BIOMECHANIKA PÁTEŘ
PÁTEŘ
Komponenty • nosná • hydrodynamická • kinetická
Columna vertebralis – 24 pohybových segmentů, 40 % délky těla
PÁTEŘ – STRUKTURA Funkce: stabilizace, flexibilita, podpora, absorpce nárazu, ochrana míchy, přenos zátěže
Velikost zátěže se v jednotlivých částech páteře mění. Na těchto změnách má vliv poloha dílčích segmentů.
STAVBA PÁTEŘE Páteř je dlouhá (s vyhlazením oblouků) asi 70 − 75 cm, při zakřivení cca 35 % délky těla. Meziobratlové destičky se na délce presakrálního úseku páteře podílejí až 25 %. Kolísání délky v závislosti na věku, na denním období. Např. desetiminutová trakce páteře v úseku Th1 − L5 vede k prodloužení o 5 mm.
ZÁKLADNÍ FUNKČNÍ JEDNOTKA • Dva sousední obratle • Meziobratlová ploténka
ZÁKLADNÍ FUNKČNÍ JEDNOTKA Pohyb – 6 stupňů volnosti − rotace a posunutí kolem transverzální, sagitální a vertikální osy. Výsledným pohybem (složení pohybů menšího rozsahu v jednotlivých funkčních elementech) je flexe, extenze, laterální flexe a rotace. Těla obratlů jsou svým tvarem přizpůsobena funkčním požadavkům na jednotlivé úseky páteře.
STAVBA OBRATLE Obratle se neliší pouze svými rozměry, ale také velikostí a polohou jednotlivých částí. Nejvýrazněji se tyto diference projevují v orientaci facet v intervertebrálních kloubech.
Zátěž na facety je větší při hyperextenzi, zvětšuje se také při předklonu kombinovaném s rotací.
STAVBA OBRATLE Tělo obratle − cylindrická, krátká kost. Tenčí kompakta na bočních stěnách, silnější na styčných plochách. Kompaktní část obratle přenáší 45-75 % vertikálního zatížení. Pevnost obratle na zatížení působící v osovém směru je 5 až 7x větší než na zatížení v bočním nebo předozadním směru. Hlavní zatížení − těla bederních a dolních hrudních obratlů. Nejvíce zatíženým segmentem páteře je segment L5-S1. Pevnost v tlaku v této části je až 7 kPa, možnost deformace asi 15 %.
ZATÍŽENÍ PÁTEŘE – OBRATEL
TVAR PÁTEŘE Zakřivení páteře
vytvoření „kompromisu“ mezi mechanickými a morfologickými požadavky vznik momentu síly, který způsobuje zvýšení zakřivení ALE Ve vzpřímeném stoji prochází těžnice přes krční a bederní obratle ⇒ minimalizace ohybu
Kritická místa: souvisí se změnami tuhosti materiálu C7-TH1, L5-S1 .
KRČNÍ A BEDERNÍ LORDÓZA • Sagitální rovina – ‘S’ tvar, konvexní zakřivení dopředu • Malé děti – začínají zvedat hlavu a sedět – Cervical lordosis, C4-C5 • Batolata a dospělí – začínají stát – Lumbar lordosis, L3-L4
TVAR PÁTEŘE Zakřivení páteře není jen mechanizmem zvyšujícím pružnost celého kostěného sloupce, ale výrazně zvyšuje i pevnost páteře. Oblouk je pevnější než tyč, v případě zakřivení páteře lze její pevnost vyjádřit vzorcem C2 + 1 (C = počet oblouků) ⇒ páteř s dvěma lordózami a dvěma kyfózami je osmkrát pevnější než kdyby ji tvořil jediný oblouk. .
STABILITA PÁTEŘE • tkáně (svaly, vazy) v okolí páteře • vliv intraabdominálního tlaku
SKOLIOTICKÉ DRŽENÍ vzniká při asymetrické zátěži páteře téměř každá páteř má mírné vybočení nejčastěji mezi Th3 až Th5 – fyziologická skolióza levá dolní končetina delší než pravá →páteř vyrovnává nerovnoměrnosti – sklon pánve
SKOLIÓZA • Mediolaterální zakřivení páteře převyšuje 10° + rotace obratlů – Typy • Strukturální • Nervosvalová • Idiopatická • Nestrukturální – Léčení • Cvičení • Ortézy
REDRESNÍ ORTÉZY – korzety na skoliózu
Boston
POHYBLIVOST PÁTEŘE Rozsah pohybu se liší mezi jednotlivými anatomickými částmi páteře, i v rámci funkčních úseků. Mezi dvěma obratli je zpravidla malý, nelze provádět nezávisle. Nejpohyblivější je krční páteř. Rotace úseku C1-C2 představuje 50 % axiální rotace krční páteře.
POHYBLIVOST PÁTEŘE Pro oblast krční páteře je střed otáčení umístěn v zadní části obratle, pro bederní oblast páteře je tento střed uvnitř meziobratlového disku. S rostoucím věkem se pohyblivost snižuje, ve stáří dosahuje tento pokles až 50 %. Muži mají větší rozsah pohybu pro flexi a extenzi, ženy dosahují lepších výsledků pro laterální flexi. Sdružené pohyby páteře − pohyb ve více rovinách současně. Nejčastěji kombinace pohybu v rovině frontální a transverzální.
POHYBY PÁTEŘE Kombinace tlaku a tahu
Kombinace napětí a uvolnění
KRČNÍ PÁTEŘ Sdružené (zdvojené) pohyby Rotace + axiální posun
Lateroflexe + rotace
Maximální zátěž v tlaku (C4-C5): Flexe, rotace, ohyb 500-700 N Extenze 1100 N Smyk 260 N ↑ ↓ 110 N ↔
POHYB TRUPU Kooperace páteř + pánev ⇓ Klíčový prvek pro plynulou energeticky nenáročnou chůzi
Omezení rozsahu pohybu v jedné části ⇓ Zvýšení rozsahu v další části
MEZIOBRATLOVÁ PLOTÉNKA • • • •
celkem 23 plotének ¼ délky páteře bez cévního zásobení výživa probíhá difůzí
Dehydratace disků v průběhu dne ⇒ snižování výšky těla o 1 až 2 cm. Zátěž uvnitř chrupavky L1/L5: 25 kg vleže, 175 kg v sedu, 1000 kg při působení vnějších vlivů
MEZIOBRATLOVÁ PLOTÉNKA Vlákna sousedících lamel se kříží (podle úseku páteře pod úhlem 30 – 80°. Architektura lamel se liší: • centrální lamely – větší stoupavost kolagenních vláken než lamely periferní, • přítomnost kolagenu II. typu (periferní lamely) a I. typu (centrální lamely). Okrajové zóny disků nejsou připojeny k periostu obratlových těl a k podélným vazům páteře.
MEZIOBRATLOVÁ PLOTÉNKA Uspořádání vnitřní struktury ⇒ odolnost na vertikálně působící sílu. Velmi málo na smykové zatížení. Torzní rotace − bez poškození pouze do 5°. Mezi 10 až 30° – porušení jejich integrity. Celý systém je maximálně namáhán při kombinaci svislého (axiálního) tlaku a rotace (smyku).
MEZIOBRATLOVÁ PLOTÉNKA Vlivem různého provádění pohybu při denních aktivitách dochází ke kombinacím v působení zátěže na meziobratlovou ploténku − tlak, krut, ohyb. Pro flexi a extenzi je typické střídání tahu (napětí) a tlaku, rotace se vyznačuje smykovým účinkem.
Odolnost proti zátěži 4-5 x větší
ZATÍŽENÍ PÁTEŘE
ZATÍŽENÍ PÁTEŘE Zvedání břemene: Vliv intraabdominálního tlaku u vzpěračů redukuje zatížení m. erector spinae až o 40 %.
ZATÍŽENÍ KRČNÍ PÁTEŘE VE STOJI
Velikost zátěže je ovlivněna zejména dobou trvání, protože hodnota výsledného momentu síly není velká. Tento moment však působí v mnoha případech „do konce života“.
ZATÍŽENÍ PÁTEŘE PŘI CHŮZI Velikost zátěže, která působí na oblast L3-L4, kolísá v průběhu krokového cyklu mezi 0,2 až 2,5 násobkem hmotnosti těla. Zvětšuje se s rostoucí flexí trupu, která je podmíněna nárůstem svalové síly.
ZATÍŽENÍ PÁTEŘE PŘI ZVEDÁNÍ BŘEMENE
