AYAK-AYAKBİLEĞİ BİOMEKANİĞİ

İnsanlar ve hayvanlar arasındaki farklar:

Glantigrade: glanta= taban(sole)

gradi= yürümek(walk)

Pelvisin genişliği

Dik duruş (erect spine)

El fonksiyonları

Ayak yapılarının fonksiyonu;StabiliteDestekYer reaksiyon şoklarını absorbe etmekFarklı zeminlere adaptasyonAlt ekstremiteden gelen transvers torkları dağıtır.Rijit bir kaldıraç olarak ileri doğru propulsiyonOppozisyon (X)Bipedale geçişte zorlanan yapıdır.

Ayakta dengenin sürdürülmesi için;

Gravite hattının destek yüzeyine düşürülmesi

Gravite hattının dar bir destek yüzeyinde devam ettirilmesi

Syndesmosis tibiofibularis(Distal tibiofibular eklem):

Eklem yüzü: incissura fibularis- fibulanın distal ucu arasındadır. Kıkırdaksız ve pürtüklüdür.

Eklem tipi: Syndesmosis(Art. Fibrosa)

Eklem kapsülü: yok

Hareketleri: Ayakbileği ekleminin hareketleri sırasında çok sınırlı hareket yapar.

Ayak kemikleri

Distal tibiofibular eklem:

Art. Talocruralis(Tibiotalar eklem);

Eklem yüzleri: Tibianın ve fibulanın konkav distal yüzü- konveks talusun üst yüzü arasındadır. Hyalin kıkırdakla kaplıdır.

Eklem tipi: Art. Synovialis (ginglymus)

Tibiotalar eklem:Anterior çap, posteriordan daha geniştir. Ön kısmın çapı 3,4-4cm--- arka kısmın çapı 2,7-3,5cm’dir.

Talocrural eklem;Eklem kapsülü: Eklemi tamamen sarar.

Hareketleri: talusun ant. ve post. gliding’i ile dorsi ve plantar fleksiyon

İstirahat pozisyonu: 10º plantar flek.

Kilitli pozisyonu: full dorsi flek.

Ayakbileğinin kinematikleri

Eklem ekseni; medial malleol altından, lateral malleol ortasından geçer.Frontal düzlemden laterale doğru 13-18º açıTransvers düzlemden 8-10º açı

Osteokinematik hareketler

0-20º dorsi fleksiyonu0-55º plantar fleksiyonu Triplanar hareketler: eversiyon ve abduksiyon ile dorsi fleksiyon

İnversiyon ve adduksiyon ile plantar fleksiyon

• Fonksiyonel range: 10º dorsi fleksiyon (normal yürüyüş için gerekli)

• Kapalı kinetik zincir hareketleri: yürüyüşün stance fazında ve derin squating’te

Artrokinematik hareketler

Talocrural eklemde: dorsi fleksiyon ile talusta post. gliding

Plantar fleksiyon ile anterior gliding

İnf. Tibiofibular eklemde: fibula tibiadan ayrılır. Dorsi fleksiyon ile tibiada fibulanın superior glidingi olur

Dorsi fleksiyon kontrolü;

Aşil tendonundaki gerilim

Kapsülün posteriorundaki gerilim

Kollateral bağların arka kısmındaki gerilim.

Plantar fleksiyon kontrolü:

Calcaneus

Anterior kompartmanın gerilimi

Ayak yapıları(eklemleri)

Subtalar

Midtarsal

Diziler

MTP

PIP

DIP

Subtalar eklem:

Talusun inferioru, calcaneusun superioru arasındadır.Calcaneusun 3 artiküler faseti vardır.Eklem ekseni: arka dıştan, öne, içe ve yukarı oblig seyreder.Hareketi:triplanar inversiyon(16-20º), eversiyon(8-10º). Total: 20º-45º

Subtalar eklem

Kilitli pozisyonu: full supinasyon

Subtalar nötral:

* ne pronasyon ne de supinasyon pozisyonu

• Metatars başlarının plantar yüzeyi yere paralel

• Calcaneusun orta hattı yere dik

• Tibianın orta hattı yere dik

Subtalar eklem:İnversiyon+plantar fleksiyon+addEversiyon+dorsi fleksiyon+abdİnversiyon/eversiyon oranı: 3/2Eklemde en düşük intraartiküler basınç: subtalar nötral pozisyonda İnversiyonda basınç: 75mmH2OEversiyonda basınç: 29mmH2O

Subtalar eklemin açık kinetik zincir hareketi:

Pronasyon(dorsi+abd+ever)

Supinasyon(plantar+add+inv.)

Subtalar eklemin kapalı kinetik zincir hareketi:

Pronasyon: plantar flek.+add+ever+tib. int. rot.

Supinasyon: dorsi flek.+abd+inv+tib.ext. rot.

Subtalar eklemin:

Fonksiyonel hareketleri: normal yürüyüşte 4-6º ayak pronasyonu, 4-6º ayak supinasyonu

Kapalı kinetik zincir hareketleri: derin squating’te ve normal yürüyüşün stance fazında

Artrokinematikleri:

Pronasyonda calcaneusta talusun medial ve inf. gliding

Supinasyonda laterale ve superiora glidig

Subtalar açılar:

Ayağın uzun ekseni ile 16º

Horizontal düzlemle 45º

Calcaneusun uzun ekseni ile 27º

Subtalar eklem:Primer fonksiyonu: bacakta meydana gelen rotasyonu ayağa aktarmaktır.Bu oran 1:1’dir.Pesplanusta bu oran değişir. 1º’lik internal tibial torsiyon 1º’den fazla calcaneal eversiyona neden olur.

Midtarsal eklem(Chopart):Talonavikular-calcaneocuboid eklemdir.Ayağı ön ve arka ayak olarak 2’ye ayırır.Dengenin sağlanmasında ve stabilitede önemliSubtalar eklemle birlikte çalışır.Arka ayakta inv., ever. olurken ön ayağın yere temasını sağlar.Hareketleri: kayma ve rotasyon yapılabilir.Eklem kapsülü sadece lig. Talocalcaneointerosseanın bulunduğu yerde bulunmaz.

Chopart eklemi;3 düzlemde harekete izin verir.

Chopart ekleminin hareketleri:

Tarsometatarsal eklem(Lisfrank)

Medialde metatars kaideleri ile ilk 3 cuneiform kemik arasında,

Lateralde ise metatars kaideleri ile cuboid kemik arasındadır.

Hareketler, stabilite açısından limitlenmiştir.

Esas fonksiyonu ayağın stabilitesidir.

Lisfrank eklemi:

Metatarsophalangeal eklemler:

Metatars başları ile falankslar arasındadır.3 düzlemde harekete izin verir. Lateral fleksiyon ve rotasyonal hareketler son derece kısıtlıdır.Aktif dorsi fleksiyon: 50º -60º(pasif 90º)Aktif plantar fleksiyon: 30º -45º(pasif 45º -60º)Streslere açık bir eklemdir.Sıklıkla subluksasyonlar meydana gelir.

Metatarsophalageal eklem:

Proksimal ve distal phalangeal eklemler:

Menteşe tip özelliktedir.

Birinci metatars, en kalın ve en kısa olandır.

Sesamoid kemikler 1. metatarsı eleve eder, destekler ve boyunu uzatır.

Sesamoid kemiklerin fonksiyonu;

Ağırlık taşımak

1. Metatarsın başını eleve etmek

Başparmağın ekstansiyonu sırasında metatarsın plantar fleksiyona gitmesine olanak sağlamak

Kaslar için mekanik bir kaldıraç oluşturmak

İtme fazında 1. MTP eklemde 20º ekstansiyon meydana gelir.Bu ekstansiyonun yeterli düzeyde yapılabilmesi için 1. metatarsın 10ºplantar fleksiyon yapması gerekir.Bu plantar fleksiyonun gerçekleşmesi için

1- Sesamoid kemiklerin fonksiyonel olması

2- M. Peroneus longus kasının etkili bir çekme açısına sahip olması gerekir.

M. Peroneus longusun ayak biomekaniğindeki rolü:

M. Peroneus longus kasının çekme açısında en küçük bir bozukluk sonucunda;1. Metatarsın stabilize edici etkisi

ortadan kalkar

1. metatarsta subluksasyonlar

Hipermobil bir metatars

MTP’nin ekstansiyon miktarı sınırlanacak

Hallux valgus, Hallux rijitus,……

Ayak arkları;1- Transvers ark

2- Lateral longitudinal ark

3- Medial longitudinal ark

Medial longitudinal ark:Apeks: Navikula

Yüksekliği: 15-18mm

Lateral longitudinal ark:

Apeksi: Cuboid

Yüksekliği: 3-5mm.

Uzun arklar:

En uzun ve en yüksek dizi: 2. dizidir.

Uzunluğu: 17-22cm.,

Yerden yüksekliği: 2,3-2,5cm.

Transvers ark:

3 bölümden meydana gelmiştir:

1- Anterior transvers ark; 1. ve 5. metatars başları arasında uzanır.intermetatarsal bağlar, adduktor hallusis kasının transvers başı tarafından desteklenir.

Transvers ark:2- Mid transvers ark: 3 cuneiform ve cuboid

kemik tarafından oluşturulur. M. Peroneus longus tarafından desteklenir.

Transvers ark:

3- Posterior transvers ark: Cuboid ve navikula arasındadır. M. Tibialis posterior tarafından desteklenir.

Medial longitudinal arkın korunması

1- Kemiklerin şekli: • Sustentaculum talitalusu alttan destekler• Os cuneiform medialenin arka yüzüne os

navikula oturur.• Os navikula arka yüzüne talus başı oturur.• Kilit taşı: talus başıdır.

Medial longitudinal arkın korunması

2- Kemiklerin alt kenarları: • Ayak tabanındaki bağlar birbirine bağlar.• Dorsal bağlardan daha kalın ve kuvvetlidir.• En önemli ligament: Lig.

Calcaneonaviculare plantare

Medial longitudinal arkın korunması

Arkın her iki ucu birbirine:

• plantar aponeuroz

• M. Fleksör dig. Brevis

• M. Fleksör dig. Longus

• M. Fleksör hallusis brevis

• M. Fleksör hallusis longus

• M. Abduktor hallusis bağlar.

Medial longitudinal arkın korunması

Arkı askıya alan:

• M. Tibialis anterior

• M. Tibialis posterior

• Medialdeki bağlar

Lateral longitudinal arkın korunması

1- Kemiklerin şekli:

• Calcaneusun distali ile cuboidin proksimali birbirine çok uyar.

• Kilit taşı: Os cuboidale

Lateral longitudinal arkın korunması

2- Kemiklerin alt uçları:

• Ayak tabanındaki uzun kısa bağlar

• Kısa plantar kasların origoları bağlar

Lateral longitudinal arkın korunması

3- Kemiklerin her iki ucunu:

• Plantar aponeuros

• M. Abduktör digiti minimi

• M. Fleksör dig. Longus

• M. Fleksör dig. brevis

Lateral longitudinal arkın korunması

4- Arkı askıya alan:

• M. Peroneus longus

• M. Peroneus brevis

Transvers arkın korunması:

1- Kemiklerin şekli:

• Cuneiform ve metatarsal kemiklerin bazisleri kama şeklindedir.

Transvers arkın korunması:

2- Kemiklerin alt kenarları:

• Plantar bağlar

• M. Abduktor hallusis-caput transversum

Transvers arkın korunması:

3- Arkın alt uçlarını:

* M. Peroneus longus tendonu bağlar.

Transvers arkın korunması:

4- Arkı askıya alan:

• M. Peroneus longus

• M. Peoneus brevis

Arkların fonksiyonu:

Bu arklar, plantar fasianın, plantar kasların ve bağların fonksiyonu ile korunur. Bağlar ayağa yük binmesi ile gerilir.Plantar fasia ise duruş fazının sonunda MTP ekstansiyonu ile gerilir.Eklemler kilitlenir.Medial longitudinal arkın çökmesi engellenir.

İtme fazından plantar fasianın arkı yükseltmesi:

Ayak arkları sayesinde:

Vücut ağırlığı sınırlı bir yüzey tarafından desteklenir.

Ayağın plantar yüzeyindeki damar ve sinirler korunur.

Ayak tabanındaki yük dağılımı:

Ayağa ağırlık binmediği zaman yere 3 noktadan temas eder.

Calcaneal tüberkül, 1. ve 5. metatars

Ayak tabanındaki yük dağılımı:Ayağa ağırlık binip, statik olarak durulduğunda her iki ekstremiteden eşit şekilde geçer(%50, %50).

Tibiadan yüklerin 5/6’sı

Fibuladan 1/6’sı geçer.

Calcaneustan yüklerin %60’ı,

Metatars başlarından %40’ı geçer.

Metatarslardan geçen yüklerin 1/3’ü 1. Metatarsta, 2/3’ü diğer metatarslardan geçer.

İyi ve düzgün bir ayakta:

Üzerine yük verildiğinde şeklini muhafaza etmeli, deforme olmamalı.

Yeterli stabilite ve yeterli mobilite sağlanmalıdır.

Ayağın ligamentöz yapısı:

1- Distal tibiofibular eklem bağları:

• Lig. İnterosseum (çok kuvvetlidir.)

• Membrana interossea

• Lig.Tibiofibulare ant/post(yassı bir banttır)

• Lig. Transversum inferior

Distal tibiofibular eklem bağları

Ayağın ligamentöz yapısı:

1- Tibiotalar eklemin bağları:

• Lig. Deltoideum(medial kollateral)

• Lig. Talofibulare anterior

• Lig. Calcaneofibulare

• Lig. Talofibulare posterior

Lig. Deltoideum: Medial malleolun altındancalcaneus-naviculaya

Lifler 3’e ayrılır:

• Ön lifler: navikulaya lig. Tibiotalonavikulare

• Orta lifler: calcaneus, sustentaculum tali lig. Tibiocalcaneum

• Arka lifler: subtalar eklemin arkasına lig. Talotibiale posterior

Lig. Deltoideum:

Lateral kollateral ligamentler:Dış malleol ortasından başlar, 3 kısımdır

1- lig. Talo fibulare anteriortalusun ant. Lat.

2- lig. Talo fibulare posteriorsubtalar ekl. post

3- lig. Calcaneofibularecalcaneusun dış yüzüne

Tibiotalar ve subtalar eklemi kontrol eder.Ayağın inversiyonunda gerilir.

Subtalar eklemin bağları:1- Lig. Sinus tarsi posterior

2- Lig. Talocalcaneum interosseum

3- Lig. Talocalcaneale(lateral+medial)

Lig. Sinus tarsi posterior

Kapsülün arkasında vertikal bir bağdır.

Dorsi fleksiyonda gerilir.

Lig. Talocalcaneum interosseum:Tarsal kanal içinde yerleşmiştir.Çok sağlamdır.Yukarıda sulcus tali- aşağıda sulcus calcanei arasındadır.Talus ve calcaneusu birbirine bağlayan yan bağdır.İnversiyonda gerilir.Eversiyonda gevşer.

Lig. Talo calcaneale(mediale-laterale)

Talustan calcaneusun üst kısmına uzanır.

Eklem kapsülünü kuvvetlendirir.

Chopart ekleminin bağları:

Lig. Calcaneonavikulare plantare

Lig. Talonavikulare dorsale

Lig. Calcaneonavikulare bifurcatum

Lig. Calcaneocuboidale laterale

Lig. Plantare longum

Lig. Plantare brevis

Lig. Calcaneonavikulare plantare(spring):

Sustentaculum talininön kenarından-tuberositaz ossis navikulareye yapışır.

Çok sağlamdır.

Bu bağın fibröz kıkırdakla kaplı olan üst yüzüne talus oturur.

Bu bağ koptuğunda talus başı desteksiz kalacağından medial ark çöker.

Lig. Calcaneonavikulare plantare(spring):

Lig. Bifurcatum:Eklemin üst yüzünde bulunan kuvvetli bir bağdır. Y şeklindedir.Navicula ve cuboidten calcaneusun üst bölümüne yapışır.

Lig. Plantare longum:

Eklemin anterior yüzünde bulunan sağlam bir bağdır.

M. Peroneus longusun içinden geçtiği oluğu alttan kapatarak bir tünel şekline dönüştürür.

Lig. Plantare brevis:Geniş ve sağlan bir bağdır.

Calcaneus ve cuboidin alt yüzüne tutunur.

Tarsometatarsal eklem bağları:

Dorsal tarsometatarsal bağ

Plantar tarsometatarsal bağ

Med./lat. Kollateral bağlar

* 1. tarsometatarsal eklemin ayrı bir eklem kapsülü vardır.

Tarsometatarsal eklem bağları:

Metatarsophalangeal eklem bağlarıKollateral bağlar, dorsal ve plantar bağlar