Ortopedia Duttona t.1 - Mark Dutton
«
»
Reflow text when sidebars are open.
OMÓWIENIE
W skład układu mięśniowo-szkieletowego, który umożliwia ludziom poruszanie się, wchodzą: nerwy, mięśnie i ścięgna, powięzie, więzadła i kości, które stabilizują układ, oraz stawy, umożliwiające ruch. Struktury neurologiczne omówione są w rozdziale 2. Układ mięśniowo-szkieletowy może wykonywać swoje zadania jedynie w ścisłym związku z tkanką nerwową; tylko przy takim współdziałaniu ruchy ciała będą skoordynowane, a stawy należycie ustabilizowane oraz nastąpi sprzężenie zwrotne w określonych pozycjach ciała i podczas wykonywania ruchów.
Wskazówka kliniczna
Możemy wyróżnić następujące podstawowe tkanki:
Kolagen. Zapewnia wytrzymałość tkanki na rozciąganie. Zidentyfikowano ponad 20 jego typów; najczęściej występują: typ I i typ II. Kości, więzadła, ścięgna, łąkotki i skóra zbudowane są przede wszystkim z kolagenu typu I, podczas gdy chrząstki stawowe składają się przede wszystkim z kolagenu typu II. Elastyna. Ze względu na obecność elastyny tkanki w nią obfitujące po rozciągnięciu lub ściśnięciu odzyskują pierwotny kształt i wielkość. Proteoglikany. Mają właściwości wiążące i nadają odpowiednie napięcie tkance łącznej. Składniki nieorganiczne. Macierz zewnątrzkomórkowa. Zbudowana jest z kolagenu, elastyny, proteoglikanów i składników nieorganicznych. Woda. Komórki. W tkance mięśniowo-szkieletowej wyróżniamy trzy główne typy komórek: blasty (odpowiedzialne za tworzenie się tkanki, np. osteoblasty, fibroblasty), cyty (odpowiedzialne za właściwą kondycję tkanki i jej reakcję na obciążenie, np. osteocyty, fibrocyty) oraz klasty (odpowiedzialne za resorpcję tkanki, np. osteoklasty, fibroklasty).Mięśnie
W organizmie znajduje się ponad 430 mięśni, z których każdy pod względem anatomicznym można uznać za odrębny organ. Spośród tych 430 około 75 par umożliwia wykonywanie większości ruchów i utrzymanie postawy ciała [1]. Pod względem funkcji (ryc. 1.1) mięśnie można podzielić na: m. autonomiczne (mimowolne) i m. zależne od naszej woli (dobrowolne). Pod względem budowy dzielimy mięśnie. na: gładkie, prążkowane (szkieletowe) oraz m. sercowy (tab. 1.1).
Wskazówka kliniczna
Mięśnie gładkie i mięsień sercowy mogą się kurczyć bez stymulacji układu nerwowego, jednak ich skurcze są w naturalny sposób powiązane z funkcją układu nerwowego. Mięśnie szkieletowe nie kurczą się, chyba że są pobudzane przez neurony. Dlatego w przypadku osłabienia mięśni lekarz w czasie diagnostyki różnicowej musi wziąć pod uwagę uszkodzenie nerwów (rdzeniowych czy obwodowych).
Wskazówka kliniczna
Tkanka mięśniowa jest odpowiedzialna za przepływ przez ciało różnych substancji (w procesie oddychania, trawienia, wydalania), za ruch danej części ciała względem innej i zdolność poruszania się całego ciała oraz za jego postawę.
Tkanka mięśniowa
Mięśnie to jedyny rodzaj tkanek zdolny do wytwarzania napięcia. Cecha ta umożliwia mięśniom szkieletowym (poprzecznie prążkowanym) m.in. utrzymanie ciała w prawidłowej pozycji, poruszanie kończynami czy amortyzowanie wstrząsów. Ludzkie mięśnie szkieletowe mają cztery podstawowe właściwości biomechaniczne: rozciągliwość, elastyczność, wrażliwość i kurczliwość.
Rycina 1.1 Przedstawienie zależności pomiędzy mięśniem, ścięgnem, więzadłem, powięzią i chrząstką szklistą.
Rozciągliwość - umożliwia wydłużanie i rozciąganie mięśni. Elastyczność - umożliwia powrót mięśnia do pierwotnej długości po jego rozciągnięciu. Wrażliwość - umożliwia reakcję na bodźce. W przypadku mięśni szkieletowych bodźce to sygnały elektrochemiczne. Kurczliwość - umożliwia skurcze mięśni. Skurcz może powodować skrócenie mięśnia.Tabela 1.1 Rodzaje struktur mięśniowych
Rodzaj mięśnia
Przykład
Poprzecznie prążkowany (szkieletowy)
Łączą się ze stawami i kośćmi za pomocą ścięgien
Gładki
Ściany wydrążonych organów wewnętrznych
Sercowy
M. sercowy
Mięśnie szkieletowe składają się z komórek lub włókien mięśniowych otoczonych błoną komórkową (sarkolemą). Sarkolema stanowi fizyczną barierę oddzielającą je od środowiska zewnętrznego i umożliwia transmisję sygnałów do wewnątrz i na zewnątrz komórki mięśniowej. Pojedyncza komórka nazywana jest włóknem mięśniowym (ryc. 1.1). Włókna mięśniowe otacza tkanka łączna - śródmięsna. Pęczki włókien, które formują mięsień, otoczone są przez omięsną. Omięsna rozciąga się na całej długości mięśnia. Wiązki włókien znajdują się w otoczce zwanej namięsną. Badając włókna mięśniowe za pomocą mikroskopu elektronowego, można zauważyć, że każde składa się z tysięcy miofibryli. Miofibryle z kolei zbudowane są z wielu włókien zwanych miofilamentami, ułożonych równolegle do osi miofibryla. Miofilamenty składają się z dwóch rodzajów białek: aktyny (cienkie) i miozyny (grube), które nadają włóknom mięśni szkieletowych specyficzny wygląd (poprzeczne prążkowanie) (ryc. 1.2) [2].
Wskazówka kliniczna
Podstawowymi strukturami umożliwiającymi mięśniom skurcze są sarkomery. Skurcze o danym nasileniu występują w efekcie uaktywnienia różnej liczby włókien mięśniowych. Zwiększając liczbę wykorzystywanych komórek, zwiększamy siłę ruchu.
Wygląd prążków to skutek występowania na przemian ciemnych (A) i jasnych (I) linii, rozciągniętych na całej długości włókna mięśniowego. Prążki A składają się z włókien miozyny, prążki I - z aktyny. Włókna aktynowe zachodzą na prążki A, przez co obwodowa część tychże jest nieco ciemniejsza od części środkowej (prążków H) zawierającej jedynie miozynę. Przez środek każdego prążka I przebiega linia Z. Sarkomer odpowiada odległości pomiędzy liniami Z.
Poszczególne włókna mięśniowe otoczone są błoną komórkową zwaną sarkolemą. Na wytrzymałość i stabilność mechaniczną sarkolemy znacząco wpływa obecność białka - dystrofiny [3]. Osoby chore na dystrofię mięśniową Duchenne'a, cierpią na jego niedobór.
Gdy mięsień kurczy się izotonicznie, odległość między liniami Z zmniejsza się, prążki I oraz H zanikają, lecz szerokość prążka A nie ulega zmianie (ryc. 1.2) [4]. Skurcz sarkomerów nie jest zatem efektem skracania włókien aktynowych i miozynowych, ale przesuwania włókien aktyny wzdłuż włókien miozyny, wskutek czego linie Z przybliżają się do siebie.
Rycina 1.2 Układ cienkich (aktyna) i grubych (miozyna) włókien w mięśniach szkieletowych. (B) Przesuwanie aktyny wzdłuż miozyny podczas skurczu, wskutek czego linie Z zbliżają się do siebie. (C) Ilustracja szczegółowego powiązania miozyny i aktyny w pojedynczym sarkomerze - jednostce funkcjonalnej mięśnia. (D) Diagram przedstawiający położenie aktyny, tropomiozyny i troponiny cienkich włókien aktyny w stosunku do grubego włókna miozyny. Kuliste główki miozyny współpracują z włóknami cienkimi w celu wygenerowania skurczu. Należy zwrócić uwagę, że biegunowość włókien miozyny jest różna po obu stronach linii M, znajdującej się pośrodku sarkomeru, co właśnie umożliwia skurcz. (A i B za zgodą: Ganong WF: Review of Medical Physiology. McGraw-Hill 2005; C i D za zgodą: Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM (red.): Principles of Neural Science. McGraw-Hill 2000).
Wskazówka kliniczna
Sarkoplazma to rodzaj wyspecjalizowanej cytoplazmy komórki mięśniowej. Zawiera ona typowe składniki subkomórkowe wraz z aparatem Golgiego, licznymi miofibrylami i zmodyfikowanym retikulum endoplazmatycznym zwanym siateczką sarkoplazmatyczną, mioglobinę oraz mitochondria. Kanaliki poprzeczne (kanaliki T) wgłębiają się w sarkolemę, umożliwiając impulsom dotarcie do komórki i aktywację siateczki sarkoplazmatycznej.
Do połączenia włókien aktyny i miozyny służą struktury nazywane mostkami. Włókna miozyny zawierają dwa elastyczne obszary zawiasowe, umożliwiające łączenie się i odłączanie mostków od włókien aktyny. Podczas skurczu mostki zostają przyłączone, dzięki czemu przyłożenie siły powoduje przesunięcie odpowiedniego włókna aktyny. Podczas rozkurczu mostki zostają natomiast odłączone. Przyłączanie i odłączanie to procesy asynchroniczne. Oznacza to, że gdy określone mostki są akurat przyłączane, inne mogą być odłączane. W konsekwencji w danym momencie niektóre odpowiadają za skurcz, a inne za rozkurcz.
Za kontrolę przyłączania i odłączania mostków odpowiadają dwa białka obecne we włóknach aktynowych: tropomiozyna i troponina (ryc. 1.2). Tropomiozyna przytwierdzona jest bezpośrednio do włókna aktyny, podczas gdy troponina raczej do tropomiozyny niż bezpośrednio do włókna aktyny.
Wskazówka kliniczna
Tropomiozyna i troponina funkcjonują jako rodzaj "przełącznika" między skurczem i rozkurczem mięśnia. W stanie rozkurczu tropomiozyna stanowi fizyczną barierę uniemożliwiającą mostkom przyłączenie się do włókna aktyny. Aby mógł nastąpić skurcz, konieczne jest przemieszczenie tropomiozyny.
Każde włókno mięśniowe jest unerwione za pomocą neuronu ruchowego (motoneuronu). Jeden neuron w połączeniu z odpowiadającymi mu włóknami mięśniowymi stanowią jednostkę motoryczną lub funkcjonalną mięśnia. Motoneurony rozgałęziają się w obrębie mięśnia, unerwiając wiele włókien.
Wskazówka kliniczna
Miejsce połączenia neuronu i włókna mięśniowego nazywane jest płytką motoryczną lub płytką nerwowo-mięśniową.
Uwolnienie acetylocholiny z zakończenia aksonu w płytce nerwowo-mięśniowej skutkuje aktywacją włókien mięśni szkieletowych. Potencjał elektryczny przenoszony jest do systemu kanalików T (wąskich kanałów błonowych zbudowanych z sarkolemy). Receptory w błonach kanalików T powodują uwolnienie jonów Ca2+ z siateczki sarkoplazmatycznej (szeregu połączonych ze sobą pęcherzyków i kanalików otaczających miofibryle) [4]. Uwolnione jony Ca2+ rozprzestrzeniają się w sarkomerach i łączą z troponiną, wskutek czego wyparta zostaje tropomiozyna i powstają mostki miozynowe pomiędzy aktyną a miozyną (ryc. 1.3). Po zakończeniu skurczu (przerwanie aktywności nerwowej, ustabilizowanie potencjału elektrycznego) siateczka sarkoplazmatyczna akumuluje jony Ca2+, w konsekwencji czego następuje rozkurcz. Powrót Ca2+ do siateczki sarkoplazmatycznej wymaga aktywnego transportu, podczas którego następuje rozkład adenozyno-trójfosforanu (ATP) do adenozyno-dwufosforanu (ADP)>[1] [4]. Ponieważ siateczka sarkoplazmatyczna pełni istotną funkcję zarówno podczas skurczu, jak i rozkurczu mięśnia, zmiany w sposobie uwalniania i akumulacji Ca2+ mają duży wpływ zarówno na siłę, jak i szybkość reakcji włókna mięśniowego [5].
Rycina 1.3 Zapoczątkowanie procesu skurczu przez Ca2+... Gdy Ca2+ połączy się z troponiną C, tropomiozyna zostaje niejako przesunięta ku bokowi, odsłaniając punkt wiązania miozyny i aktyny (ciemny obszar). Następnie dołączona zostaje główka miozyny, następuje hydroliza ATP oraz zmienia się konfiguracja główki i szyjki miozyny. W celu uproszczenia rysunku ukazana została tylko jedna z główek miozyny-II. (Za zgodą: Ganong WF: Review of Medical Physiology. McGraw-Hill 2005).
Wskazówka kliniczna
Siateczka sarkoplazmatyczna tworzy sieć wokół miofibryli, regulując wydzielanie i pobieranie Ca2+ potrzebnego do skurczu mięśni.
Aktywacja różnej liczby motoneuronów skutkuje stopniowym wzrostem siły skurczu mięśnia. Im silniejszy impuls elektryczny, tym silniej reaguje mięsień. Gdy dany neuron jest aktywowany, wszystkie połączone z nim włókna mięśniowe zostają pobudzone i się kurczą. Mimo że każde może zostać jedynie całkowicie skurczone albo całkowicie rozkurczone, mięśnie szkieletowe, wykorzystując różne włókna, są zdolne do szerokiej gamy skurczów o zróżnicowanej sile.
Terminologia
Poniżej przedstawiono terminologię używaną do opisu różnych funkcji współpracujących ze sobą mięśni:
Agonista (m. towarzyszący) - kurczy się w celu wykonania pożądanego ruchu. Stabilizatory zapewniają unieruchomienie jednej okolicy, tak aby inna mogła wykonywać ruch. Synergista (m. współdziałający) - mięśnie mogą ze sobą współdziałać, aby osiągnąć pożądany zakres ruchu [6]. Synergiści to niejako pomocnicy agonistów, gdyż siła generowana przez synergistów i agonistów działa w tym samym kierunku. Antagonista (m. przeciwstawny) - stanowi opozycję dla agonisty. Opiera się ruchowi powodowanemu przez agonistę przez stopniowe rozkurczanie i wydłużanie, tak aby ruch był kontrolowany w sposób płynny i skoordynowany.Większość mięśni szkieletowych przebiega przez jeden staw, istnieją jednak takie, które przechodzą przez dwa stawy lub więcej stawów (tab. 1.2).
Wskazówka kliniczna
Mięśnie dwustawowe mają większą tolerancję na skurcz niż mięśnie jednostawowe, dzięki czemu są mniej narażone na urazy.
Tabela 1.2 Przykłady mięśni szkieletowych przechodzących przez dwa stawy lub więcej stawów
M. prostownik grzbietu
M. dwugłowy ramienia
Głowa długa m. trójgłowego ramienia
Mm. zginacze
M. biodrowo-lędźwiowy
M. prosty uda
M. brzuchaty
Wiele mm. łączących stawy ręki oraz stopy
Ze względu na kurczliwość wyróżnia się dwie główne grupy mięśni (tab. 1.3):
Typ I (wolnokurczliwe). Włókna wolnokurczliwe używają tlenu do produkcji wysokoenergetycznego związku chemicznego (ATP). Charakteryzują się zdolnością do długotrwałego wysiłku o stałej intensywności. Typ II (szybkokurczliwe). Włókna szybkokurczliwe do produkcji energii wykorzystują beztlenowy proces metaboliczny. Jeżeli chodzi o szybkie uzyskanie dużej siły, działają znacznie efektywniej niż włókna mięśniowe wolnokurczliwe. Są jednak bardziej podatne na zmęczenie. - Typ IIa (szybkokurczliwe, białe glikolityczne). Tego rodzaju włókna znane są również pod nazwą pośrednich włókien szybkokurczliwych. Do produkcji energii wykorzystują w równej mierze tlenowe, jak i beztlenowe procesy metaboliczne. - Typ IIb (szybkokurczliwe pośrednie). Tego rodzaju włókna szybkokurczliwe do produkcji energii wykorzystują metabolizm beztlenowy. Dzięki nim możemy uzyskać dużą prędkość ruchów i wykonywać różne czynności o charakterze dynamicznym. Ze wszystkich rodzajów włókien mięśniowych te typu IIb charakteryzują się najwyższą szybkością kurczenia oraz najniższą odpornością na zmęczenie.Tabela 1.3 Typy włókien mięśniowych
Typ
Typ I
Typ IIa
Typ IIb
Średnica
Mała
Średnia
Duża
Stopień unaczynienia
Duży
Duży
Mały
Odporność na zmęczenie
Wysoka
Średnia
Mała
Zawartość glikogenu
Mała
Średnia
Duża
Przemiana materii
Tlenowa
Tlenowa
Beztlenowa
Tempo kurczenia
Wolne
Szybkie
Szybkie
Zawartość ATPazy
Niska
Wysoka
Wysoka
Wskazówka kliniczna
Wielkość i kształt mięśni są związane z ich funkcją w organizmie. Średnica, długość i układ włókien mięśniowych są zróżnicowane w zależności od rodzaju mięśni: cienkie wiązki występują w mm. precyzyjnych, natomiast grube wiązki - w mm. siłowych.
Mięśnie pierzaste charakteryzują się specyficznym układem włókien, które dochodzą pod jednym kątem do ścięgna. Ze względu na specyfikę układu włókien mięśniowych rozróżniane są trzy typy mięśni:
Półpierzaste: wszystkie włókna dochodzą do ścięgna z jednej strony, a siła działania mięśnia jest wypadkową dwóch wektorów. Przykłady mięśni półpierzastych to: zginacz długi kciuka, prostownik długi palców. Pierzaste: włókna dochodzą do ścięgna obustronnie. Przykładem jest mięsień prosty uda. Wielopierzaste: część ścięgnista rozgałęzia się wielokrotnie w obrębie mięśnia pierzastego. Przykładem mięśnia wielopierzastego jest mięsień naramienny.Kąt pierzastości mięśnia zawiera się pomiędzy linią przebiegu włókien mięśniowych a osią długą mięśnia. Jeżeli włókna przebiegają równolegle do osi długiej mięśnia, określa się to brakiem kąta pierzastości lub zerowym kątem pierzastości. Liczba włókien mięśniowych w określonym mięśniu jest tym większa, im większy kąt pierzastości [7].
Mięśnie człowieka zbudowane są z szybko- i wolnokurczliwych włókien mięśniowych. Większość mięśni kończyn składa się w równych częściach z obu rodzajów włókien. Mięśnie grzbietu i tułowia mają większą liczbę włókien wolnokurczliwych.
Wskazówka kliniczna
W zależności od funkcji mięśnia wykorzystywane są różne rodzaje włókien mięśniowych. Mimo że oba rodzaje włókien działają z porównywalną siłą podczas skurczu, włókna szybkokurczliwe wytwarzają potrzebne siły o wiele szybciej (stąd ich nazwa).
Podczas wykonywania czynności, które wymagają zastosowania maksymalnej siły w ograniczonym czasie, angażowane są głównie włókna szybkokurczliwe. Podczas aktywności wymagających wielokrotnych powtórzeń oraz długotrwałych skurczów mięśni, na przykład w czasie treningu wytrzymałościowego, angażowane są w większym stopniu włókna wolnokurczliwe.Typy skurczów mięśni
Aby mógł nastąpić ruch, mięśnie, które są za niego odpowiedzialne, potrzebują solidnego przyczepu. W zależności od rodzaju wykonywanego ruchu mięśnie pełnią różne funkcje. Słowo "skurcz", używane w znaczeniu zmiany napięcia mięśnia, kojarzy się ze skracaniem włókna mięśniowego. Może jednak w tym przypadku towarzyszyć każdej zmianie długości włókna mięśniowego, zarówno jego skróceniu, jak i wydłużeniu; skurcz może się nawet pojawić bez zmiany długości mięśnia. Ponadto napięcie mięśnia powoduje ściśnięcie sąsiadujących powierzchni stawowych.
Wskazówka kliniczna
Jak sama nazwa na to wskazuje, tkanka kurczliwa umożliwia skurcze mięśni. Można ją badać, sprawdzając napięcie pojedynczego mięśnia. Tkanki bierne (niekurczliwe) badane są podczas wykonywania ruchów biernych oraz testów oceniających wiotkość więzadeł.
Rozróżnia się trzy główne typy skurczów: izometryczny, koncentryczny i ekscentryczny.
Skurcz izometryczny występuje w sytuacji, gdy napięcie mięśnia nie powoduje zmiany jego długości oraz ruchu stawu [8]. Skurcz koncentryczny powoduje zmniejszenie długości mięśnia. Występuje, gdy napięcie pojawiające się w mięśniu agonistycznym jest wystarczające do pokonania zewnętrznego oporu oraz do wykonania ruchu, podczas którego następuje zbliżenie się do siebie przyczepów mięśniowych [8]. Skurcz ekscentryczny zachodzi, gdy mięsień poddawany zewnętrznej sile większej od siły skurczu zaczyna powoli się wydłużać [8]. W tym przypadku nie dochodzi do wydłużenia mięśnia, lecz do jego powrotu do normalnej długości spoczynkowej.Wskazówka kliniczna
W czasie skurczów ekscentrycznych generowane są większe siły niż w przypadku skurczów izometrycznych i koncentrycznych [9-11]; występują podczas wykonywania czynności wymagających stopniowego zmniejszenia siły mięśniowej. Ponieważ przy skurczu ekscentrycznym obciążenie przewyższa siłę wiązania pomiędzy mikrofilamentami oraz filamentami miozynowymi, niektóre włókna miozynowe mogą ulec zerwaniu w miejscu wiązania z mikrowłóknami aktynowymi. Gdy to nastąpi, pozostałe włókna kończą cykl skurczu [7]. Powstająca siła jest znacząco większa, gdy dochodzi do przerwania połączenia mostkowego pomiędzy filmanentami mizynowymi i aktynowymi, niż w przypadku zwykłego skurczu mięśnia. Przy skurczach ekscentrycznych zużywa się mniej tlenu oraz energii niż w przypadku skurczów koncentrycznych przy podobnych obciążeniach.
Według Elftmana porównanie trzech rodzajów czynności mięśni w zakresie wytworzonej siły wykazuje [12]: maksymalne napięcie przy skurczu ekscentrycznym > maksymalne napięcie przy skurczu izometrycznym > maksymalne napięcie przy skurczu koncentrycznym.
Z pozostałych typów skurczów należy wymienić następujące:
Skurcz izotoniczny. To taki, podczas którego zmienia się długość mięśnia przy stałym poziomie napięcia mięśniowego [8]. Jest trudny do uzyskania i pomiaru. Terminu "skurcz izotoniczny" używa się do opisu zarówno skurczów koncentrycznych, jak i ekscentrycznych, jednak jego zastosowanie w takim kontekście jest mylne, gdyż w większości ćwiczeń napięcie wytwarzane w mięśniach różni się w zależności od długości mięśnia, tworzenia się połączeń mostkowych oraz zewnętrznego momentu siły [8]. Skurcz izokinetyczny. Mamy z nim do czynienia, gdy mięsień kurczy się maksymalnie ze stałą prędkością, przeciwstawiając się oporowi sił działających w całym zakresie ruchu [8]. Skurcze izokinetyczne są możliwe do uzyskania za pomocą specjalnych maszyn, które generują automatycznie dostosowujące się siły oporu. Obie kombinacje ćwiczeń izokinetycznych: wysoka prędkość/mały opór oraz niska prędkość/duży opór skutkują znaczącym przyrostem siły [13-16]. Wadą takiego treningu są jego dość spore koszty. Ponadto istnieje ryzyko nierównomiernego obciążenia oraz zaburzenia osi stawów [17]. Treningu izokinetycznego nie zaleca się także wówczas, gdy wykorzystywany jest w otwartym łańcuchu kinematycznym oraz podczas treningu pojedynczego ruchu/pojedynczej grupy mięśni [18]. Skurcz ekscentryczno-koncentryczny. Tego typu skurcz jest kombinacją kontrolowanego skurczu koncentrycznego i jednoczesnego skurczu ekscentrycznego w obrębie jednego mięśnia dla dwóch różnych stawów [19]. Przykładami ćwiczeń ekscentryczno-koncentrycznych są przysiady oraz napinanie uda w pozycji stojącej przez unoszenie łydki do tyłu. Podczas wstawania z przysiadu ścięgna udowe pracują koncentrycznie, natomiast staw biodrowy prostuje się i pracuje ekscentrycznie wraz z prostowaniem stawu kolanowego. Analogicznie, podczas przysiadu mięsień prosty uda pracuje ekscentrycznie, podczas gdy staw biodrowy - koncentrycznie, zginając się wraz ze stawem kolanowym. W przypadku ćwiczenia w pozycji stojącej ścięgno udowe pracuje koncentrycznie w celu zginania kolana, a staw biodrowy rozciąga się ekscentrycznie, wydłużając ścięgno udowe. Skurcz izolityczny. Termin używany przez osteopatów służący opisowi skurczu izotonicznego typu ekscentrycznego, gdzie siła zewnętrzna przewyższa siłę pacjenta. Tego rodzaju technika jest używana w celu rozciągnięcia przykurczów łącznotkankowych.Wskazówka kliniczna
Według Cyriaksa ból skurczowy zazwyczaj wskazuje na uszkodzenie mięśnia lub struktury torebki (patrz: rozdział 3) [20].
Pobieranie jednostek napędowych [1]
Siła oraz prędkość skurczu mięśnia zależą od rodzaju aktywności oraz od zdolności ośrodkowego układu nerwowego do aktywacji jednostek ruchowych.
Wskazówka kliniczna
Wolnokurczliwe włókna jednostek ruchowych mają niską wrażliwość progową i stosunkowo łatwiej je aktywować niż jednostki motoryczne włókien szybkokurczliwych (patrz: tab. 1.3). A zatem włókna wolnokurczliwe aktywowane są w pierwszej kolejności, nawet jeśli ruch kończyny wymaga większej dynamiki [21].
Wskazówka kliniczna
Kiedy wymagania siły, szybkości i/lub czasu trwania aktywności rosną, pobudzane są kolejne jednostki ruchowe. Typ IIa jest pobudzany przed typem IIb [22].
Opóźnienie elektromechaniczne
Po pobudzeniu mięśnia upływa chwila, zanim mięsień zacznie się napinać (czas między pojawieniem się aktywności elektrycznej a początkiem wyzwalania siły przez mięsień). Ten moment to opóźnienie elektromechaniczne (ang. EMD, Electromechanical Delay). Długość EMD jest różna dla różnych mięśni. Włókna szybkokurczliwe w porównaniu z wolnokurczliwymi mają krótszy okres EMD [23].
Wskazówka kliniczna
Sugeruje się, że po uszkodzeniu mięśnia dochodzi do wydłużenia trwania EMD, a przez to rośnie podatność mięśnia na kolejne obrażenia [24]. Jednym z celów reedukacji nerwowo-mięśniowej jest powrót EMD do prawidłowych wartości [25].
Kości
Rolą kości jest zapewnianie podpory, wzmocnienie dźwigni, ochrona ważnych organów, zapewnienie przyczepów dla ścięgien i więzadeł oraz magazynowanie substancji mineralnych, a zwłaszcza wapnia. Kości mogą być również użytecznym punktem orientacyjnym podczas badania dotykowego.
Ścięgna
Ścięgna (patrz: ryc. 1.1) są strukturami sznurowymi, których funkcją jest umocowanie mięśni do kości oraz przekazywanie do nich sił wytworzonych przez mięśnie w celu uzyskania równowagi ciała [26]. Grubość ścięgien jest zróżnicowana i proporcjonalna w stosunku do rozmiaru mięśnia, z którym są one połączone.
Wskazówka kliniczna
Niektóre ścięgna, na przykład owinięte wokół powierzchni wypukłej lub wyrostka kości, przechodzące przez dwa stawy, słabo unaczynione oraz poddawane powtarzającym się napięciom, są wyjątkowo podatne na uszkodzenia.
Wskazówka kliniczna
Termin tendinitis oznacza stan zapalny, podczas gdy tendinosis jest następstwem procesu zwyrodnieniowego.
Tabela 1.4 Główne więzadła kwadrantu górnego
Staw
Więzadło
Funkcja
Obręcz barkowa
Kruczo-obojczykowe
Mocuje obojczyk do wyrostka kruczego
Żebrowo-obojczykowe
Mocuje obojczyk do chrząstki żebrowej pierwszego żebra
Ramię
Kruczo-ramienne
Wzmacnia górną część torebki stawowej
Obrąbkowo-ramienne
Wzmacnia przednią i wewnętrzną część torebki stawowej
Kruczo-barkowe
Ochrania górną część torebki stawowej
Łokieć
Pierścieniowe
Umożliwia kontakt między głową kości promieniowej a kością ramienną i łokciową
Poboczne łokciowe
Zapewnia stabilność przy ucisku koślawiącym, zwłaszcza w zakresie od 20 do 130° zgięcia i wyprostu
Poboczne promieniowe
Zapewnia stabilność podczas działania sił szpotawiących, utrzymuje stabilnie stawy ramienno-łokciowy i ramienno-promieniowy podczas supinacji
Nadgarstek
Dłoniowe zewnętrzne
Zapewnia w znacznym stopniu stabilność nadgarstka
Wewnętrzne
Łączy stabilnie kości nadgarstka (zwłaszcza części bliższej) i zapewnia jego stabilność rotacyjną
Międzykostne
Łączy ze sobą kości nadgarstka
Palce
Przednie (dłoniowe) i poboczne międzypaliczkowe
Zapobiega przemieszczaniu się stawów międzypaliczkowych
Więzadła
Więzadła (patrz: ryc. 1.1) to gęsto ułożone struktury tkanki łącznej składające się głównie z ułożonych pod określonym kierunkiem włókien kolagenowych charakteryzujących się wysokim stopniem rozciągliwości. Więzadła mają duży udział w stabilizacji stawów; zapobiegają nadmiernej ruchomości (kierując ruchem danego stawu) oraz przekazują informacje proprioceptywne w czasie ruchów stawów (patrz: tab. 1.4 i 1.5). Ze względu na swoją funkcję narażone są na działanie dużych sił rozciągających; same więzadła muszą być stosunkowo sztywne, aby zminimalizować straty energii podczas jej przekazywania.
Powięzie
Powięzie (patrz: ryc. 1.1) to struktury tkanki łącznej zapewniające podporę i ochronę stawów. Tworzą one połączenia pomiędzy ścięgnami, rozcięgnami, więzadłami, torebkami stawowymi, nerwami oraz mięśniami.
Tabela 1.5 Główne więzadła kwadrantu dolnego
Staw
Więzadło
Funkcja
Kręgosłup
Podłużne przednie
Ograniczenia przednie przemieszczania kręgosłupa oraz przemieszczania się względem siebie trzonów kręgów
Podłużne tylne
Zapobiega dystrakcyjnemu przemieszczaniu się trzonów kręgów
Przeciwdziała tylnemu przesuwaniu się trzonu kręgowego
Ogranicza zginanie w niektórych odcinkach
Zapewnia ochronę przed wypadnięciem krążka międzykręgowego
Żółte
Przeciwdziała oddalaniu się łuków podczas zginania
Międzykolcowe
Przeciwdziała oddalaniu wyrostków kolczystych podczas zginania
Biodrowo-lędźwiowe (dolnolędźwiowe)
Przeciwdziała zginaniu, prostowaniu, rotacji osiowej oraz bocznemu pochyleniu kręgu L5 w stosunku do S1
Krzyżowo-biodrowy
Krzyżowo-kolcowe
Tworzy większy otwór kulszowy
Przeciwdziała przedniemu przechylaniu się kości krzyżowej w stosunku do miednicy podczas przenoszenia ciężkich przedmiotów
Krzyżowo-guzowe
Tworzy mniejszy otwór kulszowy
Przeciwdziała przedniemu przechylaniu się kości krzyżowej w stosunku do miednicy podczas przenoszenia ciężkich przedmiotów
Międzykostne
Przeciwdziała przedniemu i dolnemu przemieszczaniu się kości krzyżowej
Grzbietowe krzyżowo-biodrowe (długie)
Przeciwdziała tylnemu przechylaniu się kości krzyżowej nad kością biodrową podczas przenoszenia ciężkich przedmiotów
Biodro
Obłe
Przechodzą przez nie naczynia przenoszące składniki pokarmowe do głowy kości udowej
Biodrowo-udowe
Ogranicza prostowanie biodra, rotację zewnętrzną i przywodzenie biodra
Kulszowo-udowe
Ogranicza przednie przemieszczenie głowy kości udowej
Łonowo-udowe
Ogranicza prostowanie i odwodzenie biodra
Kolano
Przyśrodkowe więzadło poboczne
Stabilizuje przyśrodkową część stawu kolanowego przy koślawieniu
Boczne więzadło poboczne
Stabilizuje boczną część stawu kolanowego podczas działania sił szpotawiących
Krzyżowe przednie
Przeciwdziała przedniej translacji kości piszczelowej i tylnej translacji kości udowej
Krzyżowe tylne
Przeciwdziała tylnej translacji kości piszczelowej i przedniej translacji kości udowej
Staw skokowy
Przyśrodkowe
Zapewnia stabilność między kością piszczelową, skokową, piętową i łódkowatą, zapobiegając przemieszczeniom
Więzadła poboczne
Statyczne stabilizatory stawu skokowego, zwłaszcza zapobiegające jego inwersji
Stopa
Podeszwowe długie
Zapewnia pośrednie podparcie podeszwowe stawu piętowo-sześciennego poprzez ograniczenie stopnia spłaszczenia bocznego łuku podłużnego stopy
Rozdwojone
Podtrzymuje przyśrodkową i boczną część stopy podczas przenoszenia ciężkich przedmiotów przy zgiętej stopie
Piętowo-sześcienne
Zapewnia podeszwowe podparcie stawu piętowo-sześciennego, ewentualnie ogranicza stopień spłaszczenia łuku podłużnego stopy
Tkanka chrzęstna
Rozwój kości poprzedzony jest zazwyczaj powstawaniem chrząstki. Wyróżniamy trzy typy chrząstki: szklistą (patrz: ryc. 1.1), włóknistą i sprężystą.
Wskazówka kliniczna
Dla celów badania ortopedycznego Cyriax podzielił tkanki kostnoszkieletowe na kurczliwe oraz bierne (niekurczliwe) (patrz: rozdział 3) [20].
Stawy
Stawy (patrz: ryc. 1.1) można zdefiniować jako fragmenty szkieletu pokryte chrząstką, łączące sąsiadujące kości, jak również określające typ i stopień ruchomości pomiędzy nimi. Wyróżniamy określone grupy stawów: diarthrosis - stawy umożliwiające ruch swobodny, oraz synarthrosis - dające możliwość ruchu bardzo ograniczonego lub wręcz uniemożliwiające ruch jako taki (patrz: tab. 1.6).
Diarthrosis (połączenia stawowe)
Każde połączenie stawowe składa się przynajmniej z jednej pary powierzchni stawowych: wypukłej i wklęsłej. W przypadku jednej pary staw nazywamy prostym, jeżeli jest ich więcej - złożonym. Nieco odmiennym typem stawu złożonego jest taki, w którym występuje krążek stawowy. Połączenia stawowe składają się z pięciu charakterystycznych elementów: jamy stawowej, chrząstki stawowej, mazi stawowej, błony maziowej oraz torebki stawowej. Ze wzglądu na liczbę osi wyróżniamy następujące typy stawów:
1. Stawy bezosiowe - nie mają płaszczyzny ruchu ani osi podstawowych, możliwy jest jedynie ruch przesuwny lub ślizgowy. Przykładem są stawy śródnadgarstkowe.
2. Stawy jednoosiowe - w ich przypadku możliwy jest ruch wokół pojedynczej osi w jednej płaszczyźnie ciała. Można tu wyróżnić dwa typy:
a. Staw zawiasowy (np. łokciowy).
b. Staw śrubowy (np. szczytowo-obrotowy).
3. Stawy dwuosiowe - umożliwiają ruch w dwóch płaszczyznach i wokół dwóch osi oparty na ich wklęsłych/wypukłych powierzchniach. Wyróżniamy dwa typy:
a. Staw eliptyczny - jedna kość może stykać się z jedną powierzchnią lub dwiema powierzchniami, ale nigdy z większą ich liczbą. Jeśli występują dwie osobne powierzchnie, staw nazywany jest kłykciowym lub kłykciowym parzystym. Przykładem jest staw śródręczno-paliczkowy palca.
b. Staw siodełkowy - jeśli część stawu jest umieszczona w siodle w jednej płaszczyźnie, powierzchnia stawowa może być wypukła, a krzywizna stawu przeciwnej płaszczyzny jest wklęsła. Przykładem tu będzie staw śródręczno-nadgarstkowy kciuka.
4. Stawy wieloosiowe - umożliwiają ruch w trzech płaszczyznach, wokół trzech osi. Można wyróżnić dwa podtypy:
a. Staw płaski - stawy nadgarstkowe.
b. Staw kulisty wolny - staw biodrowy.
Synarthrosis (włóknisty)
Na podstawie rodzaju tkanki łączącej powierzchnie kostne można je podzielić na trzy główne grupy (patrz: tab. 1.6) [27].
Tabela 1.6 Typy stawów
Typ
Cechy
Przykłady
Diarthrosis
Włóknista torebka stawowa wypełniona substancją smarującą nazywaną mazią stawową
Staw biodrowy, kolanowy, ramienny oraz łokciowy
Synarthrosis
Synostosis
Połączenie tkanką kostną
Szwy oraz zębodoły
Synchondrosis
Połączenie chrząstką szklistą lub włóknistą
Nasady rosnących kości oraz stawy między mostkiem i pierwszym żebrem
Syndesmosis
Połączenie błoną międzykostną
Spojenie łonowe
Maź stawowa
Tkanka chrzęstna jest narażona na zmieniające się, różnorodne obciążenia. W związku z tym wydzielana jest maź stawowa, która zapewnia należyte smarowanie stawów w celu zminimalizowania tarcia pomiędzy jego obciążonymi powierzchniami. Na szczęście połączenia stawowe są zaopatrzone w bardzo dobry system smarowania, co umożliwia łagodny kontakt pomiędzy nimi.
Kaletki
Nieco spłaszczone struktury błony maziowej w postaci worka o pęcherzykowatym kształcie, zwane kaletkami, są ściśle związane z niektórymi stawami. Są one wypełnione mazią stawową. Kaletka produkuje niewielkie ilości płynu, dzięki któremu możliwy jest łagodny i płynny ruch (niemal bez tarcia) pomiędzy sąsiadującymi mięśniami, ścięgnami, kośćmi, więzadłami i skórą.
Mechanoreceptory
Wszystkie stawy są zaopatrzone przez sieć zakończeń nerwowych - receptorów korpuskularnych (mechanoreceptorów) i niekorpuskularnych (nocyceptorów), które są umiejscowione w strukturach stawowych, mięśniach oraz skórze. Zachowują się w różnoraki sposób zależnie od umiejscowienia i rodzaju tkanki, w której się znajdują. Freeman i Wyke podzielili mechanoreceptory na cztery różne typy (patrz: tab. 1.7) [28, 29].
Mechanoreceptory stawowe (typ I, II i III) są pobudzane siłami mechanicznymi (wydłużenie tkanek miękkich, rozluźnienie, ucisk oraz ciśnienie płynu) i pobudzeniem propriocepcji [28, 30, 31]. Typ IV to nocyceptor (receptor bólowy) [31].
W stawach zlokalizowane są również inne mechanoreceptory zwane proprioceptorami (receptorami ruchu, pozycji i równowagi). Propriocepcję (zmysł kinestetyczny) można rozumieć jako wyspecjalizowaną zmienność sensorycznej modalności dotyku, która odgrywa znaczącą rolę w koordynacji aktywności mięśniowej i wiąże się z gromadzeniem informacji czuciowej o statycznej pozycji danego stawu (wrażliwość na pozycję stawu), ruchu stawu (wrażliwość kinestetyczna), prędkości ruchu oraz siły skurczu mięśni [32, 33]. Propriocepcja może być jednocześnie świadoma, kiedy występuje w konkretnym miejscu kończyny, oraz nieświadoma, gdy wiąże się modyfikacją funkcji mięśni [33, 34].
Wskazówka kliniczna
Wrzeciono mięśniowe (patrz: ramka 1.1) pełni funkcję uniwersalnego receptora rozciągania.
Receptor Golgiego (GTO) (patrz: ramka 1.2) monitoruje stopień napięcia mięśni i ścięgien.
Niniejszy przewodnik został napisany z myślą o studentach fizjoterapii oraz praktykujących fizjoterapeutach. Stanowi znakomite źródło wiedzy na temat szeroko pojętej ortopedii. Można w nim szybko i bez problemu odnaleźć żądane informacje.
Początkujący terapeuci powinni przystąpić do korzystania z niniejszej książki, począwszy od rozdziałów wstępnych, które zawierają informacje na temat anatomii, fizjologii i biomechaniki układu ruchu człowieka. Znajdują się tam również wskazówki dla klinicystów dotyczące tego, jak właściwie przejść przez całą skomplikowaną procedurę badania klinicznego, diagnostyki oraz leczenia. Bardziej doświadczeni terapeuci mogą odświeżyć swoją wiedzę specjalistyczną na dany temat, czytając odpowiedni rozdział lub jego fragment opisujący na przykład określoną patologię. W poszczególnych rozdziałach zamieszczono tabele i ilustracje umożliwiające sprawne wyszukanie potrzebnych informacji. Wyróżniono w ten sposób także najistotniejsze wskazówki kliniczne. Na końcu każdego rozdziału, poświęconego określonej części ciała, przedstawiono najczęstsze rozpoznania, bazując na danych subiektywnych i obiektywnych, badaniach klinicznych, informacjach na temat diagnostyki różnicowej, zalecanych sposobach leczenia oraz rokowaniach.
Zestawy pytań zamykające każdy rozdział mają za zadanie sprawdzić i podnieść poziom wiedzy użytkowników przewodnika. Zdecydowaną większość odpowiedzi można odnaleźć w danym rozdziale, jednak zamieszono także i takie pytania, które wymagają sięgnięcia do innych źródeł.
Chociaż większość praktykujących fizykoterapeutów doskonale zdaje sobie sprawę, że nasilenie czy znaczenie zabiegów medycznych zależy od fazy leczenia, to decyzja o podjęciu określonych działań (poza typowymi metodami terapeutycznymi polegającymi na leczeniu ciepłem, zimnem lub prądem elektrycznym) może okazać się trudna.
W poszczególnych rozdziałach przedstawiono w formie drabiny klinicznej hierarchicznie ułożoną serię ćwiczeń terapeutycznych. Zaleta tego rodzaju ich różnicowania polega na tym, że można je wykorzystywać w przypadku każdej choroby bez względu na rodzaj terapii, oparte są one bowiem na tolerancji pacjentów na określone ruchy bądź czynności. Jednak aby przedstawione ćwiczenia były efektywne (i prowadziły do właściwej diagnozy), należy wykonywać je w takim porządku, w jakim zostały zaprezentowane.
Autor wyraża nadzieję, że niniejsza książka, zgodnie z jego zamysłem, stanie się źródłem niezbędnej wiedzy dla studentów i klinicystów, którzy znajdą w niej narzędzia nieodzowne do przeprowadzenia wszechstronnego badania medycznego, oceny oraz podjęcia odpowiedniego postępowania terapeutycznego u pacjentów z określonymi problemami ortopedycznymi.
Mark Dutton, fizjoterapeuta