무릎관절은 넙다리뼈(대퇴골), 정강뼈(경골), 무릎뼈(슬개골)가 만나 이루어지는 윤활관절(가동관절)이다.
이 세 뼈가 만나는 접촉 부위를 관절면이라고 한다.
1. 넙다리뼈(대퇴골) 관절면
- 넙다리뼈 아래쪽 끝은 안쪽·가쪽으로 둥글게 튀어나온 관절융기(과)를 이룬다.
- 이 관절융기 아랫면이 정강뼈 위 관절면과 맞닿아, 무릎 굽힘(굴곡)·폄(신전) 동작이 일어난다.
2. 정강뼈(경골) 관절면과 반달연골(반월상연골판)
- 정강뼈 윗부분은 안쪽·가쪽 관절면으로 이루어져 있고, 상대적으로 평평한 판 형태에 가깝다.
- 넙다리뼈의 둥근 관절융기가 이 평평한 면 위에 올라와 체중을 전달한다.
- 두 관절면 위에는 C자 모양의 섬유연골인 반달연골(반월상연골판)이 놓여 있다.
- 반달연골은
- 넙다리뼈와 정강뼈 사이 맞물림(적합도)을 높이고,
- 체중 부하를 넓게 분산시키며,
- 충격 흡수와 관절 안정성에 기여한다.
3. 무릎뼈(슬개골) 관절면
- 무릎뼈 뒤쪽에는 넙다리뼈 앞쪽 홈과 맞닿는 관절면이 있다.
- 이 관절면은 무릎을 굽혔다 펼 때 넙다리뼈의 슬개도르래(대퇴 활차구)를 따라 위·아래로 움직인다.
- 이 구조 덕분에 무릎 폄(신전) 시 넙다리네갈래근(대퇴사두근)의 힘이 효율적으로 전달되고, 무릎 앞쪽 압력이 넓게 분산된다.
4. 관절연골로 덮인 관절면
무릎관절의 관절면은 모두 유리관절연골(관절연골)로 덮여 있다.
관절연골의 특징은 다음과 같다.
- 표면이 매우 매끄러워 관절 움직임 시 마찰을 최소화한다.
- 일정한 탄성을 가지고 있어, 체중이 실릴 때 압력을 넓게 나누어 받도록 돕는다.
- 넙다리뼈·정강뼈·무릎뼈의 관절면 전체로 하중을 분산시켜 연골 손상과 관절면 마모를 줄이는 데 기여한다.
정강뼈 위에서는 관절연골 위에 반달연골이 추가로 자리해, 충격 흡수와 하중 분산 기능을 더해 준다.
5. 무릎 굽힘·폄과 관절면 접촉
무릎을 굽혔다 펼 때 관절면에서는 다음과 같은 움직임이 일어난다.
- 넙다리뼈 관절융기가 정강뼈 관절면 위에서 굴러가면서 미끄러지는 움직임을 반복한다.
- 무릎이 많이 굽혀질수록 넙다리뼈와 정강뼈 사이 접촉 위치와 압력 분포가 바뀐다.
- 무릎뼈는 넙다리뼈 앞 홈을 따라 위·아래로 이동하며, 무릎 앞에서 지렛대 역할과 압력 분산 역할을 담당한다.