A Jávorszky Ödön Kórház Traumatológia Osztály (1) Boronkay György Mûszaki Középiskola Vác (2) Jávorszky Ödön Kórház CT Osztály (3) közleménye Szorítással létrehozott zárókötés, mint csuklóízületi funkció DR. SERESS GYÖRGY (1), KOVÁCS KÁLMÁN (2), DR. LELLEI GYÖRGY (3) Érkezett: 1995. július 27. ÖSSZEFOGLALÁS A címben szereplô mechanikai fogalom magyarázata után a szerzôk párhuzamot vonnak a szorítás hatására a kéztôcsontok között létrejött kapcsolat és az ún. elôfeszített alakzáró kötés között. Az elgondolás szerint a szorítás során a csont-porc-szalag komplexum együttesen hozza létre a záró kötést, melyben a szalagok az ún.,,húzott elemeket, a kéztôcsontok a,,nyomott elemeket képviselik. A zárókötés hatására összefüggô teherbíró struktúra képzôdik a kéz és az alkar között. Felhívják a figyelmet a hamatum ékszerû mozgására szorítás során. Az elgondolás egyik célja a látszólag elvont biomechanikai gondolkodás szerepének hangsúlyozása a csukló stabilitás vizsgálatában, a másik, csatlakozva Sennwald professzor javaslatához, a mûtéti megoldások tervezésében a biomechanikai szempontok érvényesítése. Hangsúlyozzák az elgondolásban levô teoretikus elemeket. Gy. Seress, K. Kovács, Gy. Lellei:,,Forced closed binding as the wrist function Authors, following the concept was discussed they try to give a comparison between the carpal bony connection caused by a grip and between the so called preforced closed binding. According to the concept, during the grip the bone-cartilage-ligament complex is able to produce a closed binding, where the ligaments are the,,pulled and the carpal bones are the,,pushed elements. This closed binding is going to produce a load-bearing structure between the forearm and the hand. They point out the importance of the wedge-like motion of hamatum bone during a grip. One of the aim of this paper to emphasis on the biomechanical thinking in the examination of wrist stability and the other one to join to the recommendation of professor Sennwald to let the biomechanical consideration enforced in surgical indications. They point out the theoretical elements in the concept. A mindennapi életben nem tûnik fel számunkra, hogy csuklóízületünk fogás közben egyik pillanatról a másikra teherbíró szegmentté alakul, majd a mûvelet megszûntével ismét szabadon mozog. A változás magyarázata az, hogy szorítás hatására egy idôleges, oldható kapcsolat alakul ki a csuklót alkotó elemek között, melynek vizsgálatához egy másik tudományágtól, a mechanikától kell segítséget kérnünk. Mivel a felkar distalis végén és az alkaron eredô csukló flexorok és extensorok, valamint az ujjak hajlító és feszítô inai a csukló ízülettôl distalisan tapadnak, összehúzódásuk természetszerûleg a jól ismert funkció mellett a kéznek az alkarhoz való közelítését is létrehozzák. Ez pedig mechanikai és erôtani értelemben azt jelenti, hogy a csuklóízület a kéz (carpometacarpalis ízfelszín) és az alkar (radio-carpalis ízfelszín) közé ékelt szegmentumként viselkedik, melyben az említett izmok által létrehozott szorítás érvényesül. Ezek mûködésekor a szorítás erôsségével arányos erejû ideiglenes kapcsolat alakul ki a kéztôcsontok között. Ez a kapcsolat megszûnik a szorítás oldásával. A mechanika nyelvezete zárásnak vagy kötésnek nevezi a testek között létrejövô kapcsolatot és három fô típusát különbözteti meg. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2. 109
Oldhatatlan kötés: 1. az anyagzáró kötés, amikor az alkotórészeket pl. hegesztéssel, ragasztással rögzítik egymáshoz. Ezzel szemben oldható kötések: 2. az erôzáró kötések, amikor az egymással érintkezô és összeszorított felületek között ébredô súrlódási erôk biztosítják az elemek közötti kapcsolatot, pl. a kerékpár bowden fék és a kerék között. 3. az alakzáró kötés, amikor a kapcsolatot az elemek alakja teszi lehetôvé (1). Erre jó példa a puzzle játék. A kötések egy része nem illeszthetô mereven valamelyik csoportba, hanem egyidejûleg felismerhetôk bennük pl. az erô és az alakzárás ismérvei. A csuklóízületben a szorítás hatására az alkotóelemek olyan rendezôdése jön létre, amely nemcsak elmozdulást nem enged meg a rendszeren belül, hanem képes a kézrôl az alkarra közvetíteni a kézen ható erôt. A biomechanikában természetesen nem gépelemekkel kell számolni, de a testek alapvetô kapcsolatainak törvényei ugyanúgy érvényesek, mint a mechanikában, csak a biológiai specialitásokat figyelembe kell venni. Ami konkrétan a csuklóízületre vonatkozik az az, hogy a kölcsönhatásban résztvevô elemek közé nemcsak a porc borítású csontokat, hanem az ôket ismert helyzetben rögzítô, sajátos pályán tartó szalagokat (10) is bele kell venni. Tágabb értelemben valamennyi szövet mûködésével és a synovia jelenlétével is számolni kell. Véleményünk szerint a csuklóízületben szorítás hatására ún. elôfeszített alakzáró kötés (1) jön létre. A mechanikában dinamikus terheléseknél alkalmazzák ezt az eljárást. Az ilyen kötéseknél az elôfeszítô erôt a szerkezeti elemek rugalmas alakváltozása biztosítja, s ilyenkor nyomó és húzó erôk dolgoznak egyszerre (1). A testek között akkor jön létre kapcsolat, ha a nyomó- és húzó erôk egymást kiegyenlítik; ekkor a húzó- és nyomóerôk eredôje nulla lesz. A csuklóízületben a porcborítású csontok képezik a nyomott, s az ôket rögzítô szalagok pedig a húzott elemeket. A kötés létrejöttével három változás jár együtt: 1. a kötésben résztvevô elemek helyzetváltozása, 2. az összefekvô ízfelszínek elkeskenyedése, összenyomódása, 3. az elemeket rögzítô szalagok tensioemelkedése. Lényegüket tekintve ugyanezek a változások észlelhetôk más ízületekben is terhelés hatására (2). Ezt az elvet az ékhatás ábráján mutatjuk be. 1. ábra. Terhelésre, vagyis szorításkor az ék elmozdul, benyomul a feszítendô elemek közé. Az összefekvô felszínek elkeskenyednek, a rugók megnyúlnak és megfeszülnek. 110 Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2.
Létrejön így egy kapcsolat az ék és az általa feszített két elem között, ami azt jelenti, hogy mindaddig egyetlen funkcionális egységet képeznek, amíg ezen egységre ható külsô erô le nem gyôzi az ôket összetartó erôket. Az egység összetartásáért a szorító erô, a rugókkal jelzett szalagok és az elemek alakja felelôs. A szalagok és a porc rugókkal való helyettesítését a késôbb még említésre kerülô Rigid Body Spring Model kísérletek is alkalmazzák. A szalagok rugalmassági adatai alapkutatásokból ismertek (3, 4, 5). Az egység stabilitását az a legkisebb nagyságú, az összefekvô felszínekkel párhuzamos nyíró erô adja meg, amely már képes elmozdulást létrehozni a felszínek között. A csuklóízületben az ékkel való zárásra emlékeztetô elmozdulás figyelhetô meg a capitatum-hamatum-triquetrum között szorítás hatására. A nyomott elemek értelemszerûen az összefekvô ízfelszínek, a húzott elemek ebben az esetben a palmaris triquetro-capitalis, a dorsalis scapho-(capitato-) triquetralis, valamint a palmaris és dorsalis hamato-capitalis szalagok. A másik jellemzô helyzetváltozás a carpus terhelésre bekövetkezô ulnaris translatiója. Ezzel a palmaris radio-ulnaris és a dorsalis radio-triquetralis szalagok tensioemelkedése jár együtt. In vivo a szalagok tensiováltozásának kimutatása nem megoldott. A fenti két példa a Rigid Body Spring Model computer kísérleti módszernek (6) felhasználásával végzett Horii szerinti csukló modell vizsgálatából származik (7, 8). 2. ábra. A szaggatott vonal a kiindulási, a kihúzott vonal a terhelési stress állapotot mutatja. 3. ábra. A nyomott elemek, vagyis az összefekvô porcfelszínek elkeskenyedése és a hamatum ék centrális-proximalis irányú elmozdulása jól látható a bal oldali natív (relax) és a jobb oldali stress (spasmus) összehasonlító coronalis síkú CT felvételeken. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2. 111
4. ábra. A capitatum és lunatum között dorsalis szöglettörés jön létre a vizsgálat során. 5. ábra. Az STT ízületben a sajkacsont kb. 15 fokos verticalisatiója figyelhetô meg. Mivel a synovia kenésû ép porcfelszínek között a súrlódási erô elhanyagolható, az eredeti helyzet azonnal visszaáll, amint a szorítás megszûnik, a porcfelszínek rugalmasságuknál fogva visszanyerik magasságukat. Egy tárgy megragadásakor tehát mechanikai értelemben csuklóízületi szorítás és következményes carpalis zárás alakul ki. A klinikum szempontjából az alábbi következtetések adódnak: 112 Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2.
1. Ép csuklóízületben szorítás hatására ún. zárás vagy kötés alakul ki, melynek következtében a carpalis csontok funkcionális egységet képeznek. 6. ábra. Biomechanikából ismert tény, hogy az ízületi szalagok lefutása követi az ízületben ébredô erôket Az irodalomban Lichtman-féle gyûrû teoriaként ismert elgondolást támogatja szerintünk az a tény, hogy a palmaris proximalis és distalis V szalagok a radiust is belevéve önmagába visszatérô alakzatot képeznek. Dorsalisan is felismerhetô ez az önmagába visszatérô rendszer a radio-luno-triquetralis, a triquetro-(capitato)-scaphoid szalag a sajkacsont és a radio-scaphoid szalag nyomvonalon. 7. ábra. 2. A létrejött functionalis egység egyenletesebb eloszlásban közvetíti a terhelést a kézrôl az alkarra 3. A fenti gondolatmenet szerint a csuklízületi stabilitás vizsgálata során a terheléses vizsgálatokat nem lehet mellôzni. 4. A stabil csuklóízület jól mûködô zárásfunkciót feltételez. 5. A csuklóízületi instabilitás hibás zárásfunkcióként értékelhetô. Teoretikusan: 6. A csukló stabilitása az egész szegmentumra vonatkoztatva azzal mérhetô, hogy milyen nagyságú és irányú nyíró erônek képes ellenállni, vagy milyen nagyságú és irányú nyíróerô képes már elmozdulást létrehozni a carpalis szegmentumban. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2. 113
7. Ugyanezt az intercarpalis,,zárás pontokon kontakt felszíneken vizsgálva milyen nagyságú, irányú nyíróerô képes elmozdulást létrehozni a zárás során összefekvô felszínek között. (A csukló fizikális vizsgálatainak (11, 12) egy része is nyíróerô alkalmazására bekövetkezô elmozdulást ill. fájdalom jelentkezést értékel: pl. medio-carpalis ízület, triquetro-lunaris ballotement vizsgálata, s a Watson teszt is, mely indirekt módon hoz létre nyíróerôt is a scapho-lunaris ízületben.) A klinikum számára segítséget jelenthet a csuklóízületi instabilitások megállapításában a fizikális lelet, a statikus, a dinamikus rtg. jelek és a terhelésre jelentkezô fájdalomnak a zárás funkció szemszögébôl való értékelése. Összegezve elmondható, hogy funkcionális egységben kell szemlélni a csont-porc-szalag komplexumot, s a tárgyalt zárás vagy kötés éppúgy a csuklóízület funkciója, mint a mozgás. Jól tudjuk, hogy az elgondolás sok kérdést nem válaszol meg és sok kérdést vet fel, s a bemutatott képek ellenére több teoretikus elemet hordoz. Komoly segítséget jelentene majd ezek kiküszöbölésére egy háromdimenziós csukló komputer modell vizsgálat. Végezetül szeretném idézni Sennwald professzor véleményét (9), mely szemléletbeli változást hozhat a csukló instabilitások kezelésében. Szerinte a mûtéti kezelés során nem anatómiai helyreállításra, hanem a csukló ún. stabil egyensúlyi állapotának equilibratiójának helyreállítására kell törekedni. Eszerint a stabil csuklóízület a fiziológiás határon belüli terhelés egyik pontján sem haladja meg a fiziológiás mozgástartományt! A csukló biomechanikájának jobb megismerése éppen ezért nem öncélú tudományos tevékenység, hanem az instabilitások kezelésében a mûtéti tervezés feltétele! IRODALOM 1. Tochtermann-Bodenstein:Gépelemek I. kötet. Mûszaki Könyvkiadó 1986. 125. o. 2.Albert H., Burstein, PH. D.-Timothy M. Wright, PH. D.: Fundamentals of orthopaedic biomechanics Williams and Wilkins 1994, 63 84. o. 3. Garcia-Elias M., An KN, Cooney WP., Linscheid RL., Chao EYS. Stability of the transverse carpal arch: an experimental study. J. Hand. Surg. 1989; 14A:277 82. 4. Mayfield JK. Pathogenesis of Wrist ligament instability. In: Lichtman DM, ed. The wrist and its disorders. Philadelphia: WB Saunders, 1988:53 73. Logan 5. SE, Nowak MD Intrinsic and extrinsic wrist ligaments:biomechanical and functional differences. Biomed Sci Instrum. 1987; 23:9 13. 6. Kawai T., Takeuchi N. A discret method of limit analysis with simplified elements. ASCE, International Conference on Computing in Civil Engineering, New York, 1981. 7. E. Horii, MD, M., Garcia-Elias, MD, K. N. An, PhD, A. T.: Bishop, MD, W. P. Cooney, MD, R. L. Linscheid, MD, and E. Y. S. Chao, PhD, Effect on force transmission across the carpus in procedures used to treat Kienböck s disease. J. Hand. Surg. 1990; 15A:393 400. 8. Takatoshi Ide, Yasuhiro Yamamoto, and Shigeru Tatsugi: Validation Study of the Rigid Body Spring Model Using the Metacarpophalangeal Joint (Biomechanics in Orthopedics Springer Verlag 1992.). V. 9. Zdravkovics, H. A. Jacob and G. R. Sennwald:Physical equilibrium of the normal wrist and its relation to clinically defined,,instability Journal of Hand Surgery (British and European Volume, 1995) 20B: 2: 159 164. 10. Dr. Frenyó Sándor: A posttraumás csuklópanaszok hátterében álló pathológiás elváltozások diagnosztikája, különös tekintettel az arthroscopiára (Kandidátusi értekezés 1993.) 11. Zolczer László, Glanz János:A kéztô fedett sérülései, elváltozásai (Medicina 1995.). 12. Dömötör Endre: Friss ízületi szalagsérülések diagnosztikája és primer mûtéti ellátása (Kandidátusi értekezés 1977.) Dr. Seress György Jávorszky Ödön Kórház 2600 Vác, Argenti Döme tér 3. 114 Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet 1997. 2.