Коленный сустав степени свободы
Рассмотренная система костных рычагов первого, второго и третьего рода представляет рабочую систему в механическом значении только при определенных условиях. Одним из этих условий являются открытые и закрытые кинематические цепи и степени свободы. В замкнутой системе кинематической цепи оба конца какой-либо части тела закреплены (ребра, закрепленные передними и задними концами, или нижние конечности при стоянии).
При выполнении движений всегда вовлекаются цепи звеньев двигательного аппарата, которые закреплены на одном конце (рука, прикрепленная одним концом к лопатке) и представляют открытую кинематическую цепь.
В открытой системе кинематической цепи объем движений концевого отдела части тела определяется путем сложения суммы степеней свободы всех промежуточных звеньев, составляющих эту часть тела. Не ограниченное в свободе перемещающееся тело обладает шестью степенями свободы в виде поступательного движения в трех измерениях (вверх вниз, вперед назад, вправо влево) и вращательных движений в тех же измерениях. При скреплении одного звена тела в отношении другого ограничиваются степени свободы. При анализе возможных движений двух твердых тел (например, в шаровидном суставе), соприкасающихся в одной точке, видно, что тела способны переместиться взаимно в пяти направлениях и сохранить пять степеней свободы (рис. 1). Эти пять степеней свободы возможны в суставе только теоретически, а фактически подвижность в суставах имеет только три степени свободы. Это ограничение создают капсулы, связки и мышцы, окружающие сустав. Тремя степенями свободы обладают шаровидные суставы, двумя — эллипсоидные, седловидные и мыщелковидные (коленный сустав), одной — цилиндрические и блоковидные. Свободная верхняя конечность представляет открытую кинематическую цепь. Плечевой сустав обладает тремя степенями свободы, локтевой сустав — одной, суставы между костями предплечья — одной, лучезапястный сустав — двумя степенями свободы. Таким образом, кисть способна относительно туловища совершать перемещение по 7 степеням свободы в пределах радиуса всей верхней конечности, имея полную свободу движений.
Рис. 1. Пять степеней свободы тела, соприкасающегося одной точкой с другим телом
Если сопоставить соединения в суставах с соединениями частей технической машины, то обнаруживаются существенные отличия. У машины движения единообразны и обладают только одной степенью свободы.
Как указывалось выше, движения у человека складываются в кинематические цепи и практически не осуществляются суставом с одной степенью свободы, поэтому двигательный аппарат человека не является рабочей машиной. Он становится ею только тогда, когда благодаря напряжению мышц исключаются и тормозятся движения, при которых как бы дополнительно возникают «запирающие» сустав механизмы. Тонус мышц и его чередование направляют движения в суставах, тем самым «… устраняются все свободы перемещения, за исключением одной»*. Следовательно, за счет перераспределения работы мышц и их тонуса возможно построение многих механизмов с различным числом степеней свободы.
* (Ухтомский А. А. Физиология двигательного аппарата. Сб. соч. Т. III Л., 1945, с. 145.)
ПАРА СИЛ
Выше говорилось, что для совершения вращательного движения необходима пара сил, которая складывается из сил сокращающейся мышцы и силы давления или сопротивления, возникающего от трения одной кости о суставную поверхность другой. На примере сгибания в локтевом суставе видно (рис. 2), что сила тяги двуглавой мышцы может быть разложена на составляющие: АБ — момент силы и АГ — силу давления костей предплечья на плечевую кость. Сила, распространяющаяся по диагонали АВ, представляет давление, производимое вдоль плечевой кости, которому противодействует сила давления ДЖ, разложенная на ДЕ и ДЗ. Момент силы АБ вместе с силой ДЖ представляет пару сил, выполняющих сгибание в локтевом суставе. Если бы сила давления отсутствовала, а это возможно при отсутствии оси вращения, то вместо сгибания в локтевом суставе произошло бы подтягивание предплечья. Зная условия, при которых изменяется плечо силы тяги мышц, и механические условия проявления мышечной силы, легко понять, каким образом в процессе построения движений происходит потеря или увеличение мышечной силы.
Рис. 2 . Схема действия ‘пары сил’ (по М. Ф. Иваницкому). ав — равнодействующая двуглавой мышцы плеча; дж — противодействие со стороны плечевой кости; аб — ‘полезная’ составляющая двуглавой мышцы плеча; аг — другая составляющая той же мышцы, способствующая давлению предплечья на плечо в локтевом суставе; де — составляющие силы давления плечевой кости на предплечье; ад — плечо пары сил, из которых одна сила аб, а другая — де. Благодаря работе пары сил сокращение двуглавой мышцы плеча способствует сгибанию в локтевом суставе
Краев А.В.,»Анатомия человека»
Источник
Что такое нестабильность коленного сустава?
Многие годы пытаетесь вылечить СУСТАВЫ?
Глава Института лечения суставов: «Вы будете поражены, насколько просто можно вылечить суставы принимая каждый день средство за 147 рублей…
Читать далее »
В норме сустав имеет ограниченную амплитуду движения: кость плотно закреплена в пазе, а свобода движений строго ограничена физиологическими нормами. То есть сустав может двигаться только в определенных пределах, и в здоровом состоянии за них не выходит.
НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!
Для лечения суставов наши читатели успешно используют Sustalaif. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…
При нестабильности даже небольшая физическая активность может приводить к смещению сустава. Как правило, такие смещения в итоге самостоятельно и проходят (то есть он сам становится на место), однако эпизоды смещения могут повторяться все чаще и чаще.
Кроме того, из-за нестабильности колена страдает функция амортизации (снижения нагрузки на опорно-двигательный аппарат в целом). Страдает также функция колена как опоры нижних конечностей: пораженная недугом нога будет подкашиваться при нагрузке (что может происходить даже при ходьбе, не говоря уже про бег или прыжки).
Выходит, что с таким заболеванием дорога в спортивную карьеру закрыта. Также невозможными становятся занятия бегом, прыжки, или просто длительное нахождение на ногах. Также больной с нестабильностью не допускается к службе в армию (либо допускается, но с ограничениями).
Не следует путать нестабильность колена с нестабильностью надколенника – во втором случае смещается защитный фрагмент коленного сустава.
к меню ↑
Чем это опасно?
Первое время нестабильность может практически никак себя не проявлять, а редкие эпизоды частичного смещения сустава пациент и вовсе может игнорировать (вправляются сами). Но чем дольше протекает заболевание, тем серьезнее последствия.
Спустя какое-то время смещения будут происходить очень часто, вплоть до нескольких раз в сутки. Причем с каждым разом они все тяжелее будут вправляться. Если на первых порах репозиция (вправление) будет проходить сама или при минимальных движениях больного, то в последствии придется обращаться к врачу после каждого эпизода смещения.
Такая ситуация уже является критерием инвалидности, так как больной больше не может бегать, прыгать и даже просто долго ходить. Любые движения ногой смогут привести к смещению, причем оно может происходить даже во время сна (редко, но все-таки возможно).
Это может привести к стойкому спазму мышц пораженной конечности: то есть возможно развитие частичной иммобилизации (неподвижности) ноги.
к меню ↑
Причины возникновения
Основная причина развития – перенесенная ранее травма с вывихом или подвывихом коленного сустава. Как правило, чаще всего нестабильность возникает на фоне неправильно или не до конца вылеченного вывиха. Бывает такое и из-за самостоятельного вправления.
Причины возникновения:
- Предшествующие вывихи или подвывихи коленного сустава, несколько реже – вывих надколенника.
- Травматизация коленной области (травма после падения, прямой-прицельный удар в область сустава, прыжок с большой высоты с опорой на ногу).
- Врожденные дефекты и аномалии строения нижних конечностей, приводящие к недоразвитости и/или слабости мышечно-связочного аппарата ног.
- Резкие и сильные разгибания или сгибания ноги, особенно на фоне атрофии связочного аппарата конечностей.
Группа риска по данной патологии включает спортсменов, которые занимаются футболом, баскетболом, хоккеем или бегом. Часто страдают трейсеры (занимающиеся паркуром), люди преклонного возраста (из-за возрастных нарушений регенеративных возможностей организма и слабости связочного аппарата).
к меню ↑
Специфика 3 степени
Данная патология относится к одной из наиболее часто встречаемых среди всех суставных заболеваний. Она склонна прогрессировать, тем самым существенно угнетать двигательные функции коленного сустава. А ведь именно этот отдел ноги отвечает за удержание веса и возможность воплощать человеком самой разнообразной сложности задачи, а именно ходить, прыгать, приседать, бегать и пр. Запустив сустав, человек, грубо говоря, обрекает себя на инвалидность. Несвоевременная диагностика, отсутствие необходимого лечения на ранних этапах ни к чему хорошему не приводят. Чем больше запущена клиническая картина, тем остается все меньше шансов избежать операции.
Если рассматривать болезнь согласно общепринятой европейской классификации развития дегенеративно-дистрофических изменений, то 3 стадия – это предпоследняя степень среднетяжелого недуга. В большом количестве случаев консервативное лечение оказывается малорезультативным или неэффективным вообще, а это веские причины для проведения операции по замене коленного сустава искусственным имплантатом.
Что касается всевозможных безоперационных и мининвазивных тактик, знайте, что они если и произведут эффект на весьма сложной стадии, то не более чем временный симптоматический. Остановить развитие гонартроза, обратите внимание, что даже не излечить от него целиком, можно нетравматичными способами, однако исключительно на двух первых стадиях. Поэтому, отдав предпочтение консервативному лечению, не рассчитывайте на чудо-исцеление: колено не выровняется, хрящ не возродится, а, следовательно, и все двигательные проблемы будут при вас.
Все это мы говорим для того, чтобы наивные люди, далекие от тонкостей ортопедии и травматологии, не испытывали иллюзий в отношении целительных возможностей широко рекламируемых препаратов и физметодик. На данном периоде коленного артроза они непродуктивны.
Внимание! На 3 стадии гонартроза для осуществления профилактики уже не осталось живых участков, несущих функциональную важность. Максимум, какую выгоду для себя вы можете найти в безоперационных тактиках, так это немного снизить болевой синдром и в некоторой мере подготовить мышцы к предстоящей хирургии.
Причины боли в колене
Основные причины возникновения болей:
- артроз коленного сустава. Заболевание носит не воспалительный характер, в его ходе поражается суставной хрящ, что со временем приводит к деформации;
- артрит. Речь идет о воспалении сустава, которое может быть хроническим или острым;
- результаты различных травм;
- возрастные изменения в строении суставов;
- патологии от рождения;
- наличие лишнего веса;
- проблемы с метаболизмом;
- хронические заболевания, например, ревматизм;
- заболевания аутоиммунной системы;
- наличие опухолей.
Важно! Боли возникают по причине повреждения связок хряща. Из-за этого происходит скопление жидкости в суставе, вырабатывается мало естественной смазки, защемляется нерв и случаются другие неприятности.
При приседании и вставании
Появление симптома может свидетельствовать об одной из причин:
- полученная травма (лечение направлено на уменьшение отёчности и обезболивания);
- артрит (назначают противовоспалительные препараты, хондропротекторы);
- артроз (нестероидные врожденные параллельно с мазями и гелями);
- бурсит (применяют нестероидные противовоспалительные средства и антибиотики);
- подагра (восстанавливают обмен веществ);
- болезнь Осгуда-Шлаттера.
Если этот признак появился внезапно, то необходимо обеспечить больного покоем, снизить нагрузки, сделать холодный компресс. Можно обвязать колено эластичным бинтом, если боль достаточно сильная.
Важно! Если у вас боль под коленом сзади, то о причинах и лечении читайте тут.
У детей
Боли в коленях у детей могут возникнуть по таким причинам:
- избыток массы тела;
- неправильное развитие коленного сустава;
- большие физические нагрузки (долгая езда на велосипеде, бег);
- растяжение, разрыв, ушиб;
- смещение, защемление нерва;
- аномалии коленной чашечки, менисков.
Основой для проявления болей у ребёнка являются перегрузки, острые повреждения, врождённые недостатки.
При физических нагрузках
Чтобы избежать таких случаев, необходимо чётко распределять физические нагрузки, подбором упражнений должен заниматься инструктор, стараться, колено не ставить в неправильное положение. Если, к сожалению, это уже произошло, то воспользуйтесь предложенным рецептом:
- 1 ст. л. семян укропа залить 200 мл кипятка и проварить 10 минут. На протяжении недели пить отвар в горячем виде;
- 1 ст. л. сухих измельчённых коры и листьев ивы залить 200 мл кипятка, принимать за 30 минут 3 раза в день по 1/2 стакана на протяжении двух месяцев.
При ходьбе
Самым распространенным видом является боль в колене при ходьбе по лестнице, но у многих даже простая прогулка может вызывать нестерпимую боль. Такой признак соответствует нескольким заболеваниям (киста Бейкера, артроз, инфекционный артрит, заболевание синовиальной сумки, тендинита, остеомиелита, остеохондрит). В любом случае, боль при ходьбе говорит о серьёзном патологическом процессе, с которым необходимо срочно обратиться в больницу. Корректное лечение сможет назначить врач, получив рентген конечности и результаты анализов.
Важно! Какой врач лечит боли в колене подробно читайте в нашей статье.
При беременности
Многих женщин в период вынашивания ребёнка беспокоит боль в коленях. Чаще всего это возникает по нескольким причинам: недостаток витамина Д, повышенная нагрузка, которая образуется из-за увеличения массы тела, повышение гормона релаксина. Срочно необходимо обратиться к врачу, если боль сопровождается повышенной температурой и не спадает больше суток даже после хорошего отдыха.
Лечение беременной женщине должен назначить врач. Чтобы снизить риск возникновения такого рода дискомфорта:
- соблюдайте правильное питание, следите за набором веса;
- принимайте поливитамины;
- постарайтесь не нагружать ноги ходьбой, после 28 недели носите бандаж;
- лёгкий массаж суставов, носите удобную обувь.
Важно! Еще может возникать боль в колене сбоку с внутренней стороны, в таком случае незамедлительно обратитесь к врачу. О причинах и симптомах этого заболевания мы уже писали.
Источник