Аналог связки головки бедра в эндопротезе тазобедренного сустава

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:

Архипов-Балтийский СВ. Аналог связки головки бедра в эндопротезе тазобедренного сустава. Всероссийская научно-практическая конференция. Тезисы докладов. Москва, 2005:32-3.

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