Forces acting in the knee joint

1. Húzó

2. Nyomó

3. Nyíró

4. Torzió

F1F2

Fp

Ff

kFpny

Fpc

Fhny

Fhc

Fh

Fq = Fp

Mf = F1 · k

Ff = F1 · k / kpkp

Mh = F2 · k

Fh = F2 · k / kh

kph

Fc = GG = 600 N

Fc = 600 N

Fs = 0 N

Fp • kp = G • kG Fp = G • kG / kp

Fp = 1200 N

ha

kG / kp = 2

Nyomóerő a térdizületben hajlított térdű állás közben

A patella ínra eső húzóerő (Fp)

Fq

Fp

G

kp kGpny FGF

1 pGp kkGF

NG 600

ha

mkG 20,0

mk p 05,0

akkor

NFp 2400

Nyomóerő (Fny)

Fny

pny FGF

NFny 3000

A fenti számítás akkor valós, ha az Fp és G hatásvonala merőleges az izület transzverzális síkjára, mint a példánkban. Amennyiben nem merőlegesek ezek az erők a transzverzális síkra, akkor az Fp és G erőknek nem csak nyomó, hanem nyíróerő komponense is lesz, amely kismértékben csökkenti a nyomóerő nagyságát.

Fc = Fp (G) • sin α

α

Fs = Fp (G) • cos α

Fc = 1600 N

Fs = 805 N

A nyomóerő eloszlása az izületi felszínen

Fc = F / A

2004.04.07.

0o

15o

30o

45o

60o

75o

90o

A térdizület forgási tengelyének vándorlása

0o

15o

30o

45o

60o

75o

90o

A forgási középpont változása az izületi szögek függvényében

4,35 4,

72 4,87

4,89

4,67

4,33

3,8

2,5

3,38 3,

87 4,08

3,94

3,52

2,56

0

1

2

3

4

5

6

5 15 30 45 60 75 90

Anatómiai szög (fok)

Erők

ar (c

m)

61,2

85,5 10

7,4 120,

9

119,

5

117

103,

9

63,5

57,4

56,9

49,5

50,5

45,9

36,1

0

20

40

60

80

100

120

140

5 15 30 45 60 75 90

Anatómaia szüg (fok)

Ny

om

até

k (

Nm

)

A nyomaték változása az izületi szögek függvényében

A nők és férfiak közötti különbség

1418

1814

2213 24

79

2576 27

27

2768

1772

1515

1238

1299

1322 15

06

2071

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

5 15 30 45 60 75 90

Anatómiai szög (fok)

Erő

(N

)Az izom húzóerejének változása az izületi

szögek függvényében

0100200300400500

0 200 400 600 800 1000

Time (ms)

Torq

ue (N

m)

0300600900

120015001800

0 200 400 600 800 1000

Time (ms)

EMG

(uV

)

Torque-time curve

EMG of Vastus lateralis

Mecc

5962

7964

9042

0100020003000400050006000700080009000

10000

Erő

(N

)

IC(140) IC(121) EC

A patella ín maximális feszülése

A nyomóerő kiszámításaTérdfeszítők

Ffc = Fp cos

Térdhajlítók

Fhc = Fh cos

Fq

Fp

Fkq

Fh

Fkh

1326

1681

2080

23662512

2686 27482688

1702

1312

876

652

345

100

5 15 30 45 60 75 90

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Feszítők Hajlítók

Nyomóerő az izületi szög függvényében

Erő (N)

Izületi szög (fok)

Nyíróerő

Ffny =Fp sin

Feszítők

Hajlítók

Fhny = Fh sin

Fp

C

A

B

Fq

Fkq

Fh

Fkh

27

3

34

7

33

0

28

0

19

3

-95

-31

0

-32

-275

-587-708

-965-1135

-1506

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

Anatómiai szög (fok)

Ny

író

erő

(N

)

Nyíróerő az izületi szög függvényében

2581

5163

3448

6897

4521

7830

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Erő

(N

)

IC(140) IC(121) EC

Maximális nyomó és nyíróerők

-32

-275

-581-708

-965

-1135

-1506

273347 330 280

193

-95

-310

5 15 30 45 60 75 90

0

500

1000

-500

-1000

-1500

-2000

extensors

flexors

Nyíróerők az izületi szög függvényében

Force (N)

joint angle position (degree)

5 15 30 45 60 75 90

0

1

2

3

4

5

6

EXTENSOR

FLEXORS

4.35 4.72 4.87 4.89 4.67 4.33 3.82.5 3.38 3.87 4.08 3.94 3.52 2.56

Az erőkar hosszának változása

EXTENSORFLEXORS

lever arm (cm)

5 15 30 45 60 75 90

0

20

40

60

80

100

120

140

flexors

extensors

63.6 57.4 56.9 49.5 50.5 45.7 36.1

61.5 85.5 107.4 120.9 119.5 117 103.9

Nyomaték a térdizületi szögek függvényében

torque (Nm)

flexors

extensors

5 15 30 45 60 75 900

500

1000

1500

2000

2500

3000

1418 1814 2213 2479 2576 2727 2768

2072 1772 1515 1238 1299 1322 1506

Húzóerő az izületi szögek függvényében

extensors

flexors

Force (N)

extensors

flexors