Tendon, Ligament ve Kıkırdak Biyomekaniği BİYOMEKANİK Tendon, Ligament ve Kıkırdak Biyomekaniği 3003040028 Hakan GÜL 3003040058 Seyhan SARAY 3003040076 Meriçcan YOLCU

TENDON Tendon ya da veter bir kasla kemiğe bağlanan fibröz bağ dokunun sert şeritleridir ve gerginliğe dayanabilecek sağlamlıktadır. Tendonlar ve kaslar birlikte çalışırlar.

Sanayi öncesi dönemde dayanıklı elyaf olarak yaygın biçimde kullanılmıştır. Mızrak ve ok temrenlerinin (başlarının) sabitlenmesi, kar ayakkabısı, kar gözlüğü, kano, köpek kızağı, tobagan, mokasen bağlama ve dikişi için tendon sinir kirişleri kullanılır. Eskimolar gibi Arktika yerli halkları daha uygun lif kaynağı olmadığı için yalnızca tendonları (özellikle de rengeyiği ve sığın) dikme bağlama ipi olarak yaygın biçimde kullanır. Özellikle Türk ve Moğol halkları gibi Avrasya'nın bozkırlarındaki Orta Asya halkları yay kirişini sağlam ve elastik olduğu için tendondan yaparlar.

Tendonun Yapısı

İnsan vücudundaki en sağlam tendon aşil tendonudur. Aşil tendonu yaklaşık 1 ton çekme gücündeki kuvvete dayanıklıdır.

Aşil tendonunun biyomekanik özellikleri Aşil tendonu’nun biyomekanik özelliklerini anlamak için öncelikle yürümenin biyomekaniğini kısaca gözden geçirmek gerekir. Yürüme basitçe iki safhadan oluşmaktadır: Duruş (stance) ve sallanma (swing). Duruş safhası boyunca ayak yere tam temas halindedir. Sallanma safhasında ise ayak yerden kalkar ve öne doğru yaylanır. Sallanma safhası üç aşamada incelenebilir: temas (supinasyon), orta-duruş (mid-stance) ve ileriye sürükleme (propulsion). Temasta öncelikle topuk yere temas eder ve ayağın geri kalanının yere değmesi ile bu aşama tamamlanır. Orta-duruş ise ayağın tamamının yere temas etmesiyle başlar. İleriye sürükleme aşaması da topuğun yerden kalkmasıyla başlar ve parmakların yerden kalkmasıyla sona erer. Bu son iki aşama özellikle ayak bileğinin esas plantar fleksörleri olan gastrocnemius kası ve soleus kası tarafından kontrol edilmektedir.

Duruş safhasının sonunda, Aşil tendonu’ndaki kas geriliminin vücut ağırlığının yaklaşık %250’si kadar olduğu belirtilmektedir. Koşma sırasında bu yük, 6-8 kat kadar daha artmaktadır. Bu, neredeyse tendonun kaldırabileceği tüm güç kadardır.

Orta-duruş safhasında ayak dönme hareketi yapar Orta-duruş safhasında ayak dönme hareketi yapar. Bu dönme , tibia üzerinde bir içe dönme oluşturur. Kasın aktifleşmesi gerici bir güç oluşturur ve ayak vücuttan uzaklaşır ve dönmeye geçer. Ayak pronasyonda ve diz ekstansiyondayken yapılan inversiyon Aşil tendonu’ndaki gerimi artırır ve bu gerim topuk kemiğinde sonlandığı yere kadar yayılır.

Ligament Ligament (Bağ), eklemin aşırı hareketlerini engelleyen ve eklemin stabilizasyonunu sağlayan sert-esnek yapılardır. İki kemiği birbirine bağlayan köprü gibidirler ve belli bir yükü kaldırma kapasitesine sahiptirler. Ancak belli pozisyonlarda ve aşırı yüke maruz kaldıklarında zorlanır ve bütünlüklerinde bozulmalar olur.

Ön Çarpraz Bağ’ın Yaralanma Mekanizmaları

I. Derece: Lokalize hassasiyet vardır I.Derece: Lokalize hassasiyet vardır. Yaralanma birkaç lifle sınırlıdır. II.Derece : Daha fazla lif yaralanır; fakat dengesizlik oluşturmaz. III.Derece : Bağın bütünlüğü bozulur. Dengesizlik vardır.

Mekanik Davranış

Örnek bir Ligamentin Biyomekanik İncelenmesi

Cihaza yerleştirilen örneklere 5N ön yüklemenin ardından 5-30 N arası 0,5 Hz frekans ile yükleme yapıldı (30 yükleme/dakika; 50 yükleme). Yükleme sonrasında örneklere 30mm/dk çekme işlemi uygulanarak hasara uğratıldı

Hasar yüklemesini gösteren örnek yük - deplasman grafiği

Eksenel yükleme için örnek yer değiştirme (mm) – zaman grafiği

Eksenel yükleme içi örnek yük (mm) – zaman (sn) grafiği

Kıkırdak Kıkırdak veya kartilaj hayvansal bir dokudur. Vücutta yarı taşıyıcı bir görev üstlenir. Kemik dokudan daha yumuşak ve esnek bir matrise sahip olan kıkırdak dokuda damar bulunmaz, kıkırdak hücreleri bu matristen difüzyon yoluyla madde alış verişi yaparlar.

Kıkırdak eklemlerde, göğüs kafesinde, kulakta, burunda, boğazda ve omurlararası disklerde bulunur. Üç ana kıkırdak çeşidi mevcuttur: hiyalin, elastik ve fibröz kıkırdak (fibrokartilaj).

Üç farklı kıkırdak tipi bulunur Üç farklı kıkırdak tipi bulunur. Bunların hepsi bulundukları yerin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde farklı özelliklere sahiptir. Hiyalin Kıkırdak En sık rastlanan kıkırdak tipidir. Hiyalin sözcüğü Yunanca hyalos yani "cam" sözcüğünden türemiştir. Yarısaydam (ışığı hafif olarak geçiren) matrisi nedeniyle bu ismi almıştır. Hareketli eklemlerde bulunur. Ayrıca kemiklerin içinde kemikleşme merkezi olarak çalışacak şekilde bulunur. Ek olarak burun, gırtlak ve nefes borusu gibi büyük solunum yolları duvarlarında da bulunur.Hiyalin kıkırdağa mikroskop altında bakıldığında bazı hücrelerin birbirinden ayrılmadığı,ikili veya üçlü halde kaldığı görülür ki bunlara izogen gruplar denir. Elastik Kıkırdak Elastik kıkırdak (sarı kıkırdak olarak da anılır) kulak kepçesinde ve çeşitli borularda (örneğin: gırtlak, östaki borusu) bulunur. Bu borulardaki kıkırdak boruların sürekli olarak açık kalmasını sağlar. Elastik kıkırdak hiyalin kıkırdağa benzerdir fakat hiyalin kıkırdaktan farklı olarak, Tip II kolajenin yanı sıra matrise dağılmış elastik lifler içermesidir. Bu dokuyu sert ama elastik kılar. Fibröz Kıkırdak (Fibrokartilaj) Fibröz Kıkırdak özel tip kıkırdaktır ve sert destek veya yüksek gerilme direnci gereken yerlerde, omurgalar arası disklerde, kalça ve pelvis kemiklerde arasında, tendon veya ligamentlerin kemiklere birleşme noktalarında bulunur. Fibröz kıkırdağın yoğun kıkırdak doku ile hiyalin kıkırdak doku arasında bir karakteri vardır.

TİBİA KIKIRDAĞI ÜZERİNDEKİ YÜK DEĞİŞİMLERİ

Amaç: Varus ve valgus pozisyonlarında tibia kıkırdağı üzerindeki yük değişimlerinin incelenmesi. Yöntem: DICOM formatında alınan alt ekstremite uzunluk Bilgisayarlı Tomografi kesitleri MIMICS® programında üç boyutlu (3D) katı model haline getirildi. Oluşturulan 3D katı modellere sırasıyla 2.5°, 5°, 7.5°, 10°, 12.5° ve 15° varus ve valgus osteotomisi uygulandı. Tibia kıkırdağına etki eden stres yüklerini (maksimum eşdeğer gerilmelerini (MES)) analiz edebilmek için ANSYS Workbench kullanıldı. Bulgular: Referans değer olan MD 0 için tibia kıkırdağında elde edilen maksimum yüklenme olan MES 0.860 MPa iken referans değere ardışık uygulanan varus osteotomileri sonucunda bu değer MD 0-2.5° varus modelinde 0.935 MPa, 5°’de 1.010 MPa, 7.5°’de 1.113 MPa, 10°’de 1.247 MPa, 12.5°’de 1.388 ve 15° varus modelinde ise 1.530 MPa olarak ölçülürken aynı modelde yapılan 2.5°, 5°, 7.5°, 10°, 12.5° ve 15° valgus osteotomileri sonucunda bu değerler sırasıyla 0.813, 0.792, 0.769, 0.745, 0.718 ve 0.690 MPa olarak ölçüldü (p=0.028). Sonuç: Tibia kıkırdağı üzerine varus pozsiyonunda daha fazla yük binmekte ve bu yük valgus osteotomisi ile azalmaktadır. Valgus osteotomisi ile elde edilen azalma varus pozisyonunda ölçülen MES’ e kıyasla anlamlı derecede farklı ve azdır. Bu durum diz ekleminin valgusa kıyasla varus pozisyonlarında daha fazla etkilendiğini göstermektedir.

Mekanik aks değişiklerinin tibia kıkırdağına etkisi.

Hem varus hemde valgus pozisyonlarında ortaya çıkan MES’ler referans değer olan 0.860 Mpa’a kıyasla anlamlı derecede farklılık göstermektedir (Tablo 1). 15° varus ve 15° valgus pozisyonunda tibia kıkırdağında oluşan MES’ler şekil 2’de görülmektedir. Mekanik aks değişiklerinin tibia kıkırdağına etkisi grafik 1’de gösterilmiş.

1- Ferdi DÖNMEZ ,Gülhane Askeri Tıp Akademisi Haydarpaşa Eğitim Hastanesi Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği UZMANLIK TEZİ 2-Nihal Apaydın,1 Serhan Ünlü,2 Murat Bozkurt,3 Mahmut Nedim Doral ,1Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi, Anatomi Anabilim Dalı, Ankara 2Yıldırım Beyazıt Eğitim ve Araştırma Hastanesi 3. Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği, Ankara Etlik İhtisas Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Ortopedi ve Travmatoloji Kliniği, Ankara 4Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi, Ortopedi ve Travmatoloji Anabilim Dalı, Ankara 3-Dr. Fzt. Gizem İrem KINIKLI, T.C.Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Otojen 4- DEU, Kemik-kıkırdak Doku Biyoteknoloji Uygulama Ve Araştırma Merkezi 5-Mahmut Nedim DORAL1,2,Ö Ahmet ATAY1,Onur BİLGE3,Gürhan DÖNMEZ2,Akın ÜZÜMCÜGİL1,Deniz OLGUN1,Mehmet AYVAZ1,Defne KAYA2, REVIEW ARTICLE 6-Dr. Sancar SERBEST, T.C.Fırat Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi Ve Travmatoloji Anabilim Dalı 7-Halil Atmaca, Midyat Devlet Hastanesi Ortopedi Ve Travmatoloji Kliniği/Mardin 8-DR. MUSTAFA SUNGUR, T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ İSTANBUL TIP FAKÜLTESİ ORTOPEDİ VE TRAVMATOLOJİ ANABİLİM DALI