К основному контенту

Автостабилизация таза в горизонтальной плоскости


Автостабилизация таза в горизонтальной плоскости

Архипов-Балтийский С.В. 

Цель: предыдущими нашими исследованиями (см. www. enet.ru /~archipov/) установлено, что важную роль в механике ходьбы и поддержании одноопорного ортостатического положения принадлежит связке головки бедра. Являясь важной функциональной связью тазобедренного сустава, связка головки бедра способна ограничивать приведение бедра и, будучи натянутой, замыкает сустав во фронтальной плоскости. В норме это наблюдается в одноопорном ортостатическом положении, для которого характерно приведение бедра и наклон противоположной половины таза вниз, что косвенно подтверждает подключение связки головки бедра к поддержанию устойчивого равновесия тела. Вместе с тем, кроме жестко фиксированного приведения бедра во фронтальной плоскости, отмечается и постоянство позиции таза не только во фронтальной, но и в горизонтальной плоскости. Целью данной работы стало экспериментальное уточнение участия связки головки бедра в автостабилизации таза в горизонтальной плоскости при одноопорном ортостатическом положении.

Материал и методы: нами была создана трехмерная модель тазобедренного сустава. Основой ее стал однополюсной эндопротез тазобедренного сустава, закрепленный на кольцевидном основании. В соответствии с диаметром головки выполнена металлическая модель вертлужной впадины в виде 1/2 части толстостенной сферической оболочки, снабженной в области вершины цилиндрическим стержнем с отверстиями. Внутри сферической оболочки выбрано фасонное углубление, напоминающее по форме ямку и вырезку вертлужной впадины. Вблизи от центра фасонной выточки выполнено сквозное отверстие, соответствующее по локализации проксимальной области крепления связки головки бедра. В качестве аналога связки головки бедра использован плетеный капроновый шнур диаметром 5 мм. Одним концом он соединялся с вертлужной частью модели, будучи пропущенным через отверстие в ее фасонной выточке. Другой же его конец проводился через сквозное отверстие в головке бедренной части модели и после сборки модели закреплялся. На описанной модели с аналогом связки головки бедра и без такового проверялся объем возможных движений вертлужной части в горизонтальной плоскости. Затем к цилиндрическому стержню вертлужной части модели подвешивался небольшой груз массой 0.5 кг, после чего вертлужная часть модели плавно отклонялась в горизонтальной плоскости на угол 30° в одном и в другом направлении. Это имитировало вращение таза в горизонтальной плоскости вокруг головки неподвижного опорного бедра в стойке на одной ноге. При достижении крайних положений ротации в шарнире модели тазобедренного сустава отслеживались направления и величины возникающих спонтанных движений вертлужной части модели.

Результаты: наши эксперименты показали, что в отсутствии аналога связки головки бедра полный объем движения в узле подвижности модели в горизонтальной плоскости составил около 120°. В крайних положениях он ограничивался непосредственным контактом шейки бедренной части модели с торцом вертлужной части модели. При проверке объема движений в горизонтальной плоскости во избежание спонтанного разъединения узла подвижности модели, экспериментатору необходимо было постоянно удерживать вертлужную часть, не допуская ее падения. Введение в конструкцию аналога связки головки бедра обеспечивало стабильность модели во фронтальной плоскости. Под действием силы тяжести вертлужная часть отклонялась вниз. Аналог связки головки бедра натягивался, что приводило к замыканию узла подвижности модели во фронтальной плоскости. При этом вертлужная часть модели всегда принимала положение в горизонтальной плоскости, в котором длинная ее ось оказывалась сонаправлена оси шейки бедренной части модели. Полный объем возможных движений вертлужной части модели в горизонтальной плоскости составил около 80° и ограничивался аналогом связки головки бедра. Замечено, что при отклонении вертлужной части модели в горизонтальной плоскости в обоих направлениях она двигалась вверх и латерально по дуге относительно точки крепления аналога связки головки бедра к головке бедренной части модели. При отклонении вертлужной части в горизонтальной плоскости до угла 30º от средней линии центральная ось этой части модели спонтанно отклонялась вверх до угла 30º от горизонтали. Дальнейшая попытка вращения в горизонтальной плоскости приводила к еще большему отклонению вертлужной части модели во фронтальной плоскости вверх. Проводя параллели с реальным тазобедренным суставом, можно констатировать, что при натяжении связки головки бедра в позиции максимально возможного приведения, вращение в горизонтальной плоскости (супинация-пронация) вызывает спонтанное отведение бедра. При фиксированном бедре ротация таза в горизонтальной плоскости неизбежно должна приводить к отклонению его противоположной половины вверх во фронтальной плоскости. Устраняя удержание рукой вертлужной части модели в положении максимального вращения в горизонтальной плоскости, означенная часть модели под собственным весом спонтанно начинала двигаться по дуге в обратном направлении медиально и вниз, стремясь занять среднее положение. Описанный эффект спонтанной ротации вертлужной части модели в горизонтальной плоскости оказывался более энергичным и заметным при подвешивании даже небольшого груза (0,5кг). Вне зависимости от того, в какую сторону изначально отклонялась вертлужная часть модели, после прекращения возникавшего обратного спонтанного движения вертлужная часть модели всегда занимала одно и то же – наиболее низкое среднее положение.

Заключение: описанный эксперимент доказывает, что связка головки бедра участвует в ограничении объема вращательных движений в тазобедренном суставе в горизонтальной плоскости. Выявлено, что в одноопорном ортостатическом положении при замыкании тазобедренного сустава во фронтальной плоскости за счет натяжения связки головки бедра присутствует эффект спонтанного вращения таза в горизонтальной плоскости в направлении от крайнего положения к среднему, в котором происходит автостабилизация таза. Это обусловлено тем, что в данной позиции центр массы тела занимает наиболее низкое положение из возможных в созданных условиях. Отклонение таза в горизонтальной плоскости при замкнутом во фронтальной плоскости тазобедренном суставе вызывает подъем общего центра массы тела над опорой. Таз, соединенный с головкой опорного бедра натянутой связкой головки бедра, оказывается подобным маятнику с верхней точкой подвеса, выведенного из вертикального положения. Взаимодействие силы реакции связки головки бедра, силы тяжести и сил реакции суставных поверхностей приводит к появлению результирующей силы, действующей в горизонтальной плоскости. Именно она и вызывает спонтанную ротацию таза в горизонтальной плоскости, автоматически стабилизируя его в среднем положении.

Резюме: экспериментально доказан эффект спонтанной ротации таза в горизонтальной плоскости при замыкании тазобедренного сустава во фронтальной плоскости в одноопорном ортостатическом положении натянутой связкой головки бедра. Благодаря натяжению связки головки бедра в одноопорном ортостатическом положении происходит автостабилизация таза всегда в одной и той же средней позиции с наиболее низким расположением общего центра массы тела. 

Автор:

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

Полесская центральная районная больница, Полесск, Калининградская область, Россия

Ключевые слова:

эффект, функция, эксперимент, биомеханика, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Автостабилизация таза в горизонтальной плоскости. «Инновационные технологии в травматологии и ортопедии». Материалы Краевой научно-практической конференции. Хабаровск, 2005:37-9.

Примечания:

Публикация посвящена исследованию на механической модели тазобедренного сустава эффекта ligamentum capitis femoris названного – авторотация таза, спонтанного предсказуемого движения в горизонтальной плоскости.

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

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Биомеханика и морфомеханика

Комментарии

Популярные статьи

Эксперименты на рычажной модели

  Эксперименты на рычажной модели тазобедренного сустава Согласно современным представлениям, тазобедренный сустав , articulatio coxae , в одноопорной ортостатической позе функционирует как аналог рычага первого рода, что зачастую для наглядности иллюстрируется изображением рычажных весов ( Pauwels F ., 1973). С целью дальнейшего изучения биомеханики нижней конечности мы изготовили упрощенную рычажную модель тазобедренного сустава (Рис. 1).   Рис. 1. Рычажная модель тазобедренного сустава (вид с поворотом в 3/4); обозначения: 1 – основание, 2 – грузовая мачта, 3 – кронштейн грузовой мачты, 4 – рычаг, 5 – нагрузка, 6 – динамометр, 7 – серьга динамометра. Рычажная модель тазобедренного сустава выполнена из металлических планок. Она имела горизонтальное основание. К нему прикреплялась грузовая мачта, в верхней точке которой имелся кронштейн. К средней части грузовой мачты присоединялся на горизонтальной оси рычаг, который имел возможность свободного вращения во фронтальной плоскости.

927-942Arabic Bible

  Фрагмент книги Берешит (Вначале) в переводе на арабский, который произвел Саадия Гаон (927-942). В тексте на арабском языке содержатся упоминания о ligamentum capitis femoris ( LCF ) животного и человека. Краткий комментарий смотри ниже. Перевод на английский доступен по ссылке: 927-942Arabic Bible . Цитата. [ a ra] التكوين 32:32 ( источник : 1653WaltonB, p. 145) Современные редакции: لذلك لا يأكل بنو اسرائيل عرق النّسا الذي على حقّ الفخذ الى هذا اليوم . لانه ضرب حقّ فخذ يعقوب على عرق النّسا ( источник : arabicbible.com ) لِذَلِكَ لا يَاكُلُ بَنُو اسْرَائِيلَ عِرْقَ النَّسَا الَّذِي عَلَى حُقِّ الْفَخِْذِ الَى هَذَا الْيَوْمِ لانَّهُ ضَرَبَ حُقَّ فَخْذِ يَعْقُوبَ عَلَى عِرْقِ النَّسَا (источник: copticchurch . net ) Перевод [ Rus ] Бытие 32:32 Точное переложение на русский язык в настоящее время недоступно нашему проекту. Выявлен перевод ключевого термина, обозначающего LCF : النّسا   ~ седалищный ( подробнее см. комментарий). Sa ʻ adia   ben   Joseph .  Pentateuch . 1600 , с

Новости в сети интернет (2004 год)

  Новости в сети интернет Архипов-Балтийский С.В. Содержание 1. Переворот в механике тазобедренного сустава 2. Обозначено новое научное направление 3. Установлена неизвестная ранее закономерность 4. Уточнение ключевых определений биологии 5. Новая трактовка значения сна 6. Уточнена функция связки головки бедра   1. Переворот в механике тазобедренного сустава Установлено, что в ортостатическом положении с опорой на одну ногу, а также в середине одноопорного периода шага, тазобедренный сустав функционирует как рычаг второго рода. Это обеспечивается за счет натяжения связки головки бедра, ограничивающей приведение бедра и наклон таза в неопорную сторону. 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. До сих пор считалось, что в одноопорном ортостатическом положении тазобедренный сустав функционирует как рычаг первого рода. Таз удержива

922-722bcElohist

  Фрагмент книги Берешит (Бытие) утраченного библейского источника Элохист, начертанного палеоеврейским письмом. Вариант древнейшего описания повреждения ligamentum capitis femoris ( LCF ) и причины хромоты возрастом 922-722 гг. до совр. эры. Краткий комментарий смотри ниже. Перевод на английский доступен по ссылке: 922-722 bcElohist . Цитата . [ Paleo-Hebrew ] Elohist . Bereshit 32:32-33 (источник: 5784 Moshe   Ben   Amram , стр. 41; правка наша ) Перевод [ Rus ] Элохист. Берешит 32:32-33 И засияло ему солнце, когда он проходил Пынуэйл; а он хромал на бедро свое. Поэтому не едят сыны Исраэйлевы сухой жилы, которая из сустава бедра, до нынешнего дня , потому что коснулся тот сустава бедра Яакова в жилу сухую. (наша правка-реконструкция версии 1978БроерМ_ЙосифонД, Берешит 32:32-33; сохранен текст 922-722 гг. до совр. эры, принадлежащий утраченному библейскому источнику «Элохист») Moshe Ben Amram. Pentateuch in Paleo-Hebrew, 5784. Внешние ссылки Moshe Ben Amram. Pentateuch in Pal

Моделирование одноопорной ортостатической позы при коксартрозе с горизонтальным положением таза

    Моделирование одноопорной ортостатической позы при коксартрозе с горизонтальным положением таза [1] . Введение [2] . Моделирование одноопорной ортостатической позы при коксартрозе без наклона таза в сагиттальной плоскости [3] . Моделирование одноопорной ортостатической позы при коксартрозе с наклоном таза вперед [4] . Моделирование одноопорной ортостатической позы при коксартрозе с наклоном таза назад   [1] . Введение В настоящей серии экспериментальных исследований предпринято изучение взаимодействия связок и мышц тазобедренного сустава, articulatio coxae , при коксартрозе в одноопорной ортостатической позе с горизонтальным положением таза, pelvis . Для постановки опытов нами использована модифицированная модель тазобедренного сустава , которая содержала бедренную часть и объемную тазовую часть с прикрепленной к ней нагрузкой 1 кг. Последняя моделировала действие веса тела и присоединялась к крайнему отверстию грузового кронштейна, находящемуся на уров

Моделирование начала двухопорного периода шага при коксартрозе

  Моделирование начала двухопорного периода шага при коксартрозе [1] . Введение [2] . Моделирование начала второго двухопорного периода шага при коксартрозе [1] . Введение В настоящей серии экспериментов предпринято изучение взаимодействия связок и мышц тазобедренного сустава, articulatio coxae , в начале двухопорного периода шага при коксартрозе. Для постановки опытов нами использована  модифицированная механическая модель.  Конструкция содержала бедренную часть и объемную тазовую часть с прикрепленной к ней нагрузкой 1 кг. Последняя моделировала действие веса тела и присоединялась к крайнему отверстию грузового кронштейна, находящемуся на уровне изображения межпозвонкового диска L 5- S 1 позади плоскости объемной тазовой части. Точка расположения груза воспроизводила общий центр масс тела, локализующийся медиальнее, выше и позади от тазобедренного сустава, articulatio coxae .   Модель воспроизводила функцию трех основных групп мышц тазобедренного сустава, articul

8cent.bcHomer.

  Фрагмент поэмы Гомера Илиада ( Ὅμηρος . Ἰλιάς , ок. 8 в. до совр. эры). Поэт описывает открытый переломо-вывих бедра, который обычно сопровождается повреждением ligamentum capitis femoris ( LCF ). Наш краткий комментарий смотри ниже. Перевод на английский доступен по  ссылке: 8cent.bcHomer .  Цитируемый нами отрывок упоминается в трудах иных авторов: 177-180bGalen , 976-1115TheophilusProtospatharius , 1603IngrassiaeIP , 1724FabriciusJA , 1842GreenhillGA , 2020АрхиповСВ_ПролыгинаИВ . Цитата. [Grc] Ἰλιάς . E . 302-310. (источник: 1 8 9 0Homer ,  p .  9 1) Перевод Илиада. Песнь пятая. Подвиги Диомеда. 302-310. С криком ужасным. Но камень рукой захватил сын Тидеев, Страшную тягость , какой бы не подняли два человека Ныне живущих людей , — но размахивал им и один он; Камнем Энея таким поразил по бедру, где крутая Лядвея ходит в бедре по составу, зовомому чашкой: Чашку удар раздробил, разорвал и беде́рные жилы, Сорвал и кожу камень жестокий. Герой пораженный Пал на колено вперед; и, кол

5-6cent.Georgian Bible

  Фрагмент книги Рождение (Бытие) грузинской Библии ( 5-6 в. ). В тексте на старогрузинском языке содержатся упоминания о ligamentum capitis femoris ( LCF ) животного и человека. Краткий комментарий смотри ниже. Перевод на английский доступен по ссылке: 5-6cent.Georgian Bible . Цитата. [ Geo ( asomtavruli ) ] Ⴜიგნი პირველი Ⴃაბადებისაჲ 32:32 ამისთჳს არა ჭამიან ძეთა ისრაჱლისათა ძარღჳ იგი , რომელ დაუბუშა , რომელი არს ვრცელსა ბარკლისასა , ვიდრე დღენდელად დღედმდე , რამეთუ შეახო ვრცელსა ბარკლისა იაკობისსა , რომელ დაუბუშა . (источник: titus . fkidg 1. uni - frankfurt . de ) (источник: 1 989 წიგნნი   ძუელისა   აღთქუმისანი  [Акакий Шанидзе] , стр. 199-200) Перевод [ Rus ] Рождение 32:32 Переложение на русский язык в настоящее время недоступно нашему проекту. Выявлен перевод ключевого термина: ძარღჳ = ძარღვი = жила (1901ЧубиновДИ; подробнее см. комментарий). Внешние ссылки წიგნნი ძუელისა აღთქუმისანი 978 წლის ხელნაწერის მიხედვით: ტომი 1, ნაკვეთი 1: დაბადებისაჲ. გამოსლვათ

Моделирование асимметричной двухопорной ортостатической позы

  Моделирование асимметричной двухопорной ортостатической позы Различают два основных типа вертикальной позы с опорой на две нижние конечности: симметричная двухопорная ортостатическая поза и асимметричная двухопорная ортостатическая поза (Рис. 1). Рис. 1. Основные типы двухопорной ортостатической позы; слева – симметричная двухопорная ортостатическая поза, справа – асимметричная двухопорная ортостатическая поза. Симметричная двухопорная ортостатическая поза характеризуется горизонтальным положением таза,   pelvis , и равномерной нагрузкой на обе выпрямленные в коленных суставах,   articulatio   genum , нижние конечности. В асимметричной двухопорной ортостатической позе (асимметричный тип стояния или стойка «вольно»), одна из ног выпрямлена, а другая согнута в коленном суставе,   articulatio   genum , и тазобедренном суставе,   articulatio   coxae . При этом таз,   pelvis , располагается под углом к горизонту (Недригайлова О.В., 1967; Иваницкий М.Ф., 1985). Означенные типы вертикальной