2022
Biomechanica 2
ZOË VERDOODT
, 1. De mens in evenwicht en quasi-statisch evenwicht
1.1 Vereenvoudigde statische analyse
Waarom vereenvoudigen ?
Een complete analyse rond een gewricht vereist evenwichtsvergelijkingen voor alle aanwezige
krachten en momenten:
• spieren
• ligamenten
• Contactkrachten op de gewrichtsvlakken
• bindweefsel
• externe krachten.
➔ Te omslachtig voor dagelijks gebruik als orthopedist
Hoe vereenvoudigen?
• de 3 meest relevante krachten in 1 één vlak selecteren en tekenen op het VLD
• 3 krachten verzorgen statisch evenwicht als:
- De werklijnen van de krachten een gemeenschappelijk snijpunt hebben
→Σ M = 0
- De 3 krachten een krachtendriehoek vormen
→ΣF=0
→Volledig grafisch uit te werken
3 meest relevante krachten?
Bij de analyse van een gewricht kunnen eigenlijk altijd dezelfde 3 krachten gebruikt worden:
• Externe belasting: de verzameling van krachten die van buitenaf inwerken op het segmenten
(gewicht, grondreactiekracht en andere externe krachten)
→ Zin, richting en grootte van de vector zijn in veel situaties gekend of te achterhalen
• Spierkracht (van de belangrijkste actieve spiergroep) of kracht in ligamenten die een duidelijk
moment uitoefenen ten opzichte van de gewrichtsas.
→ kan mits kennis van anatomie (bij benadering) getekend worden. De zin en richting van de
vector zijn gekend
• Gewrichtsreactiekracht: dit is de verzameling van alle krachten die beschouwd worden als “in het
gewricht”, en geen significant moment hebben ten opzichte van de gewrichtsas (contactkrachten
op het gewrichtsvlak, bindweefsel, sommige ligamenten)
→ Gewrichtsreactiekracht: wordt als vector door de gewrichtsas getekend. (grootte, zin en
richting zijn aan het begin van de analyse onbekend.
Voorbeeld :
Minimale grootte geschat van de gewrichtsreactiekracht die werkt op het tibiofemorale gewricht van
het gewichtsdragende been (wanneer het andere been wordt opgetild tijdens het beklimmen van
een trap)
3 krachten op het vrij-lichaamsdiagram van het onderbeen:
• W = “belasting” = grondreactiekracht = gekend ( lichaamsgewicht )
Kijk de oriëntatie van het moment van de belasting na
→ W heeft flexiemoment t.o.v. de knie
• Het moment van de last wordt geneutraliseerd door spierkracht
→ Flexiemoment van W neutraliseren kan alleen door extensiemoment in de spieren.
Extensoren zijn actief. Teken de spierkracht P aan de aanhechting van de extensoren
• Gewrichtsreactiekracht, J, loopt door de gewrichtsas
, • W heeft bekende grootte, zin, werklijn en aangrijpingspunt
(contactpunt tussen de voet en de grond)
• P heeft bekende zin (van het kniegewricht vandaan), werklijn
(langs de patellapees) en aangrijpingspunt (aanhechtingsplaats
van de patellapees aan de tuberositas tibiae)
• J heeft bekend aangrijpingspunt (het contactpunt van de
gewrichtsoppervlakken tussen de tibiale en femorale condylen)
• De werklijnen van W en P snijden elkaar
• Bij statisch evenwicht van 3 krachten moeten de 3 werklijnen een
gemeenschappelijk snijpunt hebben.
• J loopt door de gewrichtsas en door het snijpunt van W en P. De
oriëntatie van J is nu ook gekend.
• Als de richtingen van de 3 krachten gekend zijn, kan een driehoek
geconstrueerd worden.
• W is gekend in grootte en vormt de referentiezijde in de driehoek
• De richtingen van P en J worden respectievelijk door de kop en
de staart van W getekend. De zin van P is gekend, in een krachten
driehoek kunnen nooit 2 pijlpunten naar elkaar toe gericht zijn
→P wordt dus aan de kop getekend.
• De groottes van P en J worden vergeleken met de gekende
grootte van W.
OPMERKINGEN :
• De spierkracht heeft veel meer invloed op de grootte van de gewrichtsreactiekracht dan de
grondreactiekracht (lichaamsgewicht).
• Dat de spierkracht vele malen groter is dan de externe belasting is te verklaren door het verschil in
hefboom.
• Bij dit type analyses is slechts de minimale grootte van de gewrichtsreactiekracht berekend. lndien
andere spierkrachten in de beschouwing worden meegenomen, zoals de contractiekracht van de
hamstrings bij het stabiliseren van de knie, zal de gewrichtsreactiekracht toenemen
, Voorbeeld :
Bepaal de kracht op het op het tibio-talaire gewricht bij tenenstand.
Vrij-lichaamsdiagram van onderbeen met:
• Eerste kracht: W = lichaamsgewicht
→ Grootte, zin en richting gekend
→ W heeft dorsiflexiemoment ten opzichte van de enkel
• Tweede kracht : Spierkracht
→ Dorsiflexiemoment van W kan enkel geneutraliseerd worden door PF
→ Aanhechting is achillespees
→ spierkracht A aanduiden volgens verloop van de pees + zin en richting gekend.
• Derde kracht : gewrichtsreactiekracht
→ het snijpunt van A en W, en het rotatiepunt in de enkel worden gebruikt om de
richting van de gewrichtsreactiekracht J te bepalen: Richting van is J gekend.
De richtingen van A, W en J worden gebruikt om een
driehoek te construeren waarin W de referentiezijde
is.
• Richting A wordt door de kop van W getekend.
• Richting J door de staart van W
➔ De grootte van de kracht die nodig is voor het omhooggaan op de tenen, verklaart waarom de
patiënt met een zwakke m. gastrocnemius en m. soleus moeite heeft om zichzelf tienmaal snel op
de tenen op te heffen. Ook verklaart dit waarom een patiënt met degeneratieve arhtirits van de
enkel pijn zal hebben bij het heffen op de tenen.
Opmerking: Een gedeelte van de compressiekracht die van de knie naar de enkel wordt
overgebracht, gaat door de fibula. In een statisch model van het enkelgewricht, inclusief de fibula,
werd vastgesteld dat ongeveer een zesde van de belasting van het been door de fibula wordt
opgevangen en doorgegeven naar het fibulaire facet op de talus. De belasting op de fibula had zijn
oorsprong in het proximale tibiofibulaire gewricht en weinig van de belasting werd door de
membrana interossea cruris overgedragen.
OPMERKINGEN :
• Vaak werken er verschillende “externe krachten” gelijktijdig op het lichaam, waardoor het niet
rechtstreeks mogelijk is om de grafische oplossingsmethode op basis van de 3 belangrijkste
krachten te maken.
• In een eerste tussenstap moeten de externe krachten dan grafisch samengesteld worden.
zie oefeningen; slides 15-24
Biomechanica 2
ZOË VERDOODT
, 1. De mens in evenwicht en quasi-statisch evenwicht
1.1 Vereenvoudigde statische analyse
Waarom vereenvoudigen ?
Een complete analyse rond een gewricht vereist evenwichtsvergelijkingen voor alle aanwezige
krachten en momenten:
• spieren
• ligamenten
• Contactkrachten op de gewrichtsvlakken
• bindweefsel
• externe krachten.
➔ Te omslachtig voor dagelijks gebruik als orthopedist
Hoe vereenvoudigen?
• de 3 meest relevante krachten in 1 één vlak selecteren en tekenen op het VLD
• 3 krachten verzorgen statisch evenwicht als:
- De werklijnen van de krachten een gemeenschappelijk snijpunt hebben
→Σ M = 0
- De 3 krachten een krachtendriehoek vormen
→ΣF=0
→Volledig grafisch uit te werken
3 meest relevante krachten?
Bij de analyse van een gewricht kunnen eigenlijk altijd dezelfde 3 krachten gebruikt worden:
• Externe belasting: de verzameling van krachten die van buitenaf inwerken op het segmenten
(gewicht, grondreactiekracht en andere externe krachten)
→ Zin, richting en grootte van de vector zijn in veel situaties gekend of te achterhalen
• Spierkracht (van de belangrijkste actieve spiergroep) of kracht in ligamenten die een duidelijk
moment uitoefenen ten opzichte van de gewrichtsas.
→ kan mits kennis van anatomie (bij benadering) getekend worden. De zin en richting van de
vector zijn gekend
• Gewrichtsreactiekracht: dit is de verzameling van alle krachten die beschouwd worden als “in het
gewricht”, en geen significant moment hebben ten opzichte van de gewrichtsas (contactkrachten
op het gewrichtsvlak, bindweefsel, sommige ligamenten)
→ Gewrichtsreactiekracht: wordt als vector door de gewrichtsas getekend. (grootte, zin en
richting zijn aan het begin van de analyse onbekend.
Voorbeeld :
Minimale grootte geschat van de gewrichtsreactiekracht die werkt op het tibiofemorale gewricht van
het gewichtsdragende been (wanneer het andere been wordt opgetild tijdens het beklimmen van
een trap)
3 krachten op het vrij-lichaamsdiagram van het onderbeen:
• W = “belasting” = grondreactiekracht = gekend ( lichaamsgewicht )
Kijk de oriëntatie van het moment van de belasting na
→ W heeft flexiemoment t.o.v. de knie
• Het moment van de last wordt geneutraliseerd door spierkracht
→ Flexiemoment van W neutraliseren kan alleen door extensiemoment in de spieren.
Extensoren zijn actief. Teken de spierkracht P aan de aanhechting van de extensoren
• Gewrichtsreactiekracht, J, loopt door de gewrichtsas
, • W heeft bekende grootte, zin, werklijn en aangrijpingspunt
(contactpunt tussen de voet en de grond)
• P heeft bekende zin (van het kniegewricht vandaan), werklijn
(langs de patellapees) en aangrijpingspunt (aanhechtingsplaats
van de patellapees aan de tuberositas tibiae)
• J heeft bekend aangrijpingspunt (het contactpunt van de
gewrichtsoppervlakken tussen de tibiale en femorale condylen)
• De werklijnen van W en P snijden elkaar
• Bij statisch evenwicht van 3 krachten moeten de 3 werklijnen een
gemeenschappelijk snijpunt hebben.
• J loopt door de gewrichtsas en door het snijpunt van W en P. De
oriëntatie van J is nu ook gekend.
• Als de richtingen van de 3 krachten gekend zijn, kan een driehoek
geconstrueerd worden.
• W is gekend in grootte en vormt de referentiezijde in de driehoek
• De richtingen van P en J worden respectievelijk door de kop en
de staart van W getekend. De zin van P is gekend, in een krachten
driehoek kunnen nooit 2 pijlpunten naar elkaar toe gericht zijn
→P wordt dus aan de kop getekend.
• De groottes van P en J worden vergeleken met de gekende
grootte van W.
OPMERKINGEN :
• De spierkracht heeft veel meer invloed op de grootte van de gewrichtsreactiekracht dan de
grondreactiekracht (lichaamsgewicht).
• Dat de spierkracht vele malen groter is dan de externe belasting is te verklaren door het verschil in
hefboom.
• Bij dit type analyses is slechts de minimale grootte van de gewrichtsreactiekracht berekend. lndien
andere spierkrachten in de beschouwing worden meegenomen, zoals de contractiekracht van de
hamstrings bij het stabiliseren van de knie, zal de gewrichtsreactiekracht toenemen
, Voorbeeld :
Bepaal de kracht op het op het tibio-talaire gewricht bij tenenstand.
Vrij-lichaamsdiagram van onderbeen met:
• Eerste kracht: W = lichaamsgewicht
→ Grootte, zin en richting gekend
→ W heeft dorsiflexiemoment ten opzichte van de enkel
• Tweede kracht : Spierkracht
→ Dorsiflexiemoment van W kan enkel geneutraliseerd worden door PF
→ Aanhechting is achillespees
→ spierkracht A aanduiden volgens verloop van de pees + zin en richting gekend.
• Derde kracht : gewrichtsreactiekracht
→ het snijpunt van A en W, en het rotatiepunt in de enkel worden gebruikt om de
richting van de gewrichtsreactiekracht J te bepalen: Richting van is J gekend.
De richtingen van A, W en J worden gebruikt om een
driehoek te construeren waarin W de referentiezijde
is.
• Richting A wordt door de kop van W getekend.
• Richting J door de staart van W
➔ De grootte van de kracht die nodig is voor het omhooggaan op de tenen, verklaart waarom de
patiënt met een zwakke m. gastrocnemius en m. soleus moeite heeft om zichzelf tienmaal snel op
de tenen op te heffen. Ook verklaart dit waarom een patiënt met degeneratieve arhtirits van de
enkel pijn zal hebben bij het heffen op de tenen.
Opmerking: Een gedeelte van de compressiekracht die van de knie naar de enkel wordt
overgebracht, gaat door de fibula. In een statisch model van het enkelgewricht, inclusief de fibula,
werd vastgesteld dat ongeveer een zesde van de belasting van het been door de fibula wordt
opgevangen en doorgegeven naar het fibulaire facet op de talus. De belasting op de fibula had zijn
oorsprong in het proximale tibiofibulaire gewricht en weinig van de belasting werd door de
membrana interossea cruris overgedragen.
OPMERKINGEN :
• Vaak werken er verschillende “externe krachten” gelijktijdig op het lichaam, waardoor het niet
rechtstreeks mogelijk is om de grafische oplossingsmethode op basis van de 3 belangrijkste
krachten te maken.
• In een eerste tussenstap moeten de externe krachten dan grafisch samengesteld worden.
zie oefeningen; slides 15-24
