발바닥근막의 감김 기전(windlass mechanism)
이 문제는 보행의 말기 입각기, 즉 발뒤꿈치가 떨어지고 발가락으로 땅을 밀어내는 시기에 발이 어떻게 단단한 지렛대로 바뀌는지 묻습니다. 보행 분석에서 발의 역할은 크게 두 가지입니다. 발이 땅에 닿을 때는 충격을 흡수하는 유연한 구조물이어야 하고, 땅을 밀어낼 때는 힘을 효율적으로 전달하는 단단한 구조물이어야 합니다. 이 상반된 요구를 하나의 발이 해내는 장치가 감김 기전입니다.
정답은 보기 4번
발가락이 펴지며 발바닥근막이 감겨 아치가 올라간다입니다. 발바닥근막은 발뒤꿈치뼈에서 시작해 발가락 쪽 기저부에 붙는 두껍고 질긴 막입니다. 발가락이 발등쪽으로 젖혀지면 근막이 발허리발가락관절 부위를 도르래처럼 감아 돌아 팽팽해지고, 팽팽해진 근막이 발뒤꿈치뼈와 발허리뼈를 서로 끌어당겨 안쪽 세로활을 높입니다. 이상적인 감김 기전은 발바닥근막의 길이가 거의 일정하다고 가정하여 발가락 젖힘과 아치 모양 변화를 직접 연결합니다.
[1] 사람의 발이 땅에 닿을 때는 유연하지만 밀어낼 때는 충분히 단단할 수 있는 것은 이 기전과 발바닥근막의 탄성 덕분입니다.
임상에서 이 기전은 살아 있는 사람에서도 확인됩니다. 엄지발가락을 수동으로 젖혔을 때 감김 기전이 작동하며, 그 시작 시점에 따라 대상자가 즉시형과 지연형으로 나뉘고 지연형은 걸을 때 발뒤꿈치 닿기에서 더 뒤집힌 상태였다고 보고되었습니다.
[2]
보기별 해설
1번: 발목이 굽으며 목말밑관절이 완전히 풀린다 — 목말밑관절이 풀려 발이 유연해지는 때는 발바닥 전체가 닿는 하중 반응기입니다. 밀어내기 시기에는 오히려 목말밑관절이 뒤집힘 쪽으로 가면서 가로발목뼈관절이 잠겨 발이 단단해집니다.
2번: 발꿈치가 바닥에 닿아 아치가 평평해진다 — 발꿈치가 바닥에 닿는 것은 입각기 초기이고, 이때 발이 유연하게 변하며 충격을 흡수합니다. 밀어내기 시기에는 발꿈치가 이미 바닥에서 떨어져 있습니다.
3번: 종아리 근육이 이완되어 발이 유연해진다 — 밀어내기 시기에는 장딴지근과 가자미근이 강하게 수축하여 발바닥굽힘 힘을 만들어 냅니다. 이완되어 발이 유연해진다는 설명은 맞지 않습니다.
5번: 발가락이 굽으며 발바닥근막이 늘어나 아치가 내려간다 — 방향이 반대입니다. 발가락이 굽는(발바닥쪽 굽힘) 동작에서는 근막이 풀리고 아치가 낮아지는 쪽으로 가며, 아치를 올리는 것은 발가락이 펴지는 동작입니다.
임상 적용 관점
발바닥근막염 환자나 평발 환자를 평가할 때 엄지발가락을 수동으로 젖혀 아치가 올라오는지 보는 잭 검사(Jack test)가 이 원리를 이용합니다. 엄지발가락이 뻣뻣한 무지강직증이 있으면 감김 기전이 제대로 작동하지 못해 걸을 때 밀어내기가 약해지고 다른 관절이 보상하게 됩니다. 반대로 발가락을 젖혀 근막을 늘리는 스트레칭은 이 기전의 해부를 환자에게 설명하기 좋은 도구입니다.
정리하면 발꿈치닿기에서는 유연한 발로 충격을 흡수하고, 발가락밀기에서는 발가락이 펴지면서 발바닥근막이 감겨 아치가 올라가 발이 단단한 지렛대가 됩니다. 이 두 시기의 발 상태를 반대로 묻는 문제를 대비해 두면 됩니다.
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
The extensibility of the plantar fascia influences the windlass mechanism during human running.일반논문Welte L, Kelly LA, Kessler SE, Lieberman DE, D'Andrea SE, Lichtwark GA (2021) · DOI: 10.1098/rspb.2020.2095
- [2]
The windlass mechanism during normal walking and passive first metatarsalphalangeal joint extension.일반논문Kappel-Bargas A, Woolf RD, Cornwall MW, McPoil TG (1998) · DOI: 10.1016/s0268-0033(97)00038-7