A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA

TÉRDIZÜLET

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

Izületi felszínek Patellofemural Tibiofemural Medial and lateral

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

A femur condylusainak alakja 40-45 L M

M L

Laterális Mediális convex concave

Transzlációs mozgás a térdízületben Medialis Lateralis 6 mm 12 mm

A térdizület stabilzációja Menisci and capsule

M L

A meniscusok transzlációs mozgása Extenzio Flexio Meniscopatella rostok Meniscofemural szalag ACL Semimembranosus popliteus 2011.03.23.

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

Oldalsó (mediális) Oldalsó (laterális)

A térszalagok keresztmetszeti területe ELÜLSŐ KERESZTSZALAG 42 mm2 HÁTSÓ KERESZTSZALAG 60 mm2 MEDIÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 18 mm2 LATERÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 25 mm2

Mozgás az izületben transzverzális síkban gördülés Transzláció (csúszás)

M L Forgás Gördülés (forgás és transzláció)

A keresztszalagok szerepe

Patella mozgása

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

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

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

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

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

Rotáció

Hajlítás-feszítés mozgások közben

Kifelé-befelé rotáció

Forgás az anteroposterior tengely körül

ROM Flexion-Extension Abduction-Adduction 30 140 45 Rotation

Erőhatások Húzó Nyomó Nyíró Torzió 2011.03.30.

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

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

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

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

A nyomóerő eloszlása az ízületi felszínen

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

A térdízület forgási tengelyének vándorlása

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

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

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

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 2011.04. 13.

MEASURING THE LENGTH OF PATELLAR TENDON EUP-L33, 75 Hz, 64 mm Hitachi, Electronic Ultrasound Scanner, EUB-405

MEASUREMENT OF PATELLAR LENGTH

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

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

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

A patella ín maximális feszülése

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

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)

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

Nyíróerő az izületi szög függvényében 61

Maximális nyomó és nyíróerők

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

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)

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):18-23. Available from URL: http://www.scielo.br/aob.

Patella és a patella mozgása