A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA

Az előadások a következő témára: "A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA"— Előadás másolata:

1 A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA

2

3 TÉRDIZÜLET

4 Natural distribution of the femoral mechanical–anatomical angle in an osteoarthritic
population and its relevance to total knee arthroplasty Angela H. Deakin, Praveen L. Basanagoudar, Perrico Nunag, Andrew T. Johnston, Martin Sarungi ⁎ The Knee, In Press, Corrected Proof, Available online 25 February 2011

5 5° 3° 81° Élettani valgus 87° G. VARUM G. VALGUM 175°

6 Izületi felszínek Patellofemural Tibiofemural Medial and lateral

7

8

9 A tibia condylusainak alakja
Mediális Laterális concave convex r = 80 mm r = 70 mm

10 A femur condylusainak alakja
40-45 L M

11 M L

12 Laterális Mediális convex concave

13 Transzlációs mozgás a térdízületben
Medialis Lateralis 6 mm 12 mm

14 A térdizület stabilzációja
Menisci and capsule

15 M L

16 A meniscusok transzlációs mozgása
Extenzio Flexio Meniscopatella rostok Meniscofemural szalag ACL Semimembranosus popliteus

17 KERESZTSZALAGOK Elülső (AC) Hátulsó (PC) Oldalsó (mediális)

18 Oldalsó (mediális) Oldalsó (laterális)

19

20 A térszalagok keresztmetszeti területe
ELÜLSŐ KERESZTSZALAG mm2 HÁTSÓ KERESZTSZALAG mm2 MEDIÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 18 mm2 LATERÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 25 mm2

21 Mozgás az izületben transzverzális síkban
gördülés Transzláció (csúszás)

22

23 M L Forgás Gördülés (forgás és transzláció)

24

25 A keresztszalagok szerepe

26

27 Patella mozgása

28 hajlítás-feszítés (x-x’) közelítés-távolítás (z-z’)
Forgástengelyek Lateromediális – hajlítás-feszítés (x-x’) Husszúsági – forgás (y-y’) Anterior-posterior – közelítés-távolítás (z-z’) Transverzális

29 Latero-mediál tengely
Geometria forgástengely (GCA) Kondiláris tengely (TEA) The geometric center axis is connecting the centers of the two femoral condyles The transepicondylar axis is connecting the most prominent points on the lateral and medial condyles axis

30 Forgásközéppont E. Most et al. / Journal of Biomechanics 37 (2004) 1743–1748 (kneeflexion.pdf)

31

32 A forgásközéppont helyének változása
E. Most et al. / Journal of Biomechanics 37 (2004) 1743–1748 (kneeflexion.pdf)

33 Transzláció Mediális Laterális TEA- transepicondylar axis
GCA - geometric center axis

34 Rotáció

35 Hajlítás-feszítés mozgások közben

36 Kifelé-befelé rotáció

37 Forgás az anteroposterior tengely körül

38 ROM Flexion-Extension Abduction-Adduction 30 140 45 Rotation

39

40 Erőhatások Húzó Nyomó Nyíró Torzió

41 Térdfeszítők húzóerejének iránya Súlyerő (G)
Patello-femurális nyomóerő iránya Térdhajlítók húzóerejének iránya Nyomóerő komponens Patella ín húzóerejének iránya Nyomóerő komponens Nyíróerő komponens Nyíróerő komponens

42 Fk = G G G = 600 N Fk = 600 N Fny = 0 N Forgástengely
Fk = nyomó erő(kompressziós) Fny = nyíróerő

43 A patella ínra eső húzóerő kiszámítása
Fp • kp = G • kG Fp = G • kG / kp ha kG / kp = 2 Fp = 1200 N

44 A nyomó- és nyíróerők kiszámítása
Fk = Fp (G) • sin α Fny = Fp (G) • cos α Fk = 1600 N Fny = 805 N α

45 A nyomóerő eloszlása az ízületi felszínen

46 A térdízületre ható erők
Fq Fp Fkq Fh Fkh kp kh kk Fk Fkp Fny G G – súlyerő Fq – téérdfeszítő erő Fp – patella ínra ható erő Fh – térdhajlító erő Fkp- patello-fermurális nyomóerő Fk – nyomóerő Fny- nyíróerő Fkq – erőmérővel mért erő térdfeszítés során Fkh- erőmérővel mért erő térdhajlítás során kp – patella ín erőkar kh- térdhajlítók erőkarja kk- az erőmérés során mért erő erőkarja

47 A térdízület forgási tengelyének vándorlása

48 Az erőkar hosszának változása
lever arm (cm) 6 5 4 3 EXTENSOR FLEXORS 2 1 5 15 30 45 60 75 90 4.35 4.72 4.87 4.89 4.67 4.33 3.8 EXTENSOR FLEXORS 2.5 3.38 3.87 4.08 3.94 3.52 2.56

49 Forgatónyomaték a térdízületi szögek függvényében
torque (Nm) 140 120 100 80 flexors extensors 60 40 20 5 15 30 45 60 75 90 flexors 63.6 57.4 56.9 49.5 50.5 45.7 36.1 extensors 61.5 85.5 107.4 120.9 119.5 117 103.9

50 A hajlító és feszítő izmok erőkifejtésének aránya a térdízületi szögek föggvényében
Hans H. C. M. Savelberg1 and Kenneth Meijer2 The Effect of Age and Joint Angle on the Proportionality of Extensor and Flexor Strength at the Knee Joint. Journal of Gerontology, 2004, Vol. 59A, No. 11, 1120–1128

51 A térdfeszítő izmok húzóerejének kiszámítása
(Fp x kp) - (Fkq x kk) = 0 (Fp x kp) = (Fkq x kk) Fp = (Fkq x kk) x kp-1 Fq Fcp Fh kp kh Fp Fs Fc kk Fkq Fkh

52 MEASURING THE LENGTH OF PATELLAR TENDON
EUP-L33, Hz, 64 mm Hitachi, Electronic Ultrasound Scanner, EUB-405

53 MEASUREMENT OF PATELLAR LENGTH

54 MEASUREMENT OF TENDON LENGTH
L0 at M = 0 52.6 mm L at 0.1 M0 54.8 mm L at 0.4M0 57.1 mm

55 Húzóerő az izületi szögek függvényében
Force (N) 3000 2500 2000 extensors 1500 flexors 1000 500 5 15 30 45 60 75 90 extensors 1418 1814 2213 2479 2576 2727 2768 flexors 2072 1772 1515 1238 1299 1322 1506

56 EMG of Vastus lateralis
Mecc Torque-time curve EMG of Vastus lateralis

57 A patella ín maximális feszülése

58 A nyomóerő kiszámítása
Knee extensors Fq Fce = Fp cosf Knee flexors Fh Fp Fcf = Fh cos Fkq Fkh

59 Nyomóerő az izületi szög függvényében
extensors flexors Force (N) 3000 2748 2688 2686 2512 2500 2366 2080 2000 1681 1702 1500 1326 1312 1000 876 652 500 345 100 5 15 30 45 60 75 90 joint angle position (degree)

60 Fse =Fp sinf Fsf = Fh sin Nyíróerő Feszítők Hajlítók A C B Fq Fkq Fh
Fkh Fse =Fp sinf Feszítők C Fp Hajlítók Fsf = Fh sin B

61 Nyíróerő az izületi szög függvényében
61

62 Maximális nyomó és nyíróerők

63 Fcp = (Fq cos g ) + ( Fp cos g )
Nyomóerő a patello-femurális izületben Fq Fcp = (Fq cos g ) + ( Fp cos g ) Fcp Fq Fp g Fcp Fp g Fkq Fkh

64 Nyomóerő a patello-femurális izületben
Compression force (N) 2500 2168 2088 2100 2085 1763 2000 1288 1500 1000 645 500 5 15 30 45 60 75 90 angle (degrees)

65

66 Citation: Trilha Junior M, Fancello EA, Roesler CRM, More ADO
Citation: Trilha Junior M, Fancello EA, Roesler CRM, More ADO. Three-dimensional numerical simulation of human knee joint mechanics. Acta Ortop Bras. [online]. 2009;17(2): Available from URL:

67 Patella és a patella mozgása