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hwp일반인들은 일상생활에서 많은 역학적 요소를 접하게 되나 이를 인지 못하는 경우가 종종 있다. 그러나 우리들은 물리치료사로서 인체에 적용되는 혹은 인체에서 이루어지는 힘(power), 움직임(movement), 안정(rest), 자세(position) 그리고 그밖의 역학적 요소에 대해서 어느 누구보다 많은 관심을 가져야 할 것이다.
이 논제에서는 임상에서 적용될 수 있는 기본적인 생체 역학(biomechanics)에 대해 간략하게 언급하고자 한다.
먼저, 인간의 움직임에 대한 연구는 biomechanics 혹은 kinesiology라는 용어로 널리 알려져 있다. 이 학문은 1950년대 이후로 급속하게 발전되고 있으며, 물리치료, 작업치료, 체육, 보장구 및 의족, 스포츠 의학, 정형외과학, 인체공학(ergonomics), 우주공학 등등의 분야에서 응용되고 있다.
손상을 정확하게 평가하기 위해서는, 실지적인 손상 기전에 대한 지식은 필수적이다. 예를 들면, stress fx., bending fx., compression fx., sprain, concussion은 모두 힘에 의해 일어나지만, 그 기전은 각각 다르며, 그 손상의 양상도 다르게 나나타날 것이다. 이렇듯 근골격계의 손상과 회복에 대한 이해는 biomechanics에 의해 많이 이루어진다. 임상에서 자주 접하게 되는 조직 손상은 주로 다음의 5 biomechanicals factors에 의해 일어난다:1.부하의 종류, 2.부하의 크기, 3.부하의 비율, 4.그 조직의 재질적 특성, 5.그 조직의 구조적 특성.
Biomechanics - 인간이나 동물의 움직임과 휴식에 대해 역학(mechanics)을 적용하여 만든 학문
생체 역학이란?
역학(mechanics)이란 물체에 작용하는 힘을 분석하는 학문이다. 그러므로 생체역학(biomechanics)은 이런 역학적인 원리를 인체나 동물조직에 적용하는 학문이며, 일반적으로 근골격계의 기능에 기초를 두고 있다. 물론 알고 있겠지만, 생체역학적인 원리는 정형물리치료와 스포츠치료 분야에서 평가(assessment)와 치료(treatment) 모두에서 이용되고 있다. Radin에 의하면, 역학(mechanics)은 기초과학의 한분야로써 근골격계 문제로부터 기능적인 회복을 유도하고 손상을 치료하는데 직접적으로 적용되고 있다고 한다. 그러므로, 역학적인 지식을 숙지한다는 것은 정형외과적 손상이나 스포츠손상을 어떻게 치료하고, 진단하고 예방해야 하는가에 큰 도움을 줄 수 있다. 인체의 모든 자세는 힘(force)에 의해, 즉 내적인 힘과 외적인 힘 모두의 결과로써 발생하게 된다. 덧붙여 설명하면, 인체의 모든 운동도 내적인 힘과 외적인 힘이 합해져서 그 결과로 일어나는 것이다. 먼저 인체 내적인 면에서 볼 때, 자세와 운동은 거의 대부분 근육에 의해 일어나지만, 인대, 연골 및 다른 연부조직도 관절의 운동과 자세 유지를 조절하는데 도움을 주고 있다. 그리고 인체에 가해지는 대표적인 외적인 힘은 중력(gravity)이다. 정상인들은 중력의 위력을 쉽게 느끼지 못하지만, 특정 환자들은 중력의 힘을 매우 크게 느끼게 된다.
근육은 뼈지렛대에 작용하는 힘을 생산하며, 골격계가 근육의 힘에 의해 움직이든지 혹은 골격계가 정적으로 그 힘에 저항하기도 한다. 만약 뼈지렛대에 하중이 가해지면, 근육이 그 하중을 조절하기 위해 반응하게 되고, 근육은 다양한 방법으로 이런 조절을 취한다. 그리고 근섬유의 배열은 근육이 생산할 수 있는 힘의 양과 근육이 수축할 수 있는 거리를 결정한다. 여러 근육들은 원하는 힘의 크기와 방향을 얻기 위해 함께 작용하기도 한다. 뼈지렛대의 근부착점도 지레팔(lever-arm)의 길이와 당기는 각도에 영향을 주게 되는데, 이것은 결국 생산되는 힘의 크기에 영향을 준다. 관절축과 근육 부착점사이의 거리는 근육의 힘모멘트(force moment)를 결정하게 되는 반면, 당기는 각도는 그 힘의 회전 성분과 비회전 성분을 결정하게 된다.
만약 손상을 일으키는 힘을 알고 있다면, 손상을 예방하거나 손상의 정도를 줄일 수 있는 방법들이 취해져야 한다. 손상기전을 알고 있는 임상가는 손상의 형태와 손상범위를 보다 잘 평가할 수 있을 것이다. 조기 발견을 돕고 빠른 진단을 위해 몇몇 학자들은 손상을 일으킨 힘에 대한 정확한 평가의 가치를 강조해 왔다.* 손상을 평가할 때마다, 임상가는 생체역학적인 원리에 기초를 두고 평가를 실시해야 한다. 예를 들어, 무릎관절 불안정성(knee joint laxity)에 대한 몇몇 검사들은 등급화된 신연력(distraction force)을 적용하기 위해 3점 원리(three-point principle)를 이용한다. 다른 관절의 검사들도 역학적인 원리를 이용하고 있다.
또한 근골격계 손상을 치료하거나 재활하는데 이용되는 많은 평가절차들도 생체역학적인 원리에 기초를 두고 행해진다. 수술절차, 석고고정(casting), 보조기(bracing), 부목(splinting) 및 운동프로그램들도 만족스런 결과를 얻기 위해서는 올바른 힘의 적용이 필요하다. 예를 들어, 슬개골을 근위나 원위로 재배열하려는 수술이 성공적으로 이루어지려면, 수술하는 의사가 힘 적용에 대한 지식을 가지고 있어야 한다. 또다른 예로, 발의 문제를 보존적으로 관리하려고 발 보조기(foot orthosis)를 사용할 때도 이 보조기에 이용되는 여러 재료의 특징 뿐만아니라 발에 대한 역학적인 지식도 필요한다.
마지막으로, 많은 종류의 운동기구들도 자신만의 장점과 단점을 가지고 있기 때문에, 임상가들은 그 운동기구에 맞는 운동프로그램을 개발하고 발전시키기 위해서는 힘(저항)의 적용에 대한 지식 뿐만아니라 근육 및 관절에 가해지는 저항력의 효과에 대한 지식도 갖추어야 한다. 그리고 운동 수행력을 증가시키거나 손상을 방지하기 위해 헤드기어, 보호대 및 신발과 같은 작은 품목들도 잘 고안되어야 하는데, 이런 목적을 이루기 위해서도 생체역학적인 원리가 적용되어진다. 지난 몇 년간 비디오테잎장비의 가격이 현저하게 하락되었는데, 이런 현상은 비디오촬영을 통해 비정상적인 운동을 분석하는 임상가들에게 매우 반가운 일이었다. 또 특수치료기법의 효율성을 보여주는 사람들에게도 반가운 일이었다. 비록 이런 현상들이 가치가 있고 현실적이라 하더라도, 임상가들은 좋은 자료를 수집해야 하고 또 그 자료를 바르게 분석하는데 어느 정도 한계점이 있다는 것을 숙지해야 한다.
