보행 중 발의 움직임 이해하기 [족부 의학]

# 우선 걷는 동작은 어떻게 어떻게 일어나는가?

 

1. 뇌(CNS)에서 보행 명령의 등록 및 활성화

2. 말초 신경계(PNS)로의 보행 운동 명령 전달

3. 근육의 수축

4. 관절을 움직이는 힘의 발생

5. 전신의 관절들의 움직임 및 모멘트 조절

6. 지면 반력(ground reaction forces) 발생

 

# 보행 주기(Gait cycle)

 

보행 주기는 위 그림의 아래쪽 선을 보면 오른쪽 발의 뒤꿈치 닿기(heel stricke)부터 같은 다리가 다시 닿는 순간까지를 하나의 보행 주기라고 합니다.  

 

일반적으로 사람의 보행 사이클은 1초 정도의 시간이 걸리며 입각기에서 약 0.6초, 유각기에서 약 0.4초간 지속됩니다. 

보행 주기는 보통 입각기(stance phase)가 60~62%, 유각기(swing phase)가 38~40%를 차지 합니다. 

 

입각기는 다시 여러 단계로 나눠집니다. (우측 다리 기준 설명)

 

1. 초기 접촉(heel strike)

뒷꿈치 바깥쪽이 땅에 닿는 순간 

무릎 신전, 골반 후방회전, 대퇴의 외측 변위, hip joint 외회전과 내전

 

2. 체중 지지(foot flat / full forefoot load)

체중이 더 실리고 발바닥면이 대부분 닿는 순간

발 회내, 무릎 약한 굴곡, 무릎 약한 외회전, 골반 상승, 체간 우측 측면 굴곡

   

3. 중간 자세(mid stance)

체중이 완전히 실리고 다리가 완전히 펴지는 순간

발 회외, 무릎 신전, 고관절 외전, 골반 하강

 

4. 뒤꿈치 들기(heel lift / terminal stance)

발의 뒤꿈치만 떨어지는 순간

체중이 앞쪽으로 이동, 발 족저 굴곡 & 회외, 무릎 신전, 고관절 신전, 골반 후방 경사, 좌측 변위, 

 

5. 발끝 떼기(toe off / pre swing)

발가락이 떨어지는 순간

고관절 신전, 골반 하강, 체간 좌측 측면 굴곡

 

# 발이 지면에 닿는 순간과 이상적인 발의 자세

고관절 30도 굴곡(flexion), 무릎의 완전한 신전(full extension), 발목은 약간 배측 굴곡(dorsiflexion), 거골하 관절(subtalar joint)은 약간 회외(supination)

[다리는 완전히 펴지고 발목은 발 등 쪽으로 들려 있는 상태, 발가락 끝이 15도 정도 바깥쪽을 향하고 발뒤꿈치 바깥쪽이 바닥에 먼저 접촉해야 한다. 발 뒤꿈치 바깥쪽부터 지면 접촉이 일어나는 것이 가장 자연스럽게 이상적인 자세가 된다.]

# 발이 닿는 순간에 일어나는 일

지면 반력(Ground-reactive force) + 관성력

우측 다리를 앞으로 뻗으려는 힘이 골반이 내회전 하게 만들고 내회전 힘은 다시 다리를 내회전 시키는 힘으로 전환됩니다. 지면에 닿는 발 또한 내회전 힘을 받게 되어서 발이 안쪽으로 말리는 현상이 생깁니다.

 

# 발의 충격 흡수 기전

1. 근육

발 뒤꿈치가 닿은 후 발바닥이 천천히 내려오게 하는 힘이 필요하다. 세게 발바닥이 지면에 닿는다면 충격이 발(뼈)을 통해 몸 전체로 전달될 것이고 발과 종아리 근육도 충격을 받게 되어 근육의 손상이 발생될 것입니다.

일반적으로 하루에 몇 천보에서 1만 보 이상 보행을 하게 되면 발에는 그 충격이 몇 천 번에서 1만 번 이상이 전달될 것이고 그 충격은 엄청날 것입니다. 

 

그래서 충격 완화 기전이 필요합니다. 

 

위의 그림처럼 정강이 쪽 근육이 힘을 주면서 늘어난다면(신장 수축 : encentric contraction) 발바닥이 강하게 바닥에 내려오지 않고 천천히 내려오게 할 수 있습니다. 이때 쓰이는 근육들은 전경골근, 장지 신근, 장 무지 신근입니다. 

 

2. 거골하 관절(subtalar joint) 충격 흡수 기전

간단하게 말하면 발이 지면에 닿을 때 거골 뼈가 잠깐 내려갔다가 충격을 분산시키고 다시 올라옵니다. 

 

좀 더 전문적으로 풀어쓰면

 

정강이뼈(tibia & fibula)가 발이 지면에 닿는 순간에 거골과 함께 잠시 하강하게 됩니다. 이러한 움직임은 근육들이 충격흡수할 수 있는 시간적 여유를 증가시켜 주고 충격을 받는 구조물 자체(뼈)도 충격을 분산시키는 효과가 있습니다.

 

단순히 하강만 하지 않고 실제로는 거골에서 회내(pronation)와 내전(adduction)이 일어나고 경골에서는 내회전(internal rotation)이 일어나 무릎을 굴곡시키고 이 또한 충격 흡수가 일어나도록 합니다. 

역시 무릎을 굴곡시키는 것은 위에서 거골 뼈가 잠시 하강하는 것과 같은 방식으로 충격을 허벅지 근육에서 흡수할 수 있는 시간적 여유를 만드는 동작입니다.