ODŤAŽENIE CHRBTICE O HMOTNOSŤ HORNÝCHKONČATÍN V ŠTÁDIU HOJENIA AKÚTNEJFRAKTÚRYSTAVCA(BIOMECHANICKÁŠTÚDIA)

English info

Reduction of Weight of Upper Extremities Acting on theSpine Healing of Acute Fractureof Vertebra

The biomechanical model of upper extremity (UE) is demonstrated as a construction, consisting oflever arm and the joint connection in articulation humeri. The required parameters for this modelwere obtained by measuring one human subject (male, 56 years old, 74 kg weight, 176 cm height,shoulder length 27 cm, forearm 24 cm, hand langth 21 cm).Objective: Modeling of the effect of abduction and adduction of UE on the load exerted upon thespine by mans of the laws of theoretical mechanics and the application of the results in clinicalmedicine. Based on three general conditions of balance of planar system of forces in theoreticalmechanics the authors calculated the dimensions of reaction forces (HA, HB, VA) originating in theshoulder joint during abduction of upper extremity (UE). The reaction forces (HA, HB, VA) originatingin the load exerted upon the shoulder joint, are transferred via mm. spinohumerales on the spine asso called action forces, which are equally high, but act in opposite directions. The case is so calledequivalent system of forces of shoulder joint acting on the spine. The HB strength is transferred onto spine as a horizontal traction force, the HA force as a horizontal pressure force. In the abduction ofone UE the sum of force moments M1A’ and M1B’ (-2119.32 N cm) and the pressure vertical strengthVA2 (-42 N) is exerted upon the spine. In abduction of two UE, the moments of the forces M1A (l.dx.),M1A (l.sin.), and M2A (l.dx.), M2A (l.sin.) are mutually abolished, since these are equal, havingopposite direction and common sphere of activity in point A’ and vertical pressure forces VA1 (l.dx.)and VA1 (l.sin.) are summarized (-84 N).Conclusion: The results of calculating the forces acting upon spine indicate that during abductionof both UE the stress on the spine is the sum of two vertical power forces of the 84 N size, in contrastto abduction of one UE only, where the unfavorable effect of rotation force moments (M1A + M2A) ofthe size M =-2199.32 N cm and the vertical power force VA1 of the =42 N (Newton) take place.Application of the results of modeling of load exerted upon the spine in relation to load upon arms:A) composition of the method of locomotor therapy aimed at exercise of upper extremities for patientswith osteoporosis; B) implementation of basic principles of motion activity in every day life; C)recommendation of rehabilitation remedy for patients with acute painful fractures of vertebrae inthoracic region.

Key words:
osteoporosis, biomechanics, spine, upper extremities, motion therapy

Autoři: J. Wendlová
Působiště autorů: Osteologická ambulancia FNsP akademika L. Dérera, Bratislava, riaditeľ MUDr. D. Žitňan
Vyšlo v časopise: Rehabil. fyz. Lék., , 2004, No. 2, pp. 95-101.
Kategorie: Články

Souhrn

Biomechanický model hornej končatiny (HK) demonštrujeme ako konštrukciu pozostávajúcu z ramenapáky a z kĺbového spojenia v articulatio humeri. Potrebné parametre pre tento model smezískali meraním na konkrétnej osobe (muž, 56 rokov, váha 74 kg, výška 176 cm, dĺžka ramena 27cm, dĺžka predlaktia 24 cm, dĺžka ruky 21 cm).Cieľ práce: Modelovanie vplyvu abdukcie a addukcie HK na zaťaženie chrbtice pomocou zákonovteoretickej mechaniky a aplikácia výsledkov v klinickej medicíne. Na základe všeobecných trochpodmienok rovnováhy rovinnej sústavy síl v teoretickej mechanike sme vypočítali veľkosť reakčnýchsíl (HA, HB, VA) vznikajúcich v ramenom kĺbe pri abdukcii hornej končatiny (HK). Reakčné sily HA,HB, VA, vnikajúce pri zaťažení ramenného kĺbu, sa prenášajú cez mm. spinohumerales na chrbticuako tzv. akčné sily, ktoré sú rovnako veľké, ale opačného zmyslu. Hovoríme o tzv. ekvivalentnomsystéme sílakcií ramenného kĺbu na chrbticu.SilaHB sa prenáša do chrbtice ako horizontálna ťahovásila, sila HA ako horizontálna tlaková sila a sila VA ako vertikálna tlaková sila. Pri abdukcii jednej HKje chrbtica namáhaná súčtommomentov sílM1A’aM2A’ (-2119,32 N cm) a tlakovou vertikálnou silouVA2 (-42 N). Pri abdukcii oboch HK sa vzájomne rušia momenty síl M1A’ (I.dx.), M1A’ (I.sin.) a M2A’(I.dx.), M2A’ (I.sin.), pretože sú rovnako veľké, majú opačný smer a majú spoločné pôsobisko v bodeA’ a vertikálne tlakové sily VA1 (I.dx.) a VA1 (I.sin.) sa vzájomne sčítajú (-84 N).Záver: Z výsledkov výpočtu síl pôsobiacich na chrbticu vyplýva, že chrbtica je pri abdukcii obochHK namáhaná len súčtom dvoch vertikálnych tlakových síl o veľkosti 84 N, na rozdiel od abdukcielen jednej HK, kde na chrbticu nepriaznivo pôsobí súčet otáčavých momentov síl (M1A’ + M2A’)o veľkosti M = -2119,32 N cm a vertikálna tlaková sila VA1 o veľkosti -42 N (Newton). Aplikáciavýsledkov modelovania zaťaženia chrbtice v závislosti od priťaženia rúk: A) zostavenie metodikypohybovej liečby zameranej na cvičenie s hornými končatinami pre pacientov s osteoporózou; B)uplatnenie základných princípov pohybovej aktivity v každodennom živote; C) návrh rehabilitačnejpomôcky pre pacientov s akútnymi bolestivými zlomeninami stavcov v thorakálnej oblasti.

Klíčová slova:
osteoporóza, biomechanika, chrbtica, horné končatiny, pohybová liečba

Plné znění tohoto článku není v digitalizované podobě.

V případě zájmu kontaktujte NTO ČLS JEP, které vám může poskytnout sken časopisu.