3.Sastanak projektnog tima Razvoj metoda za određivanje karakterističnih tačaka kostiju na osnovu rentgen snimka

Određivanje karakterističnih delova femura značajnih za ortopedsku hirurgiju i implantologiju

Pregled stanja istraživanja u svetu i Srbiji

Doc.dr Stojanka Arsic

Subota, 4.10.2008 Mašinski fakultet Niš

1.Anatomski prikaz femura

2.Prikaz strukture femura kao tipične duge kosti (os longum) Značaj poznavanja strukture femura (adultnog, dečijeg):- pravilna interpretacija rentgen snimaka ,CT,MRIsnimaka i i sl-istraživanje materijala sa sličnom strukturom – za izradu implantata

2.Rentgen anatomija femura – prikaz rentgen snimaka i njihova interpretacija

3.Prikaz femura od strane ortopeda-hirurški aspekti pojedinih delova femura

4.Implantati femura

FEMURantomski delovi

struktura

FEMUR- butna kostDELOVI

1.GORNJI OKRAJAK(extremitas proximalis)“proksimalni femur”

2.TELO( corpus femoris)

3.DONJI OKRAJAK( ekstremitas distalis)“distalni femur”

Da bi se načinili implant-modeli pojedinih delova femura potrebno je istražiti i načiniti tzv geometrijski(matematički) model pojedinih delova femura, relevantnih u ortopedskoj hirurgiji

Od iiteresa su :-gornji okrajak femura-telo femura-donji okrajak femura

FEMUR- butna kost/ GORNJI OKRAJAK(extremitas proximalis)

1) Caput femoris fovea capitis femoris( lig. Capitis femoris)2) Collum femoris

3)Trochanter major4)Trochanter minor5)Linea intertrochanterica6)Crista interttrochanterica

1.gornji okrajak (ekstremitas proksimalis) tzv“proksimalni femur“Klinički značaj:-Glava femura (caput femoris) nosi zglobnu glačicu za zglob kuka (art.coxae) i spajase sa acetabulumom, zglbnom čašicom na karličnoj kosti (os coxae)-Glava femura nosi lig.capitis femoris (trofički ligament kroz koji prolazi krvni sud koji ishranjuje glavu i deo vrata femura).Ako se pokida ,naročito kad starijih osoba ,često je potrebno ugradidi veštački kuk (nekroza)-

Vrat femura (collum femoris) – česte frakture, naročito kod osteoporotičnih kostiju (menopauza, poremećaj metabolizma kalcijuma kod nekih endokrinih bolesti i sl.)- Definisali smo geometrijski(matemtički) model vrata femura –klinički značajno zbog adekvatne pozicije šrafova kojima se pričvrščžćuju delovi vrata kod fraktura vrata- trohanteri (veliki i mali) – definisati tzv.“trohanterični region“ gornjeg okrajka (proksimalnog femura)- značaj tzv. kolodijafiznog ugla- značaj tzv. subcapitalnih fraktura - rentgen anatomija proksimalnog okrajka femura

FEMUR- butna kost TELO(corpus femoris)3 strane facies anterior /prednja facies lateralis/spoljašnja facies medialis/unutrašnja3 iviceMargo lateralis/spoljašnjaMargo medialis/unutrašnjaMargo posterior/zadnja

ZADNJA IVICA“LINEA ASPERA*

LINEA ASPERA2 USNE

LABIUM EXTERNUM S. LATERALELABIUM INTERNUM S. MEDIALEU međuprostoru se pripajaju MM. ADDUCTORES

U GORNJM DELU daje 3 graneSpoljašnja ( tunerositas glutealis) M, gluteus maximusSrednja ( linea pectinea) M. pectineusUnutrašnja ( nastavlja se napred naLinea intertrochanterica)

U DONJEM DELU daje 2 graneidu prema epikondilimaograničavaju facies poplitea

2.TELO FEMURA (CORPUS FEMORIS)

Klinički značaj:-aplikovanje tzv. spoljanjeg fiksatora (MITKOVIĆ)

-definisanje geometrijskog (matematičkog ) modela tela butne kosti

- frakture tela butne kosti

FEMUR- butna kost /DONJI OKRAJAK(extremitas distalis)

Condilus lateralisCondilus medialis fossa intercondilarisLinea intercondilarisFacie poplitea

Epicondylus lateralisEpicondylus medialisFacies patellaris

ZGLOBNE POVRŠINENA GORNJEM I DONJEM OKRAJKU FEMURA

Caput femorisCondylus lateralissCondilus medialisFacies patellaris

PATELLA - sezamoidna kost2 strane – prednja i zadnja2 bočne iviceBaza ( bassis patellae)Vrh ( apex patellae)

3.DONJI OKRAJAK FEMURA tzv. „distalni femur“ Klinički značaj:-patelarna zglobna površina (facies patellaris)-jedna od zglobnih površina za zglob kolena

-kondilusi femura – spajaju se sa meniskusima i indirektno naležu na gornju zglobnu površinu tibije )jedna od zglobnih površina u zglobu kolena)

-poplitealna površina (facie poplitea) gradi prednji, koštani zid zatkolene jame (fossa poplitea) kroz koju prolaze glavni krvni sudovi i živci (a et v. poplite, N. Ischiadicus)

Struktura kosti

• Kosti su organi. Grade ih više tkiva: – koštano(kostno) tkivo – Fibrozno vezivno tkivo– Hrskavica– Vaskularno tkivo (krvni sudovi).– Limfno tkivo – Adipozno(masno) – Nervno tkivo

• Sve kosti se sastoje od gustog,čvrstog spoljašnjeg sloja poznatog kao as kompaktna kost i jednog unutrašnjeg sloja spongiozna kost – šupljine slične saću građene od trabekula.

• Kost je ekstremno dinamično tkivo !!!!

Gore: Odnos kompaktne i spongiozne kostiOdnos kompaktne i spongiozne kosti

Dole: Uvećana spongiozna kost.

Razlika između spngiozne i kompaktne kosti

Kompaktna i spongiozna kost pod svetlosnim mikroskopom

Struktura kosti

• Koštano tkivo je jedan tip vezivnog tkiva , pa se sastoji od ćelija i izvesne količine ekstracelularnog matriksa

• Kostne ćelije:1. Osteoblasti

• Ćelije koje stvaraju kost • Sintetišu i stvaraju kolagena

vlakna i druge organske komponente koštanog matriksa

• započinju proces kalcifikacije

• Nalaze se i u periostu i u endostu

Plave strelice pokazuju osteoblaste. Žute strelice pokayuju koštani matriks koji su oni upravo stvorili

Struktura kosti

2. Osteociti• Maturne(zrele)ćelije

kosti.• Osteoblasti koji ostaju

zarobljeni sekrecijom matriksa

• Dalje ne sekretuju matriks

• Odgovorni za održavanje kostnog tkiva

Žute strelice pokazuju osteocite – oni su okruženi ružičastim koštanim matriksom

Plava strelica pokazuje jedan osteoblast u procesu kada od njega nastaje osteocit

Desno, osteocit je “zarobljen”unutar ružičastog matriksa

3. Osteoklasti – Ćelije koje razaraju kostni matriks – ovaj proces se naziva

resorpcija kosti i deo je normalnog rasta kosti ,razvića, održavanja i reparacije

– Koncentrisani u endosteumu.

– Na strani ćelije koja je okrenuta površini kosti , osteoklasti sekretuju digestivne enzime koji razaraju kostni matriks.Oni pumpaju put spolja jone vodonika da bi stvorili koselo oruženje koje razara matriks .

Struktura kosti

• Kostni Matriks:– Sastoji se od organskih i neorganskih

komponenti – 1/3 organskih i 2/3 neorganskih

• Organska komponenta se sastoji od nekoliko materija koje sekretuju osteoblasti :

– Kolagena vlakna i druge organske materije

» one ( naročiti kolagen) omogućavaju gipkost kosti i sposobnost da ostanu otporne na istezanje i uvijanje

• Neorganska komponenta kostnog matriksa– Grade je uglavnom2 minerala : calcium

phosphate i calcium hydroxid. Ova dva minerala međusobno reaguju i formiraju jedinjenja hydroxyapatita.

– Kost takođe sadrži i malu količinu magnezijuma ,fluora i natriuma

– Ovi minerali daju kostima karakterističnu čvrstinu i sposobnost da trpe pritisak

3D prikaz molekula kolagena . Štapićast molekuli leže u jednom kružnom aranžmanu koji služi kao kalup za mineralizaciju kosti.Minerali kosi se talože u šupljinama .

Kolagena vlakna na uzdužnom i poprečnom preseku zauzimaju prostor između tamnih ćelija kosti

Delovi duge kosti(os longum)

• Telo(corpus) • 2 okrajka: proksimalni i distalni • Telo(corpus) se naziva diaphysis.

– Građeno je od debelog omotača kompaktne kosti koji okružuje centralnu medularnu šupljinu

• Kod odrasle osobe , medularna šupljina je ispunjena masnim tkivom -žuta kostna srž.

• Okrajci kosti se nazivaju epiphyses– Tanki sloj kompaktne kosti pokriva

unutrašnju površinu spongiozne kosti – Zglobne površine na epifizama pokrivene

su hijalinom hrskavicom koja se naziva zglobna hrskavica .Ona oblaže okrajke kosti i redukuke frikciju u toku pokreta

Građa duge kosti

• Spoljašnja površina cele kosti sem zglobnih površina na epifizama pokrivena je dvoslojnom membranom koja se naziva periosteum.– Spoljašnji fibrozni sloj čini gusto

iregularno vezivno tkivo – unutrašnji celularni sloj sadrži

osteoprogenitorne ćelije i osteoblaste – Periosteum je bogato snabdeven nervnim

vlaknima, krvnim i limfnim sudovima • Oni ulaze u kost preko foramen nutritium

koji se nalazi na telu kosti

– Periosteum je spojen sa kostnim matriksom preko jakih traka kolagena

Struktura duge kosti

• Unutrašnje površine kosti pokrivene su finom vezivno tkivnom membranom koja se naziva endosteum.– Pokriva trabekule spongiozne kosti u medularnim

kanalima i oblaže kanale koji prolaze kroz kompaktnu kost

– Sadrži i osteoblaste i osteoklaste

Kostna srž• Kostna srž je opšti naziv(termin) za

meko tkivo koje ispunjava medularni kanal duge kosti , prostore unutar spongiozne kosti i velike Haversove kanale

• Postoje 2 osnovna tipa : crvena i žuta

• Crvena kostna srž = tkivo koje stvara ćelije krvi = hematopoietično tkivo

• Crvena kostna srž izgleda kao krv ali ima gušću konzistenciju .

• Sastoji se od fine mešavine retikularnog tkiva saturiranog nezrelim crvenim krvnim zrncima i rasutim adipocitima

Crvena kostna srž i

kompaktna kost

Distribucija kostne srži

• Kod dece , medularni kanal skoro svake kosti je ispunjen crvenom kostnom srži

• Kod mladih i srednjovečnih odraslih osoba ,telo dugih kostiju ispunjeno je masnom žutom kostnom srži – Žuta kostna srž više ne stvara

ćelije krvi ,iako u slučaju teške hronične anaemije,ona se može transformisati ponovo nazad u crvenu kostnu srž

• Kod odraslih osoba , crvena kostna srž se nalazi ograničeno u aksijalnom skeletu ,pektoralnom prstenu i , proksimalnim okrajcima humerusa i femura

Kompaktna kost i kostna srž

Microskopska struktura

kompaktne kosti

• Sastoji se od multiplih cilindričnih strukturalnih jedinica koje se nazivaju osteoni ili Haversov sistem

• Osteoni su poput jastuka koji održavaju težinu tela a koji su aranžirani paralelno jedan drugom duž uzdužne osovine kompaktne kosti

Dijagram prikazuje telo duge kosti na poprečnom prreseku.Svaki žuti krug predstavlja jedan osteon . Plavo predstavlja dodatni matriks koji ispunjava prostor između osteona Belo u sredini je medularna duplja.

Osteoni

• Svaki osteon se sastoji od jednog cenralnog kanala ,poznatog kao Haversov kanal, koji je okružen koncentričnim slojevima kalcifikovanog kostnog matriksa – Haversovi kanali dozvoljavaju prolaz za

krvne sudove ,limfne sudove i nervna vlakna

– Svaki od koncentričnih matriksnih “tubusa”(cevi) koji okružuje Haversov kanal naziva se lamella.

– Sva kolagena vlakna u pojedinoj lameli idu u jednom pravcu ,dok kolagena vlakna u susednoj lameli idu u suprotnom smeru.Ovo omogućava da kost bolje pruža otpor silama uvijanja.

Perpendikularno na Haversove kanale pružaju se Volkmannovi kanali . Oni povezuju krvne sudove i živce u periostu sa onima u Havesovim kanalima i medularnoj šupljini .

Osteoni

• Između intaktnih osteona nalaze se inkompletne lamele koje se nazivaju intersticijalne lamellae. One ispunjavaju prostore(šupljine) između osteona ili su ostaci remodelovanja kosti

• Postoje takože i circumferentne lamellae koje se pružaju oko cirkumference tela kosti Postoje i unutrašnje cirkumferentne lamele koje okružuju endosteum i spoljašnje cirkumferentne lamele baš unutar periosta .

• Pauku - slični osteociti ispunjavaju male šupljine poznate kao lacunae na spoju lamela . Mali kanali nazvani canaliculi spajaju lakune jednu sa drugom i sa centralnim kanalom

• Canaliculi omogućavaju osteocitima razmenu hranljivih materija ,krajnjih produkata metabolizma i hemijskih signala između sebe preko intercelularnih spojeva poznatih kao dezmozomi (eng. gap junctions).

Kompaktna kost

Haversovi kanali , koncentrične lamele , intersticijalne lamele , lacunae i canaliculi.

Microskopska structura spongiozne

kosti• Izgleda loše organizovana u

odnosu na kompaktnu kost .• Nema osteone.• Trabeculae su poređane duž

položaja pritiska i pokazuju izrazito ukršteno grananje

• Trabeculae su građene od nekoliko slojeva ćelija i sadrže nepravilno aranžirane lamele i osteocite međusobno povezane kanalikulusima .

• Nema Haversovih ni Volkmanovih kanala!

Klinički sindromi

• Osteomyelitis

Kliničke slike • Osteoporosis

– Grupa obolenja kod kojih dolazi do resorpcije kosti brže nego što se kost stvara (deponuje)

– Masa kosti se smanjuje i kost postaje sve više porozna.

– Kompresione frakture pršljenova i frakture femura su česte

– Najčešće se viđaju u žena u postmenopauzi jer se kod njih rapidno smanjuje sekrecija estrogena ; Estrogen stimuliše osteoblaste a inhibira aktivnost osteoklasta.

Stanje istraživanja u svetu i Srbiji Na internetu pretraženi radovi vezani za geometrijske modele gornjeg okrajka femurasa posebnim osvrtom na vrat femura (zahtev profesora Mitkovića)

-skenirano 15 femura iz kolekcije Instituta za anatomiju, Medicinskog fakulteta u Nišu

- načinjen geometrijski (matematički) model vrata femura (Mr.sci. Miloš Stojković)-radovi uglavnom na : osteoporotičnim kostima – kontrolne kosti zdravih osoba

- razmatrane polne i rasne (etničke ) razlike u strukturi pojedinih delova proksimalnog femura i diskutovan njihov značaj za pojavu fraktura vrata femura

- istraživanja sprovedena na:- tzv.“suvim modelima kostiju“ – kosti iz anatomskih zbirki

-na rentgem snimcima

-na CT i MRI snimcima

-na ultrazvučnim snimcima

-definisani karakteristični geometrijski parametri proksimalnog okrajka značajni za izradu njegovog matematikog modela

PLAN RADA ZA OKTOBAR- Napisati rad vezan za geometrijski model proksimalnog

okrajka femura i poslati ga za štampu

-Na sastanku projektnog tima odrediti časopis u kojem će rad biti štampan (R51,R52)

-Definisati parametre za izradu geometrijskog(matematičkog ) modela tela femura

-Definisati parametre za izradu geometrijskog(matematičkog ) modela distalnog okrajka femura

Nis,4.10.2008 Doc.dr Stojanka Arsić