Biokinematyka stawów i kości
Błaszczyk Piotr „Biomechanika kliniczna”
Zagrobelny Koźniewski „Biomechanika”
Marciniak Szulc „Fizjoterapia i ortopedia”
Dega milanowska rehabilitacja medyczna
Myśliborski zaopatrzenie ortopedyczne
W najszerszym sensie pod Pojęciem kinematyki rozumieć należy naukę o ruchu. Bardziej dokładnie kinematyka dotyczy geometrii ruchu bez uwzględnienia siły, które ruch ten wywołują. Zastosowanie zatem kinematyki do żywego organizmu, w tym i ludzkiego- szczególnego biomechanizmu można nazwać biokinematyką
Biokinematyka obejmuje głównie:
- pomiary i zapisy ruchów ciała
Rozważania dotyczące charakterystyki stawów i kości objętych
Pomiary i zapis ciała ludzkiego
Na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych opracowany został ostatecznie międzynarodowy system standardowych pomiarów ortopedycznych i metod zapisu ruchów (international standard measuring and recording a metoda zapisu SFTR, które są skrótami
Sagi tal, front al, transverse i rotation
-dlatego używa się często zastosowanie skrótów
W 1962 roku amerykańska akademia chirurgów ortopedów przyjęto system ISOM-SFTR jako obowiązujący, a potem uczyniły to inne państwa
Wszystkie ruchy stawowe mierzy się z pozycji wyjściowych ściśle określonego neutralnego zera, a pozycje te są pozycjami anatomicznymi ciała. Oś międzynarodowa standardowego kątomierza (goniometru) powinno być możliwie dokładnie umieszczona w punkcie czynnościowej osi stawu w danej płaszczyźnie.
Oś międzynarodowego standardowego kątomierza (goniometru) powinna być możliwie dokładnie w punkcie czynnościowej osi stawu w danej płaszczyźnie
System ISOM-SFTR zapewnia
Łatwe funkcjonowanie, zrozumiałe i uniwersalne sposoby pomiarów ruchów w stawach i pozycji wyjściowych do pomiarów
Metodę zapisu łatwo zrozumiałą przez wszystkich, bez niejasności mogących wynikać z dyscypliny naukowej, języka i terminologii
Metodę odczytywaną przez każdego w ten sam sposób
Wszystkie ruchy proste lub złożone trójwymiarowe są prowadzone do ruchów w podstawowych płaszczyznach. SA one zapisywane symbolami S F T z wyjątkiem ruchów rotacyjnych, dla których symbolem jest litera . wszystkie ruchy zapisuje się trzema liczbami przedstawiającymi liczbę stopni ruchu kątowego.
Ruchy, które ogólnie biorąc, prowadzą w kierunku od ciała, tworzą grupę pierwszą i śa zapisywane najpierw, które prowadzą w kierunku ciała (do ciał)- grupę drugą i zapisywane są jako ostatnie, przy zapisie pozycji wyjściowej w środku
Pozycja wyjściową (anatomiczną) jest zwykle zero, ale w stanach chorobowych Mozę to być inna cyfra.
Pozycja wyjściowa (anatomiczna) jest zwykle zero, ale w stanach chorobowych może to być inna cyfra.
Systematyka ruchów
Określenie położenia i ruchów poszczególnych części ciała wymaga jednoznacznego zdefiniowania ich położenia w przestrzeni. W biomechanice stosuje się najczęściej układ prostokątny (kartezjański) złożony z trze wzajemnie prostopadłych osi wyznaczających główne kierunki.
Punkt wyjścia do opisu ruchów człowieka i położenia poszczególnych części ciała
Trzy umowne wzajemnie prostopadłe płaszczyzny przecinające się w środku ciężkości ciała tworzą układ płaszczyzn głównych ciała.
Standardowa pozycja anatomiczna
Linie przecięcia się tych trzech płaszczyzn wyznaczają główne osie ciała: pionowa, poprzeczna, strzałkowa
Każda z osi wyznacza dwa kierunki:
- wzdłuż osi strzałkowej kierunki tylny (grze=bietowy) i przedni (brzuszny)
- wzdłuż osi pionowej kierunek górny i dalszy
na kończynach bliższy i dalszy
- wzdłuż osi poprzecznej kierunek boczny i przyśrodkowy
W płaszczyźnie czołowej:
-przywodzenie
-odwodzenie
W płaszczyźnie strzałkowej:
-zgięcie
-wyprost
Definiowanie ruchów części ciała
-Rotacja wew.
-Rotacja zew.
Definiowanie ruchów w stope i ręce
-pronacja
-supinacja
Definiowanie ruchów części ciała
- oprócz płaszczyzn głównych, przechodzą przez punkt środkowy ciężkości ciała, Można zdefiniować dowolne płaszczyzny wtórne, przecinające się na osi wybranego stawu lub innego punktu anatomicznego.
Przykład: ruchy palców w kierunku od i do segmentów referencyjnego nazywa się odpowiednio odwodzenie i przywodzenie.
W przypadku dłoni płaszczyznę strzałkową układa odniesiona wyznacza trzeci segment, w przypadku stopy drugi segment.
Przykład ruchy palców w kierunku od i do segmentów referencyjnego nazywa się odpowiednio odwodzenie i przywodzenie
Łancuchy kinematyczne
-każde z połączeń stawowych pozwala na przemieszczenie kątowe sąsiadujące z nim segmentów.
-pojedynczy staw w zależności od typu
-zginanie i prostowanie
-przywodzenie i odwodzenie
-rotacja
-ruchy złożone mogą być realizowane przez układy wielosegmentowe
W biomechanice zespół funkcjonalny połączonych z sobą nosi nazwę łańcucha kinematycznego.
W zależności od realizowanego programu ruchowego łańcuch kinematyczny może składać się z dwóch lub więcej członów obejmujących swym zasięgiem nawet całe ciało.
Stopnie swobody łańcucha kinematycznego
- każdy staw można scharakteryzować na podstawie liczby niezależnych płaszczyzn, w których możne odbywać się ruch
- np. stawy jednoosiowe umożliwiają ruch tylko w jednej płaszczyźnie- mają więc jeden stopień swobody
- liczba stopni swobody dla pojedynczego stawu nie może być większa od trzech.
Stopnie swobody łańcucha kinematycznego
- przykład połączeń o jednym stopniu swobody:
-staw łokciowy
-stawy międzypaliczkowe
Przykład połączeń o dwóch stopniach swobody:
-staw promieniowo- nadgarstkowy
-ruchy zginania i prostowania (wokół osi poprzecznej)
-ruchy przywodzenia i odwodzenia (wokół osi strzałki)
Przykład połączeń trzech stopni swobody:
-staw biodrowy
-staw ramienno-łopatkowy:
-ruchy prostowania i zginania
-odwodzenia i przywodzenia
-rotacja
Stopnie swobody łańcucha kinematycznego
-stopnie swobody poszczególnych stawów działających w łańcuchu kinematycznym sumują się, co pozwala na realizację dowolnie skomplikowanych ruchów przestrzennych.
-aktywność układu o wielu stopniach swobody wymaga bardzo rozbudowanego układu…….
Aspekty kliniczne: nadmiarowość stopni swobody łańcucha pozwala na kompensowanie pewnych niedoborów powstałych układzie ruchu na skutek niewydolności funkcjonalnej lub zmian patologicznych
-np. osoba ze sztywnym biodrem może sprawnie chodzić, kompensując upośledzenie dodatkowymi ruchami w sąsiednich stawach: kręgosłupa i kolanowym.
Możliwości leczenia cuxartrozy
-artrodeza
-osteotomie kości udowej
-osteotomie miednicy
-artroskopia
-kapoplastyka
ARTRODEZA
-zalety:
-zniesienie dolegliwości bólowych
-umożliwienie prowadzenia aktywnego trybu życia
-możliwość powrotu do pracy
-możliwość wykonania totalnej endoprotezo plastyki w przyszłości
Wady:
-ból kolana, biodra, kręgosłupa
-upośledzenie aktywności życia
codziennego (schody, skarpety)
-upośledzenie życia seksualnego
Stopnie swobody łańcucha kinematycznego
-hipoteza BERNSTEINA /1935/ sterowanie ruchem opiera się na zasadzie redukcji stopni swobody łańcuchów kinematycznych
-układ nerwowy, zamiast niezależnego sterowania aktywnością poszczególnych
Hipoteza efektywny szybki ruch jest możliwy dzięki sterowaniu modułowemu
Budowa łańcuchów kinematycznych wskazuje na preferencje funkcjonalne:
-np. w kończynach dolnych uprzywilejowana jest płaszczyzna strzałkowa /ruch w innych płaszczyznach ograniczony budową jak ruchomością stawów/
-redukcja stopni swobody od strony wykonawczej
Stopnie swobody łańcucha kinematycznego
-płynne, doskonale skoordynowane ruchy możliwe są dzięki synergiom ruchowym, czyli zakodowanym w mózgu złożonym programom ruchowym. Programy te pozwalają na sterowanie ruchem kończyn dolnych lub nawet ruchem całego ciała, które traktowane jest jako jeden zespół funkcjonalny.
Steindel 1955
Zamknięty: dalszy konie łańcucha kinematycznego styka się z podłożem i tym samym pozostaje unieruchomiony. Poruszają się segmenty bliższe.
Przykład łańcucha otwartego:
-sięganie dłonią do ust
-kończyny dolne podczas chodu w fazie przeniesienia
-ćwiczenia ruchów w stawie kolanowym przy wolnej stopie.
Przykład łańcucha zamkniętego
-stopa podczas chodu
-ruch jednego segmentu wymaga ruchu pozostałych
W otwartym łańcuchu kinematycznym poszczególne segmenty …mogą poruszać się niezależnie lub nawet niektóre z nich mogą pozostawać …..
Biomechanika kości
Sprzężenie zwrotne:
Prawidłowa aktywność ruchowa organizmu jest źródłem bodźców do prawidłowego funkcjonowania tkanek narządu ruchu.
Prawidłowe funkcjonowanie tkanek pozwala na prawidłową aktywność ruchową
Obciążenia statyczne powodują najczęściej degenerację tkanek, a dobre warunki do funkcjonowania zapewnia działanie na organizm bodźców o zmiennym nasileniu
Morfologia i fizjologia kości
-w ciele dorosłego człowieka znajduje się 206kości
-bodźce mechaniczne dla kości
-siły zewnętrzne- pole grawitacji
-siły wewnętrzne- powstające w trakcie wykonywania ruchów.
Właściwości:
-dostosowywanie parametrów do wymagań mechanicznych
-zdolność samo naprawy w przypadku uszkodzenia.
Kość: wyspecjalizowana format kanki łącznej.
Skald i budowa:
-szkielet kolagenowy /30%/
-substancje nieorganiczne /70%/ głównie sole wapnia w postaci hydroksyapatytu
-cześć organiczna
-komórki /90%-osteocyty/
Macierz kostna /kolagen/
Woda, cukry- mukopolisacharydy
Morfologia i fizjologia kości
-osteony-utworzone przez koncentryczne blaszkowate cylindry otaczające centralny kanał naczyniowy
Każda blaszka kostna grubości 3-7 µm zbudowana………..