31. 대퇴사두근(Quadreceps femoris)

대퇴사두근(Quadreceps femoris)은 대퇴의 전면과 측면의 대부분을 덮는, 몸에서 가장 크고 강력한 근육중의 하나로서, 대둔근보다 무겁고 뒤허벅지(Hamstring)보다 3배나 강한 근육이다. 대퇴사두근은 대퇴직근(Rectus femoris), 내측광근(Vastus medial oblique), 외측광근(Vastus lateralis), 중간광근(Vastus intermedius)의 4부분으로 구성되며, 3개의 광근은 슬관절(Knee joint)에만 작용하는 단일관절 근육이지만, 대퇴직근은 고관절과 슬관절 모두에 작용하는 다관절근육이어서 대퇴사두근 전체로는 다관절 근육으로 작용한다. 4개의 근육은 대퇴말단에서 합쳐져서 강하고 넓은 하나의 대퇴사두근건(Quadreceps tendon)을 형성하면서, 슬개골(Patella) 기저부위에 부착된 후, 슬개인대(Patellar ligament)에 의해 경골조면(Tibial tuberosity)으로 단단하게 부착된다. 내측광근과 외측광근은 따로 슬개골에 건막(Aponeurosis)의 형태로 부착되어 각각 내측슬개지대(Medial patellar retinacula)와 외측슬개지대(Lateral patellar retinacula)를 형성한다. 

※ 내측 광경사근(Vastus medialis oblique)

 => 내측광근의 원위부 근섬유 중의 일부는 대내전근, 장내전근, 근간막 내측에서 기시하여 비스듬하게 주행하여 종지부에 각을 이루어 부착된다. 이 근섬유들을 내측 광경사근이라고 한다.

 

● 대퇴직근(Rectus femoris)

 - 기시부(Origin) : 전하장골극(Anterior inferior iliacus spine), 고관절 관골구(Acetabulum)의 후면

 - 정지부(Insertion) : 슬개골(Patella)의 기저부, 대퇴사두근건(Quadreceps tendon)의 상부

 - 신경지배(Innervation) : 대퇴신경 (Femoral nerve) : L2 ~ L4

● 내측광근(Vastus medial oblique)

 - 기시부(Origin) : 대퇴골 후내측면의 전체

 - 정지부(Insertion) : 대퇴사두근건의 내측, 슬개골 기저부 내측으로 내측슬개지대를 형성

 - 신경지배(Innervation) : 대퇴신경 (Femoral nerve) : L2 ~ L4

● 외측광근(Vastus lateralis)

 - 기시부(Origin) : 대퇴골 후면 외측의 상 3/4

 - 정지부(Insertion) : 대퇴사두근건의 외측, 슬개골 기저부 외측으로 외측슬개지대를 형성

 - 신경지배(Innervation) : 대퇴신경 (Femoral nerve) : L2 ~ L4

● 중간광근(Vastus intermedius)

 - 기시부(Origin) : 대퇴골 상부 2/3의 전면과 외측면

 - 정지부(Insertion) : 대퇴사두근건의 심부

 - 신경지배(Innervation) : 대퇴신경 (Femoral nerve) : L2 ~ L4

 

◆ 기능해부학

1. 대퇴사두근의 기능

 - 대퇴사두근은 단축수축으로 슬관절을 신전시키고, 신장수축으로 슬관절 굴곡을 조절한다.

 - 대퇴직근은 고관절을 굴곡시킨다.

 - 대퇴사두근은 고관절에서 장요근과 치골근과 함께 기능적 단위를 형성하여 대둔근과 햄스트링의 반대작용을 한다.

 

 ※ 슬개골의 위치 유지

 => 대퇴직근은 슬개골을 거의 수직으로, 외측광근은 외측방향으로, 내측광근은 내측방향으로 잡아당기는데, 양측광근의 수축이 균형을 이루어야 슬개골이 정상적으로 움직일 수 있다. 이들 근육의 작용과 함께 슬관절근(Articularis genu)이 상슬개활액낭(Suprapatella bursa)의 위치를 조절하는 작용이 있어야 슬관절의 굴곡, 수축시 슬개골이 위치를 유지하고 움직일 수 있다.

 

 ※ 대퇴사두근의 단축수축과 신장수축

 => 단축수축(Concentric contraction) : 중력에 저항하여 무릎을 신전시킨다.

- 발바닥을 땅에 댄 상태에서 일어날 때, 대퇴사두근은 근위부 쪽으로 수축한다.

(앉은 자세에서 일어나기, 등산, 계단오르기, 달리기의 가속 등)

- 땅에 발이 닫기 전에 무릎이 체중을 받아들이도록 준비하여, 발꿈치를 디딜 때 체중을 지지하게 한다.

 

 => 대퇴사두근의 신장수축(Eccentric contraction) : 슬관절 굴곡시 굴곡의 정도를 조절한다.

- 무릎 굽히기, 앉기, 계단 내려가기 등에서 슬관절 굴곡을 조절하여 감속시킨다.

- 무릎을 구부리는 운동(스키나 테니스)에서 무릎을 고정시키거나, 무릎 굴곡을 제어하는 기능을 한다.

 

 => 앉은 자세에서 일어나기(단축성 수축)처럼 큰 힘을 쓰는 경우 광근들이 주로 작용하고, 고관절 굴곡, 앉기, 무릎 구부리기(신장성 수축)에는 대퇴직근이 후반기에 작용한다.

 

※ 슬관절근(Articularis genu)

중간광근(Vastus intermedius)에서 유도된 작고 납작한 근육으로서, 위로는 대퇴골 앞면의 아래 부분에, 아래로는 상슬개활액낭(Suprapatella bursa)에 닿아있다. 이 근육은 무릎 신전시(Extension)) 상슬개활액낭을 위로 잡아당김으로써 무릎관절에서 대퇴골과 무릎뼈 사이에 상슬개활액낭의 주름이 생기지 않도록 막아준다.

※ 슬개골 가동성 검사

 => 외측광근(Vastus lateralis)은 내측으로의 이동을, 내측광근(VMO)은 외측으로의 이동을 제한하고, 중간광근(Vastus intermedius)은 슬개골 상극의 양쪽 회전을 제한한다.

[검사방법]

 1. 무릎을 충분히 신전시키고, 대퇴사두근을 긴장을 풀도록 한다.

 2. 휴식 자세에서 슬개골이 외측으로 아탈구 되지 않는지를 확인 한다.

 3. 슬개골 가동성을 검사한다.

   ⓐ 슬개골이 모든 방향으로 가동성이 없다면

     - 외측광근 원위부의 강한TP로 인하여 슬개골 잠김(Locked patella)이 생긴 경우이다.

     - 이러한 문제가 발생하면 무릎을 완전히 펼 수도 없고, 5도 이상 굴곡하기도 힘들다.

     - 검사중 연골손상의 위험이 있으므로, 슬개골을 강제적으로 무리하게 움직이지 않아야 한다.

   ⓑ 슬개골을 내측으로 밀 때만 제한이 있으면, 외측광근의 단축이나 TP 때문이다.

   ⓒ 슬개골을 외측으로 밀 때만 제한이 있으면, 내측광근의 단축이나 TP 때문이다.

 

● Ely's test  - 고관절 신전과 슬관절 굴곡을 동시에 검사한다.  - 검수자를 엎드리게(=고관절 신전) 하고, 검사자가 검수자의 슬관절을 수동적으로 굴곡시킨다.  - 근육이나 신경이 정상이라면 발 뒤꿈치가 엉덩이에 닿는다.  - 슬관절을 굴곡시킬 때, 고관절이 굴곡되면 대퇴직근이 단축되었음을 의미한다.
	● Heel to buttock test 하늘을 보고 누워 (대퇴직근의 신장을 막는다)고관절을 90도 굴곡시킨 후, 슬관절을 90도 정도 굴곡시킨 상태에서 족관절 바로 위에 손을 대고, 하퇴를 둔부 쪽으로 서서히 누르면서 슬관절의 굴곡정도를 검사한다.  - 중간광근의 단축 : 슬관절 굴곡을 크게 제한한다.  - 내측광근의 단축 : 슬관절 굴곡을 약간만 제한한다.  - 외측광근의 단축 : 슬개골의 움직임만 제한한다.

● 임상적인 문제

 - 대퇴사두근의 이환에 의한 주 증상은 통증과 근력 약화이다. 대퇴직근은 대퇴 전면부와 슬관절 심한 통증과(무릎 신전 상태에서) 슬개골 움직임의 제한, 내측광근은 무릎 꺽임 현상, 외측광근은 슬개골 기능부전과 관계가 있다. 대퇴사두근은 4개의 근육이 동시에 수축하여 슬관절 신전근으로 작용하므로, 한 근육에만 문제가 있어도 전체의 기능이 저하될 수 있다. 대퇴직근과 중간광근의 상부에 모두 TP가 생기면 무릎과 고관절이 동시에 신전된 상태로 체중부하시 고관절 꺽임현상이 생길 수 있으며, 내측광근까지 함께 이환되면 슬관절 신전약화도 생긴다. 길항근인 햄스트링이 단축된 경우에도 대퇴사두근에 부하가 증가해서 TP가 생길 수 있으므로, 대퇴사두근의 TP가 있는경우, 햄스트링의 단축과 TP여부도 함께 확인해야한다.

 

★ 대퇴직근(Rectus femoris)

 [대퇴직근의 TP와 방사통]

- TP는 고관절과 전상장골극 직하방 상부대퇴부에 존재하고, 슬개골 근처나 슬관절 심부의 깊은 통증을 방사한다. (밤에 무릎 앞쪽으로 쑤시는 통증)  - 대퇴직근의 TP는 고관절과 전상장골극 바로 아래의 상부 대퇴부에 생기지만, 방사통은 대퇴 전면부와 슬관절의 심부에서 느껴진다. 대퇴 전면부와 무릎 안쪽의 쑤시는 통증 때문에 밤에 자다가 깨거나, (대퇴직근이 신장되지 않도록) 옆으로 돌아누워 무릎을 펴고 고관절을 구부려 자야한다.  - 근력이 약화되어 계단을 내려갈 때 힘들어 한다.

★ 내측광근(VMO)

[내측광근의 TP와 방사통]

● 근위부 TP : 무릎 앞쪽으로 방사통을 만든다 ● 원위부 TP :   - 대퇴 하부의 전내측에서 무릎 앞쪽으로 이어지는 직선 모양의 방사통을 만든다.  - 초기에는 무릎 전면부나 슬관절 상부에 치통처럼 심하고 깊은 통증으로 인해 밤에 잠을 잘 수 없는 정도이나, 수개월이 지나면 통증은 줄어들지만, 근활성도 감소로 인해 근력이 약화되어 보행 중에 갑자기 무릎이 꺽이는 현상이 생길 수 있다. ● 무릎 꺽임(Buckling knee)  - 원위부 TP는 초기에 슬관절의 운동범위나 기능을 저하시키는 경우가 드물어서, 제대로 회복을 하지않고 지날 수 있다. 시간이 지나면서 근막통증은 줄어들지만, 근활성도의 감소로 인해 내측광근은 근력의 약화가 생긴다. 보행 중 무릎이 굴곡될 때 대퇴사두근은 길이가 길어지는데, 내측광근은 단축된 상태로 있기 때문에, 무릎의 내회전이 일어나면서, 균형을 잃고 넘어지게 된다. (거친 평지를 걸을 때 생길 수 있다. ● 기타  - 내측광근은 단독으로도 TP가 많이 나타나는 근육이다.  - 대퇴직근 원위부 또는 대퇴근막장근의 TP는 내측광근의 TP를 더욱 심하게 만든다.

★ 외측광근(Vastus lateralis)

[외측광근의 TP와 방사통]

외측광근은 대퇴사두근 중에서 가장 큰 근육이므로, 대퇴의 외측면을 따라 슬관절 외측에 이르기까지 근육 길이의 전반에 걸쳐 다발성으로 TP가 생기며, 외측광근의 대퇴 전외측의 중간부는 두껍고, 중간광근과 근섬유가 섞여있다. ● TP1   - 슬개골 외측면 주위에서 허벅지 외측에 이르는 연관통 및 "고정된 슬개골(Locked patella)"을 유발한다.  - 무릎 뒤쪽에 이르는 통증을 일으킨다. ● TP2  - TP와 방사통이 모두 TP1의 후방에 위치  - 슬개골 외측에서, 위아래로 대퇴와 하퇴 외측에 이르는 광범위한 방사통을 만든다. ● TP3  - 대퇴의 중간 높이에 TP가 있다  - 무릎 후방인 햄스트링 외측 1/2을 포함하여, 대퇴 후외측 전체에 방사통을 야기한다. (대퇴사두근의 TP가 무릎 후방의 통증을 야기할 수 있다.) ● TP4  - 대퇴 외측에서 약간 앞쪽에 위치. (TP와 방사통이 모두 TP3보다 앞쪽에 있음)  - 위로는 대퇴 외측의 전체 길이에 걸쳐, 장골능까지 심한 통증을 야기하고, 아래로는 슬개골 외측연의 전면을 감싸듯이 내려온다. ● TP5  - 외측광근 근위부의 끝부분에 위치  - 방사통은 TP 주변으로만 나타난다.  - TP4와 복합되면 외측광근의 전면으로 방사통이 생긴다. ※ 근위부에 TP가 있는 경우  - 이환된 쪽으로 눕지 못하여 밤에 잠을 설치게 된다.  - 대전자에 방사통이 생긴 경우는 활액막염의 증상과 비슷하다.  - 소둔근과 대퇴근막장근이 이환된 경우에도 통증의 양상이 비슷하므로 구분이 필요하다. ※ 원위부에 TP가 있는 경우  - 슬개골의 움직임을 제한하므로 "고정된 슬개골(Locked patella)"을 유발한다  - 무릎이 약간 굴곡된 상태로, 완전히 펼 수도 없고 5도 이상 굽힐 수도 없어서 걷거나 길수도 없고, 아래에 발받침이 없는 의자에 앉기도 곤란하다.  - 비골측부인대의 TP때문에 생기는 무릎 외측의 통증과 유사하므로 구분해야 한다.

● 중간광근(Vastus intermedius)

[중간광근의 TP와 방사통]

● TP  - 대퇴직근의 TP보다 약간 원위부에서, 대퇴직근의 아래 심부에 위치한다. 중간광근 단독으로는 거의 발생하지 않고 주변 근육에 의해 2차적으로 발생한다. ● 방사통  - 대퇴 근위부의 전외측면에서 무릎의 앞쪽까지 방사통을 유발한다. (대퇴의 중간부분이 통증이 가장 심함.)

※ 앉은 자세에서 일어나기와 같이 슬관절의 강한 신전이 필요한 경우에 광근들이 주로 작용하므로, 중간광근에 병변이 있으면 슬관절 신전이 약화되거나, 신전시 통증이 생긴다.  - 통증은 무릎을 움직일 때 생기고, 안정시에는 드물다.  - 오래 앉아 있은 후 일어나기가 힘들고, 일어나서는 바로 걷기 힘들고 다리를 절게 된다.  - 보행중에는 무릎을 굽혀 발을 땅에서 들거나, 무릎을 일직선으로 펴기 힘들다.  - 계단을 올라가기 힘들고 무릎을 펴지 못한다. (한 계단에 두다리를 다 올린 후에야, 다음 계단에 한쪽 다리를 올리면서 계단을 오른다.)  - 대퇴직근, 내측광근과 함께 이환되면 슬관절 신전 약화가 심해진다. ※ 중간광근의 TP는 슬개골의 양쪽의 회전운동을 제한할 수 있다.  - 비복근 양쪽 근두(Head)부근의 TP와 같이 올 때 무릎 꺽임(Locked patella) 현상이 생긴다.