【뉴만 정복하기】Chapter 2. 관절주위 결합조직의 유형들 : 치밀결합조직, 관절연골, 섬유연골
안녕하세요 몸의 기능을 관리하는 기능치료사입니다.
물리치료의 기본 서적 뉴만의 정복을 돕기 위해 최대한 쉽게 설명하려 합니다.
오늘은 관절주위 결합조직의 유형인 치밀결합조직, 관절연골, 섬유연골에 대해 알아보겠습니다.
치밀결합조직 (Dense connective tissue)
관절을 싸고있는 대부분의 비근육성 "물렁조직"인 관절주머니의 섬유층, 인대, 그리고 힘줄이 치밀결합조직에 해당됩니다. 치밀결합조직은 섬유모세포의 수가 극히 적고, 혈액공급이 제한되어 있기 때문에 비교적 회복 능력이 떨어집니다. 그리고 비교적 낮거나 중간정도의 프로테오글리칸과 탄력소의 비율을 가지고 있어 힘을 분산시키거나, 장력에 의해 늘어났다 다시 줄어드는 능력이 떨어집니다.
치밀결합조직은 비교적 유형 Ⅰ 아교섬유들로 꽉차 있어 잘 늘어나지 않는 굵은 섬유로 형성되어 있으며, 저항에 뻣뻣하며 강합니다.
그럼에도 불구하고 물리적으로 부하를 받거나 스트레스를 받게 되면 대사활동이 증가하여 자극에 대한 기능적 적응을 보이게 됩니다. 바탕질 내에 있는 섬유모세포에 가해진 부하는 아교질과 GAG의 합성을 증가 시켜 조직의 뻣뻣함이나 최종 파열 지점을 변화시키기도 합니다.
불규칙성과 규칙성 치밀결합조직
공간적 방향에 따라 두가지로 나뉘는데 이는 불규칙성과 규칙성 치밀결합조직입니다. 불규칙성 치밀결합조직은 관절주머니의 섬유층이 해당되며, 바탕질내에 있는 아교섬유들의 방향은 불규칙하여 나선형 특성에 의해 다양한 방향으로의 장력에 저항할 수 있습니다. 아래 그림을 보겠습니다.
위 그림은 방향이 위 아래, 양 옆으로 두가지 방향이지만 실제 인체의 치밀결합조직은 더욱 다양한 방향을 갖습니다. 선을 아교 섬유의 방향으로 본다면 초록색 선은 위 아래쪽을 장력에 대하여 저항을 할 수 있으며, 노랑색 선은 양 옆의 장력에 대하여 저항을 할 수 있습니다. 따라서 불규칙성 치밀결합조직은 다양한 방향에서의 장력에 대하여 저항을 할 수 있습니다. 인체의 대표적인 예로는 다양한 움직임을 갖는 어깨관절이나 엉덩관절의 관절주머니가 있습니다.
규칙성 치밀결합조직은 인대와 힘줄이 해당되며, 아교섬유들이 서로 평행하게 정돈 되어 있습니다. 이러한 아교섬유들은 긴 축에 대해 거의 평행하게 신장될 때 가장 효율적으로 기능할 수 있습니다. 느슨한 상태에 있다가 평행한 장력이 발생하여 팽팽한 상태가 된 아교섬유는 제한 정도 이상의 뼈의 이동을 막습니다.
위 그림은 초록색 선과 평행한 장력인 위, 아래 방향의 장력에는 반응하여 저항하나 수직적인 좌우의 장력에는 반응하지 못하는 것을 보여줍니다.
치밀결합조직이 손상됐을 때의 불안정성과 근육의 상관관계
외상이나 질병으로 인해 관절이 제 위치에서 벗어나지 않게 잡아주는 관절주머니나 인대에 느슨함이 생겼을 때, 관절 안정성에 문제가 생깁니다. 이 때 근육이 관절 안정성이 감소한만큼 관절의 안정성을 높이기 위해 더욱 힘을 사용합니다. 다만 치밀결합조직인 인대나, 관절주머니 등에 비교 했을 때 근육은 관절에 완벽한 안정성을 제공하기 어렵습니다. 2가지 이유로 설명이 가능한데 첫번째로는 근육은 인대에 비해 반응 시간이 늦습니다. 관절이 제 위치를 벗어날 때 반응하는 근육의 능동적인 힘은 반응시간과 전기역학적인 지연이 있기 때문에 인대보다 더 늦게 반응하게 됩니다. 두번째로 구조적인 문제에 있습니다. 근육은 관절의 움직임을 제한하기 위한 이상적인 정렬을 가지고 있지 않기 때문에 관절에 대해 가장 최적의 안정성을 제공한다고 보기 어렵습니다.
힘줄
힘줄은 근육과 뼈사이에서 큰 장력을 전달하도록 되어 있습니다. 힘줄에 있는 유형Ⅰ 아교섬유들은 완전히 길어지게 되면 높은 장력을 제공합니다. 유형Ⅰ 아교섬유들은 잘 늘어나지 않는 굵은 섬유로 되어 있고 뻣뻣하여 장력에 강하게 저항하지만, 근육의 힘은 강하기 때문에 이러한 뻣뻣한 힘줄도 늘리게 됩니다. 구조적으로 강력하지만 높은 장력을 받게 되면 힘줄도 다양한 양으로 길어질 수 있습니다.
관절연골 (Articular cartilage)
관절연골은 관절이 충격을 받는 부하 지지면을 형성하고 있는 인체의 다른 유리연골과는 다르게 특수화된 형태로 이루어져 있습니다. 관절하는 부분의 뼈 끝을 덮고 있는 연골의 두께는 압박력에 따라 달라지는데 부하가 적은 부위는 1~4mm정도이며, 부하가 높은 부위는 5~7mm정도로 2~7배 정도 차이가 납니다.
인체내에 있는 대부분의 유리연골과는 다르게 관절연골은 연골막이 없습니다. 연골막이 없으면 강한 자극에도 이상적인 부하 지지면을 형성하여 뼈에 큰 무리가 없도록 도울수 있지만, 연골막은 밑에 있는 조직을 유지하고 치유하기 위해 신속한 원시세포 공급과 여러 혈관을 가지고 있기 때문에 이러한 장점을 연골막이 없는 관절연골은 이용할 수 없습니다.
관절연골의 손상
관절연골은 연골밑뼈로 가는 압박력을 분산시키고, 관절면들 사이의 마찰을 감소시킵니다. 관절면 사이에 존재하는 관절연골과 윤활액에 의하여 관절 사이의 마찰계수는 매우 낮습니다. 대략 0.005~0.2정도인데 얼음과 얼음 사이의 마찰계수가 0.1이므로 이보다 5~20정도가 더 낮고 미끄럽다고 보시면 됩니다. 그만큼 손상의 정도가 매우 낮게되는데 본인의 근력에 비해 체중이 높거나 큰 충격을 받게 된다면 손상의 위험도가 높아집니다. 특히 관절연골은 연골막이 없기 때문에 스스로의 치유가 어려워 손상 시 빈약하게 치유되거나 전혀 치유가 되지 않아 수술적 치료를 받아야 할 확률이 높습니다.
섬유연골 (Fibrocartilage)
섬유연골은 치밀결합조직과 관절연골의 혼합이라고 보시면 됩니다. 따라서 치밀결합조직의 장력에 대한 저항과 관절연골의 탄성과 충격흡수의 역할을 가지고 있습니다. 따라서 섬유연골에는 치밀결합조직에 많이 분포하는 유형Ⅰ의 아교질 다발과 섬유모세포를 가지고 있으며, 또한 관절연골에 많이 분포하는 프로테오글리칸과 연골세포를 포함하고 있습니다. 이러한 세포들은 조밀하고 여러 방향으로 배열된 그물구조의 아교질내에 위치하게 됩니다.
섬유연골은 척추원반, 관절테두리, 두덩결합, 턱관절 및 팔다리의 관절 내에 있는 원반(무릎관절의 반달연골 등)을 형성합니다. 이러한 관절 관절 구조물들은 관절에 지지의 안정을 도와주며, 복잡한 관절운동형상학(운동의 방향 등)을 안내하고, 힘의 분산을 돕습니다. 이런 구조물 외에 섬유연골을 인대에서도 발견되는데 특히 뼈와 맞붙은 지점입니다. 치밀하게 서로 얽혀 있는 섬유연골의 아교질들은 여러 방향에서의 장력, 전단력, 압박력에 저항할 수 있도록 합니다. 따라서 섬유연골은 각 관절에 부하를 분산시키는데 있어 이상적인 조직이 됩니다.
섬유연골도 관절연골과 같이 연골막이 빈약하고 신경이 없어 스스로의 회복이나 통증에 관여하지 못합니다. 또한 스스로 회복에 영향을 주는 혈액공급마저 제한되기 때문에 주변 혈관으로부터 확산에 의해 공급됩니다. 대부분의 섬유연골성 원반에서의 영양물질의 확산과 대사 노폐물의 제거는 간헐적인 체중 지지에 의한 젖짜기(압박에 의한 수분이 빠져나가는 현상)작용에 의해 도움을 받습니다. 움직이지 않고 오랜 시간 동안 고정된 자세로 유지되고 있을 대 불충분한 영양 공급을 받은 척추에서 척추원반은 부분적으로 퇴행되고 기능의 일부를 상실하게 됩니다.