운동역학으로 보는 인간의 뼈 성장과 발달

인체의 기본으로 돌아보면, 가장 기초 공사인 뼈대를 들 수 있습니다.

뼈가 있어야 근육이 있고 여기에 신경과 각 장기들, 혈액이 붙으며 인간이 구성되게 됩니다.

 

이미지 출처 : wikimedia

 

뼈의 구성 성분

뼈는 4가지의 구성 성분으로 이루어져 있습니다.

 

탄산칼슘, 인산칼슘

뼈 전체 무게의 60~70%를 차지하는 탄산칼슘과 인산캴슘은 뼈의 단단함과 압축력의 중요한 결정 요인으로 꼽힙니다. 

 

콜라겐

뼈의 단백질을 구성하는 물질로 뼈의 유연성과 인장력을 결정하는 요인으로 꼽힙니다.

 

물

뼈는 단단한 물질들로만 이뤄졌을 것 같지만, 사실은 물도 뼈의 구성 성분입니다.

심지어 물은 뼈 전체 무게의 25~30%를 차지할 정도로 어마어마합니다. 이 또한 뼈의 단단함을 결정하는 요인으로 꼽힙니다.

 

 

뼈의 구조

뼈에는 수많은 구멍이 뚤려있는데 이 구멍의 수에 따라 구멍이 적은 조직인 피질골과 구멍이 많은 조직인 소주골로 나뉩니다.

구멍이 많은 조직일수록 인산칼슘과 탄산칼륨의 비율이 적고, 콜라겐과 물의 비율이 높습니다.

 

피질골과 소주골

구멍이 적은 조직인 피질골은 구멍이 적은 대신, 뼈 부피의 70~95%에 달하는 광물질을 가지고 있습니다. 

구멍이 많은 조직인 소주골보다 강도가 높아서 뼈가 골절되기 전까지의 스트레스에 강하지만 변형에는 약합니다.

 

반면, 구멍이 많은 조직인 소주골은 뼈 부피의 10~70% 정도가 광물질로 구성되어 있기 때문에 변형에는 강하지만, 스트레스에 약합니다.

또한, 이러한 소주골의 비율이 높은 척추골은 충흡수력이 다른 부위보다 높은데 피질골에 비해 나이가 들수록 뼈의 강도가 더 빠르게 낮아지기 때문에 척추 또한 강도가 약해지는 이유가 되기도 합니다.

 

뼈의 구조적인 특성

피질골과 소주골은 각 방향에 따라 다른 성질을 가지고 있는데, 피질골이 소주골보다 더 단단하고 강하며, 소주골이 피질골보다 충격 흡수력이 더 좋습니다.

또한, 전체적으로 봤을 때 뼈는 위 아래로 눌리는 압축 스트레스에는 강하지만, 비틀기와 같이 서로 반대방향의 어긋나는 힘인 전단 스트레스에는 가장 약합니다.

 

 

뼈의 형태

인체의 골격계는 축 골격과 사지 골격으로 나뉩니다.

축 골격은 말 그대로 뼈의 중심 축을 이르는 말로, 머리와 몸통을 이루는 뼈들을 말하는데 머리뼈, 목뼈, 갈비뼈, 척추 등을 들 수 있습니다.

사지 골격은 축 골격에 붙은 뼈들로 팔뼈와 다리뼈를 들 수 있습니다.

 

형태와 기능면으로 구분하면, 단골과 편평골, 불규칙골, 장골, 관절연골로 나눌 수 있습니다.

 

 

위에서 부터 보면, 편평골은 몸의 주요한 장기들과 조직을 보호하고 근육과 건의 부착점을 제공합니다. 불규칙골은 척추골과 같이 특정한 모양이 아닌 복잡한 형태를 가지고 있는 뼈들을 말합니다. 장골은 사지 골력계의 뼈대를 형성하는 중심 뼈를 말하며, 관절연골은 뼈와 뼈 사이에서 윤활작용을 하는 부분입니다. 또한 단골은 제한적인 활주운동이 가능하며 충격 흡수를 해주는 부분을 말합니다.

 

 

뼈의 성장

뼈는 길이 뿐만 아니라 부피도 성장하는데, 길이는 대부분 약 18세까지 커지지만 25세까지 지속되는 경우도 있습니다. 

부피의 경우 일생에 거쳐 직경이 증가하게 되는데 골막의 내부층에서 부터 새로운 뼈조직이 중심층을 형성하며 커지게 됩니다. 

 

여기에서 뼈조직을 형성하는 세포를 조골세포라고 하며, 뼈조직을 재흡수하는 세포를 파골세포라고 합니다.

 

보통은 조골세포와 파골세포들이 균형을 이루면서 뼈를 성장시키지만, 20대 초반이 되면 뼈의 콜라겐이 감소하고 골다공이 증가하게 됩니다.

콜라겐 감소와 골다공 증가는 뼈의 밀도와 강도를 약하게 하는데 남성보다는 여성의 경우 더 심각한 증상이 나타납니다.

특히, 뼈의 가장 큰 주요 성분인 탄산칼슘과 인산캴슘은 여성의 경우 29세부터 감소, 남성은 36세부터 감소하기 때문에 이 시기부터는 갑작스런 교통사고나 낙상 등을 주의할 필요가 있습니다. 

 

나이가 들어감에 따라, 뼈가 노화되면서 뼈의 밀도가 낮아지고 역학적인 특성이 감소하게 됩니다. 또한 다공성이 증가하는데 이는 여성의 경우가 더 높아지는데 골다공증 질환의 원인이 되고 있습니다. 노화는 구멍이 많은 조직인 소주골의 결합과 융화의 문제로 뼈를 약화시키게 됩니다.

 

노화 외에도, 골밀도에 영향을 주는 요인은 많습니다.

 

주로, 체중과 신체활동, 음식, 생활양식, 유전자, 인종 등 다양한 측면에서 영향을 주는데, 체중이 적은 사람 보다는 체중이 많은 사람이, 백인 보다는 흑인의 골밀도가 더 높습니다. 

또한, 근력훈련이나 정기적인 체중 부하 운동도 골밀도를 높게 해주는 요인이 되기도 합니다.

 

 

- 끝 - 

 

 

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