Stawy

Rozpatrując szczegółowiej ruchy ciała ludzkiego, możemy wyróżnić tzw. osteokinematykę, obejmującą ruchy elementów kostnych (dźwigni) w przestrzeni, mających w sensie mechanicznym zawsze charakter ruchów obrotowych (rotacyjnych) oraz tzw. artrokinematykę - opisującą stosunki zachodzące pomiędzy powierzchniami stawowymi podczas, ruchu.

Z punktu widzenia biomechaniki ruchu najważniejsze są stawy ruchome.

Stawy ruchome pozwalają na zmiany położenia kątowego sąsiadujących kości (członów).

• Ruchomość stawów ma swoje uwarunkowania w ich budowie.

• Kształt samych powierzchni stawowych i ilość tzw. więzów decydują o liczbie stopni swobody.

• Kostne elementy okołostawowe pełnią przy tym rolę jak gdyby „ogranicznika ruchu", wpływając na jego zakres.

• Podobną rolę spełniają miękkie elementy okołostawowe (torebki, więzadła, mięśnie), ograniczając ruch w nadmiernym zakresie, lub wykluczając ruch w jakiejś płaszczyźnie (tzw. więzy).

• Wszystko to razem decyduje o tzw. gibkości (ruchomości stawowej).

Ruchomość stawów ma swoje uwarunkowania w ich budowie

Stawy tworzą zazwyczaj dopasowane (mniej lub bardziej) do siebie powierzchnie kości zamknięte 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 również odżywianie tkanek stawowych.

Tkanka chrzestna pokrywająca powierzchne stawowe charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem tarcia. Większość stawów współczynnik wynosi ok. 0,0026. \ naoliwione powierzchnie metalowe 0,3-0,5.

Torebka tworzy się z dwu warstw, a mianowicie:
- torebki włóknistej (zewnętrznej) zbudowanej z tkanki łącznej zbitej, zawierającej gęstą sieć włókien klejodajnych, które przez okostną przenikają w głąb kości tworzących staw,

-torebki maziowej (wewnętrznej) zbudowanej z tkanki łącznej wiotkiej, pokrytej warstwą nabłonka produkującego maź stawową.

Tworzy ona fałdy i kosmki maziowe, wypełniające zachyłki jamy stawowej, oraz kaletki maziowe uwypuklone na zewnątrz torebki. Warstwa ta jest silnie ukrwiona i unerwiona. Maź stawowa jest żółtawą, ciągliwą przezroczystą cieczą. Zawiera około 97% wody, 0,07% tłuszczów, 0,5% białka (mucyny), 1,1% soli mineralnych oraz 1% wosków, cukrów i innych ciał.

Torebka stawowa jest elastyczna, dlatego w zasadzie nie ogranicza ruchu w stawie. Niektóre części torebki są wzmocnione więzadłami.

Powierzchnie torebki które ulegają odkształceniom w czasie ruchu nazywamy obszarami słabego oporu.

Obszary te są najbardziej podatne na uszkodzenia mechaniczne.

Obszary, które się nie odkształcają w czasie ruchu to punkty lub powierzchnie mechanicznie martwe.

Powierzchnie te są zazwyczaj dodatkowo wzmocnione więzadłami, czyli pogrubionymi pasmami tkanki łącznej przebiegającymi od jednej kości do drugiej.

Więzadła są mało rozciągliwe i nadzwyczaj wytrzymałe. np

Obłe w st. biodrowym 1000 N\cm² przekroju,

ACL 1100N

Podstawowym zadaniem więzadeł jest stabilizacja stawów.

Funkcja ta zależy od

• kształtu,

• umiejscowienia mocowań do kości,

• charakterystyki mechanicznej tkanki.

Typy połączeń stawowych.

W zależności od ukształtowania powierzchni stawowych:

Staw płaski kiedy powierzchnie płaskie ( stawy międzykręgowe odc. C, Th ),

Stawy zawiasowe ( st ramienno – łokciowy ),

Stawy siodełkowe, (śródręczno -paliczkowy kciuka),

Stawy kuliste (ramienny, biodrowy).

Charakterystyka ruchów stawowych

• Przy ruchach stawu czysto rotacyjnych, w trakcie każdego ruchu środek promienia łuku po jakim odbywa się ruch znajdowałyby się w tym samym punkcie.

Powierzchnie ruchomych stawów nie są dokładnie płaskie, cylindryczne czy sferyczne. Najczęściej mają kształt owalny, czyli powierzchnię, której promień krzywizny zmienia się w trakcie ruchu

Obrotowi towarzyszy niewielka składowa translacyjna, w związku z czym możemy obserwować zmiany w położeniu stawowych „chwilowych środków obrotu”.

W czasie zmiany położenia stawu mogą w nim występować trzy rodzaje ruchów: toczenie, ślizganie i przesuwanie równoległe.

Im większe jest dopasowanie (komplementarność) powierzchni (co ma miejsce np. w stawie biodrowym czy ramienno-łokciowym), tym większa składowa poślizgu, a im większa ich inkongruencja (spotykana np. w stawach śródręczno-paliczkowych, kolanowym, czy ramiennym podczas ruchów w płaszczyźnie horyzontalnej), tym znaczniejszy jest udział przetaczania.

• Niezależnie od tego, praktycznie w każdym stawie obserwujemy połączenie obu rodzajów ruchu. Interesujące jest to, że kierunek przetaczania jest zawsze zgodny z kierunkiem wykonywanego ruchu kątowego, natomiast kierunek poślizgu zależy od kształtu powierzchni stawowej.

Ruchy translatoryczne

• Te niewielkie przemieszczenia nazywane są ruchami dodatkowymi lub luzami 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.

• Położenie stawu, któremu odpowiada maksymalne dopasowanie ( kongruencja) jego powierzchni, nazywane jest pozycją ścisłego upakowania. (zaryglowania)

• W innych położeniach stawu stykające się powierzchnie nie są tak dokładnie dopasowane (inkongruencja). Noszą wówczas nazwę pozycji luźnego upakowania.

• Niezależnie od budowy stawu, drugim czynnikiem decydującym o ruchomości stawowej są wspomniane wcześniej „ograniczniki" ruchu, stawiające specyficzny opór pod koniec zakresu danego ruchu.

• W zależności od budowy stawu oraz struktur go otaczających wyróżnia się trzy jakościowo różne, fizjologiczne rodzaje oporu końcowego, często zwanego też końcowym czuciem ruchu (ang. end feel),

• miękko-elastyczny opór, kiedy to dalszy ruch ogranicza bezpośredni kontakt tkanek miękkich dwóch sąsiednich członów łańcucha biokinematycznego (np.przy zginaniu stawu kolanowego czy łokciowego), lub ograniczają go rozciągnięte mięśnie i ich ścięgna (np. wyprost w stawie skokowym czy ramiennym);

• twardo-elastyczny opór, występujący wówczas, gdy dalszy ruch hamowany jest przez rozciągniętą torebkę stawową i/lub więzadła (np. rotacja zewnętrzna i wewnętrzna stawu biodrowego albo ramiennego, czy też wyprost w stawie kolanowym);

• twarde zakończenie ruchu, typowe dla stawów, w których dalszy ruch jest blokowany przez elementy chrzęstno-kostne (np. wyprost w stawie łokciowym).

Stabilność stawu

• Stabilność stawu uzyskiwana jest dzięki ukształtowaniu powierzchni stawowych, więzadłom i mięśniom.

• W różnych stawach powstają różne połączenia tych elementów.

• Każdy staw ma swój charakterystyczny, typowy dla niego kształt powierzchni stawowych.

• Jedna jego część jest zwykle wklęsła a druga wypukła.

• Im większa część zakresu ruchu w stawie odbywa się „w obrębie” elementów kostnych, tym lepsza stabilność stawu.

Stabilność stawu

• W stawie biodrowym sferyczna głowa kości udowej jest niemal w całości objęta półsferyczną powierzchnią kostną panewki stawu.

• Staw barkowy ma bardziej płaską krzywiznę panewki, a głowa kości ramiennej jest w mniejszym stopniu objęta przez kostną część panewki.

Stabilność stawu - więzadła

• Układ więzadłowy może zapewnić w pewnym stopniu stabilność stawu, ale przy umiarkowanych obciążeniach ponieważ jest podatny na zerwania.

• Skurcz mięśni zapobiega zerwaniom więzadeł.

• Więzadło hamuje ruch w płaszczyźnie w której się znajduje.

• Zespoły ścięgien i mięsni maja podobna do więzadeł rolę w stabilizacji stawów.

• W przypadku przerwania lub naciągnięcia więzadeł połączenie stawowe staje się niestabilne, a w stawie stwierdza się nadmierne ruchy dodatkowe. Niestabilność stawu uruchamia zazwyczaj negatywną sekwencję zdarzeń prowadzącą do pogłębienia się dysfunkcji układu ruchowego.

Stabilność stawu - kręgosłup

Stabilność stawu - kręgosłup

• Krążek międzykręgowy nie pełni funkcji stabilizatora w płaszczyźnie pionowej.

• Podczas schylania się środek ciężkości przesuwa się do przodu, co powoduje ściskanie krążków międzykręgowych i tworzy tendencję do „zburzenia” kolumny kręgosłupa poprzez stworzenie sił, które pochylają i ześlizgują jeden segment ruchowy w stosunku do segmentu położonego poniżej.