발생학에서 인체의 척추 및 수직 자세의 형성

인간의 척추는 막성, 연골성, 골성 발달 단계를 순차적으로 거칩니다. 척추의 구성 요소들은 배아 발달 초기 단계에 나타납니다. 처음에는 척추체의 기저부가 배아 중간엽 층으로 분리되어 서로 멀리 떨어져 있습니다. 그 후 척추궁이 발달하기 시작하고, 횡돌기와 관절돌기가 형성되며, 척추는 거의 완전히 분화되고 극돌기는 아직 존재하지 않습니다.

배아의 척추뼈는 축소되어 추간판의 젤라틴 핵 형태로만 보존됩니다. 자궁 내 발달 초기 척추의 특징적인 특징은 척추체의 모양이 유사하다는 것입니다. 자궁 내 발달 2개월 말에는 경추의 크기가 급격히 증가합니다. 자궁 내 중력 효과가 없기 때문에 신생아에서도 요추와 천추체의 증가는 관찰되지 않습니다.

종인대는 태아기 척추체의 등쪽 표면에 위치합니다. 태아기의 추간판은 중간엽으로 형성됩니다. 태아기 척추의 골화 중심은 먼저 하부 흉추와 상부 요추에 나타난 후 다른 부위에서 관찰됩니다.

출생 직후, 아이는 여러 외부 영향에 맞서 싸우기 시작합니다. 그리고 자세를 형성하는 가장 중요한 자극은 중력입니다. A. Potapchuk과 M. Didur(2001)에 따르면, 출생 순간부터 성인이 되어서야 자세가 형성될 때까지 모든 아이는 다음과 같은 단계의 움직임 형성을 거칩니다.

• A 단계 - 아이가 엎드려서 머리를 들어 올립니다. 동시에 경추 긴장 반사로 인해 신체의 균형과 근육 긴장의 기본 역치를 보장하는 단계가 형성됩니다.
• B 단계 - 모터사이클의 자동성 발달을 미리 결정하는 근육-관절 연결 형성. 이 시기는 기어 다니기와 앉기를 배우는 단계에 해당합니다. 사지 근육의 일측성, 그리고 다측성 결합 기전이 형성되기 시작하여, 궁극적으로 걷기와 서는 것에 대한 최적의 고정관념을 형성합니다.
• C 수준 - 생후 1년 안에 형성되며, 어린이가 기존의 운동 기술을 사용하여 공간을 빠르게 탐색할 수 있게 해줍니다.
• D 단계 - 수직 자세가 형성되며, 최소한의 근육 노력으로 서 있는 자세에서 근육 균형이 확보됩니다. 움직임 형성 단계가 변화함에 따라 척추의 형태도 변화합니다. 신생아의 척추는 약간의 천골 만곡을 제외하고는 생리적인 만곡이 거의 없는 것으로 알려져 있습니다. 이 시기의 머리 높이는 몸 길이와 거의 같습니다. 영아의 머리 중심은 접형골과 후두골 사이의 연골결합 바로 앞, 두개골과 환추 관절 앞쪽에서 비교적 멀리 떨어져 있습니다. 후경부 근육은 아직 제대로 발달되지 않았습니다. 따라서 무겁고 큰 (신체 나머지 부분에 비해) 머리가 앞으로 숙여지고 신생아는 머리를 들어 올릴 수 없습니다. 머리를 들어 올리려는 시도는 생후 6~7주 후에 경부 전만증이 형성되며, 이는 앉은 자세에서 신체 균형을 유지하려는 노력의 결과로 다음 달에 형성됩니다. 경추 전만증은 모든 경추와 위쪽 흉추 두 개에 의해 형성되며, 정점은 5번째에서 6번째 경추 높이에 있습니다.

생후 6개월이 되면 아이가 앉기 시작하면서 흉추 부위에 등쪽으로 볼록한 만곡(척추후만증)이 형성됩니다. 생후 1년차가 되면 아이가 서고 걷기 시작하면서 요추 부위에 앞쪽으로 만곡(척추전만증)이 형성됩니다.

요추 전만은 제11~12흉추와 모든 요추를 포함하며, 정점은 제3~4요추에 해당합니다. 요추 전만은 골반의 위치를 변화시키고 인체의 전반적인 무게중심(GG)을 고관절 축보다 뒤쪽으로 이동시켜 몸이 직립 자세로 넘어지는 것을 방지합니다. 2~3세 아동의 척추 형태는 요추 전만 발현이 불충분한 것이 특징이며, 성인이 되어서야 가장 크게 발달합니다.

천미골 만곡은 태아기에 나타납니다. 하지만 직립 보행을 처음 시도하고 요추 전만이 나타날 때 비로소 발달하기 시작합니다. 이 만곡의 형성은 중력의 영향을 받는데, 이 중력은 척추의 자유 부분을 통해 천골 기저부로 전달되어 천골을 장골 사이에 끼우려는 경향이 있으며, 천골과 좌골 사이에 위치한 인대의 당김에도 영향을 받습니다. 이 인대들은 천골 아랫부분을 좌골의 결절과 극에 고정합니다. 이 두 힘의 상호작용이 천미골 만곡의 발달을 결정하는 주요 요인입니다.

척추의 생리적 곡선이 형성됨에 따라 추간판의 모양도 변합니다. 신생아의 추간판이 앞뒤 높이가 같다면 곡선이 형성됨에 따라 모양이 변하고 시상면의 연골은 다소 쐐기 모양을 갖습니다. 척추 전만 영역에서는 이 쐐기 모양의 더 큰 부분이 앞을 향하고 작은 부분이 뒤를 향합니다. 반대로 흉추 후만 영역에서는 뒤쪽이 더 크고 앞쪽이 더 작습니다. 천골과 미골 부분에서는 척추가 뒤를 향하는 곡선을 갖습니다. 천골 부분의 추간판은 일시적인 의미를 가지며 17~25세에 뼈 조직으로 대체되어 천골 척추가 서로에 대해 움직일 수 없게 됩니다.

척추는 생후 첫 2년 동안 특히 빠르게 성장합니다. 길이는 최종 크기의 30~34%에 이릅니다. 척추의 각 부분은 고르지 않게 자랍니다. 요추 부분이 가장 빠르게 성장하고, 그 다음으로 천추, 경추, 흉추, 미추 부분이 가장 적게 성장합니다. 1.5세에서 3세 사이에는 경추와 상흉추의 성장이 상대적으로 느려집니다. 7~9세에 척추의 추가 성장이 관찰됩니다. 10세가 되면 요추와 하흉추의 성장이 빠르게 진행됩니다. 사춘기 동안에도 척추의 성장 속도가 증가하는 것이 관찰됩니다.

최대 2년까지 척추의 뼈와 연골 부분의 총 길이는 동일한 강도로 증가합니다. 그 이후로 연골 부분의 성장은 상대적으로 느려집니다.

신생아의 척추체는 성인의 척추체보다 상대적으로 넓고 짧습니다. 3세에서 15세 사이의 아동은 각 척추체의 높이와 너비가 위에서 아래로, 즉 위쪽 흉추에서 아래쪽 요추로 갈수록 커집니다. 이러한 차이(적어도 너비 성장과 관련된 차이)는 아래쪽 척추체가 받는 체중 부하의 증가에 따라 달라집니다. 6세가 되면 척추체의 위쪽과 아래쪽, 그리고 극돌기와 횡돌기 끝에 독립적인 골화점이 형성됩니다.

평균적으로 3~6세에 척추뼈의 전반적인 성장은 높이와 너비 모두 동일한 강도로 진행됩니다. 5~7세에는 척추뼈 너비의 증가가 키의 증가보다 다소 뒤처지고, 이후 연령대에서는 모든 방향으로 척추뼈의 성장이 증가합니다.

척추의 골화 과정은 단계적으로 진행됩니다. 1~2년차에는 아치의 양쪽 반쪽이 합쳐지고, 3년차에는 아치와 척추체가 합쳐집니다. 6~9세에는 척추체의 윗면과 아랫면, 그리고 극돌기와 횡돌기의 끝부분에 독립적인 골화 중심이 형성됩니다. 14세가 되면 척추체의 중간 부분이 골화됩니다. 각 척추체의 완전한 골화는 21~23세에 완료됩니다.

척추의 곡선이 형성됨에 따라 흉부와 골반 공간의 크기가 커지며, 이는 곧 바른 자세를 유지하는 데 도움이 되고 걷기와 점프할 때 척추의 탄력성이 향상됩니다.

많은 저자에 따르면, 인간의 척추의 형성과 수직 자세는 신체의 중심 높이에 영향을 받습니다.

공통 중심 위치의 연령 관련 특징은 성장기 동안 생체 연결 고리 크기의 불균일한 변화, 즉 이러한 신체 연결 고리의 질량 비율의 변화에 의해 발생합니다. 또한, 이러한 특징은 아이가 처음 일어서는 순간부터 노년기에 이르기까지 각 연령대에 습득되는 특징적인 특징과도 관련이 있습니다. 노년기에는 노화로 인한 퇴화로 인해 생체역학적 변화와 형태학적 변화가 동시에 발생합니다.

G. 코지레프(1947)에 따르면, 신생아의 일반적인 무게 중심은 V-VI 흉추 높이에 위치합니다(붕대를 감아 하지를 최대한 곧게 펼 수 있는 위치에서 결정). 이러한 일반적인 무게 중심의 두개골 위치는 신생아 신체의 특징적인 비율로 설명됩니다.

아이가 성장함에 따라 전체적인 무게 중심은 점차 감소합니다. 따라서 생후 6개월 된 아이의 경우, 무게 중심은 10번째 흉추 높이에 위치합니다. 대부분의 아이들이 독립적으로 설 수 있는 생후 9개월이 되면, 무게 중심은 11~12번째 흉추 높이로 떨어집니다.

생체역학적 관점에서 가장 흥미로운 과정은 수직 자세로의 전환입니다. 첫 번째 기립 자세는 모든 근육의 과도한 긴장을 특징으로 하는데, 이는 몸을 수직 자세로 직접 유지하는 근육뿐만 아니라 기립 동작에 관여하지 않거나 간접적인 효과만 미치는 근육까지 포함됩니다. 이는 근육의 분화가 부족하고 필요한 근긴장도 조절이 이루어지지 않음을 나타냅니다. 또한, 중심축(CG)의 높은 위치와 지지 면적이 작아 균형 유지가 어려워 불안정성이 발생합니다.

9개월 된 아기는 시상면에서 특이한 자세를 보입니다. 이는 아기의 하지가 반쯤 굽은 자세(9개월 된 아기의 무릎 관절 굴곡 각도는 162°, 1세 된 아기의 경우 165°)에 있고, 몸이 수직축에 대해 약간 앞으로 기울어진다는 특징이 있습니다(7-10°). 하지가 반쯤 굽은 자세는 골반의 기울기나 고관절의 신전 제한 때문이 아니라, 아기가 몸의 균형을 유지하는 데 적응하여 예상치 못한 균형 위반 가능성을 배제하고 낙상의 안전을 확보하기 때문입니다. 이 시기에 특이한 자세가 나타나는 것은 주로 고정된 서기 기술이 부족하기 때문입니다. 이러한 기술이 습득됨에 따라, 신체의 정적 안정성에 대한 불확실성은 점차 사라집니다.

두 살이 되면 아이는 더 자신감 있게 서고 지지 영역 내에서 무게 중심을 훨씬 더 자유롭게 움직입니다. 신체의 전반적인 무게 중심 높이는 첫 번째 요추 높이에 위치합니다. 반쯤 굽은 하지가 점차 사라집니다(무릎 관절의 굴곡 각도는 170°에 이릅니다).

세 살 아이가 서 있을 때 자세는 몸이 수직으로 서고 하지가 약간 굽은 자세(무릎 관절 굽힘 각도 175°)를 특징으로 합니다. 척추 부위에서는 흉추 후만증과 요추 전만증이 뚜렷하게 나타납니다. 신체 중심의 수평면은 두 번째 요추 높이에 위치합니다. 발의 종축은 성인과 마찬가지로 약 25~30°의 각도를 이룹니다.

5세 아동의 자세에서는 하지가 반굴곡(무릎 관절 각도가 180°)되는 징후가 더 이상 나타나지 않습니다. 전체 무게 중심의 수평면은 세 번째 요추 높이에 위치합니다. 이후 몇 년 동안 신체 무게 중심(CG)의 위치 변화는 주로 점진적인 감소와 시상면에서의 더욱 안정적인 조절로 구성됩니다.

신체가 노화됨에 따라 근골격계에는 해부학적, 생리학적, 생체역학적 변화가 모두 발생합니다.

G. Kozyrev(1947)는 가장 특징적인 형태학적 및 생체역학적 특징을 지닌 세 가지 주요 자세 유형을 식별했습니다.

첫 번째 유형의 노인성 자세는 무게중심이 급격히 앞으로 이동하는 것이 특징입니다. 시상면이 하지의 세 주요 관절 중심 앞에 위치할 정도로 심하게 기울어집니다. 주로 발의 앞부분이 지지력을 제공하고, 머리는 앞으로 기울어지며, 경추 전만은 편평해집니다. 경추와 흉추의 아랫부분에는 급격한 후만증이 나타납니다. 하지가 무릎 관절에서 완전히 펴지지 않습니다(굴곡 각도는 172°에서 177° 사이입니다).

두 번째 유형의 노인성 자세는 무게 중심이 후방으로 이동하는 것이 특징입니다. 시상면은 고관절 중심 뒤쪽을 지나며, 장골대퇴인대의 긴장을 이용하여 고관절을 수동적으로 닫아줍니다. 몸통은 뒤로 기울어지고, 하복부는 앞으로 밀려납니다. 척추는 "둥근 등" 모양을 하고 있습니다.

세 번째 유형의 자세는 몸통이 앞뒤로 기울어지지 않고 몸이 전반적으로 축 처지는 것이 특징입니다. 마치 중력이 수직축을 따라 몸을 압축한 것처럼 보입니다. 그 결과, 목은 경추 만곡의 증가로 인해 짧아지고, 몸통은 흉추 후만증의 증가로 인해 짧아지며, 하지도 세 주요 관절의 굴곡으로 인해 짧아집니다. 전체 무게 중심의 시상면은 고관절 중심에서 뒤쪽으로 지나가며, 고관절 중심 뒤에서 또는 무릎 관절 중심을 통해 수동적으로 닫힙니다. 결과적으로, 마지막 두 관절은 능동적으로만 닫힐 수 있습니다.

노인이나 치매 환자를 진찰할 때 가장 먼저 눈에 띄는 것은 자세인데, 이는 종종 심한 경추, 요추 전만증, 흉추 후만증이 특징입니다.

노령층과 노인의 경우, 척추 후만증이 심해지고, 점차 둥근 등이 형성되며, 경추와 요추의 전만증도 증가합니다. 정상적인 정적 하중에도 불구하고, 흉추 후만증은 일생 동안 어느 정도 증가합니다. 오목한 쪽에 장기간의 정적 하중(과부하)이 가해지면 추간판의 변형이 발생하고, 고정된 만곡(연령 관련 과후만증)이 발생하여 모든 결과를 초래합니다. 포드루시냐크와 오스타프추크(1972)는 척추의 생리적 만곡을 방사선 사진으로 분석하여 노년기에 나타나는 다섯 가지 자세 유형을 다음과 같이 정의했습니다.

1. 변화 없음, 흉부 곡률 각도가 159° 이상
2. 구부정한 흉추 각도 159-151°
3. 척추후만증은 흉추 부위의 곡률 각도가 151° 미만, 요추 부위의 곡률 각도가 155-164°인 경우입니다.
4. 척추후만증-요추전만증은 흉부 부위의 곡률 각도가 요추 부위의 151% 미만, 즉 155° 미만입니다.
5. 척추후만증-평평형, 흉부 부위의 곡률 각도는 15° 미만, 요추 부위는 164° 이상입니다.

저자들은 나이가 들면서 흉추의 곡률 변화가 가장 두드러지게 나타나는 부분이 시상면에서 나타나고, 경추에서는 뚜렷하게 나타나고, 요추에서는 그 변화가 다소 약하게 나타난다는 것을 발견했습니다.

60세까지는 여성에게서 척추측만증, 흉추 후만증, 경추 및 요추 전만증이 더 흔하게 나타납니다. 나이가 들면서 직립 자세를 유지하는 사람은 급격히 감소하고, 후만증 환자는 증가합니다.

노화 과정에서 척추의 구조와 기능에 나타나는 다양한 변화 중에서 척추 변위 또는 꼬임은 특별한 위치를 차지하는데, 나이가 들면서 발견 빈도와 심각성이 증가하기 때문입니다.

Ostapchuk(1974)에 따르면, 흉추와 요추의 비틀림 만곡은 남녀 모두 실질적으로 건강한 사람의 절반 이상에서 발견되며, 나이가 들수록 더 자주 나타납니다. 대부분의 경우, 척추 비틀림은 전두엽 만곡과 동반되며, 그 방향은 척추측만증의 형태와 밀접한 관련이 있습니다.

노화와 함께 발생하는 염전은 장근(longissimus) 기능 장애와 밀접한 관련이 있습니다. 염전과 척추의 외측 만곡이 복합적으로 작용하여 악화됩니다. 장근의 염전과 기능 장애는 척추의 이영양성-파괴 과정을 배경으로 발생하며, 노화로 인한 정적인 상태와 역동성에 부정적인 영향을 미칩니다.

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