힘줄의 구조에 대해 | 근육 · 관절과의 관계와 부상 예방의 중요성

【다이제스트 동영상】애슬리트는 알아 두고 싶은 관절·힘줄의 기초 지식/일러스트로 배운다

근육의 힘을 움직임으로 바꾸는 '관절'과 힘을 전달하는 '힘줄'

여러분은 자신의 몸이 어떻게 움직이고 있는지 아십니까? 우리의 몸의 움직임에 근육이 관여하고 있는 것은, 이미지할 수 있다고 생각합니다.

그러나 근육만으로는 우리의 몸은 움직일 수 없습니다. 근육으로 만들어진 힘이 '힘줄'을 통해 뼈에 전해지고, 그 힘이 '관절'에 의해 움직임으로 변환되어 처음으로 우리는 몸을 '움직일 수 있는' 것입니다. 여기에서는, 「관절」이나 「힘줄」이, 어떤 것인지, 자세히 보고 싶습니다.

뼈와 뼈를 연결하는 부위를 "관절", 근육과 뼈를 연결하는 부위를 "힘줄"이라고합니다 (그림 1).

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관절이란 – 뼈와 뼈의 연결

관절은 뼈와 뼈의 이음새를 가리킵니다. 관절을 중심으로 뼈가 움직이는 것으로, 걷고, 쪼그리고, 물건을 잡는 등의 움직임이 일어납니다. 따라서 부드럽게 움직이려면 관절이 부드럽게 움직여야합니다. 따라서 뼈의 끝은 쿠션 역할을하는 연골로 덮여 있습니다. 연골은 콜라겐이 그물 모양으로 접힌 구조를 하고 있으며, 그 안에 히알루론산과 물을 축적함으로써 쿠션성과 매끄러운 표면을 실현하고 있습니다. 그 덕분에 관절은 원활하게 움직일 수 있습니다.

힘줄이란? – 근육과 뼈의 연결

힘줄은 근육과 뼈의 연결부를 가리킵니다(그림 1). 힘줄은 근육이 뼈를 당기는 힘을 견딜 수 있도록 강인한 성질을 가진 콜라겐이라고 불리는 섬유상 단백질이 묶여 균일하게 정렬된 구조를 하고 있습니다. 대표적인 힘줄의 이름으로는 종아리의 하부에 있는 아킬레스건이 있습니다만, 실은 근육의 대부분은, 힘줄에 의해, 뼈와 연결되어 있습니다. 그 때문에 전신에는 많은 힘줄이 존재하고 있습니다.
관절과 힘줄은 근육의 힘을 뼈에 전달하고, 힘을 움직임으로 바꾸는 것으로, 복잡한 움직임을 가능하게 하고 있는 「입역자」입니다.

근육과 힘줄, 관절이 담당하는 역할

몸을 움직이는 데 필요한 관절과 힘줄은 스포츠 성능을 발휘하기 위해 매우 중요합니다.

관절의 움직이는 영역과 유연성의 중요성

"선수는 몸이 부드럽고 유연하다"고합니다. 사실 유연성은 경기 성능 향상뿐만 아니라 부상 예방에 필수적인 요소입니다. 유연성이란 관절이 움직이는 범위(가동 영역)의 정도를 나타내지만, 유연성이 높은 것은 근육과 힘줄이 뻗기 쉽고, 근육이 역동적으로 관절을 움직일 수 있는 것을 말합니다. 관절의 가동 영역이 충분히 있으면 더 먼 것에 손이 닿거나 큰 동작을 할 수 있어 경기 퍼포먼스의 향상으로 이어집니다(그림 2). 단, 관절이 느슨하고 관절 가동 영역이 너무 넓으면 부상 발생으로 이어지므로 적절한 관절 가동 영역을 유지하는 것이 중요합니다.

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또한 관절의 가동역을 넘은 움직임을 하면 부상을 입게 됩니다. 그러나 가동역이 충분히 넓으면 가동역의 범위에서 움직일 수 있으므로 부상을 방지하는 등으로 이어집니다. 또, 연령을 거듭하는 것으로, 관절의 가동역이 좁아지면, 전도나 부상으로 연결된다고 되어 있습니다.

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힘줄의 탄성과 운동 성능에 미치는 영향

힘줄의 기능은 별로 의식이 없을 수도 있지만 운동 성능에 중요한 역할을합니다. 힘줄은 탄성, 즉 스프링처럼 늘어나는 성질을 가지고 있습니다. 그 스프링의 늘어나는 힘을 활용하여 보다 효과적으로 힘을 낳고 있습니다. 예를 들어, 대표적인 힘줄인 아킬레스건을 예로 들어 보겠습니다. 아킬레스건은 착지했을 때 늘어나고 스프링처럼 되돌아가려고 합니다. 스프링으로서의 아킬레스건의 성질을 사용하면, 적은 힘으로 달릴 수 있게 됩니다(그림 4).

게다가, 힘줄의 경도(과학적으로는, 스티프니스라고 한다)가 있을수록, 도약력이 높다고 합니다(그림 5). 이와 같이 힘줄은 운동시 강한 힘을 뼈에 전달하거나 늘이거나 줄여 운동 성능에 영향을 미칩니다. 또한 나이를 겹치면 힘줄이 늘어나지 않고 균형 힘의 저하와 관련이 있습니다.¹⁾또한 힘줄이 부서지는 것으로 알려져 있습니다.^2),3).

1) G. Onambele et.al. J Appl Physiol 100: 2048–2056, 2006.
2) S. Arya, et. al. J Appl Physiol 108: 670-675, 2010.
3) 카와카미 야스오 임상 스포츠 의학 : 37: 590-599, 2020.

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이와 같이 관절과 힘줄은 근육으로 만들어진 힘을 운동 퍼포먼스에 발휘하기 위해 필수적인 성질을 가지고 있습니다.

운동시 발생하는 힘줄과 관절에 대한 하중

관절·힘줄이 운동 퍼포먼스에 중요한 역할을 하는 것을 소개했습니다. 그러나, 그러한 중요한 부위이기 때문에, 운동시에는, 관절·힘줄에, 큰 부하가 걸립니다. 그 부하가 커지면 관절이나 힘줄에 위화감이나 통증이 생길 수 있습니다. 자세히 살펴 보겠습니다.

착지 충격으로 인한 관절 부하

운동시 몸에 걸리는 부하의 하나로서 지면에 착지했을 때의 충격을 줍니다. 느린 보행시에는 체중보다 조금 무거울 정도의 충격이 걸린다고 합니다만, 달리기 착지 시에는 체중의 1.5~5배, 또한 점프 착지 시에는 체중의 10~12배 정도의 충격이 다리에 걸린다고 합니다.⁴⁾.

힘줄의 신장에 의한 하중

힘줄은 운동 중에 늘어나는 경우에도 부하가 걸립니다. 예를 들어, 달리기 동안 아킬레스 건에 가해지는 힘은 1 톤에 달한다고합니다.^5),6).

또, 힘줄은, 그 이외에도, 예를 들면, 야구나 핸드볼 등에서 볼 수 있는 「던지기」라고 하는 움직임이나, 골프나 테니스등에서 볼 수 있는 「꼬임」 움직임시에, 힘줄이 주위의 조직과 문지르고, 힘줄에 스트레스가 생기는 경우도 있습니다.

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힘줄과 관절의 초과 사용으로 인한 만성 장애

이와 같이 운동시에는 관절이나 힘줄에 큰 부하가 걸리기 때문에 충분한 시간을 비우지 않고 다음 운동을 한 경우 등은 최악의 경우에는 오버유스(과다 사용)라는 만성적인 문제로 이어질 수 있습니다⁴⁾.

예를 들어, 아킬레스건염, 발바닥 건막염, 슬개연골연화증 등의 증상은 특히 주자 등에 흔히 나타나는 관절·건의 증상으로 주자의 70%의 사람이 빠진다는 조사도 있습니다⁴⁾.

이와 같이 관절이나 힘줄에 걸리는 부하의 결과, 처음에는 위화감 정도의 변화입니다만, 그 중 통증을 일으키거나 생각하게 움직일 수 없게 되거나 버려 퍼포먼스 저하나 고장으로 이어져 버리는 것입니다. 예를 들어, 관절의 연골은 일반적으로 표면이 매끄럽기 때문에 부드럽게 관절이 움직이고 부드럽게 움직일 수 있습니다 (그림 7). 한편, 관절 연골에 부하가 축적되면, 관절의 표면이 거칠게 되어 부드러운 움직임을 할 수 없게 됩니다(그림 8).

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한편, 힘줄에 대해서도 충분한 간격을 열지 않고 운동이 계속되면 힘줄 주변이 염증을 일으켜 통증이나 문제로 이어집니다. 아킬레스건은 매우 강한 조직이므로 실험적으로 정상적인 운동 범위를 넘어서는 하중을 가해도 손상이 발생하지 않습니다.^6),7)그러나 피로와 아킬레스 건의 컨디셔닝 부족 등으로 인해 장애로 이어집니다.^6),8). 장애가 일어나면, 그 때에 일어나는 염증에 수반해, 힘줄의 구조의 균일성이 상실되어, 힘줄의 경도도 저하해 버리는 일이 일어납니다. 이와 같이, 운동의 부하가 축적하는 것으로, 힘줄의 기능 저하로 연결되어 버리는 것입니다.

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휴식으로 인한 힘줄과 관절 회복

이와 같이 관절·힘줄은 운동에 의해 부하를 받고 일상적인 훈련에 의해 그 부하가 축적되지만 적당히 운동의 간격을 두고 휴식을 취하면 통증 등으로 연결되지 않습니다.⁴⁾. 그러나 운동선수는 경기 퍼포먼스 향상을 목표로 하고, 운동의 부하로부터 충분히 회복하지 않는 사이에, 다음의 트레이닝에 임해 버리는 일이 자주 있다고 생각합니다.

퍼포먼스 발휘를 위한 힘줄이나 관절의 예방과 케어

이 상태에서 무리를 계속하면 고장으로 이어집니다. 고장을 버리면 치료를 위해 훈련을 할 수 없을 뿐만 아니라 치료 후에도 재활을 위해 본격적인 훈련을 재개하기까지는 오랜 시간이 걸립니다. 고치기 후에도 고장의 재발 위험도 있습니다. 그 때문에 관절이나 힘줄의 이변을 자각하기 전부터 일상 케어를 실시하는 것이 퍼포먼스 발휘를 위해서도, 고장의 리스크 저하를 위해서도 중요합니다.

게다가 나이가 들어감에 따라 관절에서는 연골이 긁히고 힘줄의 성상이 변하고 고장의 위험이 높아지기 때문에¹⁾, 나이에 따라 더 많은 치료가 필요합니다.

이상과 같이, 관절이나 힘줄을 양호한 상태로 유지하는 것은, 운동을 실시하는데 있어서 매우 중요한 포인트가 되는 것입니다.

4) A. Hreljac et.al. Med. Sci. Sports Exerc., Vol. 36, No. 5, pp. 845-849, 2004.
5) PV Komi et. al. Clin Sports Med 11: 521-531, 1992
6) 가와카미 야스오 임상 스포츠 의학 : 37: 590-599, 2020.
7) TF Huang et. al. Ann Biomed Eng 32: 336-341, 2004
8) H. Langevin et. al.: Imaging: Ultrasound. Fascia: The Tensional Network of the Human Body, Schleip R, et al, eds, Elsevier Health Sciences imprint Churchill Livingstone, London, 483-487, 2012

관절과 힘줄을 지키고 이상적인 움직임을 유지하는 포인트

우리의 몸을 움직이기 위해 중요한 "관절" "힘줄"에는 다음과 같은 특징을 알아 두는 것이 중요합니다.

• · "관절"은 뼈와 뼈를 연결하고 "힘줄"은 근육과 뼈를 연결합니다.
• ・근육에서 생긴 힘은 힘줄에 의해 뼈에 전해지고, 뼈는 관절을 축으로 회전하는 것으로, 몸은 움직인다.
• ・관절의 연골이나 힘줄은 콜라겐이라는 단백질을 주성분으로 하고 있다.
• ・운동 퍼포먼스의 발휘(이상의 움직임)에는, 「관절」 「힘줄」을 양호하게 유지하는 것이 중요.
• ・운동시에 걸리는 부하의 증가나, 운동 빈도의 증가, 컨디셔닝 부족에 의해 「관절」 「힘줄」에 결함이 발생한다.
• ・「관절」「힘줄」이 고장나 버리면 장기간의 휴식이나 재활이 필요하게 된다.
• ・「관절」「힘줄」의 고장에 이르지 않게, 평소의 케어가 중요.

관절, 힘줄은 "이상의 움직임"을 발휘하는데 매우 중요한 부위이지만 그만큼 부하가 걸리고 축적하기 쉽습니다. 그 때문에 매일의 케어가 매우 중요해지는 것입니다.

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<감수자>가와카미 야스오

와세다 대학 스포츠 과학 학술원 스포츠 과학부 교수.
학사(1981), 교육학 석사(1983), 박사(교육학)(1995)(도쿄대학).
도쿄 대학 조수·조교수, 와세다 대학 스포츠 과학부 조교수를 거쳐 2005년부터 현직.

인간의 신체의 형태와 기능에 대해 생체계측을 중심으로 한 연구를 진행하고 있다. 특히, 골격근·건 조직의 운동시의 행동이나 트레이닝 효과, 성장·나이 변화 등에 관해서, 동작 해석·조직 화상 해석·생체 신호 해석의 수법을 이용한 어프로치를 실시하고 있다. 또, 스포츠 퍼포먼스의 규정 인자나 향상 방법에 대해서 운동 생리학(체력 특성) 및 바이오메카닉스(기술이나 도구의 특성)의 관점에서 연구하고 있다. 학내외의 연구자와 함께, 스포츠 선수의 경기력 향상을 위한 과학적 서포트와 연구 성과의 일반 사회에의 응용을 목표로 한 컨소시엄인 휴먼 퍼포먼스 연구소를 주재하고 있다.https://www.waseda.jp/inst/ori/other/2017/05/30/551/