Новая механика тазобедренного сустава

 

Новая механика тазобедренного сустава

Архипов-Балтийский С.В.

Связка головки бедра – постоянный элемент опорно-двигательной системы. Она располагается в ацетабулярной части тазобедренного сустава и соединяет головку бедренной кости с дном ямки вертлужной впадины. Несмотря на исключительный объем накопленной информации о тазобедренном суставе, вопрос о функции связки головки бедра остается открытым до сих пор [3, 6]. Связке головки бедра приписываются как механические, так и немеханические функции [1, 4, 6], однако единства во мнениях не наблюдается. С нашей точки зрения, связка головки бедра исключительно важна для функционирования тазобедренного сустава [2]. Разрешение данного вопроса позволяет в корне пересмотреть механику тазобедренного сустава, открывает пути для создания более совершенной его математической модели, как в норме, так и при патологии.

С целью уточнения механики тазобедренного сустава создана его трехмерная модель оригинальной конструкции. Основой бедренной части модели стал однополюсной эндопротез тазобедренного сустава Thompson. Его ножка с планкой, имитирующей большой вертел, установлена вертикально и закреплена на кольцевидном основании. В соответствии с диаметром головки выполнена металлическая модель вертлужной впадины, имевшая вид толстостенной сферической оболочки с цилиндрическим стержнем с отверстиями. Внутри ее выбрано фасонное углубление, напоминающее по форме ямку и вырезку вертлужной впадины, а снаружи присоединена планка, имитирующая крыло подвздошной кости. Главной особенностью данной трехмерной модели тазобедренного сустава явилось включение в конструкцию аналога связки головки бедра (крученый капроновый шнур). Одним концом он надежно соединялся с отверстием в центре фасонного углубления модели вертлужной впадины, а другим – с головкой бедренной части модели.

На головку бедренной части модели устанавливалась модель вертлужной впадины. При этом отмечено, что она была не стабильна и стремилась опрокинуться. Для стабилизации системы планки бедренной и вертлужной частей соединялись безменом пружинным циферблатным (БПЦ-10-01 выпущен Минским заводом «Эталон»). Пружина безмена, по нашей мысли, имитировала действие отводящей группы мышц тазобедренного сустава. С целью моделирования действия веса тела в одноопорном ортостатическом положении, к цилиндрическому стержню модели вертлужной впадины подвешивался груз массой 2 кг. После прекращения возникшего движения производилось считывание показаний прибора, которые в среднем составили 4 кг (Рис.1, а). Было отмечено, что в результате добавления аналога связки головки бедра тазовая часть модели находилась в устойчивом равновесии даже в отсутствии безмена, а при его наличии стрелка устройства не отклонялась даже при подвешивании груза в 2 кг (Рис.1, б) (см. также: www. enet.ru / ~archipov/).

Рис.1, а). Нагруженная модель тазобедренного сустава без аналога связки головки бедра.

Рис.1, б). Нагруженная модель тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедра.

До сих пор считалось, что в одноопорном ортостатическом положении тазобедренный сустав функционирует как рычаг первого рода. Таз удерживается в горизонтальном положении за счет отводящей группы мышц. Нагруженными являются верхние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины. При этом суммарная нагрузка на тазобедренный сустав равна учетверенной массе тела [5, 7]. Анализируя наши эксперименты, установлено, что в ортостатическом положении с опорой на одну ногу, а также в средине одноопорного периода шага тазобедренный сустав функционирует как рычаг второго рода. Это обеспечивается за счет натяжения связки головки бедра, которая ограничивает приведение бедра, наклон таза в неопорную сторону и разгружает отводящую группу мышц. Благодаря связке головки бедра происходит замыкание тазобедренного сустава во фронтальной плоскости. При этом основная нагрузка приходится на нижние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины. Согласно приблизительным расчетам, плечо силы реакции связки головки бедра относится к плечу веса тела как 1:3. Соответственно, результирующая сила (F3), воздействующая на нижний сектор головки бедренной кости, составляет в покое удвоенный вес тела:

F3 = F2 - F1

где F1 – вес тела, F2 – вертикальная составляющая силы реакции связки головки (Рис.2).

Рис.2. Принципиальная схема условий равновесия тазобедренного сустава в одноопорном ортостатическом положении.

В одноопорном ортостатическом положении стремление натянутой связки головки бедра к вертикальности стабилизирует таз в горизонтальной и сагиттальной плоскости. Означенное создает предпосылки для устойчивости одноопорного ортостатического положения. Связка головки бедра также обеспечивает разворот таза вперед в одноопорном периоде шага, определяет ритмичность и цикличность ходьбы, снижает ее энергоемкость. Уточнение механики тазобедренного сустава позволяет пересмотреть взгляды на патогенез, диагностику и лечение заболеваний тазобедренного сустава: коксартроз, асептический некроз головки бедра, врожденный вывих бедра, болезнь Пертеса, юношеский эпифизеолиз головки бедренной кости. Кроме этого, мы получаем новые возможности для совершенствования конструкции эндопротеза тазобедренного сустава, разработки новых способов лечения травм и заболеваний тазобедренного сустава, математического прогнозирования их последствий. 

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Полесская центральная районная больница, ул.Советская д.4, 238630, г. Полесск, Калининградская область, Россия. тел. 011-58-35355. E-mail: archipovkgd@mail.ru , postmaster@archipov.koenig.ru

Литература:

1. Ансеров Н.И. Кровоснабжение головки и шейки бедра // Журн. теоретич. и практич. мед. – 1927. – Т.2. – №5 – 6. – С. 521-548.

2. Архипов-Балтийский С.В. Ligamentum capitis femoris – ligamentum incognita. – Калининград, 2004. – 112 с.

3. Николаев Л.Н. Роль круглой связки тазобедренного сустава // Мед. журнал. – 1922. – Т.3 – №1-2-3. – С. 10-12.

4. Перлин Б.З., Андриеш В.Н., Бибикова Л.А. Иннервация тазобедренного сустава человека в норме и при туберкулезном коксите. - Кишинев: Штиинца, 1977. – 164 с.

5. Bombelli R. Structure and function in normal and abnormal hip: how to rescue mechanically jeopardized hip. – 3-rd. ed., rev. and enl. p. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 1993. – 221 p.

6. Byrd T.J.W. Operative hip arthroscopy. – New York, Stuttgart: Thieme, 1998. – 220 p.

7. Pauwels F. Gesammelte Abhandlung zur funktionellen Anatomie des Bewegungsapparates – Berlin, Heidelberg, New York: Springer-verlag, 1965. – 543 p.

Ключевые слова:

биомеханика, роль, функция, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Новая механика тазобедренного сустава. Медэлектроника-2004. Средства медицинской электроники и новые медицинские технологии. Материалы Международной научно-технической конференции. Минск: БГУИР, 2004:82-5.

Примечания:

Тезисы опубликованы после августа 2004 года. Это одна из первых публикаций, посвященных исследованию функции ligamentum capitis femoris (LCF) на механических моделях, открывающая перспективы создания эндопротезов тазобедренного сустава с аналогом данной структуры. Подробнее воззрения автора были изложены в монографии «Рассуждение о морфомеханике» (2004).

Сайт www. enet.ru / ~archipov «Морфомеханика» в настоящее время доступен в архиве [web.archive.org]

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Биомеханика и морфомеханика