Биомеханика тазобедренного сустава во фронтальной плоскости

Биомеханика тазобедренного сустава во фронтальной плоскости

Архипов С.В.

С целью уточнения биомеханики тазобедренного сустава во фронтальной плоскости нами проведены экспериментальные исследования на его трехмерной и плоскостной механической модели, а также изучены особенности одноопорного ортостатического положения в норме. Плоскостная механическая модель тазобедренного сустава содержала бедренную и тазовую части, аналоги отводящей группы мышц и связки головки бедренной кости. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава имела бедренную и тазовую части, аналоги отводящей группы мышц и связки головки бедренной кости.

Установлено, что связка головки бедренной кости участвует в ограничении приведения бедра и наклона таза в одноопорном ортостатическом положении и при ходьбе. Она способна замыкать тазобедренный сустав во фронтальной плоскости и трансформировать его в аналог рычага второго рода. При натяжении связки головки бедренной кости за счет предельного приведения головка бедренной кости прижимается к нижнему сектору полулунной поверхности. Реализуется эффект спонтанного вращения таза в горизонтальной плоскости из положения крайней ротации. Сгибание сопровождается увеличением, а ротация – уменьшением угла максимально возможного приведения. Связка головки бедренной кости ограничивает латеральное смещение головки бедренной кости. Без ее повреждения вывих в суставе невозможен. Кроме этого, связка головки бедренной кости участвует в стабилизации таза в горизонтальной плоскости и разгружает отводящую группу мышц в одноопорном ортостатическом положении, а также пронаторы бедра при ходьбе. При напряжении отводящей группы мышц ограничивается приведение в тазобедренном суставе, а головка бедренной кости прижимается к верхнемедиальному сектору полулунной поверхности вертлужной впадины. Соответственно, связку головки бедренной кости и отводящую группу мышц можно считать синергистами в ограничении приведения, а также в создании горизонтального усилия, прижимающего вертлужную впадину к головке бедренной кости.

С учетом полученных данных о значении связки головки бедренной кости можно говорить о четырех основных вариантах функционирования тазобедренного сустава во фронтальной плоскости в ортостатическом положении. Первые два подробно изучены в работах R. Bombelli и F. Pauwels.

1. В двуопорном ортостатическом положении система таз – нижние конечности представляет собой аналог шарнирной рамы. При условии равномерной нагрузки на ноги результирующая сила преимущественно действует на верхнюю полусферу обеих головок бедренных костей. Без учета напряжения мышц на каждую из них приходится ½ массы тела, расположенной выше тазобедренных суставов.

2. В напряженном одноопорном ортостатическом положении при стабилизации таза только за счет действия мышц тазобедренный сустав во фронтальной плоскости представляет собой аналог рычага первого рода. Результирующая сила преимущественно действует на верхнюю полусферу головки бедренной кости, а вес тела уравновешивает отводящая группа мышц. Если принять, что ее плечо относится к плечу веса тела, как 1:3. Без учета усилия других тазобедренных мышц, нагрузка на головку бедренной кости достигает 4 массы тела.

3. В ненапряженном одноопорном ортостатическом положении, при стабилизации таза только за счет натяжения связок, тазобедренный сустав во фронтальной плоскости представляет собой аналог рычага второго рода. Результирующая сила преимущественно действует на нижнюю полусферу головки бедренной кости, а вес тела уравновешивает сила реакции связки головки бедренной кости. Если принять, что ее плечо относится к плечу веса тела как 1:3, без учета усилия каких-либо мышечных групп, нагрузка на головку бедренной кости составляет 2 массы тела.

4. В одноопорном ортостатическом положении при стабилизации таза за счет мышечного и связочного компонентов, тазобедренный сустав во фронтальной плоскости представляет собой аналог рычага первого рода. Точкой подвеса является проксимальная область крепления связки головки бедренной кости. Результирующая нагрузка равномерно распределяется на нижнюю и верхнюю полусферу головки бедренной кости, контактирующую с полулунной поверхностью. Весу тела противодействует усилие отводящей группы мышц. Если принять, что ее плечо равно плечу веса тела, то без учета усилия иных мышечных групп нагрузка на каждую из полусфер головки бедренной кости эквивалентна только одной массе тела.

Координированное взаимодействие отводящей группы мышц и связки головки бедренной кости позволяет обеспечить рациональный режим нагрузки головки бедренной кости в одноопорном ортостатическом положении и при ходьбе, снижает затраты мышечной энергии, повышается устойчивость ортостатических положений, обеспечивает должную ритмичность и автоматизм локомоций (подробнее см. www. enet.ru /~archipov/).  

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 во фронтальной плоскости. VIII Всероссийская конференция по биомеханике «Биомеханика – 2006», Нижний Новгород 23-25 мая 2006 года. Тезисы докладов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2006:124-6.

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.

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

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Биомеханика и морфомеханика