40722461 musculoskeletal biomechanics

120
7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 1/120

Upload: ghinter-marius

Post on 14-Apr-2018

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 1/120

Page 2: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 2/120

KNEE BIOMECHANICS

Andrew Crosby

The Musculoskeletal System

Page 3: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 3/120

1. Anatomy:

The science or study of body structure

2. Physiology:

The study of function

3. Functional Human Anatomy

UNDERSTANDING THE STRUCTURE

AS IT RELATES TO FUNCTION

Page 4: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 4/120

Origin

Insertion

Musculoskeletal Biomechanics

• Modeling of the MSK system with the objective

of identifying forces exerted/acting on the Bones,

Joints, Muscles and other soft tissues;

• Application to Trauma, Prosthetics and

Orthopedic Implant Design

Page 5: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 5/120

The Skeletal System 

The human skeleton iscomposed of 208 to 212

17% of the total weight ระบบโครงกระดก ประกอบดวย

1.กระดก (bone)

2.กระดกอ อน (cartilage)

Page 6: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 6/120

Cartilage 

• กระดกอ อนเปนเน อเย อเก    ยวพันชนดหน ง ประกอบดวย เซลล chondrocytes ฝังตัวอย 

ภายใน matrix• matrix ประกอบดวย 2 ส วน คอ fiber อาจเปน collagen fiber และหรอ elastic

fiber ก  ับ ground substance ซ งเปนสารพวก glycosaminoglycans

chondrocyte จะทาหนาท สราง matrix

• ความแตกต างในแง ของปรมาณ และชนดของ fiber ท อย ภายใน matrix มผลใหคณสมบัตของกระดกอ อนแตกต างก  ันไป ทาใหสามารถจาแนกชนดของกระดกอ อนไดเปน 3 ชนด คอ

• 1. Hyaline cartilage 

• 2. Elastic cartilage 

• 3. Fibro cartilage 

Page 7: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 7/120

1.Hyaline cartilage • จะพบกระดกออนชนดน ไดท  ผนังของจมก, กลองเสยง (larynx),

ทอลม (trachea), bronchus,costal cartilage และarticular cartilage

• Hyaline cartilage ทั งหมดมเย อห  มกระดกออนท เรยกวา perichondrium

ห  ม ยกเวนarticular cartilage

Page 8: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 8/120

2.Elastic cartilage 

กระดกอ อนชนดน มโครงสรางคลายก  ับ hyaline cartilage ในmatrix นอกจากมcollagen fiber แลวยงัม elastic fiber จานวนมาก ซ งทาใหกระดกอ อนชนดน มความยดหย น สามารถบดงอได 

เราพบกระดกอ อนชนดน ไดท  ใบห ผนังของหชั นนอก Eustatian tube ฝาปดกล องเสยง(epiglottis) เปนตน

Page 9: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 9/120

3.Fibrocartilage  กระดกอ อนชนดน มลักษณะก   าก    งระหว าง dense connective tissue ก  ับ hyaline

cartilage

กระดกอ อนชนดน ไม ม perichondriumหม

เราพบกระดกอ อนชนดน ไดท  pubic symphysis หมอนรองกระดกสันหลัง(intervertrebral disk)เอนยดกระดก (ligament)บางแห งเอนของกลามเน อ(tendon)

Page 10: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 10/120

Bones กระดก 

Page 11: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 11/120

 Function of Bones

• Store Minerals Bones store calcium, phosphorus and otherminerals used by your body.

• Protects Bones help protect the body from injury. The spine andskull protect the CNS (Central Nervous System).

• Movement Bones provide form and structure for muscles to work

against. Muscles can contract, but not extend. Using bones as leversone muscle can contract to extend another.

• Blood Cells Red blood cells and some white blood cells are formedin the epiphysis of long bones. Red blood cells carry oxygenthroughout the body. White blood cells help fight off infections.

•Structure and Support The skeletal system provides a framework of support for the body to be built upon. The bones of the legs andback support the body's entire weight

Page 12: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 12/120

ลักษณะทางจ  ลกายวภาคของกระด  ก(Microscopic structure) 

1.ออสต โอบลาสต (Osteoblast)-เปนเซลลสรางเนอกระดกท เจรญพัฒนามาจากเซลลตนกาเนดเซลล

กระดก (osteoprogenitor cells)

-เซลลนจะอย ตามขอบของเนอกระดก และสรางโปรตนท เรยกวา ออสตออยด (osteoid) ซ งโปรตนดังกลาวนจะมสารอนนทรยมาสะสมและ

กลายเปนเนอกระดก

-

Page 13: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 13/120

• 2.ออสต โอไซต (Osteocyte) เปนเซลลท เจรญตอมาจากออสตโอบลาสตท ไดสรางเน อกระดกจนลอมรอบตัวเซลล และเปนเซลล

กระดกท เจรญเตมท แลว รอบๆเซลลจะเปนชองท เรยกวา ลาก  นา (lacuna) และแตละลากนาจะตดตอกันดวยชองทางผานเลกๆท เรยกวา คานาลค  ไล (canaliculi) ซ งทาใหแตละออสตโอไซตมการ

ตดตอส อสารกันได• สตโอไซตจะเปนเซลลกระดกท โตเตมท  แตมันยังมหนาท ในการควบคม

ระดับแคลเซยมและสารนอกเซลลอ นๆดวย

Page 14: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 14/120

• 3.ออสต โอคลาสต (Osteoclast) เปนเซลลขนาดใหญท มหลายนวเคลยส และเจรญมาจากเซลลตนกาเนดโมโนไซต (monocyte

stem cells)• เซลลนมหนาท สาคัญในกระบวนการกอรปกระดก (bone remodeling)

• โดยอาศัยการผลตเอนไซม แอซด ฟอสฟาเทส (acid phosphatase) ในการ

กรอนเนอกระดก และทาใหกระดกมลักษณะท เหมาะสม

Page 15: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 15/120

ลักษณะทางมหกายวภาคของกระด  ก(Gross structure of bone) 

• ถาเราผากระดก แลวดดวยตาเปลาหรอใชแวนขยายสองด เราสามารถจะแยกเนอกระดกออกเปน 2 ชนด คอ

• 1.Cancellous (spongy) bone  มลักษณะเปนรพรนคลายฟองนา ประกอบดวย กระดกช นเลกๆ บางๆ(trabeculae)

เช อมโยงกันเปนรางแห และระหวาง trabeculae จะมชองวางซ งภายในชองวางนมไขกระดก (bone marrow) ท ทาหนาท ผลต

เซลลเมดเลอดแดงและเซลลเมดเลอดขาว) • 2.Compact bone  มลักษณะเนอแขงทบ ซ งมชองวางของเนอ

กระดกนอยมาก และคดเปนประมาณ 80% ของเนอกระดกในผ  ใหญ

Page 16: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 16/120

Diaphysisเปนลาท อย ตรงกลางของแท งกระดกยาวรปร างทรงกระบอกภายในกลวงประกอบดวยcompactboneเปนหลักชั นในสดมspongyboneเปนชั นบางๆลอมรอบช องว างท อย ตรงกลางdiaphysisเรยกช องว างน ว าmarrow cavity ( medullary cavity ) 

Epiphyses เปนปลายส  ดสองดานของกระด  กยาว มลักษณะเปนกระเปาะประกอบดวยspongy bone ซ งม compact bone ชั  นบางๆ

ลอมรอบอกทหน ง

Page 17: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 17/120

นอกสดของกระดกจะมเย อหมกระดก (periosteum) หมอย โดยรอบ และมหลอดเลอดและเสนประสาทมาเล ยงเน อกระดก ยกเวนท บรเวณขอต อ จะไม มเย อหมกระดกอย  

เย อหมกระดก แบ งไดเปน 2 ชั น คอ ชั นนอกท มเสนใย เรยก fibrous layer ส วนชั นในเรยกว า osteogenic layer จะประกอบดวยเซลลท คลายก  ับfibroblastซ งสามารถเปล ยนแปลงตัวมันไปเปนเซลลท สรางกระดก ท เรยกว าosteoblast เซลลเหล าน จะมบทบาทสาคัญในการเจรญเตบโตของกระดกในวัยเดก และการซ อมแซมของกระดกท แตกหักในวัยผใหญ ดวย กระดกทกช นจะมเย อหมกระดกหม ยกเวน articular surface

Page 18: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 18/120

• โครงสรางของกระดกเนอแนนมศนยกลางเปนชองขนาดใหญท เรยกวาชองฮาเวอรเชยน (Haversian canal) ซ งเปนท อย ของหลอดเลอด 

ท ภายในมเสนเลอดและเสนประสาทท หลอเลยงและควบคมการทางานของเซลลกระดก 

• ในเนอเย อกระดกจะประกอบดวยเซลลกระดก (bone cells) ท ม

สวนสาคัญในการสรางและการกอรปของกระดกอกดวย 

Page 19: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 19/120

พัฒนาการของกระด  ก  แบงเปน 3 ระยะคอ 

• 1.Growth เกดในชวงเดก และวัยร น เกดตามแนวยาวของกระดก  ทาใหกระดกยาวขนและมความหนาแนนเพ มข น ความยาวจะหยดเม อมการปดของepiphyseal plate แตความหนาแนนจะยังคงเพ มข นจนถง peak bone

mass ในอาย ชวง 20-30 ป จงหยด 

• 2.Bone modeling เปนการปรับเปล ยนรปรางเพ อตอบสนองตอการทาหนาท ของกระดกเหลานัน เกดมากในชวงวัยเดกและลดลงจนหยดเม อหยดgrowth

• 3.Bone remodeling เปนกระบวนการท เกดข นตลอดชวต มการ

ผลัดเปล ยนเนอกระดกทดแทนกันตลอดเวลา ในระดับไมโคร เพ อทาใหกระดกมสขภาพด และดารงความแขงแกรงของกระดกไว 

2

Page 20: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 20/120

กระด  กแบงเปน 2 ชนด 1.Axial skeleton

กระดกกะโหลกศรษะ 29ช น 

กระดกสันหลัง 26ช น ( ระหวางกระดกสันหลังแตละขอจะมแผนกระดกออนท เรยกวาหมอนรองกระดกทาหนาท รองรับและเช อมระหวางกระดก

สันหลังแตละขอเพ อป องกันการเสยดสในขณะเคล อนไหวกระดกซ โครง24ช น (ทั งหมด12ค  ค ท 11 และ12 เปนซ สันๆไมเช อมตอ

กับกระดกหนาอกเรยกวา ซ โครงลอย) 

กระดกหนาอก1ช น 

Page 21: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 21/120

• 2.Appendicular skeleton ไดแกกระดกแขน ขา ซ งเปนกระดกรปยาว กระดกสวนนประกอบดวยกระดกลักษณะ cortical

หรอ compact เปนสวนใหญ ยกเวนสวนปลายของกระดกรปยาวน จะมกระดกทัง trabecularและcortical ปะปน เปนกระดกท ย นจากกระดกแกนออกไปมทั งหมด126ช นประกอบดวย 

• - 

กระดกแขนขางละ30

ช น 

• -  กระดกขาขางละ30ช น 

• -  กระดกสะบักขางละ1ช น 

•-

 กระดกเชงกรานขางละ1ช น 

• -  กระดกไหปลาราขางละ1ช น 

Page 22: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 22/120

Types of Bones

1.Long Bones The classification body which is longer than it

is wide, with growth plates (epiphysis) at either

end,

Both ends of the bone are covered in hyaline

cartilage to help protect the bone and aid shock

absorption

The femurs, tibias, fibulas, humeri, radii,ulnas, metacarpals, metatarsals, phalanges, andclavicles 

Page 23: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 23/120

2.Short Bones

defined as being approximately as wide as they are long

primary function of providing support and stability with little movement

.the Carpals and Tarsals in the wrist and foot.

They consist of only a thin layer of compact, hard bone with cancellous

bone on the inside along with relatively large amounts of bone marrow.

Page 24: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 24/120

3.Flat Bones 

the main function of providing protection to the bodies vital

organs and being a base for muscular attachment

the Scapula (shoulder blade). The Sternum (breast bone), Cranium

(skull), Pelvis and Ribs

Anterior and posterior surfaces are formed of compact bone to

provide strength for protection with the centre consisting of 

cancellous (spongy) bone and varying amounts of bone marrow. In adults, the highest number of red blood cells are formed in flat

bones.

Page 25: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 25/120

4.Irregular Bones

non-uniform shape. Good

examples of these are the Vertebrae,Sacrum and Mandible (lower jaw).

Page 26: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 26/120

5.Sesamoid Bones

short or irregular bones, imbedded in a tendon.

The most obvious example of this is the Patella (knee

cap) which sits within the Patella or Quadriceps tendon.

Other Pisiform (smallest of the Carpals) and the two small

bones at the base of the 1st Metatarsal.

Sesamoid bones are usually present in a tendon where

it passes over a joint which serves to protect the tendon.

Page 27: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 27/120

Bones as Components of Joints Classification of Joints

By Structure1.Fibrous joint โครงสรางท อย ระหวางกระดกเปนพวก fibrous tissue

2.Cartilagenous joint โครงสรางท อย ระหวางกระดกเปนกระดกออน3.Synovial joint โครงสรางท อย ระหวางกระดกเปน synovial

membrane และ synovial fluid

Page 28: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 28/120

(Fibrous joints=ขอตอแบบเสนใย) เช อมตดกันโดยเนอเย อเก ยวพันชนดหนาแนน (dense connective tissue) ซ งทาใหขอตอชนดนเคล อนไหวไมได และไมม joint capsule

(Sutures) =Skull

(Syndesmosis) =Ulnars , Radiusกระดกจะยดกันดวยdense fibrous tissue ไดแก distal tibiofibular joint

(Gomphosis) =(maxilla,mandible)

Page 29: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 29/120

(Cartilaginous joint) ขอตอแบบกระด  กออนเช อมตดกันโดยมกระด  กออนคั นอย   ตรงกลาง

(Synchondrosis) เช อมกันดวยกระด  กออนแบบไฮยาลน 

(hyaline cartilage) เชนขอตอระหวางกระด  กซ โครงกับกระด  กอก 

 (Symphysis) เช อมกันดวยกระด  กออนแบบเสนใย(Fibrocartilage) เชน(intervertebral discs)

Page 30: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 30/120

(Synovial joint)

พบไดในเกอบทกขอตอของทังรยางคบนและรยางคลาง   ไมไดมการเช อมตดตอกันของกระด  กโดยตรงม  joint capsule และ ligament

ทาหนาท ยดกระด  กเขาดวยกัน และให ความแขงแรงกับขอตอ  ม โครงสรางท เรยกวา แคปซ  ลขอตอ (articular capsule) เปนตัวกลาง  มของเหลวคอ ซนโนเวยล ฟล  อด (synovial fluid) ท สรางจากเน อเย อโดยรอบ

แคปซ  ลขอตอ ภายในขอตอ อาจมแผนกระด  กออน articular disc หรอmeniscus ทาหนาท รับแรงกระแทก

Page 31: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 31/120

By function

แบงตาม degree of movement แบงไดเปน 3 ชนด1. Synarthrosis เปนขอตอทเคล อนไหวไมได

2. Amphiarthrosis เปนขอตอทเคล อนไหวไดเลกนอย 

3. Diarthrosisเปนขอตอทเคล อนไหวไดอยางอสระ 

(Di h i )

Page 32: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 32/120

(Diarthrosis) Joint Type Movement at joint Examples Structure

Hinge

ขอตอแบบบานพับ

Flexion/Extension Elbow/Knee Hinge joint

Pivot ขอตอแบบ

เดอย

Rotation of one bone

around another

Top of the neck(atlas and axis bones)

Pivot Joint

Page 33: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 33/120

Joint Type Movement at joint Examples Structure

Socket

ขอตอแบบเบา

-มความอสระในการเคล อนไหวสงท สด 

-มโอกาสเล อนหลดไดงาย 

Flexion/Extension/Ad

duction/

Abduction/Internal &External Rotation

Shoulder/Hip Ball and socket joint

Saddle 

ขอตอแบบอานมา Flexion/Extension/Ad

duction/

Abduction/Circumduc

tion

CMC joint of the

thumb

Saddle joint

Page 34: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 34/120

Joint Type Movement at joint Examples  Structure 

Condyloid

ขอตอแบบวงร Flexion/Extension/Adduction

/

Abduction/Circumduction

Wrist/MCP & MTP

 joints

Condyloid joint

Gliding ขอตอแบบเล อน 

Gliding movements Intercarpal joints Gliding joint

Page 35: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 35/120

 

Page 36: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 36/120

เสนใยในเอนกลามเน อ (tendon) VS เอนกระดก (ligament)

• ลกาเมนต (ligament) คอ “เอนกระดก”เพราะลกาเมนตมโครงสราง

ทั งหมดทาหนาท เช อมตอกระดก• สวนเอน (tendon) นั นจะหมายถงเอนกลามเนอ เพราะทาหนาท 

เช อมตอหรอยดกลามเนอเขากับกระดกเพ อสงผานแรงท เกดจากการ

ทางานของกลามเนอ 

Page 37: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 37/120

Biomechanics of the Spine 

ชวกลศาสตรของกระด  กคอ (Biomechanics of the cervical

spine)1.Occipitoatlanto axial complex

-ขอตอระหวางทายทอย(occiput)และกระดกคอปลองท 1 เปนรปเวา

โคงรๆ เหมอนถวย(cup-shaped)-ทาใหการเคล อนไหวในลักษณะบดหมน (rotation) เปนไปไดยาก -

การเคล อนไหวสวนใหญทาไดเพยงกมและเงยศรษะ

(flexion/extension) เทานัน

Page 38: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 38/120

2.Lower cervical spine (C3-C7) 

• ความยดหยนของ intervetebral disc และรปรางของ facet

 joints เปนตัวกาหนดในการบังคับการเคล อนไหวของกระดกคอในชวงน 

• (Facet joint) ทาหนาท เหมอนจดหมนของกระดกสันหลังในทา 

กมเงย และหมนตัว จะมการขยับของขอ Facet น ตลอดเวลา กรณมการ

เส อมของขอ 

Facet น ผ  ป วยมักจะมอาการ ปวดหลังเปนประจา

 

Page 39: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 39/120

• การเคล อนไหวของกระดกคอในชวงนจะเคล อนไปในแนว flexion,

extension, lateral bending และ rotation ในเดก

กระดกคอในแตละปลองจะเคล อนไหวไดมากกวาผ  ใหญ 

ชวกลศาสตรของกระดกเอว

Page 40: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 40/120

ชวกลศาสตรของกระด  กเอว(Biomechanics of the lumbar spine)

ขนาดของ lumbar spine จะใหญทังในดานความสงและความกวางมากกวา thoracic และ cervical spine เน องจากทาหนาท รับน าหนักลาตัวมากกวาสวนบนๆ 

การเคล อนไหวถกบังคับไปตามแนวผวของ facet joints ซ งอย ในแนวตังตรงตาม Sagittal plane การกมหลังและเงยหลัง(flexion/extension) กระทาไดมากกวาชวง thoracic

spine

การเคล อนไหวในแนวนเพ มข นเร อยจากปลองบนลงลางเพ มข นจาก 12

องศาท ปลองบนๆ มาเปน 20 องศาท ระดับ L-S spine 

Page 41: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 41/120

การก  มหลังในช วง 0o ถง 60o เก   ดจากการงอของ lumbar spineเม อก  มหลังมากกว า 60o ส วนใหญ เก   ดข นท กระดกเชงกรานเอยงไปขางหนา 

Page 42: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 42/120

• ในทากมหลังลงจะเกดแรงบดหมน (bending moment) กระทาตอlumbar spine อันเกดจากนาหนักตัวท อย เหนอขนไป (W) โดยม

lever arm (Lw) ตั งแตจดก งกลางของ lumbar spine ถงแนวแรงนาหนักตัวท ตกลงตามแนวด งทาใหเกดแรงกดไปบนหมอนรองกระดกสันหลัง และหมอนรองกระดกสันหลังโปงย นออกไปทางดานหนาท ถกกด(compression) และจะถกยดออกทางดานหลัง (tension)

Page 43: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 43/120

ภาพแสดงถงน าหนักตัวท ผาน L3 disc ในอรยาบถตางๆ กัน เปรยบเทยบกับทายนตรง ซ งมนาหนักตัวผาน L3 disc เทากับ 100% ของนาหนักตัว 

Biomechanics of Shoulder, elbow, and wrist

Page 44: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 44/120

Biomechanics of Shoulder, elbow, and wrist

• Shoulder, elbow, and wrist

h ld

Page 45: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 45/120

Shoulder

• Shoulder forward flexion = zero to 180 degrees.

• Shoulder abduction = zero to 180 degrees.• Shoulder external rotation = zero to 90 degrees.

• Shoulder internal rotation = zero to 90 degrees

Page 46: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 46/120

Page 47: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 47/120

การบาดเจบของหัวไหล  

การบาดเจบของกล   มกลามเนอรอบหัวไหล กล มกลามเน อรอบหัวไหล หรอ

Rotatorcuff    ั เปนกล มของกลามเน อและเอนกลามเน อท อย รอบๆบรเวณของไหล  อาการอักเสบ ปวดจากการฉกขาดหรอเคลดท บรเวณรอบขอไหล อาจเก   ดจากท าทางท ไม ถกตอง การลมกระแทก การยกของ หรอการทาก   จกรรมซ าๆ 

Page 48: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 48/120

Elbow Anatomy 

Elbow flexion = zero to 145 degrees.

Forearm supination = zero to 85 degrees.

Forearm pronation = zero to 80 degrees

Page 49: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 49/120

Medial Elbow Injuries – The Ulnar CollateralLigament 

M di l Elb I j i Th Ul

Page 50: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 50/120

Medial Elbow Injuries – The UlnarCollateral Ligament 

Page 51: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 51/120

the ulnar collateral ligament –or"UCL“ - pulls the forearm forward with the rotating upper arm

When improper mechanics are used or arm muscles become fatigued, the load placed on the

UCL may be increased to more than it can withstand, causing small "micro"-tears in the UCL.

Microtears in muscles or ligaments can heal when given enough recovery time

Page 52: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 52/120

Golfer’selbow การบาดเจบของ Golfer’selbow (การอักเสบดานในของขอศอก) ส วนใหญ เก   ดบรเวณเอนกลามเน อของแขนส วนล างท ตดอย ก  ับบรเวณกระดกทางดานในของขอศอก(medial epicondyle)ในทางตรงขามการบาดเจบของ tennis elbow มักพบบรเวณกระดกทางดานนอกของขอศอก(lateral epicondyle)

Page 53: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 53/120

 

กลไกของอาการบาดเจบนคอ 

1. เก   ดจากการใชงานอย างต อเน อง และหักโหมเก   นไปของSuperficial extensor 

muscles ของ forearmsเช นนการตเทนนสแบบ back-hand หรอการทางานทตองใช

กลามเน อส วนน  2. เก   ดจาก lateral epicondyle ไดรับบาดเจบโดยตรงจากก   จกรรมต างๆ 

W i t Bi h i

Page 54: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 54/120

Wrist Biomechanics 

• Wrist dorsi flexion (extension) = zero to 70

degrees.

• Wrist plantar flexion = zero to 80 degrees.

• Wrist radial deviation = zero to 20 degrees

• Wrist ulnar deviation = zero to 45 degrees

i i i j

Page 55: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 55/120

Tennis Wrist injury 

Overuse injuries of the wrist are tendinitis, nerveconditions

“carpal tunnel syndrome”

Page 56: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 56/120

 

These symptoms can be evident when

driving, holding newspapers

Carpal tunnel is defined by compression of 

the median nerve at the level of the wrist(help

you bend your fingers)

Page 57: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 57/120

DeQuervain's Syndrome: Also known as

"washerwoman's sprain

this syndrome can be a product of overuse

rapid, repetitive movements of the thumb

and wrist

Fractures

Page 58: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 58/120

Fractures 

Common types of hand and wrist fractures include Distal Radial

Fracture, Smith's Fracture, and Scaphoid Fracture

an outstretched hand or on to the back of the hand

Hi Bi h i

Page 59: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 59/120

Hip -Biomechanics 

Forces across hip joint combination of:

 – Body weight

 – Ground reaction forces

 – Abductor muscle forces 

Page 60: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 60/120

HIP ANGLES OF DAILY ACTIVITY

Page 61: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 61/120

HIP ANGLES OF DAILY ACTIVITY

Hip range of motion: 

Page 62: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 62/120

p g(Movement of femur as it rotates in the acetabulum.) 

• Flexion = 0 to 125 degrees

•  Extension = 0 to 30 degrees.

• Adduction = 0 to 25 degrees.

•  Abduction = 0 to 45 degrees.

•  External rotation = 0 to 60 degrees.•  Internal rotation = 0 to 40 degrees 

Page 63: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 63/120

Knee joint

• Flexion = 0 to 140 degrees.•  Extension - zero degrees = full extension.

Knee ขอเขา

Page 64: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 64/120

Knee ขอเขา • ประกอบดวย  กระด  กฟ เมอร (Femur) กระด  กทเบย  (Tibia) กระด  กสะบาดานหนา

ขอเขา  (Patella)

• บรเวณท กระด  กทัง 3ช น สัมผัสกั นจะมผวขอซ งเป นกระด  กออน(Articularcartilage)คลมอย   และภายในขอคล มดวยเย อบขอ (Synovial membrane)

ระหวางผวขอกระด  กฟเมอรและกระด  กทเบย • หมอนรองขอเขาร  ปรางคลายตัวC รองอย   ทังดานนอกและดานในซ งทาหนาท ชวยลดแรง

กระแทรกบนผวขอเขา  และชวยเสรมความแขงแรงของขอเขา  และชวยใหนาหลอล นขอเขาไปเคลอบผวขอไดดข น 

Page 65: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 65/120

Page 66: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 66/120

เอนเขาดานนอก,  ดานใน  ชวยป องกันไมใหเขาหลวม  เอยงไปดานขาง เอนไขวหนา  ป องกันไมใหเขาหลวม  เล อนไปดานหนา เอนไขวหลัง  ป องกันไมใหเขาหลวม  เล อนตกไปดานหลัง 

Page 67: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 67/120

Page 68: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 68/120

Page 69: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 69/120

Ankle range of motion 

• Pronation

Abduction, dorsiflexion, eversion

• Supination

Adduction, plantarflexion, inversion

dorsiflexion is 0 to 20 degrees; plantar flexion is0 to 45 degrees.

Page 70: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 70/120

Page 71: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 71/120

 

การบาดเจบของขอเทา

Page 72: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 72/120

การบาดเจบของขอเทา 1.lateral ankle sprain

การบาดเจบทเกดกับ lateral ankle ligaments : lateral angle ligaments ประกอบดวย ligament ท

Page 73: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 73/120

การบาดเจบท เกดกบ lateral ankle ligaments : lateral angle ligaments ประกอบดวย ligament ท สาคัญ 3 กล   มคอ1. Anterior talofibular ligaments

2. Caleaneofibular ligaments3. Posterior talofibular ligament

ในกล มน  anterior talofibular ligament มความแขงแรงนอยท สดและเปนตัวปองก  ันการเก   ดanterior subluxation ของ talus เม อขอเทาอย ในท า planter flexion

การบาดเจบต อ ligament น จะเก   ดข นเม อขอเทาอย ในท า inversion

ภาวะฉกขาดของ Achilis tendon (Achilles

Page 74: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 74/120

ภาวะฉกขาดของ Achilis tendon (Achilles

tendon ruptures) 

 -

 ส วนใหญ เก   ดจาก Overuse injuries

จดม งหมายการรักษาภาวะ Achilles

tendon ฉกขาดคอการแก  ไขใหการทางาน

gastrochemius – soleus complex ใหกลบัคนส ภาวะปรกตซ งประกอบดวย 2 ปัจจัยสาคญัคอ 

ทาใหมความยาวของกลามเน อท เหมาะสมและ 

มความตง (tension)ท ใกลเคยงก  ับปกต

Page 75: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 75/120

 

Planes

Page 76: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 76/120

Planes 

Page 77: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 77/120

• Sagittal Plane Movements (bilateral axis)1. Flexion – joint angle increases*.

2. Extension – joint angle decreases*

3. Hyperextension – continued extension beyond starting position. 

• Frontal Plane Movements (anteroposterior axis)1. Abduction – movement away from midline of the body

2. Adduction – movement toward midline of the body

3. Lateral Flexion – lateral bending of trunk or head

• Transverse Plane Movements (vertical axis)1. Rotation#  – anterior aspect turns left or right.

2. Supination – outward rotation of forearm

3. Pronation – inward rotation of forearm

#the shoulder can rotate in all three planes

Fundamental movements:

A i f R t ti

Page 78: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 78/120

Axis of Rotation 

Page 79: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 79/120

Standard Reference Terminology

Anatomical Reference Axes

• An imaginary axis of rotation that passes

through a joint to which it is attached

 – Mediolateral or frontal axis

 – Anterioposterior or sagittal axis

 – Longitudinal axis

Page 80: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 80/120

Page 81: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 81/120

2-5

J i M T i l

Page 82: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 82/120

Joint Movement Terminology

• In anatomical position, all body segments are

considered to be positioned at zero degrees.

 – Sagittal Plane Movements

 – Frontal Plane Movements

 – Transverse Plane Movements

• Other Movements

S i l l

Page 83: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 83/120

2-6

Sagittal plane movements

F l Pl M

Page 84: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 84/120

2-8

Frontal Plane Movements

T Pl M t

Page 85: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 85/120

2-13

Transverse Plane Movements

Oth M t

Page 86: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 86/120

2-16

Other Movements

Page 87: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 87/120

2-19

S ti l R f S t

Page 88: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 88/120

Spatial Reference Systems

• Used to standardize the measurements taken

Cartesian Coordinate system

• Movements primarily in a single direction, or

planar, can be analyzed using a two-

dimensional Cartesian

 – X (horizontal) direction

 – Y (vertical) direction

• 3-dimensional by adding a z-axis

C t i C di t S t

Page 89: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 89/120

Cartesian Coordinate System

Page 90: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 90/120

Page 91: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 91/120

Positional Reference Systems

Page 92: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 92/120

Positional Reference Systems

These are designed to identify location

or position

1. Anatomical2. Linear

3. Angular (rotational or radial) 

Directional Terms Used in

Page 93: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 93/120

Describing Anatomy

• SUPERIOR – Directed upwards or towards thehead

• INFERIOR – Directed downwards or towards

the feet

• ANTERIOR – Directed towards the front of the

body

• POSTERIOR – Directed towards the back of thebody

Page 94: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 94/120

Serratus Anterior 

Page 95: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 95/120

Serratus Anterior 

Serratus Posterior 

Superior 

Page 96: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 96/120

Serratus Anterior 

Serratus Posterior 

Superior 

Serratus Posterior 

Inferior 

Directional Terms Used in

Page 97: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 97/120

Describing Anatomy

• MEDIAL – Nearer the midline of the body

• LATERAL – Farther from the midline of the body

• PROXIMAL – Nearer to the attachment of a limb to

the trunk• DISTAL – Farther from the attachment of the limb to

the trunk

• SUPERFICIAL – Located on or near the surface of the

body

• DEEP – Away from the surface of the body

The Anatomical Position

Page 98: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 98/120

The Anatomical Position

The position of reference forall movements.

Also called the standing

supine position

Cardinal Planes of

Page 99: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 99/120

Cardinal Planes of 

the Body

1. Sagittal  – Divides

the body into left

and right halves.

2. Frontal  – Divides

the body into front

and back halves.

3. Transverse  – 

Divides the body

into top and

bottom halves.

Sagittal Plane Movements

Page 100: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 100/120

(Forward & Backward Movements)

• Whole Body – Forward and backwardmovement such as front or back flips

• Segmental

 – Flexion

 – Extension

 – Hyperextension

 – Dorsiflexion

 – Plantar flexion Ankle

Page 101: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 101/120

Back flips andfront flips are

whole body

sagittal planemovements.

Page 102: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 102/120

For a

cyclist, the

leg

movements

occur in the

sagittal

plane.

Forward and

Page 103: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 103/120

Forward and

backward

movements atspecific joints

such as the

shoulder andankle are sagittal

plane

movements.

Frontal Plane Movements

Page 104: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 104/120

Frontal Plane Movements

(Sideward & Vertical Movements)

• Whole Body – Sideward movement as seen

in sideward cartwheels

Frontal Plane Movements

Page 105: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 105/120

(Sideward & Vertical Movements)• Segmental

 – Abduction

 – Adduction

 – Lateral flexion – Elevation and depression of the shoulder girdle

(or scapula)

 – Upward and downward rotation of theshoulder girdle (or scapula)

 – Radial deviation

 – Ulnar deviationWrist

Page 106: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 106/120

Hip abduction andadduction.

Ulnar and radial

Deviation.

Page 107: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 107/120

Elevation and depression of the

shoulder girdle.

Page 108: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 108/120

Lateral flexion of the trunk.

Transverse Plane Movements

Page 109: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 109/120

Transverse Plane Movements

(Horizontal Movement)

• Whole Body – 

Horizontal

movement orrotation as in a

skater’s or dancer's

pirouette.

Transverse Plane Movements

Page 110: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 110/120

Transverse Plane Movements

(Rotation Around a Vertical Axis)

• Segmental

 – Medial (inward) rotation

 – Lateral (outward) rotation

 – Left / right rotation of the trunk, neck, or head – Supination - forearm

 – Pronation – forearm

 – Horizontal abduction (transverse flexion)

 – Horizontal adduction (transverse extension) – Pronation of subtalar joint – abduction + eversion

 – Supination of subtalar joint – adduction + inversion

Page 111: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 111/120

Horizontaladduction and

abduction are

segmentaltransverse plane

movements.

Cardinal Axes of the Body

Page 112: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 112/120

(Axes is plural for axis.)

• X-Axis (Transverse, Mediolateral, Frontal, orBreadth Axis)

•Y-Axis (Longitudinal, Vertical, or Length Axis)

• Z-Axis (Anteroposterior, Sagittal, or Depth Axis)

Movement, both whole body and segmental, takes

place in the cardinal planes and around thecardinal axes.

The ellipse represents

Page 113: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 113/120

The ellipse represents

the transverse plane and

the black line representsthe Y-axis. (The plane is

like a record turntable

and the axis is like the

spindle that holds therecord in place.) The Y-

axis is perpendicular to

the transverse plane.

Therefore a point whichrotates around the Y-axis

will move in the

transverse plane.

Transverse

Plane

Y-axis

Page 114: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 114/120

Y-Axis

Page 115: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 115/120

Y Axis

• Passes from top to bottom.

• Rotation in the transverse plane takes place

around the y-axis.

Z-Axis

Page 116: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 116/120

• Passes from front to back.

• Rotation in the frontal plane takes placearound the z-axis.

Y AxisThe cardinal axes

Page 117: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 117/120

Z Axis

X Axis

Center of Gravitylie at the

intersection of thecardinal planes.

The cardinal

planes and axes

all intersect atthe center of 

gravity (c-g).

Page 118: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 118/120

 

Page 119: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 119/120

 

Page 120: 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

7/30/2019 40722461 Musculoskeletal Biomechanics

http://slidepdf.com/reader/full/40722461-musculoskeletal-biomechanics 120/120