Osteokinematika a chrupavka bp4803 Kineziologie, algeziologie a odvozené techniky diagnostiky a terapie 1 Mgr. Zuzana Kršáková Struktura pohybového systému • Řídící podsystém vs. feedback • Skeletální podsystém + mezilehlé prvky • Svalový podsystém • Energetický podsystém Skeletální podsystém-funkce protektivní role: mozek (lebka), mícha (páteřní kanál), srdce a plíce (hrudník) aj. opěrný a závěsný systém pro měkké tkáně umožňující růst do většího rozměru i přes pobyt v gravitačním poli mimo vodní prostředí krvetvorba depozit minerálních látek: kalcium (90%), fosfor (80%) aj. depozit energie (tuková tkáň v kostní dřeni) detoxikace krve přenos zvuku (sluch) Složení kosti organická matrix (flexibilita, odolnost, adaptace) • osteony (kostní buňky - osteoblasty a osteoklasty) • extracelulární hmota (90% vláknitá hmota - kolagen, minimální extensibilita, 25-30% sušiny) • 5% amorfní hmota - proteoglykany anorganická minerální část (tvrdost, tuhost) • 60-70% sušiny kalcium + hydroxyapatit voda (až 25% hmotnosti živé kosti) https://cs.wikipedia.org/wiki/Osteon QI n í L r t c f i https://cz.depositphotos.com/vector-images/osteon.html O S T E O N (^depositphotos Osteon — Haversian Canal Osteocyte Ca na lieu I i CORTICAL BONE Image ID: 597993146 www.depositphotos.com Složení kosti • corticalis hustota 1,85-2,00 g/cm3 • spongiosa hustota 0,15-1,00 g/cm3 Biomechanické vlastnosti kosti kompozitní materiál (např. sklolaminát) • kolagen (flexibilita, ale minimální protažitelnost) • minerální složka (tvrdost, fragilita) strukturální nehomogenita + anizotropie, různé mech. vlastnosti dle: • struktury • lokality • směru zatížení • plochy průřezu kosti • zátěžové historie atd. • autoreparační schopnosti a schopnost adaptace na zátěž Anizotropie kosti • Kost při různých směrech zatížení vykazují různé mechanické vlastnosti. • Biomechanické vlastnosti kosti jsou dány zejména její kolagenovou matricí a deponovanými minerály. Kolagenní vlákna odolávají velmi dobře tahu, ale pro jiné způsoby zatížení jsou poddajná. Minerální látky - dodávají kosti tvrdost a křehkost. Orientační objemové složení kompaktní kostní tkáně - 1/3 voda, 1/3 minerály, 1/3 kolagenní matrice Mechanické vlastnosti spongiózy na •ství • • hustoty kosti. • ní •ení mechanický •ení vlastnosti kosti. • ť •ení •enítlouš ť •ení •ení mechanických Funkční stauJň^ostáTrabecular Pattern of the Proximal Femur There are important trabecular patterns in the proximal femur It occurs according to Wolffs Law in response of the bone to stress. Remodelace kostní hmoty Tvorba kostní hmoty je stimulována mechanicky a biochemicky. Obdobně jako u svalů, je formace kostní hmoty (aktivitou osteoblastů) podporována fyzickou aktivitou (pravidelným adekvátním zatěžováním) a redukována, pokud je bez zátěže (imobilizace, stav beztíže). Nahrazování "starší" kostní hmoty, "novou" kostní hmotou se nazývá remodelace. Formace, oprava a remodelace kosti je kontrolována buňkami (osteoblasty, osteoklasty, osteocyty a kost lemující buňky). Remodelace je zahajována skrze signály přicházející k těmto buňkám, vyvolané mechanickou zátěží kosti. Přesný mechanismus přenosu těchto signálů prozatím není znám. ^ https://www.histology.leeds.ac.uk/bone/bone_cell_types.php Osteqcyte Osteocyty • Nejvíce zastoupené buňky v kosti (90-95% všech bb kostí). • Detekují změnu deformace kosti zátěží a vysílají signál, osteoblastům a osteoklastům pro opravu a posílení kosti. canaiicuii • Biochemická reakce spuštěna těmito mechanosensitivními bb vede k osteosyntéze (novotvorbě kosti). Klíčové prvky v zaznamenání a přenosu signálu zatěžování: • Kalciové kanálky (iónové kanálky se selektivní permeabilitou pro Kalcium) • MAP kináza (účastní se širokého spektra buněčných pochodů mitóza, diferenciace a proliferace, apoptóza, apod.) https://www.physio-pedia.com/Mechanical_Loading_of_Bone aligned ulae of Co na to výzkum: • Důležité dávkovat intenzitu a frekvenci mechanické zátěže • Z důvodu desentivizace receptoru s kontinuální zátěží, se prokázal být efektivnějším způsobem tréninku s intermitentní zatezi. • Odpoveď na zatěžování závisí i od citlivosti receptoru, která se snižuje s věkem a je hormonálně modulována (převážně estrogenem). Remodelace kostní hmoty ny Pr i imobilizaci končetiny/segmentu pevnosti i poddajnosti kosti •ž ování s dostateč nou intenzitou - Dedcházení porucha za) V ě k - Dování Dování Dí Dství deformač ní D Dímvě ku. https://www.frontiersin.Org/articles/10.3389/fendo.2021.70464 7/full Remodelace kostní hmoty • V průběhu stoje je na kosti kladena zátěž (proti gravitaci), ale na tu je naše tělo již plně adaptováno. • Pro jeste silnejší kosti je důležité působit mnohem vetsi zatezi (tlak i ohyb). • Orientačně může být mechanické zatěžování kosti vyjádřeno násobkem tělesné hmotnosti. Čím větší zátěž, tím větší tendence ke stimulaci přestavby/růstu kostí. • Většina fyzické aktivity stimuluje aktivitu kostní hmoty, ale pro významnou osteogenní stimulaci, je potřebná zátěž rovná asi čtyřnásobku tělesné hmotnosti daného člověka. • Plavání: O (nadlehčení) • Stoj: 1 • Rychlá chůze: 1-2 • Běh/jogging: 3-4 • Power jumping: 4+ • Odporový, silový trénink: 4 až 10 A co to znamená pro fyzioterapeuta? • Dynamická zátěž (cca 4-násobek těl.hm.), působí významně osteoformativně. • Velice důležitá je v tomto případě ale bezpečnost provedení těchto cvičení. Jakákoliv kost může podléhat vzniku fraktury, pokud bude přesáhnuta její mez odolnosti. • Kromě osteoprotektivního vlivu, působí PA stimulačně na růst svalové hmoty a sílu, a tím preventivně vůči vzniku zlomenin či pádům (využití silového tréninku u seniorů). Adaptace na zátěž Formativní vliv • trabekulární struktura Adaptace na zátěž Formativní vliv • tvar kostí Adaptace na zátěž Formativní vliv • vzájemné postavení kloubních ploch (centrace) Adaptace na zátěž • Osteofyty • Morbus Osgood-Schlätter • Morbus Haglund... https://www.ortopediekratochvil.cz/patni-ostruha Subchondrální osteoskleróza O S G O O D - S C H L A T T E R ' S DISEASE Healthy knee of young adolescent Unhealthy knee of young adolescent. Area of pain https://www.stefajir.cz/artroza-rtg https://www.worldbrace.com/de/osgood-schlatter-erkrankung- knieorthesen/ https://drogunlana.com/Portfolio/haglunds-deformity/ https:/7www.viquepec esis%20imperfecta.jpg agesTsitelogo/osteogen O s t e o g e n e s i s I m p e r f e c t a Patologické jevy • Osteopenie (bone mass density - BMD mezi rJ:^urpe^§JsQÄPs zdravé mladé dospělé) • Osteoporóza (BMD menší než -2,5 SD ...) Fraktury: • ohybové • kompresní • smykové • torzní • Osteogenesis imperfecta (mutace genu pro tvorbu I. typu kolagenu) Typel Typel Type IV Type IV Type III Type III Female Female Male Female Female Male Age, 38 yr Age, 6J yr Age. 40 yr Age.35yr Age, 27 yr Age. 40 yf Height, 171 cm Height, 137 cm Height. 90 cm Height, 124 cm Height, 94 cm Height, J4 cm Shear Torsion Combined loading Vybrané kritické tlakové hodnotv • humerus 6 KN • femur 7,5 KN • tibia 5 KN • patella 2 KN Transverse Stress Oblique, Greeristick Comminuted Displaced https://www.emedicinehealth.com/bone_fracture_broken_bon e/article_em.htm ! 8000 N Vvbrané hodnotv Younaova modelu Družnosti v tahu Materiál Průměrná hodnota [MPa] Kompaktní kost Femur (mezi 50. a 60. rokem žívota)Tibie 17 000 20 000 Kompaktní kost Femur 15 700(12 700- 19 400) Ligamentum patellae 400 Elastin 0,6 Ocel 170 000 Sklo 70 000 Dubové dřevo 10 000 Vulkanizovaná guma 1,4 Vytržení úponu m. peroneus brevis z baze V. metatarzu Ke kroucení dochází nejčastěji u sportovních Příklady kritických odolností proti zkrutu • humerus 0,5 KN • klavikula 0,08 KN • tibieO,06KN Pevnost a pružnost tkání v ohybu působí-li 2 síly proti sobě ve stejné rovině, ale ne v jedné přímce Ohybový moment-M závisí na délce ohýbané části těla a na zatížení Největší ohybový moment je v místě zpevnění nebo opory M n r h o n i c m i i c n h \ / h i i A-Tříbodový ohyb B-Čtyřbodový ohyb II boot-top" fraktura(tříbodová fr. u sjezdového lyžování) : 11 lil vil li irjc: - ui íri muAQf&CW https://amicrad.com/wp-content/uploads/2018/12/V2l4-2016- jan-17.pdf čtyřbodová fr. (v místě zhojené starší fr. u pacienta rehabilitovaného pro omezení hybnosti kolenního kloubu) rek vrr\r\i ^^^^^^^ stav beztíže, svalová dystrofie, nízká náročnost pohybu tkání pohybového systému fr>Uoa vessel Spongy bono .FihracanSlags (a) Blni«l escapes I'Cim ruptured Wood vessel* uttd foems n hmnalon-ia Bony r.aHus (bj Spongy tww lorms m regions <;ioso IO devekiumo, bioo je méně pohyblivý, i proto je mnohem častěji poškozen (80%), často kombinace s poškozením lig. collaterale mediale a předním zkříženým vazem (ACL - lig. cruciatum anterius) tzv. nešťastná triáda ("Unhappy trias") • Laterální - téměř kruhovitý tvar O, přední cíp se upíná do blízkosti ACL, přední na mezihrbolovou vyvýšeninu (upevnění téměř pouze v 1 místě, jelikož přední a zadní cíp se téměř dotýkají), je mnohem pohyblivější, méně často zraněný (20%) Medial Meniscus Vyšetření chru pávek • Zobrazovací metody • Auskultace - drásoty, krepitace, lupavé fenomény při pohybu aktivním i pasivním • zajímá nás, zda byl úraz daného kloubu, zda zvuky doprovází bolest, jestli je otok, erytém (zčervenání), zateplení kloubu... • Vyšetření menisků kolenního kloubu • Palpační test menisků • Apley test • McMurray test • Steinmann test 1 Zdroje: • ASTUR, D. C , ZANATTA, F., ARLIANI, G. G. Stress fractures: definition, diagnosis and treatment. Revista Brasileira de Ortopedia. 2016, num. 51, pp. 3-10. • BREITHAUPT. Zur pathologie des mensclichen fusses. To the pathology of the human foot. Med Zeitung. 1855, num. 24, p. 169. • PEPPER, M., AKUTHOTA, V., McCARTY, E. C. The Pathophysiology of Stress Fractures. Clinics in Sports Medicine. 2006, num. 25, pp. 1-16. • WARDEN, S. J., BURR, D. B., BRUKNER, P. D. Stress Fractures: Pathophysiology, Epidemiology, and Risk Factors. Current Osteoporosis Reports. 2006, num. 4, pp. 103-109. • https://www.phvsio-pedia.com/Mechanical Loading of Bone • https://www.sportklinik.ez/2020/11/12/unavove-zlomeninv/ • Kapanji, A., I. The physiology of the joints. Churchill Livingstone Elsevier 2008, 6. vyd., 335 s. ISBN 978-0-7020-2959-2. • Kolář, P. Rehabilitace v klinické praxi. Praha: Galén 2010, 1. vyd., 650 s. ISBN 978-80-7262-657-1. • Lewit, K. Manipulační léčba. Leipzig: J. A. Barth Verlag Heidelberg 2003, 5. vyd., 412 s. ISBN 80-7066-725-7. • Oatis, C , A. Kinesiology. Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer business 2009, 2. vyd., 946 s. ISBN 978-0-7817- 7422-2. • Véle, F. Kineziologie. Praha: Triton 2007, 2. vyd., 376 s. ISBN 80-7254-837-9. + 1 • Když ti pacient referuje, jak probíhala kontrola na chirurgii po ukončení rehabilitací Jak Utopit Dr. Mráčkovou: https://www.instaqram.eom/p/CiiOkBVibR9CZVo8JmkxN6SBDxrovLpkRNdOvwO/