Степени свободы коленного сустава
Как известно, тело, ничем не ограниченное в движениях, называется свободным, так как может двигаться в любом направлении. Отсюда, каждое свободное твердое тело имеет шесть степеней свободы движения. Оно обладает возможностью производить следующие перемещения: три перемещения поступательного характера, соответственно трем основным системам координат, и три вращательных движения вокруг этих трех координатных осей.
Наложение связей (закрепление) уменьшает количество степеней свободы. Так, если тело в одной своей точке закреплено, оно не может производить перемещение вдоль координатных осей, его движения ограничиваются лишь вращением вокруг этих осей, т.е. тело имеет три степени свободы. В том случае, когда закрепленными являются две точки, тело обладает только одной степенью свободы, оно может лишь вращаться вокруг линии (оси), проходящей через обе эти точки. И наконец, при трех закрепленных точках, не лежащих на одной линии, количество степеней свободы равно нулю, и никаких движений тела быть не может. У человека пассивный аппарат движения составляют части его тела, называемые звеньями. Все они соединены между собой, поэтому теряют возможность к трем видам движений вдоль координатных осей. У них остаются только возможности вращения вокруг этих осей. Таким образом, максимальное количество степеней свободы, которым может обладать одно звено тела по отношению к другому звену, смежному с ним, равняется трем.
Это относится к наиболее подвижным суставам человеческого тела, имеющим шаровидную форму.
Последовательно или разветвленные соединения частей тела (звеньев) образуют кинематические цепи.
У человека различают:
- — открытые кинематические цепи, имеющие свободный подвижный конец, закрепленный лишь на одном своем конце (например, рука по отношению к туловищу);
- — замкнутые кинематические цепи, закрепленные на обоих концах (например, позвонок — ребро — грудина — ребро — позвонок).
Следует отметить, что это касается потенциально возможных размахов движений в суставах. В действительности же у живого человека эти показатели всегда меньше, что доказано многочисленными работами отечественных исследователей — П. Ф. Лесгафтом, М. Ф. Иваницким, М. Г. Привесом, Н. Г. Озолиным и др. На величину подвижности в соединениях костей у живого человека влияет ряд факторов, связанных с возрастом, полом, индивидуальными особенностями, функциональным состоянием нервной системы, степенью растяжения мышц, температурой окружающей среды, временем дня и, наконец, что важно для спортсменов, степенью тренированности. Так, во всех соединениях костей (прерывных и непрерывных) степень подвижности у лиц молодого возраста больше, чем у старшего возраста; у женщин в среднем больше, чем у мужчин. На величину подвижности оказывает влияние степень растяжения тех мышц, которые находятся на стороне, противоположной движению, а также сила мышц, производящих данное движение. Чем эластичнее первые из названных мышц и сильнее вторые, тем размах движений в данном соединении костей больше, и наоборот. Известно, что в холодном помещении движения имеют меньший размах, чем в теплом, утром они меньше, чем вечером. Применение различных упражнений по-разному влияет на подвижность соединений. Так, систематические тренировки упражнениями «на гибкость» увеличивают амплитуду движений в соединениях, тогда как «силовые» упражнения, наоборот, уменьшают ее, приводя, к «закрепощению» суставов. Однако уменьшение амплитуды движений в суставах при применении силовых упражнений не является абсолютно неизбежным. Его можно предотвратить правильным сочетанием силовых упражнений с упражнениями на растяжение тех же самых мышечных групп.
В открытых кинематических цепях человеческого тела подвижность исчисляется десятками степеней свободы. Например, подвижность запястья относительно лопатки и подвижность предплюсны относительно таза насчитывает по семь степеней свободы, а кончики пальцев кисти относительно грудной клетки — 16 степеней свободы. Если суммировать все степени свободы конечностей и головы относительно туловища, то это выразится числом 105, слагающимся из следующих позиций:
- — голова — 3 степени свободы;
- — руки — 14 степеней свободы;
- — ноги — 12 степеней свободы;
- — кисти и стопы — 76 степеней свободы.
Для сравнения укажем, что преобладающее большинство машин обладает всего одной степенью свободы движений.
В шаровидных суставах возможны вращения около трех взаимно перпендикулярных осей. Общее же количество осей, около которых возможны в этих суставах вращения, до бесконечности велико. Следовательно, относительно шаровидных суставов можно сказать, что сочленяющиеся в них звенья из возможных шести степеней свободы движений имеют три степени свободы и три степени связанности.
Меньшей подвижностью обладают суставы с двумя степенями свободы движений и четырьмя степенями связанности. К ним относятся суставы яйцевидной или эллипсовидной и седловиной форм, т.е. двухосные. В них возможны движения вокруг этих двух осей.
Одну степень свободы подвижности и вместе с этим пять степеней связанности имеют звенья тела в тех суставах, которые обладают одной осью вращения, т.е. имеют две закрепленные точки.
В преобладающей части суставов тела человека две или три степени свободы. При нескольких степенях свободы движений (двух или более) возможно бесчисленное множество траекторий. Соединения костей черепа имеют шесть степеней связанности и являются неподвижными. Соединение костей при помощи хрящей и связок (синхондрозы и синдесмозы) могут иметь в некоторых случаях значительную подвижность, которая зависит от эластичности и от размеров хрящевых или соединительнотканных образований, находящихся между данными костями.
Источник
Симптомы
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 »
Гонартроз 3 степени имеет характерные симптомы, которые отличают его от других заболеваний. Прежде чем приступить к лечению, необходимо определить их наличие:
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…
- боль в состоянии покоя и при движении;
- гиперемия, локальное повышение температуры области коленного сустава;
- отек мягких тканей вокруг колена;
- ограничение активных и пассивных движений в коленном суставе;
- визуальная деформация сустава.
Виды болезни
Медицине известны два вида заболевания: первичный (идиопатический) и вторичный.
Что это такое «гонартроз 3 степени коленного сустава»
Гонартроз представляет собой дегенеративно-дистрофическое поражение коленного сустава невоспалительного характера. Развивается на фоне постепенного разрушения хрящевой ткани с вовлечением в процесс мышц, связок, синовиальной жидкости, костных соединений и всей конечности. Диагностируется преимущественно у женщин после 50 лет. Протекает в хронической форме. По мере прогрессирования проходит несколько стадий, третья и четвертая из которых считаются наиболее серьезными.
Одной из наиболее распространенных причин нарушения функции опорно-двигательного аппарата является артроз коленного сустава
Коленный артроз возникает достаточно часто по причине высокой мобильности сочленения большеберцовой, бедренной костей и надколенника. На протяжении жизни на него приходится большая нагрузка, изнашивающая суставный аппарат.
В результате:
- гиалиновый хрящ стирается;
- деформируется нижняя конечность;
- теряется подвижность и работоспособность.
Патология носит второе название деформирующего остеоартроза (код М17 по классификатору МКБ-10). Медицинский термин наиболее применим к 3 степени гонартроза, когда суставы существенно изменяют форму и структуру, теряют свою анатомическую функциональность. Недуг не вылечивается полностью, но благодаря современным терапевтическим методикам удается продлить ремиссионный период и сохранить активность.
Причины заболевания
Артроз коленного сустава обычно диагностируют у мужчин и женщин старше 40 лет. Первые две стадии патологии являются обратимыми, поэтому поддаются адекватному лечению. Но на этих этапах ее не всегда удается обнаружить, так как болезнь может иметь скрытую симптоматику. Обнаруживают ее лишь после того, как она становится запущенной.
Привести к развитию гонартроза 3 степени могут различные факторы:
- Сбой обмена веществ;
- Микротравмы и травмы коленного сустава;
- Наследственные и возрастные факторы;
- Костно-суставные патологии;
- Эндокринные заболевания;
- Повышенные нагрузки на скелет.
Главной причиной развития артроза коленного сустава 3 степени является пренебрежение собственным здоровьем и отсутствие своевременного лечения. При таком заболевании обычно требуется оперативное вмешательство, так как медикаменты не способы восстановить деформированные суставы.
Общая информация
Остеоартроз характеризуется патологическим разрушительным процессом, затрагивающим хрящевую ткань. Она перестает получать нормальное питание, поэтому становится слабой, на ней появляются трещины, она истончается. Он подвергается процессу дистрофии.
Во время остеоартроза в коленном суставе развивается воспалительный процесс, характеризующийся различными неприятными симптомами. Со временем хрящ полностью стирается, кости в колене начинают тереться друг о друга. На последней стадии развития заболевания подвижность коленного сустава теряется полностью. Кроме того, компенсируя свой недостаток, на костях начинает появляться отложения, сочленение приобретает неестественную форму.
На начальных этапах развития болезнь хорошо поддается лечению. Причем вполне можно остановить ее прогрессирование. Затрагивает патологический процесс левый или правый сустав, хотя существует и полиостеоартроз. В этом случае изменению подвергаются не только колени, но и другие части опорного аппарата.
Полностью устранить патологию не получится. Но следует постараться не допустить ее дальнейшего развития. В противном случае человека ожидает инвалидность, отсутствие подвижности.
Деформирующий артроз 3 степени: особенности заболевания
Гонартроз поражает коленные суставы в местах соединения берцовой и бедренной костей. Гиалиновый хрящ – главный шарнир, обеспечивающий мягкое взаимодействие, плавное движение костей. Если возникает патология, то многослойная хрящевая ткань истончается, становится хрупкой. Прогрессирующий гонартроз вызывает расслаивание хряща. Кости уплотняются из-за недостатка хрящевой смазки, иногда начинают разрастаться. Возникают костные осколки, называемые «остеофитами», которые и принимают в народе за отложение солей.
Лечение артроза 3 степени без операции возможно, но в редких случаях. Чаще консервативные или народные методы лечения применяются как поддерживающие, но только после хирургического вмешательства.
В зависимости от локализации и причин заболевания, врачи выделяют разные формы гонартроза коленного сустава. Первичный ДОА проявляется на фоне возрастных изменений, малоподвижного образа жизни, ожирения. Среди пациентов с этой формой болезни женщин в два раза больше, нежели мужчин. Вторичный артроз встречается реже, при этом возникает на фоне травм и повреждений коленного сустава.
Если вовремя оказать лечение, предотвратить развитие воспалительного процесса и инфекции, то риск вторичного гонартроза коленного сустава 3 степени будет гораздо ниже, чем в других случаях.
Выделяются следующие три типа болезни (по критерию местоположения патологии):
- Правосторонний гонартроз. Этот тип чаще встречается у спортсменов, людей с активным образом жизни.
- Левосторонний гонартроз. Чаще подобная локализация гонартроза встречается у людей среднего возраста с избыточным весом.
- Двухсторонний гонартроз. Поражение суставов обеих ног встречается у пожилых людей вследствие возрастных изменений в организме. Тяжёлая форма, приводящая к инвалидности, если не заняться лечением болезни всерьёз.
Гонартроз коленных суставов 2 степени: причины, симптомы, лечение
Гонартроз – прогрессирующая болезнь, при которой происходит разрушение хрящевой ткани коленного сустава, предохраняющей костные структуры от повреждений.
Гонартроз коленного сустава находится в пятерке самых распространенных заболеваний опорно-двигательного аппарата. Симптомы гонартроза наблюдаются у 20% населения старше 40 лет, причем наиболее распространен гонартроз коленного сустава 2 степени.
Дело в том, что на 1 степени симптомы заболевания почти не выражены: подвижность колена не ограничена, а на слабые боли мало кто обращает внимание. Разрушение сустава на 2 степени вызывает у человека сильный дискомфорт, который заставляет обратиться за помощью к ревматологу.
В этиологии болезни выделяются следующие основные причины: наследственная предрасположенность, заложенная на генном уровне; старые травмы колена; избыточный вес человека, вызывающий повышенную нагрузку на коленный сустав; чрезмерные физические нагрузки; нарушение обменных процессов в результате некоторых заболеваний, приводящее к внутрисуставному отложению кристаллов (например, мочевой кислоты); возрастной фактор, связанный с естественными дегенеративными процессами.
Характеристика заболевания гонартроз 2 степени коленного сустава, что это такое
Гонартроз (деформирующий остеоартроз) – дегенеративно-дистрофическая патология коленного сустава с постепенным разрушением хрящевой ткани. Носит невоспалительный хронический характер, развивается на протяжении нескольких лет. Диагностируется преимущественно у женской половины населения в возрасте 50-70 лет.
Коленный сустав является одним из самых крупных сочленений в человеческом теле. Он соединяет большеберцовую и бедренную кости с надколенником, обеспечивая тем самым подвижность ноги. На протяжении жизни испытывает постоянные нагрузки не только во время ходьбы, но и в спокойном состоянии. Высокая мобильность сильно изнашивает суставные соединения, что приводит к деградации хрящей.
При гонартрозе наблюдается поражение сустава колена, что может сопровождаться разрастанием костной ткани и образованием её кистозных раздражений
По мере прогрессирования в разрушительный процесс вовлекаются:
- мышцы;
- нервные волокна;
- связочный аппарат;
- синовиальная жидкость;
- полностью вся конечность.
В результате происходит деформация суставов, теряется их подвижность и работоспособность.
Хронические патологические изменения в колене называются гонартрозом. По международному классификатору МКБ-10 болезни присвоен код М17 под наименованием «артроз коленного сустава». Недуг не подлежит полному излечению, но успешно поддается поддерживающей терапии с сохранением активности.
Формы артроза коленей
Артроз коленей во второй фазе может развиваться в нескольких формах.
В клинической практике выделяют три вида заболевания в зависимости от степени суставного поражения:
- правосторонний – затрагивает только правую ногу;
- левосторонний – деформация происходит исключительно в левом суставном сочленении;
- двухсторонний гонартроз 2 степени коленных суставов – одновременно или поэтапно поражаются обе конечности.
Самой тяжелой формой считается двусторонний гонартроз 2 степени коленных суставов, потому что высок риск наступления полного обездвиживания.
На сегодняшний день можно смело утверждать, что артроз – это бич общества
Другое популярное деление разграничивает артроз согласно происхождению:
- Первичная форма (генуинная) – патологические изменения в суставах возникают в виде отдельного нарушения в работе опорно-двигательного аппарата без видимых на то причин.
- Вторичная – является следствием других болезней суставов, травмирования конечности, сопутствующих патологий. Возникает преимущественно на фоне гормональных и метаболических расстройств, высоких физических нагрузок, механических повреждений и оперативного вмешательства.
Классификация условная, так как в большинстве случаев определить единственную первопричину патологии суставов достаточно сложно. Необходима тщательная и всесторонняя диагностика.
Причины развития патологии
Гонартроз коленного сустава могут спровоцировать следующие факторы:
- Сильный износ хрящевой ткани. Это происходит из-за сильной нагрузки, например, при ожирении, из-за деформации опорно-двигательного аппарата (врожденной или приобретенной).
- Деформация хряща коленного сустава вследствие инфекционного заболевания или воспалительного процесса (бурсита, артрита).
- Травма или послеоперационные осложнения.
- Нарушение обменных процессов в организме или в суставе, в частности.
Диагностика гонартроза первой степени предусматривает выяснение точной причины развития заболевания, что позволит назначить адекватное и эффективное лечение.
Вступление
Пораженный сустав обследуют высокоинформативными средствами визуальной диагностики, больного направляют на прохождение лабораторных анализов, осмотр у врачей узкой специализации.Далее принимается решение о:
- способом имплантации (тотальный или частичный);
- из какого материала лучше поставить протез;
- фиксация — цементная, бесцементная или гибридная;
- тип анестезии.
Метод протезирования колена успешно практикуют ведущие клиники эндопротезирования коленного сустава федеральные медцентры России, Украины и других государств постсоветского пространства.
Быстро пройти высокотехнологичную процедуру по квоте не всегда возможно, потребуется еще дождаться своей очереди, а на это может уйти 3-6 месяцев, иногда 12 месяцев.
В РФ и Украине можно воспользоваться платной услугой. Но если учитывать, что она обойдется в районе минимум 210 тыс. рублей (около 100 тыс. грн.) без реабилитации, при этом благоприятный прогноз остается еще под вопросом, многие предпочитают так не рисковать, а отправиться на лечение заграницу, в хорошую ортопедическую клинику мирового уровня. Одним из лидирующих направлений является Чехия, где очень высоко развиты ортопедия и травматология.
В послеоперационный период колено требует больше времени на восстановление в отличие от бедра. Связано это с тем, что операция в техническом плане сложнее. Послеоперационный шов находится как раз в месте сильного растяжения кожи, что так же осложняет процесс восстановления, ведь нужно активно работать на сгибание-разгибание конечности.
Источник
Рассматривая тело человека как сложный биомеханизм, кости как жесткие звенья, а суставы как кинематические пары определенных классов, для всего человека имеем: подвижных костей – 148, суставов с 3-мя степенями свободы – 29, суставов с 2-мя степенями свободы – 33, суставов с 1-ой степенью свободы – 85. Всего степеней свободы для всего биомеханизма – 244. Понятие «кинематическая цепь» перенесено в биомеханику из теоретической механики, где применяется для описания и анализа кинематики механизмов. Под степенями свободы понимают независимые перемещения тела или его частей в пространстве. Эти независимые перемещения могут носить либо поступательный характер, либо вращательный (простые формы механического движения) (рис. 18).
Рис. 18. Независимые координаты (3-линейные и 3-угловые), определяющие положение твердого тела
Степени свободы – это качественная мера многообразия и направления и форм подвижности. Так как число степеней свободы твердого тела в пространстве равно 6, то число независимых параметров (степеней свободы), определяющих относительное движение в кинематической паре, может быть в пределах от нуля до шести. В первом случае соединение двух тел является неподвижным, во втором — тела не соединены друг с другом. Например, если у физического тела нет никаких ограничений (связей), оно может двигаться в пространстве относительно трех взаимно перпендикулярных осей (поступательно), а также вокруг них (вращательно). Следовательно, у такого тела шесть (3 + 3) степеней свободы. Каждая связь уменьшает число степеней свободы. Подвижное соединение двух соприкасающихся тел называется кинематической парой, а тела, входящие в состав кинематической пары, называются звеньями. Максимальное число степеней свободы сустава равно трем: сгибание – разгибание, отведение – приведение, наружная – внутренняя ротация или их разновидности (пронация – супинация, эверсия – инверсия).
Совокупность звеньев, соединенных кинематическими парами представляют кинематическую цепь. Различают открытую и замкнутую кинематическую цепь. В замкнутой цепи звенья образуют один или несколько замкнутых контуров. Число степеней свободы кинематической цепи зависит от числа подвижных звеньев цепи, числа шарниров и числа степеней свободы кинематических пар. Если кинематическая цепь имеет 0 степеней свободы, то она образует жесткую систему – ферму, звенья которой не имеют относительных перемещений. Таким образом, кинематическая цепь представляет собой серию соединенных сегментов тела. Следует отметить, что обычно в биомеханике учитывают только значимые движения в суставе. При построении и изучении кинематической цепи несущественные движения игнорируют. Например, движения в суставе, связанные с расхождением суставных поверхностей (движение по продольной оси) считают несущественными. Движения в открытой и закрытой кинематической цепи различаются количеством степеней свободы, но и направлением движения. Рассмотрим кинематическую схему сложного подтаранного сустава – сустава, образованного пяточной и таранной костями. При свободно расположенной конечности (открытая цепь) мы видим движения: приведение – отведение пятки, эверсию и инверсию пяточной кости (вращение наружу и вращение внутрь). При опоре конечности кинематическая схема закрывается и мы видим другой паттерн движений: появляется движение внутренняя – наружная ротация голени, отведение – приведение, тыльное – подошвенное сгибание подтаранной кости, пятка сохраняет лишь способность к инверсии – эверсии (рис. 19).
Рис. 19. Кинематика подтаранного сустава. Движения в открытой и закрытой кинематической цепи
В суставах человека движения ограничиваются суставной поверхностью, связками, мягкими тканями, внешними фиксаторами (лонгеты, аппараты, туторы). Рассмотрим модель коленного сустава (рис. 20).
Рис. 20. Модель коленного сустава
Ограничение движений составляющих коленный сустав костей мышцами и связками.
Силы, создаваемые мышцей квадрицепса и собственной связкой надколенника удерживают надколенник от смещения вперед, суставная поверхность бедренной кости – от смещения назад. Передне-задние движения голени относительно бедренной кости ограничивают соответственно передняя (ACL) и задняя (PCL) крестообразные связки, а боковые смещения – внутренняя и наружная коллатеральные связки (MCLLCL). Напряжение мышц антагонистов (квадрицепса и подколенных сгибателей) удерживают сустав от смещения по продольной оси.
Управляющие воздействия мышц формируют дополнительные связи и оставляют для движения только одну степень свободы «полносвязный механизм». Так обеспечивается одна-единственная возможность движений — именно та, которая требуется.
Источник