Anatomická stavba a přirozené pohyby v kloubu. Anatomy and Natural Joint Movements. Miroslav Tichý

Transkript

1 ORIGINÁLNE PRÁCE Anatomická stavba a přirozené pohyby v kloubu Anatomy and Natural Joint Movements Miroslav Tichý Ústav zdravotnických studií Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Česká republika Abstrakt Anatomická stavba kloubů lidského těla umožňuje volní provedení všech kombinací pohybu, kterých se účastní vždy jeden pohyb z každé pohybové osy. Vzniká otázka, zda jsou všechny tyto kombinace pohybu využívány centrálním nervovým systémem při provádění automatických (podvědomých) pohybů, které nevyžadují koncentraci mozkové kůry. Předkládaná práce rešeršní povahy se zabývá přehledem literatury, která popisuje pohyby kloubů současně kolem všech os při přirozených (podvědomých) pohybech. Výsledky ukazují, že při přirozených pohybech jsou využívány vždy pouze dvě kombinace, jedna spojená s fl exí a druhá s extenzí. Tyto kombinace pohybu jsou předurčené již tvarem kloubních ploch. Tento tvar znemožňuje čisté provedení individuálního pohybu v kloubu. Při volním či pasivním pohybu pouze jedním směrem se automaticky kosti posouvají i kolem dalších os. Klíčová slova: přirozené pohyby v kloubu Abstract All sorts of human body movement combinations are possible thanks to the anatomy of joints, where there is only one move active from all moving axes. The question arises if all these movement combinations are utilized by the CNS (central nervous system) when performing automatic (subconscious) movements that do not need cerebral cortex concentration (activity). This thesis contains an overview of sources relating to the movements of joints (simultaneous) in all the axes in natural (subconscious) movements. The results show us that there are only two combinations of moves utilized in natural movements each time, one being connected with fl exion and the other with extension. These movement combinations depend on the shape of joint surfaces (areas). This shape disables clear individual movement in the joint. The bones move automatically around more axes in relaxed or passive movements in one direction. Key words: natural joint movements Úvod Anatomické učebnice popisují stavbu a základní pohyby v jednotlivých kloubech lidského těla. Kosterní svaly jsou uložené v prostoru vůči všem osám, které má daný kloub k dispozici. Jestliže tedy sval kontrahuje, musí celkem logicky provést pohyb současně kolem všech os kloubu. Anatomická stavba a kosterní svaly umožňují provést u víceosých kloubů aktivně jakoukoli kombinaci pohybu tak, aby byly zúčastněny všechny základní osy jedním ze svých pohybů. Takovéto kombinace jsou u dvouosého kloubu celkem čtyři, u tříosého kloubu celkem osm. Všechny z nich je možné provést volně. Vzniká ovšem otázka, zda všechny tyto kombinace využívá centrální nervový systém u automatických pohybů, na jejichž provedení se nesoustředíme volně, ale jsou prováděné podvědomě. Hypertonus tzv. vzorcových svalů vede ke vzniku funkční blokády kloubu (Tichý, Jelínek, Macková 2010a). Pokud by centrální nervový systém běžně využíval pro podvědomé pohyby všech kombinací pohybu kolem všech os, 66

2 pak bychom měli v běžné klinické praxi nalézat u dvouosých kloubů čtyři a u tříosých kloubů osm variant směrů funkčních blokád. Ve skutečnosti však nacházíme u každého kloubu bez ohledu na počet jeho základních os pohybu varianty pouze dvě, jednu fl ekční a jednu extenční. Tichý, Macková, Jelínek et al. (2010b) přišli se zcela novým, funkčním hlediskem pro třídění kosterních svalů a to podle jejich větší účasti v přirozených pohybech a tím i v lokomoci (svaly vzorcové), nebo podle jejich větší účasti ve stabilizaci kloubu (svaly nevzorcové). V tomto článku chceme shromáždit anatomické a biomechanické informace pro to, abychom zjistili, zda při přirozených pohybech využívají víceosé klouby lidského těla všech kombinaci pohybu kolem všech os, jak to umožňuje anatomická stavba, nebo zda jsou preferovány jen některé kombinace. Anatomická stavba kloubu Anatomie člení klouby podle různých kritérií. V každé anatomické učebnici lze tyto údaje nalézt a není potřeba žádné konkrétní učebnice citovat. Všechny jsou v tomto ohledu zajedno. Čistě stavebním kritériem je například členění kloubů na jednoduché a složené, a to podle počtu kostí, které se kloubního spojení účastní. Jednoduché klouby obsahují pouze dvě kosti. Klouby složené obsahují buď také pouze dvě kosti, mezi kterými se však nachází chrupavčité pomocné zařízení (meniscus, discus), nebo tři a více kostí. Toto kritérium však nic neříká o funkci kloubu. Mnohem funkčnějšími kritérii jsou tvar kloubních ploch, od kterého se odvíjí kritérium další, již zcela funkční kritérium, a to počet základních os, kolem kterých se v kloubu děje pohyb. Tyto učebnice popisují všechny základní pohyby kolem všech os pohybu, které jsou předurčené tvarem kloubních os. U víceosých kloubů se učebnice obvykle nevyjadřují k tomu, zda anatomická stavba kloubu předurčuje některé typické kombinace. Jednoosý kloub provádí pouze dva pohyby kolem jedné osy. Žádné kombinace pohybu kolem více os nejsou tedy možné. Víceosé klouby již tyto kombinace nabízejí. Dvouosý kloub provádí čtyři základní pohyby. Ty je možné kombinovat do čtyř variant tak, aby v každé kombinaci bylo po jednom pohybu z každé osy. Tříosý kloub má tři základní osy pohybu s celkem šesti základními pohyby. Pokud je budeme kombinovat do trojic tak, aby v každé trojici byly zastoupeny pohyby ze všech os, pak vznikne celkem osm variant. Funkce kosterních svalů Kosterní svaly jsou aktivní složkou, která dává kloubům pohyb. Každý kosterní sval zaujímá v prostoru svou typickou polohu vůči svému kloubu a tím také polohu vůči osám pohybu kloubu. Žádný sval se přesně se žádnou osou nekryje. Osa je tenkou přímkou, zatímco každý kosterní sval má svou hmotu a zaujímá tedy určitý prostor. Každý kosterní sval musí tedy ve svém kloubu provádět pohyby kolem všech os, které má kloub k dispozici. Anatomické učebnice (např. Čihák 2011) u některých kosterních svalů jejich pohyby kolem všech kloubních os uvádějí, u jiných ovšem nikoli. Jsou zdůrazňovány zejména tzv. hlavní funkce, pomocné funkce kolem dalších os leckde chybí, protože nejsou považovány za podstatné. Z hlediska kineziologického však podstatné jsou, protože teprve znalost funkce svalů kolem všech os umožňuje stanovit, zda se kosterní sval ve svém kloubu chová jako vzorcový či nevzorcový (Tichý et al. 2010b). Chybějící popis v anatomických učebnicích lze celkem snadno dovodit podle prostorového vztahu konkrétního svalu ke zbývající, nepopsané ose. Kombinace pohybů kolem všech os V předchozí kapitole bylo uzavřeno, že každý sval provádí ve svém kloubu pohyby kolem všech os. Je nyní otázkou, zda víceosé klouby všech kombinací pohybů kolem všech os skutečně využívají. Budeme-li se držet anatomického výkladu, pak má dvouosý kloub čtyři možné kombinace pohybu tak, aby v každé kombinaci byly vždy dva pohyby, každý z jiné osy pohybu. 67

3 U tříosého kloubu je situace ještě komplikovanější. Základních pohybů je celkem šest. Pokud budeme kombinovat těchto šest pohybů do trojic tak, aby v každé trojici byly zastoupeny pohyby ze všech os, pak získáme celkem osm variant. Mohlo by se tedy zdát, že centrální nervový systém využívá při řízení pohybu u dvouosých i tříosých kloubů všechny varianty rovnoměrně při provádění pohybů. To je pravda, pokud chceme všechny kombinace provést volně, tedy pod kontrolou mozkové kůry. Jak je tomu ale při pohybech přirozených, tedy podvědomých, na které se nesoustředíme? Uveďme několik příkladů. Loketní kloub a předloktí Loketní kloub (art. humeroulnaris) je kloubem jednoosým (fl exe extenze), stejně jako klouby předloktí, art. radioulnaris proximalis et distalis (supinace pronace). Oba klouby však pracují jako jedna funkční jednotka, která má tedy dvě základní osy pohybu. Kombinací pohybu kolem obou os současně lze volně provést čtyři kombinace tak, aby v každé kombinaci byl zastoupen pohyb z každé pohybové osy: fl exe lokte + supinace předloktí, fl e- xe lokte + pronace předloktí, extenze lokte + supinace předloktí a extenze lokte + pronace předloktí. Při přirozených pohybech, na které se volně nesoustředíme, však používáme kombinace pouze dvě. Například při sahání pro jídlo loket natahujeme (extenze) a předloktí otáčíme dlaňovou stranou k podložce (pronace). Při nesení sousta k ústům naopak loket ohýbáme (fl exe) a předloktí otáčíme dlaňovou stranou k obličeji (supinace). (Buchanan, Rovai, Rymer 1989). Tyto kombinace přirozených pohybů jsou podporovány již tvarem kloubních ploch v loketním kloubu (Johnson 2008). Kladkový kloub mezi trochlea humeri a incissura trochlearis ulnae se otáčí podél vodící hrany, která kladku vede ve směru fl ekčního či extenčního pohybu. Bylo však zjištěno, že tvar vodící hrany neodpovídá kruhu, ale mírné spirále. V důsledku toho tedy musí ulna při fl ekčním a extenčním pohybu současně rotovat. To se skutečně děje. Při pohybu ve směru extenze ulna rotuje do pronace a při pohybu ve směru fl exe rotuje ve směru supinace (Johnson 2008a). Dá se tedy uzavřít, že přirozená kombinace pohybu lokte a předloktí je předurčena tvarem kloubních ploch. Zápěstí Zápěstí je velmi komplikovaným kloubem, ke kterému z anatomického hlediska řadíme skloubení: - mezi distálním koncem vřetenní kosti a kostmi zápěstními (art. radiocarpea), - mezi jednotlivými zápěstními kůstkami (art. intercarpales), - mezi proximální a distální řadou zápěstních kůstek (art. mediocarpea) a - mezi zápěstními kůstkami a bazemi kostí záprstních (art. carpometacarpales). Výsledkem součinnosti všech uvedených kloubů jsou pohyby kolem dvou základních os. Kolem jedné provádíme dorzální a palmární fl exi, kolem druhé radiální a ulnární dukci. Podobně jako u předchozích kloubů se při pohybu kombinují pohyby kolem obou os současně. Opět tedy lze volně provést čtyři kombinace tak, aby v každé kombinanci byl zastoupen pohyb z každé pohybové osy: dorzální fl exe + radiální dukce, dorzální fl exe + ulnární dukce, palmární fl exe + radiální dukce a palmární fl exe + ulnární dukce. Při přirozených pohybech, na které se nesoustředíme (např. kartáčování bot), však používáme opět kombinace pouze dvě: dorzální fl exi v kombinaci s radiální dukcí nebo palmární fl exi v kombinaci s ulnární dukcí. To podporují biomechanické studie (Moritomo, Murase, Goto et al. 2004, Kaufmann, Pfaeffl e, Blankenhorn et al. 2005), které se zároveň zajímají také o tvary kostí a tvary kloubních ploch. Za rozhodující kloubní osu, kolem které se tyto dvě kombinace pohybů opačnými směry dějí, je považovaná osa procházející kloubními plochami dvou karpálních kostí os capitatum a os scaphoideum. Tato osa prochází šikmo 68

4 a neodpovídá tedy základním anatomickým osám. Opět je možno říci, že kombinace přirozených pohybů zápěstí (dorzální fl exe + radiální dukce a palmární fl exe a ulnární dukce) jsou předurčené tvarem kloubních ploch. Biomechanické studie navíc uvádějí, že v zápěstí nelze naprosto čistě provést jednotlivé základní pohyby, aniž by se současně přidávaly pohybu i z druhé osy. Začneme-li tedy například při pasivním pohybu vést zápěstí pouze jedním směrem, začne se díky tvaru kloubních ploch automaticky přidávat pohyb i kolem druhé osy, a to přesně podle vzorců uvedených výše. Kolenní kloub Kolenní kloub je zřejmě nesložitějším kloubem lidského těla. Dá se říci, že jsou v něm skryté klouby dva, menisko-femorální a meniskotibiální (nepočítáme-li kloub femoro-patelární). Oba klouby mají jednu osu pohybu. První z nich provádí fl exi a extenzi, druhý pohyby rotační. Jako celek je tedy kolenní kloub kloubem dvouosým. Volně lze v tomto kloubu opět provést čtyři kombinace tak, aby v každé kombinaci byl zastoupen pohyb z každé pohybové osy: fl exe + zevní rotace bérce, fl exe + vnitřní rotace bérce, extenze + zevní rotace bérce a extenze + vnitřní rotace bérce. Opět vzniká otázka, zda používáme všechny čtyři kombinace podvědomě při přirozených pohybech, na které se nesoustředíme. Pozorování pohybu, studie chůze ukazují, že tomu tak není. Také u kolenního kloubu využíváme kombinace pouze dvě: fl exi v kombinaci se zevní rotací a extenzi v kombinaci s vnitřní rotací (Hirokawa, Solomonow, Lu et al. 1992). Hraje ve volbě těchto kombinací roli anatomická stavba kostí a tvar kloubních ploch? Ukazuje se, že ano. Kondyly stehenní kosti nejsou stejně velké. Neodpovídají si tedy ani velikosti zakřivení obou kondylů femuru. Z toho vyplývá, že při ohýbání kolene je více dozadu posouván zevní kondyl tibie. Výsledkem je zevní rotace bérce. Při extenzi se odehrává opačný děj a bérec se pohybem do vnitřní rotace vrací do výchozí pozice (Mahadevan 2008). Je tedy možno uzavřít, že také kolenní kloub preferuje díky typické anatomické stavbě kondylů femuru pouze dvě pohybové kombinace, jednu spojenou s flexí a druhou spojenou s extenzí. Ramenní kloub Ramenní kloub (art. glenohumeralis) je reprezentantem tříosých kloubů. Je typickým kulovitým kloubem s hlavicí (caput humeri) a jamkou (fossa glenoidalis), rozšířenou chrupavčitým límcem (labrum glenoidale). V kloubu lze provést šest základních pohybů (fl exe extenze, abdukce addukce, zevní a vnitřní rotace). Pokud budeme těchto šest pohybů kombinovat do trojic tak, aby v každé trojici byl zastoupen pohyb z každé základní osy, získáme celkem osm kombinací, čtyři s fl exí a čtyři s extenzí. Všechny kombinace lze provést volně kontrakcí kosterních svalů. I u tohoto kloubu stojíme před otázkou, zda jsou při přirozených (podvědomých) pohybech využíváno všech osm kombinací, nebo jen některé z nich. Biomechanické studie se zabývaly především sporty, při kterých se pracuje s rukama nad hlavou (tenis, volejbal, košíková apod.). Tyto studie dospěly k jasnému závěru, že glenohumerální kloub používá při přirozených pohybech opět pouze dvě kombinace: fl exe + abdukce + zevní rotace a extenze + addukce + vnitřní rotace (Escamilla a Andrews 2009, Kibler, Chandler, Shapiro et al. 2007). Uvedené kombinace přirozených pohybů jsou předurčené tvarem kloubních ploch. Jak zmíněno výše, glenohumerální kloub je kloubem kulovitým. Avšak hlavice a jamka si tvarově absolutně neodpovídají. Nejlepší tvarovou podobnost (kongruenci) mají obě kloubní plochy při kombinaci fl exe, abdukce a zevní rotace (Johnson 2008b), což odpovídá fl ekční variantě přirozeného pohybu. Lze tedy uzavřít, že také ramenní kloub využívá z potenciálně osmi možných pouze dvě varianty přirozeného pohybu. To je podporováno tvarem kloubních ploch. 69

5 Závěr Anatomické učebnice, biomechanické studie a klinické zkušenosti podporují názor, že při přirozených (podvědomých) pohybech nejsou využívány všechny kombinace pohybů kolem všech os, které má kloub k dispozici. Bez ohledu na počet základních os pohybu a bez ohledu na počet možných kombinací pohybu v kloubu kolem všech os jsou při přirozených pohybech využívány vždy pouze dvě kombinace, jedna spojená s fl ekčním a druhá s extenčním pohybem. Tyto kombinace přirozených pohybů jsou předurčeny již tvarem kostí a kloubních ploch, které jsou v kloubu přítomny. Toto zjištění může mít zásadní vliv na chápání funkce kloubů a úlohy kosterních svalů v pohybu, stejně jako na úlohu kosterních svalů ve svalových řetězcích při zdravém, fyziologickém pohyb a při vzniku patologických svalových řetězců. Literatúra Buchanan T.S. - Rovai G.P. - Rymer W.Z. Strategies for muscle activation during isometric torque generation at the human elbow. In J Neurophysiol, 1989, roč. 62, č. 6, s Čihák, R. Anatomie vyd. Praha: Grada, s. Escamilla R.F. - Andrews J.R. Shoulder muscle recruitment patterns and related biomechanics during upper extremity sports. In Sports Med, 2009, roč. 39, č. 7, s Hirokawa, S. Solomonow, M. Lu. Y. et al., Anterior-posterior and rotational displacement of the tibia elicited by quadriceps contraction. In Am J Sports Med, 1992, roč. 20, č. 3, s Johnson, D. Pectoral girdle and upper limb. Chapter 48: Elbow. In Gray s Anatomy, Anatomical basis of clinical practice. 40. vyd. Churchill Livingstone, 2008a. s Johnson, D. Pectoral girdle and upper limb. Chapter 46: Pectoral girdle, shoulder region and axilla. In Gray s Anatomy, Anatomical basis of clinical practice. 40. vyd. Churchill Livingstone, 2008b. s Kaufmann, R. Pfaeffl e, J. Blankenhorn, B. et al. Kinematics of the midcarpal and radiocarpal joints in radioulnar deviation: an in vitro study. In J Hand Surg, 2005, roč. 30A, č. 5, s Kibler, W.B. Chandler, T.J. Shapiro, R. et al. Muscle activation in coupled scapulohumeral motions in the high performance tennis serve. In Br J Sports Med, 2007, roč. 41, s Mahadevan, V. Pelvic girdle and lower limb. Chapter 82: Knee. In Gray s Anatomy, Anatomical basis of clinical practice. 40. vyd. Churchill Livingstone, s Moritomo, H. Murase, T. Goto, A. et al. Capitate-based kinematics of the midcarpal joint during wrist radioulnar deviation: An in vitro three-dimensional motion analysis. In J Hand Surg, 2004, roč. 29A, č. 4, s Tichý, M. Jelínek, M. Macková, E. Funkční blokáda kloubu a její příznaky. Kontakt, 2010a, roč. 12, č. 4, s Tichý, M. Macková, E. Jelínek, M. et al. Svalový vzorec kloubu. Kontakt, 2010b, roč. 12, č. 4, s Adresa pre korešpondenciu: Miroslav Tichý, doc., MUDr., Ph.D. Ústav zdravotnických studií, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, Velká Hradební 13, Ústí nad Labem Česká republika miroslav.tichy@ujep.cz 70