Biomechanika i Anatomia Stawu Biodrowego
Staw biodrowy jest łańcuchem kinematycznym składającym się z dwóch elementów, kości miednicznej i kości udowej połączonych ze sobą i tworzących staw. Połączenie to sprawia, że jest to połączenie o trzecim stopniu ruchliwości (W=3).
- odwodzenie-przywodzenie
- rotacja osiowa
- rotacja wzdłużna
BUDOWA STAWU BIODROWEGO
1. Kość miedniczna
2. Więzadło kulszowo-udowe
3. Więzadło biodrowo-udowe
4. Kość udowa
1. Głowa kości udowej
2. Obrąbek panewkowy
3. Panewka
4. Więzadło głowy kości udowej
5. Włókna warstwy okrężnej
6. Szyjka kości udowej
Staw biodrowy uczestniczy w przekazywaniu obciążeń z kręgosłupa lędźwiowego, poprzez miednicę do kończyn dolnych.
Kość udowa w swej środkowej części ma przekrój rurowy, co daje jej, przy tak niewielkim przekroju, duże własności wytrzymałościowe. W górnej części znajduje się głowa kości udowej, która zbudowana jest z kości zbitej, podobnie jak szyjka.
Rysunek ten pokazuje budowę kości udowej oraz sposób odżywiania kości. Ciągłe obciążenia, a więc skracanie i wydłużanie kości powoduje zasysanie cieczy do kanałów kości. W ten sam sposób dostarczany jest tlen. Dlatego takie ważne jest, aby implant miał podobne właściwości jak kość, aby połączenie nie było zbyt sztywne, ponieważ jeśli odbierze kości możliwości ruchu i samoistnego odżywiania następuje odwapnienie kości i osteoporoza.
Kość udowa jest bardzo skomplikowana przestrzennie, dlatego też aby opisać ją geometrycznie potrzeba wprowadzić bardzo wiele kątów.
1. kąt szyjkowo-trzonowy
2. nachylenie osi trzonu
3. odległość środka głowy od osi trzonu
Na staw biodrowy działają jednocześnie dwie grupy sił, zewnętrzne i wewnętrzne. Do sił zewnętrznych zaliczamy przede wszystkim siły grawitacji na ciało, do sił wewnętrznych zaliczamy siły wywołane pasmami mięśni regulujących pracę stawu.
Staw biodrowy przenosi siły statyczne i dynamiczne, a kąty ich działania zależą od fazy ruchu. Wg prof. Bergmana z Free Universitaet Berlin, w poszczególnych fazach ruchu zmienia się wartość obciążenia stawu biodrowego.
Wg badań Zakładu Doświadczalnej Analizy Konstrukcji Inżynierskich i Biomechanicznych Politechniki Wrocławskiej oraz Kliniki Ortopedii Akademii Medycznej we Wrocławiu przedstawiony poniżej model jest optymalny dla obciążeń stawu biodrowego.
Model ten uwzględnia oddziaływanie mas tułowia na główkę kości udowej R oraz oddziaływanie mięśni odwodzicieli M, pasma biodrowo-piszczelowego. Dodatkowo wzięto pod uwagę oddziaływanie rotatorów wywołujących skręcanie kości udowej.
W przypadku stania na jednej nodze wypadkowa sił działająca na staw a pochodząca od masy głowy, tułowia, kończyn górnych oraz drugiej (uniesionej) nogi wynosi 81% całkowitej masy ciała.
sussiq