بیومکانیک زانوی مصنوعی محمد صادق زارع یکتا بهار87

Presentation on theme: "بیومکانیک زانوی مصنوعی محمد صادق زارع یکتا بهار87"— Presentation transcript:

1 بیومکانیک زانوی مصنوعی محمد صادق زارع یکتا 8533066 بهار87
به نام خدا بیومکانیک زانوی مصنوعی محمد صادق زارع یکتا بهار87

2 فهرست آناتومی زانو بررسی حرکت مفصل زانو مکانیزم زانوی مصنوعی
انواع زانوی مصنوعی

3 آناتومی زانو در کل آناتومی زانو را می توان به بخش های زیر تقسیم کرد:
اجزاء استخوانی مینیسک تغذیه خون لیگامان کروشیت رباط های طرفی بورسا ماهیچه ها قدامی 2-خلفی 3-کاسترونمیوس

4 آناتومی زانو

5 آناتومی زانو سطح مفصلی زانو عبارتست از: کوتدیل های داخل و خارجی فمور
حفره های گلنوئید داخلی و خارجی تیبیا سطح مفصلی پاتلا

6 آناتومی زانو استخوان فمور بزرگترین استخوان بدن می باشد.
این استخوان در قسمت پایین ”مفصل زانو“ پیچیده ترین و بزرگترین مفصل بدن را تشکیل می دهد. این مفصل بین استخوان های فمور و تیبیا قرار دارد و استخوان کشکک بر روی آن حرکت می کند و این مفصل در طول سیکل راه رفتن باعث جابجایی خط اثر نیروها و پیشروی بدن می گردد. استخوان های تیبیا و فیبولا ساق پا را تشکیل می دهند .این استخوان ها از بالا به مفصل زانو و از سمت پایین به مفصل قوزک محدود شده اند

7 آناتومی زانو لیگامان های زانو عبارتند از: عضلات زانو عبارتند از:
1-لیگامان های بسیار قوی متقاطع که مفصل را به دو قسمت راست و چپ تقسیم می کنند. 2-لیگامان های دو طرفه داخلی مفصل زانو 3-لیگامان های دو طرفه خارجی مفصل زانو عضلات زانو عبارتند از: 1-گروه عضلات خم کننده مفصل زانو 2-گروه عضلات باز کننده ها 3-گروه عضلات کمکی دیگر

8 بررسی حرکت مفصل زانو دامنه حرکتی مفصل زانو:
مفصل زانو دارای خصوصیات ویژه ای است که سبب تمایز آن از دیگر مفاصل می گردد. این مفصل در عین تحرک بسیار زیاد ثبات بسیار مناسبی را در صفحات مختلف حرکتی نشان می دهد.ضمنا با توجه به اینکه مفصل زانو بعنوان حد واسطه در اندام تحتانی عمل می کند محل وارد شدن اکثر نیروهایی است که از بخش های مختلف بدن به پایین اعمال می گردد. دامنه نرمال حرکت خم و صاف شدن از حدود 5-10 درجه شروع شده و نهایتا به حدود درجه ختم می گردد. بدلیل عدم تطابق سطوح مفصلی مفصل زانو در تمام وضعیت ها و دامنه های حرکتی مفصل زانو قابلیت انجام چرخش های بصورت عرضی و حول محور عمودی را دارا می باشد.

9 بررسی حرکت مفصل زانو تجزیه و تحلیل مراکز حرکتی زانو:
بدلیل دارا نبودن شکل هندسی خاصی در سطوح مفصلی و همچنین به دلیل یکسان نبودن و مساوی نبودن در سطح مفصلی مقابل هم جهت صورت پذیرفتن حرکت در دامنه کامل الزاما بایستی بطور همزمان حرکات لغزشی و چرخشی ما بین سطوح مفصلی به وقوع بپیوندد. شکل های زیر دو حالت لغزش خالص و چرخش خالص را نشان می دهد.

10 بررسی حرکت مفصل زانو در تعاریف اولیه مفصل زانو این مفصل را از نوع مفاصل لولایی معرفی می کردند. خصوصیات مفاصل لولایی در این است که مرکز حرکتی آنها ثابت بوده و حرکات آرتروکینماتیک اتفاق افتاده ما بین سطوح مفصلی فقط لغزش خالص سطوح مفصلی باشد. اما ازآنجا که هر دو حرکت چرخشی و لغزشی همزمان با هم و البته با میزان متفاوت در دامنه های مختلف حرکتی در مفصل زانو انجام می گیرد بنابر این حرکت زانو ترکیببی از این دو حرکت است. نسبت حرکات لغزشی به حرکات چرخشی در زانو ½ و در درجات انتهایی ¼ است. اما آنچه مشخص است در تمامی دامنه های حرکتی میزان حرکت لغزشی ما بین دو سطح مفصلی بیشتر از میزان حرکت چرخشی می باشد.

11 بررسی حرکت مفصل زانو بررخی دانشمندان توصیف هایی از حرکت زانو ارائه دادند که به برخی از آنها می پردازیم. توصیف :JoooG

12 بررسی حرکت مفصل زانو توصیف :Stemodier
مقداری تفاوت ما بین میزان حرکت اتفاق افتاده بین هر نیمه داخلی و خارجی مفصل وجود دارد.

13 بررسی حرکت مفصل زانو مرکز آنی حرکت را می توان با انجام یکسری رادیو گرافی ها ی سریال و دقیق در طی حرکت مفصل رسم نمود. برای انجام چنین کاری دو نقطه خاص را بر روی استخوان متحرک انتخاب کرده و بر اساس آن مراکز حرکتی را بدست آورده و نهایتا ترسیم می کنیم. با استفاده از مراکز فوق بردار سرعت را می توان با نمایش جهت حرکت سطحی که برای حرکت خاص انجام شده است بدست آورد. با رسم شعاعی از مرکز آنی حرکت به نقطه تماس بین دو جزء مفصلی در هر یک از وضعیت های انتدایی و انتهایی حرکت بردار سرعت به دست می آید. زمانی که مراکز آنی حرکت و همچنین بردار سرعت تعیین گردید می توان نتایجی اتخاذ نمود. یکی از این نتایج این است که لیگامان های متقاطع قدامی اصلی ترین فاکتور تعیین کننده نسبت حرکات لغزشی به حرکات چرخشی است.

14 مکانیزم های زانوی مصنوعی
مکانیزم های زانو طوری طراحی می شوند که می توانند یکی از چهار حالت زیر را داشته باشند: هیچ کنترل مکانیکی روی زانو وجود نداشته باشد فقط کنترل روی مرحله تاب خوردن(swing)وجود دارد فقط کنترل روی مرحله ایستادن(stance)وجود دارد کنترل روی هر دو مرحله stance و swing وجود دارد

15 مکانیزم ها باکنترل روی مرحله تاب خوردن
در این نوع کنترل میتوان از اصطکاک لغزشی و مکانیزم سیالی استفاده کرد. اصطکاک در مقابل خم شدن بیشتر مقاومت میکند و از آنجا که اصطکاک با هر سرعت راه رفتن ثابت می ماند،فرد معلول فقط می تواند با یک آهنگ که مناسب و راحت است راه برود. سیستم های سیالی واکنش موزون و عمل یکنواخت تری دارند،در انها از یک سیلندر که با یک سیال پر می شود و بوسیله پیستون به پیچ زانو متصل می شود استفاده می گردد. معمولا دو نوع سیستم سیال وجود دارد: 1-نوع هیدرولیکی 2-نوع نیوماتیکی

16 مکانیزم ها باکنترل روی مرحله ایستادن
قفل های دستی وقتی قفل عمل می کند،یک قفل دستی از حرکت زانو تا وقتی که بطور دستی رها نشود جلوگیری می کند. در یک راستا بودن وسائلی است که تعادل زانو را در مرحله استادن ایجاد می کند. ترمز های اصطکاکی در این وسائل با زیاد شدن اصطکاک بین دو سطح در زمان ایستادن باعث مقاومت در مقابل خم شدن زانو می گردد.بسیاری از ترمز های اصطکاکی حتی اگر زانو تا زاویه 25 درجه خم شود عمل می کنند.

17 مکانیزم ها باکنترل روی مرحله ایستادن
اتصالات چند محوری یک واحد چند محوره،چرخشی حول بیش از یک محور را بوسیله اتصالات چهار میله ای یا بیشتر ایجاد می کند.در این واحد،مرکز چرخش جابجا می شود و همچنین باعث افزایش گشتاور هنگام باز شدن زانو در زمان فاز ایستادن می گردد. وسایل با مقاومت سیالی در واحد های کنترل روی مرحله ایستادن،نازل هایی که محل عبور سیال هستند در مرحله تاب خوردن هنگام برخورد پاشنه بسته می شوند. مقدار کمی نشتی سیال باعث مقاوت در مقابل خم شدن زانو میباشد.

18 کنترل روی باز شدن زانو کمک کننده های باز کردن
کمک کننده های باز کردن،وسائلی هستند که باعث سهولت باز شدن زانو شده و در مقابل خم شدن زانو مقاومت می کنند.اگر تنظیم درست نباشد این کمک کننده ها در هنگام رسیدن زانو به مرحله باز شدن کامل باعث ایجاد ضربه می گرند. این کمک کننده ها به دو نوع تقسیم می شوند: 1-نوع درونی 2-نوع بیرونی

19 انواع زانوی مصنوعی نوع نامحدود و غیر قابل تنظیم زانو
اصطکاک در این نوع مکانیز زانو ها حداقل است.در این نوع می توان از وسائل کمک کننده باز کردن یا قفل زانویی دستی استفاده نمود. برای یک راه رفتن مناسب فر بایستی قدم های کوتاه بردارد.این نوع زانو برای بیماری که پیاده روی کمی بکند مناسب هست. حرکت زانو در خلال فاز تاب خوردن میتواند با مقاومت لغزشی یا سیالی کنترل شود. مقاومت(اصطکاک)لغزشی اصطکاک لغزشی میتواند ثابت یا متغیر باشد.در نوع ثابت مقدار مقاومت برای تاب خوردن زانو در یک حالت قرار گرفتن مشخص،ثابت است ولی در نوع متغیر،مقدار مقاومت با حرکت زانو قابل تنظیم است.

20 انواع زانوی مصنوعی واحد دیسک اصطکاکی نورث وسترن
این نوع در مرکز تحقیقاتی پروتز در دانشگاه نورث وسترن تکمیل شده است که دارای ترمز های اصطکاکی با چند دیسک است.اندازه مختلف زاویه ای دیسک ها،تغییرات پله ای مقاومت را در مرحله تاب خوردن هنگامی که زانو خم و راست می شود ایجاد می کند. کنترل مرحله تاب خوردن در این نوع زانو ها توسط مقاومت با واکنش موزون و متغییر انجام می شود. این نوع کنترل کاملترین نوع کنترل مرحله تاب خوردن هستند که همه ی آنها نیوماتیکی یی هیدرولیکی می باشند.مقدار مقاومت قابل تنظیم است. در یک حالت نصب کردن مشخص،مقاومت با تغییر سرعت زاویه ای زانو تغییر می کند.بر خلاف نوع اصطکاک لغزشی،مکانیزم سیالی زانو با هر سرعت راه رفتن تطبیق می کند.

21 انواع زانوی مصنوعی توازن هیدرو این نوع زانو توسط استوارت طراحی گردید.
این وسیله شامل یک زانوی تک محوره با مقاومت هیدرولیکی است.این نوع تعادل زیادی را در زانو ایجاد می کند. کنترل روی مرحله ایستادن و تاب خوردن: کنترل مرحله تاب خوردن با اصطکاک لغزشی ثابت حول یک زانوی تک محوره ایجاد می شود و کنترل مرحله ایستادن با اصطکاک نیروی وزنی حاصل می شود. در خلال مرحله تاب خوردن اصطکاک متغیر ایجاد می شود و کنترل مرحله ایستادن بوسیله افزایش اصطکاک در طول اعمال نیروی وزن حاصل می شود. این مکانیزم های زانوی چند محوره هستند که اتصالات چهار میله ای بیشتر دارند. این نوع زانو از خم شدن در طول اعمال کامل نیروی وزن(ایستادن) جلوگیری می کند و برای افرادی که به تعادل نیاز دارند مناسب است.

22 انواع زانوی مصنوعی شکل زانوی توازن هیدرو

23 انواع زانوی مصنوعی مدل مکانیکی مدل چهار عضوی و مدل شش عضوی:
مدل چهار عضوی به جهت سادگی و کارائی مدل بهتری نسبت به مد شش عضوی است. این مدل علاوه بر سادگی،مزیت دیگری را نیز دارا می باشد بدین صورت که قابل استفاده در پروتز و همچنین پای طبیعی با مفصل آسیب دیده می باشد. این مدل در راه رفتن کارائی خوبی دارد. یکی از اشکالات این مدل در برخی حرکات مرسوم در کشور های اسلامی همچون نماز خواندن،چهار زانو نشستن و... می باشد که برای رفع نقایص آن از مدل شش عضوی استفاده می شود.

24 انواع زانوی مصنوعی شکل زانوی انعطاف پذیر و چهار عضوی

25 منابع 1-GRANDT’S ATLAS OF ANATOMY (JAMES E.ANDERSON) 2-JOURNAL OF BONE &JOINT SURJERY(VOL.1998) 3-LOWER LIMB AMPUTATION(GLORIA T.SANDERS-1995) 4-J.BIOMECHANICS VOL.29.NO 12.PP, INTERNET SITES ACCORDING TO APPENDIX