나영무<스포츠&재활전문 강서솔병원장>
손상부위별 재활운동처방 - Knee joint
1. 슬관절의 구조와 기능
슬관절(knee joint)은 구조적으로 우리 인체 내에서 가장 크고 복잡한 윤활관절이며 기능적으로는 걷고, 뛰는 등의 신체 이동을 위한 움직임, 혹은 서 있거나 점프, 착지 등의 체중지지 시 하지에 나타나는 지면반력, 전단력, 회전력, 압축력 등의 부하를 흡수하고 분산시키는 중요한 역할을 한다. 슬관절은 이러한 내, 외적의 부하로부터 견딜 수 있도록 구조적으로 잘 구성되어 있으나 다른 관절에 비해 기능적인 활용은 높지만, 반면에 과도한 사용이나 급격한 정지, 방향전환, 착지 등의 과도한 신체 동작으로 인해 쉽게 손상 받을 수 있다.
슬관절의 기능을 보면 슬관절의 정적인 안정성은 인대, 관절낭에 의해 유지되고 동적인 안정성은 근육에 의해 유지된다. 그리고 슬관절의 운동은 굴곡(flexion), 신전(extension)과 경골의 회전(rotation)이 있으며, 특히 신전 시 경골이 대퇴에 대해 외회전(external rotation) 되면서 잠기며(locking) 강한 안정성이 유지된다.
슬관절은 대퇴(thigh), 경골(tibia), 비골(fibula) 및 슬개골(patella)로 구성되며, 관절로는 대퇴와 경골이 이루는 경대퇴관절(tibiofemoral joint)과 대퇴와 슬개골의 관절인 (patello -femoral joint)으로 이루어진다. 경대퇴관절(tibiofemoral joint)은 경첩관절로 굴곡(flexion)과 신전(extension)이 일어나고, 이때 관절 표면에서 구룸(roll), 활주(glide), 회전(spin)이 일어나 대퇴와 경골을 일치시켜준다.
십자인대(Cruciate ligament)는 무릎의 관절강 안에서 활액막에 싸여 서로 교차하는 인대로 전방십자인대와 후방십자인대 두 개로 구성된다. 전방십자인대는 체중부하 시 대퇴골의 후퇴와 슬관절의 과도한 신전을 방지하고 내회전, 외반 및 내반을 억제한다. 후방십자인대는 경골에 대하여 대퇴골의 미끄러짐을 방지하며 과도한 내회전을 방지한다.
측부인대(Collateral ligament)는 십자인대와 함께 슬관절에 부가적인 안정성을 제공하는 구조물로써 내측측부인대와 외측측부인대로 구성된다. 내측측부인대(medial collateral liga-ment: MCL)는 천부와 심부인대 두 부분을 나뉘며 심부인대는 내측반월상연골판(medial meniscus)에 연결되어 반막양근과 합쳐진다. 그리고 주로 슬관절의 내반과 과도한 외회전을 억제한다. 외측측부인대(lateral collateral ligament: LCL)는 대퇴골의 외측상과와 비골두에 연결되어 슬관절의 외반과 경골의 외측회전을 억제해 준다.
반월상연골판(Menisci)은 대퇴와 경골외과(plateau) 사이의 공간을 채우는 두개의 타원형의 섬유성 연결조직으로 슬관절의 안정성을 높여주고 충격흡수, 체중분산, 영양공급, 윤활작용의 역할을 한다. 특히 90?굴곡 시 슬관절을 가장 안정화 시킨다. 슬관절 동작 시 연골판의 움직임이 있는데 굴곡 시 뒤로, 신전 시 앞으로, 내회전 시 내측연골판은 앞으로 외측연골판은 뒤로 움직인다.
심부 내측 관절낭인대(Deep-medial articular ligament)는 전, 후방, 내측 세 부분으로 나뉜다. 전방의 인대는 슬관절 신전 구조물과 내측 반월상연골판과 붙어있고, 내측 인대는 내측반월상연골판과 연결된다. 그리고 후방의 인대는 심부내측관절인대와 연결되어 슬관절을 강하게 지지한다.
슬관절의 굴근(flexor)으로는 대퇴이두근, 반건양근, 반막양근, 박근, 봉공근, 비복근 등이있으며 신전근(extensor)으로는 대퇴사두근이 있으며 슬관절의 외회전은 대퇴이두근에 의해 일어나고 내회전은 슬와근, 반건양근, 반막양근등에 의해 일어난다. 장경대는 슬관절의 외측을 안정화시킨다.
2. 슬관절을 위한 재활운동
슬관절에 손상을 입게 되면 통증과 부종으로 인해 관절 가동 범위 제한, 근력 약화 등의 기능 저하가 나타나게 된다. 이때 일차적으로 외과적 치료가 필요하나 이와 함께 슬관절 부위의 운동을 통해 유연성을 증진시키고 약화된 근육을 강화시킨다. 또한 관절 기능을 유지, 향상시키고 심폐지구력, 신경근 조절, 기능적 운동을 하여 신체 전체의 균형과 기능을 조절하는 것이 필요하다.
첫째, 슬관절의 유연성을 증진시키기 위한 유연성 운동으로는 크게 관절가동 운동(Range of motion exercise), 스트레칭 운동, 슬개골 가동 운동 세 가지로 나눌 수 있다.
(1) 관절가동 운동
슬관절 내 구조물들의 손상은 슬(knee)의 제한적이 동작과 불안정한 기능을 유발한다. 특히 수술과 같은 외과적 치료 후의 수술부위의 보호를 위한 고정(immobilization)은 관절의 경직과 가동범위의 손실을 가져온다. 따라서 손상 후 재활 운동 초기에는 우선적으로 관절 가동 운동을 함으로써 관절 내 섬유화 방지, 관절 연골에 영양공급, 교원섬유를 재배열시켜 정상적인 관절 동작으로의 회복을 도울 수 있다. 또한 수술 후 슬개골의 가동성 회복이 슬 관절의 전체적 가동성 회복에 중요한 작용을 한다. 이 관절가동 운동은 수동운동, 능동 보조 운동, 능동운동으로 나눌 수 있다. <표 2-1 참조>
(2) 스트레칭 운동
관절가동 운동을 통해 정상적인 동작 범위를 회복하면 스트레칭 운동을 통해 회복한 동작범위를 유지하고 슬관절 주변의 근육들의 유연성을 향상시켜야 한다. 스트레칭 운동은 통증이 없는 범위 내에서 슬관절 연부 조직의 저항이 느껴질 때까지 근육을 신전시켜야 한다. 효과적인 스트레칭 운동은 해당 근육을 완전히 신전시켜 1회에 15-30초를 유지하며 이것을 3-4회를 반복하여야 한다. 슬관절의 스트레칭 운동 부위는 슬굴곡근, 대퇴사두근, 비복근, 고관절 굴곡근, 내전근, 장경인대 등이다.
이밖에 보조자나 모래주머니와 같은 무게가 나가는 도구를 이용하여 시행 할 수도 있다. 또한 고유신경근 촉진법(PNF)나 등속성 운동기구를 이용한 스트레칭도 좋은 방법이라고 할 수 있다.
(3) 관절가동화운동 (Joint mobilization exercise)
관절가동화운동은 관절낭이나 인대가 구축되어 움직임이 제한되거나 슬관절이 전체적으로 경직되어 가동범위운동만으로 부족할 때 사용한다. 주로 슬개골과 대퇴골 사이, 대퇴골과 경골, 경골과 비골 사이를 가동화 시켜주며 특히 슬개골의 가동화는 상, 하, 좌, 우 네 방향으로 움직여 주어야 한다. 관절가동범위 운동은 적극적이며 수동적인 관절운동이며 통증 없는 범위에서 슬관절 주변의 연부조직의 저항이 느껴질 때 까지 가동시켜야 한다.
둘째, 슬의 근육강화 운동은 슬관절 주위 근육의 약화를 방지하고 정상적인 근력을 회복하는데 있다. 슬관절의 근력을 증진시키기 위한 근육강화운동의 순서로는 초기에 근력운동인 등척성 운동으로 시작하여 근력이 강화됨에 따라 점차 등장성, 등속성, 플라이오메트릭(Plyometric), 기능적 운동으로 진행해야 한다.
우선, 등척성 운동(Isometric exercise)은 근 섬유의 길이 변화 없이 정적인 힘만 증가하는 것으로 관절 운동이 일어나지 않기 때문에 초기 손상 시 관절에 부담을 주지 않고 근 위축 감소를 줄이고 빠르게 근력을 증가시키기 위해 실시한다. 등척성 운동은 최대 수축으로 1회에 6초 동안 유지하여야 하고, 1일 10회 이상 반복해야 한다. 슬관절의 대표적인 등척성 운동으로는 Quad set exercise, Straight leg raise, Hamstring set exercise 등이 있다.
등장성 운동(Isotonic exercise)은 근력은 유지되면서 근 섬유의 길이가 변하는 등장성 수축에 의한 운동을 뜻하며 등척성 운동과의 차이는 관절 운동이 일어난다는 것이다. 등장성 운동은 주로 점진적인 저항운동(Progressive resistive exercise)으로 실시한다. 이 점진적 저항운동(PRE)은 근력이 강화됨에 따라 저항을 점진적으로 증가시키며 운동을 실시하는 것으로 저항 강도와 지속시간(반복횟수)을 조정하여 운동 강도를 조절할 수 있는데 특히 슬 손상 후 운동에서는 가벼운 무게로 횟수를 늘리는 방법이 주로 사용된다. 동심성 수축과 편심성 수축을 동시에 시키는 것이 좋은데 그 비율은 1 : 2 정도로 하는 것이 좋다.
등장성 운동은 운동 형태에 따라 개방역학적 운동(Open kinetic chain exercise)과 폐쇄역학적 운동(Close kinetic chain exercise)이 있다. <표 2-2 참조>
등속성 운동(Isokinetic exercise)은 운동 속도는 일정하며 관절 운동 시 전 구간에서 일정하게 저항을 받을 수 있도록 고안된 장비를 통해 운동을 한다. 장점으로는 다양한 속도로 운동 할 수 있으며 동작의 각도와 관계없이 원하는 부하를 줄 수 있지만 장비가 고가라는 단점이 있다.
근력운동과 항상 병행되어야 하는 근지구력 운동은 일정한 시간 안에 주어진 저항에 대하여 동작을 지속할 수 있는 능력을 향상시키기 위한 운동으로, 운동 방법은 근력 운동과 같으나 근력운동보다 저 강도로 반복횟수를 증가시켜 실시한다.
플라이오메트릭(Plyometric exercise) 운동은 근육을 빠르게 편심성 수축 시킨 후 강력한 동심성 수축을 유도하는 것으로 빠른 원심성 이완으로 인한 근육의 편심성 수축 조절 기능을 향상 시키고, 균형과 자세 평형을 향상시킬 수 있다. 운동 시 동작의 크기보다는 속도가 중요하지만 이로 인해 슬관절의 과도한 스트레스를 줄 수 있다. 슬관절에서의 플라이오메트릭 운동으로는 박스점핑, 호핑, 줄넘기, 사이드 스텝 등이 있다.
고유수용성감각은 동작과 관련하여 관절, 근육, 건 그리고 그 밖의 조직들로부터 구조물에 나타나는 부하 등의 여러 환경적 정보를 감지하여 동작을 조절, 진행시키는 감각으로 특히 의식적, 무의식적으로 관절의 위치를 감지하여 적절한 관절 기능을 위해 근육을 조절한다. 이러한 고유수용성감각은 슬관절 구조물의 손상과 함께 통증과 부종으로 인해 기능이 저하되며 이것은 균형능력, 민첩성, 동작의 협응 능력 저하로 나타나게 된다. 따라서 고유수용성감각 운동(Proprioception exercise)은 저하된 균형과 자세 평형 능력을 향상시키는데 유용한 운동이며 슬 손상 직후부터 바로 시작하는 것이 좋다. 고유수용성감각 운동으로는 Mini-squat, BAPS Board, Mini-trampolin, Balance board, Fitter등이 있다.
슬관절 손상으로 인한 관절과 근육 사용의 제한은 관절 가동 범위와 근력의 약화를 가져올 뿐만 아니라 운동량의 감소로 인해 심폐기능이 빠르게 저하된다. 따라서 슬의 가동범위(ROM)운동과 근력 운동뿐만 아니라 손상 전의 심폐기능 유지를 위하여 심폐지구력 운동을 함께 실시해야한다. 슬 손상 시 심폐지구력 운동으로는 암에르고메터나 수중트레드밀, 킥보드를 이용한 수영 등을 통해 할 수 있다. 특히 뒤로 달리기는 뒤꿈치가 지면에 닿지 않기 때문에 슬관절에 부하를 피할 수 있어 슬관절 손상 초기에도 실시하는 것이 좋다.
관절의 가동범위와 근력이 완전히 회복되면 실시하는 운동으로 실제 스포츠 동작과 유사한 동작을 통해 손상 전 상태로 복귀하는데 노력해야한다. 기능적 운동은 유연성, 근력, 심폐지구력 등과 손상 후 저하된 스피드, 힘, 평형능력, 민첩성 등의 기능적 능력을 손상 전 상태로 최대한 회복시키고 선수들에게 손상된 부위가 회복되어 정상적인 동작을 할 수 있다는 자신감을 심어주는데 그 목적이 있다. 또한 기능적 운동을 통해 스포츠 현장으로 좀 더 안전하고 효율적으로 복귀할 수 있도록 도와준다. 기능적 운동으로는 정적인 운동으로 BAPS board나 1/2 form roller, Balance board등을 사용한 균형운동과 카리오카, 지그재그 런, 박스 런, 8자 달리기, 가속/감속 달리기 등의 민첩성을 위한 달리기 운동과 박스 점프, 호핑, 제자리 수직점프 같이 근 파워를 위한 동적인 운동 등을 실시한다.
3. 주요 손상 유형 별 재활운동
(1) 전방십자인대(ACL) 손상
축구나 농구 같은 스포츠 활동 중 슬 관절에 가장 흔하게 일어날 수 있는 손상이다. 전방십자인대는 대퇴가 고정되면서 경골이 앞쪽으로 나가거나 경골이 고정되면서 대퇴가 뒤로 나가는 것을 막아주는 역할을 하는데, 대부분의 전방십자인대 손상은 발이 지면에 고정된 상태에서 갑작스러운 방향전환이나 속도의 감속 또는 비정상적인 슬관절의 외회전으로 인하여 발생한다. 전방십자인대에 손상을 받게 되면 우선적으로 부종, 통증, 염증을 조절하고, 그 다음으로 운동치료를 실시한다.
초기 운동 시 무릎 보조기(knee brace)를 착용하고 대퇴의 등척성 운동인 쿼드？(quard set)운동과 하지거상운동(Straight leg raise exercise)을 통해 근육을 강화하고 보조 능동적 관절가동운동을 실시한다. 관절가동운동을 통한 슬관절의 가동은 보통 완전 신전은 2-3주, 완전 굴곡은 8주안에 회복을 기대할 수 있다.
슬관절의 가동범위가 90걋鵑?나오게 되면 40?90?범위에서 폐쇄역학적 운동을, 60?90?범위에서 개방역학적 운동을 시작하여 점진적으로 정상범위까지 실시한다. 또한 고유수용성감각운동과 심폐지구력 운동을 함께 하여주고 4-5주째부터는 기능성 운동을 실시한다.
(2) 내측측부인대(MCL) 손상
내측측부인대 손상은 슬관절에서 가장 흔하게 나타나는 손상으로 외반력(valgus stress)에 의해 일어나며 내측관절낭과 십자인대가 함께 손상되어 나타나기도 한다. 비 수술적 치료를 원칙으로 하고 통증, 부종, 염증 제거를 우선적으로 하며 되도록 빨리 보조기를 착용하고 체중부하를 시작한다. 보조기는 1도 손상 시 2-3일, 2도 손상 시 7-14일, 3도 손상 시 2-3주 간 0?45?범위 내에서 착용하며, 손상 2일째부터 통증이 없는 범위에서 관절가동운동과 대퇴 사두근의 등척성 운동을 실시한다. 그러나 3도 손상일 경우에는 보조기를 고정시키고 3주 간 체중부하를 하지 않도록 해야 한다. 슬관절의 가동이 원활하면 근육강화운동, 고유신경감각운동, 플라이오메트릭 운동 등을 실시하게 된다. 특히 근육강화운동은 폐쇄역학적 운동에 중점을 두어야 한다.
(3) 반월상연골판 손상(Meniscal injury)
반월상연골판 손상은 주로 스포츠 현장에서 발이 지면에 붙어있을 때 충돌 등의 외력으로 인해 무릎이 약간 굴곡 된 상태에서 과도한 회전(twisting)이 발생되었을 때 나타나며, 구조물의 특성상 외측보다 내측 반월상연골판의 손상 가능성이 높다. 운동 치료는 손상 직후 1-3일 이내에 체중부하를 하며 슬관절의 신전보다는 굴곡에 중점을 두면서 관절가동운동을 실시한다. 그러면 7일 이내에 완전가동을 기대할 수 있으며 근력강화운동과 기능적 운동을 함께 실시하고, 근력 강화운동과 병행하여 고관절의 외전과 내전 운동을 한다.
일반적으로 슬관절에서의 가장 큰 문제는 적절한 치료시기를 놓치거나 계속적인 사용으로 인한 만성적 손상과 외과적 치료 후에 나타나는 근력약화, 근 위축, 관절가동범위의 손실, 연골과 인대의 변형 등으로 인한 2차적인 손상이라 할 수 있다. 재활운동은 이러한 문제점들을 효과적으로 예방하고 손상 전의 상태로 최대한 회복시키는데 도움을 줄 수 있는 치료방법이다. 물론 손상 시의 정확한 진단과 초기 외과적 치료가 우선되어야 하며, 여기에 정확하고 올바른 재활운동이 병행된다면 손상부위의 치료, 회복 그리고 재발 가능성을 낮추는데 그 효과를 기대할 수 있다.
