К основному контенту

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

Комментарии

Популярные статьи

2024АрхиповСВ. Девятый месяц, одиннадцатый день

Монография « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвящена древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией.  Ниже размещена дополненная интерактивная версия.  В виде PDF документа книга опубликована в Google Play и Google Book .    АННОТАЦИЯ Предание книги Бытие о борьбе Патриарха Иакова с богом – пересказ сна. Наше мнение базируется на оценке легенды с медицинской точки зрения. Анализ текста с учетом достоверных сведений показал: первая версия написана почти 3600 лет назад в Египте. Над произведением работали два сочинителя. Один, врач-энциклопедист, дополнил семейные сказания соавтора дубликатами литературных персонажей и научными фактами. Последнее сделало основу библейской эпопеи правдоподобной в глазах современников. Позже художественно обработанное сновидение явилось узловым обстоятельством доктрин крупнейших религий. Кому и почему это потребовалось, не обсуждается. Большинство загадок ветхозаветног...

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

  LCF –  ключ к грациозной походке, выяснению причин болезней тазобедренного сустава и опровержению мифов о них. Мы представляем перспективное научное знание, необходимое для сбережения здоровья, разработки  имплантов и  новых способов лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний тазобедренного сустава. Цель проекта: содействие сохранению нормальной походки и качества жизни, помощь в изучении механики  тазобедренного сустава, разработке эффективных способов лечения его болезней и травм.   СОДЕРЖАНИЕ  РЕСУРСА  БИОМЕХАНИКА И МОРФОМЕХАНИКА    ( О взаимосвязи механики и морфологии тазобедренного сустава ) 1586 PiccolominiA . Одно из первых рассуждений о биомеханике  LCF  с описанием ее формы, механических свойств и крепления. 1728 WaltherAF.   В выбранном отрывке обсуждаются анатомия, механические свойства и функции  LCF . 2004Архипов-БалтийскийСВ. Новая механика тазобедренного сустава.  2004...

Ваша публикация в блоге

  Публикации блога посвящены связке головки бедренной кости, именуемой на латыни ligamentum capitis femoris (LCF). Статьи и иллюстративный материал, обновляемый и публично обсуждаемый. На нашей площадке Вы можете разместить свой текст о LCF бесплатно на любом языке и далее его корректировать. Допустима публикация значимой цитаты, аннотации или всего произведения иного автора при условии соблюдения его законных прав. Участие в проекте – это перспективный вид научной кооперации, способ повышения эффективности в клинической практике и результативности исследовательской деятельности. Здесь вклад каждого умножается знаниями и опытом коллег, а также предшествующих поколений докторов и ученых, изучавших LCF. Все писатели о LCF обретают удобную возможность: участия в дискуссиях по темам, поднятым в их статье, получать комментарии специалистов и ценные советы в практической работе и научных изысканиях. У нас возможно представить и обсудить идею, зафиксировать свой приоритет, поделиться ...

ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ

  ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАБЛЮДЕНИЯ    ( Наблюдаемые эффекты нормы и патологии, опыты на моделях ) 1672 GengaB .  Автор впервые сообщает о случае отсутствия  LCF  в обоих тазобедренных суставах.  1725SaltzmannJ_NicolaiHA.  Авторы сообщают о случае отсутствия LCF у пожилой женщины.  1738 LadmiralJ .  Первое изображение и описание LCF младенца. 1751 HallerA .  Автор описывает случай отсутствия  LCF  с двух сторон.  1779SandifortE.  Автор сообщает о случае отсутствия LCF.  1783 BonnA .  Автор описывает случаи отсутствия  LCF  и ямки головки бедренной кости.  1820 PallettaGB.  Автор подробно описывает топографию, строение и кровоснабжение  LCF . 1823 GerdyPN.  Автор наблюдал смещение головки бедренной кости из вертлужной впадины наружу при натяжении  LCF .  1827PaxtonJ.  Визуализация  LCF  через отверстие в вертлужной впадине? (интрига). 1833 GerdyPN.  Авт...

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 пл...

Имитация взаимодействия всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц

    Имитация взаимодействия всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц   С целью дальнейшего уточнения функции взаимодействия всех связок трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогами наружных связок (лобково-бедренной связки, горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, вертикальной части подвздошно-бедренной связки, седалищно-бедренной связки, круговой зоны) дополнена аналогом связки головки бедренной кости. На первом этапе мы изучили вариант сборки трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека, в котором аналог связки головки бедренной кости пропускался через центральное отверстие в фасонной выточке модели вертлужной впадины (Рис. 1). Рис. 1. Трехмерная механическая модель правого тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом вертлужной губы; вверху – вид спереди (красной стрелкой указан проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости, прикрепленный к...

2024АрхиповСВ. Глава 1

  Глава 1 монографии « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвященной древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией.  Ниже размещена дополненная интерактивная версия.   Глава 1 СОЗДАНИЕ И ПЕРЕВОДЫ БИБЛИИ Сборник теологических произведений, особо почитаемых иудеями, самаритянами, христианами и мусульманами, именуется Библия . В основе эпопеи – Тора ( Закон / Учение ), – сакральное сочинение иудаизма, состоящее из пяти частей  [1] . По мнению духовенства, Пятикнижие содержит божественные откровения и повеления Всевышнего человеку. Согласно научным воззрениям, это переработанный свод образцов древнееврейской литературы, обрядовых, правовых и исторических материалов. В них присутствует удивительный калейдоскоп: сказаний, зримых образов, судеб, событий, а также отрывков: песнопений, афоризмов, речей, стихов разного жанра и эпох. Мы тоже не усматриваем сверхъестественности в возникновении Священного Писания ....

2024АрхиповСВ. Глава 2

  Глава 2 монографии « Девятый месяц, одиннадцатый день » посвященной древнейшему упоминанию травмы ligamentum capitis femoris (LCF) и судьбе первого пациента с данной патологией.  Ниже размещена дополненная интерактивная версия.   Глава 2   ДАТИРОВКА ВЕТХОЗАВЕТНОЙ ИСТОРИИ Живописный библейский фрагмент – предание об исходе семьи Патриарха Иакова из Месопотамии (Быт. 31:17-18) не сориентирован во времени. Летоисчисление книги Бытие ведется с туманного момента созидания Земли (Быт. 1:1). Единственный персонаж повествования, по отношению к которому усматривается потенциал датировки, – сын Патриарха Иакова Иосиф. Его биография подробно описана и четко разделена на периоды. Интервалы деятельности прочих героев определить сложнее. Складывается впечатление: перед нами труд литератора, подразумевавшего известную читателю давность событий. В рассказе об Иосифе можно рационально уточнить все основные этапы жизни, но не смерть. Означенное указывает на него как на возможного а...

Моделирование движений на муляже

  Моделирование движений на муляже тазобедренного сустава   С целью изучения изменения положения связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris , при движениях в тазобедренном суставе, articulatio coxae , нами изготовлен стенд для экспериментов на муляже тазобедренного сустава . К горизонтально расположенному основанию, собранному из металлических пластин, прикреплена вертикальная опорная мачта, имеющая возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси. Верхний конец опорной мачты был снабжен двухосевым (карданным) шарниром. Избранное положение в двухосевом шарнире имело возможность фиксироваться резьбовым соединением. К двухосевому шарниру опорной мачты прикреплялся муляж таза, pelvis . Головка муляжа проксимального конца бедренной кости , os femur , соединялась с муляжом таза, pelvis , аналогом связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris . Нижний конец муляжа проксимального конца бедренной кости, ligamentum capitis femoris , соединялся с ...