Biomecanica genunchiului

Biomecanica genunchiului

Aparatul kinetic - aparatul locomotor - sistemul musculo-scheletal - sistemul neuro-musculo-articular sunt denumiri intalnite in literatura de specialitate care se refera la acelasi lucru, adica totalitatea structurilor care iau parte intr-o forma sau alta la miscare: miscarea unui segment sau a intregului corp.

Datorita implicarii unor multiple sisteme si structuri in actul miscarii nu se poate vorbi de o unitate morfofunctionala a apartului kinetic. Totus aparatul kinetic poate fi considerat ca este format din trei componente:

Sistemul nervos care asigura comanda pe baza informatiilor primite;

Sistemul muscular primeste comanda si realizeaza forta motrica necesara;

Sistemul articular permite miscarea in anumite limite.

Aceste sisteme sunt sub comanda altor sisteme si structuri:

Aparatul cardiovascular si respirator influenteaza direct functia sistemului muscular si nervos;

Tesutul moale etc.

Nu se poate concepe un sistem creat pentru miscare si in miscare, cu o mare manevrabilitate decat in prezenta unui mecanism de feed-back care sa controleze permanent sistemul. Numarul neuronilor aferenti , care realizeaza feed-back-ul este cu mult mai mare decat al celor eferenti, care comanda miscarea.

SISTEMUL ARTICULATIEI SINGULARE

Ø      OSUL, CARTILAJUL, LIGAMENTUL, TENDONUL - componenta rigida articulara.

Ø      SINOVIALA, MUSCHIUL, RECEPTORUL SENZITIV SI NEURONUL.

- Miscarea de flexie extensie a genunchiului:

Miscarea principala in aceasta articulatie este cea de flexie-extensie la care se adauga miscari secundare de rotatie (interna si externa); poate apare si o foarte redusa miscare de inclinare laterala.

Flexia - extensia este miscarea principala, atunci cand membrul inferior lucreaza in lant cinematic deschis articulatia femuro-tibiala joaca rol de parghie de gradul III, in acest caz , miscarea presupune deplasarea femurului pe tibia fixa sau invers (ca in cazul atezarii pe scaun) sau deplasarea simultana a celor doua oase (ca in mers, in momentul de pendulare a gambei). Daca membrul inferior lucreaza in lant cinematic inchis articulatia joaca rol de parghie de gradul I ("sprijinul" la mijloc, intre "forta" si "rezistenta")

Miscarea de flexie-extensie nu se face in jurul unui ax fix, datorita formei de voluta si nu nu sferica a condililor femurali, deci axul miscarii in flexie se deplaseaza in sus si inapoi, iar in extensie invers. Miscarea de flexie incepe cu o rostogolire si se termina cu o rotatie pe loc (axul fix). Deplasarea segmentelor difera dupa modul de actiune a membrului inferior:

- in lant cinematic deschis femurul ramane fix, tibia aluneca pe el, in final ajungandu-se la retropozitia femurului;

- in lant cinematic inchis tibia ramane fixa, femurul alunecand pe tibie, in final ajungandu-se la retropulsia tibiei.

Miscarea de flexie incepe cu o rostogolire si se termina cu o rotatie pe loc.
Limita flexiei o reprezinta intalnirea fetelor posterioare ale segmentelor ( coapsa si gamba ). Genunchiul in flexie de 70 asociaza si o miscare de rotatie interna (intre 0 -20). Principalii flexori ai genunchiului (in lant cinematic deschis) sunt bicepsul femoral si semimembranosul, la care se asociaza si semitendinosul, gemenii (din tricepsul sural), popliteul, plantarul subtire, dreptul intern si croitorul. Limita flexiei o reprezinta intalnirea fetelor posterioare ale segmentelor (coapsa si gamba)

Flexia asociaza si o miscare de rotatie interna.

Miscarea de extensie incepe cu rotatia extremitatii femurului si se termina cu rostogolirea pe platoul tibial.

Extensia asociaza si o rotatie externa a gambei (datorita bicepsului femural).

Extensia este limitata de ligamentul posterior (Winslow), ligamentul incrucisat anterior si posterior, ligamentele colaterale si muschii ischiogambieri.

In extensie completa se obtine pozitia de "inzavorare" in care forta musculara nu mai este necesara.

Principalii extensori sunt cvadricepsul si tensorul fasciei lata; la actiune se asociaza tendonul cvadricepsului si rotula care fac parte din aparatul complex de extensie al genunchiului.

Extensorii, fiind muschi antigravitationali, au forta de actiune totala mai mare ca cea a flexorilor.

- Fiziologia meniscurilor:

- sunt doua fibrocartilaje dezvoltate la periferia fiecarei fose articulare tibiale; ele contribuie la o mai buna concordanta intre suprafetele articulare;

- Articulatia femuro-patelara:

Capsula articulara - uneste cele trei oase: femurul, tibia si patela;

ligamentul patelei (ligamentul rotulian);

- ligamentele posterioare reprezentate de:

- ligamentul popliteu oblic sau tendonul recurent al muschiului semimembranos;

- ligamentul popliteu arcuat;

- ligamentul colateral peroneal (fibular);

- ligamentul colateral tibial;

- ligamentele incrucisate:

- ligamentul incrucisat antero-extern;

- ligamentul incrucisat postero-intern;

Formatiuni aponevrotice de intarire a capsulei:

fascia genunchiului;

expansiunea cvadricipitala consolidata pe marginile patelei de retinaculele medial si lateral ale patelei.

- Lubrifierea articulatiei genunchiului:

Lubrifierea articulatiilor:

In articulatii, capetele osoase care se intalnesc, se deplaseaza unul fata de celalalt, iar uneori chiar se ating si se freaca intre ele. Pentru a nu se uza, capetele osoase sunt acoperite de un strat neted, lucios, numit cartilaj. Articulatia este inconjurata de un sac, care produce lichidul articular (lichid sinovial) vascos. Acest lichid sinovial vascos are rolul de a lubrifia articulatia, la fel ca vaselina, sau uleiul. Cartilajul si lichidul articular previn tocirea si uzura capetelor osoase in urma frecarii intre ele. In articulatiile dintre vertebre, care (cu exceptia articulatiei dintre atlas si axis) permit doar miscari limitate, se gasesc discuri intervertebrale cartilaginoase.

Fiecare articulatie mobila este tinuta de ligamente elastice, care se prind pe capetele osoase care formeaza articulatia. Aceste ligamente protejeaza articulatia de deplasarile oaselor care depasesc limita obisnuita si care ar forta prea mult articulatia, respectiv de luxatii.

- Stabilitatea genunchiului:

Factorii de stabilitate articulara pot fi:

pasivi: prin ligamentele foarte puternice garanteaza o stabilitate perfecta a acestei articulatii - ligamentul colateral lateral, ligamentul collateral medial, ligamentul meniscofemural posterior, ligamentul posterior al capului fibulei, ligamentul incrucisat anterior si ligamentul incrucisat posterior.

2. activi: prin musculatura si tendoane.

Factorii de stabilitate articulara pasivi:

Ligamentul patelei sau ligamentul rotulian ( ligament patellae): este o formatiune fibroasa, puternica, lunga de cca. 5-6 cm si lata de cca.2-3 cm, situata inaintea articulatiei, cu forma unui triunghi, se insera prin baza sa pe varful patelei, iar prin varf pe partea inferioara a tuberozitatii tibiei. Marginile ligamentului vin in raport cu formatiunile de intarire ale capsulei. Ligamentul patelei se poate vedea si palpa sub piele in semiflexiune.

Ligamentul popliteu oblic reprezinta o expansiune larga sidefoasa care porneste din tendonul muschiului semimembranos, indreptandu-se in sus si in afara, spre a se termina pe calota fibroasa corespunzatoare condilului lateral.

Ligamentul popliteu arcuat: se prezinta ca o banda fibroasa cu concavitatea superioara, ce pleaca de pe condilul lateral si merge in sens medial catre fosa intercondiliana, trecand pe sub ligamentul popliteu oblic, pentru a se pierde in capsula.

Ligamentul arcuat prezinta o margine superioara concava si alta inferioara convexa, de la aceasta margine inferioara pleaca o banda fibroasa numita reticulul ligamentului arcuat, care se insera pe capul fibulei.

Ligamentul colateral fibular (lig. collaterale fibulare): se insera in partea superioara pe epicondilul lateral al femurului, iar partea antero-laterala a capului fibulei, inaintea varfului capului. In extensiune acest ligament este intins, in flexiune este relaxat.

Ligamentul colateral tibial ( lig. collaterale tibiale): se prezinta ca o formatiune fibroasa mai aplatizata, care in mare masura se confunda cu capsula. Se insera in partea superioara pe epicondilul medial al femurului, iar in cea inferioara pe fata mediala a tibiei.

In grosimea acestui ligament se deosebesc trei feluri de fibre: verticale situate in partea cea mai anterioara si intinse de la femur la tibie; oblice descendente, care plecate de la femur se indreapta in jos, rasfirandu-se pe meniscul medial; oblice ascendente , indreptate de latibie inspre meniscul medial.

Prin fata sa profunda vine in raport cu meniscul articular, cu tendonul orizontal al semimembranosului si cu artera inferomediala a genunchiului.

Fata lui superficiala este acoperita de fascia femurala si de tendoanele ce participa la formarea complexului aponevrotic, numit ,,piciorul gastei''(pes anserinus).

Ligamentele colaterale, fibular si tibial au rolul de a asigura stabilitatea articulara in extensiunea genunchiului.

Ligamentul incrucisat anterior (lig, cruciatum anterius): se insera prin extremitatea inferioara pe aria intercondiliana anterioara a tibiei, iar prin cel superior pe fata intercondiliana a condilului lateral (partea posterioara), are o directie obica in sus, inapoi si in afara.

Ligamentul incrucisat posterior (lig. cruciatum posterius): se insera pe aria intercondiliana posterioara a tibiei (inapoia insertiilormeniscurilor), de aici se indreapta in sus, inainte si inauntru, pentru a se fixa pe fata intercondiliana a condilului medial (partea ei anterioara).

Cele doua ligamente incrucisate prezinta o dubla incrucisre una in sens antero-posterior si alta in sens frontal, ele sunt parti ingrosate ale portiunii invaginate, intercondiliene a capsulei.

Factorii de stabilitate articulara activi:

Musculatura coapsei se imparte in trei grupe functionale: extensori, flexori si aductori.

Muschii extensori:

muschiul croitor este flexor si slab aductor al articulatiei coxofemurale in locomotie, flexor al gambei pe coapsa si rotator intern al genunchiului (cand gamba este partial flexata).

muschiul cvadriceps femural, este extensor al articulatiei genunchiului.

Mushii flexori:

muschiul semitendinos situat pe partea mediala a fetei posterioara a coapsei, este flexor al genunchiului, efectueaza o rotatie interioara daca genunchiul se afla in flexie.

muschiul semimembranos situat sub muschiul precedent si are aceasi actiune ca si muschiul semitendios.

muschiul bicept femural actioneaza ca flexor al genunchiului, efectueaza si o rotatie laterala, daca genunchiul se afla in flexie.

Muschii adductori

Sunt situat in partea mediala a coapsei:

muschiul pectineu are o slaba actiune de aductie, este mai mult un flexor si un rotor exterior al coapsei;

muschiul adductor lung are actiune de aductie, flexie si rotatie a coapsei;

muschiul adductor scurt, similar cu muschiul aductor lung;

muschiul gracilis, situat pe partea mediana a coapsei. Ca actiune are o componenta de aductie si de rotatie interna a gambei, daca genunchiul se afla in flexie;

muschiul adductor mare, muschi profund, situat in partea mediala a coapsei, este cel mai puternic aductor al coapsei, avand o actiune de rotatie interna.

- Statica genunchiului:

- axul biomecanic al femurului pleaca din centrul capului femoral, pana la scobitura intercondiliana: axul biomecanic face cu axul anatomic un unghi de 6 - 9^o deschis in sus;

- condilul femural intern este mai jos 2 - 7 mm, ( in medie cu 4 mm ) decat condilul extern, iar cavitatea glenoida interna este mai scobita si coborata cu 2,5 - 3 mm, deci fiecare cavitate glenoida primeste fortele in plan sagital dar la nivele diferite;

- axele anatomice ale tibiei si femurului fac intre ele un unghi de 170-177^o , deschis inafara , numit genu valg fiziologic;

- greutatea corpului se repartizeaza in doua forte egale si paralele, la cca. 4 cm intre ele cu punct de aplicare in centrul cavitatii glenoide. Devierea centrului de greutate cu 2 cm inauntru sau in afara, face ca forta sa treaca in intregime prin central platoului tibial, cavitatea glenoida respectiva suportand-o in intregime. Devierea centrului de greutate cu peste 2 cm determina incarcarea platoului peste greutatea corpului; in aceste conditii genunchiul s-ar disloca, dar se opune la aceasta dislocare ligamentul collateral de partea opusa, care actioneaza in cadrul unei parghii de gradul III, crescand presiunea asupra condilului femural.

Tendoanele terminale ale celor patru portiuni ale cvadricepsului se alipesc si se formeaza un tendon unic, care se indreapta spre baza si marginea patelei, unde o parte se fixeaza, iar o alta parte se continua prin fascicule tendinoase verticale asezate pe marginile patelei, iar altele, incrucisate trec peste fata anterioara a ei. Dupa ce acestea au inglobat patela, o depasesc in jos si formeaza ligamentul patelar (ligamentum patellae), care se insera pe tuberozitatea tibiei. Ligamentul patelar esteconsiderat ca tendon de insertie a intregului cvadriceps, iar patela un os sesamoid foarte mare.

1. Leziuni ale partilor moi:

- tegumente si tesut celular subcutanat (contuzii, plagii, arsuri).

- tendon - muschi ( intindri, rupturi, sectionari, dezinsertii).

- vase - nervii (rupturii, sectionarii).

2. Leziuni osoase: (deranjamente tuberculare, fisuri, fracturii) ale:

- epifizelor femurale, tibiale, peroniere.

- rotulei.

3.Leziuni articulare:

- plagii articulare.

- rupturii ligamentare.

- entorse.

- luxatii.

- leziuni meniscale.

Sechelele traumatismelor genunchiului vor afecta stabilitatea, mobilitatea aticulatiei, de obicei prima fiind mai grava, cea ce determina doua mari obiective: recuperarea stabilitatii si recuperarea mobilitatii genunchiului.