Ranteen biomekaniikka

Tero Kotkansalo

Käsikirurgi

TYKS

Sidonnaisuudet

• Pfizer

– Asiantuntija- sekä

luentopalkkio

– Kollagenaasi

• Kotona

Esityksen sisältö

• Anatomia

• Ranteen biomekaniikan

perusteet

• Aksiaalinen voima

• Ranteen liikkeet

– Koukistus-ojennus

– Deviaatiot

– Tikanheitto

– Pro-supinaatio

• Dynaaminen stabiliteetti

• Nivelside – lihas –refleksi

CMC

Keskiranne

Radio-carpal

DRU

Distaalinen

ranneluurivi

Proksimaalinen

ranneluurivi

Keskirannenivelen luinen anatomia

• Hamatumin (ja

lunatumin) luinen

muoto

• Proksimaalisen

ranneluurivin kuppi

• Hamatumin uurteen ja

TT –nivelen akseli

Keskirannenivelen luinen anatomia

Radio-carpaali –nivelen luinen

anatomia

• Radiuksen inklinaatio

ulnaarisesti ja

palmaarisesti

• Erilliset fasetit

– Veneluun fasetti 30

– Puolikuuluun fasetti 10

• TFCC lisää

kongruenssia

• Kaarien säteiden ero

Palmaariset radio-carpaaliset

nivelsiteet

• Radio-scapho-capitate

• Pitkä radio-lunate

• Lyhyt radio-lunate

• Puolikuuluulla laaja tuki volaarisesti

• Radiuksen lähes koko volaarinen harjanne nivelsiteiden kiinnitysaluetta

Dorsaaliset radio-karpaaliset

nivelsiteet

• Dorsaalinen Inter-Carpal

• Dorsaalinen Radio-Carpal (radio-triquetral)

• Kiinnittyminen vene- ja puolikuuluuhun

• DIC tukee kapitatumin proksimaalipäätä dorsaalisesti (luno-capitate socket)

Ulno-carpaaliset nivelsiteet

• Kyynärluun ja ranteen

luiden välissä

• Ulno-capitate

• Ulno-lunate

• Ulno-triquetrum

• Puolikuuluun

volaarinen tuki!

• Yhteinen

kiinnittyminen pRU –

nivelsiteen kanssa

Sisäiset nivelsiteet

• Scapho-lunate

– Dorsaalinen 1,7mm (260

N)

– Palmaarinen 1mm (118N)

– Proximaalinen

• Luno-triquetral

– Dorsaalinen 1,0 mm

– Palmaarinen 1,4 mm

– Proximaalinen

Ranneluurivien väliset sisäiset

nivelsiteet

• Ulnaarinen (arquate):

– Triquetro-hamate

– Triquetro-capitate

• Radiaalinen:

– Scapho-capitate

– Scapho-trapezio

DRUJ –nivelen anatomia

• Luinen anatomia

– Nivelpintojan

kaarevuudet eroavat

• TFCC

– Palmaarinen ja

dorsaalinen distaalinen

radio-ulnaarinen

nivelside

– Kaksi kiinnittymiskohtaa

– Säierustolevy

Ranteen biomekaniikan

perusteita • Ranteen liike: radius

– 3. välikämmenluu

• CMC III nivel on hyvin jäykkä

• Distaalisen ranneluurivin luiden välillä olematon liike

• Yksittäisten ranneluiden liikkeet monimutkaisia

Ranteen biomekaniikan

perusteita

• Intercalated segment – Distaalinen ranneluurivi

liikkuu yhtenä

– Rannetta liikuttavien

jänteiden kiinnittyminen MC

tyviin ja distaaliseen

ranneluuriviin

– Proksimaaliseen

ranneluuriviin kohdistuvat

voimat ovat epäsuoria

=> intercalated segment

FCU FCR APL ECU

ECRB ja L

Mekaniikan perusteita

• Mihin tahansa (kaltevaan) pintaan kohdistuva voima voidaan jakaa pinnan suuntaiseen (tangetti, F) ja siihen nähden kohtisuoraan (F’) vektoriin

F

F

Veneluuhun kohdistuvat voimat

• Veneluuhun

kohdistuu flexoiva ja

pronatoiva voima:

– Aksiaalinen rasitus

sagittaalisesti

– Aksiaalinen rasitus

frontaalisesti

– Keskirannenivelen

luinen muoto

• Veneluun nivelpinta

kallistuu ulnaarisesti ja

volaarisesti

F F

Veneluuhun kohdistuvat voimat

• Veneluun flexiota

vastustavat:

– SLIO (lunatumin ja

triquetrumin taipumus

ojentua)

– DIC ja DRC

– ST -nivelside

– FCR

25-45

F

Puolikuuluuhun kohdistuvat

voimat • Puolikuuluuhun

kodistuu ekstensoiva

ja ulnaarisesti devioiva

voima

• Tätä vastustavat

– SRL ja UL

– SLIO

– LTIO

Triquetrumiin kohdistuvat

voimat • Triquetrumiin

kohdituu ekstensoiva

voima:

– Aksiaalinen

kompressio

frontaalitasossa:

• Capito-hamate blokki

• Luno-triquetro blokki

• Tri-Ha-Cap –ligamentti

• DRC -ligamentti

– FCU

Triquetrumiin kohdistuvat

voimat • Triquetrumin

ekstensiota

vastustavat:

– LTIO

– Volaariset ulno-

karpaaliset ligamentit

• UT

• UL

– DIC

Koukistus - ojennus

• Jänteiden kiinnittyminen

– Välikämmenluiden tyvi

– Hamate, trapezium

• Radio-karpaali -nivel

– Vähän liikesuunnan

ulkopuolista liikettä (<2

RUD, pro-supination, 2-

4mm translation)

– Puolikuuluu ja triquetrum

liikkuvat yhdessä

– Liike veneluun ja

puolikuuluun välillä

Koukistus - ojennus

• Keskirannenivel – Rotaatio

– Distaalinen ranneluurivi liikkuu yhtenä

– Kapitatumilla suurempi liikeala suhteessa puolikuuluuhun kuin veneluuhun

• Ulno-karpaalisten nivelsiteiden pituuden muutos

Radio-ulnaari deviaatio

• Distaalinen ranneluurivi liikkuu radiaali-ekstensiosta ulnaari-fleksioon

• Proksimaalinen ranneluurivi liikkuu tasaisesti koukistus-ojennus -suunnassa (20-0-20

)

• Proksimaaliseen riviin kohdistuu komprimoivia ja venyttäviä voimia

• Veneluu linkki rivien välissä

• ST-nivelsiteet

– Kollateraalit

– Jännitys kasvaa ulnaari deviaatiossa

• TqCH –nivelsiteet

– Ulnaari deviaatiossa =>triquetrumin supinaatio/ojennus

Prox.rivi

Veneluu

Ranne

Radio-ulnaari deviaatio

• Ulnaarideviaatiossa: – FCU ojentaa

triquetrumia

– DIC, LRL ja RSC nivelsiteet venyttyvät

• Radiaalideviaatiossa: – DRC nivelside

venyttyy

• Ulnocarpaaliset nivesiteet venyttyvät RUD

UD RD

Tikanheitto -liike

• Radiaali ekstensio –

ulnaari fleksio

• Voima,

hienomotoriset

tehtävät

VENELUU PUOLIKUULUU

R-E R-E

F-U F-U

Tikanheitto -liike

• Keskirannenivelen

muoto

• Liikkeen aikana:

– veneluun fleksio-

ekstensio, RUD ja pro-

supinaatio <5

,

translaatio <1mm

– proksimaalinen

ranneluurivi on hyvin

tukeva

Pronaatio – supinaatio

• DRUJ tukevoituminen

pro-supinaatiossa

– Pronator quadratus -

lihas

– Translaatio

– Ligamenttien

kiristyminen

– Nivelen kontakti

• Ranteen suhteellinen

pituus

2,8 mm

5,4 mm

Supinaatio Neutraali Pronaatio

• FCU -jänne

• FCR –jänne – Keinuvipu mekanismi

• Rannetta liikuttavilla jänteillä on pronaatio/supinaatio vaikutus distaaliseen ranneluuriviin

• Supinaatio – Suojaa dSLIO

– FCU, APL, ECRL

• Pronaatio – Venyttää dSLIO

– ECU

• FCR – Pronaatio distaaliseen riviin

– Supinoi veneluuta

Ranteen dynaaminen stabiliteetti ECU APL

Supinaatio

RD

Nivelside – lihas -refleksi

• Mekanoreseptorit välittävät proprioseptiivista tietoa

• Epifaskikulaarisia ja lähellä luuinsertiota

• Mekaaniset vs. sensoriset ominaisuudet

• Nivelsiteet Triquetrumin ympärillä

• SLIO

• Refleksin kolme vaihetta – Antagonistit 20ms

– Agonisti 40-60ms

– Ko-kontraktio 150ms (huippu)

1 2 3

Lähdeluettelo • Wrist anatomy and biomechanics. Yasumu Kijima, Steven F. Viegas. JHS (Am.) 2009

• Three dimensional description of the ligamentous attachments around the lunate. Soya Nagao et. Al. JHS (Am.) 2005

• Advances in the in-vivo measurements of the normal and abnormal carpal kinematics. Joseph J. Crisco et al. Orhop. Clin. North Am. 2001

• In-vivo lengths of selected carpal ligaments during wrist radioulnar deviation. Jing Xu, Jin Bo Tang. JHS (Am.) 2009

• Kinematics of the midcarpal and radiocarpal joints in radioulnar deviation: an in vitro study. Robert Kaufmann et al. JHS (Am.) 2005

• Kinematics of the midcarpal and radiocarpal joints in flexion and extension: an in vitro study. Robert Kaufmann et al. JHS (Am.) 2006

• The non-dissociative clunking wrist: A personal view. Marc Garcia-Elias. JHS (Eur.) 2008

• Dynamic carpal stability. Ronald L. Linscheid, James H. Dobyns. Keio J Med 2002

• Differential strain on the axially loaded scapholunate interosseous ligament. Steven K. Lee et al. JHS (Am.) 2010

• Change of length of the ulnocarpal ligaments during radiocarpal motion: possible impact on triangular fibrocartillage complex foveal tears. Hisao Morimoto et al. JHS (Am.) 2008

• In vivo radiocarpal kinematics and the Dart thrower's motion. Joseph J. Crisco. JBJS (Am.) 2005

• Capitate based kinematics of the midcarpal joint during wrist radioulnar deviation: an in vivo three-dimensional motion analyses. Hisao Morimoto et al. JHS (Am.) 2004

• Immunohistochemical analyses of wrist ligament innervation in relation to their structural composition. Elisabeth Hagert et al. JHS (Am.) 2007

• Sensory innervation of the subregions of the scapholunate interosseous ligament in relation to their structural composition. G.Mataliotakis et al. JHS (Am.) 2009

• Evidence of Wrist Proprioceptive Reflexes Elicited After Stimulation of the Scapholunate Interosseous Ligament. Elisabeth Hagert et al. JHS (Am.)2009

• Effects of forearm muscles on carpal stability. G. Salva-Coll et al. JHS (Eur.) 2011