Erőhatások az ízületekben

Az előadások a következő témára: "Erőhatások az ízületekben"— Előadás másolata:

1 Erőhatások az ízületekben

2 Forgatónyomaték = k M=F•k F m1=50kg m2=150kg k1=3m k2=1m M1=m1•g•k1
90˚ F m1=50kg m2=150kg k1=3m k2=1m = M1=m1•g•k1 M2=m2•g•k2 = 1500Nm Egyensúly esetén a forgatónyomatékok megegyeznek!

3 Külső erő forgatónyomatéka a térdízületben
Példa Külső erő forgatónyomatéka Statikus helyzetben m r α mg k m= 5 kg r= 0,2 m α= 45 k = r • cos 45° k = 0,14 m M=7Nm Külső erő forgatónyomatéka a térdízületben

4 Külső erő forgatónyomatéka az ütő markolatánál
Tenisz szerva Példa F átl =657N F k=0.6m M=F•k k M=394.2Nm Külső erő forgatónyomatéka az ütő markolatánál

5 Az izomerő kiszámítása
M = F • kF Mi = Fi • ki Fi F • kF = Fi • ki Fi = F • kF / ki ki kF F

6 kF=75cm k km=3cm Ftartó=mg/2 mg=600N Ftartó=mg/2=300N
Mváll=Ftartó•k=225Nm k Mekkora lesz az izomerő? Fm Ftartó•k=Fm•km km=3cm (széles hátizom) Fm=7500N

7 Tehetetlenségi nyomaték
r = 10  = m r2 = 5 · 102 = 500 kg m2 m = 5 r = 10 m = 10  = m r2 = 10 · 102 = 1000 kg m2 r = 10 m = 5  = m r2 = 5 · 102 = 500 kg m2 r = 20 m = 5  = m r2 = 5 · 202 = 2000 kg m2 𝜃= 𝑚 𝑖 ∗ 𝑟 𝑖 2 M =   β

8 Forgatónyomaték számítása dinamikus körülmények között
Példa Mozgás vízszintes síkban (gravitációs erőtől eltekintünk) m= 5 kg l= 0,5 m m l t= 0,05 s  = 45 = 0,785 rad β = 314 1/s2 = 314 rad/s2

9 M = F • k F A statikus (izometriás erő) mérése k Biceps brachii
Brachialis Brachioradialis k M = F • k F

10 A három könyökhajlító forgatónyomatéka

11 Nyomaték egyensúly Nettó nyomaték = Mi – (MG1 + MG2) = 0
Izometriás kontrakció Mi > MG1 + MG2 Koncentrikus kontrakció Mi < MG1 + MG2 Excentrikus kontrakció

12 Az emberi test kardinális síkjai
A súlyponton mennek át és egymásra merőlegesek Frontális Tanszverzális Szagitális v. oldal

13 Lateromedial v. szélességi
KARDINÁLIS SÍKOK TENGELYEK Izületi mozgás Lateromedial v. szélességi FRONTÁLIS Közelítés - távolítás Anteroposterior v. mélységi feszítés - hajlítás OLDAL TRANSZVERZÁLIS Hosszúsági kifelé-befelé forgatás

14 Az izületi szög meghatározása
Bezárt (belső) 180° Bezárt (belső) 100° Anatómia (külső) 0° Anatómiai (külső) 80°

15 A végtagok súlyerejének hatása az ízületekre
d =mért  = d  d FGhúzó Transzverzális sík  FGnyíró FG

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

17 FG felbontása nyíró és kompressziós erőre
FGkompressziós Transzverzális sík FGny FG

18 Az izomerő (Fm) kiszámítása a quadricepsben
FG · kG = Fi · ki Fi Fi = FG · kG / ki ki kG FG

19 Az Fi erő nyomó- és nyíróerő komponens értékek kiszámítása
Fi = FG · kG / ki Fi Fik = Fi · cosa Finy Fik Finy = Fi · sin a a FG Fik – az izom által kifejtett erő nyomó vagy kompressziós (k) erő komponense; Finy - az izom által kifejtett erő nyíróerő (ny) komponense

20 Az eredő erő nyomó és nyíróerő komponensének kiszámítása
Finy = Fi · sin a Fi Fik = Fi · cos a Fik FGny = FG · cos  Finy a FGh= FG · sin  FGh  FGny FG Fnyíróeredő = Finy +(- FGny) Fkompresszióseredő = Fik + (- FGh)

21 Reakcióerő kiszámítása – Az ízületre ható erő
Fnyeredő = Finy +(- FGny) Fi Fkeredő = Fik + (- FGh) Fik Finy Fr FGh FGny FG

22 Reakcióerő kiszámítása
Gk Transzverzális sík Finy Gny Fi G Fik Fnyeredő = Finy + (-FGny) Fkeredő = Fik + FGk

23 A térdízületre ható erők meghatározása és számítása

24 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

25 Izomerő meghatározása dinamométer alkalmazásával
Fq = Fp Ff Mf = F1 · k1 Fhc Ff = F1 · k1 / kp kp Fh kh Mh = F2 · k2 Fp Fpc Fh = F2 · k2 / kh Fhny Fpny k2 k1 F1 F2

26

27 Fc = G G = 600 N Fk = 600 N Fny =?

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

29 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.

30 Guggoló helyzetben számolások alapján
Fpkompr = Fp • sin α Fpnyíró = Fp • cos α Guggoló helyzetben számolások alapján mg = 75kg Fk = 1600 N Fny = 805 N α

31 A nyomóerő eloszlása az ízületi felszínen
P = Fc / A a meniscusok csökkentik az ízületi felszínt érő nyomást

32 A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében

33 A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében

34 A nők és férfiak közötti különbség

35 Az izom húzóerejének változása az ízületi szögek függvényében

36 A nyomaték változása az ízületi szögek függvényében

37 A patella ín maximális feszülése

38 A nyomóerő kiszámítása
Térdfeszítők Fq Fpk = Fp cosf Térdhajlítók Fh Fp   Fhk = Fh cos Fkq Fkh Az eredő nyomóerőhöz a felső szegmensek súlyerejét hozzá kell adni.

39 Nyomóerő az ízületi szög függvényében

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

41 Nyíróerő az ízületi szög függvényében

42 Erőhatások a gerincoszlopon

43 Terhelés az ágyéki csigolyákon

44 Porckorongok Annulus fibrosus Nucleus pulposus

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

46 Minimum és maximum értékek
Reggel kb. egy cm-el magasabbak vagyunk, estére a víz egy része kiszorul

47 Annulus fibrosus (rostos porc)

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

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

50 A nyomás csökkentése a nukleus pulposusban

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

52 Erőhatások a gerincoszlopon

53 Gerincoszlop terhelése különböző testhelyzeteknél

54

55

56

57

58

59

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

61 Nyomóerő Nyíróerő Nyomóerő

62 Fs · ls = Fi · li Msúlyerő = Fs · ls Fs ls Fizom li Mi = Fi · li
Tövisnyúlvány (processus spinosus) Fs ls Fizom li Mi = Fi · li Fs · ls = Fi · li

63 Fskomp =Fs · cos 35o Fsny = Fs · sin 35o Fi 35º Fkompr = Fi + Fskomp

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

65

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

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

68

69

70 Fs: a személy súlya; Ft: a kézben tartott teher súlya
Fsny = Ft sin 35o Fi Fskomp =Fs cos 35o Fs Fteherny = Ft sin 35o 35 o Fteher Fteherkomp =Ft cos 35o Fc Fs: a személy súlya; Ft: a kézben tartott teher súlya

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

72 Ha 200 kg-ot tartunk Nyomóerő (Fc) Fc =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fi Fc = 4382 N Fkomp= N Nyíróerő (Fny) Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o) Fny = 373 N Fny=1405 N

73 200 kg a kézben Fkomprssziós = N

74 REAKCIÓERŐ Fny Fc Fr 35 o

75 200 kg a kézben NP  · 1,5 = N AF  · 5 = N

76 Dinamikus körülmények között
Fi = N m= 60 kg r= 0,2 m t= 0,01 s  = 5 = 0,087 rad  = 500/s = 8,7 rad/s ki=0,05m

77

78

79 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)

80 Lumbago

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

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

83 A porckorong alakjának változása
Nyújtás Nyugalom Nyomás

84 A porckorongsérv kialakulásának mechanizmusa

85

86 A teherkar változása az ágyéki csigolyáknál

87 A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra