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