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1. 개요
成長板Epiphyseal Plate, Growth Plate
뼈끝판, 골단판이라고도 한다. 동물의 길이생장을 담당하는 부위이자 사람의 키가 자라게 하는 신체 부위로, 장골(long bone)[1]의 끝부분[2]에 존재하는 일종의 연골(cartilage)이다. 조직학적으로는 유리연골(초자연골, hyaline cartilage)에 속한다. 성장판이라는 이명과 같이 장골의 길이 및 직경(주로 길이)을 성장시키는 역할을 한다.
고대 파충류는 포유류와 달리 성장판이 뼈 맨 끝에 위치하여 매우 크게 자랄 수 있었다고 한다. 공룡이 대표적인 예. 반면 포유류는 뼈의 끝과 중간 사이에 성장판이 위치해서 닫히면 더 이상 자랄 수 없다.
2. 성장판 측정법
'뼈 나이'라고도 한다. 성장판 측정법은 대표적으로 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째로는 '그롤리힐-파일 기법' 두 번째로는 '소베그레인 기법' 세 번째로는 '리서-사인 기법'이다.* '그롤리힐-파일 측정법'은 왼쪽 손에 있는 손가락, 손목, 종자골 정도로 측정하는 것이다. 해당 측정법이 사용되는 프로그램은 'bonex'라는 프로그램이니 참고하길 바란다.
* 두 번째로는 '소베그레인 기법'이다. 이건 인간의 신체 부위 중 손과 손목 다음으로 성장판이 닫히는 팔 부위 성장판으로 찍는 것이다. 이는 사춘기가 이제 초중반 정도 된 사람에게 적합하다.
* 마지막으로 '리서-사인 기법'은 사춘기가 절반 이상 지나간 사람에게 유용하게 쓰인다. 원래는 사춘기가 절반 이상 진행되면 대부분 손가락 성장판이 완전히 닫혀 뼈 나이 검사 측정에 어려움이 있었다. 그런데 해당 측정법이 생긴 후 성장판 검사 뿐만 아니라 척추측만증 진행 정도를 계산하는 공식에도 쓰인다. 우선 해당 측정법은 사춘기가 절반 이상 지날 때 골반 말단 부위에 있는 연골들이 석회화 되면서 5단계로 분류된다. 리서 사인 5단계가 지나면 이제 완전한 길이 성장이 끝난 것이다. 자세한건 해당 사이트 참조. Jocep C. Risser가 발표한 논문이다. #
3. 위치
무릎 쪽에 위치해 있는 것으로 알려져 있지만, 사실 성장판은 대부분의 뼈(관절 아님)마다 존재하며, 만약 이것이 정말 무릎에만 있다면 다른 뼈는 성장하지 않고 무릎만 자랄 것이다.성장판이 있는 부위를 모두 나타낸 그림. 무릎뿐만 아니라 손목, 발목, 팔꿈치, 어깨, 고관절, 척추 등에 성장판이 있는 것을 알 수 있다.
장골(long bone)의 구조는 크게 골간(diaphysis, 뼈대, 1차 골화점), 골간단(metaphysis, 뼈끝판, 연골이 뼈로 변하는 부위), 골단(epiphysis, 뼈끝, 2차 골화점)의 3가지 장소로 나뉜다. 골간이 뼈의 한중간이고 골단이 뼈의 완전 끝이다. epiphyseal plate라는 영어 이름상 성장판은 골단에 있을 것 같지만 실제로는 골간단에 위치한다. 사람에 따라 그냥 골간단과 골단 사이에 있다고 표현하기도 한다.
성장판이 열려있다는 말은 성장판이 연골 상태라는 뜻이고, 연골 상태에서만 길이 성장이 가능하다. 성장판이 닫히면 성장판이 있던 자리에는 그냥 선 형태의 흔적만 남게 되며, 이는 골간단과 골단을 나누는 선이 되기 때문에 골단선(epiphyseal line)이라 불린다.
4. 작용 과정 및 뼈의 성장 과정
뼈대는 뼈 형성세포인 조골세포를, 뼈끝판은 연골세포를 가지고 있다. 뼈끝판의 세포 중 뼈끝과 경계면에 있는 증식층에서만 세포분열이 일어난다. 뼈가 성장이 되기 위해서는 성장호르몬이 필요한데, 성장 호르몬이 뼈에 작용하는 과정은 다음과 같다.뇌하수체에서 성장호르몬 분비 -> 간으로 이동 -> 간 세포에 작용하여 인슐린과 결합함 -> 뼈의 성장 과정을 촉진시키는 성장인자 IGF-1이 생성
위와 같은 형식으로 전신에 있는 골격들이 성장하는 것이다. 앞서 서술 했듯 성장호르몬 자체가 성장에 작용하는 것이 아닌, IGF-1이라는 인슐린유사성장인자가 직접적으로 골 성장에 관여한다.[3]
이제 성장 호르몬이 뼈에 작용 되는 과정을 알았으니 성장판에 있는 연골세포가 성장하는 과정의 메커니즘을 요약하여 설명하면 다음과 같다.
IGF-1이 모세혈관을 통해 성장판으로 전달 됨 -> 뼈와 가까운 증식층에 해당하는 연골 세포의 증식 활동이 멈춤 -> 성숙층 동화 -> 비대층 형성 뼈끝판 두꺼워짐 -> 두꺼운 연골 세포는 세포자살을 함 -> 빈 공간 생김 -> 조골세포가 채워서 석회화층 형성 -> 뼈 생성 -> 뼈 길이 및 너비가 자람.
이런 식으로 메커니즘이 작용한다.
다음으로 뼈 성장에 관여하는 성호르몬은 뼈가 형성되도록 하여 길이 성장에 기여하지만, 성장판 자체에서 뼈가 형성되도록 하기 때문에 더 이상의 연골세포가 남아있지 않아 뼈의 성장이 멈춘다.
이 말의 뜻은 성호르몬은 당장의 뼈의 길이를 매우 커지게 하는 역할을 하지만, 동시에 성장판을 석회화 시켜 최종적으로 성장판을 폐쇄시키니 뼈의 길이를 담당하는 성장판이 닫혀 더이상의 성장이 끝나는 것이다.
이를 통해 성호르몬이 원래 분비가 되어야 하는 나이인 사춘기가 아닌 10세 정도 때 분비하는 경우가 있어 그 당시는 또래보다 키가 크지만, 나중에 성인이 되었을 땐 또래보다 키가 현저히 작은 경우가 있는데 이게 바로 성호르몬 조기 분비로 인한 키 성장이 일찍 끝나는 질병인 성조숙증을 뜻한다.
성조숙증을 예방하는 방법은, 전년도 키 성장이 어느정도 진행이 되었는지, 만 10세 이전에 해당하는 나이인데 이차 성징에 해당하는 증상들이 나오는지를 파악해야 한다. 만일 모두 해당한다면 성조숙증일 가능성이 매우 높으므로 병원에 방문 해야 한다.
현재 학회에서는 성호르몬이 분비 되기 시작 할 때 어떤 유전자가 활성화 되어서 성장판이 닫힌다고 추정하거나 반대로 어떤 유전자가 활성화 돼서 성호르몬이 분비 되어 성장판을 닫히게 하거나 아님 아예 성장판의 성장을 관여하는 유전자가 제어한다고 보는 학자들도 있는데 여전히 성장판에 대해는 의문이 많다고 한다.
그리고 ‘성장판’하면 대부분 키를 키운다고 생각하는데, 키(다리, 척추) 뿐만 아니라 팔(위팔뼈, 전완골)도 길어지고, 어깨 골격(쇄골, 견갑골)도 길어지면서 넓어지고, 골반의 크기와 너비도 크고 넓어지게 한다. 마지막으로 손 • 발도 커진다.
정리하면 골단(성장판 윗 부분)과 골간(성장판 아랫 부분) 방향으로
- 예비층: 휴지상태의 연골세포가 존재하는 층
- 증식층: 연골세포가 성장호르몬의 영향으로 빠른 세포분열을 하는 층
- 성숙층: 연골세포가 세포분열을 멈추고 성숙한 형태로 분화하는 층
- 비대층: 세포내 물질 축적을 통한 세포비대(hypertrophy)를 이루는 층
- 석회화층: 연골세포가 세포사하며 연골기질이 석회화되는 층
- 골화층(부식층): 골간 쪽의 골세포와 골모세포가 석회화된 연골을 부수고 광화(mineralized)된 뼈조직으로 교체하는 층
5. 닫히는 시기
성장판에서 세포 분열이 일어나며 키가 점점 자라고, 그러면서 성장판이 닫히게 된다. 보통 15~19세, 좀 넓게 보면 14~21세 사이에 멈추는 편이다.성장판은 완전히 닫히면 더 이상 키가 자라지 않는다. 즉 성장판이 닫혔는데 키가 자랐다고 주장하는 경우는 자세 교정 또는 스트레칭 등으로 인해 숨은 키를 찾은 것일 확률이 높다.[4] 또한, 뼈의 부피성장일 가능성도 높다. 다만 최근 연구결과에 의하면 2차 성징 진행 후 사춘기에 성장판이 100% 열려 있어도 1cm 밖에 안 크고 폐쇄되는 경우도 있으며, 또 반대로 성장판이 20% 밖에 남지 않았는데도 7cm가 큰 경우도 있다. 몇cm 큰다는 의미는 평균치일 뿐, 사람마다 다른 것이다. 나이 역시 전부 사람들마다 차이가 있다.[5]
보통 일반적으로 2차 성징이 시작된 시점을 기준으로 남성은 5~8년 정도, 여성은 4~5년 정도 키가 크고 그 후엔 성장판이 완전히 폐쇄되어 키가 크지 않는다. 대략적으로 치자면 남자는 고등학교를 졸업할 때, 여자는 중학교를 졸업할 때 거의 다 자란다. 물론 드물지만 키가 고등학생이나 20세 때까지 크는 여성도 있고, 반대로 키가 중학교 때 멈춘 남성도 있다. 전자의 경우 나인뮤지스의 일부 멤버, 특히 이유애린, 애프터스쿨 출신 배우 유이, IVE의 장원영, 솔로가수 전소미, 래퍼 이영지 등이 있다.
- 장원영은 2004년생으로 데뷔 당시 168cm였지만, IZ*ONE시절에 171cm까지 컸고[6], 2023년 기준으로 173cm이다.[7]
- 전소미의 경우 성인이 되어서도 기존 169cm → 172cm로 컸다.
- 래퍼 이영지의 경우도 고등래퍼 출연(고2 초반) 때까지만 해도 172cm였는데 지금은 175cm로 3cm가 컸다.
- 애프터스쿨의 유이도 데뷔초에는 170cm였으나, 30대 중반이 된 2022년 현재는 173cm이다.
- 나인뮤지스의 이유애린은 나인뮤지스 활동 당시에는 174cm였으나 2020년 연말 인스타그램 라이브 방송에서 1cm 더 자라 175cm가 되었다고 말했다.
- 유튜버, 인플루언서인 애프리도 30대 중반에 들어드는데도 172cm → 173cm로 1cm 더 성장했다.
- 아프리카TV BJ 출신 인플루언서 최소미는 20대 BJ 활동 당시 170cm였지만, 30대가 넘은 최근 프로필은 171cm다.
- 배구선수 김연경 역시 고1 이후로 170cm 미만에서 192cm까지 자랐다.
- 전 육상선수 임춘애는 대학생 시절 162cm에서 170cm까지 자랐다.
남성의 경우, 특히 스포츠 선수들은 대학 시절까지 키가 컸다는 얘기나 심지어 프로 입단 초까지 키가 컸다는 증언들을 들을 수 있다.
- 축구선수 조규성은 고2 때부터 170cm에서 189cm로 자랐다고 한다.
- 전 농구선수 마이클 조던은 고등학생 시절 178cm이었다가 고3 때 196cm로 자랐다고 한다.
- 전 농구선수 데니스 로드맨 역시 20살 넘어서 대략 30cm 정도가 자라 204cm이 되었다고 밝힌 바 있다.
- 방탄소년단의 지민은 21살때인 2016년에는 173.6cm였으나, 25살때인 2020년에는 174cm로 성장했다.
- 주우재는 무려 23살까지 성장판이 닫히지 않아 고등학교 2학년인 17세에 180cm였는데 188cm까지 컸다고 한다. [하지만]
- BAP의 젤로도 데뷔초 16살때는 182cm였지만, 데뷔 이후 10년동안 성장해서 현재 189cm를 달성하였다.
- 이지훈(1988)은 고2 때까지는 162cm라는 단신에서 182cm까지 자랐다. 원래 이지훈은 축구선수를 지망하였으나 고2 당시 꽤 심각한 단신이었기에 병원에 찾아갔지만 의사에게 성장판이 닫혔다는 말을 들었다고 한다. 그 후 키가 클 가능성은 없다 생각하여 축구선수를 관두고 체육교사로 진로를 틀었는데, 거짓말같이 고3 여름방학 때 8cm가 큰 후 매달 1cm정도씩 성장하여 182의 장신으로 성장하였다. 이러한 경우에는 성장에 방해가 되는 요인이 제거된 뒤 희미하게 남은 성장판으로 급격한 성장이 이루어졌을 수 있다는 추측이 가능하다. 물론 이를 감안해도 이지훈의 사례는 매우 희귀한 케이스인 것이, 고2 나잇대에 성장판 검사를 하게 되면 대부분의 병원에서 무릎을 보는데, 무릎성장판이 거의 닫힌 후에 20센치를 성장한 것이다. [10] 이와 같은 비정상적인 사례를 보고 자신 또한 성장판이 닫혀도 클 거라고 생각하진 말도록 하자.
위와 달리 중학교 때 성장판이 폐쇄되는 경우도 있다.
- 미국의 배우 제임스 스튜어트는 14세에 192cm로 키가 멈췄다.
- The Kid LAROI는 사춘기가 다 끝나가는 만 18세에 1년간 10cm가 컸다.
위 사례들을 보면 사춘기의 진행이 성장판의 폐쇄에 관여하기는 하지만, 절대적이지는 않다는 것을 알 수 있다. 딱 골연령만 성인 수준으로 높아 성장판이 다 닫혀있다는 것이다.[11][12]
사고로 인해 성장판이 손상을 입으면 해당 부위의 뼈는 정상적으로 자라지 않는다. 그래서 어릴 적 교통사고를 당해 성장판을 다친 사람들이 다리, 팔 등이 비대칭인 것을 확인할 수 있다. 다만 성장판을 정확히 좌우대칭으로 다칠 확률은 매우 낮기 때문에 교통사고를 당한 뒤 대칭적으로 키가 작게 자란 경우는 교통사고 때문이 아니라 그냥 본인이 키가 작은 것일 확률이 더 높다.
물론 이론적으로 드물다는 것이고 실제로는 종종 발생하는 일인데, 바로 차량에 정면으로 들이받히면 보닛이나 범퍼에(철도차량이라면 배장기나 연결기에) 양 다리가 찍히면서 양쪽 뼈의 거의 같은 위치가 좌우대칭으로 손상된다. 자동차에 의한 일반적인 교통사고에서는 어지간해서는 정면으로 받혀도 다리가 붙어는 있는 덕에 뼈의 손상에 겉으로 확연하게 드러나지 않지만, 철도차량에 의한 철도사고의 경우 사고 당사자의 양 다리가 정확히 같은 지점에서 잘려나간 걸 보면 뼈가 좌우대칭으로 손상된 것을 명확하게 볼 수 있다. 물론 이쯤 되면 몸통이 안 잘린 게 다행이지만.
6. 닫히는 순서
성장판은 동시에 닫히는 것이 아니다. 각각의 뼈들마다 성장판이 골화 되는데 이에 순서가 나타난다. 대게 말단 부위에 속한 뼈들이 먼저 폐쇄되고 어깨 골격들(쇄골, 견갑골(견봉))이 가장 늦게 닫히는 것이 일반적인 경우이며, 사람마다 다르니 그냥 참고용으로만 알고 있으면 된다.[자료인용]| 기준: 만 나이, 남성 | |
| 만17세 | 손, 발, 팔꿈치 |
| 만18세 | 손목, 발목, 종아리, 대퇴골 전체 |
| 만19세 | 골반, 척추, 두개골 |
| 만20세 | 견갑골, 견봉 |
| 만30세 | 쇄골 |
위 사진에선 가장 먼저 폐쇄 되는 뼈는 신체의 말단 부위에 해당하는 뼈들이며 가장 늦게 닫히는 뼈는 남성 기준으로 어깨 골격의 구성체인 쇄골과 견갑골(견봉)이다. 실제로 사이즈 코리아의 평균 어깨 골격 너비 성장 도표를 봐도 30세에도 평균 값이 증가 된 것을 보아 성장을 했다. 그래서 일반적인 15세보다 성인이 어깨 골격이 좀 더 넓은 이유도 이에 한 몫 했다.[14] 중학교 3학년 정도만 되어도 성인이 보기에 신장은 유의미하게 작아보이지 않지만 어깨가 좁은 경우가 많아 덩치는 성인보다 작아보인다거나.
7. 성장판 관련 질병
당연히 성장판에 이상이 있으면 성장에 이상이 생긴다. 성장판도 일종의 연골이기 때문에 연골무형성증(achondroplasia)이 대표적인 질환인데, 연골무형성증 환자는 최종 키가 작게 된다.성장판을 포함한 부분의 뼈가 부서지는 것을 살터-해리스 골절(Salter-Harris fracture)이라고 하는데, 이 경우 성장판이 손상을 받았기 때문에 해당 뼈의 성장에 이상[15]이 발생한다. 보통 좌우 구분이 있는 뼈가 다치기 때문에 최종 성장 시 좌우 비대칭이 생길 수 있어 적절한 치료[16]를 받을 필요가 있다.
의학적으로는 성장판이 골단부와 골간단부를 가로막는 장벽역할을 해 주기도 한다. 따라서 급성 혈행성 골수염(osteomyelitis)이나 관절염 등이 발생했을 때 성장판이 없는 경우가 골단-골간단 사이에 염증 파급이 더 잘 된다. 다만 성장판이 있는 경우 성장판 자체에 염증이 고이는 현상이 발생해서 파급이 덜 될지언정 해당 부위의 농양은 더 잘 생긴다.
8. 성장판 자극
성장호르몬(growth hormone)[17] 주사도 있는데, 주로 소아과(그중에서도 소아내분비과)에서 처방한다. 실제로 성장호르몬의 부족이나 다른 질병 등의 이유로 인해서 키가 정상인의 하위 3% 이하밖에 키가 크지 않을 것으로 예상되는 사람에게는 이 성장호르몬 주사가 보험이 적용된다.[18] 그러나 최종 예상 키가 정상 범주에서 크게 벗어나지 않는다면 보험 적용이 되지 않기 때문에 비싸다.[19] 참고로 여러 차례 방문해서 맞아야 하기 때문에 효과를 보려면 지속적으로 병원에 방문해야 하며, 성장판이 닫힌 이후에는 주사를 맞아도 전혀 키가 크지 않으니 적절한 나이대에 방문해야 한다. 성장호르몬 치료는 부작용이 많아 신중하고 조심해야한다.9. 기타
성장판이 아니라도 뼈가 부러지면 부러진 부위에 연골이 생성되며 부러진 부분을 연결시켜주려고 한다. 따라서 부러진 간격만큼 키가 약간씩 크게 된다. 소위 '키 크는 수술'이라고 불리는 일리자로프 수술이 이를 이용한 것인데, 뼈를 부러뜨리고, 붙으려하면 다시 사이를 늘리고 를 반복해서 키를 크게 만드는 것이다. 다만 이 수술의 원래 목적은 다리 길이가 비대칭이거나 사고나 장애로 골격이 망가진 사람이 똑바로 걸을 수 있도록 만들어 주는 용도이기 때문에 (하려면 할 수 있지만) 원래 미용 목적의 수술은 아니다. 다만 일반 수술과 달리 정말 한참 동안 기구를 달고 누워있어야 하고, 수술이 잘못되면 다리가 휘는 등의 부작용이 있기 때문에 사실 순수하게 미용을 목적으로 이 수술을 하는 것을 권하지는 않는다.성장판은 연골이기 때문에 일반 X-ray에서는 찍히지 않아 빈 공간으로 보인다.
완전히 똑같은 기관은 아니지만, 식물에도 길이 생장을 담당하는 생장점이라는 기관이 존재한다.
10. 관련 문서
[1] 뼈의 종류를 나눌 때 형태에 따른 분류이다.[2] 아래 글을 보면 알겠지만 해부학적으로 완전한 끝은 아니다. 그래도 그냥 직관적으로 끝 방향인 것은 맞다.[3] 참고해야 할 점은 IGF-1이 성장호르몬이다.[4] 그러나 이것들은 열심히 해도 꾸준히 관리하지 않으면 일시적인 현상이 대부분이다.[5] 보통 모든 성장판의 부위를 검사하지 않고 무릎이나 손, 발 중 한 가지만 검사받기 때문에 한 곳의 성장판이 닫혔다고 다른 부위까지 닫혔다고 단정지을 수는 없다. 이를테면 무릎 부분 성장판은 닫혔는데 다른 부위의 성장판이 열려 있거나, 다른 부위는 닫혔지만 척추 부위의 성장판이 열려 있는 경우도 있다.[6] 활동 당시 마지막으로 밝힌 키다.[7] 간혹 MSN에서는 174cm라고 나온 적도 있으나 173cm가 맞다.[8] 일반인들의 경우도 한동안 키가 크지 않다가 20대 초반이나 30대 전후에 군대에서나 아니면 일반적으로 몇 cm라도 크는 경우도 존재한다. 다만 다수는 아닌 소수이며, 이것도 역시 자세교정 및 스트레칭으로 컸을 수도 있다.[하지만] 대부분의 남성은 그 시기까지 큰다.[10] 이런 경우는 상체만 커졌을 가능성도 존재한다.[11] 중학생 때 키가 180 이상으로 큰 남자는 대부분 골연령이 높기 때문에 고등학교때 키가 더 클 확률이 많이 높지는 않다. 이 부문의 본좌격인 제임스 스튜어트는 14세때 192cm까지 크는 등 배런 트럼프 저리가라 할 정도의 농구선수 수준의 성장세를 보였으나, 그 키가 성인 키가 되어서 농구선수가 아닌 배우 일을 하게 되었다.[12] 아시아 국가들 중에서는 대한민국이 가장 키에 집착을 많이 하는데, 키는 거의 유전적으로 결정되다 보니 장신보다 단신 콤플렉스가 심하다. 키에 대한 집착 때문인지 대한민국의 평균 신장(남자 약 173cm, 여자 약 162cm)은 아시아에서 가장 크다. 한국보다 평균신장이 더 큰 국가들은 유럽 국가들이나 미국, 캐나다 정도이다.[자료인용] https://www.quora.com/In-what-order-does-growth-plates-closes[14] 물론 예외인 경우도 있다. 이를테면 만 16세 때 어깨 골격이 상위 0.1% 안에 드는 등 이러한 케이스도 있기 때문.[15] 그냥 최종 길이가 짧아질 수도 있지만 골절 방향에 따라서는 휘어서 자라는 것도 가능하다.[16] 하단의 기타 부분에 서술된 '일리자로프 수술'이 있다.[17] 성장과 관련된 호르몬의 통칭이 아니라 그냥 growth hormone이라는 물질이 있다. 해당 항목 참조.[18] 이런 사람들은 정말 비정상적으로 키가 작은 "병"으로 취급되어 저신장증(short stature)이라는 진단명을 받는다.[19] 주사가 50-100만 원대라 한다.