넙다리네갈래근(Quadriceps, 대퇴사두근)

넙다리네 갈래근은 등척, 편심, 그리고 동심 활성에 의해 무릎관절에서 다양한 기능을 수행하게 된다. 넙다리네 갈래근은 등척 활성을 통해 무릎관절을 안정시키고 보호하는데 도움이 된다. 편심 활성을 통해 넙다리네 갈래근은 낮기나 몸통을 구부리는 것과 같은 동작을 할 때 신체 질향중심의 내림 속도를 조절하는데 기여하게 된다. 또한 편심 활성은 무릎관절에 대한 충격흡수의 기능을 제공한다. 무릎관절은 걷기의 발뒤꿈치 닿기 단계에서 뒤쪽 방향에 위치된 지면 반발력에 대한 반응으로 약간 굽힘 하게 된다. 이러한 굽힘은 넙다리네 갈래근의 편심 조절로 이루어지게 된다. 스프링과 같은 작용에 의해 근육은 관절에 가해지는 부하의 충격을 감소시킨다. 이러한 보호작용은 점프해서 착지하기, 달리기, 또는 높은 계단에서 내려오기와 같이 높은 충격부하가 가해지는 동작 동안 특히 유용하게 사용된다.

 

 

앞의 예에서 넙다리네갈래근의 편심 활성은 무릎관절 굽힘을 감속시키는 데 사용되었다. 이와는 대조적으로 넙다리 네 갈래근의 동심 수축은 넙다리뼈나 정강뼈는 무릎관절 폄으로 가속시킨다. 이러한 작용은 오르막길 달리기, 점프하기 또는 앉은 자세에서 일어서기와 같이 신체의 질량중심을 상승시키는데 흔히 사용된다.

 

넙다리네갈래근은 넙다리 곧은근, 가쪽 넓은 근, 안쪽 넓은 근, 그리고 중간 넓은 근으로 구성된 크고 강력한 폄근이다. 큰 넓은 근들은 무릎관절에서의 전체 폄 토크 중 약 80%를 생산하고 넙다리 곧은근은 약 20%를 생산한다. 넓은 근들의 수축은 단지 무릎관절만을 폄하게 한다. 그러나 넙다리 곧은근의 수축은 엉덩관절 굽힘과 무릎관절 폄을 일으킨다.

 

넙다리네갈래근의 모든 근육들의 무릎뼈의 바닥부에 닿는 강력한 하나의 힘줄을 형성하기 위해 합쳐진다. 넙다리네 갈래근 힘줄은 무릎뼈의 끝과 정강뼈 결절을 연 걸 하는 무릎인대를 통해 먼 쪽으로 계속된다. 가쪽 넓은 근과 안쪽 넓은 근은 무릎 지지 띠 섬유들을 통해 관절 주머니와 반달에 닿게 된다. 넙다리 네 갈래근과 힘줄, 무릎뼈, 그리고 무릎인대를 흔히 무릎관절 폄근 기전이라 부른다.

 

넙다리곧은근은 골반의 거의 아래 앞 엉덩뼈 가시에서 잇는다. 그러나 넓은 근들은 넙다리의 여러 부위 특히 앞가쪽 넙다리뼈 몸통과 거치선에서 잇는다. 가쪽 넓은 근이 넙다리네 갈래근 중에서 가장 크지만 안쪽 넓은 근이 무릎관절을 향해 좀 더 먼 쪽으로 뻗어있다. 안쪽 넓은 근은 섬유의 방향이 다른 두 개의 섬유들로 구성되어 있다. 좀 더 먼 쪽에 있는 비스듬 선방 향의 섬유들은 넙다리네 갈래근 힘줄의 안쪽에서 50~55도의 각도로 무릎뼈에 접근한다. 나머지 섬유인 긴축 방향의 섬유들은 넙다리네 갈래근 힘줄의 안쪽에서 15~18도의 각도로 무릎뼈에 접근한다. 이러한 두 종류의 섬유들은 하나의 근육에서 파생된 것이다. 그러나 이 두 종류의 섬유들은 무릎뼈에 대한 각기 다른 힘선을 가지고 있다. 비스듬 선방 향의 섬유들은 전체 안쪽 넓은 근의 가로 단면적의 단지 30%만을 차지하지만 무릎뼈에 대한 비스듬 선방 향의 당김은 무릎뼈가 넙다리뼈의 관절 융기 사이 고랑을 통과해 지나가거나 미끄러질 때 무릎뼈의 안정화와 방향에 있어 중요한 의미를 갖게 된다.

 

넙다리네갈래근 중 가장 안쪽에 있는 근육인 중간 넓은 근은 넙다리 곧은근의 아래에 놓여 있다. 중간 넓은 근의 안쪽에 무릎관절근이 있다. 이 근육은 먼쪽 넙다리뼈의 앞쪽면에서 잇기 하여 앞 관절 주머니에 닿게 하는 몇 개의 가는 근섬유들로 구성되어 있다. 이 근육은 능동적인 무릎관절 폄 동안 관절 주머니와 윤활막을 몸 쪽으로 당긴다. 무릎관절근은 팔꿈치 관절에 있는 팔꿈치 관절근과 유사하다.

 

넙다리네갈래근의 약화: 폄근 지연의 병리 역학

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넙다리네갈래근의 중등도 약화를 갖고 있는 사람들은 앉은 자세에서 완전한 범위의 넙다리뼈에 대한 정강뼈의 무릎관절 폄을 완성하는데 어려움을 보인다. 이러한 어려움은 외적인 부하가 하퇴의 무게로 국한되어 있을 때조차도 계속 나타난다. 관절이 수동적으로는 완전히 폄될 수 있다 할지라도 폄의 마지막 15~20도에서는 능동적으로 수행하는데 실패한다. 임상적으로 이러한 넙다리네갈래근의 특성을 흔히 "폄근 지연"이라 부른다.

 

무릎관절에서의 폄근 지연은 수술 후 무릎관절 재활 동안에도 계속 지연되어 나타나서 난감한 상황을 종종 만들게 된다. 앉아 있는 자세에서 이러한 폄근 지연이 발생하게 되는 역학은 다음과 같다.

 

무릎관절이 마지막 폄쪽으로 근접해감에 따라 외적인(굽힘) 토크는 가장 커지게 되는 반면 넙다리네 갈래근의 최대 내적인 토크는 가장 작아지게 된다. 이러한 자연적인 불균형이 나타난다 할지라도 정상적인 넙다리 네갈래근의 근력을 갖고 있는 사람에게서는 폄근 지연이 거의 나타나지 않는다. 그러나 중등도의 근 약화가 있는 사람들은 이러한 불균형에 의해 폄근 지연을 나타내게 된다.

 

무릎관절의 종창이나 삼출은 폄근 지연의 가능성을 증가시킨다. 종창은 관절 내압을 증가시키기 때문에 완전한 무릎관절 폄을 물리적으로 방해할 수 있다. 증가된 관절 내압은 넙다리네갈래근의 신결활성을 반사적으로 억제할 수 있다. 따라서 무릎관절의 종창을 감소시키는 방법들은 무릎관절의 운동치료 프로그램에 있어 중요한 역할을 갖게 된다.