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 Ízületi 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
6 mm 12 mm Mediális Laterális

14 A térdizület stabilizációja
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 ízületben 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’) Hosszúsági – forgás (y-y’) Anterior-posterior – közelítés-távolítás (z-z’) Transverzális

29 Latero-mediális 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 Forgás az anteroposterior tengely körül

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

38 Erőhatások Húzó Nyomó Nyíró Torziós

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

40 Leegyszerűsítés! Fc = G G = 600 N Fk = 600 N Fny =0N

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

42 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.

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

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

45 A térdízületre ható erők
Fq Fp Fkq Fh Fkh kp kh kk Fk Fkp Fny G G – súlyerő Fq – térdfeszítő 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- a mért izometriás erő erőkarja

46 A térdízület forgási tengelyének vándorlása

47 A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében
Erőkar 60o 75o 0o 90o

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 J. Appl. Biomechanics 1999 ; izomhosszszámítás.pdf

50

51 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

52 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

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

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

55 MEASUREMENT OF PATELLAR LENGTH

56 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

57 Húzóerő az ízületi 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

58 J. Appl. Biomechanics 1999 ; izomhosszszámítás.pdf

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

60 A patella ín maximális feszülése

61 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.

62 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)

63 Nyomóerő az ízületi szög függvényében

64 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

65 Nyíróerő az ízületi szög függvényében
65

66 Maximális nyomó és nyíróerők

67 Nyomóerő a patello-femurális izületben
Fq Fcp = (Fq cos g1 ) + ( Fp cos g2 ) Fcp Fq Fp g1 Fcp Fp g2 Fkq Fkh

68 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)

69 Térdhajlítók iEMG-szög kapcsolata
H. Onishi et al. / Journal of Electromyography and Kinesiology 12 (2002) 399–406 (pdf:EMG/EMGjointangle Térdhajlítók iEMG-szög kapcsolata Fig. 4. Torque-angle and EMG-angle relationships during maximum isokinetic knee flexion in the prone position. a) Torque, b) ST, c) SM, d) BF long, e) BF short.

70

71

72 Kifelé-befelé rotáció

73 Vége

74 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:

75 Patella és a patella mozgása