JEDNO I WIELOSTAWOWY
APARAT RUCHU

KLINIKA REHABILITACJI

anatomia połączeń stawowych



stawy ruchome pozwalają na zmiany położenia
kątowego sąsiadujących kości



tworzą zazwyczaj dopasowane do siebie powierzchnie
stawowe kości pokryte chrząstką stawową, torebką
stawową



powierzchnie stawowe kości pokryte są cienką warstwą
chrząstki szklistej - bardzo twardej i idealnie gładkiej



wnętrze torebki stawowej nosi nazwę jamy stawowej i
wypełnione jest płynem nazywanym mazią stawową



maź stawowa zwilża powierzchnie stawowe,
zmniejszając ich tarcie, oraz w ograniczonym zakresie
zmienia rozkład nacisku na kości



maź zapewnia odżywianie tkanek stawowych

anatomia połączeń stawowych

- torebka stawowa



jest bardzo elastyczna, nie ogranicza ruchu w stawie,
przytrzymuje kości tworzące staw i zamyka jamę stawową,
izolując ją od otoczenia



struktura połączenia stawowego preferuje pewne płaszczyzny,
w których może się odbywać ruch



często w torebce stawowej przebiegają więzadła wzmacniające jej
strukturę, ponadto torebka bywa miejscem przyczepu mięśni.



w torebce stawowej można wyróżnić dwie warstwy różniące się od
siebie budową i funkcją: błonę maziową i błonę włóknistą



powierzchnie torebki stawowej, które w czasie ruchu ulegają
odkształceniu, noszą nazwę obszarów słabego oporu



pozostałe obszary, które nie odkształcają się w czasie ruchu,
noszą nazwę punktów lub powierzchni mechanicznie martwych

anatomia połączeń stawowych

- maź, tkanka chrzęstna



zapewnia smarowanie minimalizujące tarcie



współczynnik lepkości mazi nie jest wartością stałą



tkanka chrzęstna pokrywająca powierzchnie stawowe
charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem tarcia



współczynnik ten ma wartość bezwymiarową

tkanka chrzęstna powierzchni

stawowych

spełnia trzy podstawowe funkcje:



zapewnia odpowiedni rozkład nacisku na powierzchni stawowej



zmniejsza tarcie w czasie ruchu stawu



amortyzacja nagłych przeciążeń stawu

Tkanka chrzęstna zbudowana jest z komórek nazywanych
chondrocytami oraz macierzy chrzęstnej



chondrocyty



średnica wynosi 10-30 um



tworzą skupiska 2-3-komórkowe rozmieszczone w rozstępach
macierzy



średnio przypada 14 tysięcy komórek na 1 mm

3

tkanki



rozlokowane są w warstwach powierzchniowych tkanki

tkanka chrzęstna powierzchni

stawowych



macierz chrzęstna



zbudowana jest z wody, kolagenu i proteoglikanów



może mieć bardzo zróżnicowaną strukturę, z tego względu
wyróżnia się tkankę chrzęstną szklistą oraz białą i żółtą
chrząstkę włóknistą

chrząstka jest formą tkanki łącznej zbudowanej w 75-80%
z wody oraz
w 20% z substancji stałych tworzących macierz chrzęstną

•

substancja stała chrząstki to głównie:

•

kolagen (65%)

•

proteoglikany (25%)

•

gilkoproteiny i chondrocyty (<10%)

•

lipidy (<10%)

tkanka chrzęstna powierzchni

stawowych

Proteoglikany - makrocząsteczki tkanki łącznej utworzone
z węglowodanów i białek

•

zdolność tworzenia zespołów nazywanych agrekanami (ang. agrecan)

•

agrekan składa się z rdzenia białkowego z dołączonymi łańcuchami
glikozaminoglikanów: chondroitynosiarczanu, keratynosiarczanu i
kwasu hialuranowego, wzajemne proporcje poszczególnych
glikozaminoglikanów decydują o typie tkanki chrzęstnej

•

są odpowiedzialne za sztywność tkanki chrzęstnej i jej zdolność do
przenoszenia obciążeń



są wbudowane w sieć kolagenową



równowaga dwóch sił: oddziaływań elektrostatycznych oraz naprężeń
mechanicznych kolagenu, siły elektro statyczne wzajemnego
odpychania sąsiadujących z sobą ujemnie naładowanych grup
siarczanowych i karboksylowych, wchodzących w skład cząsteczek
proteoglikanów, równoważone są przez naprężenia mechaniczne
włókien sieci kolagenowej nadając chrząstce doskonałe właściwości
amortyzujące

tkanka chrzęstna powierzchni

stawowych



Proteoglikany są makrocząsteczkami obdarzonymi wysokim
ujemnym ładunkiem elektrycznym, dzięki temu mają one
zdolność silnego osmotycznego wiązania wody



w wyniku wchłonięcia dużej ilości wody następuje „puchnięcie" tkanki
chrzęstnej powodując, że staje się ona bardzo elastyczna



woda stanowi około 80% całkowitej masy chrząstki



maksymalną objętość związanej wody ograniczają naprężenia włókien
kolagenowych, którymi oplecione są proteoglikany.

Skład chemiczny prawidłowej chrząstki stawowej podlega wahaniom w każdym

stawie i jest różny w poszczególnych stawach. Największe stężenie
proteoglikanów i cząsteczek kolagenu stwierdza się w polach największego
obciążania stawu i najwyższych ciśnień wewnątrzstawowych

tkanka chrzęstna powierzchni

stawowych

- z punktu widzenia mechaniki

W tkance chrzęstnej stawu można wyróżnić cztery warstwy
morfologiczne różniące się orientacją włókien kolagenowych

•

w warstwie powierzchniowej, stanowiącej 10-20% całkowitej grubości tkanki,
włókna są zorientowane równolegle do powierzchni stawu, kolagen zajmuje
16-31% objętości tkanki

•

strefa przejściowa lub środkowa - grubsza warstwa, obejmująca 40-60%
grubości chrząstki, włókna kolagenowe są nieuporządkowane i nie można
określić preferowanej orientacji włókien, kolagen zajmuje 14-42% objętości
tkanki

•

warstwa głęboka, obejmują 30% grubości tkanki, włókna kolagenowe są
skierowane prostopadle do powierzchni kości

•

najgłębiej położona jest warstwa zmineralizowana stanowiąca połączenie
chrząstki
z kością

struktury wspomagające biomechanikę

stawu

- więzadła



są to płaskie struktury łącznotkankowe, grubości kilku milimetrów,
stabilizujące stawy



zbudowane są z tkanki łącznej włóknistej zbitej tworzą połączenia między
kośćmi



miejsce przyczepu więzadeł do kości mogą być pośrednie lub bezpośrednie



czynność więzadeł polega na wzmacnianiu torebki stawowej, stabilizacji
stawu ( przytrzymywaniu stawu w prawidłowym położeniu, hamowaniu
nadmiernych ruchów, przeciwdziałaniu oddalaniu się od siebie końców
stawowych )



ich stabilizująca funkcja zależy od kształtu, umiejscowienia mocowań do
kości oraz charakterystyki mechanicznej tkanki



wszelkie urazy i procesy naprawcze zmieniają tę charakterystykę



rozkład naprężeń w więzadłach, jest bardzo niejednorodny, oprócz sił
rozciągających, działają siły ścinające

struktury wspomagające biomechanikę

stawu

- więzadła

przebieg więzadeł - ma istotny wpływ na charakterystykę

przemieszczeń oraz na ruchomość stawu



położenie więzadła w płaszczyźnie ruchu może ograniczać ruch
zginania lub prostowania stawu zawiasowego



w narządzie ruchu człowieka najczęściej występują więzadła
ograniczające nadmierny wyprost stawu



przeciwstawianie się bocznym przesunięciom główki kości



boki torebki stawowej są zwykle dodatkowo wzmocnione pasmami
mięśniowymi aktywnie wspomagającymi więzadła w ograniczeniu
ruchomości stawu w danym kierunku



zasadniczą rolę w kontroli pracy połączenia stawowego odgrywają mięśnie
długie, ich przebieg nad torebką stawową, a tym samym kierunek wytwarzanych
przez nie sił, regulują kaletki maziowe

dodatkowe stawowe struktury chrzęstne

- krążki stawowe i łąkotki

Krążki stawowe - są tworami podobnymi do łąkotek. Zrośnięte na
obwodzie z torebką stawową, stanowią całkowitą przegrodę jamy stawowej
na dwie komory, np. w stawie skroniowo - żuchwowym
Łąkotki – są to okrągłe, owalne lub półksiężycowate twory, grubsze
na obwodzie, cieńsze w części środkowej. Rola łąkotek polega na
amortyzacji wstrząsów, stabilizacji stawów i właściwym rozkładzie
sił działających na powierzchnie stawowe.
Zbudowane są z chrząstki włóknistej.
Łąkotki są wsunięte między przeciwległe chrząstki stawowe i częściowo
dzielą staw na komory lub piętra.
W patologii stawów praktyczne znaczenie mają łąkotki w stawach
kolanowych (przejmują 50% obciążeń działających na ten staw)
Odżywianie następuje prawdopodobnie z płynu stawowego lub przez
dyfuzję ze splotów naczyniowych obecnych w przylegającej kości lub
torebce włóknistej
Przeważa kolagen

typu I (60-90% stałych części organicznych), proteoglikany stanowią

mniej niż 10% suchej masy chrząstki)
Chrząstka włóknista łąkotek ma znacznie wolniejszy metabolizm niż stawowa chrząstka szklista

Łąkotki

Łąkotki (przyśrodkowa i boczna) staw kolanowy, nie
wypełniają całej jamy stawowej, pokrywając około

2

/

3

powierzchni stawowej kości piszczelowej



wypełniają przestrzeń między kłykciami kości udowej i
piszczelowej, zwiększając kongruencję ( dopasowanie, zborność) i
zwartość stawu



ograniczają przednio-tylne przemieszczenie kości piszczelowej



przez zwiększenie powierzchni kontaktu stawu łąkotki zmniejszają
lokalne naprężenia w chrząstce stawowej oraz amortyzują
wstrząsy



przenoszą prawie 70% obciążenia stawu kolanowego, a ich
właściwości poślizgowe chronią staw przed szybkim zużyciem lub
uszkodzeniem w wyniku przeciążenia

Obrąbki stawowe



Zbudowane są z chrząstki włóknistej



Tworzą przedłużenie panewki stawowej w
postaci pasma wokół całego brzegu
panewki lub jej części



W przeciwieństwie do chrząstki stawowej
obrąbki są unaczynione i unerwione



Ich zadaniem jest pogłębienie panewki
stawowej, a zatem zabezpieczenie przed
zwichnięciem, a także ochrona panewki
przed uderzeniami główki stawowej.

Kaletki maziowe



Są woreczkami wysłanymi błoną maziową podobną do
błony maziowej stawów



Kaletki zawierają niewielką ilość płynu maziowego



Mogą być jedno- lub wielokomorowe



W organizmie ludzkim znajduje się około 160 kaletek



Są one obecne w miejscach, w których mięsień lub
ścięgno przebiegają nad kością, lub torebką stawową



Zależnie od umiejscowienia wyróżnia się kaletki:
stawowe, bloczków stawowych, podskórne,
podpowięziowe i podścięgnowe



Niektóre kaletki łączą się z jamą stawową



W miejscach nieprawidłowego działania sił mięśniowych
mogą tworzyć się kaletki dodatkowe.

typy połączeń stawowych

oparty na stopniach swobody - staw, czyli połączenie dwóch kolejnych
segmentów łańcucha, można scharakteryzować na podstawie liczby
niezależnych płaszczyzn, w których może odbywać się ruch



jeden stopień swobody - ruch tylko w jednej płaszczyźnie



stawy międzypaiiczkowe i staw łokciowy, ruch zginania i prostowania



dwa stopnie swobody - staw ma dwie osie ruchu, istnieją dwie niezależne płaszczyzny, w
których może zostać wykonany ruch



staw promieniowo-nadgarstkowy, ruchy zginania i prostowania wokół osi poprzecznej oraz ruchy
przywodzenia i odwodzenia wokół osi strzałkowej



trzy stopnie swobody - ruchy mogą być wykonywane w trzech niezależnych płaszczyznach



stawy kulisto-panewkowe (staw biodrowy, staw ramienny) umożliwiają niezależne ruchy,
prostowania i zginania, odwodzenia i przywodzenia oraz rotacje

W stawach o dwóch i trzech stopniach swobody możliwe jest wykonywanie ruchów

okrężnych

typy połączeń stawowych

oparty na liczbie elementów kostnych tworzących staw



jeżeli w stawie łączą się dwie kości, staw taki nazywamy prostym



(staw biodrowy lub ramienny)



jeśli torebka stawowa otacza co najmniej trzy kości, tworzą one staw
złożony



(staw łokciowy)

w zależności od ukształtowania powierzchni stawowych



staw płaski - gdy powierzchnie stawowe są płaskie



stawy międzykręgowe odcinka szyjnego i piersiowego kręgosłupa, ruchomość
tych stawów jest zazwyczaj ograniczona za pomocą mięśni lub pomocniczych
struktur, takich jak więzadła



staw zawiasowy



występujące w połączeniach kości paliczkowych, kości ramiennej z łokciową



stawy siodełkowe



stawy kuliste



występują w połączeniach kończyn z tułowiem, zapewniają największą swobodę
ruchu połączonych za ich pomocą kości

typy połączeń stawowych

Prawidłową pracę połączeń stawowych zapewnia:

•

czucie stawowe

•

nerwowe sprzężenie zwrotne

•

zdolność tworzących go tkanek do modelowania struktury oraz
naprawy po uszkodzeniu

charakterystyka ruchów

stawowych

Powierzchnie ruchomych stawów:



nie są dokładnie płaskie, cylindryczne czy sferyczne



najczęściej mają kształt owalny, czyli powierzchnię, której promień
krzywizny zmienia się w trakcie ruchu



wklęsło-wypukłe powierzchnie stawowe



powierzchni tego typu może być kilka w jednym stawie



owalny kształt powierzchni pozwala na zwiększenie zakresu ruchu
i optymalizację powierzchni połączenia przy minimalnej wielkości
stawu

charakterystyka

ruchów

stawowych

w czasie zmiany położenia stawu mogą występować 3 rodzaje

ruchów:



toczenie



podobnie jak przy toczeniu kuli po powierzchni stołu, obydwie powierzchnie
stawowe stykają się coraz to w innym punkcie



ślizganie i skręcanie



ten sam punkt jednej powierzchni styka się z coraz to nowym punktem
drugiej powierzchni

W większości zdrowych stawów występują różne kombinacje tych trzech ruchów.
Z powodu niedopasowania i skomplikowanych powierzchni stawowych osie stawów
są bardzo złożone. W porównaniu z technicznymi strukturami, takimi jak np.
zawiasy, osie stawowe nie są stałe i najczęściej przemieszczają się w czasie ruchu.

Największe ruchy osi stawowych występują w stawie: kolanowym, łokciowym i w
nadgarstku

charakterystyka ruchów

stawowych

- owalne powierzchnie



położenie stawu, któremu odpowiada maksymalne
dopasowanie jego powierzchni, nazywane jest pozycją
ścisłego upakowania



w tej pozycji powierzchnie stawowe są najbardziej do siebie dociśnięte,
a powierzchnia kontaktu jest największa



pozycji luźnego upakowania - więzadła i torebka
stawowa nie są naprężone, a staw może zostać biernie
rozciągnięty nawet na kilka milimetrów



pozycja luźnego upakowania pozwala na ruchy stawowe: toczenia,
ślizgania
i skręcające przy znacznie zmniejszonym tarciu powierzchni

charakterystyka ruchów

stawowych

- ruchy w stawie



zakres ruchów fizjologicznych



bierne rozciąganie



w trakcie rozciągania stawu jego powierzchnie mogą się także ślizgać i obracać, co
pozwala na ocenę jakości tych powierzchni (ruchy dodatkowe lub luz połączenia
stawowego)



luzy stawowe mają podstawowe znaczenie dla bezbolesnego ruchu stawowego



ruchy dodatkowe nie mogą być wykonane przez samego pacjenta, a wręcz
wymagają rozluźnienia mięśni i zastosowania siły zewnętrznej



ruchy te mają istotne znaczenie w diagnostyce narządu ruchu, często dzięki nim
możliwa jest lokalizacja miejsca uszkodzenia w złożonych łańcuchach
kinematycznych

w warunkach fizjologicznych więzadła i torebka stawowa ograniczają
bierne ruchy dodatkowe w pozycji ścisłego upakowania, w przypadku
przerwania lub naciągnięcia więzadeł połączenie stawowe staje się
niestabilne, a w stawie stwierdza się nadmierne ruchy dodatkowe

charakterystyka ruchów

stawowych

- przykład



uszkodzenie więzadła krzyżowego przedniego stawu kolanowego
zwiększa ryzyko uszkodzenia łąkotek



w stanach zapalnych ruchy dodatkowe wywołują ból



w wyniku reakcji bólowej ruchomość stawu zostaje ograniczona



charakterystycznym objawem uszkodzenia łąkotek jest blokowanie
ruchu w kolanie, przemieszczanie się w stawie oderwanych
fragmentów łąkotki, któremu zazwyczaj towarzyszy ból, jest
przyczyną takich blokad

fizjologiczne mechanizmy

zabezpieczające

kości i stawy przed przeciążeniem

Przeciążenie stawów - odgrywa kluczową rolę w
powstawaniu zmian patologicznych, czynniki ryzyka:

•

wszystkie wady postawy

•

asymetria funkcjonalna narządu ruchu

•

nadmierne napięcie mięśniowe

Każdy z tych czynników w dłuższej perspektywie staje się
przyczyną kumulacji urazów prowadzących do zmian
zwyrodnieniowych kości, stawów i mięśni

Połączenia stawowe - obciążenie mechaniczne, chrząstek
stawowych wynika z pełnionych przez nie funkcji, jest
wypadkową oddziaływań sił wewnętrznych i zewnętrznych

fizjologiczne mechanizmy zabezpieczające

kości i stawy przed przeciążeniem

obciążenia wewnętrzne

•

zależą od prawidłowego funkcjonowania układu mięśniowego, istotne
znaczenie mają relacje między aktywnym napięciem i rozkurczem
poszczególnych mięśni oraz grup mięśniowych

•

współskurcz mięśni antagonistycznych jest zazwyczaj przyczyną
nadmiernego obciążenia stawu

•

oprócz siły niezbędnej do realizacji określonej czynności mięśnie
agonistyczne muszą pokonać opór mięśni przeciwstawnych

zewnętrzne siły -

są zazwyczaj źródłem znacznych przeciążeń stawów

•

w czasie prawidłowego chodu, w momencie rozpoczynającego fazę podparcia
kontaktu pięty z podłożem, siła przenoszona przez staw kolanowy
przewyższa 3-4 razy ciężar ciała

•

nadmierne ugięcie kolana w fazie podporu powoduje zwiększone obciążenie
stawu rzepkowo-udowego przewyższające nawet dziewięciokrotnie ciężar
ciała, obciążenia te mogą wzrosnąć wielokrotnie w przypadku ciężkiej pracy
lub np. w czasie wyczynu sportowego

fizjologiczne mechanizmy zabezpieczające

kości i stawy przed przeciążeniem

System mięśniowy - jest głównym elementem układu
napędowego organizmu, odgrywają również nie mniej ważną
rolę aktywnych tłumików rozpraszających nadmierną energię

•

rozpraszanie nadmiarów energii oraz amortyzacja wstrząsów zabezpiecza
stawy
i kości przed przeciążeniem

•

właściwości lepko-sprężyste mięśni powodują, że w czasie rozciągania są one
w stanie pochłonąć i rozproszyć znaczne ilości energii kinetycznej

•

charakterystyka mechaniczna mięśni jest kontrolowana przez układ nerwowy

•

biernie rozciągane mięśnie w zakresie fizjologicznych zmian długości
stawiają niewielki opór i nie są w stanie wchłonąć znacznych ilości energii

sprawność działania mięśniowych mechanizmów amortyzujących może
zostać zaburzona w wyniku procesów patologicznych zachodzących w
układzie nerwowo-mięśniowym, starzenie się organizmu, zmienia
charakterystykę mechaniczną mięśni, powoduje spowolnienie działania
układu nerwowego

ścięgna

Ścięgna - włókniste twory łącznotkankowe łączące mięśnie z kośćmi

•

najczęściej podłużne struktury o przekroju okrągłym lub owalnym

•

zbudowane są z włókien kolagenowych pogrupowanych w pęczki, wzmacniających
macierz utworzoną przez uwodniony żel proteoglikanowy

•

siły wywierane na ścięgno w czasie normalnej aktywności lokomocyjnej nie
przekraczają 20-30% obciążenia maksymalnego, powtarzające się obciążenia
submaksymalne powodują mikrouszkodzenia lub nawet częściowe zerwanie ścięgna

•

kolagen stanowi co najmniej 30% masy ścięgna, nadając mu znaczną
statyczną wytrzymałość na rozciąganie

•

elastyna - białko włókniste, w przeciwieństwie do względnie
sztywnego kolagenu włókna elastyny mogą zostać odkształcone
sprężyście nawet 2,5-krotnie, czyli wydłużenie względne może
sięgnąć 250%

zmęczenie ścięgna - powtarzające się przeciążenia, nawet jeśli nie
przekraczają granicy wytrzymałości ścięgna na rozerwanie, powodują
znaczne obniżenie jej wartości, najczęściej występują dwa typy urazów
ścięgien: przeciążeniowe oraz zmęczeniowe

powięzi



otacza poszczególne mięśnie lub grupy mięśni



utrzymuje mięśnie w określonej pozycji i zapobiega ich

przemieszczeniu



łączy poszczególne włókna mięśniowe ze ścięgnem



dotychczas zgromadzone dane pozwalają stwierdzić, że podatność powięzi na
rozciąganie zbliżona jest do rozciągliwości ścięgna



struktury te stanowią szeregowy element elastyczny wpływający na rozciągliwość
mięśnia



znaczna elastyczność powięzi sugeruje, że tworzy ona rodzaj mechanicznego
bufora zabezpieczającego włókna mięśniowe przed uszkodzeniem



mechanizm wyrównujący naprężenia w poszczególnych włóknach mięśniowych i w
poszczególnych jednostkach ruchowych



sprężystość powięzi pozwala na gromadzenie w niej energii w czasie skurczu
mięśnia