니(joint capsule)의 길이(length)와 탄력성(elasticity)이 정상적으로 유지되어야 효과적인 수행이 가능합니다.

 다음으로 소개하는 조직(tissue)은 인대(ligament)입니다. 인대는 아마 지금까지 소개했던 윤활관절 구조(structure of synovial joint)를 이루고 있는 조직(tissue) 중에서 가장 친숙한 조직(tissue)일 겁니다. 인대(ligament)는 관절(joint)을 감싸는 조직(tissue) 중 가장 외측(lateral)을 감쌉니다. 다른 무엇보다 가장 질긴 섬유(durable fiber)로, 두 뼈가 이루는 관절(joint)에서 그만큼 가장 가장 장력(tension)을 생산해냅니다. 하지만 이것은 인대(ligament)가 신장되는 방향(lengthening direction)에서만 발생되는 힘(force)입니다. 인대(ligament)는 동적 안정자(dynamic stabilizer)인 근육(muscle)과 달리 정적 안정자(static stabilizer)로 기능(function)하기 때문에, 관절의 유격(joint gap)이 일정 지점 이상 벗어나거나, 혹은 특정 방향(specific direction)에서 너무 과도한 각도로 움직임(movement)이 비롯될 때 해당 움직임(movement)의 추가적인 움직임(movement)을 제한시키는 역할로 작동합니다. 하지만 외력(external force)이 인대(ligament)의 장력(tension)보다 너무 강할 때, 인대(ligament)가 이를 제한시키지 못하고 신장(lengthening)될 수 있으며 이것은 인대(ligament)의 손상(injury)으로 이어집니다. 이것이 우리가 알고 있는 염좌(sprain)로, 인체에서는 우리의 일상적으로 쉽게 마주하는 정렬(alignment)과 움직임(movement)에 맞게, 염좌(sprain)가 빈번한 몇몇 인대(ligament)들이 존재합니다. 염좌(sprain) 이후 회복(recovery)이 이루어졌다 하더라도, 인대(ligament)는 가소성(plasticity)으로 인해 원래의 길이(normal length)로 돌아가지 못하며, 신장된 해당 길이(lenthening length)에서부터 그에 맞는 장력(tension)을 발생시킵니다. 손상(injury) 이후에는 손상(injury) 이전보다 인대(ligament)가 신장된 상태(lnethening condition)이니, 관절의 유격(joint gap)과 가동 범위(ROM)는 그만큼 좀 더 증가될 가능성이 높습니다. 물론 관절의 안정화(joint stability)는 정적 안정자(static stabilizer)인 인대(ligament)로만 이루어지는 것이 아니기 때문에, 이외의 조직(tissue)들이 충분히 강력하다면 인대(ligament)의 장력(tension)을 어느 정도 대신할 수 있습니다. 따라서 과거에 염좌(sprain)를 심하게 당했다면, 혹은 만성적으로(chronic) 당했다면 지속적인 사후 관리가 필요합니다. 인대(ligament)를 대신하기 위해서 말이죠.

 다음으로는 다시 관절 내부의 공간(interacticula space)으로 들어가야 합니다. 바로 반달연골(articular cartilage)(meniscus)과 지방패드(fat pad)를 살펴보기 위해섭니다.
 이들 조직(tissue) 또한 윤활관절 구조(structure of synovial joint)를 이루는 기본 형태 중 빠질 수 없는 구조(structure)입니다. 반달연골(articular cartilage)은 앞서 설명한 관절연골(articular cartilage)입니다. 다만 그 모양이 반달과 비슷한 모양이기 때문에 이러한 이름으로 명명되었습니다. 반달연골(articular cartilage)은 부족한 관절면(joint surface)의 접촉면적(contact area)을 넓혀줍니다. 그러니까 이것은 관절의 안정성(joint stability)을 높여준다고 할 수 있습니다. 안정성(stability) 도모를 위해서 관절면(joint surface)의 접촉면적(contact area)은 대단히 중요합니다. 쉽게 설명해서, 관절(joint)을 이루어 두 뼈가 만나게 되는 지점의 면적(contact area)이 좁으면 좁을수록 당연하게도 관절(joint)의 일부 특정 지점(specific area)에만 국한된 압박력(compression force)이 가해질 것입니다. 하지만 반대로 두 뼈가 만나게 되는 지점의 면적(contact area)이 넓으면 넓을수록, 전자와는 다르게 관절(joint)이 닿고 있는 비교적 넓은 표면에 골고루 압박력(compression force)이 분산될 것입니다. 따라서 반달연골(articular cartilage)은 앞서 소개한 관절연골(articular cartilage)의 구조만으로는 부족한 관절면(joint surface)의 접촉면적(contact area)을 충분히 확보시키게 합니다.
 또한 뿐만 아니라 지방패드(fat pad)도 위와 같은 기능(function)을 담당합니다. 연골(articular cartilage)은 노화(aging)나 손상(injury) 여부에 따라서 퇴화(atrophy) 및 스크래치(scratch)가 발생할 수 있으며, 그에 따라 관절의 안정성(joint stability)도 감소됩니다. 하지만 회복(recovery)이 쉽게 이루어지기 어렵기 때문에, 이런 경우에는 지방패드(fat pad)로 대신할 수 있습니다. 물론 이와는 별개로 반달연골(articular cartilage)이 존재하지 않지만 그를 보충해야 하는 지점, 그리고 두 뼈가 윤활관절(synovial joint)을 이룰 때 관절(joint)의 양 바깥쪽(lateral)의 부족한 접촉면적(contact area) 또한 살려주는 방향으로 제시되는 조직입니다. 지방(fat)은 이렇게 우리 몸을 이루는 영양소(nutrient) 중에서 단백질(protein)과 더불어 형태를 띠게 하며, 더 나아가서는 조직(joint)들의 활주능력(sliding ability)도 온전히 보전해줄 수 있는 역할을 담당합니다.

 그것을 윤활주머니(bursa)에서도 관찰할 수 있습니다. 윤활주머니(bursa)는 흔히 호떡주머니로 비유합니다. 마치 호떡과 같이 비슷한 납작한 모양에다가, 그 내부에는 소량의 윤활액(synovial fluid)이 내재되어 있기 때문입니다. 해당 조직(tissue)은 마찰(friction)이 잦은 부위에서 마찰력(friction force)을 감소시켜줍니다. 그러니까 윤활관절(synovial joint)에 인접한 조직(tissue)들끼리 비벼질 때, 그 조직(tissue)들끼리 서로 잘 미끄러질 수 있게 만듭니다. 이것이 앞서 제시했던 활주능력(sliding ability)이기도 합니다.
 윤활주머니(bursa)는 관절(joint)이 형성되는 바로 외부 근처에서 관찰됩니다. 이곳은 사진에서 관찰할 수 있는 것처럼, 말 그대로 관절(joint)이 형성되는 바로 근처 지점, 그리고 근육(muscle)이 힘줄(tendon)을 통해서 뼈(bone)에 부착(attachment)될 때, 근육(muscle)의 부착지점(attachment area)의 인접한 장소에 형성되어 있습니다. 이것은 근육(muscle)이 수축 과정(contraction process)을 통해서 골격의 각도(skeletal angle)를 바꿀 때, 다시 말해 뼈(bone)의 위치 이동(position movement)을 시킬 때 실질적으로 뼈(bone)를 잡아당기는 지점이 부착지점(attachment)이라고 할 수 있습니다. 게다가 근육(muscle)이 뼈(bone)에 힘줄(tendon)을 통해서 부착(attachment)될 때, 힘줄(tendon)은 근섬유(muslce fiber)의 부분보다 훨씬 더 가느다랗고 날카로워지면서 질긴 섬유(durable fiber)로 변화됩니다. 그렇다 보니 근육(muscle)으로 하여금 뼈(bone)를 잡아당기며 관절 운동(joint movement)을 수행할 때, 힘줄이 관절(joint) 주변부에 스크래치(scratch)를 가할 수 있습니다. 이를 예방(prevention)하기 위해서도 윤활주머니(bursa)가 필요한 것입니다.

 물론 지금까지 언급한 조직(tissue) 이외에도 혈관(blood vessel)과 신경(nerve), 그리고 근막(fascia)까지 더해서 수많은 조직(tissue)들이 형성되어 있습니다. 관(vessel)은 각각의 경로(pathway)를 통해 에너지(energy)를 주입하는 동시에, 자극(stimulation)과 반응(reaction)을 일으키기에 필수 요소로 작용합니다. 특히나 윤활관절(synovial joint)이라면, 혈관(blood vessel)을 통해서 지방(fat)을 저장(storage)하는 역할을 더 많이 해낼 것이며 (왜냐하면 체간 골격(trunk skeleton)에 비해 사지 골격(limb skeleton)이 운동성(mobility)이 활발하기 때문에), 신경(nerve)을 통해서 근육(muscle)의 모든 반응(reaction)을 수의적 및 불수의적(voluntary & involuntary)으로 유도할 것입니다.
 결과적으로 지금까지의 구조물(structure)들이 모두 더해져, 비로소 완전한 윤활관절(synovial joint)이 되는 것입니다. 이것인 윤활관절 구조(structure of synovial joint)의 기본 형태입니다. 다시 말해, 운동성(mobility)이 활발하기 위해서는 위와 같은 구조물(structure)들이 모두 필요하다는 것입니다. 하나같이 고유의 역할을 지니지만, 이들은 모두 더해졌을 때 관절(joint)을 효과적으로 가동(mobility)시킬 수 있는 조건에 부합됩니다.
 중요한 것은 윤활관절 구조(structure of synovial joint)는 근육 구조(muscle structure))보다 중요합니다. 근육(muslce)은 골격(skeleton)의 형태와 쓰임에 맞게 부착(attachment)되고 발달되면서 그 형상을 달리 합니다. 가동관절(movable joint)은 안정성(stability)이 부동관절(immovable joint)에 비해서 상대적으로 취약하지만, 그것은 근육(muscle)이 대신합니다. 우리가 근육(muscle)에 대해서 보편적으로는 움직임(movement)의 기능(function)만을 최우선적인 기능(function)으로 꼽지만, 동적 상태(dynamic condition)보다는 정적 상태(static condition)에서의 기능(function)을 먼저 수행하는 것이 우선입니다. 근육(muscle)은 우리에게 동적 안정자(dynamic stabilizer)로 알려져 있지만, 근육(muscle)은 특성상 수축성(contractibility)과 탄력성(elasticity)으로 인해 정적 상태(static condition)에서도 장력(tension)을 발휘합니다. 물론 인대(ligament)나 근막(fascia)과 같이 강력한 장력(tension)은 아니지만, 근육(muscle)은 그 넓은 부피(volume)와 면적(area), 그리고 개수로 무시하지 못할 만큼 정적으로도 안정성(static stability)을 발휘합니다. 그리고 지극히 당연스럽게도, 이것은 윤활관절(synovial joint)이기 때문에 확보시켜야 하는 능력이 불충분할 때, 그럴수록 근육(muscle)으로 비워진 능력을 보충하려 합니다. 따라서 신체의 각 부위별 윤활관절(synovial joint)에 대해서, 해당 관절마다의 고유한 구조(structure)와 특징을 이해할 수 있다면, 해당 관절(tissue)을 경유하는 근육(muscle)에 대해서도 구조적 및 기능적 특성(structural & functional characteristic)을 파악할 수 있는 것입니다.
 우리는 모든 근육(muscle)이 골격(skeleton)에 부착(attachment)되어 있다는 것을 압니다. (일부 골격(skeleton)에 부착(attachment)되지 않는 섬유(fiber)들은 무관절근육(nonarticula muscle)으로, 골격(skeletono)을 대신하는 조직(tissue)에 부착(attahment)되긴 합니다. 이 역시 골격(skeleton)을 대신한다는 관점에서 동일하게 여겨도 괜찮습니다.) 하지만 우리는 근육(muscle)을 이해하기에 앞서 골격(skeleton)을 충분히 이해하지 못하고 있습니다. 근육(muscle)을 온전히 이해하기 위해서는, 이미 근육(muscle)의 쓰임이 골격의 형태(skeletal structure)에 의해서 반영되기 때문에 골격(skeleton)의 특성과 그 골격(skeleton)을 이루고 있는 모든 조직(tissue)을 한데 아울러야 합니다. 그러고 나서 보게 된 근육(muscle)은, 그때서야 그 근육(muscle)을 제대로 이해할 수 있을 것입니다.

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 김형욱이 읽어주는 '윤활관절 구조(structure of synovial joint)'

 결국, 움직임(movement)이라는 것이 발생되는 장소도 근육(muscle)이 아닌 관절(joint)입니다. 그리고 더 정확하는 지금까지 살펴본 윤활관절 구조(structure of synovial joint)를 충족시킬 수 있는 장소에서만 발휘됩니다. 그러기 때문에 근육(muscle)을 더 잘 알기 위해서가 아니라, 움직임(movement)을 더 잘 알기 위해서라도 관절(joint)을 잘 알아야 합니다.
 관절(joint)은 간단해 보이지만, 모든 조직(tissue)들이 한데 아우러질 때에는 그리 간단하지 않습니다. 이들이 윤활관절(synovial joint)만의 성격을 매 순간 유지해주고, 움직임(movement)과 중심화(centration)를 동시에 충족시키기 위해서 끊임없이 상호 협력적으로 기능(function)을 수행하고 있기 때문입니다. 우리는 근육(muscle)에 대해서 동시수축(co-contraction)과 짝힘(couple force)와 같은 것들을 배우지만, 이것은 넓은 관점에서 꼭 근육(muscle)에서만 발생되는 현상들은 아닙니다. 관절(joint) 또한 단방향의 구조(one way structure)나 단일의 조직(tissue)으로만 이루어질 수 없기 때문입니다.

 

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