발바닥쪽굽힘 토크의 생성과 조절

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발바닥쪽굽힘 토크의 생성과 조절

 

각 보행 주기의 말기에서, 후방 구획의 근육들은 족관절을 발바닥쪽굽힘하기 위해 동심성으로 수축한다. 이때 외측 구획에 위치한 장비골근과 단비골근도 이러한 토크 생성에 기여한다. 추진기(push-off) 동안 발바닥쪽굽힘근이 발생시키는 근활성의 정도는 보행의 속도와 강도에 따라 다양하게 조절된다. 이러한 근육군이 보행의 주된 추진력을 제공하지만, 동측의 고관절 신전근(초기 입각기에서 작용)과 고관절 굴곡근(후기 입각기에서 작용)에 의한 보조적 에너지 공급도 필수적이다.

 

정상적인 성인의 경우, 최대 등척성 발바닥쪽굽힘 토크는 족관절과 족부의 다른 어떤 운동 방향에서 발생하는 최대 토크보다도 현저히 크다. 이러한 강력한 발바닥쪽굽힘 토크의 저장 능력은 민첩한 보행, 달리기, 점프, 등반과 같은 활동에서 신체를 상방과 전방으로 신속하게 가속시키는 데 필수적이다.

 

발바닥쪽굽힘 토크는 족관절이 완전히 배측굴곡된 상태(즉, 발바닥쪽굽힘근이 신장된 상태)에서 최대치를 보이고, 완전한 발바닥쪽굽힘 상태에서 최소치를 나타낸다. 일반적으로 족관절은 단거리 질주나 도약을 준비하는 과정에서 배측굴곡된다. 흥미로운 점은, 단거리 질주나 도약의 시작 시점에서 족관절을 강하게 배측굴곡할 때, 수축하는 비복근이 신전되는 슬관절의 작용에 의해 길어진다는 것이다. 이러한 이관절 근육의 재배열은 비복근이 과도하게 단축되는 것을 방지함으로써, 더 넓은 족관절 가동범위에 걸쳐 더 큰 토크를 발생시킬 수 있게 한다.

 

 

비복근과 달리 가자미근은 슬관절을 교차하지 않기 때문에, 가자미근의 길이-장력 관계는 슬관절의 위치 변화에 영향을 받지 않는다. 상대적으로 지근섬유(slow-twitch fiber)가 우세한 가자미근은 기립 자세에서 거골에 대한 경골의 미세한 자세 동요를 조절하는 데 더욱 적합하다. 반면, 속근섬유(fast-twitch fiber)가 우세한 비복근은 도약이나 단거리 질주와 같이 역동적인 슬관절 신전이 요구되는 활동에서 폭발적인 발바닥쪽굽힘 토크를 제공하는 데 더욱 적합하다.

 

모든 발바닥쪽굽힘근 중에서 비복근과 가자미근이 가장 강력한 힘을 발휘하며, 이론적으로 족관절에서 발생하는 전체 발바닥쪽굽힘 토크의 약 80%를 생성할 수 있다. 하퇴삼두근의 이러한 강력한 토크 발생 능력은 근육의 큰 단면적과 상대적으로 긴 모멘트 암에 기인한다. 돌출된 종골조면은 족관절로부터 약 5.3cm 떨어진 지점에서 하퇴삼두근에 대한 모멘트 암을 제공하는데, 이는 다른 발바닥쪽굽힘근의 평균 모멘트 암 길이보다 약 2배 정도 더 길다.