A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA TÉRDIZÜLET VarumNormalValgum.

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

1

2 A TÉRDIZÜLET BIOMECHANIKÁJA

3

4 TÉRDIZÜLET

5 VarumNormalValgum

6 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

7 G. VARUMG. VALGUM 3° 5° 81° 87° 175° Élettani valgum

8 Ízületi felszínek Tibiofemural Medial and lateral Patellofemural

9

10

11 concave r = 80 mm convex r = 70 mm MediálisLaterális A tibia condylusainak alakja

12 A femur condylusainak alakja ML 40-45 

13 ML

14 MediálisLaterális convex concave

15 Transzlációs mozgás a térdízületben MedialisLateralis 6 mm 12 mm

16 A térdizület stabilzációja Menisci and capsule

17 L M

18 A meniscusok transzlációs mozgása FlexioExtenzio Meniscopatella rostok Meniscofemural szalag Semimembranosus ACL popliteus

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

20 Oldalsó (laterális) Oldalsó (mediális)

21 A térszalagok keresztmetszeti területe ELÜLSŐ KERESZTSZALAG 42 mm 2 HÁTSÓ KERESZTSZALAG 60 mm 2 MEDIÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 18 mm 2 LATERÁLIS OLDALSÓ KERESZTSZALAG 25 mm 2

22 Mozgás az izületben transzverzális síkban gördülésTranszláció (csúszás)

23 LM ForgásGördülés (forgás és transzláció)

24 A keresztszalagok szerepe

25

26 Patella mozgása

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

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

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

30

31 0o0o 15 o 30 o 45 o 60 o 75 o 90 o A forgásközéppont helyének változása

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

33 Rotáció

34 Hajlítás-feszítés mozgások közben

35 Kifelé-befelé rotáció

36 Forgás az anteroposterior tengely körül

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

38

39 Erőhatások 1.Húzó 2.Nyomó 3.Nyíró 4.Torzió

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

41 F k = G G = 600 N F k = 600 N F ny = 0 N G F k = nyomó erő(kompressziós) F ny = nyíróerő F k = nyomó erő(kompressziós) F ny = nyíróerő Forgástengely Forgástengely

42 F p k p = G k G F p = G k G / k p Fp = 1200 N ha k G / k p = 2 A patella ínra eső húzóerő kiszámítása

43 F k = F p (G) sin α α F ny = F p (G) cos α  F k = 1600 N  F ny = 805 N A nyomó- és nyíróerők kiszámítása

44 A nyomóerő eloszlása az ízületi felszínen

45 FqFq FpFp F kq FhFh F kh kpkp khkh k FkFk FkpFkp F ny G A térdízületre ható erők 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

46 0o0o 15 o 30 o 45 o 60 o 75 o 90 o A térdízület forgási tengelyének vándorlása

47 Az erőkar hosszának változása

48 J. Appl. Biomechanics 1999 ; izomhosszszámítás.pdf

49 5153045607590 0 1 2 3 4 5 6 EXTENSOR FLEXORS 4.354.724.874.894.674.333.8 2.53.383.874.083.943.522.56 Az erőkar hosszának változása EXTENSOR FLEXORS lever arm (cm)

50 5153045607590 0 20 40 60 80 100 120 140 flexors extensors 63.657.456.949.550.545.736.1 61.585.5107.4120.9119.5117103.9 Forgatónyomaték a térdízületi szögek függvényében torque (Nm) flexors extensors

51 Knapik et al. 1982

52 FqFq FpFp F kq FhFh F kh kpkp khkh k k F c F cp F s (Fp x kp) - (Fkq x kk) = 0 (Fp x kp) = (Fkq x kk) Fp = (Fkq x kk) x kp -1 A térdfeszítő izmok húzóerejének kiszámítása

53 A patella ín hosszának mérése ultrahang segítségével Hitachi, Electronic Ultrasound Scanner, EUB-405 EUP-L33, 75 Hz, 64 mm

54 A patella ín hosszának meghatározása különböző izometriás forgatónyomatéknál

55 L 0 at M = 0 L at 0.1 M 0 L at 0.4M 0 52.6 mm 54.8 mm 57.1 mm A patella ín hosszának meghatározása a patella csúcsa és a tiberositas tibiae között

56 5153045607590 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1418181422132479257627272768 2072177215151238129913221506 Húzóerő az ízületi szögek függvényében extensors flexors Force (N) extensors flexors

57 Torque-time curve EMG of Vastus lateralis M ecc A térdfeszítő izmok nyújtása során megnövekedett feszülés, amelynek hatására a patella ín megnyúlik

58 A patella ín maximális feszülése

59 A nyomóerő kiszámítása Knee extensors F ce = Fp cos  Knee flexors F cf = Fh cos  FqFq FpFp F kq FhFh F kh

60 1326 1681 2080 2366 2512 2686 2748 2688 1702 1312 876 652 345 100 5153045607590 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 extensorsflexors Nyomóerő az ízületi szög függvényében Force (N) joint angle position (degree)

61 Nyíróerő F se =Fp sin  Feszítők Hajlítók F sf = Fh sin  FpFp C A B FqFq F kq FhFh F kh

62 Nyíróerő az ízületi szög függvényében

63 Maximális nyomó és nyíróerők

64 F pk = (F q cos  F p cos  FqFq FpFp F kq F kh F pk F pk Fq Fp   Nyomóerő a patello-femurális ízületben

65 645 1288 1763 2088 2100 2168 2085 5153045607590 0 500 1000 1500 2000 2500 Compression force (N) angle (degrees) Nyomóerő a patello-femurális ízületben

66 Az antagonista együttes aktiváció (koaktiváció) létrejötte a feszítő és hajlító izmok nyíróerő komponense következtében

67

68 A térdhajlító és térdfeszítő együttes kontrakcióját kifejező EMG aktivitás Co-activation of the quadriceps and hamstring muscles during isokinetic leg extension and flexion movements is evident in varying degrees at angularvelocities up to 6.98 rad.s -1 (400°.s -1 ) (Osternig et al., 1986; Baratta et al., 1988; Amiridis et al., 1996; Kellis and Baltzopoulos, 1997; Aagaard et al., 2000). térdfeszítő térdhajlító forgatónyomaték

69 Fáradás előtt Fáradás után A quadriceps forgatónyomaték és a biceps femoris EMG aktivitás kapcsolata

70 Hajlítók/feszítők erő (forgatónyomaték) aránya Hagyományos arány: Izometriás H/Q arány Koncentrikus (izokinetikus) H/Q arány Funkcionális arány: Hajlító maximális excentrikus erő/ feszítő maximális koncentrikus erő

71 A térdfeszítők és hajlítók erőkifejtésének aránya (izometrikus kontrakció) Forgatónyomaték Erő

72 Devan et al. 2004 Influence of contraction velocity Female athletes

73 Nők Férfiak Hcon/Qcon arány Labdarúgók, Röplabdászók, Kosárlabdázók Rosene et al. 2001

74 Coomb and Gabutt 2002 A Hecc/Qcon ratio of 1.0 would be the recommendation. Forgatónyomaték – ízületi szög kapcsolat koncentrikus és excentrikus kontrakció alatt feszítőknél és hajlítóknál

75 Coomb and Gabutt 2002 60  /s Hamstring/quadriceps strength ratio

76 Hcon/Qcon 30  /s 240  /s H/Q arányok Hexc/QconHcon/Qexc 0,58 0,74 0,89 1,05 0,27 0,28

77 Elite Sub- elite Influence of contraction velocity Soccer players Rahnama et al. 2005

78

79 BROCKETT, C. L., D. L. MORGAN, and U. PROSKE. Predicting Hamstring Strain Injury in Elite Athletes. Med. Sci. Sports Exerc.,Vol. 36, No. 3, pp. 379–387, 2004. Effect of hamstring strain injury on optimum angle and H/Q ratio

80 Injured Uninjured Antagonist concentric and agonist concentric strength ratio

81 Injured Hamstring Quadriceps Uninjured Left ● Right ○

82 During athletic activities, agonist muscles produce concentric work to accelerate the limb, whereas antagonist muscles generate eccentric work to control this concentric work and prevent joint overloading. Because of this, it has been suggested that the concentric and eccentric agonist/antagonist strength ratio may not be functionally relevant (Aagaard et al., 1998). Rational for calculating antagonist eccentric and agonist concentric strength ratio Aagaard et al. (1995; 1998) further suggested that functionally more important ratios are created by dividing the eccentric strength of the antagonist muscle by the corresponding concentric strength value of the agonist muscle (Antecc/Agocon strength ratio) in an isokinetic evaluation. The Antecc/Agocon ratio is velocity dependent and increases proportionately with test velocity (Perrin, 1993; Dvir, 1995).

83 Summary Jean-Louis Croisier: Factors Associated with Recurrent Hamstring Injuries. Sports Med 2004; 34 (10): 681-695 Knee flexors and extensors

84 Reinking (1991) reported the eccentric/concentric ratios for the dorsiflexors of the ankle to be 1,45 and 1,50 for velocities of 30°/s and 90°/s respectively. Hartsell and Spaulding (1999) compared the ratios of invertor and evertor ankle muscles of healthy subjects with patients suffering from chronic unstable ankle at 4 different angular velocities (60°,120°, 180° and 240°/s. No significant difference in the eccentric/concentric ratios between patients and a corresponding controlgroup. Ankle musles

85 Kamenski et al. 2003 Ankle evertor (eccentric) /invertor ratio (concentric) Effect of strength training (six weeks)

86 Ankle Ec/Icc ratio Chronic ankle instability (CAI) and healthy subjects Yildiz et al. 2003

87 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 hajlító és feszítő izmok erőkifejtésének aránya a térdízületi szögek föggvényében