Pelvis-Kalça-Uyluk Kompleksini Oluşturan Eklemlerin Biyomekaniğ

Kalça Eklem Biyomekaniği

Kalça eklemi top ve topa uygun yuva biçiminde bir eklem yapısına sahip olup, kalça eklemi çok eksenli bir eklemdir (25, 26). Sinoviyal bir eklem olarak eklem kavitesinin olması, eklem yüzeylerinin kıkırdak ile kaplı olması, sinoviyal sıvı üreten bir membrana sahip olması ve bağlarla desteklenmiş bir kapsül ile korunması ile kalça eklemi özellikli bir eklem yapısı göstermektedir. (25).

Sferoid tipte eklemler oldukları için vücudumuzdaki eklemler arasında en hareketli eklemler kalça eklemi ve omuz eklemleridir. Fakat kalça eklemi asetabulumun femur başını ciddi miktarda sararak kapatması ve eklemdeki uyum sebebi ile omuz eklemine göre daha stabildir. Bu stabil ve güçlü yapısı sayesinde oldukça geniş eklem hareketine izin vermektedir (26).Kalça eklemindeki bu stabilite eklem yüzleri, bağlar ve kasların hepsi tarafından ortak olarak sağlanır. Stabilitenin büyük bir kısmı kalça çevresi kaslarından daha çok eklem kapsülü sayesinde gerçekleşir (26)

Kalça eklemi bu stabil yapısı ve geniş hareket yeteneği sayesinde ayakta durmayı ve yürümeyi sağlayan, fonksiyonel yaşantıda oldukça önem taşıyan bir eklemdir. Üzerine binen ciddi yük ve kuvvetleri eklem yüzeyi vasıtası ile iletebilme yeteneğine sahiptir. Yürümenin duruş fazında femur başının %70-80’ i asetabulum ile temas ederken; asetabulumun tüm yüzeyi yük taşımaya katılır. Yürümenin sallanma fazı sırasında ise asetabulum femur başının anterior ve posterior kısımlarına temas eder ve yük taşımaz (27).

Yerçekimi merkezi, ayakta durma pozisyonunda kalça rotasyon merkezinin arkasından geçer. Femur başının direkt asetabulum içine yerleşmesi amacı ile pelvis eğilir. Kapsülün ön tarafı (iliofemoral bağ) kalınlaşır ve bu durumda kas kasılmasından daha çok ligament desteğine bağlı statik duruş gerçekleşir (25).

Kalça eklemi hakkında yapılan ilk biyomekanik hesaplamalar Pauwels tarafından yapılmış olup günümüzde geçerliliğini hala korumaktadır. Ayakta statik duruş pozisyonundayken ağırlık merkezi her iki kalça ekleminin tam ortasında yer almaktadır ve Pauwels’ e göre ayakta durma sırasında her iki ayak yere basarken, statik konumda her iki kalçaya da eşit yük binmektedir (28). Ayakta durma ve yürüme sırasında kalça eklemi statik ve dinamik kuvvetlerin etkisi altındadır. Normal bir kalça ekleminde özellikle yürüyüşün duruş fazında femur başı ile asetabulum arasında fonksiyonel bir denge vardır. Bu dengenin sağlanmasında gövde ağırlık merkezi ve abdüktör kas gücü arasında oluşan zıt etkili kuvvetler etkilidir. Yürüme boyunca farklı zamanlarda, femur başının yük altında kaldığı anatomik bölümler değişmektedir (27). Yürümede topuğun yerle teması sırasında femur başının antro-supero-mediyali, salınım fazı başlangıcında parmaklar yerden kaldırıldığında ise femur başının postero- supero-lateral kısım yük altında kalmaktadır (25).

Normalde vücut ağırlığı merkezi sakral ikinci vertebra önünden ve her iki ayak yere basarken pelvisin ortasından geçer. Ancak, tek ayak yere basarken diğer ayak yerden kalktığından ağırlık merkezi orta taraftan ayağın basmadığı tarafa doğru kayar. Bir ayak yerden kaldırıldığında ağırlık merkezi her üç düzlemde de kayma gösterir. Kalça eklemi çevresinde meydana gelen momentlere kas kuvvetleri tarafından karşı koyulur ve bu durumda eklem reaksiyon kuvvetleri artar. Yürümenin sallanma fazı sırasında bir ekstremite yerden kaldırıldığında kaldırılan tarafa ait ağırlık da gövdenin ağırlığına eklenir. Yerdeki bacağın femur başına gelen yük iki kuvvetin toplamına eşit olur (28).Normal durumda gövdenin tam ortasından geçen ağırlık merkezi tek bacak üzerinde duruş fazında gövdenin ortasından geçmeyerek karşı tarafa doğru yer değiştirerek; distale doğru ve yerdeki bacaktan uzağa kayarak aşağı yönlü femoral başın merkezi çevresinde döndürücü hareket biçiminde bir güç oluşturur. Bu durumda dengeyi sağlamak için abduktör kaslar bu harekete karşı koyan kas kuvvetini oluştururlar (27, 28). Karşı taraf femur başı rotasyon merkezi olacağından, femur baş merkezini etkileyen bileşke kuvvetinin büyüklüğü, abdüktör kas gücü ve vücut ağırlığı kuvvetlerinin vektörel toplamına eşit olacaktır. Vücut ağırlık çizgisinin femur baş rotasyon merkezine olan uzaklığının abdüktör kasların femur baş merkezine olan dikey uzaklığının üç katı kadar olduğu bulunmuştur. Buradan yük kolunun uzunluğunun kuvvet kolundan çok daha fazla olduğu anlaşılmaktadır (Şekil). Bu durumdayken dengenin sağlanabilmesi amacı ile gluteus medius kası tarafından meydana getirilecek kuvvenin de vücut ağırlığından çok daha fazla olması gerekmektedir. Kaldıracın adeta destek noktası olan kalça ekleminde meydana gelen kuvvet ise bu momentlerin toplamına eşittir. Kaldıraç kanunu prensiplerine göre pelvisin dengede kalabilmesi için; Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu yük taşımakta olan bir kalçada pelvisin dengesinin sağlanabilmesi için abdüktör kas kuvvetinin vücut ağırlığı momentinin üç katı kadar bir kuvvete sahip olmasına ihtiyaç vardır.

Şekil 2.10. Sağ kalça eklemi üzerine etkiyen kuvvetler (a: abduktor kaldıraç kolu; b: vücut ağırlığı kaldıraç kolu; c: abduktor kas gücü; d: vücut ağırlığı) (26). Gluteus maksimus kasının üst lifleri, gluteus medius, minimus, obturator internus, tensor fascia late ve priformis kasları bu kas grubunu meydana getirmektedir. Abdüktör kaslar femur başı merkezi ile trochanter major’ ün lateralini birleştiren bir kaldıraç kolu aracılığı ile tek ayak üzerindeyken pelvisi horizontal bir düzlemde tutacak bir momente; yürüme ve koşma sırasında ise pelvise aynı yöne tilt verdirebilecek daha büyük bir momente sahip olabilecek bir güç meydana getirirler. Vücut ağırlığının moment kolu uzunluğu, abduktör kasın moment kolunun uzunluğunun 2,5 katıdır. Bu sebeple tek ayak üzerinde durma pozisyonunda pelvisi horizontal düzlem üzerinde simetrik olarak tutabilmek için abduktör kaslar tarafından vücut ağırlığının 2,5 katı bir kuvvet uygulanması gerekmektedir. Yürümenin duruş fazı sırasında femur başı üzerine binen yük abduktör kas kuvvetleri ile vücut ağırlığı tarafından uygulanan kuvvetlerin toplamına eşit olmakla birlikte tahmini olarak vücut ağırlığının 3 katıdır. Düz bacak kaldırma sırasında femur başında oluşan yüklenme de tahminen bu kadardır. Vücut ağırlığından gelen yükler, kalça eklemi bağlantısı ile femoral şafta aktarılır. Femur ve pelvis arasında bulunan sferik bağlantıyı meydana getiren femur boyun geometrisinin yükün aktarılmasında önemli rolü vardır. Femur boyun geometrisini meydana getiren femur boynunun uzunluğu, femoral inklinasyon ve anteversiyon açısı yük taşıma sırasında fonksiyonelliği sağlayan en önemli parametrelerdir (27). Bu parametrelerde meydana gelen değişiklikler sonucunda femur diafizine aktarılan yük dağılımında dengesizlikler oluşmaktadır.

Çeşitli çalışmalarda araştırmacılar kalça üzerine binen yükleri dinamik olarak da ölçümlemişlerdir. Bu çalışmalarda elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir;

 Yavaş yürüme sırasında topuk temasından hemen sonra kalça eklemine vücut ağırlığının üç katı kadar, parmaklar kalkarken de dört katı kadar yük binmektedir.

 Hızlı yürümede bu yükler, vücut ağırlığından daha az olmak üzere, artmaktadır.

 Koşmada, topuk temasından hemen sonra kalçaya vücut ağırlığının 7–8 katı kadar yük binmekte iken, bu oran salınım fazı başlangıcında biraz daha yüksektir.

 Kayak ile kayma esnasında, kalça eklemlerine vücut ağırlığının 4–12,4 katı kadar yük biner.

 İki ayak üzerinde dururken, kalça eklemlerine vücut ağırlığının 0,8–1 katı kadar yük biner (25).