Anatomy and Biomechanics of the Posterior Cruciate Ligament

(1)

대한관젏경학회지 제2권 제1초 1998 J. of Korean Arthroscopy Soc.

Vol. Z No. 1, 1998

후방 십자 인대의 해부학과 생역학

인하대학교 의과대학 인하병원 정형외과 학교 실

김 형수

서 론

전방 십자 인대의 해부학 기능 및 손상에 대한 많은 연구 에 비해 후방 십자 인대에 대한 연구는 그리 많지 않다.

1980

년대가 전방 십자 인대의 연구 시대였다면

1990

^년대

는 후방 십자 인대의 연구 시대라고 할 수 있다. 후방 십자 인대 손상후 나타나는 장애 정도는 기능적 장애가 없는 경 우에서 일상 생활

(Activity of daily living)

^{을 위협하는}

심각한 장애까지 매우 다양하게 나타난다. 일반적으로 후방 십자 인대 단독 손상의 경우는 기능적 문제가 거의 없으나 후내측이나 후외측 인대와 동반 손상시에는 심각한 장애를 초래한다. 후방 십자 인대에 대한 해부학 및 기능은 아직까 지도 많은 의문이 있다. 그러나 후방 십자 인대는 슬관절에 서 가장 중요한 중심축을 이루고 있는 것으로 알려져 있다.

본 논문에서는 후방 십자 인대의 해부학 및 생역학에 대 한 자세한 문헌적 고찰로써 후방 십자 인대 손상의 기능 및 구조의 이해와 그 지식을 바탕으로 성공적인 재건에 도움을 주고자 하였다.

육안적 해부학

(Gross Anatomy)

후방 십자 인대

(Posterior Cruciate Ligament)

후방 십자 인대

(PCL)

는 대퇴골 내과의 외측면에서 기시 하여 전방 십자 인대

(ACL)

의 후외측으로 주행하여 경골 후면에 부착한다

(Fig. 1).

이 인대는 관절낭에 의해 전, 내, 외면이 둘러싸여 있고 후면에서 이들 관절낭이 합쳐져 후방 관절낭과 연결되어 이 인대의 원위부는 골막과 합쳐 진다.

후방 십자 인대는 활액막내 구조이면서 관절외 구조이다

1

^心

3.

이 활액막 피복은 전방 십자 인대 보다 두껍고 더 완 전하며 관절외 구조로써 손상된 인대의 치유에 관해서는 중 요한 인자가 될 수 있으나"., 전방 십자 인대보다 혈관 분 포가 더 풍부하다는 객관적 증거는 없다”.

Girgis

등"'은 후방 십자 인대의 평균 길이가

38mm,

^평균

폭이

13

侦라고 했다. 중앙부는 가장 좁고 윗쪽으로 넓어지

*통신저자:김 형수

인하대학교 의과대학 인하병원 정형외과

Fig. 1« Posterior aspect of the human knee.

며, 아랫쪽으로는 약간 넓어진다. 이러한 측정은 방부 처리 되거나 신선한 사체에서 캘리퍼

(caliper)

로 시행되었다. 좀 더 정확하게 삼차원적 구조를 결정하기 위해

Harner

^등20

은 레이저 미세 측정 기구를 이용하여 전방 십자 인대, 후방 십자 인대 반월대퇴 인대

(meniscofemoral ligament)<

사체에서 있는 그대로

(in situ)

^{측정하였다}

(Fig. 2).

^이러

한 비접촉성 측정 기술은 단면적과 단면 형상을 정확하게 보 여주는 것으로 알려져 있다列. 이 연구에서 그들은 후방 십 자 인대의 단면적이 경골에서 대퇴골로 갈수록 증가하며, 그 중앙부와 대퇴 부착부가 경골 부착부보다 통계적으로 유의 하게 단면적이 넓었다. 후방 십자 인대의 단면적은 전방 십 자 인대의

1.5

배이면서 슬관절 굴곡에 따라 그 두께가 유의 하게 변하지는 않았다.

후방 십자 인대의 위치는 슬관절 굴곡에 따라 변한다.

즉, 관상면에서 수직으로 시상면에서

30

^{도 내지}

45

^{도 전}

방으로 경골 회전 장축의 중심보다 약간 내측에 위치한다 險. 굴곡시 좀 더 수평의 주행을, 신전시 좀 더 수직의 주 행을 보인다

(2)

후방 십자 인대의 해부학과 생역학 • 김형수

Harner

등拟은 삼차원 계수화

7]<(three-dimen

sional digitation techniques)

과 레이져 미세 측정기를 이용하여 대퇴골과 경골 부착부의 구조

(insertional anatomy)

를 밝혔는데 후방 십자 인대의 섬유가 대퇴골에 서는 전내측

(anterolateral)

을 향하여 경골에는 후내측

(posteromedial)

을 향하여 각각 부착한다고 하였다. 후 방 십자 인대의 대퇴골 부착 형상은 상대적으로 평평하며 앞 뒤로 긴 반달형이며 최대 직경이

32mm

이다'". 또 후방 십자 인대 대퇴 부착부는 대퇴내과 관절 연골보다 평균

3

响근위에 위치한다. 경골 부착부는 더 복잡하여 경골 내과

mi^坷詩

Fig. 2. Typical cross-sectional shapes and areas for the PCL,ACL, and meniscofemoral ligament (Wrisberg) at the midsubstance level fbr a left knee flexed 30°.

Fig. 3. Insertion sites of the PCL, the femoral half-moon shape and the nonplanar tibial insertion.

1cm

하방의 후방 경골 오목

(posterior tibial fovea)

^에

있으며 경골 후면으로 수

mm

이내에서 후방 관절낭과 골막 에 합쳐진다

(Fig. 3).

경골 부착부의 넓이는

15

^{剛이나 과}

간 절혼

(intercondylar notch)

의 넓이에 따라 차이가 많 다 %

후방 십자 인대은 두 개의 기능적 부분

(functional components)

으로 이루어져 있는데 보통 전방 혹은 전외 측 섬유속과 후방 또는 후내측 섬유속으로 이루어져 있다고 알려져 있다

0

虹"，. 그러나, 육안적으로나 현미경적으로 이 두 개의 섬유속을 구별하는 것은 불가능하다. 따라서 후방 십자 인대 섬유가 기능적으로 다른 전외측과 후내측의 두 영역을 가진다고 하는 것이 합당하다. 이러한 기능적 부분 은 대퇴 부착부와 근위 중앙실질에서, 슬관절이

0

^도에서

90

도의 굴곡이 있을 때 잘 드러난다. 그러나 이러한 두 부 분은 원위 중앙실질과 경골 부착부에서는 확연하게 구분되 지 않는다构. 전외측 부분은 대퇴골 내과의 과간 표면의 전 면에서 기시하여 후내측으로 후방 경골 오목의 외측면에 부 착한다. 후내측 부분은 대퇴 부착부의 후방에서 기시하여 비스듬이 주행하여 후방 경골 오목의 내측면에 부착한다.

전외측 부분은 슬관절 굴곡시 긴장하며, 후내측 부분은 신 전시 긴장한다"'險

(Fig. 4).

이러한 기전은 후방 십자 인 대의 재건시 최적의 수술 술기를 결정하는 데 중요하다. 현 재 많이 쓰이는 이식 대체물

(Achilles

건, 슬개건, 반건양 건)들은 이러한 두 부분 모두의 해부학적 대체물이 아니다.

Harner

등"은 전외측 부분의 재건을 생역학적 중요성으 로 보아 선호한다고 했다.

Grood

등®은 대퇴부착부의 관

Fig. 4. A: Schematic drawing showing the tautness of the anterolateral component in the flexed knee. B:

Schematic drawing showing the tautness of the pos

teromedial component with the knee extended.

—5 —

(3)

대한관절경학회지 제

2

^{권 제}

1

^호

1998

^년

절 연골에 가까운 후하부보다 과간절흔 지붕의 전방부가 더 등장성이 있다고 하여

Harner

등과 거의 일치한다.

Covey

등'酒은 최근 네 개의 지도상 섬유 지역

(geo

graphic fiber regions)

을 기능적, 형태적 기준에 따라 구분을 시도한 바 있다.

반월대퇴 인대

(Meniscofemoral Ligaments, MFLs)

반월대퇴인대는 외측 반월상연골에서 기시하여 후방 십 자 인대의 전후면으로 주행하면서 전방의

Humphrey

^인

대와 후방의

Wrisberg

인대로 이루어져 있다. 이 인대들 은 부속 인대로써 후방 십자 인대의 대퇴골 내과 부착부에 부착한다. 돼지 등 하등 포유 동물에서는 항상 이 인대들이 존재하며 그 크기 또한 후방 십자 인대 크기와 비슷하나 인 간에서는 존재 유무와 크기에 변화가 많아,

Heller

^와

Langman221

^{은 인간의}

71%

의 슬관절에서 그 존재가 확인 되나 보고에 따라 차이가 심하다고 하였다.

후방 반월대퇴 인대

(Wris-berg

인대)는 외측 반월상연 골 후각, 후경골, 또는 후방 관절낭에서 기시하여 비스듬히 후방 십자 인대의 후방을 교차하여 대퇴골 내과에 부착한다 또 이 인대는 직접 외측 반월상연골의 후각에 부착하는 것은 아니며 후방 관절낭과 슬와근

(popliteus mu&cle)

^을

통해 간접 부착한다

23,

직경은 변이가 있어 후방 십자 인 대의 절반 크기일 때도 있다'8由.

Heller

^와

Langman221

의 보고에서

36%

에서 존재를 확인하였다

(Fig. 1).

^전방

Rigg써쁘蛔 “gg

击

W 酒"*

或

i

에*

対

I■麻軸•

術W携

서溯鞠做훠堀飴

Fig. 5. Anatomy of the medial and lateral aspects of the knee.

반월대퇴 인대

(Hum-phrey

인대)는 외측 반월상연골 후 각에서 기시하여 후방 십자 인대의 전면을 따라 주행하여 대퇴골 내과에 부착한다.

반월대퇴인대는 후방 십자 인대 손상 시 경골의 후방 전 위에 약간의 기여를 하며, 정상 반월상연골의 생역학에 중 요한 기능을 한다'".

Harner

등"은 이 인대들의 단면적 이 평균적으로 후방 십자 인대 단면적의

20%

^{에 해당한다}

고 했다.

후내측 구조물

(Posteromedial Structures)

내측 측부 인대의 섬유는 후방에서 후방 사 인대

(poste

rior oblique ligament)

와 합쳐지며, 이것은 내측 반월 상연골 후각에 붙어 두껍게 되어 있는 관절낭 섬유이다. 내 측 구획의 직후방에는 사 슬와 인대

(oblique popliteal ligament of Winslow)

로 관절낭 섬유가 넓게 두꺼워져 있는 띠로써 외측의 궁상 인대

(arcuate ligament)

^{와 합}

쳐져 하나의 인대궁

(ligamentous arch)

^{를 이루어 후방}

관절낭을 강화한다

0 (Fig. 5).

후외측 구조물

(Posterolateral Structures)

후외측 구조물에 대한 해부학에 대하여는 과거 계속적인 논란의 대상이며 많은 용어가 혼동되어 사용되었다. 그러나 후외측 구조물은 외측 측부 인대, 부슬비골 인대

(fabello- fibular ligament),

궁상 인대, 슬와근 건의 비골두 기시 부

(origin from the fibular head)

^{가 있다}

(Fig. 6).

^용어

중 단 외측 인대

(short lateral ligament)

와 부슬비골 인대는 종종 혼동되어 쓰이나, 해부학적 으로 비골과 부슬골(副膝骨,

fabella)

을 연결하는 구조이므 로 후자가 옳다，또 궁상 인대 와 궁상 인대 복합

(arcuate ligament complex)

^{사이의 혼}

동이 있으나, 궁상 인대는 비골 두에서 슬와근 상방을 주행하는

Y

형의 구조물•이며 사 슬와 인 대와 연속한다. 또 궁상 인대 복 합이란

Hughs ton

^{의 정의에 따}

르면 외측 측부 인대, 궁상 인 대, 슬와근의 건과 건막, 비복근

(gastrocnemius)

^{의 외측두를}

일컫는다

2

^气

여러 저자들이 후외측 구조물 을 세 층으로 나누어 구분하였으 나 해부학적 변이가 많다5q®.

侦

(4)

후방 심자 인대의 해부학과 생역학 • 김형수

표층은 비골두와 부슬골을 이어주는 부슬비골 인대로 이루 어져 있고 이 인대는 최대 신전시 긴장되고 굴곡함에 따라 이완된다

(Fig. 7).

중간층은 관절낭 섬유의 매우 얇은 삼 각형의 밴드로 이루어져 있는데 비골의 후방에서 시작하며 슬와근 위에서 상방 내측으로 궁상 형태를 이루며 후방 관 절낭으로 확대되어 있다. 이를 궁상 인대라고 하며 슬와근 건과는 어떠한 강한 연결도 되어 있지 않다. 심층은 외측 측부 인대와 슬와근 건의 비골두 기시부로 이루어져 있다.

슬와근 건의 비골두 기시부는 궁상 인대와는 확연히 구분된 다. 이는 비골두에서 시작하여 슬와근 건의 후방부에 합류 되며

Lovejoy

^와

Harden”

〉이 보고한 이래 많은 저자들의

사체 해부에서 확인되었다. 슬와건은 대퇴골 외과의 외측부 에 부착된다

(Fig. 8).

슬와근은 경골의 동적 내회전근이며, 경골 후방 전위를 제한하며, 대퇴골에 대한 경골의 외회전과 내반을 제한한다 淘. 슬와근의 외측 반월상연골 부착은 다양하며, 슬관절 굴 곡시 외측 반월상연골이 후방 전위되도록 강력한 섬유가 부 착한다고 했다'". 그러나 최근의 연구에서 이러한

20%

^미

만의 경우에서만이 이러한 연관을 보였다".

슬와근의 비골두 기시부가 후외측 구조물 중 가장 중요한 기능적 단위로 여겨지며

Maynard

등은 이것을 슬와비골 인대

(popliteofibular ligament)

라고 명명하였고 이 부

{MxxJEKftmLUGMen

$터WUWBSMUgjE

iMMi fiASnoCMEMS

州BW3U3U■께 FF)

^4MWEUGMen(AL)

;■ . - ■- .

KMiltM OfKN HBULM HEAD

분이 절단되었을 때 경골의 후방 전위, 내반 회전 및 외회전이 증 가되는 것을 증명하였다

2

^心"

이는 후외측 불안정 수술 시 이 부분의 재건이 필수적임을 암시 하고 있다.

현미경적 해부학

(Micro- scopic Anatomy)

후방 십자 인대는 콜라겐

(col

lagen)

의 다중 섬유속과 결합조 직의 막으로 이루어져 있다. 콜 라겐 섬유는 직경

20~175nm

^의

미섬유로 구성되며, 기질에는

0, IV, M

형의 콜라겐이 많고 골 부착부에는 皿,

VI

^{형의 콜라겐이}

특히 많다. 전체 후방 십자 인대 섬유속은 건방 조직疆傍組纖

pofvwsw5cu«tn^

Fig. 7. Fabellofibular ligament. Origin of the fibular head.

LCL, lateral collateral ligament; ITB, iliotibial band.

Fig. 8. Popliteal origin from the fibular head. LCL, later치

collateral ligament.

—7 —

(5)

2

^{권 제}

1

^호

1998

^년

Fig. 9. Mean( ± SEM) stiffness and ultimate load of the anterolateral(AL) and posteromedial(PM) components and meniscofemoral(MFL) ligaments.

paratenon)

에 의해 둘러쌓여 있다.

혈관 분포

(Vascular Supply)

혈액 공급은 주로 연부 조직에서 유래하며 골 부착부를 통하는 것은 전체 혈액 공급에 그다지 중요한 기여를 하지 않는다. 후방 십자 인대의 혈액 공급은 첫째 인대내 혈관

(endoligamentous vessel),

둘째 활액막 피복에 분포하 는 인대주위 혈관

(periligamentous vessel),

^{셋째 관절}

낭 혈관

(capsular vessels)

의 세 가지 경로를 통해 이루 어 진다. 인대내 혈관과 인대주위 혈관은 중 슬부 동맥

(middle genicular artery)

의 분지로 주요 혈액 공급원 이며, 관절낭 혈관은 내측 및 외측 하 슬부 동맥

(inferior genicular artery)

^{과 슬와 동맥}

(popliteal artery)

^의

분지들로써 후방 십자 인대 원위부 일부의 혈액 공급을 담 당한다. 인대주위 혈관은 무수한 분지를 내어 망상 구조

(web-like structure) <

이루며 횡으로 인대 실질을 뚫 고 인대내 혈관과 문합한다，최근의 연구7)로 미루어 전방 십자 인대보다 후방 십자 인대에서 혈관분포가 더 풍부한 것 같다.

신경 분포

(Nerve Supply)

후방 십자 인대와 활액막은 첫째 후경골 신경

(posterior tibial nerve)

의 분지 인 후관절 신경

(posterior articu

lar nerve)

으로 구성된 슬와 신경총

(popliteal plexus)

과 둘째 페쇄 신경

(obturator nerve)

의 종말지에서 신경 섬유를 받는다. 이 신경 섬유들은 후방 십자 인대 표면과 활액막하

(subsynovium)

에 위치한다之% 이 위치에서 여 러 가지 기계수용체가 발견되는데

Golgi

^{상 장력 수용체}

(Golgi-like tension receptor)

^{(고유감각,}

propriocep

tion), Ruffini

^소체

(Ruffini corpuscles)

^{(압력 수용}

체,

pressure receptor), Vater-Pacini

^{소체(속도 수용}

체

velocity receptor),

자유 신경 종말(통증 수용체,

pain receptor)

등이며, 이들은 통증

(noxious),

^화학적

(chemical),

^공간적

(spatial)

자극을 중추 신경계로 전달 하며 후방 십자 인대의 손상은 고유감각 반사 회로에 중요 한 이 세가지 정보를 모두 변질시켜 전달할 수 있다气

생역학적 특성

(Biomechanical Properties)

후방 십자 인대의 생역학적 특성을 이해하면 슬관절에서 의 후방 십자 인대의 역할을 쉽게 이해할 수 있다. 또한 후 방 십자 인대 손상에 대한 치료 시 좀더 확실한 판단을 내 릴 수 있다.

인장성

(Tensile Properties)

인대의 인장력은 개체의 나이, 인대의 위치, 외력의 방향 등에 따라 결정된다洌. 아직까지 이러한 여러 가지 변수를 모두 조절할 수 있는 후방 십자 인대 인장력 측정은 불가능 하다.

Kennedy

^등^构이 최초로 인체의 후방 십자 인대 인 장력을 측정하였다. 이때 사용된 인대는 사후

12

^{시간 이내}

에 떼어낸 십자 인대와 측부 인대를 사용하였고 두 개의 서 로 다른 외력 속도로 최대 파손 부하

(ultimate load to failure)

를 측정하였다. 후방 십자 인대는 전방 십자 인대 나 내측 측부 인대에 비해 같은 변형 속도

(strain rate)

^에

서

2

배정도로 강함을 보여주었다. 이 결과의 단점은 생체 로부터 떼어낸 인대에서의 측정이기 때문에 인대 자체의 재 료적인 특성

(material property)

이지 실제로 인체에서 필요한 인대의 구조적인 특성

(structural property)

^은

아닌 점이다. 즉, 골-인대-골

(bone-tendon-bone)

^구조

물에서 측정된 부하변형

(load-deformation)

^{은 측정하지}

않고 응력-변형율

(stress-strain rate)

^{만을 측정한 기록}

이다.

후방 십자 인대의 골-인대-골 구조물 상태에서 인장력 측 정은

Prietto

^등

33)

에 의하여 시행하였는데

19

^세에서

25

^세

나이의

4

명의 사체에서 시행하였고 슬관절의

45

^{도 굴곡위}

에서 시행하였으며, 최대 파손 부하

(ultimate load to

failure)

^는

1627

^土

49 IN (Newton)

^{이었고 선형 강직도}

(6)

후방 십자 인대의 해부학과 생역학 - 김형수

Fig. 10. Schematic depicting tibial(left) and femoral (right) insertion sites of the PCL (dashed lines) in addition to preferred locations for bone tunnel placement(shaded circles). Note the anterior location of the femoral tunnel site and the lateral location of the tibial tun

nel site in an attempt to reproduce the anterolateral component of the PCL.

(linear stiffness)

^는

204±49N/mn

였으며 이는 전방 십 자 인대와 비슷한 결과였다.

Race

^와

Amis

紗는 후방 십자 인대를 기능적으로 전외측 부분과 후내측 부분으로 분류하여 인장력을 측정하였다.

59

^세에서

98

세 나이의 사체를 사용하였으며, 최대 파손 부하는 전외측 부분이

1494

^土

390N,

^{후내측 부분은}

242

土

66N

이었으며 선형 강직도는 각각

306±130, 74.6±

31 N/mn

였다. 이때 사체가 젊을수록 최대 파손 부하는 매 우 높으며 이는 나이가 많아짐에 따라 인대의 인장성이 소 실됨을 알 수 있었다

(Fig. 9).

Harner

^등疝은

35

^세에서

83

세 사이의 사체 슬관절에서 전외측 부분이 후내측 부분보다 최대 파손 부하가

2.5

^배

정도 큼을 알았고 반월대퇴 인대보다는

5

^{배 가량 크다고}

발표하였다. 선형 강직도는 전외측 부분이 후내측 부분이나 반월대퇴 인대보다

2.5

배 크다고 하였으며, 후내측 부분과 반월대퇴인대에서의 선형 강직도는 별 차이를 보이지 않는 다고 하였다. 즉 후방 십자 인대 중 전외측 부분의 강도

(strength)

와 선형 강직도는 다른 어느 부분보다 강하여 이는 후방 십자 인대 재건 시 고려해야 될 중요한 점이라고 하며 많은 저자들이 이 부분의 재건을 강조하였다

(Fig.

10).

슬관절 운동학

(Knee Kinematics)

정상 슬관절 운동에서 후방 십자 인대와 후외측 인대 복 합체

(posterolateral ligament complex)

^{는 매우 중요하}

다. 이들 구조물의 역할을 알아야 손상 기전이나 손상 후 슬관절 운동 변화 등을 예측하고 성공적인 인대 재건의 과 학적인 근거가 마련되기 때문이다2®. 최근 후방 십자 인대 의 운동학적 분석은 다음 두 가지 방법에 의해 행하여 지고 있다. 각각의 연구 방법은 장점과 단점을 갖고 있다는 사실 을 염두에 두고 이해를 해야 된다. 첫째 선택적인 절단 검 사법

(selective cutting study),

둘째 슬관절에서 정해진 방향으로 전위를 일으키는 동안 각각의 인대에서 발생되는

억제력

(restraining force)

의 측정 방법이 있다.

Butler

등，，은 전후방 외력 하에서 슬관절의 전체 억제력 을 측정하였으며 각각의 인대를 일정한 순서대로 차례로 제 거해가며 억제력의 감소를 측정함으로써 각각 인대의 전후 방 외력 하에서의 억제력 기여도를 측정하였다. 이때 후방 십자 인대는 직후방 외력에 대해 전체 억제력의

95%

^{를 제}

공함을 알 수 있어 일차 안정화 구조물임을 확인하였으며 이차 안정화 구조물는 후외측 관절낭, 슬와근의 근건 단위

(musculotendinous unit)

이며 이는 정상 슬관절 운동 에서는 슬관절 안정에 기여가 미미하나 후방 십자 인대 손 상 시 임상적 이완 상태를 억제한타也 그 외의 다른 보고 에서도 역시 후방 십자 인대는 슬관절의

75

^{도 내지}

90S.

굴곡위에서 후방 전위에 대한 주된 안정화 구조물임을 보고 하고 있다'기91.

Grood

^등^询^와

Gollehon

^{등'”은 각각 후}

방 십자 인대와 후외측 인대 복합체에 대해 선택적 절단 검 사법을 시행하였다.

Gollehon

등은 슬관절의 후외측 인 대 복합체를 외측 측부 인대와 심부 인대 복합체

(deep ligament complex) S.

분류하였는데 여기에는 궁상 인 대 슬와근 건, 부슬비골 인대 및 후외측 관절낭이 포함된 다. 이들은 후방 십자 인대 외측 측부 인대 외측 심부 인 대 복합체 등을 일정한 순서로 제거 하면서 후방 외력 외 회전 외력, 내반 외력을 가할 때 전위 정도를 측정하였다.

이때 슬관절 운동범위는

0

^도에서

90

도까지 점진적으로 굴 곡시키면서 측정하였다. 후방 십자 인대를 단독 제거 시 슬 관절의

90

도 굴곡위에서 최대로 후방 전위되었으며 외측 측부 인대 단독 제거 시에는 굴곡 시 모든 각도에서 내반 회전이 증가되었으며 외회전은

0

^도

3QE, 90

^{도 굴곡에서}

상대적으로 약간 증가되었다.

외측 심부 인대 복합체 제거 시에는

90

^{도 굴곡에서 외회}

전이 증가되었으며 내반 회전 또한 동시에 증가하였다. 외 측 측부 인대와 외측 심부 인대 복합체, 즉 후외측 구조물 을 동시에 제거할 때는 내반 회전이 증가되어

30

^{도 신전에}

서 최대였고 외회전도 증가되어

30

도 굴곡에서 최대이었

.. . 9 —

(7)

대한관절경흐圜지 제

2

^{권 제}

1

^호

1998

^년

c s

를

W

흐

흡

表

c흐

j_흥

아 一흐 놂

i-고

Fig. 11-A. posterior translation with posterior of 100 N. Res니ts of intact knees as well as selected cuttings(Reprinted from Ref. 17.).

B. Varus rotation with varus torque at 10 Nm(Reprinted from Ref. 17.).

C. External tibial rotation with external tibial torque a 4.5 Nm(Reprinted from Ref. 17.).

다. 이후 후방 십자 인대도 동시에 제거하였을 경우 후방 전위와 내반 회전이 최고로 증가하였다.

60

^도와

90

^{도 굴}

곡에서 외회전 또한 뚜렷하게 증가하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 슬관절

75

^도에서

90

도 사이의 굴곡위에서

후방 전위 검사

posterior drawer test）

^{는 후방 십자 인}

대 안정성을 측정하는 좋은 방법이다기이.

후외측 구조물 손상 시에는

30

도 굴곡위에서 최대 내반 각형성 및 최대 외회전을 볼 수 있어 외회전력검사

(8)

(External rotation test)

^{는 슬관절굴곡}

30

^{도에서 의미}

가 있으며 동시에 경골이 대퇴골에 대해 약간의 후방 전위 를 보인다. 후방 십자 인대와 후외측 구조물의 동반 손상에 서는 후방 전위, 내반 각형성 및 외회전 모두를 슬관절의 어떠한 각도의 굴곡위에서도 확실히 볼 수 있어야 한다. 이 는 각각 구조물의 단독 손상과 다른 점이다心”

(Rg. n.

A.B.C).

슬관절에서 나사 회귀 기전

(screw home mecha

nism)^]

십자 인대 역할은 아직도 불분명하다. 기존의 개 념은 슬관절의 마지막 신전시 경골의 외회전이 강제적으로 나타나는 현상이다

Fukubayashi

^{둥는 마지막 신전}

시 나타나는 수동적 나사 회귀 운동은 십자 인대에 의해 나 타나며, 십자 인대 둘 중 어느 하나의 결핍 시 이 운동은 보이지 않는다고 하였다. 그러나 이때 나타나는 경골의 외 회전은 외부로부터 가해진 내회전-외회전, 축회전력

(torque)

이다. 즉 외회전 축회전력이 가해지고 슬관절이 수동적으로 신전할 때 경골은 신전 말기에 내회전이 일어난 다. 이를 내회전 나사 회귀 기전

(internal-rotation screw home mechanism)

^{이라고 한다.}

최근

Skyhar

등35'은 사체 슬관절에서 인대를 제거한 뒤 관절 접촉 압력을 측정하였다. 후방 십자 인대와 후외측 인 대 복합체의 단독 절제 또는 동시 절제 후에 슬관절 내측 구획

(medial compartment)

^{과 슬개대퇴 구획}

(patellofemoral compartment)

에서의 접촉 압력이 뚜 렷하게 상승되는 것을 알 수 있었다. 외측 구획의 접촉압력 은 후방 십자 인대와 후외측 구조물이 동시에 절제되었을 때만 증가되었다. 이는 후방 십자 인대 손상이 있는 환자에 서 장기적인 추구 관찰 시 나타나는 퇴행성 관절 질환의 빈 도가 높은 것을 부분적으로나마 설명하고 있다9*.

둥장성

(Isometry)

슬관절 인대 생역학에서 등장성은 대퇴골과 경골 부착부 에서 슬관절 운동 범위 내에서 인대의 길이 및 인장력이 일 정함을 의미한다. 이는 이론적인 개념으로써 인대 재건시 둥장점에 정확하게 위치하였을 경우 정상 슬관절 운동과 이 식 인대의 인장력을 최소화 할 수 있다也

그러나 일반적으로 대부분의 인대는 등장성이 없다&也 전체 인대는 등장성이 없고 극히 일부분인

5%

^{의 섬유속만}

이 등장성이 있다s. 등장성이 있는 부분은 경골 부착부 후외측 부분에서 대퇴 부착부 후상방으로 사면을 이루는 방 향으로 이어지는 부분이다.

Grood

^등吐와

Bach

^{등》는 각}

각 대퇴골과 경골 부착부 다른 부위에서 후방 십자 인대의 길이-인장력

(length-tension)

^{관계를 연구하였다.}

Grood

^등®은

6

명의 사체 슬관절에서 후방 십자 인대의 가상-인대

(pseudo-fiber)

를 설정하고 대퇴 부착부와 경골 부착부가 길이-인장력 변화에 주는 영향을 연구하였다. 이

때 인대의 등장점은 없지만 후방 십자 인대의 가상-인대에 서 길이-인장력 관계에 대퇴골 부착부가 커다란 영향을 주 고 있으며, 대퇴 부착부에서도 후방원위 방향에서 가상-인 대 길이에 가장 큰 변화가 나타나는 것을 보고하였다.

Bach

등21은 해부학적으로 실제에 근사하는 컴퓨터 가상 슬관절 모델을 이용하였고 인대 부착부 중 대퇴 부착부가 가장 민감한 부위임을 확인하였다. 그러나 이들은 대퇴 부 착부의 후방-원위 부위보다 전방부, 후방부, 근위부에서 가 장 큰 변화가 초래된다고 하였다.

Ogata

^와

McCarty%

는 사체 슬관절에서 후방 십자 인 대의 등장성 부위의 해부학적 지표를 제시하였다. 대퇴 부 착부에서 가장 등장성이면서 등력성

(isotonic)

^{인 부위는}

원위 관절면과 과간절흔 근위단 사이의

1/3

^{되는 지점과 우}

슬부에서는 과간 절흔의

2

시 방향, 좌슬부에서는

10

^{시 방}

향이 교차되는 점이라고 하였다.

후방 십자 인대 재건시 많은 저자들은 비등장성 이식을 권고하고 있다

3*o>. Harner

^등却은

90

도 슬관절 굴곡 시 후방 전위에 주된 억제력을 제공하고 인대의 많은 용량을 점유하고 있는 후방 십자 인대의 전외측 부분의 해부학적 재건을 권고하고 있다.

결 론

아직까지는 후방 십자 인대에 대한 이해가 전방 십자 인 대보다는 많이 부족한 상태이다. 그러나 최근 후방 십자 인 대 및 후외측 구조물의 해부학 및 기능적 역할에 대한 기초 연구가 진행되어 이러한 이해의 간격이 좁혀지고 있다. 이 러한 발전으로 후방 십자 인대는 비등장성 운동이 주로 일 어난다는 것과 정상 관절 연골 보호에 지대한 영향을 주고 있음이 알려졌다. 후방 십자 인대의 해부학 및 생역학은 계 속적으로 더욱 많은 연구와 정의가 필요하며 구조과 기능이 더욱 확실해짐에 따라 인대 재건의 적응증과 수술 술기는 변화할 것이다. 따라서 향후 인대 부착부의 구조와 기능적 부분에 대한 생역학적 연구가 요망된다고 하겠다.

REFERENCES

1. Arnoczky SP and Warren RF : Anatomy of the cruciate ligaments. In : Feagin J A, ed. The crucial ligaments. New York, Churchill Livingstone： 179- 195, 1988.

2. Bach BR, Daluga DJ, Mikosz R, Andriacchi TP and Seidle R : Force displacement characteristics of the posterior cruciate ligament Am J Sports Med, 20:67-72, 1992.

3. Bomberg BC, Acker JH, Boyle J and Zarins B :

—11 —

(9)

2

^{권 제}

1

^호

1998

^년

The effect of posterior cruciate ligament loss and reconstruction on the knee. Am J Knee Surg, 3:85-96, 1990.

4. Butler DL, Noyes FR and Grood ES : Ligamentous restraints to anterior-posterior drawer in the human knee. Am J Knee Surg, 3：85-96, 1990.

5. Cooper DE : Posterior cruciate ligament recon

struction： the anatomic and biomechanical basis.

Operative Tech Sports Med, 1:989-998, 1993.

6. Cooper DE, Warren RF and Warner JJP : The pos

terior cruciate ligament and posterloateral struc

tures of the knee： anatomy, function and pat

terns of injury. Instr Course Lee, 40:249-270, 1991.

7. Covey DC and Sapega AA : Injuries of the posteri

or cruciate ligament Current concepts review. J Bone Joint Surgt 75-A： 1376-1386, 1993.

8. Covey DC, Sapega AA and Martin RC : Arthroscope-assisted allograft reconstruction of the posterior cruciate ligament Technique and biomechanical considerations. J Orthop Tech, 1:91-97, 1993.

9. DeJour H, Walch G, Peyrot J and Eberhard P : The natural history of rupture of the posterior cruciate ligament Orthop Trans, 11:146, 1987.

10. Fowler PJ and Messieh SS : Isolated posterior cru

ciate ligament injuries in athletes. Am. J Sports Med 15:553-557, 1987.

11. Friedrich NF and O'Brien WR : Functional anato

my of the menisco-femoral ligament. Presented at the Fourth Congress of the European Society for Knee Surgery and Arthroscopy, June 1990.

12. Fukubayashi T, Torzilli PA and Sherman MF et al :An in vitro biomechanical evaluation of anteri

or-posterior motion of the knee. J Bone Joint Surg, 64-A：258~264, 1982.

13. Funahashi TT, Kaufman KR and Daniel DM : Isometry and graft placement in posterior cruciate ligament reconstructive surgery. Operative Tech Sports Med, 1:110-114, 1990.

14. Fuss FF : Optimal replacement of the cruciate lig

ament from the functional-anatomical point of view. Acta Anat, 140:260-268, 1991.

15. Galloway M, Mehalik J, Grood ES, Levy M and Noyes FR : Tibial displacement following recon

struction of the posterior cruciate ligament： The effect of knee position during graft fixation.

Orthop Trans, 17:225, 1993.

16. Girgis FG, Marshall JL and Al Monajem ARS : The cruciate ligament of the knee joint.

Anatomical, functional and experimental analy

sis. Clin Orthop, 106:216-231, 1975.

17. Gollehon DL, Torzilli PA and Warren RF : The role of the posterolateral and cruciate ligaments in the stability of the human knee. A biomechanical study. J Bone Joint Surgt 69-A：233-242, 1987.

18. Grood ES, Hefzy MS and Linderfeld TN : Factors affecting the region of most isometric femoral attachments. Part I： The posterior cruciate liga

ment. Am J Sports Med 17:197-207, 1989.

19. Grood ES, Stowers SF and Noyes FR : Limits of movement in the human knee. Effect of section

ing the posterior cruciate ligament and posterolat

eral structures. J Bone Joint Surgt 70-A：88-97, 1988.

20. Harner CD, Livesay GA, Choi NY, Fujie H, Fu FH and Woo SL-Y : Evaluation of the sizes and shapes of the human anterior and posterior cruci

ate ligaments： a comparative study. Trans Orthop Res Soc, 17:123, 1992

21. Harner CD, Xerogeanes JW, Livesay GA et al : The human posterior cruciate ligament complex：

An interdisciplinary study. Ligament morphology and biomechanical evaluation. Am J Sports Med, 23:736-745, 1995.

22. Heller L and Langman J : The meniscofemoral lig

aments of the human knee. J Bone Joint Sug, 46-B：307-31& 1964.

23. Hughston JC, Bowden JA and Andrews JR : Acute tears of the posterior cruciate ligament Results of operative teatmenL J Bone Joint Sug.

62-A：438-450, 1980.

24. Kaplan EB : Some aspects of functional anatomy of the human knee joint Clin Orthop, 23:18-28,

1960.

25. Kashiwaguchi S, Harner CD, Livesay GA and Fu FH : Current concepts in posterior cruciate liga

ment injury and treatment： functional anatomy, biomechanics and treatment In： Stauffer RN, ed.

Advances in Operative Orthopaedics, I： 129-149, 1993.

26. Kennedy JC, Hawkins RJ and Willis RB : Tension studies of human knee ligaments. J Bone Joint Surg, 58-A:305-355, 1976.

27. Lovejoy JF and Harden TP : Popliteus muscle in man, Anat Rec, 169:727-730, 1970.

2& Maynard MJ, Deng X, Wickiew紀z TL and Warren RF : The Popliteofibular ligament Rediscovery of a key element in posterolateral instablility. Am J Sports Med, 24:311-316, 1996.

(10)

29. Noyes FR, Butler DL, Grood ES et al : Biomecha

nical analysis of human ligament grafts used in knee-ligament repairs and reconstructions. J Bone Joint Surg, 66-A：344-352, 1984.

30. Noyes FR and Grood ES : The Strength of the anterior cruciate ligament in humans and rhesus monkeys： ager■이at은d and species-related changes.

J Bone Joint Surg, 58-A： 1074-1082, 1976.

31. Ogata K and McCarthy JA : Measurements of length and tension patterns during reconstruction of the posterior cruciate ligament Am J Sports Med，20:351-355, 1990.

32. Pearsall AW, Draganich LF, Larkin JJ, Pyevich M and Reider B : An in vitro analysis of knee sta

bility after reconstruction of the posterior cruciate ligament Orthop Trans, 16：322, 1992,

33. Prietto MP, Bain JR, Stonebrook SN et al : Tensile strength of human posterior cruciate ligament,

Trans Orthop Res Soc, 17:195, 1988,

34. Race A and Amis AA : Mechanical properties of the two bundles of human posterior cruciate liga

ment Trans Orthop Res Soc, 16： 124, 1992.

35. Skyhar MJ, Warren RF, Ortiz GJ, Schwartz E and Otis JC : The effects of sectioning of the pos

terior cruciate ligament and the posterolateral complex on the articular contact pressure within the knee. J Bone Joint Surgt 75-A：694-699, 1993.

36. Van Dommelen BA and Fowler PJ : Anatomy of the posterior cruciate ligament a review. Am J Sports Med, 15:553-557, 1989.

37. Veltri DM, Deng X, Torzilli PA, Maynard MJ and Warren RF : The role of the popliteofibular liga

ment in stability of the human knee. A bio- mechamical study. Am J Sports Med, 24:19-27,

1996.

38. Warren RF, Arnoczky SP and Wickiewicz TL : Anatomy of the knee. In： Nicholas J A, ed. The lower extremity and spine in sports medicine, St, Louis, CV Mosby, 1985.

39. Watanabe Y, Moriya H, Takahash K et al ： Functional anatomy of the postaTateral struc

ture of the knee. Arthroscopy, 9:57-62, 1993.

—13 —

(11)

2

^{권 제}

1

^호

1998

^년

Anatomy and Biomechanics of the Posterior Cr

^니

ciate Ligament

Hyoung-Soo Kim, M.D.

Department of Orthopaedic Surgery, Inha University, Inha General Hospital Sung-nam, Korea

ABSTRACT : As with anterior cruciate ligament reconstruction, posterior cruciate liga

ment (PCL) reconstruction requires a good understanding of the anatomy and biomechanical properties of the PCL to place the graft correctly as well as to choose the appropriate structure and material for the graft. The anatomy and function of the PCL can be somewhat confusing and continuing to evolve so far. Recent studies have focused on the insertion site anatomy and the identification of the functional components of the ligament The issue of the ligament isometry and the role of PCL in knee kinematics are still totally resolved. This article can be provided an update on current concepts of the anatomy and biomechanics of the PCL through literature reviews. A clear understanding of these knowledges enables the clinicians to diag

nose injuries to the PCL accurately and to reconstruct these structures successfully.

Key Words : Anatomy, Biomechanics, Posterior Cruciate Ligament

Anatomy and Biomechanics of the Posterior Cruciate Ligament

후방 십자 인대의 해부학과 생역학

1980

1990

(Activity of daily living)

(Gross Anatomy)

(Posterior Cruciate Ligament)

(PCL)

(ACL)

(Fig. 1).

1

3.

Girgis

38mm,

13

(caliper)

Harner

(meniscofemoral ligament)<

(in situ)

(Fig. 2).

1.5

30

45

Harner

7]<(three-dimen­

sional digitation techniques)

(insertional anatomy)

(anterolateral)

(posteromedial)

32mm

3

1cm

(posterior tibial fovea)

mm

(Fig. 3).

15

(intercondylar notch)

(functional components)

0

0

90

(Fig. 4).

(Achilles

Harner

Grood

2

1

1998

Harner

Covey

(geo­

graphic fiber regions)

(Meniscofemoral Ligaments, MFLs)

Humphrey

Wrisberg

Heller

Langman221

71%

(Wris-berg

(popliteus mu&cle)

23,

Heller

Langman221

36%

(Fig. 1).

Rigg써쁘蛔 “gg

W 酒"*

i

対

術W携

(Hum-phrey

Harner

20%

(Posteromedial Structures)

(poste­

rior oblique ligament)

(oblique popliteal ligament of Winslow)

(arcuate ligament)

(ligamentous arch)

0 (Fig. 5).

7]<(three-dimen

(geo

(poste

(col

(posterior articu

propriocep