Аналог связки
головки бедра в эндопротезе тазобедренного сустава
Архипов-Балтийский
С.В.
Цель
исследования. Значительный
вклад в совершенствование эндопротезов тазобедренного сустава привнес профессор
К.М. Сиваш. Однако, несмотря на более чем столетнюю историю развития
эндопротезирования, искусственные суставы все-таки остаются далеки от
совершенства. Даже после успешного эндопротезирования биомеханика
опорно-двигательной системы и тазобедренного сустава восстанавливается не в
полной мере. Практически у всех пациентов наблюдаются асимметрия походки,
нарушения статики и перегрузка мышц. По нашему мнению, именно с последним
обстоятельством связан фиброз мышц, окружающих протезированный сустав,
гетеротопическая оссификация и тендиноз области большого вертела. Одна из
причин указанных изменений является отличие конструкций эндопротезов от
естественных суставов, в частности, отсутствие в них элементов-аналогов
связочного аппарата. Целью исследования явилось изучение некоторых эффектов,
наблюдаемых при введении в конструкцию эндопротеза тазобедренного сустава – аналога
связки головки бедра.
Материалы
и методы.
Нами была создана оригинальная трехмерная модель тазобедренного сустава.
Основой модели стал однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции Thompson с отверстием в головке. Он прикреплялся к
кольцевидному основанию и имел планку, имитирующую большой вертел. В
соответствии с диаметром головки выполнена металлическая модель вертлужной
впадины в виде толстостенной сферической оболочки заодно с цилиндрическим
стержнем. К нему под углом присоединена планка, моделирующая крыло подвздошной
кости. Внутри сферической оболочки выполнено фасонное углубление, напоминающее
по форме ямку и вырезку вертлужной впадины, в центре которой имелось сквозное
отверстие. Для имитации функции отводящей группы мышц крайние отверстия планок
бедренного и вертлужного компонентов соединялись бытовым динамометром
(БПЦ-10-01). С целью моделирования действия веса тела в одноопорном
ортостатическом положении к цилиндрическому стержню модели вертлужной впадины
подвешивался груз массой 2 кг. После прекращения возникшего движения
производилось считывание показаний прибора, которые в среднем составили 4 кг.
Пружина динамометра удерживала модель вертлужной впадины от опрокидывания под
действием груза.
В
качестве аналога связки головки бедра использован крученый капроновый шнур. Он
пропускался через отверстия в модели вертлужной впадины и головке, после чего
закреплялся. Длина расположенного в фасонном углублении аналога связки головки
бедра выбиралась такова, чтоб он не ущемлялся между трущимися поверхностями при
имитации ротации и приведения, а также не ограничивал их. Было отмечено, что в
результате добавления аналога связки головки бедра тазовая часть модели
находилась в устойчивом равновесии в отсутствии безмена, а при его наличии
стрелка устройства не отклонялась даже при подвешивании груза массой 2 кг.
Результаты
и выводы. Ранее
считалось, что в одноопорном ортостатическом положении тазобедренный сустав
функционирует как рычаг первого рода, а таз удерживается в горизонтальном
положении за счет только отводящей группы мышц. При этом нагруженными являются
верхние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины. Указанное
доказывают эксперименты на трехмерной модели без аналога связки головки бедра.
Анализируя наши эксперименты на модели с аналогом связки головки бедра,
установлено, что в ортостатическом положении с опорой на одну ногу, а также в
средине одноопорного периода шага тазобедренный сустав функционирует как рычаг
второго рода. Это обеспечивается за счет натяжения связки головки бедра,
которая ограничивает приведение бедра, наклон таза в неопорную сторону и тем
самым разгружает отводящую группу мышц. 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. Согласно нашим расчетам, в норме плечо силы реакции связки
головки бедра относится к плечу веса тела как 1:3. Тогда результирующая сила (F3), воздействующая на нижний сектор головки, составляет
в покое удвоенный вес тела:
F3 = F2 - F1,
где
F1 – вес тела, F2
– вертикальная составляющая силы реакции связки головки бедра.
Таким образом, добавление в конструкцию тотального эндопротеза тазобедренного сустава аналога связки головки бедра позволит в одноопорном периоде шага и одноопорном ортостатическом положении разгрузить верхние сектора головки и вертлужного компонента, увеличить стабильность означенных положений за счет замыкания узла подвижности эндопротеза в сагиттальной плоскости. Это, несомненно, увеличит срок функционирования пары трения искусственного сустава. Важно так же и то, что в позиции на одной ноге за счет подключения силы реакции аналога связки головки бедра, отводящая группа мышц оказывается разгруженной, что уменьшит вероятность развития их фиброза и гетеротопической оссификации. Существенно снизится энергетическая стоимость ходьбы и поддержания одноопорного ортостатического положения. Ходьба после замены тазобедренного сустава эндопротезом, имеющим аналог связки головки бедра, обретёт свойственную норме ритмичность и цикличность.
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:
Публикаций посвященная экспериментальному обоснованию создания эндопротеза тазобедренного сустава с аналогом ligamentum capitis femoris, с целью восстановления нормальной биомеханики ходьбы.
Фиксаторы и эндопротезы