SPOJENÍ KOSTÍ 1. Kosti jsou plynule spojeny některým z pojiv: vazivem (articulatio fibrosa) chrupavkou (articulatio cartilaginea) kostí (synostosis) 2. Kosti se navzájem dotýkají styčnými plochami spojení kloubní
2. Kosti se navzájem dotýkají styčnými plochami spojení kloubní: articulatio synovialis - kloub Kloubní plochy: jamka kloubní konkávní hlavice kloubní konvexní Kloubní pouzdro Kloubní dutina synoviální tekutina Zvláštní kloubní zařízení
Biomechanika kolenního kloubu Kolenní kloub: přenáší zatížení podílí se na pohybu pomáhá při stabilitě laterální pohled největší kloub složený kloub (dvě kloubní struktury): Stýkají se v něm femur, tibie a patela a mezi styčné plochy femuru a tibie jsou vsunuty kloubní menisky. tibiofemorální kloub patelofemorální kloub
Kolenní kloub přenáší veliké síly a je umístěn mezi dvě největší "ramena páky" v lidském těle. kloubní hlavice - kondyly femuru pohled zpředu bez pately kloubní jamka - proximální plocha tibie spolu s menisky
MENISKY A NITROKLOUBNÍ VAZY KOLENNÍHO KLOUBU pravá strana - pohled shora na tibii 1) ligamentum cruciatum anterius 2) ligamentum transversum genus 3) meniscus lateralis 4) laterálni kloubní plocha na tibii 5) ligamentum collaterale fibulare 6) ligamentum collaterale tibiale 7) meniscus medialis 8) ligamentum cruciatum posterius 9) ligamentum meniscofemorale posterius a lig. meniscofemorale anterius
pravá strana - pohled zezadu pouzdro kloubní odstraněno 1. začátek caput laterale musculi gastrocnemii 2. bursa subtendinea musculi gastrocnemii lateralis 3. ligamentum collaterale fibulare 4. úpon musculus biceps femoris 5. bursa subtendinea musculi bicipitis femoris inferior 6. bursa musculi poplitei lateralis 7. začátek m. popliteus 8. bursa musculi poplitei 9. ligamentum capitis fibulae posterius
pravá strana - pohled zezadu pouzdro kloubní odstraněno 10.bursa subtendinea musculi gastrocnemii medialis 11.musculus semimembranosus 12.ligamentum collaterale tibiale 13.bursa ligamenti collateralis tibialis 14.bursa musculi semimembranosi superior 15.caput mediale musculi gastrocnemii 16.ligamenta cruciata genus 17.bursa musculi semimembranosi 18.ligamentum meniscofemorale posterius 19.bursa anserina
Základní biomechanická analýza : Kloubní pohyb probíhá současně ve třech rovinách, pohyb v jedné rovině je však tak velký, že se považuje za téměř jediný pohyb. Ačkoliv mnoho svalů působí silou na koleno, v každém okamžiku jedna svalová skupina převládá a vyvíjí sílu tak velkou, že se většinou uvažuje jako jediná působící svalová síla. Kinematika je obor mechaniky, která pojednává o pohybu bez uvažování sil a hmoty. Kinematika definuje rozsah pohybu a popisuje pohyb kolenního kloubu ve třech rovinách: frontální sagitální transversální
POSTRANNÍ A ZKŘÍŽENÉ VAZY: EXTENZE - FLEXE A. základní postavení - plná extense (uzamčené koleno) 1, 2:zkřížené vazy 3:meniskus 4, 5:postranní vazy B. při flexi do 5 spojené s počáteční rotací ( odemknutí kolena) se uvolňují postranní vazy (4, 5) a zkřížený vaz (2) C. při pokračující flexi se znovu napíná postranní vaz (5) a zkřížený vaz (2) a zajišťují pevnost kloubu při pohybu
ZMĚNY TVARU A POLOHY MENISKŮ ZA POHYBU KOLENA extense kolena flexe kolena Rozsah posunu je větší u menisku laterálního. Rotace probíhají hlavně v meniskotibiálním skloubení za současného posunu menisků.
V tibiofemorálním kloubu dochází k pohybu ve všech třech rovinách, rozsah je však zdaleka největší v sagitální rovině: z plné extenze do plné flexe cca 140. Základní pohyb je tedy flexe a zpětná extenze.
V transversální rovině (vnější + vnitřní rotace) je pohyb ovlivněn polohou kloubu v sagitální rovině: při plné extenzi kolena je rotace téměř zablokovaná polohou femorálních kondyl (mediální kondyla je větší než laterální); maximální rotace lze dosáhnout při flexi 90 a to: max 45 vnější rotace max 30 vnitřní rotace nad 90 flexe vnitřní a vnější rozsah rotace klesá, především kvůli měkkým tkáním.
Pohyb ve frontální rovině (abdukce + addukce) je opět závislý na velikosti flexe: plná extenze zamezuje téměř jakýkoliv pohyb ve frontální rovině; při flexi kolene 30 je pasivní abdukce a addukce maximální - pouze však několik stupňů; nad 30 flexe rozsah opět klesá kvůli omezené funkci měkkých tkání.
Rozsah pohybu tibiofemorálního kloubu měřený při chůzi v sagitální rovině: Během chůze kolenní kloub není nikdy v plné extenzi. Na začátku a konci fáze kroku je téměř max. extenze - 5. Max. flexe 75 je uprostřed fáze švihu. Pohyb v transversální rovině je různý dle různých autorů 8.6 až 13.3 Pohyb ve frontální rovině: celková abdukce + addukce - 11.
RANGE OF TIBIOFEMORAL JOINT MOTION IN THE SAGITTAL PLANE DURING COMMON ACTIVITIES ACTIVITY RANGE OF MOTION FROM KNEE EXTENSION TO KNEE FLEXION (DEGREES) Walking 0-67* Climbing stairs 0-83 # Descending stairs 0-90 Sitting down 0-93 Tying a shoe 0-106 Lifting an object 0-117 *Data from Kettelkamp (1970). Mean for 22 subjects. A slight difference was found between right and left knees (mean for right knee 68.1 degrees; mean for left knee 66.7 degrees). #These and subsequent data from Laubenthal (1972). Mean for 30 subjects.
Velikost flexe kolenního kloubu se zvětšuje při zvyšující se rychlosti chůze AMOUNT OF KNEE FLEXION DURING STANCE PHASE OF WALKING AND RUNNING ACTIVITY Walking RANGE IN AMOUNT OF KNEE FLEXION DURING STANCE PHASE (DEGREES) Slow 0-6 Free 6-12 Fast 12-18 Running 18-30 (Data from Perry et al., 1977. Range for seven subjects.)
POHYB KLOUBNÍHO POVRCHU V každé fázi pohybu lze pomocí dvou bodů jednoho tělesa určit jeden bod nehybný relativně k druhému tělesu okamžitý střed otáčení. Cesta těchto okamžitých středů otáčení může být popsána pomocí rentgenogramů, např. pro otáčení po 10 : v sagitální a frontální rovině ne v transversální. U většiny kloubů je okamžitý střed otáčení vzdálen od kloubního povrchu jeden kloubní povrch klouže po druhém. Ve vzácném okamžiku, kdy je střed otáčení na povrchu, kloub má valivý pohyb ne klouzavý.
Tři typy pohybu: otáčivý, valivý, posun analogie pohybu ramenního kloubu s pohybem pneumatik auta kola rotují ve sněhu správný kontakt kola s vozovkou zablokovaná kola brzdou na ledě
U kolenního kloubu dochází k pohybu kloubních povrchů: mezi tibií a femorálními kondylami mezi femorálními kondylami a patelou V tibiofemorálním povrchu probíhá pohyb ve všech třech rovinách současně -převažuje pohyb v rovině sagitální. V patelofemorálním povrchu probíhá pohyb ve dvou rovinách současně (frontální + transversální), zdaleka však převažuje v rovině frontální.
TIBIOFEMORÁLNÍ KLOUB Pro určení cesty okamžitých středů otáčení během flexe je nasnímkován snímek při flexi 80 laterálně a pak postupně po 10. Tibie musí být paralelní s rentgenovým stolem a musí se zabránit rotaci vzhledem k femuru. Dva body lehce určitelné na femuru jsou označeny na každém snímku a pak jsou vždy po páru vrstveny snímky na sebe. Cesta okamžitého středu otáčení může být vykreslena pro celý rozsah pohybu. U normálního kolene se okamžitý střed otáčení pohybuje po polokruhu.
NORMÁLNÍ KLOUB Po určení okamžitých středů otáčení můžeme popsat pohyb kloubních povrchů. V každé dvojici snímků je určen bod kontaktu obou povrchů (tj. bod s nejužší mezerou mezi povrchy kloubu) a čára spojující tento bod s okamžitým středem otáčení. Čára kolmá určuje směr pohybu. U normálního kloubu tato čára je kolmá k povrchu tibie v každém intervalu pohybu z plné extenze do plné flexe, což ukazuje, že femur klouže po tibiální kloubní ploše.
PATOLOGICKÝ KLOUB Ohýbá-li se kolenní kloub kolem špatně umístěného středu otáčení, pak neklouže v tangenciálním směru po povrchu ale povrchy kloubu se oddalují nebo jsou zatlačovány. Koleno přinucené se trvale pohybovat kolem patologického středu otáčení má za následek: natahování šlach a dalších podpůrných měkkých tkání abnormálně vysoký tlak na kloubní povrch
Vnitřní uspořádání tibiofemorálního kloubu způsobuje kombinaci kolenní extense s vnější rotací tibie. Tibiofemorální kloub není jednoduchý válcový kloub ale umožňuje spirálovitý pohyb. U normálního femorálního kloubu je mediální kondyla o cca 1.7 cm delší než laterální.
Šroubovicový pohyb se klinicky testuje. Pacient sedí s flexí 90. Označíse: mediální a laterální obrysy pately místo na tibii, kde se upínají patelární vazy (výstupek na tibii) střed pately U normálního kolena se označenína tibiipři plné extensi posune asi do poloviny laterální poloviny pately.
PATELOFEMORÁLNÍ KLOUB Kloub má opět klouzavý pohyb a může být popsán okamžitým středem otáčení. Z plné extense do plné flexe kolena se patela posune po femorálních kondylách asi o 7 cm. Patela při flexi klouže distálně, při extensi proximálně.
Při plné extensi až do 90 flexe je mediální i laterální povrch femuru v kloubovém spojení s patelou. Nad 90 flexe patela rotuje externě a pouze mediální strana femuru je v kloubovém spojení s patelou. Při plné flexi patela vklouzne mezi femorální kondyly.