Биомеханика тазобедренного сустава в сагиттальной и горизонтальной плоскости

 

Биомеханика тазобедренного сустава в сагиттальной и горизонтальной плоскости

Архипов С.В.

С целью уточнения биомеханики тазобедренного сустава в сагиттальной плоскости нами проведены экспериментальные исследования на его трехмерной механической модели, а также изучены особенности ортостатических положений в норме. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава имела бедренную и тазовую части, содержала аналоги передней группы мышц, связки головки бедренной кости, наружных связок и синовиальной жидкости. Особенности ортостатических положений изучались на группе из 104 молодых мужчин без признаков патологии тазобедренных суставов.

Установлено, что седалищно-бедренная связка участвует в ограничении пронации, а лобково-бедренная связка – в ограничении супинации. Горизонтальная часть подвздошно-бедренной связки ограничивает сгибание и может ограничивать приведение. Нисходящая часть подвздошно-бедренной связки ограничивает разгибание в тазобедренном суставе и стопорит (замыкает) его в сагиттальной плоскости как пассивный элемент. При натянутой связке головки бедренной кости за счет предельного приведения сгибание сопровождается увеличением угла максимально возможного приведения. Передняя группа мышц, прежде всего прямая головка четырехглавого разгибателя бедра, вызывает активное сгибание в тазобедренном суставе. При напряжении передней группы мышц ограничивается разгибание и уменьшается нагрузка на нисходящую часть подвздошно-бедренной связки. Соответственно, подвздошно-бедренную связку и переднюю группу мышц можно считать синергистами в ограничении разгибания в тазобедренном суставе. При наличии натянутой связки головки бедренной кости супинация и пронация из среднего положения сопровождается автоматическим отведением. Из положения крайней супинации наблюдается эффект спонтанной ротации в тазобедренном суставе. В конце движения таз устанавливается всегда в одно и том же среднем положении с умеренной супинацией.

С учетом полученных новых данных о значении связок и их взаимодействии с мышцами уточнена биомеханика тазобедренного сустава в горизонтальной и сагиттальной плоскости:

1. В двуопорном ортостатическом положении система таз – нижние конечности представляет собой аналог шарнирной рамы. Общий центр масс тела располагается выше и кзади от оси, соединяющей центры тазобедренных суставов. Благодаря действию веса тела и сокращению мышц разгибателей в тазобедренных суставах наблюдается положение максимального разгибания. Устойчивое равновесие в сагиттальной плоскости достигается замыканием тазобедренных суставов, нисходящей порцией подвздошно-бедренной связки. Передняя группа мышц контролирует действующее напряжение в указанной связке и при необходимости размыкает сустав. В сагиттальной плоскости тазобедренный сустав представляет собой аналог рычага первого рода. По одну сторону от оси его вращения действует вес тела и результирующая сила мышц разгибателей, а по другую – сила реакции нисходящей части подвздошно-бедренной связки и результирующая сила мышц сгибателей тазобедренного сустава.

2. В одноопорном ортостатическом положении тазобедренный сустав в сагиттальной плоскости представляет собой аналог рычага первого рода. Для большей устойчивости, как и в двуопорном ортостатическом положении, тазобедренный сустав замыкается в сагиттальной плоскости за счет предельного натяжения нисходящей части подвздошно-бедренной связки, что достигается максимальным разгибанием в тазобедренном суставе. С целью избежать запредельного напряжения нисходящей части подвздошно-бедренной связки положение контролируется передней и задней группой мышц. Их усилие позволяет менять величину нагрузки, действующей на связочный аппарат в сагиттальной плоскости. Благодаря взаимодействию связки головки бедренной кости и наружных связок в тазобедренном суставе присутствует умеренная супинация. Тазобедренный сустав замыкается одновременно во фронтальной и сагиттальной плоскости со стабилизацией в горизонтальной плоскости. Общий центр масс тела занимает низшее из возможных положений, а само ортостатическое положение имеет повышенную устойчивость.

3. При ходьбе наблюдается замыкание тазобедренного сустава в сагиттальной плоскости в одноопорном периоде шага, происходит натяжение нисходящей порции подвздошно-бедренной связки, уменьшается напряжение передней группы мышц тазобедренного сустава. В начале одноопорного периода шага в суставе отмечается супинация и отведение, а общий центр массы тела занимает близкое к наивысшему положению над плоскостью опоры. За счет реализации эффекта авторотации таз разворачивается вперед в горизонтальной плоскости, общий центр массы тела смещается вперед, а его высота над опорой понижается. Спонтанное вращение таза уменьшает усилие пронаторов тазобедренного сустава, необходимое для перемещения таза вперед в одноопорном периоде шага.

Автор:

Архипов С.В.

Полесская центральная районная больница, Полесск, Калининградская область, Россия

Ключевые слова:

поза, ходьба, эксперимент, биомеханика, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов СВ. Биомеханика тазобедренного сустава в сагиттальной и горизонтальной плоскости. VIII Всероссийская конференция по биомеханике «Биомеханика – 2006», Нижний Новгород 23-25 мая 2006 года. Тезисы докладов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2006:126-128.

Примечания:

Публикация посвящена изучению нормальной биомеханики и мышечно-связочному взаимодействию в вертикальных позах и при ходьбе у здоровых субъектов, а также на механической модели тазобедренного сустава с аналогами наружных связок и ligamentum capitis femoris.

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Биомеханика и морфомеханика