К основному контенту

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ в 2026 г.

    Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА  23 .05.2026 1990HarveyB . Скульптура. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF. 22 .05.2026 1981 OrtnerDJ _ PutscharWGJ .   Авторы описывают признаки патологии LCF на останках человека Бронзового века. 21 .05.2026 2021ПролыгинаИВ .   Автор переводит трактат Галена, повествующего о локализации и значительной прочности LCF , а также упоминающем различные «круглые связки». 20 .05.2026 1737 CornariusJ . Описание Г иппократом локализации и области дистального прикрепления LCF на латинском языке. 1665LindenJA.   Описание Гиппократом локализации и области дистального прикрепления LCF на латинском языке.  19 .05.2026 1914RickettsCS .  Картина. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  1943SinzWA.  Скульптура. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF.  1 953HoltF .  Рисунок. Изображение обстоятельств и механизма травмы LCF. 18 .05.2026 Обновление статей:  ПОЭЗИЯ О БИБЛЕЙСКОЙ ...

О механике эндопротеза тазобедренного сустава


О механике эндопротеза тазобедренного сустава

Архипов-Балтийский С.В.

Современная медицина и ортопедия, в частности, одной из своих главных целей имеют улучшение качества жизни человека. Особенно важен данный вопрос в отношении неизлечимых или хронических заболеваний, а также тех нозологических форм, патогенез которых окончательно не выяснен. В отношении их повышение качества жизни становится особенно актуальным. Одним из подобных заболеваний по праву считается коксартроз.

На сегодняшний день общепринятым стандартом эффективного лечения уже развившегося коксартроза является эндопротезирование. За более чем вековую историю эндопротезирования разработаны многие десятки конструкций искусственных тазобедренных суставов и способов их имплантации (Абелева Г.М. и соавт., 1994). Эндопротезы способны избавить человека от суставных болей, улучшают объем движений, способность к самообслуживанию и общению, возвращают пациента в привычный ранее ритм жизни. Положительные стороны эндопротезирования хорошо известны, однако данный способ лечения не лишен осложнений, а эффект его не всегда долгосрочный (Корнилов Н.В. и соавт., 1997). Одним из осложнений эндопротезировании является вывих головки тотального эндопротеза, который, по данным отдельных авторов, достигает 3.1% (Климов А.В. и соавт., 2004). Не меньшую опасность представляет повреждение и истирание полиэтиленового вкладыша (Berry D.J. et al, 1994), что отмечается преимущественно в его верхнем секторе. Одна из причин - технические недостатки конструкций эндопротезов, их существенное отличие от естественных суставов. С этим связано и то, что даже после успешного эндопротезирования механика опорно-двигательной системы и тазобедренного сустава восстанавливается не в полной мере. Практически у всех пациентов наблюдается хромота, асимметрия походки и некоторые нарушения статики (Эпштейн Г.Г. и соавт., 1993). Как показали электромиографические исследования, после эндопротезирования в области тазобедренного сустава наблюдается перегрузка мышц, их активность возрастает в 1.5 раза (Витензон А.С. и соавт., 2004). Означенное сказывается на физической и социальной активности человека, отражаясь на качестве его жизни (Корнилов Н.В. и соавт., 1997). По нашему мнению, улучшение конструкции эндопротеза может снизить риск возможных осложнений, повысить эффективность операций по замене суставов и, соответственно, улучшить качество жизни пациентов, перенесших подобные вмешательства.

Важными составными частями тазобедренного сустава являются не только сочленяющиеся суставные концы костей, но и капсульно-связочный аппарат, восстановление которого пока не получило широкого распространения. Одним из первых, кто предложил воссоздавать связочный аппарат тазобедренного сустава при его субтотальном протезировании, был Г.Е. Дудко (1989). Автор использовал аналог связки головки бедра для уменьшения вероятности вывиха эндопротеза. Идея данного исследователя по введению в конструкцию эндопротеза аналога связки головки бедра была нами развита (Архипов С.В., 1994; 1996) и проверена в эксперименте.

С целью экспериментального обоснования использования аналога связки головки бедра в эндопротезе нами создана трехмерная модель тазобедренного сустава. Основой бедренной части модели стал однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции Thompson. Его ножка с планкой, имитирующей большой вертел, установлена вертикально и закреплена на кольцевидном основании. В соответствии с диаметром головки выполнена металлическая модель вертлужной впадины, имевшая вид толстостенной сферической оболочки с цилиндрическим стержнем с отверстиями. Внутри ее выбрано фасонное углубление, напоминающее по форме ямку и вырезку вертлужной впадины, а снаружи присоединена планка, имитирующая крыло подвздошной кости. Главной особенностью данной трехмерной модели тазобедренного сустава явилось включение в конструкцию аналога связки головки бедра, в качестве которого использован крученый капроновый шнур. Одним концом он надежно соединялся с отверстием в центре фасонного углубления модели вертлужной впадины, а другим – с головкой бедренной части модели.

В первой серии экспериментов на головку бедренной части модели устанавливалась модель вертлужной впадины, которые не соединялись аналогом связки головки бедра. При этом отмечено, что модель была не стабильна, а тазовая часть стремилась опрокинуться, воспроизводя спонтанный вывих эндопротеза. Для стабилизации системы крайние отверстия планок бедренной и вертлужной части соединялись динамометром (безмен пружинный циферблатный, БПЦ-10-01). Пружина динамометра, по нашей мысли, имитировала действие отводящей группы мышц тазобедренного сустава и удерживала тазовую часть модели от опрокидывания. Для моделирования действия веса тела в одноопорном ортостатическом положении к крайнему отверстию цилиндрического стержня модели вертлужной впадины подвешивался груз массой 2 кг. После прекращения возникшего движения производилось считывание показаний прибора, которые в среднем составили 4 кг.

Во второй серии экспериментов капроновый шнур – аналог связки головки бедра одним концом соединялся с центральным отверстием вертлужной частью модели, а другим – с головкой бедренной части модели. Длина его части, расположенная в фасонной выточке, выбиралась таким образом, чтобы при полном соприкосновении трущихся поверхностей и максимальном наклоне вертлужной части вниз (имитация приведения и наклона таза в неопорную сторону), отверстие в головке располагалось около верхнего края фасонной выточки, а шнур при этом не ущемлялся. Было замечено, что добавление к модели элемента аналога связки головки бедра исключало возможность полного разобщения головки модели и модели вертлужной впадины. При имитации максимально возможного приведения в модели узел ее подвижности оказывался замкнут натянутым аналогом связки головки бедра, что обеспечивало повышенную стабильность во фронтальной плоскости и без подключения динамометра. Устойчивость модели в сагиттальной плоскости достигалось расположением ее тазовой части строго во фронтальной плоскости, что нивелировало действие сил, выводивших ее из равновесия. Так же, как и в первой серии экспериментов, бедренная и вертлужная части модели соединялись динамометром. После этого к цилиндрическому стержню тазовой части модели подвешивался груз массой 2 кг. Указанное моделировало условия равновесия в тазобедренном суставе при одноопорном ортостатическом положении, но уже с аналогом связки головки бедра. Отмечено, что динамометр не участвовал в поддержании равновесия тазовой части, а стрелка измерительного устройства не отклонялась.

Анализируя результаты первой серии экспериментов, можно утверждать, что в отсутствии аналога связки головки бедра имеется высокая вероятность вывиха эндопротеза. Она несколько снижается при участии отводящей группы мышц, благодаря которой головка эндопротеза прижимается к вкладышу вертлужного компонента. Кроме этого, удалось наглядно продемонстрировать саму возможность сохранения равновесия в одноопорном ортостатическом положении при участии только отводящей группы мышц.

Согласно современным представлениям, при опоре на одну нижнюю конечность, тазобедренный сустав, находящийся в покое, является примером равновесия рычага первого рода. Таз опирается на головку бедренной кости, а его горизонтальное положение уравновешивается во фронтальной плоскости моментами силы отводящих мышц и силы тяжести (Pauwels F., 1965). По R. Bombelli (1993) на головку бедренной кости сверху воздействует результирующая сил: веса тела и мышц. При этом основная нагрузка приходится на верхний сферический сектор головки бедренной кости. Соотношение плеч сил, действующих на тазобедренный сустав в одноопорном ортостатическом положении, составляет 1:3 (Hall M.C., 1963). Соответственно, при стоянии на одной ноге на тазобедренный сустав воздействует результирующая сила, эквивалентная приблизительно учетверенному весу тела. Именно она и обеспечивает наблюдаемый повышенный износ верхнего сектора вкладыша вертлужного компонента тотального эндопротеза тазобедренного сустава.

Вторая серия экспериментов продемонстрировала, что введение аналога связки головки бедра в конструкцию эндопротеза практически исключает вывих головки, который оказывается возможным только после повреждения искусственной связки. Кроме этого, благодаря натяжению аналога связки головки бедра подвижный узел эндопротеза замыкался во фронтальной плоскости при имитации приведения в тазобедренном суставе, что наблюдается в норме в одноопорном периоде шага. Соответственно, при наличии аналога связки головки бедра в эндопротезе тазобедренного сустава в момент максимального приведения бедра во фронтальной плоскости отводящая группа мышц разгружается, а таз удерживается от опрокидывания в неопорную сторону только силой реакции искусственной связки. Благодаря натяжению связки головки бедра тазобедренный сустав преобразуется в аналог рычага второго рода, так как уравновешивающие его силы располагаются по одну сторону от центра вращения. При этом оказывается, что в одноопорном ортостатическом положении и одноопорном периоде шага нагрузка перераспределяется с верхнего сектора головки бедренной кости на нижний. Расчеты показывают, что если длина плеча силы реакции связки головки бедра относится к длине плеча веса тела как 1:3, то нагрузка на нижний полюс головки составляет только удвоенный вес тела:

F3 = F2 - F1 = 3F1 - F1 = 2F1,

где F1 – вес тела, F2 – сила реакции аналога связки головки бедра, F3 – результирующая сила, воздействующая на головку эндопротеза.

Таким образом, приведенные экспериментальны данные и расчеты свидетельствуют, что введение в конструкцию тотального эндопротеза элемента аналога связки головки бедра позволит исключить вероятность вывиха головки из вертлужного компонента. В одноопорном ортостатическом положении и одноопорном периоде шага подвижный узел подобного эндопротеза будет замыкаться силой реакции аналога связки головки бедра, увеличит стабильность одноопорных положений, разгрузит отводящую группу мышц, а значит, уменьшит энергозатраты при ходьбе. Замыкание подвижного узла эндопротеза посредством элемента аналога связки головки бедра будет также способствовать снижению скорости истирания полиэтиленового вкладыша в верхнем его отделе. Все указанное позволит увеличить срок службы эндопротеза, уменьшит вероятность послеоперационных осложнений, приблизит механику ходьбы к норме, а в конечном итоге повысить качество жизни пациентов, перенесших тотальное протезирование тазобедренного сустава.

Список использованной литературы:

Абелева Г.М., Башуров З.К., Машков В.М. К истории развития эндопротезирования тазобедренного сустава за рубежом // Травматол., ортопед. России. - 1994. - №5. - С. 133-151.

Архипов С.В. Однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции С.В. Архипова // Заявка на изобретение №94038343/14 (038228) от 11.10.1994.

Архипов С.В. Тотальный протез тазобедренного сустава // Заявка на изобретение №96110296/14 (016120) от 23.05.1996.

Витензон А.С. и соавт. Электромиографические аспекты исследования больных после эндопротезирования тазобедренного сустава. / А.С. Витензон, К.А. Петрушанская, Г.П.Г риценко и др. // Биомеханика – 2004, VII всероссийская конференция по биомеханике / Тезисы докладов. – Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2004. - Том 2.  – С. 34-36.

Дудко Г.Е. Формирование связки головки бедренной кости при эндопротезировании // Ортопед., травматол. - 1989. - №12. - С. 57-58.

Климов А.В., Неверов В.А., Шильников В.А., Байбородов А.Б. Хирургические причины ранних вывихов эндопротеза тазобедренного сустава // Международный конгресс «Современные технологии в травматологии, ортопедии: ошибки и осложнения – профилактика, лечение» / Тезисы докладов. – Москва, 2004. – С. 55.

Корнилов Н.В., Войтович А.В., Машков В.М., Эпштейн Г.Г. Хирургическое лечение дегенеративно-дистрофических поражений тазобедренного сустава. - СПб.: ЛИТО Синтез, 1997. - 292 с.

Эпштейн Г.Г., Гринштейн Е.Я., Воронцов С.А., Белянин О.Л. Состояние статикодинамической функции после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава // Материалы VI съезда травматологов-ортопедов СНГ. - Ярославль, 1993. - С. 208-209.

Berry D.J. et al Catastrophic failure of the polyethylene liner of uncemented acetabular component / D.J. Berry, C.I. Barnes, R.L. Scott et al // J. Bone Joint Surg. (Br) – 1994. - 76-B. – p.575-578.

Bombelli R. Structure and function in normal and abnormal hip: how to rescue mechanically jeopardized hip. – 3-rd. ed., rev. and enl. p. - Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 1993. - 221 p.

Hall M.C. The locomotor system. Functional anatomy – Springfield: Charles C Thomas publisher, 1963. – 563 p.

Pauwels F. Gesammelte Abhandlung zur funktionellen Anatomie des Bewegungsapparates – Berlin, Heidelberg, New York: Springer-verlag, 1965. – 543 p.

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

238630, Россия, Калининградская область, г. Полесск, ул. Советская д.4, E-mail: archipovkgd@mail.ru,

Ключевые слова:

тазобедренный сустав, эндопротез, биомеханика, эксперимент, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. О механике эндопротеза тазобедренного сустава. Эндопротезирование в России. Выпуск I. Всероссийский монотематический сборник научных статей. Казань; Санкт-Петербург: АБАК, 2005:6-10.

Примечания:

Публикаций посвященная экспериментальному обоснованию создания эндопротеза тазобедренного сустава с аналогом ligamentum capitis femoris, с целью восстановления нормальной биомеханики ходьбы. 

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Фиксаторы и эндопротезы

Популярные статьи

Рассуждение о морфомеханике. 1.3.2 О значении биологических процессов

    1.3.2 О значении биологических процессов Мышечная ткань способна изменять величину действующих в органах напряжений и деформировать их. Однако генерирование силы происходит эпизодически в фазовом режиме вследствие особой физиологии мышечной ткани. Сокращение рано или поздно сменяется расслаблением, когда орган или ткань принимает первоначальную форму, а величина действующих напряжений уменьшается. Несмотря на то, что мышечная ткань способна влиять на величину тканевых напряжений, не менее значимое воздействие на организм человека оказывают силы гравитации, инерции, реакции опоры и атмосферного давления. Это обусловлено, прежде всего, тем, что ткани испытывают их присутствие постоянно, а величина, направление действия указанных сил приблизительно одинаковы. Живые системы со стороны внешних сил испытывают как постоянные, так и периодические воздействия, к которым организм должен быть адаптирован. Строение тканей должно точно соответствовать не только величинам и вект...

1994(a)АрхиповСВ

  Публикация описывает конструкцию субтотального эндопротеза тазобедренного сустава с аналогом ligamentum capitis femoris ( LCF ).   Однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции с.в. архипова Заявка на патент RU94038343A Изобретатель Сергей Васильевич Архипов 11.10.1994 Заявление подал С.В. Архипов 11.10.1994 Приоритет RU94038343/14А 20 августа 1996 г. Публикация RU94038343A. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции С . В . Архипова , содержащий неподвижно соединенные посредством сопряженных конусных поверхностей съемную головку и ножку, выполненную в виде стержня, имеющего в дистальной части хвостовик, а в проксимальной части опорную площадку с закрепленной на ней под углом к продольной оси ножки шейкой, имеющей на конце конусную поверхность, соединенную с соответствующим конусным отверстием в съемной головке, отличающийся тем, что съемная головка содержит сквозное отверстие, через которое проходит гибкая искус...

1836MunzM

  Фрагмент из книги Munz M . Handbuch der Anatomie des menschlichen Korpers (Справочник по анатомии человеческого тела, 1836). Автор кратко пишет об анатомии и функции ligamentum capitis femoris ( LCF ). Оригинал на немецком доступен по ссылке: 1836MunzM . Цитата, стр. 523-525. Круглая связка ( lig . teres , см. rotundum ) — конусообразный пучок сухожильных волокон, отходящих в области вертлужной впадины от внутренней, верхней и нижней частей ямки и указанной внутренней поперечной связки, и от своего начала окружена синовиальной оболочкой сустава, сходящейся в виде округлого тяжа в ямке головки бедренной кости (табл. III . рис. VII . 11, 12, 13, 14). Эта связка помогает удерживать головку бедренной кости в суставе и не дает ей слишком сильно отходить назад и вниз, когда вся бедренная кость свободно висит в тазобедренном суставе. Но она слишком длинная и слишком гибкая, чтобы не допустить выхода головки из тазобедренного сустава. Сохранению головки бедренной кости в тазоб...

Рассуждение о морфомеханике. 4.3.2 Плотная соединительная ткань

    4.3.2 Плотная соединительная ткань В обычном состоянии, в связке содержится от 55% до 65% воды. В сухом остатке доминирует коллаген 70-80%, в основном первого типа, небольшой процент составляет коллаген третьего типа, эластин от 10 до 15%, протеогликаны 1–3%. Коллаген, главный органический элемент в связке, именно он придает ей высокий предел прочности и синтезируется специализированными клетками – фибробластами ( Martin R . B . et al ., 1998). СГБ представляет собой «…соединительнотканное образование» (Гаевская Л.И., 1954; Корнев П.Г., 1959), состоящее из отдельных пучков фиброзной соединительной ткани с наличием жировых включений (Воробьев В.П., 1932). Основу СГБ, как и всех связок ОДА, образует плотная оформленная соединительная ткань. Последняя представляет собой двухкомпонентный композит, состоящий из волокон и скрепляющего их основного вещества. Волокна, обнаруживаемые в СГБ - коллагеновые (Богданов Ф.Р., Тимофеева Н.А., 1959; Румянцева В.В. и соавт., 1977), они со...

Рассуждение о морфомеханике. 3.13.3 Таз и вертлужная впадина в рентгеновском изображении

    3.13.3 Таз и вертлужная впадина в рентгеновском изображении Рентгеновское изображение ВВ напоминает ее сечение фронтальной плоскостью, проходящей через центр. Контур внутренней поверхности ВВ представляет собой кривую образованную как бы тремя дугами (секторами). Верхняя дуга контура ВВ, часто именуемая «крышей», есть сечение полулунной поверхности в верхнем ее секторе. Она образована суммацией теней субхондральной кости верхнего сектора полулунной поверхности. Центр радиуса этой дуги совпадает с центром ТБС. Внутренний сектор есть большая часть дна ЯВВ и ВВВ, центр радиуса кривизны также совпадает с центром ТБС. Кривая, соединяющая дуги двух указанных секторов не что иное, как вид верхней стенки ЯВВ в сечении той же фронтальной плоскостью. Центр окружности, образующей ее не совпадает с центром ТБС. Согласно нашим наблюдениям, дуга «рентгеновского сечения» верхнего сектора полулунной поверхности, в норме, несколько больше 1/6 окружности. В среднем угол верхнего сектора...