Biomechanika Stawów biodrowo krzyżowych.

Biomechanika jest dziedziną nauki zajmującej się rozpatrywaniem ruchu w rzeczywistych warunkach, podczas gdy na układ działają siły zewnętrzne jak i wewnętrzne. Gdy ciało ludzkie przeciwdziała sile grawitacji i bezwładności jak i innym siłom o przeciwnym kierunku i zwrocie w punkcie odniesienia.

Badanie zasad i warunków, w jakich siły powodują ruch organizmów żywych wymaga znajomości ich struktury. Strukturą ruchu są składowe ruchu oraz określające je wielkości. Znajomość struktury umożliwia ocenę prawidłowości przejawianej aktywności. Dziedzina ta, jako nauka badawcza, oparta jest na obiektywnej analizie, poczynionych obserwacji oraz sił wpędzających łańcuch kinematyczny w ruch.

Czynność każdego stawu jest pierwotnie określona przez kształt powierzchni stawowych, ich wzajemne dostosowanie oraz sposób ich wzajemnego połączenia w przestrzeni. Z podstawowej wiedzy na temat budowy stawów wiadomo, że aby siły działające na chrząstkę rozkładały się równomiernie, wywierając nacisk na optymalnie dużą jej powierzchnie, a ta powierzchnia wyścielająca staw, mogła się zwiększać, musi o na wykazywać znaczną elastyczność.

Istnieje wiele rodzajów połączeń stawowych, o różnych stopniach swobody. Stawy kluliste i eliptyczne, siodełkowe i inne. Zestawienia elementów w przestrzeni o różnych stopniach swobody, stawy wielo osiowe i jedno osiowe.

Mc Conaill, twierdzi, że powierzchnie stawowe nie sa w pełni płaskie, czy kuliste. W rzeczywistości wszystkie powierzchnie stawowe zawierają pewien stopień krzywizny, który nie jest jednolity, ale zmienia się od jednego punktu do drugiego. Klasyfikując je na powierzchnie stawowe, jajowate lub siodełkowate.

Zgodnie z konwencjonalną klasyfikacją połączenia dzieli się na synarthroses, połączenia ścisłe i połączenia wolne tj. diarthroses, które dzieli się na stawy rzeczywiste i półstały. Stawy rzeczywiste mają miedzy elementami szparę stawową, pólstawy z kolei cechuje niekompletna szpara stawowa.

Zwykło się uważać, że stawy krzyżowo biodrowe, są stawami o ograniczonym stopniu swobody. Jako dwie powierzchnie uchowate, kości krzyżowej i analogiczna powierzchnia kości biodrowej. Ograniczone przez torebką stawową o krótkich włóknach. Staw ten, ma ograniczoną swobodę ruchu, poprzez silny aparat więzadłowy oraz duże grupy mięśniowe, stabilizujące staw z konieczności tworzenia stabilnej i zwartej struktury podtrzymującej kolumnę kręgosłupa, jako rusztowania dla narządów wewnętrznych i mięśni. Główną strukturą stabilizacyjna są więzadła, mocowane wewnątrz jamy stawowej, jak i poza nią, Wewnątrz stawu znajduje się więzadło międzykostne krzyżowo biodrowe, z zewnątrz, staw ograniczają więzadła krzyżowo biodrowe brzuszne i grzbietowe. Ten aparat więzadłowy dodatkowo wzmacniany jest przez grupę więzadeł: biodrowo lędźwiowych, krzyżowo guzowych i krzyżowo kolcowych.

Stawy krzyżowo biodrowe, zachowują pewne możliwości ruchowe i cechują się jednocześnie swoistą stabilnością dzięki działającemu mechanizmowi, na który wydatkowana jest pewna energia.

Mechanizm stabilizacyjny oparty jest na dwóch filarach. Mechanizmach współfunkcjonujących ze sobą i wzajemnie się uzupełniających.

Poprzez anatomiczne uwarunkowania budowy stawu, w pozycji wyprostnej na staw działają siła ścinająca, zorientowana równolegle do powierzchni stawu i zorientowana prostopadle siła kompresyjna.

Wartość siły działającej prostopadle do powierzchni stawu powoduje zwiększenie zwartości stawu, a tym samym ograniczając jego ruchomość. Wynikiem, czego elementy zabezpieczone są przed podwichnięciem, wniosek, im większa wartość obciążenia o kierunku prostopadłym, tym większa stabilność.

Dla zrównoważenia sił działających w osi stawu, niezwykle istotną rolę odgrywa budowa powierzchni stawowej oraz struktura chrząstki wyścielającej jamę stawu. Tkanka ta może przybierać różną formę poprzez gładką do szorstkiej, powierzchnia stawowa tym samym może przybierać formy od płaskiej do pofałdowanej.

Wartości momentów sił działających w mechanizmach zamknięcia strukturalnego i siłowego w swoim efekcie modyfikują i wpływają na budowę makroskopową powierzchni stawowych.

Staw biodrowo krzyżowy, jako staw płaski warunkuje transmisje sił poprzecznych i zginających.

Dla sił poprzecznych działających na staw biodrowo krzyżowy, siła boczna spowoduje przesunięcie elementów kostnych względem siebie, aż do momentu zadziałania oporu struktur ograniczających staw biernie tj. więzadeł lub czynnie, mięśni. Istnienie sił poprzecznych stwarza ryzyko wystąpienia urazów, w związku z zachwianą liniową orientacją członów kostnych.

Siła zginająca, będzie cechować się wpływem momentu zginającego, dla stawu płaskiego to w efekcie działanie powodujące, że ramię siły działającej na więzadła stabilizujące będzie największe z możliwych. Wynikiem, czego przyłożona siła spowoduje przesunięcie, które będzie przechyleniem bocznym jednego z elementów kostnych. Dojdzie tym samym do niesymetrycznego rozszerzenia szpary stawu po jednej stronie. Położenie punktu kontaktu kości zaś, przemieści się na krawędź ich powierzchni.

Dla porównania, w stawie kulistym, analogiczne siły nie wywołają zwężenia szpary stawowej, aż do momentu wystąpienia toczenia i ślizgu, gdzie ramię siły zginającej dla więzadeł będzie mniejsze. W przypadku działania siły zginającej. Dla siły skierowanej poprzecznie w stawie kulistym, nie istnieje możliwość zaburzenia liniowego ułożenia fragmentów kostnych, a to w związku z ukształtowaniem powierzchni stawowych.

Stawy krzyżowo biodrowe przystosowane są do dużej mobilności w związku z wysokim stosunkiem wymiarów liniowych do pola powierzchni, który to powoduje, że ramiona dźwigni sił działających na więzadła sa długie.

Przedstawiony poniżej sposób stabilizacji kompleksu krzyżowo biodrowego, tworzy koncepcję łuku miednicznego. Oparty jest na fizycznych zasadach łuku architektonicznego. Układ rządzi się prawem wszystko albo nic. Jest wydolny tylko wtedy gdy wszystkie jego składowe działają prawidłowo.

Dla zapobieżenia hypermobilności, staw ten posiada silny układ mięśniowo - powięziowo - więzadłowy. Zasada działania układu, w którym znajduje się staw biodrowo krzyżówy, polega na optymalizacji funkcjonalności działania mechanizmu zamknięcia siłowego przez mechanizm zamknięcia strukturalnego.

Siły ścinające działające na staw są równoważone przez duże grupy mięśniowe, które wytwarzają siły prostopadłe do powierzchni stawu, przez co zwiększają kompresję i tarcie. Co zapewnia skuteczność zamknięcia siłowego.

Do najważniejszych grup mięśniowych stabilizujących należą taśma powierzchowna tylna, taśma funkcjonalna tylna, układ boczny, taśma funkcjonalna przednia.

Taśma powierzchowna tylna, odpowiada układowi podłużnemu głębokiemu, a przebiega ona następująco: podeszwowa powierzchnia palucha i palców, rozcięgno podeszwowe i krótkie zginacze palców, pięta, ścięgno Achillesa, mięsień brzuchaty łydki, kłykcie kości udowej, mięśnie kulszowo-goleniowe, guz kulszowy, więzadło krzyżowo-guzowe, kość krzyżowa, powięź piersiowo-lędźwiowa, mięsień prostownik grzbietu, guzowatość potyliczna, czepiec ścięgnisty, powięź czaszki, brzeg nadoczodołowy. Elementy te znajdują się po jednej stronie ciała. Regulacja napięcia mięśnia dwugłowego uda, wpływają dodatkowo na nutacje kości krzyżowej.

Nie można w tym przypadku wyznaczyć konkretnej osi w odniesieniu, do której zachodziłby ruch w stawie krzyżowo biodrowym. Dwie stykające się ze sobą powierzchnie, w zasadzie równoległe do siebie, posiadają nieskończoną ilość osi w stosunku, do których zachodzi ruch. Powierzchnie stykające się ze sobą równolegle, ślizgają się względem siebie, zapewniają minimalny, aczkolwiek ze względu na płaszczyznę ruchu, nieograniczony repertuar ślizgów i aktów toczenia zachodzących w stawie.

Staw ten zapewnia ruchomość kości biodrowej w stosunku do kości krzyżowej w nieograniczony sposób. W każdym z kierunków oraz w każdej płaszczyźnie.

Kolejną strukturą zapewniającą stabilizacje, jest taśma funkcjonalna tylna, analogiczna do pasma tylnego skośnego, która przebiega następująco: guzowatość piszczelowa, ścięgno podrzepkowe, rzepka, mięsień obszerny boczny, trzon kości udowej, mięsień pośladkowy wielki, kość krzyżowa, powięź krzyżowa i piersiowo-lędźwiowa, mięsień najszerszy grzbietu, trzon kości ramiennej. W mechanizmie działania znaczącą rolę odgrywa miesień pośladkowy wielki, którego włókna wplatają się w powięź piersiowo-lędźwiową i włókna mięśnia najszerszego grzbietu. Aktywność taśmy odgrywa znaczącą role w kompresji stawowej, podczas chodu i ruchów skrętnych.

Pomimo braku bezpośredniego oddziaływania na ryglowanie wymuszone stawu krzyżowo biodrowego przez mięśnie pośladkowy średni i mały oraz przywodziciele uda strony przeciwnej, maja one wpływ na stabilizacje miednicy podczas stania i chodzenia. Stanowią one układ boczny. Automatycznie blokowany w wypadku niestabilności stawów, które są przedmiotem tej pracy.

Pasmo funkcjonalne przednie, częściowo odpowiadające układowi przedniemu skośnemu tworzonemu przez mięśnie skośne brzucha, przebiega następująco: kresa chropawa kości udowej, mięsień przywodziciel długi, guzek kości łonowej i spojenie łonowe, boczny brzeg mięśnia prostego brzucha, chrząstki 5 i 6 żebra, boczny brzeg mięśnia piersiowego większego, brzeg kości ramiennej.

Dla płaszczyzny czołowej przebieg włókien mięśnia przywodziciela długiego jest analogiczny do przebiegu mięśnia pośladkowego wielkiego, który jest mięśniem głównie odpowiedzialnym za autoryglowanie stawu krzyżowo biodrowego. Znaczy to, że wektory sił mięśniowych będą wykazywały podobny zwrot i kierunek. Dla dużych obciążeń siła wygenerowana przez mięsień pośladkowy wielki, może być niewystarczająca. Zwiększając jednak tarcie, rozszerza zakres efektywnego ryglowania siłowego. W takim wypadku brakująca siła może być wygenerowana przez mięsień przywodziciel długi. Napięcie tegoż mięśnia i łączących się powięziowo nad spojeniem łonowym kontrlateralnych mięśni brzucha powoduje kompresję stawu krzyżowo biodrowego.

Mięsień przywodziciel długi uda pracujący w taśmie funkcjonalnej przedniej, ze względu na swoje położenie anatomiczne i zdolność do pracy, jaką jest w stanie wykonać. Jest szczególnie predysponowany do wytwarzania dodatkowych sił potrzebnych do czynnego zaryglowania stawu krzyżowo biodrowego. W warunkach przeciążeń dynamicznych, kiedy tylne pasma stabilizujące zwiększają tarcie istnieje sposobność do aktywizacji tejże grupy dla zapewnienia wydolności układu stabilizującego.

W ludzkim organizmie mięśnie pracują wzdłuż funkcjonalnie zintegrowanych szlaków połączonych powięziami i więzadłami. Ich schematyczne ułożenie pozwala na wyodrębnienie i podział mięśni na taśmy. Pojedynczy skurcz mięśnia, wzmożone napięcie rozprzestrzenia się na cały układ. Czego rezultatem jest wygenerowanie większej siły, zwiększenie skuteczności amortyzacji i rozłożenie obciążeń. Tym samym mięśnie oddalone od miednicy, również mogą mieć na nią wpływ, wspomagając prace mięśni bezpośrednio z nią związanych.

Prezentowane wyżej układy mięśniowe odgrywają zasadniczą rolę w stabilizacji stawy biodrowo krzyżowego. Schematyczność pozwala wnioskować, że dysfunkcja w obrębie jednej z taśm, w miejscu oddalonym od stawu może spowodować zaburzenia wydolności stabilizacji układu krzyżowo biodrowego.

Pomimo faktu, iż elementy te są ze sobą ściśle przystające i ruchy zachodzące w stawie nie są tak spektakularne jak na przykład w stawie ramiennym, gdzie z łatwością zauważymy zmianę wzajemne położenia elementów łańcucha kinematycznego. Dynamika stawów biodrowo krzyżowych jest niezwykle istotna dla prawidłowej lokomocji. Sam staw pomimo ograniczonego zakresu ruchomości niweluje drgania, które mogłyby być przenoszone na wyższe partie aparatu ruchu. Rozkładając przeciążenie powstałe podczas chodu, stania i siedzenia, wywierane przez masę ciała i grawitację.

Diane Lee, Principles of the integrated model of function and its

application to the lumbopelvic-hip region, [w:] http://dianelee.ca/articles/articlesPro.php#integrated.

Nutacja jest zjawiskiem, polegającym na ruchu drgającym osi obrotu ciała pozostającego w precesji, czyli ciała dla którego moment siły posiada składową prostopadłą do momentu pędu.

Diane Lee, Principles of the integrated model of function and its

application to the lumbopelvic-hip region, [w:] http://dianelee.ca/articles/articlesPro.php#integrated.

Diane Lee, Principles of the integrated model of function and its

application to the lumbopelvic-hip region, [w:] http://dianelee.ca/articles/articlesPro.php#integrated.

Dokładniej przez przednią taśmę funkcjonalną (przedni układ skośny).

Strona | 2