ŁAŃCUCHY KINEMATYCZNE
ŁAŃCUCHY KINEMATYCZNE
Ruchomość
Ruchomość
to termin, którym określa
to termin, którym określa
się zakres ruchów w stawach, jedną z
się zakres ruchów w stawach, jedną z
funkcjonalnych właściwości połączeń
funkcjonalnych właściwości połączeń
ruchowych.
ruchowych.
Zakres ruchów w stawach, potocznie
Zakres ruchów w stawach, potocznie
nazywa się gibkością.
nazywa się gibkością.
Ruchomość stawów zależy od biernych
Ruchomość stawów zależy od biernych
struktur połączeń, którymi są
struktur połączeń, którymi są
powierzchnie stawowe, torebki
powierzchnie stawowe, torebki
stawowe i więzadła, oraz od struktur
stawowe i więzadła, oraz od struktur
czynnych, czyli mięśni. Mięśnie,
czynnych, czyli mięśni. Mięśnie,
otaczając staw, wywołują w nich ruchy,
otaczając staw, wywołują w nich ruchy,
ale – stanowiąc element konstrukcyjny
ale – stanowiąc element konstrukcyjny
układu ruchu – mogą również być
układu ruchu – mogą również być
przyczyną ograniczeń zakresu ruchu.
przyczyną ograniczeń zakresu ruchu.
Wyróżnia się ruchomość szkieletową
Wyróżnia się ruchomość szkieletową
bierną i czynną.
bierną i czynną.
Czynny zakres ruchu to taki, jaki
Czynny zakres ruchu to taki, jaki
uzyskamy aktywizując momenty sił
uzyskamy aktywizując momenty sił
mięśni działających na dany staw.
mięśni działających na dany staw.
Zakres bierny jest uzyskiwany przy
Zakres bierny jest uzyskiwany przy
wykorzystaniu momentu siły
wykorzystaniu momentu siły
zewnętrznej,
zewnętrznej,
a wtedy mięśnie zachowują się biernie.
a wtedy mięśnie zachowują się biernie.
Ograniczenia zakresu ruchu w stawie mają
Ograniczenia zakresu ruchu w stawie mają
różne przyczyny, lecz najczęściej
różne przyczyny, lecz najczęściej
wynikają z utraty elastyczności mięśni
wynikają z utraty elastyczności mięśni
(włókien mięśniowych i ścięgien).
(włókien mięśniowych i ścięgien).
Ograniczenie zakresu ruchu
Ograniczenie zakresu ruchu
spowodowane jest również przez
spowodowane jest również przez
elastyczne twory łącznotkankowe –
elastyczne twory łącznotkankowe –
więzadła, których rola polega na
więzadła, których rola polega na
wzmocnieniu torebki stawowej i całego
wzmocnieniu torebki stawowej i całego
połączenia.
połączenia.
Łańcuch kinematyczny
Łańcuch kinematyczny
(F.Reuleux 1875 kinematyka maszyn):
(F.Reuleux 1875 kinematyka maszyn):
zamknięty system ogniw połączonych razem
zamknięty system ogniw połączonych razem
w taki sposób, że ruch jednego ogniwa przy
w taki sposób, że ruch jednego ogniwa przy
ustabilizowanym innym powoduje ruch
ustabilizowanym innym powoduje ruch
pozostałych ogniw w przewidywalny sposób.
pozostałych ogniw w przewidywalny sposób.
A.Steindler 1995: kombinacja kilku
A.Steindler 1995: kombinacja kilku
kolejno rozmieszczonych stawów
kolejno rozmieszczonych stawów
stanowiących kompleksowy układ
stanowiących kompleksowy układ
ruchowy (otwarte, zamknięte)
ruchowy (otwarte, zamknięte)
Łańcuch kinematyczny
Łańcuch kinematyczny
(biokinematyczny)
(biokinematyczny)
- spójny zespół
- spójny zespół
członów połączonych w pary
członów połączonych w pary
kinematyczne
kinematyczne
Para kinematyczna
Para kinematyczna
– ruchowe połączenie
– ruchowe połączenie
dwóch lub więcej członów wzajemnie
dwóch lub więcej członów wzajemnie
ograniczające ich ruchy względne
ograniczające ich ruchy względne
Człon
Człon
- to sztywny element ciała ludzkiego w
- to sztywny element ciała ludzkiego w
postaci kości
postaci kości
Ruchliwość łańcucha kinematycznego
Ruchliwość łańcucha kinematycznego
–
–
liczba stopni swobody tego łańcucha
liczba stopni swobody tego łańcucha
względem podstawy (człon stanowiący
względem podstawy (człon stanowiący
nieruchomy układ odniesienia np. dla
nieruchomy układ odniesienia np. dla
kończyny dolnej miednica)
kończyny dolnej miednica)
Liczba stopni swobody ciała
Liczba stopni swobody ciała
sztywnego
sztywnego
– liczba niezależnych
– liczba niezależnych
współrzędnych określajacych
współrzędnych określajacych
jednoznacznie jego położenie w
jednoznacznie jego położenie w
przestrzeni względem wybranego
przestrzeni względem wybranego
układu odniesienia.
układu odniesienia.
Swobodny człon sztywny zawieszony
Swobodny człon sztywny zawieszony
w przestrzeni posiada 6 stopni
w przestrzeni posiada 6 stopni
swobody ruchu:
swobody ruchu:
- 3 ruchy postępowe wzdłuż osi x, y, z
- 3 ruchy postępowe wzdłuż osi x, y, z
- 3 obrotowe wokół tych samych osi
- 3 obrotowe wokół tych samych osi
Stopień swobody
Stopień swobody
– niezależny ruch
– niezależny ruch
względny członów w stawie.
względny członów w stawie.
Stawy o maksymalnie 3 stopniach swobody
Stawy o maksymalnie 3 stopniach swobody
ruchu, np. staw ramienny, biodrowy.
ruchu, np. staw ramienny, biodrowy.
Otwarty łańcuch kinematyczny
Otwarty łańcuch kinematyczny
to łańcuch , w którym końcowe ogniwo
to łańcuch , w którym końcowe ogniwo
swobodnie łączy się tylko z jednym, sąsiednim
swobodnie łączy się tylko z jednym, sąsiednim
ogniwem.
ogniwem.
Ruchy ogniw są niezależne od siebie.
Ruchy ogniw są niezależne od siebie.
Zamknięty łańcuch kinematyczny
Zamknięty łańcuch kinematyczny
to łańcuch, w którym końcowe ogniwo nie jest
to łańcuch, w którym końcowe ogniwo nie jest
swobodne.
swobodne.
Ruch jednego ogniwa powoduje określony
Ruch jednego ogniwa powoduje określony
ruch innych ogniw, a każdy jego człon jest
ruch innych ogniw, a każdy jego człon jest
połączony
połączony
z co najmniej dwoma innymi członami
z co najmniej dwoma innymi członami
Ciało człowieka składa się głównie
Ciało człowieka składa się głównie
z otwartych łańcuchów
z otwartych łańcuchów
kinematycznych,
kinematycznych,
gdyż ogniwa końcowe (stopa i ręka)
gdyż ogniwa końcowe (stopa i ręka)
pozostają wolne.
pozostają wolne.
Można również wyodrębnić w ciele
Można również wyodrębnić w ciele
człowieka dwa zamknięte łańcuchy
człowieka dwa zamknięte łańcuchy
kinematyczne.
kinematyczne.
Jednym z nich jest klatka piersiowa i
Jednym z nich jest klatka piersiowa i
wszystkie jej struktury ruchowe
wszystkie jej struktury ruchowe
zaangażowane w proces oddychania.
zaangażowane w proces oddychania.
Ruchy żeber wymuszają określone ruchy
Ruchy żeber wymuszają określone ruchy
mostka
mostka
oraz kręgosłupa piersiowego i odwrotnie.
oraz kręgosłupa piersiowego i odwrotnie.
Wymienia się 56 stawów sprzężonych,
Wymienia się 56 stawów sprzężonych,
które współdziałają przy ruchach całej klatki
które współdziałają przy ruchach całej klatki
piersiowej.
piersiowej.
Drugim takim łańcuchem kinematycznym
Drugim takim łańcuchem kinematycznym
wydaje się być miednica, gdzie śladowa
wydaje się być miednica, gdzie śladowa
ruchomość w stawach krzyżowo-
ruchomość w stawach krzyżowo-
biodrowych powoduje przy ruchu w
biodrowych powoduje przy ruchu w
jednym z tych stawów określony ruch
jednym z tych stawów określony ruch
drugiego.
drugiego.
Z wielu różnorodnych ćwiczeń w
Z wielu różnorodnych ćwiczeń w
procesie
procesie
usprawniania nie da się niektórych
usprawniania nie da się niektórych
zakwalifikować do wykonywanych w
zakwalifikować do wykonywanych w
otwartych lub zamkniętych łańcuchach
otwartych lub zamkniętych łańcuchach
kinematycznych.
kinematycznych.
Ruchy każdego człowieka są
Ruchy każdego człowieka są
kombinacją ruchów w zamkniętych i
kombinacją ruchów w zamkniętych i
otwartych
otwartych
łańcuchach kinematycznych.
łańcuchach kinematycznych.
CHÓD
CHÓD
W przypadku normalnego chodu
W przypadku normalnego chodu
stosunek ruchów w zamkniętych
stosunek ruchów w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych
łańcuchach kinematycznych
do ruchów w otwartych łańcuchach
do ruchów w otwartych łańcuchach
wynosi
wynosi
65% do 35%.
65% do 35%.
W miarę wzrostu prędkości poruszania
W miarę wzrostu prędkości poruszania
procentowy udział ruchów w
procentowy udział ruchów w
zamkniętym łańcuchu kinematycznym
zamkniętym łańcuchu kinematycznym
znacząco maleje
znacząco maleje
(podczas sprintu 10%)
(podczas sprintu 10%)
Wielu autorów stawia pytanie
Wielu autorów stawia pytanie
co to jest naprawdę otwarty, a
co to jest naprawdę otwarty, a
szczególnie zamknięty łańcuch
szczególnie zamknięty łańcuch
kinematyczny,
kinematyczny,
jak klasyfikować niektóre,
jak klasyfikować niektóre,
wykonywane przez pacjentów
wykonywane przez pacjentów
ćwiczenia?
ćwiczenia?
Aby rehabilitacja była skuteczna,
Aby rehabilitacja była skuteczna,
uwzględnia się oba komponenty
uwzględnia się oba komponenty
ruchu
ruchu
Otwarty łańcuch kinematyczny można
Otwarty łańcuch kinematyczny można
opisać jako izolowany ruch w jednym
opisać jako izolowany ruch w jednym
stawie,
stawie,
którego część dystalna porusza się
którego część dystalna porusza się
swobodnie w przestrzeni, a siła
swobodnie w przestrzeni, a siła
wytwarzana
wytwarzana
przez ciało jest na tyle duża by
przez ciało jest na tyle duża by
pokonać opór.
pokonać opór.
Ćwiczenia w otwartych łańcuchach
Ćwiczenia w otwartych łańcuchach
kinematycznych charakteryzują się
kinematycznych charakteryzują się
większą
większą
prędkością i swobodą ruchu, a
prędkością i swobodą ruchu, a
mniejszą
mniejszą
stabilnością
stabilnością
Przykład - ćwiczenie oporowe
Przykład - ćwiczenie oporowe
prostowników
prostowników
stawu kolanowego na maszynie
stawu kolanowego na maszynie
wyprostnej
wyprostnej
Zamknięty łańcuch kinematyczny
Zamknięty łańcuch kinematyczny
można opisać jako określony ruch
można opisać jako określony ruch
wielostawowy,
wielostawowy,
w którym dystalny segment jest
w którym dystalny segment jest
ustabilizowany lub napotyka duży
ustabilizowany lub napotyka duży
opór,
opór,
który ten ruch uniemożliwia lub
który ten ruch uniemożliwia lub
w znacznym stopniu ogranicza.
w znacznym stopniu ogranicza.
Siła wytwarzana przez ciało nie
Siła wytwarzana przez ciało nie
jest wystarczająca by pokonać ten
jest wystarczająca by pokonać ten
opór.
opór.
Zespoły mięśniowe pracują odwrotnie.
Zespoły mięśniowe pracują odwrotnie.
Przyczep końcowy staje się
Przyczep końcowy staje się
początkowym,
początkowym,
a początkowy końcowym.
a początkowy końcowym.
Wymusza to inną koordynację
Wymusza to inną koordynację
nerwowo-
nerwowo-
mięśniową
mięśniową
Przykładem takiej odwróconej pracy
Przykładem takiej odwróconej pracy
mięśni jest praca zapasowych mięśni
mięśni jest praca zapasowych mięśni
wdechowych po zbyt intensywnym
wdechowych po zbyt intensywnym
wysiłku, kiedy nie wystarcza praca
wysiłku, kiedy nie wystarcza praca
samej przepony i mięśni ją
samej przepony i mięśni ją
wspomagających.
wspomagających.
Warunkiem włączenia się tych mięśni
Warunkiem włączenia się tych mięśni
w proces oddychania jest zamknięcie
w proces oddychania jest zamknięcie
łańcucha kinematycznego i
łańcucha kinematycznego i
ustabilizowanie kończyn górnych
ustabilizowanie kończyn górnych
poprzez oparcie ich na kolanach lub
poprzez oparcie ich na kolanach lub
uchwycenie jakiegoś stabilnego
uchwycenie jakiegoś stabilnego
przedmiotu.
przedmiotu.
Poszczególne pary kinematyczne tracą
Poszczególne pary kinematyczne tracą
część swoich stopni swobody ruchu na
część swoich stopni swobody ruchu na
rzecz całego łańcucha kinematycznego
rzecz całego łańcucha kinematycznego
i dlatego ćwiczenia te charakteryzują
i dlatego ćwiczenia te charakteryzują
się większą stabilnością,
się większą stabilnością,
a mniejszym przyśpieszeniem.
a mniejszym przyśpieszeniem.
Zmienia się reguła ruchu
Zmienia się reguła ruchu
artrokinematycznego.
artrokinematycznego.
Porusza się część proksymalna w
Porusza się część proksymalna w
stosunku
stosunku
do ustabilizowanej dystalnej.
do ustabilizowanej dystalnej.
Dla wielu autorów podział ćwiczeń
Dla wielu autorów podział ćwiczeń
na wykonywane tylko w otwartych i
na wykonywane tylko w otwartych i
zamkniętych łańcuchach
zamkniętych łańcuchach
kinematycznych jest nie wystarczający
kinematycznych jest nie wystarczający
i nie do końca jasny.
i nie do końca jasny.
Istnieje duża grupa ćwiczeń
Istnieje duża grupa ćwiczeń
terapeutycznych, których nie da się
terapeutycznych, których nie da się
przypisać do żadnej
przypisać do żadnej
z tych dwu grup.
z tych dwu grup.
Na podstawie szczegółowej analizy
Na podstawie szczegółowej analizy
wielu ćwiczeń Wilk i wsp.
wielu ćwiczeń Wilk i wsp.
zaproponowali klasyfikację
zaproponowali klasyfikację
składającą się z czterech grup ćwiczeń
składającą się z czterech grup ćwiczeń
Ćwiczenia:
Ćwiczenia:
w otwartych łańcuchach
w otwartych łańcuchach
kinematycznych,
kinematycznych,
w zamkniętych łańcuchach
w zamkniętych łańcuchach
kinematycznych,
kinematycznych,
w częściowo zamkniętych łańcuchach
w częściowo zamkniętych łańcuchach
kinematycznych,
kinematycznych,
w szybko zmieniających się na
w szybko zmieniających się na
przemian
przemian
otwartych i zamkniętych łańcuchach
otwartych i zamkniętych łańcuchach
kinematycznych
kinematycznych
(rapid succession
(rapid succession
drills)
drills)
Ćwiczenia w częściowo zamkniętych
Ćwiczenia w częściowo zamkniętych
łańcuchach
łańcuchach
kinematycznych to ćwiczenia, w
kinematycznych to ćwiczenia, w
których
których
segment dystalny napotyka opór, ale
segment dystalny napotyka opór, ale
nie jest
nie jest
w pełni ustabilizowany,
w pełni ustabilizowany,
np. podczas biegu na nartach
np. podczas biegu na nartach
.
.
Ćwiczenia w szybko zmieniających się
Ćwiczenia w szybko zmieniających się
na przemian otwartych i zamkniętych
na przemian otwartych i zamkniętych
łańcuchach kinematycznych - segment
łańcuchach kinematycznych - segment
obwodowy jest cyklicznie i szybko
obwodowy jest cyklicznie i szybko
zamykany i otwierany,
zamykany i otwierany,
np. podczas biegu, skoków
np. podczas biegu, skoków
Ćwiczenia w otwartych łańcuchach
Ćwiczenia w otwartych łańcuchach
kinematycznych
kinematycznych
Ćwiczenia te są najczęściej do tej pory
Ćwiczenia te są najczęściej do tej pory
stosowanym środkiem terapeutycznym,
stosowanym środkiem terapeutycznym,
stanowią specyficzne, efektywne i
stanowią specyficzne, efektywne i
izolowane ćwiczenia pojedynczych grup
izolowane ćwiczenia pojedynczych grup
mięśniowych, odtwarzają pojedyncze
mięśniowych, odtwarzają pojedyncze
wzorce ruchowe i charakteryzują się
wzorce ruchowe i charakteryzują się
zwiększeniem komponenty sił ścinających
zwiększeniem komponenty sił ścinających
w stosunku do kompresujących. W
w stosunku do kompresujących. W
mniejszym stopniu stymulują one
mniejszym stopniu stymulują one
propriocepcję, przede wszystkim
propriocepcję, przede wszystkim
aktywizują mięśnie agonistyczne i
aktywizują mięśnie agonistyczne i
synergistyczne i nie są odpowiednie do
synergistyczne i nie są odpowiednie do
treningu
treningu
czynności dnia codziennego i aktywności
czynności dnia codziennego i aktywności
sportowej
sportowej
Ćwiczenia w zamkniętych
Ćwiczenia w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych
łańcuchach kinematycznych
Na przestrzeni kilku ostatnich lat
Na przestrzeni kilku ostatnich lat
ćwiczenia te stały się jednym z
ćwiczenia te stały się jednym z
podstawowych i najbardziej popularnych
podstawowych i najbardziej popularnych
środków terapeutycznych;
środków terapeutycznych;
angażują duże zespoły dynamiczne,
angażują duże zespoły dynamiczne,
odtwarzają bardziej funkcjonalne wzorce
odtwarzają bardziej funkcjonalne wzorce
ruchowe i charakteryzują się
ruchowe i charakteryzują się
zwiększeniem komponenty sił
zwiększeniem komponenty sił
kompresujących w stosunku
kompresujących w stosunku
do ścinających. Część z nich zapewnia
do ścinających. Część z nich zapewnia
lepszą stabilizację stawów poprzez
lepszą stabilizację stawów poprzez
kokontrakcję zespołów mięśniowych je
kokontrakcję zespołów mięśniowych je
otaczających.
otaczających.
Ćwiczenia w zamkniętych
Ćwiczenia w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych
łańcuchach kinematycznych
Zapewniają lepszą dynamiczną
Zapewniają lepszą dynamiczną
stabilizację-propriocepcję,
stabilizację-propriocepcję,
aktywizują jednocześnie mięśnie
aktywizują jednocześnie mięśnie
agonistyczne, synergistyczne i
agonistyczne, synergistyczne i
antagonistyczne oraz
antagonistyczne oraz
są bezpieczniejsze niż niektóre
są bezpieczniejsze niż niektóre
ćwiczenia
ćwiczenia
w otwartych łańcuchach
w otwartych łańcuchach
kinematycznych
kinematycznych
Ćwiczenia w zamkniętych
Ćwiczenia w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych
łańcuchach kinematycznych
Istotną zaletą ćwiczeń w zamkniętych
Istotną zaletą ćwiczeń w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych jest to, że
łańcuchach kinematycznych jest to, że
poprzez
poprzez
działanie wielostawowe i angażowanie
działanie wielostawowe i angażowanie
większej liczby grup mięśniowych w dużym
większej liczby grup mięśniowych w dużym
stopniu poprawiają one propriocepcję.
stopniu poprawiają one propriocepcję.
Przypomnieć należy, że zabieg przywraca
Przypomnieć należy, że zabieg przywraca
tylko mechaniczną stabilizację stawu;
tylko mechaniczną stabilizację stawu;
dynamiczną kontrolę nerwowo-mięśniową
dynamiczną kontrolę nerwowo-mięśniową
zapewnia fizjoterapia, co w efekcie daje
zapewnia fizjoterapia, co w efekcie daje
funkcjonalną stabilność.
funkcjonalną stabilność.
Chociaż wielu autorów dostrzega
Chociaż wielu autorów dostrzega
większe
większe
korzyści ze stosowania ćwiczeń w
korzyści ze stosowania ćwiczeń w
zamkniętych łańcuchach
zamkniętych łańcuchach
kinematycznych, to należy
kinematycznych, to należy
zaznaczyć, że nie jest to
zaznaczyć, że nie jest to
panaceum.
panaceum.
Stosując tylko ćwiczenia w zamkniętych
Stosując tylko ćwiczenia w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych możemy nie
łańcuchach kinematycznych możemy nie
dostrzec słabszych ogniw w tym łańcuchu,
dostrzec słabszych ogniw w tym łańcuchu,
które pacjent kompensuje za pomocą
które pacjent kompensuje za pomocą
dobrze funkcjonujących innych ogniw.
dobrze funkcjonujących innych ogniw.
Zagraża to wystąpieniem innych lub
Zagraża to wystąpieniem innych lub
powtórnych urazów, które mogą utrudnić
powtórnych urazów, które mogą utrudnić
proces usprawniania.
proces usprawniania.
Dlatego w postępowaniu terapeutycznym
Dlatego w postępowaniu terapeutycznym
należy zwracać uwagę także na słabsze
należy zwracać uwagę także na słabsze
części łańcucha kinematycznego i trenować
części łańcucha kinematycznego i trenować
je w sposób mniej funkcjonalny, a bardziej
je w sposób mniej funkcjonalny, a bardziej
lub mniej wyizolowany, używając ćwiczeń w
lub mniej wyizolowany, używając ćwiczeń w
otwartym łańcuchu kinematycznym.
otwartym łańcuchu kinematycznym.
Przykład
Przykład
Pacjenci po rekonstrukcji więzadła
Pacjenci po rekonstrukcji więzadła
krzyżowego przedniego, u których w
krzyżowego przedniego, u których w
początkowej fazie procesu usprawniania
początkowej fazie procesu usprawniania
stosuje się tylko ćwiczenia w
stosuje się tylko ćwiczenia w
zamkniętych łańcuchach
zamkniętych łańcuchach
kinematycznych jako bardziej
kinematycznych jako bardziej
funkcjonalne i bezpieczniejsze dla
funkcjonalne i bezpieczniejsze dla
przeszczepu, zapominając o
przeszczepu, zapominając o
potrzebnych, izolowanych ćwiczeniach
potrzebnych, izolowanych ćwiczeniach
mięśnia czworogłowego uda w pozycjach
mięśnia czworogłowego uda w pozycjach
bezpiecznych dla przeszczepu.
bezpiecznych dla przeszczepu.
Tak więc ćwiczenia w zamkniętych
Tak więc ćwiczenia w zamkniętych
łańcuchach kinematycznych,
łańcuchach kinematycznych,
stosowane
stosowane
samodzielnie, nie przywracają
samodzielnie, nie przywracają
wszystkich
wszystkich
funkcji w danym stawie. Zatem
funkcji w danym stawie. Zatem
termin ich funkcjonalności jest
termin ich funkcjonalności jest
nadużywany.
nadużywany.
By proces usprawniania był
By proces usprawniania był
optymalny
optymalny
wskazane jest łączenie obu
wskazane jest łączenie obu
rodzajów
rodzajów
ćwiczeń, w zależności od potrzeby.
ćwiczeń, w zależności od potrzeby.
Podsumowanie
Podsumowanie
Program fizjoterapii powinien
Program fizjoterapii powinien
zawierać zarówno ćwiczenia w
zawierać zarówno ćwiczenia w
otwartych, jak
otwartych, jak
i zamkniętych łańcuchach
i zamkniętych łańcuchach
kinematycznych indywidualnie
kinematycznych indywidualnie
dobrane dla każdego pacjenta.
dobrane dla każdego pacjenta.
Przykładowe ćwiczenia
Przykładowe ćwiczenia
Dziękuję
Dziękuję
za
za
uwagę.
uwagę.