BIOMECHANIKA KRGOSŁUPA cz 2.

BIOMECHANIKA KRGOSŁUPA cz 2.

ODDZIAŁYWANIE JAMY BRZUSZNEJ I KLATKI PIERSIOWEJ NA ZMNIEJSZENIE OBCIEN KR GOSŁUPA [ Kapandji I.A.] Wg. Morris a J.M. minie tułowia + cinienie wystpuj ce w jamie brzusznej to Odci enie krgosłupa w czci piersiowej ok. 50% w czci ld wiowej ok. 30%

MECHANIZM OBCI E KR GOSŁUPA Przez przecienie [wg. Cofty H.] rozumie si taki stan, w którym pod wpływem działania sił na krgosłup w procesie przenoszenia obci e zostaje przekroczona wytrzymało fizyczna tkanek, zdolno adaptacyjna oraz wydolno czynno ciowa mi ni, wizadeł, stawów oraz ko ci u człowieka i z tego powodu dochodzi do zachwiania równowagi statyczno - dynamicznej

OBECNIE STOSOWANE METODY BADAWCZE MECHANICZNYCH WŁACIWOCI KR GOSŁUPA - Radiografia - Elektromiografia - Pomiary geometrii i pozycji ciała - Badania tensometryczne odkształce kr gów - Badania wytrzymało ci mechanicznej - Eksperymenty na modelach fizycznych kr gosłupa - Modelowanie matematyczne

GŁÓWNE OBCIENIE KR GOSŁUPA KREK MI DZYKR GOWY (PIER CIE WŁÓKNISTY) [wg. Hirsch a i Nachemson a] CAŁKOWITA SIŁA CISKAJCA KREK PODCZAS PROSTOWANIA TUŁOWIA, GDY MASA CIAŁA CZŁOWIEKA =70kg, CI AR PODNOSZONY = 50 KG, F = 5kN [wg. Troup a] WYROSTKI STAWOWE OK. 20% OBCIE, GDY SIŁY > 2000 N [wg. Hirsch a i Nachemson a] 33% CI ARU CIAŁA [wg. White a] 16% siły ciskaj cej w pozycji stoj cej, w pozycji siedz cej ulega zanikowi [wg. Adams a i Hutton a]

TRZON KRGOWY - SIŁA CISKAJ CA POWODUJE ZŁAMANIA TRZONU I WYROSTKA KOLCZYSTEGO [wg. Jaremko] - WYTRZYMUJE NACISK OSIOWY DO OK. 10kN; [wg. Bartelnika] - WYTRZYMAŁO NA CISKANIE DLA KRGU L 3 6 MPa - ok. 30 lat 3 MPa ok. 60 lat ; przy S=16 10-4 m 2 F niszcz ce 9.6 kn i 4.8 kn [wg. Bartelniaka] - F niszcz ce DLA MŁODYCH M OSOBNIKÓW W W ZAKRESIE 0.81-15.6 kn [wg. Hutona] - F niszcz ce DLA MŁODYCH M OSOBNIKÓW W W ZAKRESIE 2.2-6.5 kn [wg. Eie a] - F niszcz ca=5 kn DLA KRGU L 5 W POZYCJI PRZODO- POCHYLENIA α =80 0, PODCZAS DD WIGANIA CI ARU Q=0.4 kn, RÓWNIER WNIE PENETRACJA JJ DRA [wg. Kurowskiego]

PRZEBIEG ZMIAN SKRÓCENIA PREPARATÓW KRGOSŁUPA W FUNKCJI PRZYŁO ONEJ SIŁY [wg.widerskiego G., B dzi skiego R.]

WARTOCI SIŁ NISZCZ CYCH SEGMENT RUCHOWY KR GOSŁUPA W ZALE NOCI OD POZIOMU [wg. White A.A., Panjabi M.]

WŁACIWOCI MATERIAŁOWE POSZCZEGÓLNYCH ELEMENTÓW KR GOSŁUPA CZ MODUŁ YOUNGA [N/mm 2 ] WSPÓŁCZ.POISSON a PIMIENNICTWO KO KOROWA 12000 13800 241 110 E XX =13010 E YY =11300 E ZZ = 2200 0.3 0.25 ν xy = 0.484 ν xz = 0.203 ν zz = 0.203 [16] [6] [19] [16] [5],[29] [5],[29] [5],[29] KO G CZASTA 26-75 200 17.5 24.1 55.6 135 10-424 272 E XX =140 E YY =140 E ZZ = 200 0.45 0.25 0.4 ν xy = 0.484 ν xz = 0.203 ν zz = 0.203 [10] [20] [21] [7] [27] [23],[24] [11] [13] [17],[25] [17],[25] [17],[25] TRZON KR GOWY W CAŁO CI 472-2139 324 700 [7] [3] [5] WI ZADŁO PODŁ. TYLNE 138 35 for λ to 0.2 100 for λ over 0.2 0.45 [27] [10] [10] WI ZADŁO PODŁ. PRZEDNIE 40 for λ to 0.25 140 for λ over 0.25 [10] [10] WYROSTEK KOLCZYSTY I POPRZECZNY 12.48 0.28 [28] WI ZADŁA MI DZYKOLCOWE 17-169 (for ages between 79 and 13 years old) [3] PŁYTKA KRA COWA 12.48 1.2 500 23.8 10000 0.28 0.4 0.4 0.25 [28] [20] [19] [25] [70]

Zmiany cinienia w l d wiowym kr ku mi dzykr gowym L 3 L 4 w zale noci od pozycji ciała in vivo [wg. Nachemson a A.]

Porównanie cinienia w kr ku mi dzykr gowym L 3 L 4 in vivo dla ró nych pozycji kr gosłupa [wg. Nachemson a A.]

Wpływ zmian pochylenia i wysoko ci podnoszenia pleców podczas siedzenia na zmiany ci nienia w kr ku mi dzykr gowym [wg. Nachemson a A.]

KREK MI DZYKR GOWY CZ MODUŁ YOUNGA [N/mm 2 ] WSPÓŁCZ. POISSON PIMIENN. JADRO MIADYSTE 0.0046 2.255 0.012 2.0 0.499 [20] [28] [21] [2] PIER CI WŁÓKNISTY SOLID TYPE ELEMENTS 0,46 92 1,2 250-900 10 0.35 0.4 [20] [28] [21] [2] [26] 3 0.2 [10] LINK TENSION ONLY 330 for λ up to 0.06 1100 for λ over 0.06 [18] LINK COMPRESSION ONLY 200 for λ up to 0.06 6000 for λ over 0.06 [18]

STABILNO KR GOSŁUPA WEWN TRZNA - CINIENIE WEWN TRZ KR KÓW ZEWN TRZNA - MI NIE MI DZYKR GOWYCH I WI ZADŁA

MODELE OBCIENIOWE KR GOSŁUPA [wg. Stotte a, Orengrena, White a] Q t - ci ar głowy i karku oraz tułowia P p - siła wywierana przez ci nienie ródbrzusze przyło one w rodku pasma p Q l - ci ar ramion działaj cych przez staw ramienny, P x - siła prostowników grzbietu P m - składowa siły wzdłu nej mi ni brzucha P s, P c - składowe siły w kr ku mi dzykr gowym (styczna, kompresji) [wg. Stotte a] P x d x + P p d p = Q l d l ± Q t d t +P m d m P c =(Q l + Q t )cosα + P x P p +P m P s =(Q l + Q t )sinα

OBCIENIA KRKA MI DZYKR GOWEGO L 5 S 1 POZYCJI SKŁON DO PRZODU [wg. Adams a M.A., Hutton a W.C.] DLA Q t - ci ar głowy i karku oraz tułowia na poziomie L 5 = 45,2%, L 4 =42% wagi ciała, d t =24 cm, 22.5 cm Q l - ci ar ramion działaj cych przez staw ramienny 9.8%, wagi ciała d l = 55cm, 52cm Ci nienie jamy brzusznej 70 mmhg (9.35kN/m 2 ) działa na czynnej powierzchni S = 0.035 m 2 wywołuje sił P p = 326 N, d p =10 cm, 9cm P m - składowa siły wzdłu nej mi ni brzucha =75 N [wg. Moris a], d m =10 cm, 9 cm P x - siła prostowników grzbietu, d x = 4.8cm P s,p c -składowe siły w kr ku mi dzykr gowym P x5, x4 = (Q( l d l + Q t d t + P m d m - P p d p )/ d x, x4 P x5 P x4 = 336 N

[wg. Adams a M.A., Hutton a W.C.] DLA MCZYZNY O MASIE CIAŁA 76 KG W ZGICIU WYZNACZONO α= = 71 0 P x4 = 1662 N d x = 48 mm P x5 = 1998 N Q t =337 N P c = 1882 N d t = 240 mm P S = 134 N Q l = 73 N M mp =16,1 Nm d l = 550 mm P p = 326 N, d p =100mm, P m = 75 N

MINIE DOLNEJ CZCI KRGOSŁUPA LD WIOWEGO wg. Etematiego F ~ S, WSPÓŁCZYNNIK Q/L ~ S, F MINI MISIE CIAR DŁUGO WSPÓŁCZYNNIK RAMI SIŁY Q [g] L[cm] SIŁY Q/L [cm] WIELODZELNY 7.3 2.7 2.7 2.3 BIODROWO- EBROWY 17.0 4.0 4.25 4.25 WIELODZIELNY 5.2 4.4 1.2 2.0 NAJDŁUSZY 13.0 6.6 1.95 2.1

MODEL OBCIENIOWY GÓRNEJ CZ CI TUŁOWIA [wg.schultza Schultza] F x = 0 F Y = 0 F Z = Q+W h +W l +W r +W t M x = d yq Q+ W h d yh + W l d yl + W t d yt M y = W r d xr W l d xl M z =0 SKURCZ MI NI, NAPI CIE ODPOWIEDNICH TKANEK, CI NIENIE W JAMIE BRZUSZNEJ, REAKCJE ODDZIAŁYWANIA KR GU SIŁY Y WEWN TRZNE TUŁOWIA

MODEL OBCIENIOWY L D WIOWEGO ODCINKA KR GOSŁUPA [wg. Schultza] Równowa niki mi niowe: F mr - prosty brzucha F kr oraz F ir - wewn trzne i zewn trzne sko ne brzucha F l - prostownik kr gosłupa F xr - grzbietowy szerszy F c F r F s reakcje składowe obci e kr gu

SKŁADOWE REAKCJI RÓWNOWACYCH OBCIENIE GÓRNEJ CZ CI CIAŁA [wg. Schultza] F x = (F( lr - F ll )sinγ + F r F y = (F( ir - F il )sinβ - (F kr + F kl )sinδ + F s F z = -F c - F p +(F mr F ml )+(F xr F xl )+(F lr +F ll )cosγ +(F ir F il )cosβ + (F kr F kl )cosδ M x = d yp F p - d ym (F mr F ml ) +d yx (F xr F xl )+d yl (F lr + F ll ) M y = d xm (F mr F ml ) +d xx (F xr F xl ) +d xl (F lr F ll )cosγ +x o (F kr F kl )cosδ + x o (F ir F il )cosβ M z = d yl (F ll F lr )sinγ +x o (F kr F kl )sinδ +x o (F il F ir )cosβ

[Wg. Suwito W.]

[Wg. Suwito W.]