BIOMEKANIKK: Litt om.

BIOMEKANIKK: Litt om. Olav A. Foss Ortopedisk avdeling, St. Olavs Hospital Forelesning, IB 12.02.2015

Kjenn din plass i historien

flagellat glassmanet mygg

Avgrensning Bevegelsesapparatet hos mennesker

Se litt og enkelt på noen få ting Litt om muskler Litt om mekanikk Litt om brusk Litt om knokler Litt om materiallære Litt klinikk

Mer om dette i, Anatomi Fysiologi skjelettmuskel

Korte fibre pakkes skrått, stort tverrsnitt Langsom, sterk muskel Lange fibre pakkes rett Rask, mindre sterk muskel Det enkelte fiber taper styrke, ca. 15% ved 30 grader skrå pakking

Muskler tar plass, sterke mer enn svake. Konflikt med funksjon Muskler med stor styrke ligger i underarmen, virker via lange sener ned til håndledd og hånd. Små muskler som gir finmotorikk legges i selve hånden Dette gir en slank, smidig, sterk hånd Styrke Finmotorikk

Muskler, arbeidslengde,kraft selvstudium del 1 Størst kraft ved ca 120% av hvilelengden til muskelen

Leddbevegelse, leddkonfigurasjon selvstudium del 2 metacarpophalangeal-ledd MCP Test fingersprik med strake og bøyde MCP ledd

Leddbevegelse, leddkonfigurasjon selvstudium del 2 metacarpophalangeal-ledd MCP Fleksjon strammer sideligament Gir en stabil hånd ved kraftgrep kneledd hofteledd Leddkonfigurasjon påvirker leddutslag

Liten og svak, skal flytte Stor tung sten Stor tung sten Liten og svak

kraft x arm = moment

Hva om vi ser på det omvendt?

Stor tung sten, kraft x arm = moment kraft fra muskel Liten sten, ledd

Kort vektarm Stor muskelkraft

Muskeldrag lager dreiemoment i ledd Kort vektarm Stor muskelkraft

Muskeldrag lager dreiemoment i ledd Lang muskelbevegelse Stor huddekning Konflikt med funksjon Lenger vektarm Mindre muskelkraft

Muskeldrag lager dreiemoment i ledd d1 d2, korte vektarmer

Free-body diagram R = resultantkraft, albueledd Store krefter kan virke over ledd

Hvert ben, 1/6 kroppsvekt 75 kg. person, 25 kg. (250 N) resultantkraft gjennom hvert hofteledd

75 kg person, på en fot;

75 kg person, på en fot; Muskelkrefter for balanse Kort vektarm, stor kraft

75 kg person, på en fot; Muskelkrefter for balanse Kort vektarm, stor kraft 75 kg person, Ca 1700 N ( 170 kg ) resultantkraft hofteleddet Ca. 2.3 ganger egen kroppsvekt

Resultantkraft hofteleddet Ca. 1/3 x kroppsvekt Ca. 2.3 x kroppsvekt

Litt om brusk Typer Elastisk brusk øre Fiberbrusk mellomvirvelskive menisk Hyalinbrusk leddbrusk Forskjellige mekaniske egenskaper

Litt om brusk Kneledd Menisk, fiberbrusk

Leddbrusk fungerer som en fjærmadrass 70-85% vann Hydrofile grupper trekker vann inn i madrassen og spenner den opp Trykkbelastning vil skvise vann ut gjennom porer i brusken

Litt om brusk

Leddbrusk tåler langt mindre belastning enn ben Porøst ben under leddbrusken demper støtbelastninger

Leddbrusk tåler langt mindre belastning enn ben Økt diameter ved leddendene øker arealet som kraften virker på

Leddbrusk tåler langt mindre belastning enn ben Kongruente ledd, inkongruens vil føre til slitasje I kneet kompenseres inkongruens av meniskene

Leddbrusk tåler langt mindre belastning enn ben Kongruente ledd, inkongruens vil føre til slitasje Intra-artikulær fraktur, fare for bruskskade Reponeres i anatomisk stilling

Smøring av brusk Smøres av synivoalveske

Skjelettet 206 knokler (nyfødte 270) støtte for bløtdeler beskytter vitale organer kalsiumreservoar blodproduksjon vektstenger bevegelsesapparatet

Histologi Benvev

En knokkel, kortikalt og spongiøst benvev Kortikalt ben Spongøst ben trabekler benmarg

Knokkeloppbygging, et kompromiss Krav til mekanisk styrke Ben er luksusvare Høy vekt Metabolsk sett krevende å vedlikeholde Kroppen økonomiserer med mengden: Bruker minst mulig Plasserer benmasse mest hensiktsmessig Dynamisk vev

Immobilisering svekker benet som materiale Vektløshet gir tap av muskel og benmasse. Trening reduserer tapet Skylab 1973 1974 (1979)

Styrken i en knokkel avhenger av: Kvaliteten på benvevet osteoporose; god kvalitet,redusert mengde Mengden av benvev Arkitekturen: mengde og plassering av kompakt og spongiøst ben

Buer gir mekanisk styrke

Elastisk deformasjon Plastisk deformasjon Brudd Når ben belastes

Brudd I ortopedien har mekanisk funksjon i beinmaterialet stor interesse

Elastisk og plastisk deformasjon Elastisk, bøyes frem og tilbake som en fjær. Beholder fasongen Plastisk, bøyes så mye at formen endres permanent.

Plastisk deformasjon forlengelse av wire

Last Elastisk og plastisk deformasjon elastisk plastisk Tøyning

Last Ben-deformasjon elastisk Tøyning

Last Ben-deformasjon Brudd elastisk plastisk Tøyning Her er deformasjonen så stor at både elastisk og plastisk område er passert, det oppstår et brudd.

Elastisk og plastisk deformasjon

Last Noen materialer, elastisitet plastisitet Metall Glass Metall er stivere enn benvev. Begge, har en plastisk fase Ben Glass har i praksis ingen plastisk fase, Tøyning

Røret et mekanisk kompromiss Stor styrke, liten materialmengde

Tåler minst Tåler mest

For bøying av ben Kompresjon Kg Tensjon

og torsjon av bein θ

finnes det formler som viser at: Stor dimensjon tåler: Mer bøy (3. potens) Mer torsjon (4. potens)

Bruddkallus, et eksempel Nydannet ben i kallus, mekanisk svakt Knokkelen, ikke stivt nok Kallus har økt tverrsnitt Da stivt nok

Tretthetsbrudd Mange belastninger ; summen gir brudd Last Skade av benvev Repetisjoner

Haverske systemer kan stoppe et tretthetsbrudd

Tretthetsbrudd Metatarser etter langvarig marsj Bekken Leggben Deler av rygghvirvler Lårhals

Se litt på noen få enkle ting Litt om muskler Litt om mekanikk Litt om brusk Litt om knokler Litt om materiallære Litt klinikk

Behandling?

Kraftig muskeldrag kort vektarm Diastase i frakturspalte bruskskade artrose Operativ behandling

Distraksjon Kompresjon Ståltråden, mindre elastisk i forhold til knokkelen Kraften følger stivest legeme, ståltråden

Det er natt, du har vakt, du er trett..,

og skal undersøke en pasient med mulig hoftebrudd, Enkel klinisk undersøkelse for hoftebrudd

Husk nå dette!

Person, med hoftebrudd, foten veier ca 1/6 av kroppsvekt

Kan du løfte opp foten? Høy resultantkraft over hofteleddet/bruddet

Kan du løfte opp foten? Ja, antagelig ikke brudd Undersøk på nytt neste dag Nei, antagelig brudd

Kan du løfte opp foten? Innkilt fraktur tåler belastning lite smerte Enkel behandling

Kan du løfte opp foten?

Takk for oppmerksomheten