Hand Therapy Review CourseCurtis National Hand Center

Baltimore, MD

October 7-9, 2016

Anatomy and Kinesiology of the Hand 

Jane Fedorczyk, PT, PhD, CHT, ATC 

Upper Quarter Consists of:

Cervical Spine & Thorax Provide Support for Upper Limb Function

Shoulder Complex:  Hand Placement

Elbow Complex:       Hand Placement

Wrist Complex:        Base for Prehension

Hand:                         Prehension or Grasp

The Hand: Complex Motor Tasks, 

Interaction/Perception with Environment Hand Osteology 

• 19 bones distal to the carpus• 5 Metacarpals (I‐V)

• 3 Phalanges (II‐V)• 2 Phalanges (I)

Arthrology of the Hand 

• Interphalangeal (IP) Joints

• Metacarpal Phalangeal (MCP) Joints

• Carpometacarpal (CMC) Joints

CMC Joints 

• Saddle Joints (2 df)• Thumb & Digit V

• Flex/Ext (ll to palm)

• Abd/Add ( to palm)• Opposition net effect

• Plane Joints (1 df)• Digits II‐IV• Flexion/Extension

CMC Joints: function

• Saddle joints are responsible for positioning thumb and little finger for opposition or prehension.

• In the digits, CMC motion increases from radial to ulnar side of the hand; contributes to hollowing/cupping of palm to conform to objects.

• Less mobility of the II and III is thought to be a functional adaptation to enhance ECRL/ECRB and FCR muscle activity. 

1st CMC Joint or Basal Joint or Trapeziometacarpal Joint

Thumb OsteokinematicsMotion of the CMC Joint of the Thumb: Extension, Flexion, Abduction

Composite FlexionHitchhiking

Grasping Wide Jar

Thumb Arthrokinematics

Extrinsic and Intrinsic Tendon Forces Cooney, et al. 1977

• Joint compression forces averaged 12 kg at the CMC joint during simple pinch with 1 kg of applied force

• Compression forces of as much as 120 kg may occur at the CMC joint during strong grasp

Palmar/Volar Ligament of the 1st CMC 

MCP Joints

Condyloid Joints:

flexion/extension

abduction/adduction

Digits II‐V

• Motion increases radial to ulnar in digits

• 0/90‐110 degrees

• Hyperextension consistent across digits;

varies among individuals

MC P1

MCP Joints: Thumb

• MP joint motion varies widely amongst individuals

• Abduction, adduction, and long axis rotation function to provide additional range for opposition to enhance grasp and prehension. 

• Axial rotation allows for pad to pad prehension.UCLTear

rotation

Ligaments of the MCP Joints

• Loose Joint Capsule

• Volar Plate

• Collateral Ligaments

• Proper• Accessory 

MCP Joint: Collateral Ligaments 

• Due to cam‐shaped  metacarpal head, the collateral ligaments are:

• Taut in Flexion• Slack in Extension

• Collateral ligament length maintained @ 45‐70° flexion

IP Joints: Structure and Function

Amount of DIP

motion varies

Among

individuals;

60‐80°common

PIP and DIP joint have similar configuration

Supporting structures:joint capsule collateral ligamentsvolar plate

PIP most important jointfor hand function

Volar Plate

• Enhances joint stability

• With flexion, proximal portion buckles/folds like accordion

• Stability of volar plate enhanced by attachment of collateral ligaments

Volar Plate Structure

Critical Corner

Critical Corner

Disruption of the Critical Corner leads to dorsal dislocation (PIP Joint Instability)

Volar Plate

• Fixed flexion, redundant layers thicken; lead to contracture

• Flexor tendons may adhere to volar plate

• Hyperextension injury• Flexor tendon injury

Protected Position of the Hand 

• MCPs 40‐70° Flexion

• Maintain Length of Collaterals 

• IPs 0° Extension• Prevent Volar Plate Contracture

• Wrist 0°

• Avoid Increased CT Pressure

• Open 1st Web Space

Musculature

• Extrinsics of the Digits• Flexors: FDS, FDP• Extensors: EI, EDM, ED

• Extrinsics of the Thumb

• EPL, EPB, APL, FPL

• Intrinsic of the Hand • Lumbricals, Interossei

• Hypothenar and Thenar Muscles

Extensors: Superficial Layer

Brachioradialis

ECRL 

ECRB

ECRL/ECRB tendons2nd compartment 

ExtensorsDeep Layer  

Abductor PollicisLongus

Extensor PollicisBrevis 

Lister’s Tubercle 

Extensor Pollicis Longus

Digital Flexors: FDP, FDS, FPL

☺

Flexor Digitorum Profundus

Carpal Tunnel

Extrinsic Flexors: FDS and FDP

• Synovial linings decrease friction in tight places (CT and FDS bifurcation)

• Function is dependent on intact gliding structures; sheaths and pulley system can enhance or impede gliding

Tendon Sheath

Extrinsic Flexors: FDS and FDPLength Tension Issues

• FDS and FDP are dependent on wrist position to enhance function;35°‐40°ext for maximum grip

• ECRB provides counterbalance to prevent wrist flexion; ECRL contributes  with power grip 

General Observation: Tenodesis

Flexor Tendon Pulley System

Maintains tendons and sheath close to bone to prevent bow stringing and enhance mechanical advantage

Flexor Tendon Pulley System

• A2 and A4 most crucial 

• Loss will result in decreased flexion ROM and grip strength

A2

A4

Flexor Tendon Pulley System

Loss will result in

decreased flexion 

ROM and 

grip strength

Vincula 

Trigger Finger

Flexors vs. Extensors

• Extensor do not have 

a pulley system

• “Bow stringing” at extensor retinaculum

• All extensor tendons are extrasynovial except for zone 7

Extrinsic Extensors: 6 Compartments

I APL and EPB

II  ECRL and ECRB

III EPL

IV EDC and EIP

V EDMQ

VI ECU

Separation occurs at retinaculum.

1st Dorsal Compartment: Site of DeQuervain’s

Extrinsic Extensors

• EIP and EDM add independent function not strength

• ED can produce IP extension if MPs blocked in slight flexion

Juncturae Tendinae

• Link EDC to prevent independent function

• Maintain dorsal placement of extensors tendons over MPs during flexion

http://www.lambchop.tv/

Bet You Can’t Extensor Mechanism

• EDC flattens into extensor hood just distal to MCP joint

• Central tendon inserts onto base 

of middle phalanx

• Lateral bands arise at PIP joint and reunite into terminal tendon

Extensor Mechanism

• ORL arises from the A2 pulley near proximal phalanx

• ORL lies volar to PIP joint and dorsal to DIP joint

• Intrinsics contribute 

to the lateral bands

Extensor Mechanism

• Oblique Retinacular Ligaments (ORL)• Synchronous IP flexion or extension

Boutonniere Deformity is a clinical example of a disruption of the extensor mechanism

Swan Neck Deformity 

Intrinsics of the Digits 

• Support Arches of the Hand:transverse, longitudinal, oblique

• Contribute to production of grip strength; about 50%

• Small muscles with large cross‐sectional area; capable of large force production

Intrinsics of the Digits Lumbricals

Originate from FDP

tendons and insert 

into lateral bands

Hypothenar

• AbDM• FDM• ODM

Transverse Carpal Ligament (TLC) serves as point of attachment of some intrinsic muscles

ThenarEminence

HypothenarEminence

Intrinsics of the Digits • Interossei 

(Dorsal and Palmar)• With MCPs extended primarily abd/add

• With MCPs flexed primarily MP flexors

Intrinsics of the Thumb

Thenar Muscles (median nerve)

• Abductor Pollicis Brevis• Flexor Pollicis Brevis• Opponens Pollicis

• Involved in placement and stabilization for prehension

Adductor Pollicis (ulnar nerve)

• responsible for power/strength 

Thenar

AdductorPollicis

FBP

OP deep to FBP and ABP

Hard to separate these muscles outfunctionally – therefore recommendtesting as a group

Froment’s Sign

• FPL substitutes for weak AdP

• Indicates ulnar nerve lesion

Arches of the Hand

• Proximal Transversce Arch

• Distal Transverse Arch

• Longitudinal Arch

Prehension

• Grasp and Pinch

Grasp

• Types of Grasp• Hook• Spherical• Cylindrical

Types of Pinch

• Tip to tip

• Pulp to pulp

• Lateral or key

• Chuck • three‐point chuck

Components of Grip and Pinch

• Strength• Extrinsic and Intrinsic

• ROM

• Tendon Gliding

• Lymphatic Function

• Motor Control

• Motor plan

• Timing• Recruitment

• Coordination

• Stable Base especially wrist and thumb

• Load Transfer• Quality of bone and articular cartilage

• Innervation• Sensation• Vascularity• Skin Integrity

Median Nerve Innervation

• FDS

• Lumbricals (II, III)

• AbPB

• OP

• FPB (superficial head)

• Pronator Teres (PT)

• FCR

Anterior Interosseous

• FDP  II (III)

• FPL

• Pronator Quadratus

Ulnar Nerve Innervation

• DI and PI

• Lumbricals IV, V

• AdP

• FPB (deep head)

• Hypothenar:• AbDM• FDM• ODM

• FCU

• FDP IV, V (III)

Radial Nerve Innervation

Posterior Interosseous

• EDC

• EPL

• EPB

• APL

• EIP

• EDM

• ECU

• Supinator

• ECRL

• ECRB