교정운동 해부 노트 · 무릎관절

굽힐 때 아픈 무릎과 서 있을 때 아픈 무릎은 다릅니다 - 공덕동 헬스장 염리동 피티

무릎을 굽힐 때 앞쪽이 아프면 슬개골과 대퇴골이 만나는 슬개대퇴관절을, 가만히 서 있을 때 아프면 대퇴골과 경골이 체중을 받는 경대퇴관절을 먼저 봅니다.

무릎이 아프다는 회원분이 오시면 저는 "어디가 아프세요"보다 "언제 아프세요"를 먼저 묻습니다. 계단 내려갈 때, 쪼그려 앉을 때, 오래 앉았다 일어날 때 아픈 무릎과 한자리에 오래 서 있을 때 아픈 무릎은 원인이 되는 관절부터 다르기 때문입니다. 무릎 해부 노트를 현장에서 쓰는 순서대로 정리해 둡니다.

 

무릎 통증, 굽힐 때와 서 있을 때를 왜 나눠서 보나요?

무릎에는 성격이 다른 관절 두 개가 들어 있고, 통증이 나오는 자세가 어느 관절 문제인지를 알려 주기 때문입니다.

▪ 슬개대퇴관절 : 무릎뼈(슬개골) 뒷면과 넓적다리뼈(대퇴골) 앞쪽 홈이 만나는 관절입니다. 무릎을 굽히고 펼 때 슬개골이 이 홈을 따라 미끄러집니다. 계단 내려가기, 쪼그려 앉기, 오래 앉아 있다 일어날 때 무릎 앞이 아프다면 이쪽을 먼저 의심합니다.
▪ 경대퇴관절 : 대퇴골 아래 끝과 정강이뼈(경골) 윗면이 만나는 관절입니다. 서 있을 때 체중 대부분이 이곳을 지나갑니다. 오래 서 있거나 걸을 때 무릎 안쪽이나 바깥쪽 관절선이 아프다면 이쪽을 먼저 봅니다.

물론 현장에서는 두 가지가 섞여 있는 분이 많습니다. 그래도 이 구분 하나로 첫 운동 선택이 달라집니다.

슬개골은 몇 도에서 대퇴골과 가장 넓게 닿나요?

60~90도 사이에서 닿는 면적이 가장 넓고, 무릎을 쭉 펴고 있을 때는 거의 닿지 않습니다.

무릎을 완전히 펴고 힘을 빼면 슬개골은 대퇴골 홈의 위쪽 가장자리에 살짝 걸쳐 떠 있습니다. 서서 허벅지 앞에 힘을 빼면 무릎뼈가 좌우로 쉽게 움직이는 것도 이 때문입니다. 무릎을 굽히기 시작하면 슬개골이 홈 안으로 내려와 앉고, 굽힐수록 닿는 부위가 슬개골 아래쪽에서 위쪽으로 옮겨 가며 면적이 커집니다.

미국 정형외과학회지(J Bone Joint Surg Am) 1984년 시신 연구에서 접촉 면적은 20도에서 90도로 갈수록 넓어졌습니다. 90도를 넘어서면 슬개골 위쪽의 대퇴사두건이 대퇴골에 직접 닿기 시작해 힘을 나눠 받습니다.

접촉면이 넓으면 연골이 받는 스트레스가 줄어드나요?

같은 힘이라면 줄어듭니다. 하지만 스쿼트처럼 체중을 실으면 누르는 힘이 면적보다 더 빨리 커져서 깊이 앉을수록 압력은 올라갑니다.

연골이 받는 스트레스는 누르는 힘을 닿는 면적으로 나눈 값입니다. 면적이 넓어지면 분명 유리합니다. 문제는 무릎을 굽힐수록 대퇴사두근이 더 세게 당기고, 그 힘이 슬개골을 대퇴골 쪽으로 더 강하게 누른다는 점입니다.

그래서 운동 종류에 따라 편한 각도가 다릅니다. 미국스포츠의학회지(Am J Sports Med) 1993년 연구에서 레그프레스처럼 발을 딛고 미는 운동은 무릎을 펴는 쪽(0~45도)에서 슬개대퇴관절 스트레스가 낮았고, 레그익스텐션처럼 발이 떠 있는 운동은 반대로 90~45도 구간에서 낮았습니다. 2019년 미국물리치료학회 슬개대퇴통증 진료지침도 같은 원리로 각도를 골라 운동하도록 권합니다.

▪ 무릎 앞이 아픈 분의 스쿼트·레그프레스 : 얕은 범위(0~45도)부터
▪ 무릎 앞이 아픈 분의 레그익스텐션 : 90도에서 45도까지만

대퇴골 아래의 활차구와 과간와는 무엇이고 왜 중요한가요?

앞쪽 홈(활차구)은 슬개골이 다니는 길이고, 아래 뒤쪽 홈(과간와)은 십자인대가 지나가는 자리입니다.

대퇴골 아래 끝에는 둥근 관절융기(과)가 안쪽과 바깥쪽에 하나씩 있습니다. 두 융기 사이 앞쪽의 얕은 골짜기가 활차구입니다. 이 골짜기가 얕거나 바깥쪽 벽이 낮으면 슬개골이 바깥으로 쉽게 밀려 불안정해집니다.

두 융기 사이 아래 뒤쪽의 깊은 패임이 과간와입니다. 전방십자인대와 후방십자인대가 이 안에서 교차합니다. 고등학교 운동선수를 추적한 미국스포츠의학회지 1993년 연구에서 과간와 폭이 좁은 선수에게 전방십자인대 파열이 더 많았습니다. 인대가 지나갈 공간이 좁으면 무릎이 비틀릴 때 인대가 뼈 모서리에 걸리기 쉽다는 해석입니다. 과간와 폭은 타고나는 부분이라 운동으로 바꿀 수는 없고, 대신 착지 자세를 바꿔 위험을 줄입니다.

O다리면 왜 무릎 바깥쪽 비골두 주변이 아플 수 있나요?

O다리는 무릎 안쪽을 누르고 바깥쪽 구조물을 당기는데, 그 당기는 구조물이 비골두에 붙기 때문입니다.

비골두는 무릎 바깥쪽 아래에 동그랗게 만져지는 종아리뼈 머리입니다. 이곳에 바깥쪽 측부인대와 대퇴이두근 힘줄이 붙습니다. 무릎이 바깥으로 휘면 체중선은 무릎 안쪽으로 치우치고, 바깥쪽 구조물은 계속 늘어난 채로 버텨야 합니다. 그래서 O다리인 분이 오래 걷고 나면 비골두 주변이 뻐근하다고 하는 경우가 있습니다.

안쪽은 반대로 눌립니다. 무릎 관절염 환자 237명을 18개월 추적한 미국의사협회지(JAMA) 2001년 연구에서 O다리가 있는 무릎은 안쪽 관절염이 진행할 가능성이 약 4배, X다리가 있는 무릎은 바깥쪽 관절염이 진행할 가능성이 약 5배 높았습니다.

뼈는 얼마나 가볍고 얼마나 튼튼한가요?

체중 75kg 성인 남성의 뼈 무기질은 3~3.5kg 안팎이지만, 무게에 비해 압축에 견디는 힘은 콘크리트의 몇 배입니다.

미국 국민건강영양조사의 전신 골밀도(DXA) 기준치를 보면 성인 남성의 전신 뼈 무기질량은 대략 3kg 안팎입니다. 수분과 골수, 콜라겐까지 포함한 뼈 전체 무게는 체중의 10~15% 정도로 봅니다. 그런데 대퇴골 바깥 껍질을 이루는 치밀골은 누르는 힘에 대한 강도가 일반 콘크리트의 몇 배에 이릅니다. 가볍고 튼튼하도록 속은 비우고 겉은 단단하게 만든 구조입니다.

대퇴골을 옆에서 보면 앞쪽으로 살짝 휘어 있습니다. 이 휨은 흔히 충격 흡수로 설명하는데, 생체역학 연구(J Theor Biol 1988)에서는 한 걸음 더 들어가 설명합니다. 곧은 기둥은 어느 방향으로 꺾일지 예측하기 어렵지만, 미리 휘어 있으면 힘이 늘 같은 방향으로 걸립니다. 뼈는 그 방향에 맞춰 두꺼워지고 근육은 그 방향을 받쳐 주면 됩니다. 최대 강도를 조금 양보하고 대신 부하를 예측 가능하게 만든 설계라는 해석입니다.

풀스쿼트는 누구에게 잘 맞나요?

엉덩이 근육을 키우려는 분에게 유리하고, 깊이는 무릎보다 고관절 구조가 먼저 결정합니다.

성인 남성 17명을 10주 동안 풀스쿼트와 하프스쿼트로 나눠 훈련시킨 유럽응용생리학저널 2019년 연구에서 허벅지 앞 대퇴사두근 증가는 두 그룹이 비슷했지만, 대둔근과 내전근은 풀스쿼트 그룹에서 더 많이 늘었습니다. 엉덩이를 키우는 데는 깊게 앉는 쪽이 유리하다는 뜻입니다.

다만 얼마나 깊이 앉을 수 있는지는 사람마다 다릅니다. 고관절 소켓의 깊이와 방향, 대퇴골 목의 각도가 다르기 때문에 억지로 깊이를 맞추다 보면 골반이 말리고 허리가 먼저 무너집니다. 그래서 래미안헬스에서는 스쿼트를 이렇게 진행합니다. 스트레칭은 길지 않게 하고, 빈 봉 10회, 저중량에서 3~5회씩 단계적으로 올린 다음 최고 중량에서 부분반복 중량 훈련 10~20회를 먼저 합니다. 풀스쿼트는 그 뒤 메인 중량으로 마지막에 합니다. 무릎 앞이 불편한 분도 얕은 범위의 중량 훈련은 슬개대퇴관절 압력이 낮은 구간이라 부담이 적습니다.

전방십자인대는 무엇을 막고, 언제 잘 끊어지나요?

정강이뼈가 앞으로 미끄러지는 것을 막는 인대이고, 착지할 때 무릎이 안쪽으로 모이면 잘 끊어집니다.

전방십자인대의 가장 큰 역할은 경골이 대퇴골 아래에서 앞으로 빠지지 않게 붙잡는 것입니다. 시신 무릎 연구(J Bone Joint Surg Am 1980)에서 앞으로 당기는 힘을 버티는 몫의 약 86%를 전방십자인대가 맡았습니다. 여기에 무릎이 뒤로 꺾이는 과신전과 정강이가 안쪽으로 도는 회전을 막는 데도 관여합니다.

파열의 약 70%는 다른 선수와 부딪히지 않은 상태, 즉 혼자 착지하거나 방향을 바꾸다 일어납니다. 여자 운동선수 205명을 시즌 전에 측정하고 추적한 미국스포츠의학회지 2005년 연구에서 착지할 때 무릎이 안쪽으로 모이는 각도와 힘이 큰 선수가 이후 전방십자인대를 다쳤습니다. 무릎이 안으로 무너지고, 정강이가 돌고, 무릎이 거의 펴진 채로 착지하는 순간이 가장 위험합니다.

다리 정렬은 몇 도가 정상인가요?

고관절 중심, 무릎 중심, 발목 중심을 잇는 선이 거의 일직선이면 정상이고, 대퇴골과 경골이 바깥쪽에서 이루는 각은 대략 173~178도입니다.

정렬은 두 가지 선으로 봅니다.

▪ 기계축(체중선) : 대퇴골두 중심에서 발목 중심까지 그은 선입니다. 정상 성인을 측정한 J Bone Joint Surg Am 1987년 연구에서 이 선은 평균 1도 남짓 O다리 쪽으로 기울어 있었습니다. 완벽한 일직선보다 약간 O 쪽이 흔한 정상입니다. 젊은 성인 250명을 측정한 2012년 연구에서는 남성 32%, 여성 17%가 3도 이상 O다리 쪽이었고, 이들 대부분은 증상이 없었습니다.
▪ 해부학적 각 : 대퇴골 몸통과 경골 몸통이 무릎 바깥쪽에서 이루는 각입니다. 대퇴골이 골반에서 무릎으로 비스듬히 내려오기 때문에 정상에서도 180도가 아니라 대략 173~178도입니다. 이보다 작아질수록 X다리(외반슬), 180도를 넘어가면 O다리(내반슬) 쪽입니다.

현장에서는 각도계보다 선 자세 정면 사진에서 무릎이 체중선의 안쪽에 있는지 바깥쪽에 있는지를 먼저 봅니다. 정확한 각도는 서서 찍는 하지 전장 엑스레이로 확인합니다.

여성이 무릎 통증이 더 많은 건 골반이 넓어서인가요?

여성에게 무릎 앞 통증이 더 흔한 것은 맞지만, 골반 너비 하나로 설명하기는 어렵습니다.

미국 해군사관학교 생도 1,525명을 추적한 2010년 연구에서 슬개대퇴통증 발생은 여성이 남성보다 약 2.2배 많았습니다. 흔히 그 이유로 넓은 골반과 큰 Q각(골반 앞 돌기에서 슬개골, 경골조면으로 이어지는 각)을 꼽습니다.

그런데 남녀의 Q각을 실제로 재어 비교한 J Bone Joint Surg Br 2005년 연구에서는 여성의 Q각이 조금 큰 이유가 골반이 넓어서라기보다 키가 작아서였습니다. 키를 맞추면 차이가 크게 줄었습니다. 지금은 골반 모양 자체보다 엉덩이 바깥쪽 근력이 상대적으로 약하고, 착지할 때 무릎이 안으로 모이기 쉬운 움직임 패턴을 더 중요하게 봅니다. 좋은 점은 이 두 가지는 운동으로 바꿀 수 있다는 것입니다.

정강넙다리 돌림증후군이란 무엇인가요?

대퇴골에 비해 경골이 지나치게 돌아가거나 바깥으로 벌어진 채 움직이는 패턴이고, 전방십자인대 부담과 거위발건염 위험이 커집니다.

미국 물리치료사 셜리 사만(Sahrmann)의 움직임 손상 분류에서 무릎 문제의 대표 유형으로 꼽는 패턴입니다. 한 발로 앉거나 계단을 내려갈 때 대퇴골은 안으로 돌고 경골은 바깥으로 돌면서 무릎에서 비틀림이 생깁니다.

이 비틀림이 반복되면 두 곳이 힘들어집니다. 하나는 회전을 막는 전방십자인대이고, 다른 하나는 무릎 안쪽 아래 정강이뼈에 봉공근, 박근, 반건양근 힘줄이 모여 붙는 거위발 부위입니다. 거위발 주변이 계단 오를 때나 다리를 꼬고 앉을 때 아프다면 이 패턴을 함께 봅니다.

무릎이 아픈데 왜 골반 바깥쪽 근육부터 강화하나요?

무릎이 안으로 무너지는 움직임은 대부분 위쪽 고관절에서 대퇴골이 안으로 돌면서 시작되기 때문입니다.

중둔근과 고관절 외회전근이 약하면 한 발로 설 때 대퇴골이 안으로 돌고 무릎이 안쪽으로 모입니다. 그러면 슬개골 아래에서 대퇴골이 돌아가며 슬개골 바깥쪽 연골이 눌립니다. 미국 정형외과 스포츠 물리치료저널(JOSPT) 2010년 종설은 이 과정을 슬개대퇴통증의 주요 경로로 정리했습니다.

실제로 슬개대퇴통증이 있는 여성 28명에게 고관절 외전근과 외회전근만 8주 강화시킨 JOSPT 2012년 무작위 시험에서 통증과 기능이 대조군보다 뚜렷이 좋아졌습니다. 여러 시험을 모은 2018년 메타분석에서도 고관절 운동과 무릎 운동을 함께 한 쪽이 무릎 운동만 한 쪽보다 통증 감소가 컸습니다. 골반이 넓든 좁든, 무릎이 안으로 무너진다면 골반 바깥쪽 근육 강화가 첫 순서입니다.

슬개골 중앙과 경골조면, 오금 주름으로 무엇을 알 수 있나요?

슬개골 중앙과 경골조면을 잇는 선이 사선이면 슬개골이 바깥으로 끌려가기 쉬운 정렬이고, 오금 주름의 방향은 그 원인이 타고난 것인지 무릎 회전 습관인지 가늠하는 단서가 됩니다.

경골조면은 무릎 아래 정강이 앞에 튀어나온 곳으로 슬개건이 붙는 자리입니다. 무릎을 90도로 굽히고 앉았을 때 슬개골 중앙에서 경골조면으로 내린 선이 곧게 아래를 향하는 것이 보통입니다. 미국스포츠의학회지 1990년 연구는 이 선이 10도 넘게 바깥으로 기울면 비정상으로 보았습니다. 영상 검사에서는 경골조면과 대퇴골 홈 사이 거리(TT-TG)를 재는데, 20mm를 넘으면 슬개골 불안정과 관련이 큽니다.

오금 주름은 제가 현장에서 함께 보는 단서입니다. 선 자세에서 뒤에서 보았을 때 오금 주름이 사선이면 뼈 자체의 비틀림을 타고났을 가능성을, 주름은 수평인데 앞에서 본 경골조면이 틀어져 있다면 서 있거나 움직일 때 무릎을 돌려 쓰는 습관을 먼저 생각합니다. 다만 이것은 관찰 요령일 뿐이고, 뼈의 비틀림 정도는 CT 같은 영상 검사로만 정확히 알 수 있습니다. 습관 쪽이라면 교정운동으로 바뀌는 폭이 큽니다.

래미안헬스에서는 무릎 교정을 어떤 순서로 진행하나요?

통증이 나오는 자세 확인, 정렬 확인, 고관절 강화, 통증 없는 각도의 무릎 운동, 부하 올리기 순서입니다.

무릎관절 교정운동, 자주 받는 질문

Q1. 계단 내려갈 때만 무릎 앞이 아픈데 운동해도 되나요?

됩니다. 슬개대퇴통증은 쉬기보다 각도를 골라 운동하는 쪽이 회복이 빠릅니다. 통증이 10점 중 3~4점을 넘지 않고 다음 날 더 심해지지 않는 범위를 기준으로 삼습니다.

Q2. 스쿼트를 하면 무릎 연골이 닳지 않나요?

연골은 적당한 압박과 이완이 반복될 때 영양을 받습니다. 문제는 스쿼트 자체보다 무릎이 안으로 무너지는 자세와 갑자기 늘린 무게입니다. 정렬을 잡고 단계적으로 올리면 무릎을 지키는 운동이 됩니다.

Q3. O다리는 운동으로 곧게 펴지나요?

뼈의 모양은 운동으로 바뀌지 않습니다. 하지만 서 있을 때 무릎을 과하게 펴거나 돌려서 더 휘어 보이는 부분은 고관절과 발 정렬을 잡으면 눈에 띄게 줄어드는 경우가 많습니다.

Q4. 무릎 보호대를 차고 운동하는 게 좋을까요?

고중량 스쿼트에서 보온과 안정감을 위해 쓰는 것은 괜찮습니다. 다만 보호대가 무릎이 안으로 무너지는 움직임을 고쳐 주지는 않으니 고관절 근력 운동은 따로 해야 합니다.

Q5. 여자인데 골반이 넓어서 무릎이 아플 수밖에 없나요?

아닙니다. 골반 너비보다 엉덩이 바깥쪽 근력과 착지 습관이 더 중요하고, 이 두 가지는 운동으로 바뀝니다.

Q6. 레그익스텐션은 무릎에 나쁘다고 하던데요?

무릎을 거의 편 구간에서 무거운 무게를 쓰면 슬개대퇴관절 부담이 큽니다. 90도에서 45도 구간만 쓰면 무릎 앞이 아픈 분도 대퇴사두근을 안전하게 키울 수 있습니다.

Q7. 언제 병원에 먼저 가야 하나요?

무릎이 붓고 열이 나거나, 다친 뒤 무릎이 빠지는 느낌이 들거나, 무릎이 걸려서 펴지지 않거나, 밤에도 쉬지 않고 아프다면 운동보다 진료가 먼저입니다.

이 글은 교정운동을 위한 일반 정보입니다. 수술 이력이 있거나 통증이 심한 분은 의료진의 진단을 먼저 받으시고, 운동은 그 범위 안에서 진행하세요.

이 글의 근거는 어디에서 왔나요?

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