К основному контенту

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

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