К основному контенту

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

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