Erőhatások az emberi testen

Az izületekre ható erők meghatározása és számítása

A végtagok súlyerejének hatása az izületekre d =mért  = 180 - d  d FGh Transzverzális sík  FGny FG

A FG súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása d =megmért  = 180 - d  = ’  = ’ FGny = FG cos  FGh= FG sin   d FGh ’  FG FGny

FGk Transzverzális sík FGny FG

Az izomerő (Fm) kiszámítása FG · lG = Fi · li Fi Fi = FG · lG / li li lG FG

Az Fi erő nyomó- és nyíróerő komponens értékek kiszámítása Fi = FG · lG / li Fi Fik = Fi · cosa Fik Finy Finy = Fi · sin a a FG

Az Fm erő nyomó- és nyíróerő komponensének kiszámítása Finy = Fi · sin a Fi Fik = Fi · cos a Fik FGny = FG · cos  Finy a FGh= FG · sin  åFiny = Finy +(- FGny) FGh  FGny åFk = Fik + (- FGh) FG

A REAKCIÓERŐ KISZÁMÍTÁSA åFny = Finy +(- FGny) Fi åFk = Fik + (- FGh) Fik Finy Fr FGh FGny FG

åFny = Finy + (-FGny) åFk = Fik + FGk Finy Fi Fik Transzverzális sík

A térdizületre ható erők meghatározása és számítása

Fq = Fp Ff Mf = F1 · k1 Ff = F1 · k1 / kp Fh Mh = F2 · k2 Fp Fhc Ff = F1 · k1 / kp kp Fh kh Mh = F2 · k2 Fp Fpc Fh = F2 · k2 / kh Fhny Fpny k2 k1 F1 F2

Fc = G G = 600 N Fc = 600 N Fs = 0 N

Fp • kp = G • kG Fp = G • kG / kp ha kG / kp = 2 Fp = 1200 N

A patella ínra eső húzóerő (Fp) Nyomóerő a térdizületben hajlított térdű állás közben G A patella ínra eső húzóerő (Fp) Fq Nyomóerő (Fny) ha kp kG Fp akkor Fny A fenti számítás akkor valós, ha az Fp és G hatásvonala merőleges az izület transzverzális síkjára, mint a példánkban. Amennyiben nem merőlegesek ezek az erők a transzverzális síkra, akkor az Fp és G erőknek nem csak nyomó, hanem nyíróerő komponense is lesz, amely kismértékben csökkenti a nyomóerő nagyságát.

Fc = Fp (G) • sin α Fs = Fp (G) • cos α Fc = 1600 N Fs = 805 N α

A nyomóerő eloszlása az izületi felszínen Fc = F / A 2007.05.07.

A térdizület forgási tengelyének vándorlása

A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében

A nyomaték változása az izületi szögek függvényében

A nők és férfiak közötti különbség

Az izom húzóerejének változása az izületi szögek függvényében

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

A patella ín maximális feszülése

A nyomóerő kiszámítása Térdfeszítők Fq Ffc = Fp cosf Térdhajlítók Fh Fp   Fhc = Fh cos Fkq Fkh

Nyomóerő az izületi szög függvényében

Ffny =Fp sin Fhny = Fh sin Nyíróerő Feszítők Hajlítók A C B Fq Fkq Fkh Ffny =Fp sin Feszítők C Fp   Hajlítók Fhny = Fh sin B

Nyíróerő az izületi szög függvényében

Erőhatások a gerincoszlopon

Terhelés az ágyéki csigolyákon

PORCKORONGOK

A vastagságuk 3 - 9 mm között változik. A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki.

Annulus fibrosus

Függőleges tengely körül Transzláció Oldalirányú Felfelé és lefelé Előre és hátra Rotáció Laterális Függőleges tengely körül Előre-hátra

A nukleus pulposusban nyomóerő hatására növekszik a feszültség, amely nyújtóerőt fejt ki az annulus fibrosus kollagén rostjaira F 1,5 F 0,5 F 5,0 F

A nyomás csökkentése a nukleus pulposusban

A porckorong vastagságának változása tartós nyomás alatt 1.4 mm 2.0 mm Vastagság 2011.09.19

A NYOMÓ-, A NYÍRÓ-, ÉS A REAKCIÓERŐK KISZÁMÍTÁSA AZ ÁGYÉKI CSIGOLYÁKRA

Nyomóerő Nyíróerő Nyomóerő

Ms = Fs · ls Fs ls Fi li Mi = Fi · li Fs · ls = Fi · li

Fny = Fs · sin 35o Ftc =Fs · cos 35o Fi 35º Fc = Fi + Ftc

Az izom által kifejtett erő nagysága li = 0.05 m Fs = 450 N ls = 0.1 m 1350 N 4500 N Fi = 900 N

Nyomóerő (Fc) Fc =(Fs cos 35o ) + Fi =368 + 900 Fc = 1268 N Nyíróerő (Fny) Fny = (Fs sin 35o) Fny = 258 N

1268 NP  1268 · 1,5 = 1902 N AF  1268 · 5 = 6340 N

NYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐK Fi Ft ki kt Fs ks

35 o Ftny = Ft sin 35o Fi Ftc =Ft cos 35o Ft Fsny = Fs sin 35o Fsc =Fs cos 35o Fc

Fi = 3850 N Fi Ft ki = 0.05 m ki Ft = 450 N kt kt = 0.25 m Fs = 200 N ks = 0.4 m ki kt Fs ks Fi = 3850 N

Nyomóerő (Fc) Fc =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fi Fc = 4382 N 20 257 N Nyíróerő (Fny) Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o) Fny = 373 N 1405 N

REAKCIÓERŐ Fny Fc Fr 35 o

20 257 N

200 kg a kézben NP  20 000 · 1,5 = 30 000 N AF  20 000 · 5 = 100 000 N

Dinamikus körülményben Fi = 41 760 N m= 60 kg r= 0,2 m t= 0,01 s  = 5 = 0,087 rad  = 500/s = 8,7 rad/s

A jelentős porckorong degeneráció állandó stresszhatás alatt tartja a csigolyatest elülső részét a hajlítás során, amely hozzájárul az ezen a részen kialakuló csontritkuláshoz. (Pollintine et al. 2004)

A forgás középpont vándorlása

Lumbago

Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1) Egyenes állás: 100 % Fekvés nyújtott tettel: 25 % Ülés egyenes háttal: 140 % Állás törzsdöntéssel: 150 % Ülés törzshajlítással: 180 %

A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra

KÖSZÖNÖM FIGYEKMÜKET

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYEKMÜKET

PORCKORONGOK A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki. A vastagságuk 3 - 9 mm között változik.

Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1) Egyenes állás: 100 % Fekvés nyújtott testtel: 25 % Ülés egyenes háttal: 140 % Állás törzsdöntéssel: 150 % Ülés törzshajlítással: 180 %

A porckorongok szerkezete Víz: Nucleus pulposus: 65-88 %, Annulus fibrosus: 25-30 % Collagen: Nucleus pulposus: 6-25 %, Annulus fibrosus: 70 %

A porckorong alakjának változása Nyújtás Nyugalom Nyomás

Nyomáseloszlás Külső erő Nyomóerő Nucleus pulposus Annulus fibrosus Nyújtóerő

A porckorongsérv kialakulásának mechanizmusa

A teherkar változása az ágyéki csigolyáknál 2005.05.02.

Az üléstámla döntöttségének és alakjának hatása 100 % 80 % 70 % 60 %

A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra

NYOMÓ-, NYÍRÓ-, ÉS REAKCIÓERŐK Fm Ft LFm LFt Fw LFw

Fm = 3850 N Fm x lFm = (Ft x lFt) + (Fs x lFw) Fm Fm = (Ft x lFt) + (Fs x lFw) x lFm -1 Ft lFm = 0.05 m Ft = 450 N lFt = 0.25 m Fs = 200 N lFw = 0.4 m lFm lFt Fs lFw Fm = 3850 N

Nyomóerő (Fk) Fk =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fm Fk = 4382 N Nyíróerő (Fny) Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o) Fny = 373 N

A FG súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása d =megmért  = 180 - d  = ’  = ’ FGny = FG cos  FGh= FG sin   d FGh ’  FG FGny

Kettő vagy több csont összeköttetése inak, szalagok és izmok által Izület Kettő vagy több csont összeköttetése inak, szalagok és izmok által 148 Mozgatható csont 147 izület