글로벌 세계 대백과사전/생물I·동물·인체/유전과 인체/운 동 기/뼈

뼈의 기능은 두 가지가 있다. 첫째는 내부에 들어 있는 골수의 조혈 성분이고, 둘째는 신체 지지와 골격근의 지점(支點)이 되는 기능으로, 이런 점에서 뼈는 운동기로 취급된다.

인체에는 200개 이상의 뼈가 있는데, 그 형태는 모두 다르다. 그것은 뼈가 그 기능과의 밀접한 관계 속에 형성되기 때문이다. 뼈의 표면은 단단한 치밀질(緻密質)로 덮여 있고, 내부는 미세한 골량(骨梁)이 둘러싸고 있는 해면질로 되어 있는데, 이 골량의 방향은 그 뼈에 가해지는 힘의 방향과 깊은 관계가 있다.

여러 형태의 뼈 중에서 내부에 넓은 공간<골수강(骨髓腔)>을 가진 가늘고 긴 뼈를 관상골(管狀骨)이라 한다. 그 양 끝부분<골단(骨端)>과 중앙부<골간(骨幹)>는 각각 발생하며, 사춘기 이후에 유착하여 한 개의 뼈가 된다. 성장기의 골단과 골간 사이에는 연골(골단 연골)이 있어 관상골의 길이 성장을 돕는다.

뼈의 관절면만은 연골로 덮여 있는데, 다른 면은 모두 골막으로 덮여 있다. 골막은 결합 조직으로 되어 있는 막으로, 성장기에는 뼈에 접한 부분에 결합 조직 세포가 잇달아 분열하여 골아(骨芽) 세포가 되어 뼈를 새로이 만들며 굵기의 성장을 돕는다. 성인이 된 이후에도 골절 등의 원인으로 뼈 형성을 재개하는 능력을 보존하고 있다.

뼈는 처음부터 뼈로 만들어지는 것이 아니라 결합 조직 또는 연골로 미리 형태가 만들어지며, 이것이 나중에 뼈로 바뀐다. 바뀌는 과정은 중심부에서 시작되며, 점차 주변으로 퍼져간다. 이 중심부를 골화(骨化)의 중심이라 하며, 보통 하나의 뼈에 한 개가 있다. 뼈가 어느 정도 커졌을 때 가까이 있는 뼈와 접하는 경우가 있으면 종종 서로 유착하여 하나의 뼈가 되기도 한다. 전두골(前頭骨)·후두골·흉골·선골·관골(寬骨) 등이 그 예이다. 관상골의 골단과 골간도 따로따로 골화의 중심이 나타나며, 나중에 유착한다.

골화 중심의 출현이나 골단 유착의 진행 등은 성장하면서 서서히 일어나 성인이 되면 끝나기 때문에 이들의 진행 정도에 따라 나이를 알 수 있다. 이를 골연령이라 한다. 골연령 조사는 온몸의 뼈가 다 가능하지만 보통 왼손의 X선 사진을 이용하여 거기에 있는 많은 뼈의 형성 상태를 보고 나이를 추정한다.

뼈의 미세 구조

－微細構造

뼈의 전형적인 구조는 치밀질 부분에서 볼 수 있으며, 가느다란 혈관을 중심으로 하는 동심원상 단면 구조를 가진 원주(圓柱)가 단위 구조를 이룬다. 이것을 하버스관(管) 또는 오스테온(골단위)이라 한다. 그 구조는 철근 콘크리트 기둥에 비유된다. 철근에 해당하는 것은 교원 섬유로 짜여진 바구니이며, 그 그물눈을 채우고 있는 시멘트에 해당하는 것이 골질이다. 골질은 탄산 칼슘·인산 칼슘 등의 무기질과 단백질이 결합된 것이다.

이들 섬유나 골질은 골아 세포가 산출 분비하는데, 세포 자신은 점차 이것들에 의해 에워싸여져 갇혀 버린다. 그러나 세포는 가늘고 긴 세포질의 돌기를 골질 속으로 많이 보내 인접 세포와 연락하며, 이들 돌기는 골질이 뚫어놓은 터널(골세관) 속에 들어가 있다. 이 같은 상태가 된 세포를 골세포라고 한다. 골세포의 돌기는 원칙적으로 하버스관 중앙의 혈관 쪽을 향해 나 있다. 이들 돌기에 의한 연락은 산소·영양·불필요한 물질의 수송로를 이루는데, 가장 바깥층의 골세포 돌기가 인접하는 하버스관에 소속하는 돌기와 연락하지 않고 하버스관마다 폐쇄적인 계열을 형성한다.

하버스관은 일생동안 끊임없이 다시 만들어진다. 추측컨대 뼈에 걸리는 힘의 방향이나 성질의 미묘한 변화에 대응하여 다시 만들어지는 것이라고 볼 수 있다. 횡단면으로 이웃해 있는 하버스관의 틈새에 볼 수 있는 불규칙한 줄무늬는 이전에 그곳에 있었다가 지금은 파괴된 하버스관의 흔적이다.

골질 또한 끊임없이 다시 만들어진다는 것이 밝혀지고 있다. 방사성 칼슘을 먹이에 섞어 동물에게 주고 그 소장(消長)을 관찰한 실험에 의하면 방사성 칼슘은 뼈에 침착(沈着)하지만 일정 시간이 지난 뒤에는 잇달아 배출된다. 인간의 경우는 그 기간이몇 개월인 사람도 있다. 인이나 단백질 등에 대해서도 같은 결과가 생기기 때문에 골질은 일정 기간이 지난 후에는 완전히 새로운 구성 성분으로 바뀐다. 이와 같이 뼈는 그 구조와 성분 모두 끊임없이 변화하는 살아 있는 조직이다.

뼈의 연결

인체에 있는 많은 뼈 중에는 다른 뼈에서 유리하여 존재하는 뼈도 없지는 않지만<설골(舌骨)>, 대부분은 서로 어떤 방법으로든 연결되어 있다. 연결이 두 뼈의 상대적인 위치 이동을 가능하게 하는 것을 가동(可動) 결합, 그것이 불가능한 경우는 부동(不動) 결합이라 한다. 그러나 실제로는 관절만이 가동 결합이며, 나머지는 가동성 허용량이 매우 적기 때문에 뭉뚱그려 부동 결합으로 취급된다.

부동 결합

不動結合

부동 결합에는 다음과 같은 종류가 있다.

골결합

원래는 각각 발생한 몇 개의 뼈가 형성 도중에 유착하여 한 개의 뼈가 되는 경우. 전두골(두 개가 합체), 흉골(6-8개), 선골(5개), 관골(3개) 등이 있다.

섬유 결합

뼈가 결합 조직 섬유로 연결되어 있는 경우. 엄밀하게 말하면 가동성이 없지는 않지만 실제적으로는 없다고 간주해도 좋다. 두골(頭骨)에서 볼 수 있는 봉합이 그 대표적인 예이다. 여기에 있는 결합 조직 세포는 골아 세포가 되어 뼈를 형성하는 능력을 갖고 있지만 성인이 된 후에는 점차 퇴화하여 골화된다.

연골 결합

뼈가 연골로 결합되어 있는 경우. 연골에는 어느 정도 가동성과 탄력성이 있기 때문에 이 연결부는 그 범위내에서 가동이다. 여기에는 다음과 같은 것이 있다.

(1)늑(肋)연골 ― 늑골과 흉골과의 연결. 호흡에 따라 흉골이 상하로 움직일 때 연골에는 다소 변형이 생긴다. (2)추간 원판(椎間圓板) ― 추골의 추체(椎體)를 연결. 어느 정도 탄력성이 있어 추체 사이에서 쿠션 역할을 한다. 원판의 주변부로 갈수록 섬유가 많아져 섬유 결합에 가까운 느낌을 준다. (3)치골(恥骨) 결합―좌우의 치골을 연결. 임신·출산 때에는 다소 늘어나며, 풍부한 섬유를 함유하고 있다.

가동 결합

可動結合

뼈의 연결 방식이 넓은 가동 범위를 가진 특유한 구조로 결합된 것을 관절이라 한다. 서로 인접한 두 뼈의 연결이 관절이라고 할 수 있는지의 여부는 (1)관절강(腔), (2)관절포(包), (3)관절 연골의 유무에 따라 결정된다. 특히 관절강이 있는 것은 두 뼈의 가동성을 보증하는 가장 중요한 성질로, 이것이 없으면 가동성이 현저하게 제한되어 실제적으로는 부동 결합에 가까운 연결이 된다. 관절의 부속 구조로는 이밖에도 관절 원판·관절 반월(半月)·관절순(脣)·관절내 인대, 관절강 내의 활액, 그리고 관절포 바깥쪽의 관절 인대 등이 있는데, 끝의 둘을 제외하면 드물게 나타난다.

관절의 종류

關節－種類

관절은 그 가동 범위에 의해 분류할 수 있다. 가동 범위는 먼저 관절두(頭)와 관절와(窩) 형태에 의해 정해지기 때문에 다음과 같이 분류한다.

경첩 관절

1축 관절이라고도 하며, 하나의 축 주위의 회전 운동만이 가능한 것. 엄밀하게 말하면 팔꿈치 관절 속의 완척(腕尺) 관절뿐이지만 다른 방향으로의 가동성이 극히 제한되어 있기 때문에 실제로는 하나의 축 주위의 운동이 주체가 되는 것은 많다. 턱관절·무릎관절·거퇴(距腿) 관절·손마디관절 등은 거의 경첩 관절이라고 해도 된다.

구(球)관절

경첩 관절의 축이 하나인 데 대해, 무한개의 축 주위에 운동이 가능한 관절이다. 어깨 관절·고(股)관절·가운데손마디 관절·가운데발마디 관절 등이 있다.

평면 관절

관절두·관절와 모두 평면으로 되어 있어 그 면에서 미끄러져 움직이는 관절. 기하하적인 평면이 아니라 곡면으로 되어 있다. 추골 사이에 있는 추간 관절이 여기에 속한다. 그 밖에 수근골(手根骨)이나 족근골(足根骨) 사이의 관절도 평면 관절이지만 가동 범위는 좁다.

그 밖의 관절

두골과 제1경골과의 관절이나 요골과 수근골과의 관절은 관절면이 타원체로 되어 있기 때문에 그 긴 축 주위의 운동을 주로 하면서도 짧은 축 주위의 운동도 가능하기 때문에 2축 관절 또는 장원 관절이라고도 한다. 손마디관절도 형태적으로는 여기에 속하지만 짧은 축 주위의 운동은 힘줄이나 인대의 방해를 받아 거의 불가능하다.

거퇴 관절은 말등에 얹는 안장 같은 모양을 하고 있어 안(鞍)관절이라고도 한다. 이것도 형태상으로는 2축 관절이지만 제2축 주위의 운동은 극히 좁은 범위에 한정되어 있다.팔꿈치 관절 가운데 완요(腕橈) 관절과 근위 요척(近位橈尺) 관절과 손목의 원위(遠位) 요척 관절은 모두 독특한 운동을 한다. 또 흉골과 쇄골 관절도 특이한 형태를 하고 있다.

관절에서의 가동 범위

關節－可動範圍

관절에서 두 뼈의 가동성은 서로 인접하는 골단의 형태에 의해 제한되지만 실제 관절의 움직임에는 거기에 덧붙여 (1)관절 인대에 의한 제한, (2)근육 부착 방법에 의한 제한, (3)근육 수축에 의한 제한 등이 있기 때문에 그 가동 범위가 현저하게 좁아진다.

먼저 인대에는 가소성과 탄력성도 없기 때문에 그 길이 이상으로 뻗을 수 없다. 따라서 그 길이나 방향이 가동 한계를 형성한다. 근육도 그 부착 방법에 따라서는 뼈의 운동을 방해하기도 한다. 그리고 관절에 붙어 있는 근육이 어떤 상태에 있는지에 따라서도 가동성은 제한을 받는다. 특히 대항근(對抗筋)은 반대 운동을 일으키는 근육이 동시에 수축하면 관절은 고정되어 버리며, 운동은 전혀 일어나지 않는다. 경련을 일으켰을 때 이 상태가 된다.