A GERINCOSZLOP BIOMECHANI KÁJA
91
A GERINCOSZLOP A GERINCOSZLOP BIOMECHANI BIOMECHANI KÁJA KÁJA
description
A GERINCOSZLOP BIOMECHANI KÁJA. Gerincoszlop. - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of A GERINCOSZLOP BIOMECHANI KÁJA
A GERINCOSZLOP A GERINCOSZLOP BIOMECHANIBIOMECHANIKÁJAKÁJA
Gerincoszlop
A gerinc csontjai és izületei A gerinc (columna vertebralis) 33-35, nagyobbára feszes ízülettel összeillesztett, vagy alsó szakaszán össze is csontosodott csigolyából (vertebrae) álló, többszörösen görbült vázrész. A törzs és a nyak vázát, egyben a test csontos tengelyét is képezi. Felső végéhez a koponya illeszkedik. Háti szakasza a bordákkal és a szegycsonttal a mellkast alkotja. Ehhez rögzül felül a felső végtag csontos váza. Alul a gerinc keresztcsonti szakasza a medencecsontokkal az alsó végtag csontos övét alkotja. Csupán az első 24 csigolya valódi (vertebrae verae) csigolya. Az utolsó 9-11 csigolya oly nagymértékben módosul, hogy ezeket álcsigolyáknak (vertebrae spuriae) nevezzük. A koponyával közvetlenül érintkező első nyakcsigolya és még az utána következő második is annyira eltér a csigolyák általános alakjától, hogy az alábbi általános leírás rájuk nem érvényes. A valódi csigolyán megkülönböztetünk előretekintő, felülről lefelé fokozatosan nagyobbodó és magasodó, korong alakú csigolyatestet (corpus vertebrae). Ez szivacsos csontállományból áll, amelyet kívülről vékony, számos érrel átlyuggatott, porosus corticalis réteg fed. A csigolyatestek egymás felé lapos felszínekkel zárulnak. Ez a felszín szivacsos jellegű, de vékony üvegporc réteggel fedett. A csigolyatest hátrafelé gyenge függőleges vályút képez, ennek két oldalsó széléről ered a csigolyaív (arcus vertebrae), mely a csigolyatesttel a csigolyalyukat (foramen vertebrale) fogja közre. A csigolyalyukak összességükben alkotják a gerinccsatornát (canalis vertebralis). A csigolyaívről erednek a csigolyák nyúlványai: oldal felé és a legtöbb csigolyán kissé hátrafelé a harántnyúlvány (processus transversus), hátul középen a páratlan tövisnyúlvány (processus spinosus) és a felfelé, illetve lefelé irányuló páros ízületi nyúlványok (processus articularis superior et inferior), amelyek révén két szomszédos csigolya egymással két-két ízületet (tehát minden csigolya négyet) alkot. A haránt- és az íznyúlvány eredése előtt a csigolyaív felülről egy sekélyebb, és alulról egy mély bevágást mutat. Két szomszédos csigolya e bevágásai mindkét oldalon egy-egy nyílást, a csigolya közötti lyukat (foramen intervertebrale) alkotják
• NyakiNyaki ( 7 ) ( 7 )
• HátiHáti ( 12 ) ( 12 )
• ÁgyékiÁgyéki ( (55 ) )
• KeresztcsontiKeresztcsonti ( 5 ) ( 5 )
• FarokcsontiFarokcsonti (3 -5 ) (3 -5 )
Másodlagos görbület
Elsődleges görbület
Nyaki szakasz
Flexió, extenzió,
lateralis flexió,
rotáció
Laterális flexió,
rotáció,
kicsi flexió, extenzió
Flexió, extenzió,
laterális flexió,
Rotáció nagyon kevés
A CSIGOLYÁK IZÜLETEINEK ELHELYEZKEDÉSI IRÁNYA
Transzverzális Frontális sík
Nyaki
Háti
Ágyéki
Az ízületi felszínek dőlésszöge a
transztverzális síkhoz
Az ízületi felszínek dőlésszöge a
transztverzális síkhoz
Az ízületi felszínek dőlésszöge a frontális
síkhoz
Az ízületi felszínek dőlésszöge a frontális
síkhoz
Az oldalsík felé orientálódó ízületi felszínek az előre- hátrahajlítást támogatják (ágyéki csigolyák)
A frontális sík felé orientálódó ízületi felszínek az oldal irányú hajlítást támogatják (háti csigolyák)
Az 1. nyakcsigolya vagy fejgyám (atlas) az általános csigolyaidomtól nagymértékben eltér. Teste nincs, ezt elöl karcsú ív helyettesíti.
A 2. nyakcsigolya [axis] jobban hasonlít a többi nyakcsigolyához. Csak annyiban tér el tőlük, hogy teste felfelé a fognyúlványba megy át.
Az atlanto-occipitalis ízület: az ízületi rendszer koponya felőli része. Az ízvápa az atlasz homorú felső felszíne, az ízfej a condylus occipitalis domború felszíne. Ez az ízesülés kéttengelyű tojásízület (articulatio ellipsoidea), vízszintes helyzetű haránt és szagittális (elölről hátrafelé irányuló) tengellyel. A tojásdad ízfej és az ennek megfelelő ízvápa két tengely mentén működik. A két, egymásra merőleges ízületi tengely különböző hosszúságú. A vízszintes hosszabb tengely körül a fej hajlítása és nyújtása, a fejbólintás, az „igenlő” és az ellentétes, hátra irányuló mozgás kivitelezhető. A szagittális tengely mentén a váll felé irányuló „ejnye, ejnye” mozgás kivitelezhető. Az ízület két példányban szimmetrikusan a foramen occipitale magnum szélén és alatta helyezkedik el. Egy példányban való előfordulását monocondyliának hívják.
Az atlantoaxialis ízület: az articulatio atlantoaxialis az egytengelyű ízületek egyik formája (articulatio trochoidea), amelynél az ízület tengelye a csont hossztengelyével esik egybe. A függőleges tengelyű kúpízület tulajdonképpen három önálló ízület együttes működésével jellemezhető: 1: a dens elülső felszíne és az atlasz elülső ívének hátsó felszíne; 2 és 3: kétoldalt az atlasz alsó felszíni ovális ízületei és az axis felső ovális ízületei. Szalagkészülék feszíti be az ízfejet az ízvápába (tengely-csapágy mozgás). A komplex ízületben a fej forgatása, „tagadó” mozgása kivitelezhető. Az atlasz alsó ízfelszínei az axis felső ízfelszíneivel ízesülnek.
Függőleges erőhatások (pl. gravitációs erő ) dominancia
A súlyerő befolyása a csigolyák méretére.
A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki.
A porckorongok vastagsága 3 - 9 mm között változik.7
12
5
5
3-5
A porckorong és a csigolyatest vastagságának aránya
1/5 1/32/5
Minél nagyobb az arány, annál nagyobb a csigolyák közötti mobilitás
Háti Ágyéki Nyaki
Mozgásterjedelem
0 5 10 15 20 25
L5-S1
L3-L4
L1-L2
T11-T12
T9-T10
T7-T8
T5-T6
T3-T4
C7-T1
C5-C6
C3-C4
C1-C2
79
65
90
0 50 100
L
T
C
EXTENZIÓ - FLEXIÓ
White and Panjabi, 1978
0 5 10 15 20
L5-S1
L3-L4
L1-L2
T11-T12
T9-T10
T7-T8
T5-T6
T3-T4
C7-T1
C5-C6
C3-C4
C1-C2
35
76
56
0 20 40 60 80
L
T
C
LATERÁLIS FLEXIO
White and Panjabi, 1978
0 10 20 30 40 50
L5-S1
L3-L4
L1-L2
T11-T12
T9-T10
T7-T8
T5-T6
T3-T4
C7-T1
C5-C6
C3-C4
C1-C2
ROTÁCIÓ
14
60
102
0 50 100 150
L
T
C
White and Panjabi, 1978
Mozgásterjedelem az egyes csigolya ízületekben
15
8
1
10
1
47
8
10
8
12
11
10
11
11
12
18
8
8
17
6
7
Flexion - extension
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100
Izületi szög (fok)
90
56
92
Lateral flexion
Rotation
Cervical
Cervical
Cervical
MOZGÁSTERJEDELEM AZ EGYES CSIGOLYA IZÜLETEKBEN
MOZGÁSTERJEDELEM AZ EGYES CSIGOLYA IZÜLETEKBEN
10
4
6
3
6
7
3
6
6
3
6
6
3
6
6
3
6
6
4
6
6
5
6
6
5
6
5
5
6
3
10
7
2
12
10
2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Izületi szög (fok)
65
76
60
Flexion - extension
Lateral flexion
Rotation
Thoracal
Thoracal
Thoracal
MOZGÁSTERJEDELEM AZ EGYES CSIGOLYA IZÜLETEKBEN
12
8
2
12
7
2
14
7
2
15
8
2
16
7
2
20
3
4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100
Izületi szög (fok)
35
14
79Lumbar
Lumbar
Lumbar
Flexion - extension
Lateral flexion
Rotation
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0-15 35-49 50-64 65-77
Mo
zgás
terj
edel
em (f
ok)
Életkor (év)
L5-S1
L4-L5
L3-L4
L2-L3
L1-L2
A mozgásterjedelem változása az életkor függvényében
Flexió
Range of motion at the joints of lumbar vertebras at different ages
L1-L2
L2-L3
L3-L4
L5-S1
L4-L5
0
10
20
30
40
50
60
70
0-15 35-49 50-64 65-77
Életkor (év)
Mo
zgás
terj
edel
em (
fok)
L5-S1
L4-L5
L3-L4
L2-L3
L1-L2
A mozgásterjedelem változása az életkor függvényében
Laterális flexió
Range of motion at the joints of lumbar vertebras at different ages
L1-L2
L2-L3
L3-L4
L5-S1
L4-L5
Oldalirányú transzlációs (csúszás)
Transzáció felfelé és lefelé
Transzláció előre és hátra
Oldalirányú forgás (hajlítás)
Rotáció a függőleges tengely körül
Előre-hátra forgás (hajlítás)
Mozgási fajták és irányok a csigolyák között
Porckorongok
Annulus fibrosus
Nucleus pulposusFolyadék összenyomhatatlanNyomás minden irányban gyengítetlenül terjed
A gerincoszlop magasságának 20 - 33 %-át teszik ki.
A vastagságuk 3 - 9 mm között változik.
A CSIGOLYATEST ÉS A PORCKORONGOK MAGASSÁGÁNAK ARÁNYA
1/5 1/32/5
Minél nagyobb a kettő aránya (porkorong magasság/csigolyatest), annál nagyobb a
mozgékonyság
0,2 0,33 0,4
A porckorongok szerkezete
Víz:
Collagen:
Nucleus pulposus: 65-88 %, Annulus fibrosus: 25-30 %
Nucleus pulposus: 6-25 %, Annulus fibrosus: 70 %
65
25
88
30
0102030405060708090
100
NP AF
%
Víz
Kollagén
6
65
25
70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
NP AF
%
Minimum és maximum értékek
Reggel kb. egy cm-el magasabbak vagyunk, estére a víz egy része kiszorul
Nyújtás Nyugalom Nyomás
A porckorong alakjának változása
NUCLEUS PULPOSUS ELHELYEZKEDÉSE
NYAKI HÁTI ÁGYÉKI
4 - 4 - 24 - 3 - 34 - 3 - 3
A porckorong vastagságának változása tartós nyomás alatt
1.4 mm 2.0 mm
Vastagság
Nyomáseloszlás
Külső erő
Nucleus pulposus
Annulus fibrosus
Nyújtóerő
Nyomóerő
Nyomás hatására bekövetkező feszülés iránya a nucleus pulposusban
Hajlítás hátra
Hajlítás előre
Hajlítás oldalra Torzió
A porckorongsérv kialakulásának mechanizmusa
A forgási középpont vándorlása
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)
Lumbago - isiász
Erőhatások a gerincoszlopon
occ-C1
C7- T1
occ-C1: 1.3 Nm
occ-C1: 1.5 Nm
occ-C1: -0.2 Nm
C7- T1: 4.3 Nm C7- T1: 1.2 Nm C7- T1: -1.7 Nm
NYAKI SZAKASZ
Előre hajlítás Hátra hajlításNormál
Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)Nyomóerő az ágyéki szakaszra (L5-S1)
Egyenes állásEgyenes állás: 100 %: 100 %
Fekvés nyújtott testtelFekvés nyújtott testtel: 25 %: 25 %
Ülés egyenes háttalÜlés egyenes háttal: 140 %: 140 %
Állás törzsdöntésselÁllás törzsdöntéssel: 150 %: 150 %
Ülés törzshajlítássalÜlés törzshajlítással: 180 %: 180 %
A teherkar változása az ágyéki csigolyáknál
Az üléstámla döntöttségének és alakjának hatásaAz üléstámla döntöttségének és alakjának hatása
100 % 80 % 70 % 60 %
A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszraA nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra
A nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszraA nyomóerő csökkentése az ágyéki szakaszra
A NYOMÓ-, A NYÍRÓ-, ÉS A REAKCIÓERŐK KISZÁMÍTÁSA
AZ ÁGYÉKI CSIGOLYÁKRA
Nyomóerő
Nyomóerő
Nyíróerő
ls
Fs
Msúlyerő = Fs · ls
li
Fizom
Mi = Fi · li Fs · ls = Fi · li
Tövisnyúlvány (processus spinosus)
35º
Fskomp =Fs · cos 35o Fsny = Fs · sin 35o
Fi
Fkompr = Fi + Fskomp
li = 0.05 m
Fs = 450 N
ls = 0.1 m
Fi = 900 N
issi llFF /)(
Az izom által kifejtett erő nagysága
1350 N
4500 N
Terhelés a porckorongonCsak az izomerővel számolva
Fkomp =(Fs cos 35o ) + Fi =368 + 900
Fkomp = 1268 N
Nyomóerő (Fc)
Fny = (Fs sin 35o)
Fny = 258 N
Nyíróerő (Fny)
NP 1268 · 1,5 = 1902 N
AF 1268 · 5 = 6340 N
Fkomp=1268N
Fs
Fteher
Fi
Fc
35 o
Fsk
omp
=Fs
cos
35o
Fte
her ko
mp =
Ft c
os 3
5o
Fsny = Ft sin 35o
Fteherny = Ft sin 35o
Fs: a személy súlya; Ft: a kézben tartott teher súlya
Fs
Ft
Fi
ks
kt
kiki = 0.05 m
Fs = 450 N
ks = 0.25 m
Ft = 200 N
kt = 0.4 m
Fi = 3850 N
isstti kkFkFF /))()((
Fc =(Ft cos 35o ) + (Fs cos 35o) + Fi
Fc = 4382 N
Fny =(Ft sin 35o ) + (Fs sin 35o)
Fny = 373 N
Nyomóerő (Fc)
Nyíróerő (Fny)
Fkomp=20 257 N
Fny=1405 N
Ha 200 kg-ot tartunkFt=200N
Fkomprssziós = 20 257 N
200 kg a kézben
35 o
Fc
Fny
Fr
REAKCIÓERŐ (Ft=200N)
NFFF nycr 439822
NP 20 000 · 1,5 = 30 000 N
AF 20 000 · 5 = 100 000 N
Reakcióerő alapján:
ha 200 kg a kézben
2
22
t
rm
t
rmM
m= 60 kg r= 0,2 m
t= 0,01 s = 5 = 0,087 rad
= 500/s = 8,7 rad/s
Nmt
rmM 2088
01,0
087,004,0602
Fi = 41 760 N
Dinamikus körülmények között
ki=0,05m
1. Ungváry Gy.: Munkaegészségtan. Budapest 20002. Molnár J., Ungváry Gy.: Munkavédelem. Gyakorlati tanácsadó a munkabiztonság, munkaegészségügy, munkahigiené és foglalkozás-egészségügy területén. Budapest 19993. Plette R.: Psyches megterhelés és mérések lehetőségei. Munkavédelmi tájékoztató 1999 4. Dr. Morvai Veronika, Dr. Ungváry Gy.: Foglalkozás-orvostani gyakorlati jegyzet 2007
Vége
ROTATION
80 - 90°
75°
20°20° 20°
20°
60 -70°20 -30°
30 -40°
Trunk flexion, hip flexion
Initial position
flexion
60 fok
Hip flexion
90 - 120 fok
Trunk flexion + hip flexion
