무릎 관절의 인대

전통적으로 모든 안정화 시스템은 이전에 받아들여졌던 것처럼 두 그룹으로 나뉘지 않고, 수동적, 상대적 수동적, 그리고 능동적 세 그룹으로 나뉩니다. 안정화 시스템의 수동적 요소에는 뼈, 관절의 활막, 반월판, 무릎 관절의 인대, 관절의 섬유막, 그리고 능동적 요소에는 힘줄을 가진 근육이 포함됩니다.

무릎 관절을 안정화하는 데 관여하는 비교적 수동적인 요소에는 대퇴골에 비해 경골을 적극적으로 변위시키지 않지만 인대와 힘줄(예: 반월판)과 직접 연결되어 있거나 그 자체가 근육과 직접 또는 간접적으로 연결되어 있는 인대 구조인 요소가 포함됩니다.

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무릎 관절낭-인대 장치의 기능적 해부학

관절에서 90°까지. 후십자인대(PCL)는 경골의 90° 굴곡 시 외회전에 대한 이차 안정근 역할을 하지만, 경골의 완전 신전 시에는 그 역할이 줄어듭니다. D. Veltry(1994) 또한 후십자인대가 경골의 내반 편위 시 이차 안정근 역할을 한다고 지적합니다.

BCL은 경골 외반 편위의 주요 안정근입니다. 또한 경골 외회전의 주요 제한근이기도 합니다. BCL의 이차 안정근으로서의 역할은 경골의 전방 변위를 제한하는 것입니다. 따라서 ACL이 온전한 경우, BCL을 절단해도 경골의 전방 전위는 변하지 않습니다. 그러나 ACL 손상 후 BCL을 절단하면 경골의 병적인 전방 변위가 유의미하게 증가합니다. BCL 외에도 관절낭의 내측 부분 또한 경골의 전방 변위를 어느 정도 제한합니다.

내측십자인대(MCL)는 경골의 내반 편위와 내회전의 주요 안정근입니다. 관절낭의 후외측 부분은 이차 안정근입니다.

무릎 관절 인대의 부착

부착에는 직접 부착과 간접 부착의 두 가지 유형이 있습니다. 직접 부착 유형은 대부분의 콜라겐 섬유가 부착 지점에서 피질골로 직접 침투한다는 사실이 특징입니다. 간접 부착 유형은 입구에서 상당수의 콜라겐 섬유가 골막 및 근막 구조로 계속 이어진다는 사실에 의해 결정됩니다. 이 유형은 뼈에 부착되는 부위가 상당히 길다는 특징이 있습니다. 직접 부착 유형의 예로는 무릎 관절의 내측 측부 인대의 대퇴 부착이 있는데, 유연한 강한 인대에서 단단한 피질판으로의 전환은 무릎 관절의 인대, 무기질화되지 않은 섬유 연골, 무기질화 섬유 연골, 피질골이라는 네 개의 벽 구조를 통해 이루어집니다. 하나의 인대 구조 내에서 다양한 유형의 부착의 예로는 ACL의 경골 부착이 있습니다. 한편으로는 대부분의 콜라겐 섬유가 골막으로 이어지는 넓은 범위의 간접 부착이 있고, 다른 한편으로는 콜라겐 섬유가 뼈로 직접 들어가는 섬유 연골 접합이 있습니다.

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등척성

등척성이란 관절 운동 중 무릎 관절 인대의 길이를 일정하게 유지하는 것을 말합니다. 135°의 운동 범위를 가진 경첩 관절에서 등척성이라는 개념은 정상 및 병리학적 측면에서 무릎 관절의 생체역학을 정확하게 이해하는 데 매우 중요합니다. 시상면에서 무릎 관절의 움직임은 두 개의 십자인대와 그 기시부 사이의 골 연결, 이 네 가지 구성 요소의 연결로 특징지어집니다. 가장 복잡한 배열은 측부 인대에서 발견되는데, 이는 무릎 관절의 다양한 굴곡 각도에서 관절 운동 시 완전한 등척성 부족과 관련이 있습니다.

무릎 관절의 십자인대

무릎 관절의 십자인대는 정중동맥으로부터 혈액을 공급받습니다. 슬와신경총 신경은 전신에 혈액을 공급합니다.

무릎 관절의 전방 십자 인대는 평균 길이 32mm, 너비 9mm의 결합 조직 띠로 대퇴골의 외측 과두의 후방 내측 표면에서 경골의 후방 과간와까지 이어집니다. 정상적인 ACL은 90° 굴곡에서 경사각이 27°이고, 경골과 대퇴골의 부착 부위에서 섬유의 회전 성분은 110°이며, 콜라겐 섬유의 근막 내 비틀림 각도는 23-25° 범위 내에서 다양합니다. 완전히 펼 때 ACL 섬유는 시상면과 거의 평행하게 이어집니다. 무릎 관절의 인대는 종축에 대해 약간 회전하며, 경골 기점의 모양은 타원형이고, 전후 방향이 내측-외측 방향보다 깁니다.

무릎 관절의 후방십자인대는 더 짧고 강하며(평균 길이 30mm) 대퇴 내측 과두에서 기시합니다. 기시부의 모양은 반원형입니다. 근위부에서는 전후 방향으로 더 길고, 대퇴골 원위부에서는 곡선을 이룹니다. 높은 대퇴 부착부로 인해 인대는 거의 수직적인 경로를 형성합니다. 후방십자인대(PCL)의 원위 부착부는 경골 근위부 후방 표면에 직접 위치합니다.

ACL은 굴곡 시 신장되는 좁은 전내측 다발과 신전 시 섬유 장력을 받는 넓은 후외측 다발로 나뉩니다. VZKL은 다리를 굴곡 시 신장되는 넓은 전외측 다발, 신전 시 장력을 받는 좁은 후내측 다발, 그리고 굴곡 시 장력을 받는 다양한 모양의 반월상연골대퇴띠로 나뉩니다.

그러나 이는 굴곡-신전 시 장력에 따른 무릎 관절의 십자 인대 묶음의 조건부 구분에 불과합니다. 왜냐하면 십자 인대의 밀접한 기능적 관계로 인해 절대적인 등척성 섬유가 존재하지 않는다는 것이 분명하기 때문입니다. 특히 주목할 만한 것은 여러 저자의 십자 인대 단면-횡단면 해부학 연구에서 PCL의 단면적이 ICL보다 1.5배 더 크다는 것을 보여준 것입니다(대퇴 부착 부위와 무릎 관절 인대 중간에서 통계적으로 신뢰할 수 있는 데이터를 얻었습니다). 단면적은 움직이는 동안 변하지 않습니다. PCL의 단면적은 경골에서 대퇴골로 증가하고, 반대로 ICL은 대퇴골에서 경골로 증가합니다. 무릎 관절의 반월상연골 인대는 무릎 관절의 후방 십자 인대의 부피 기준 20%를 차지합니다. PCL은 전외측, 후내측, 반월상연골 대퇴 부분으로 세분됩니다. 이 저자들의 결론은 우리가 이 문제에 대해 이해하고 있는 바와 일치하여 매우 인상적입니다. 결론은 다음과 같습니다.

1. 재건 수술은 PCL의 3가지 구성 요소를 복구하지 않습니다.
2. PCL의 전외측 다발은 후내측 다발보다 두 배 더 크며 무릎 관절의 운동학에서 중요한 역할을 합니다.
3. 반월상연골 대퇴골 부분은 항상 존재하며, 후내측 다발과 유사한 횡단면 크기를 갖습니다. 반월상연골의 위치, 크기, 그리고 강도는 대퇴골에 대한 경골의 후방 및 후외측 변위를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.

무릎 관절의 기능적 해부학에 대한 추가 분석은 해부학적 영역을 식별하여 수행하는 것이 더 적절합니다. 왜냐하면 수동적 요소(관절낭, 뼈)와 상대적으로 수동적인 요소(반월판, 무릎 관절의 인대) 및 안정성의 활성 요소(근육) 사이에 긴밀한 기능적 관계가 있기 때문입니다.

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내측 캡슐-인대 복합체

실제적으로 이 부분의 해부학적 구조를 심부, 중간, 표층의 세 층으로 나누는 것이 편리합니다.

가장 깊은 세 번째 층은 관절의 내측낭을 포함하며, 전방부는 얇습니다. 이 층은 길지 않으며, 내측 반월상 연골 아래에 위치하여 대퇴골보다 경골에 더 강하게 부착됩니다. 심부층의 중간 부분은 무릎 관절 내측 측부 인대의 심엽으로 나타납니다. 이 부분은 반월상 대퇴골과 반월상 경골 부분으로 나뉩니다. 후내측 부분에서는 중간층(II)이 더 깊은 층(III)과 합쳐집니다. 이 부분을 후사인대라고 합니다.

이 경우 수동적인 요소와 상대적으로 수동적인 요소가 밀접하게 융합된 모습이 뚜렷하게 드러나는데, 이는 이러한 구분이 관례적임을 말해주지만, 매우 구체적인 생체역학적 의미를 담고 있습니다.

무릎 관절 인대의 반월상연골 대퇴 부분은 더 뒤쪽으로 갈수록 더 얇아지고 관절 굴곡 시 장력이 가장 약해집니다. 이 부위는 m. semimembranosus 건에 의해 강화됩니다. 건의 일부 섬유는 사선 슬와 인대에 짜여 있으며, 이 인대는 경골 내측 표면의 원위부에서 대퇴골 외측 과두의 근위부까지 가로질러 직선 방향으로 관절낭의 후방 부분까지 이어집니다. m. semimembranosus 건은 또한 후방 사선 인대와 내측 반월상 연골에 앞쪽으로 섬유를 제공합니다. m. semimembranosus의 세 번째 부분은 경골의 후내측 표면에 직접 부착됩니다. 이 부위에서 관절낭은 눈에 띄게 두꺼워집니다. m. semimembranosus의 다른 두 머리는 반막인대는 경골의 내측면에 부착되어 내측 슬와근에 연결된 층까지 깊이(MCL에 비해) 지나갑니다. III층의 가장 강한 부분은 MCL의 심부엽으로, 완전 신전 시 ACL 섬유와 평행하게 섬유가 배열되어 있습니다. 최대 굴곡 시 MCL의 부착부는 전방으로 당겨져 인대가 거의 수직(즉, 경골 고원에 수직)으로 이어집니다. MCL 심부 부분의 복측 부착부는 MCL 표층보다 원위이고 약간 후방에 있습니다. MCL의 표부엽은 중간층에서 세로로 이어집니다. 굴곡 시에는 경골 고원 표면에 수직으로 유지되지만 대퇴골이 이동함에 따라 후방으로 변위됩니다.

따라서 무릎 인대의 다양한 다발 활동의 명확한 상호 연결과 상호 의존성이 드러납니다. 굴곡 자세에서 무릎 인대의 전방 섬유는 긴장되고 후방 섬유는 이완됩니다. 이를 통해 무릎 인대 파열의 보존적 치료 시, 무릎 인대 손상의 국소화에 따라 파열된 섬유 사이의 분리를 최대화하기 위해 무릎 관절의 최적의 굴곡 각도를 선택해야 한다는 결론을 도출했습니다. 수술적 치료 시, 가능하다면 급성기에 무릎 인대의 이러한 생체역학적 특징을 고려하여 무릎 인대 봉합술을 시행해야 합니다.

관절낭의 II층과 III층의 후방 부분은 후사인대(posterior oblique ligament)로 연결됩니다. 무릎 관절에서 이 인대의 대퇴골 기시부는 BCL 표층 소엽 기시부 뒤의 대퇴골 내측면에 있습니다. 무릎 관절 인대의 섬유는 뒤쪽과 아래쪽을 향하며 경골 관절말단의 후내측각 부위에 부착됩니다. 무릎 관절에서 이 인대의 반월상연골-경골 부분은 반월상연골 후방 부착에 매우 중요합니다. 이 부위는 반막상근(m. semimembranosus)의 중요한 부착 부위입니다.

후방사선인대가 별도의 인대인지, 아니면 BCL 표층의 후방 부분인지에 대해서는 아직 합의된 바가 없습니다. ACL 손상 시, 이 부위는 무릎 관절의 이차적인 안정 장치 역할을 합니다.

내측 측부 인대 복합체는 경골의 과도한 외반 편위와 외회전을 제한합니다. 이 부위의 주요 활성 안정 장치는 큰 거위발(pes anserinus) 근육의 힘줄로, 경골이 완전히 신전될 때 내측 측부 인대(MCL)를 덮습니다. 내측 측부 인대(MCL, deep part)는 전방 십자인대(ACL)와 함께 경골의 전방 전위를 제한합니다. 내측 측부 인대(MCL)의 후방 부분인 후사인대는 관절의 후내측 부분을 강화합니다.

가장 표층인 I층은 대퇴 심부 근막의 연장과 m. sartorius의 힘줄 연장으로 구성됩니다. BCL 표층부의 전방부에서는 I층과 II층의 섬유가 분리될 수 없게 됩니다. II층과 III층이 분리될 수 없는 등쪽에서는 m. gracilis와 m. scmitendinosus의 힘줄이 관절 위, I층과 II층 사이에 위치합니다. 후방부에서는 관절낭이 얇아져 숨겨진 분리된 비후를 제외하고는 한 층으로 구성됩니다.

측면 캡슐-인대 복합체

관절의 외측 부분도 세 겹의 인대 구조로 이루어져 있습니다.관절낭은 전방, 중간, 후방 부분과 반월상연골, 반월상경골 부분으로 나뉩니다.관절의 외측 부분에는 관절낭 내 힘줄인 m. popliteus가 있는데, 이 힘줄은 외측 반월판의 주변 부착부로 가서 관절낭의 외측 부분에 부착됩니다.m. popliteus 앞에는 a. geniculare inferior가 있습니다.가장 깊은 층(III)에는 여러 개의 비후가 있습니다.MCL은 두 층 사이에 자유롭게 놓여 있는 세로 콜라겐 섬유의 조밀한 가닥입니다.무릎 관절의 이 인대는 비골과 대퇴골의 외측 과두 사이에 위치합니다.MCL의 대퇴부 기점은 힘줄인 m. popliteus의 입구(원위부)와 m. gastrocnemius의 외측 두부 시작부(근위부)를 연결하는 인대에 있습니다. 약간 뒤쪽, 가장 깊은 곳에는 대퇴골두(lg. arcuatum)가 있는데, 이는 비골두에서 기시하여 슬와근(lg. obliquus popliteus) 근처의 후낭으로 들어갑니다. 슬와근(m. popliteus)은 인대처럼 기능합니다. 슬와근은 다리의 굴곡이 증가함에 따라 경골의 내회전을 유발합니다. 즉, 다리의 굴곡근이나 신전근보다는 회전근에 더 가깝습니다. 내측십자인대(MCL)는 굴곡과 함께 이완됨에도 불구하고 병적인 내반 편위를 제한합니다.

외측의 표층(I)은 허벅지의 심부 근막의 연장으로, 장딴지근로를 전외측으로, 대퇴이두근건을 후외측으로 둘러싼다. 중간층(II)은 슬개건으로, 장딴지근로와 관절낭에서 기시하여 내측으로 지나 슬개골에 부착한다. 장딴지근로는 내측십자인대(MCL)가 관절을 측면으로 안정화하는 것을 돕는다. 거디결절(Gerdy's tubercle)의 부착 부위에 접근할 때 장딴지근로와 근간격 사이에는 밀접한 해부학적, 기능적 관계가 있다. Muller V. (1982)는 이를 전외측 경골대퇴인대(anterolateral tibiofemoral ligament)로 명명했는데, 이는 2차 안정장치 역할을 하며 경골의 전방 변위를 제한한다.

인대 구조에는 네 가지가 더 있습니다. 무릎 관절의 외측 및 내측 반월상연골인대, 무릎 관절의 외측 및 내측 슬개대퇴인대입니다. 그러나 저희는 이러한 요소들이 다른 해부학적 및 기능적 구조의 일부이기 때문에 이러한 구분은 매우 한정적이라고 생각합니다.

여러 저자들은 슬와건(m. popliteus)의 일부를 슬와-비골인대(lg. popliteo-fibulare)로 구분하는데, 이는 슬와건이 슬와-비골인대(lg. arcuaium), 내측 슬와(m. popliteus)와 함께 슬와-비골인대(lg. popliteo-fibulare)를 지지하여 경골의 후방 변위를 조절하기 때문입니다. 지방 패드, 근위 경비골 관절(proximal tibiofibular joint)과 같은 다양한 관절 구조는 관절의 안정화와 직접적인 관련이 없으므로 본 연구에서는 고려하지 않지만, 특정 수동적 안정화 요소로서의 역할을 배제하지는 않습니다.

만성 외상 후 무릎 불안정성 발병의 생체역학적 측면

생체역학 테스트 중 관절 움직임을 측정하는 비접촉 방법은 J. Perry D. Moynes, D. Antonelli(1984)에 의해 사용되었습니다.

J. Sidles 등(1988)은 동일한 목적을 위해 전자기 장치를 사용했습니다. 무릎 관절의 움직임에 대한 정보 처리를 위한 수학적 모델링이 제안되었습니다.

관절 운동은 여러 메커니즘에 의해 제어되는 다양한 병진 운동과 회전 운동의 조합으로 볼 수 있습니다. 관절 안정성에 영향을 미치는 네 가지 요소가 있으며, 이는 관절면이 서로 접촉하도록 유지하는 데 도움을 줍니다. 수동적인 연조직 구조로는 무릎 관절의 십자인대와 측부인대, 반월상연골이 있습니다. 이들은 해당 조직에 장력을 가하여 경골대퇴관절의 움직임을 제한하거나, 관절에 압축 부하를 생성하여 간접적으로 작용합니다. 능동적인 근력(안정화의 능동-동적 요소)으로는 대퇴사두근, 슬건근의 견인이 있으며, 이 근육의 작용 기전은 관절의 움직임 진폭을 제한하고 하나의 움직임을 다른 움직임으로 변환하는 것과 관련이 있습니다. 관절에 대한 외부적인 영향으로는 이동 중 발생하는 관성 모멘트가 있습니다. 관절면의 기하학적 구조(완전히 수동적인 안정성 요소)는 뼈의 관절면이 일치하여 관절의 움직임을 제한합니다. 경골과 대퇴골 사이에는 전후방, 내측-외측, 근위-원위의 세 가지 병진 운동 자유도가 있으며, 회전 운동 자유도는 굴곡-신전, 외반-내반, 외회전-내회전의 세 가지입니다. 또한, 무릎 관절의 관절면 모양에 따라 결정되는 소위 자동 회전이 있습니다. 따라서 다리가 신전될 때 외회전이 발생하며, 그 진폭은 작고 평균 1°입니다.

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무릎관절 인대의 안정화 역할

여러 실험 연구를 통해 인대 기능을 더욱 자세히 연구할 수 있었습니다. 선택적 절단법을 사용했으며, 이를 통해 무릎 관절 인대 손상 시와 정상 상태에서 일차 및 이차 안정근의 개념을 정립할 수 있었습니다. 1987년에도 유사한 제안을 발표했습니다. 이 개념의 핵심은 다음과 같습니다. 외력의 영향으로 발생하는 전후방 탈구(병진) 및 회전에 가장 큰 저항을 제공하는 인대 구조를 일차 안정근이라고 합니다. 외부 하중에 대한 저항에 더 적게 기여하는 요소는 이차 제한근(안정근)입니다. 일차 안정근의 고립된 교차는 병진 및 회전을 크게 증가시키며, 이 구조는 이를 제한합니다. 이차 안정근을 교차할 때, 일차 안정근의 건전성에는 병적인 변위의 증가가 관찰되지 않습니다. 이차 안정근의 단면 손상 및 일차 안정근의 파열 시, 대퇴골에 비해 경골의 병적인 변위가 더 크게 증가합니다. 무릎 인대는 특정 관절의 회전과 전이를 위한 주요 안정 장치 역할을 하는 동시에 다른 관절의 움직임을 이차적으로 제한할 수 있습니다. 예를 들어, BCL은 경골의 외반 편위의 주요 안정 장치일 뿐만 아니라, 대퇴골에 대한 경골의 전방 변위의 이차적인 제한 장치 역할도 합니다.

무릎 관절의 전방십자인대는 무릎 관절의 모든 굴곡 각도에서 경골의 전방 변위를 제한하는 주요 인자로, 이러한 움직임에 대한 저항의 약 80~85%를 담당합니다. 이러한 제한의 최대값은 관절의 30° 굴곡에서 관찰됩니다. ACL의 고립된 절단은 90°보다 30°에서 더 큰 전위를 초래합니다. 또한 ACL은 관절의 완전 신전 및 30° 굴곡에서 경골의 내측 변위를 주요 제한합니다. ACL의 안정 장치로서의 이차적인 역할은 특히 완전 신전 시 경골의 회전을 제한하는 것이며, 외회전보다 내회전을 더 크게 제한합니다. 그러나 일부 저자들은 ACL의 고립된 손상이 있을 경우 경미한 회전 불안정성이 발생한다고 지적합니다.

저희의 견해로는 이는 ACL과 PCL 모두 관절 중심축의 일부이기 때문입니다. ACL이 경골 회전에 가하는 지렛대 힘의 크기는 매우 작으며, PCL에서는 거의 나타나지 않습니다. 따라서 십자인대가 회전 운동 제한에 미치는 영향은 미미합니다. ACL과 후외측 구조물(m. popliteus, MCL, lg. popliteo-fibulare 건)의 고립된 교차는 경골의 전방 및 후방 변위, 내반 편위, 그리고 내회전을 증가시킵니다.

능동-동적 안정화 구성 요소

이 주제에 대한 연구에서는 관절의 특정 굴곡 각도에서 근육이 수동적인 인대 안정화 요소에 미치는 영향에 더 많은 관심을 기울였습니다. 따라서 대퇴사두근은 정강이가 10°에서 70°까지 굴곡될 때 무릎 관절의 십자인대에 가장 큰 영향을 미칩니다. 대퇴사두근의 활성화는 전방십자인대(ACL)의 긴장도를 증가시킵니다. 반대로 후방십자인대(PCL)의 긴장도는 감소합니다. 대퇴후방군(슬건) 근육은 70° 이상 굴곡될 때 전방십자인대(ACL)의 긴장도를 다소 감소시킵니다.

자료의 표현에 일관성을 유지하기 위해 이전 섹션에서 자세히 논의했던 일부 데이터를 간략하게 반복하겠습니다.

관절낭-인대 구조와 관절주위 근육의 안정화 기능에 대해서는 나중에 더 자세히 논의하겠습니다.

정역학과 동역학에서 이처럼 복잡하게 조직된 시스템의 안정성을 보장하는 메커니즘은 무엇일까?

언뜻 보기에, 여기서 작용하는 힘은 정면(외반-내반)과 시상면(전방 및 후방 변위)에서 서로 균형을 이루고 있습니다. 실제로 무릎 관절 안정화 프로그램은 훨씬 더 심층적이며, 염전(torsion) 개념에 기반합니다. 즉, 안정화 메커니즘은 나선형 모델을 기반으로 합니다. 따라서 경골의 내회전은 외반 편위를 동반합니다. 외측 관절면은 내측 관절면보다 더 많이 움직입니다. 움직임을 시작하면, 과두는 1도 굴곡에서 회전축 방향으로 미끄러집니다. 외반 편위와 경골 외회전이 있는 굴곡 자세에서 무릎 관절은 내반 편위와 내회전이 있는 굴곡 자세보다 훨씬 덜 안정적입니다.

이를 이해하기 위해, 세 평면에서 관절면의 모양과 기계적 하중 조건을 고려해 보겠습니다.

대퇴골과 경골의 관절면 모양은 서로 다릅니다. 즉, 전자의 볼록함이 후자의 오목함보다 큽니다. 반월상 연골은 이들을 일치시킵니다. 결과적으로 실제로는 반월대퇴관절과 중간경골관절, 두 개의 관절이 있습니다. 무릎 관절의 반월대퇴관절에서 굴곡과 신전 시, 반월상 연골의 윗면은 대퇴과두의 뒤쪽 및 아래쪽 면과 접촉합니다. 두 관절면의 배열은 뒤쪽 면이 반지름 5cm에 120°의 호를 형성하고, 아래쪽 면은 반지름 9cm에 40°의 호를 형성합니다. 즉, 두 개의 회전 중심이 있으며 굴곡 시 하나가 다른 하나를 대체합니다. 실제로, 과두는 나선형으로 꼬이고 곡률 반경은 후전방 방향으로 지속적으로 증가합니다. 앞서 언급된 회전 중심은 굴곡 및 신전 시 회전 중심이 이동하는 곡선의 끝점에만 해당합니다. 무릎 관절의 외측 인대는 회전 중심과 일치하는 곳에서 시작됩니다. 무릎 관절이 신전됨에 따라 무릎 관절의 인대가 늘어납니다.

무릎 관절의 반월상연골-대퇴골 부분에서는 굴곡과 신전이 발생하고, 반월상연골의 아랫면과 경골의 관절면으로 형성된 반월상연골-경골 부분에서는 종축을 중심으로 한 회전 운동이 발생합니다. 후자는 관절이 굽혀졌을 때만 가능합니다.

굴곡과 신전 시 반월상 연골은 경골의 관절면을 따라 전후 방향으로도 움직입니다. 굴곡 시에는 반월상 연골이 대퇴골과 함께 후방으로 움직이고, 신전 시에는 후방으로 움직입니다. 즉, 반월상 연골-경골 관절은 가동성을 갖습니다. 반월상 연골의 전후 방향 움직임은 대퇴골 과두의 압력에 의해 발생하며 수동적입니다. 그러나 반막양근과 슬와근의 힘줄에 가해지는 견인력으로 인해 반월상 연골의 일부가 후방으로 이동하게 됩니다.

따라서 무릎 관절의 관절면은 서로 일치하지 않으며, 관절낭-인대 요소에 의해 강화되어 있으며, 이 요소에 부하가 걸리면 서로 수직인 세 평면에서 방향이 정해지는 힘이 작용한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

무릎 관절의 안정성을 보장하는 중심 축은 무릎 관절의 십자 인대이며, 서로 보완적입니다.

전방십자인대는 대퇴골 외측 과두의 내측면에서 시작하여 과간융기 앞쪽에서 끝납니다. 전방십자인대는 후외측, 전외측, 중간의 세 다발로 구성됩니다. 30도 굴곡에서는 전방 섬유가 후방 섬유보다 더 긴장되고, 90도 굴곡에서는 두 섬유가 동일한 긴장을 보이며, 120도 굴곡에서는 후방 및 외측 섬유가 전방 섬유보다 더 긴장됩니다. 경골을 외회전 또는 내회전시키면서 완전히 신전할 때 모든 섬유가 긴장됩니다. 경골을 내회전시키면서 30도 굴곡할 때 전방외측 섬유는 긴장되고 후외측 섬유는 이완됩니다. 무릎 관절 전방십자인대의 회전축은 후외측에 위치합니다.

후방십자인대는 대퇴골 내측과 외측면에서 시작하여 경골 과간융기 후방부에서 끝납니다. 후방십자인대는 전내측, 후외측, 반월상대퇴(Wrisbcrg) 인대, 그리고 전방으로 강하게 뻗어 있는 험프리 인대(Humphrey ligament)의 네 가지 다발로 구성됩니다. 전방에서는 52~59°, 시상면에서는 44~59°의 각도를 이룹니다. 이러한 가변성은 후방십자인대가 이중적인 역할을 수행하기 때문입니다. 굴곡 시에는 전방 섬유가 신장되고, 신전 시에는 후방 섬유가 신장됩니다. 또한, 후방 섬유는 수평면에서 회전에 대한 수동적인 반작용에 참여합니다.

경골의 외반 편위 및 외회전 시, 전방십자인대는 경골 고평부 내측의 전방 변위를 제한하고, 후방십자인대는 외측의 후방 변위를 제한합니다. 경골의 외반 편위 및 내회전 시, 후방십자인대는 경골 고평부 내측의 후방 변위를 제한하고, 전방십자인대는 내측의 전방 탈구를 제한합니다.

하퇴의 굴곡근과 신근이 긴장되면 무릎 관절 전방 십자인대의 장력이 변한다. 따라서 P. Renstrom과 SW Arms(1986)에 따르면, 0°에서 75°까지 수동 굴곡할 때 무릎 관절 인대의 장력은 변하지 않지만, 좌골하퇴근의 등척성 장력에서는 경골의 전방 변위가 감소한다(최대 효과는 30°에서 60° 사이). 대퇴사두근의 등척성 및 동적 장력은 일반적으로 굴곡 각도 0°에서 30°까지 무릎 관절 인대의 장력을 동반하며, 하퇴의 굴곡근과 신근의 동시 장력은 굴곡 각도 45° 미만에서는 장력을 증가시키지 않는다.

주변부에서 무릎 관절은 비후된 부분과 인대를 가진 관절낭에 의해 제한을 받습니다. 이는 경골이 앞뒤 방향으로 과도하게 변위되거나 다양한 위치에서 과도하게 휘거나 회전되는 것을 방지하는 수동적 안정 장치입니다.

내측 외측 또는 경골 측부 인대는 두 개의 다발로 구성됩니다. 하나는 대퇴골 과두의 결절과 경골 안쪽 표면 사이에 위치한 표층 인대이고, 다른 하나는 표층 근막의 앞뒤로 뻗어 있는 깊고 넓은 인대입니다. 무릎 관절에서 이 인대의 후방 및 사선 심부 섬유는 90° 굴곡에서 최대 신전까지 신장됩니다. 경골 측부 인대는 정강이의 과도한 외반 편위와 외회전을 방지합니다.

무릎 관절의 경골 측부 인대 뒤쪽에는 후내측 섬유건핵(noyau fibro-tendineux-postero-interne) 또는 후내측 각점(point d'angle postero-inteme)이라고 하는 섬유가 밀집되어 있습니다.

외측 측부 인대 또는 비골 측부 인대는 관절외 인대로 분류됩니다. 대퇴골 외측 과두의 결절에서 기시하여 비골두에 부착합니다. 이 인대의 기능은 무릎 관절에서 정강이의 과도한 내반 편위와 내회전을 방지하는 것입니다.

뒤쪽에는 비골에서 시작하여 비골 머리에 부착되는 비골비골인대가 있습니다.

이 두 인대 사이에는 슬와근 힘줄과 관절낭의 가장 바깥쪽 섬유(슬와궁의 바깥쪽 아치 또는 무릎 관절의 인대)가 부착되어 형성되는 후외측 섬유건핵(noyau fibro-tendmeux-postero-externe) 또는 후내측 각점(point d'angle postero-externe)이 있습니다.

후방 인대는 수동적 신전을 제한하는 데 중요한 역할을 합니다. 후방 인대는 중간 부분과 두 개의 외측 부분으로 구성됩니다. 중간 부분은 무릎 관절의 사선 슬와 인대와 반막양근의 종말 섬유의 신전과 연결됩니다. 슬와근으로 이어지는 슬와 인대의 아치는 두 개의 다발로 구성되어 후방 정중 구조를 보완합니다. 이 아치는 관절낭을 강화하는 경우가 13%(리바허에 따르면)에 불과하며, 비골비골 인대는 20%에 불과합니다. 이러한 불안정 인대의 중요성 사이에는 반비례 관계가 있습니다.

무릎 관절의 비익인대, 즉 슬개대퇴지지대는 다양한 관절낭-인대 구조, 즉 외측 및 내측 대퇴광근의 대퇴슬개골 섬유, 사섬유, 교차 섬유, 허벅지 넓은 근막의 사섬유, 그리고 봉공근의 건막으로 구성됩니다. 섬유의 방향이 다양하고, 수축 시 주변 근육과 긴밀하게 연결되어 있어 늘어질 수 있다는 점은 이러한 구조가 십자인대 및 측부인대와 마찬가지로 능동 및 수동 안정근 기능을 수행할 수 있는 능력을 설명합니다.

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무릎 회전 안정성의 해부학적 기초

관절낭 비후대 사이에 있는 섬유건 주위 관절핵(les noyaux fibro-tendineux peri-articulaires)은 인대로 표현되며, 그중 네 개의 섬유건 주위 핵이 구별됩니다. 즉, 관절낭의 여러 부분과 활성 근육-건 요소들이 구별됩니다. 네 개의 섬유건 주위 핵은 전방 2개와 후방 2개로 나뉩니다.

전방 내측 섬유건핵은 무릎 관절의 경골 측부 인대 앞에 위치하며, 심부 섬유 묶음, 대퇴 슬개 인대, 내측 반월상 슬개 인대, 봉공근 힘줄, 박근 힘줄, 반막양근 힘줄의 사선 부분, 대퇴근막근 힘줄 부분의 사선 섬유와 수직 섬유를 포함합니다.

후내측 섬유건핵은 무릎 관절 경골 측부인대의 표층 다발 뒤에 위치합니다. 이 공간에서는 앞서 언급된 무릎 관절 인대의 심부 다발, 과두에서 나오는 사선 다발, 비복근 내두 부착부, 그리고 반막양근 힘줄의 직접 다발과 회귀 다발이 구분됩니다.

전외측 섬유건핵은 종아리뼈 측부인대 앞에 위치하며, 관절낭, 무릎 관절의 대퇴슬개인대와 외측 반월상슬개인대, 그리고 긴장성 대퇴근막근의 사선섬유와 수직섬유를 포함합니다.

후외측 섬유건핵은 무릎 관절의 비골 측부 인대 뒤에 위치합니다. 슬와건, 비골비골건, 과두에서 나오는 가장 표층 섬유, 슬와궁(무릎 관절 인대)의 바깥쪽 부분(궁) 섬유, 비복근 외측두 부착부, 그리고 대퇴이두근 건으로 구성됩니다.

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