Biomecanica - biomecanica articulatiei tempero-mandibulara, biomecanica coloanei vertebrala, biomecanica toracelui, biomecanica umarului, biomecanica centuri scapulare, biomecanica cotului

Biomecanica

Parghii osoase

In mecanica o parghie este o masina simpla destinata sa echilibreze fortele sau sa le deplaseze cu ajutorul altor forte. Se recunosc la parghii mecanice trei puncte de aplicare a fortelor: punctual de sprijin S; punctual de rezistenta R; punctual de aplicare a fortei motori F. Parghia are deci doua puncte in care se aplica fortele statice R si S si un punct in care se aplica forta motorize F.

Raportul dintre aceste puncte poate varia si parghile se inpart dupa acest criteriu in:

- parghii de gradul I (R.S.F. cu sprijin la mijloc) echilibru

- parghii de gradul II (S.R.F. cu rezistenta la mijloc) forta

- parghii de gradul III ( S.F.R. cu forta la mijloc) viteza

Segmene osoase ca parghii

La parghia osoasa sprijinul S este reprezentat de axa biomecanica a miscari sau de punctual de sprijin sol sau un aparat oarecare; R este reprezentat de grutatea corpului sau de segmental care se deplaseaza la care se poate adauga si greutatea unui material oarecare, iar forta F este reprezentata de insertia pe segmental osos a muschiului care realizeaza miscarea.

- capul in echilibru pe coloana vertebrala reprezinta un exemplu de garghie de gradul I; punctual de sprijin coespunzator articulatiei condililor ocipitali cu vertebra atlas, rezistenta este reprezentata prin greutatea capului care tinde sa cada inainte, iar puterea este reprezentata prin muschi cefei care opresc caderea capului inainte.

- numai intro singura situatie se intalneste in corpul omenesc un exemplu de parghie de gradul II, cand persoana se ridica pe varfuri in acest caz sprijinul corespunde capetelor metatarsienelor, puterea e reprezentata prin forta tricepsului sural care se aplica calcaneu, iar rezistenta este reprezentata de proiectia centrului de greutate care cade la centrul articulatiei gleznei intre sprijin si putere.

- parghile de gradul trei sunt cele mai numeroase in corpul omenesc, sunt parghi de viteza si permit ca pintro forta redusa sa se inprime bratului rezistentei deplasari foarte mari, astfel in miscarea de flexie a antebratului pe brat punctual de sprijin corespunde articulatiei cotului, in timpul miscari de extensie cotul devine o parghie de gradul I de oarece sprijinul trece la mijloc.

Baza sau poligonul de sustinere

Se intelege prin baza de sustinere o suprafata de forma geometrica foarte variabila delimitate fie de regiunea exterioara, fie de punctul de sustinere in pozitia stand poate fi reprezentat de suprafata trapezoidala cuprinsa intre marginea exterioara ale plantelor.In pozitia stand pe un picior este reprezentata de suprafata plantara a piciorului de sprijin, in pozitia stand pe varf de suprafata plantara a antepicioarelor.

Unghiul de stabilitate este format de proiectia centrului de greutate principal al corpului cu dreapta care uneste greutatea cu marginea bazei de sustinere.Cu cat acest unghi este mai mare.Teoretic unghiul de stabilitate este cu atat mai mare cu cat centrul de greutate este situate mai jos, iar baza de sustinere este mai mare.

Mentinerea echilibrului

Rolul reflexelor posturale:

-pozitiile sau posturile se mentin datorita trabaliului static al grupelor musculare.Travaliul dirijat prin reflexele posturate de catre centrii posturali in mentinerea oricarei pozitii intervin practice toate grupele musculare ale corpului, ele efectuand acel travaliu static.

Toate grupele antagoniste si agoniste actioneaza ca niste cupluri de forta centralizandu-se reciproc.Fiecare pozitie presupunu insa in plus intrarea in actiune cu preponderenta a unor anumite grupe musculare.

Biomecanica articulatiei tempero-mandibulara

Articulatia tempero-mandibulara prezinta trei grade libertate, mandibula putand executa trei feluri de miscari:

-de coborare si ridicare

-de proiectie inainte si inapoi

-de lateralitate

In timpul acestor miscari mandibula se comporta ca o parghie de gradul III, punctul de sprijin este reprezentat de articulatia tempero-mandibulara, rezistenta de greutate a mandibulei, iar forta de insertie a masticatorilor pe unghiul mandibulei.Bratul fortei SF fiind mai scurt decat bratul rezistentei FR parghia mandibulara pierde din forta ei, dar castiga in schimb viteza ceea ce ajuta la scurtarea timpului de masticatie.

Miscarea articulatiei tempero-mandibulare

Articulatia tempero-mandibulara e divizata de menisc in alte doua secundare:

1 suprameniscala (menisco-temporala)

2 submeniscala (menisco-mandibulara)

1-meniscul se misca pe condilul temporalului

2-condilul mandibular se misca pe menisci

Pozitia initiala a tuturor miscarilor este considerata cea in care gura este inchisa, gura fiind inchisa cei doi maxilari vin in contact unul cu altul.Astfel condilii mandibulari imbracati de meniscurile respective se gasesc situati in fosele glenoide imediat inapoia condililor temporali.

a-     miscarea de coborare si ridicare-se executa in jurul unei axe transverse, se executa in doi timpi:

timpul 1-condilul mandibulei si meniscul se deplaseaza inainte, parasesc cavitatea glenoida si se aseaza sub condilul temporalului.

timpul 2-meniscul se opreste, iar condilul continua miscarea sa alunecand pe fata inferioara a meniscului.

-ridicarea mandibulei se executa in aceiasi timpi dar inversati.

b- miscarea de proiectie inainte si inapoi-se executa in plan sagital, miscarea se face in etajul suprameniscal

-propulsia (proiectia inainte) cei doi condili plus meniscul se aseaza sub condilii temporalului; timpul 1 al miscarii precedente

-retropulsia (proiectia inapoi) miscarea inverse

Miscarea de proiectie inainte este produsa prin contractia unuia din cei doi pterigoidieni exteriori, miscarea de proiectie inapoi este produsa de muschii maseter, temporal, digastric.

c- miscarea de lateralitate (diductie) miscarea in care mandibula se indreapta alternativ la stanga si dreapta.

Unul din condili se roteste pe loc in jurul unui ax vertical, pe cand cel din partea opusa se deplaseaza impreuna cu meniscul si se aseaza sub condilul temporalului.

La condilul care se roteste miscarea se executa in etaj discomandibular, iar la condilul din partea opusa miscarea se executa in etaj discotemporal.

Ambii condili se misca dar numai unul se deplaseaza celalalt miscandu-se pe loc, serveste drept ax precedentului.

d- intruzie si extruzie

Inntruzie-dintii patrund mai adanc in alveole prin contractia cu ridicatorii cand arcadele dentare sunt in contact.

Extruzie-revenirea dintilor la pozitia initiala prin relaxarea muschilor ridicatori.

Biomecanica coloanei vertebrala

-are trei grade de libertate;

-miscarile coloanei vertebrale indifferent de amplitudinea lor sunt miscari complexe in care intervin mai multe segmente corporale. Ele se realizeaza prin cumularea usoarelor deplasari ale corpurilor vertebrale care au loc la nivelul discurilor intervertebrale precum si la nivelul articulatilor. Aceste miscari sunt limitate de rezistenta ligamentelor si articulatilor intervertebrale si de gradul de compresitate a tesutului fibrocartilaginos din care este compus discul.

Nucleul pulpos joaca rolul unei bile mecanice (rulment), el este elastic si permite miscarea. Inelul fibros este cel care rezista fortelor de compresiune si decompresiune.

La baza mobilitati coloanei vertebrale sta segmental motor alcatuit din discul intervertebral si ligamentele sale, gaurile de conjugare , articulatile intervertebrale si apofizele spinale cu ligamentele lor.

Referat: Determinarea grasimii din smantana prin metoda acidobutirometrica Referat: Painea - ce paine si in ce cantitate ingrasa?

- stalpul anterior- este un element de sustinere mecanica pasiva;

- stalpul posterior- este un element primcipal motor;

Miscarea coloanei vertebral: flexie, extensie, inclinare laterala, circumductie, rotatie.

Flexia:- discul intervertebral este comprimat inainte, marit posterior, ligamentul comun anterior relaxat, celelalte intinse.

Extensia:- discul intervertebral este comprimat posterior, ligamentul articular anterior este intins celelalte relaxate.

Inclinare laterala stanga dreapta:- discul articular este comprimat pe partea respective.

Circumductia:- executarea succesiva a celor patru miscari precedente.

Rotatia stanga dreapta:- se executa in jurul unui ax vertical care trece prin centrul discurilor.

rezistenta R-extremitatea superioara a coloanei

forta F-muschi coloanei vertebrale

sprijin S-articulatia sacro-vertebrala

Mobilitatea coloanei vertebrale pe regiuni

Coloana cervicala:-toate miscarile sunt posibile, mobilitatea este maxima datorita dimensiunilor mari ale discurilor intervertebrale si a pozitiei plane a apofizelor articulare.

Coloana dorsala:-posibilitatea miscarilor de inclinare laterala, datoritaapofizelor articulare dispuse un plan frontal.

Coloana lombara:-miscarea de flexie extensie datorita apofizelor dispuse sagital, rotatii si inclinatii reduse.

Biomecanica toracelui

Mobilitatea toracelui este data de gradul de libertate al coastelor, muscarile fundamentale ale coastelor sunt: de ridicare si de coborare.

Miscarea de ridicare (in inspiratie, activ) a coastelor este ionsotita de:

1) proiectia inainte a extremitati anterioare a coastelor, marirea diametrului antero-posterior al toracelui.

2) impingerea inafara a coastelor, marirea diametrului transvers.

Coastele prezinta oblicitate maxima dinapoi inainte si de sus in jos, axul de miscare raspunde asemanator colului coastei si in miscarea de ridicare apar modificari si la articulatia condrosternale si condrocostale ale caror unghi devine mai optuz.

Coastele sunt parghi de gradul III: S- articulatia costo-vertebrala; F- insertile musculare; R- extremitatea anterioara a coastei.

Miscarea de coborare a coastelor (expiratie) actioneaza pasiv, se micsoreaza diamertul anteroposterior cat sic el transvers.

Biomecanica umarului

Cinematica: sunt posibile diferite tipuri de miscari ale umarului depinzand de planul de miscare ales: flexia anterioara, fexia anterioara in plan scapular, miscarea de rotatie in ax exterior si interior, extensia, adductia, abductia, flexia orizontala, extensia orizontala.

Miscarea la nivelul celor patru articulatii ale umarului

Articulatia gleno-humerala:- este o articulatie sinoviala situate intre capul humerusului sa cavitatea glenoida a scapulei; diametrul suprafetei articulare humerale este de 37-55 mm; capul humeral face un unghi de 32^o fata de axa de flexie a cotului; cavitatea glenoida masoara 41 mm in diamertu longitudinal si aproximativ 25 mm in diametru transvers.

- aria cavitati glenoide ¹/₃,¹/₄ din aria capului humeral;

- cavitatea glenoida este adancita prin extensia bureletului glenoidian sau inelul fibrocartilaginos, totusi structura relative superficiala permite o libertate de miscare a capului humeral fata de cavitatea glenoida.

Variatia mare a miscarii se datoreaza minimalizari contactului os os.

Stabilitatea articulatiei este dobandita in principal prin structurile partilor moi.

Factori imortanti pentru stabilitatea articulatiei gleno-humerale:

a)     suprafata adecvata a cavitati glenoide;

b)     inclinarea posterioara a cavitati glenoide;

c)      retroversia capului humeral;

d)     integritatea capsulei si bureletului glenoid;

e)     integritatea musculara;

la umar miscarea este in principal de notatie la nivelul articulatiei gleno-humerale.

Miscarea de adductie si abductie

In abductie cele doua extremitati ale humerusului sufera o rotaie in sens invers in timp ce extremitatea inferioara urca, cea superioara coboara; miscarea se realizeaza in jurul unei axe biomecanice antero-posterioare ce trece prin partea intero-externa a capului humeral putin inauntrul colului anatomic .

Se desting doua faze:

-bratul ajunge la orizontala - miscarea este delimitate de tuberculul mare care se loveste de portiunea superioara a bureletului glenoidian.

-bratul ajunge in pozitie verticala - se insoteste de miscarea de basculare a scapulei.

Proiectia inainte si inapoi (fexie si extensie)

Se executa in jurul unei axe transversale ce trece prin centrul tubercului mare si prin centrul cavitati glenoide; capul humeral basculeaza inapoi in miscarea de fexie, si inainte in miscarea de extensie in timp ce extremitatea inferioara a humerusului se deplaseaza in sens invers;

Amplitudinea miscari: flexie 95-120^o, extensie 20-30^o in articulatia scapulo-humerala, amplitudinea se poate mari prin interventia century scapulare si a coloanei vertebrale.

Miscarea de rotatie interna si externa

Se executa in jurul unei axe verticale ce trece prin centrul capului humeral in jurul axei anatomice lungi al humerusului, rotatie intrena 95^o; rotatie externa 80^o.

Circumductia

In miscarea de circumductie intreg membrul superior executa un con cu varf in axial.

Biomecanica centuri scapulare

1) Articulatia sternoclaviculara

Este o articulatie situate intre stern si extremitatea proximala a claviculei intre cele doua suprafete osoase putandu-se un menisci sau un disc. Pricipala strucura a articulatiei o reprezinta ligamentul costo-clavicular; meniscul inparte articulatia in doua unitati functionale pentru alunecare.

- alunecarea antero-posterioara (protractia si retractia claviculara) - apare intre stern si menisci.

- alunecarea supero-inferioara - ridicarea si coborarea claviculara apare intre clavicula si menisci.

- clavicula se roteste in jurul axei sale longitudinale.

Sa notat o variatie de 40^o in timpul miscari atat in plan frontal cat si in cel sagital si de ridicare a claviculei, au aparut pentru fiecare 10^o de ridicare a bratului in secot de 90^o. peste sectorul de 90⁰ miscarea claviculata a fost neglijabila.

Miscarea la articulatia sterno-claviculara este reciproca cu miscarea de la articulatia acromio-claviculara in timpul protractiei si retractiei claviculare, in timpul ridicarii si coborari, dar nu si in timpul rotatiei, rotatia apare in aceasi directie la ambele capete ale claviculei.

Rotatia in jurul axului longitudinal este de apoximativ 40⁰.

2) articulatia acromio-claviculara

Este o articulatie mica sinoviala intre extremitatea distala a claviculei sic ea proximala a acromionului. Ea este incojurata de o capsula fibroasa care include ligamentele acromioclaviculare superioare si inferioare. Stabilitatea articulara este asigurata in special de cele doua parti ale liganentului acromio-clavicular (ligamentul conoid, ligamentul trapezoid). Aceste ligamente permit scapulei sa se deplaseze fata de clavicula in jurul a trei axe.

Axul 1.-ligamentul conoid face legatura intre coracoid al scapulei si clavicula si serveste ca ax longitudinal sau vertical pentru rotatia omoplatului (protractie, retractie).

Axul 2.-ligamentul trapezoid situate lateral fata de cei conoid are o structura patrulatera si functioneaza ca o balama pentru miscarea omoplatului in plan sagital in jurul unui ax transversal (frontal).

Axul 3.-miscarea scapulei este de asemenea posibila si prin articulatia acromio-claviculara in sine, ea consta intro deplasare exterioara sau interioara a omoplatului in relatie cu coloana vertebrala care se desfasoara in jurul unui ax transversal ce este in plan sagital.

3) Articulatia acromio-claviculara

Prin ligamentul acromio-clavicular greutatea membrului superior este suportata mai mult de clavicula mai putin de acromion.

4) Articulatia scapulo-toracica

Omoplatul se sprijina indirect pe torace prin intermediul claviculei la nivelul articulatiei stero-claviculare. Suprafata anterioara a scapulei este separate de peretele toracic prin dintatul anterior si muschiul subscapular care aluneca unul fata de celalat in timpul diferitor miscari ale omoplatului.

Dintatul anterior ataseaza scapula de peretele thoracic in timpul tuturor miscarilor si previne fenomenul de indepartare a omoplatului de torace.

5) Articulatia centuri scapulare in totalitate

Daca omoplatul ar fi fix amplitudinea miscari ar fi mult mai scazuta, flexia doar pana la 60^o, abductia pana la 72^o, extensia este insa cu omoplat fix. Clavicula este singurul sprijin direct al century scapulare pe torace.

Biomecanica cotului

La nivelul cotului exista doua tipuri de miscari: flexie,extensie si pronatie, supinatie. Miscarea de flexie, extensie se executa prin intermediul articulatiei humero-ulnare si humero-radiale, amplitudinea lor poate fi dedusa din caracterele morfologice ale partilor osoase componente.

Trohlea humerala are un unghi de 330^o, iar fosa trohleana ulnara are o valoare de 190^o, intre ele exista o diferenta de 140^o care reprezinta domeniul de amplitudine pentru miscarea de flexie, extensie a cotului. In mod similar unghiul de 140^o reprezinta diferenta dintre unghiul condilului humeral care este de 180^o si unghiul capului radial care este de 40^o.

Amplitudinea miscari de flexie extensie este de 140-146^o. Axul de miscare trece prin mijlocul trohleic fiind bisectoare a unghiului format de axele longitudinale ale humerusului si ulnei.

Cu cotul in extensie maxima si antebratul supinat la maxim axele longitudinale ale humerusului si ulnei formeaza un unghi de valgus care la adulti in mod normal este de 10-15^o fiind in general ceva mai crescut la femei.

Miscarea de pronatie si supinatie sunt cela in care antebrtul se roteste in jurul unui ax longitudinal care trece prin centrul capului radial si suprafata articulara ulnara distala. De acea axul este oblic in raport cu axele anatomice ale oaselor antebratului. Aceasta rotatie inplica in principal articulatia humero-radial si articulatia radio-ulnara proximala.

Amplitudinea de miscare este de 70^o pentru pronatie si 85^o pentru supinatie.

Functia motorie a cotului

Cele mai multe actiuni cotidiene  pot fi effectuate cu amplitudini mai mici de miscare atat in cea ce priveste domeniul de 140-146^o pentru flexie, extensie si 120-140^o pentru pronatie, supinatie.

Maroritatea cativitatilor pot fi realizate prin utilizarea unor amplitudini de 100^o de flexie a cotului pornind de la 30-130^o.

Functia stabilizatoare

Spre deosebire de umar, cotul prezinta o stabilitate impunatoare dobandita de 'configuratia de inlacatare' a suprafetelor articulare. Factorul principal de stabilitate il reprezinta articulatia dintre trohlea humerala si fosa trohleara a ulnei.

- ligamentul collateral medial se opune valgizarii;

- ligamentul collateral extern rezista la forte tensionale minime;

- ligamentul anterior radial;

- membrana interosoasa;

Biomecanica maini

Policele si degetele sunt componete ale maini deoarece fiecare unitate digitala se intinde inspre mijlocul maini, termenul de raza digitala este folosit pentru a indica intregul lant compus dintr-un metacarpian si trei falange (doua falange la police). Razele digitale respective degete sunt numerotate dinspre partea radiala spre partea cubitala cu I pentru police, II pentru index, III pentru medius, IV pentru inelar, V pentru deget mic.

Fiecare raza digitala se articuleaza proximal cu un os carpian (articulatia carpo-meta-carpiana, CMC), urmatoarea articulatie fiind cea meta-carpo-falangiana MCF, urmeaza articulatia interfalangiana proximala IFP, si articulatia inter-falangiana distala IFD care leaga falangele intre ele.

Eminenta tenara a parti palmare la nivelul primului metacarpian este formata din muschi intrinseci ai policelui, iar eminenta hipotenara este formata de muschi degetului mic si tesutul adipos supraiacent.

Oasele mainii sunt structurate in trei arcuri: doua transversale si unul longitudinal.

- arcul transversal-proximal se afla la nivelul corpului distal avand ca punct de sprijin central osul mare.

- arcul transversal-distal se afla la nivelul capetelor metacarpienelor avand puct de sprijin central capul metacarpianului III.

- arcul longitudinal este compus din razele digitale si carpianul proximal si este conectat la cele doua arcuri transversale conectate anterior, metacarpienele II si III formeaza pilonul acestui arc.

Musculature intriseca este responsabila in principal pentru mentinerea configuratiei celor trei arcuri. Muschi intriseci flexori si extensori contribuie la modificarea formei mainii in timpul diverselor activitatii.

Amplitudini de miscare:

Policele are o configuratie unica carpo-metacarpiana si o orientare speciala cea ce ii confera o mare mobilitate si abilitate.

Al II-lea si al III-lea metacarpian sunt articulate cu trapezoidal si cu osul mare, si intre ele prin articulatii extreme de rigide care le face immobile de aceea aceasta zona este considerate unitatea imobila a mainii.

Metacarpienele IV si V se articuleaza cu osul cu carlig permitand un grad de limitat de mobilitate: 10-15^o pentru flexie, extensie pentru CMC IV si 20-30^o flexie,extensie pentru CMC V.

Gradul limitat de mobilitate la articulatia CMC IV si V contribuie la fenomenul de cupare a maini care este necesar pentru muschi de pretensori. Cuparea produce aparitia causului maini care este o depresiune ca un sant orientate de la eminenta hipotenara spre a II-a articulatie MCF si se datoreaza opozabilitati I si celui de al IV-lea metacarpian in articulatia CMC. Carpianul III ramane imobil, II si IV se flexeaza foarte usor.

Articulatia MCF permite efectuarea miscari in trei planuri: flexie, extensie - plan sagital, abductie, adductie - plan frontal, si circumductia.

Amplitudinea de miscare in articulatia MCF este de 90^o in flexie, dar aceasta vareaza intre diferite degete: 95^o-degetul mic, 70^o- index.

Extensia in articulatia MCF este 0^o si vareaza in populatie fiind cea mai mare la cei cu sindrom de laxitate osteoarteriala.

Articulatia IFP si IFD permit doar miscarea de flexie, extensie: pentru articulatia MCF 90^o, IFP 100-110^o si IFD 90^o.

Hiperextensia reprezinta extensia peste O^o,si se observa la IFP si IFD.

Policele:

Miscarea cea mai importanta este opozitia in care abductia cuplata cu rotatia la nivelul articulatiei CMC deplaseaza policele spre varful degetului mic. Flexia la nivelul MCF si IFP adduce policele la nivelul degetului. Articulatia MCF a policelui permite o flexie de 30-90^o si extensie de O^o.