Ligamentum capitis femoris - ligamentum incognita, механика тазобедренного сустава со связкой головки бедра

 

Ligamentum capitis femoris - ligamentum incognitum, механика тазобедренного сустава со связкой головки бедра

Архипов-Балтийский С.В.

Современные представления о механике тазобедренного сустава считаются уже устоявшимися и практически не подвергаются ревизии. Представляется, что окончательное мнение о закономерностях функционирования тазобедренного сустава сложились после серии работ F. Pauwels. В любом более-менее значимом исследовании, посвященном тазобедренному суставу, затрагивающим тему его функционирования, имеются ссылки на указанного автора. В последние десятилетия XX века F. Pauwels, пожалуй, самый цитируемый в России исследователь механики тазобедренного сустава. Его воззрения абсолютным большинством ортопедов воспринимаются как догма. Более того, в настоящий момент мнение, высказанное F. Pauwels (1973) о том, что биомеханика тазобедренного сустава хорошо известна, до известной степени останавливает исследования в этом направлении.

Согласно F. Pauwels (1965, 1980) и цитировавших его отечественных авторов (Гурьев В.Н., 1975; Мирзоева И.И. и соавт., 1976; Соков Л.П., Романов М.Ф., 1991 и др.). Одноопорное ортостатическое положение характеризуется следующими чертами:

- таз расположен горизонтально,

- общий центр массы смещен в неопорную сторону,

- вертлужная впадина таза опирается на головку бедренной кости,

- тело находится в покое.

Условия равновесия таза при опоре на одну нижнюю конечность являются примером рычага первого рода. Точка опоры есть головка бедренной кости, а горизонтальное положение таза уравновешивается во фронтальной плоскости моментами силы отводящих мышц и силы тяжести (Недригайлова О.В., 1967). Вместе с тем M.D.J. Inman (1947) показал, что весу тела противодействует не только сила отводящих мышц, но и мышцы, напрягающей широкую фасцию бедра (Крюк А.С., 1970). По R. Bombelli (1983) на головку бедренной кости в вертикальном направлении воздействует результирующая сила веса тела и мышц. Ей противодействует обратно направленная сила, которая может быть разложена на две составляющие: горизонтальную и вертикальную. При этом нагрузка воздействует на верхний сферический сектор головки бедренной кости.

Согласно F. Pauwels (1973) равнодействующая сил, действующих на головку бедренной кости, направлена под углом 16° и действует сверху. Плечи сил, стабилизирующие тазобедренный сустав во фронтальной плоскости в одноопорном ортостатическом положении, относятся как 1:3. Из этого следует, что отводящая группа мышц должна развивать усилие в три раза большее, чем сила тяжести, приложенная к общему центру масс.

По мнению G. Chapchal (1965) нагрузка на головку бедренной кости в одноопорном ортостатическом положении достигает четырех масс тела. Следовательно, при весе тела 80 кг она составляет 320 кг. Во время ходьбы за счет динамического компонента нагрузка на головку бедренной кости равна 4.5 веса тела или 360 кг. Здесь следует обратить внимание читателя на то, что, согласно современным представлениям о механике тазобедренного сустава, результирующая сила, по данным разных авторов, равна 2.4–4.5 веса тела, и действует на головку бедренной кости сверху (Беленький В.Е., 1960; Янсон Х.А., 1975; Bauer R., 1970; Lucas G.L.et al., 1998).

Несмотря на всю видимую гармоничность теории, описывающей действия сил в области тазобедренного сустава, в ней существует несколько «тонких» мест. Согласно изложенным литературным данным, тазобедренный сустав в одноопорном ортостатическом положении представляет собой рычаг первого рода. Стоя на одной ноге, тело находится в динамическом равновесии и в прямом смысле слова должно балансировать на головке бедренной кости. Примерно так, как балансирует канатоходец, слегка раскачиваясь и постоянно ища позицию равновесия, через эти покачивания из стороны в сторону обретая устойчивость.

Однако одноопорное ортостатическое положение, которое обычно принимает здоровый человек, характеризуется достаточной стабильностью. Заметного раскачивания корпуса в норме не наблюдается. В этой позе можно пребывать относительно долго. Переход к двухопорному положению происходит по причине усталости, а не по причине потери равновесия, как у канатоходца.

Согласно существующим представлениям о механизме поддержания устойчивости, стоя на одной ноге, таз располагается горизонтально. Это хорошо заметно на схемах, изображающих условия равновесия тазобедренного сустава при одноопорном ортостатическом положении. В описаниях к схемам на ориентации таза в пространстве, как правило, внимание не заостряется. Вместе с тем наблюдения показывают, что таз спокойно стоящего на одной ноге человека имеет небольшой наклон в неопорную сторону. Более того, при устойчивой позе величина этого наклона всегда постоянна. Сгибание неопорной нижней конечности в одном или более суставах так же подтверждает сделанное наблюдение. Кроме этого крена таза, можно отметить его поступательное смещение во фронтальной плоскости в сторону опорной конечности. Строго говоря, движение совершается не только в тазобедренном, но и подтаранном суставе. Именно благодаря содружественным движениям в этих суставах удается привести ногу и переместить проекцию общего центра масс в границы площади опоры стопы, а значит, и обрести устойчивое равновесие.

Следует отметить, что ни одна из известных моделей тазобедренного сустава не учитывала влияние связки головки бедра и силы ее реакции на поддержание устойчивого равновесия в одноопорном ортостатическом положении. Вместе с тем М.Ф. Иваницкий (1948) писал «…при ассиметричном положении тела, когда таз располагается косо, круглая связка бедра на стороне опорной, обычно выпрямленной, ноги натягивается и способствует укреплению тазобедренного сустава этой ноги».

С целью проверки и уточнения существующих представлений о механике одноопорного ортостатического положения была использована трехмерная модель тазобедренного сустава, описанная нами ранее (Архипов-Балтийский С.В., 2004).

Эксперимент №1

На головку бедренной части модели установлена модель вертлужной впадины тазовой части. Ей придано положение, при котором присоединенная к ней под углом планка была обращена вверх и в сторону бедренной части. При этом отмечено, что без постороннего вмешательства тазовая часть модели самостоятельно не удерживалась на головке и стремилась опрокинуться. Для стабилизации тазовой части модели крайнее отверстие ее планки, обращенной вверх было соединено с самым верхним отверстием планки бедренной части модели через безмен. Имеющаяся в конструкции безмена пружина удерживала от опрокидывания тазовую часть модели. Силы упругости пружины было вполне для этого достаточно. Стрелка безмена отклонялась только в пределах погрешности прибора. Наиболее стабильно было положение во фронтальной плоскости. В сагиттальной же плоскости система легко выводилась из равновесия. Пружина безмена, по нашей мысли, имитировала действие отводящей группы мышц тазобедренного сустава.

С целью моделирования действия веса тела к крайнему отверстию горизонтальной планки тазовой части модели был подвешен груз массой 2 кг. Нагрузка привела систему в движение. Тазовая часть модели отклонилась вниз, пружинная часть безмена растянулась. После прекращения возникшего движения и стабилизации модели было произведено считывание показаний прибора и составили 4 кг. Неоднократная повторная нагрузка и разгрузка модели дала практически такие же результаты. Нагрузка модели большей массой приводила к увеличению показаний безмена. При этом соотношение нагрузки и показаний прибора соотносились как 1:2. Схема описанного одноопорного положения полностью совпадает со схемами, приводимыми прочими авторами. В поставленном эксперименте на головку модели действует сила, равная приблизительно утроенному весу груза, то есть 6 кг.

Поставленный эксперимент в целом согласуется с данными, полученными предыдущими исследователями тазобедренного сустава, и позволили сделать ряд важных выводов. Главным из которых является то, что сохранение устойчивого равновесия возможно только мышцами без участия связок. Напряжения отводящей группы мышц в принципе достаточно для стабилизации тазобедренного сустава во фронтальной плоскости. Сила, развиваемая отводящими мышцами, должна превышать усилие веса тела. В одноопорном ортостатическом положении соотношение сил всегда постоянно и зависит от анатомического строения. Одноопорное ортостатическое положение, в котором главную роль в поддержании устойчивого равновесия играют отводящие мышцы, сопряжено с затратой значительного количества энергии и вещества. Причем необходимо отметить, что для полноценной работы какой-либо группы мышц необходимо подключение их антагонистов, что увеличивает расход мышечной энергии.

Замечено, что переход из двухопорного положения к позе «стоя на одной ноге» сопровождается креном таза в неопорную сторону. Этот наклон обусловлен вращением таза относительно головки бедренной кости во фронтальной плоскости. Существенно то, что угол поворота таза всегда одинаков и фиксирован. Вместе с этим происходит и поступательное смещение таза во фронтальной плоскости в сторону опорной конечности. Указанное обеспечивает приведение конечности в тазобедренном и пронация в подтаранном суставе. Принимаемое телом положение является наименее напряженным и наиболее устойчивым.

С нашей точки зрения, главный смысл данных движений таза:

- смещение проекции общего центра масс в пределы уменьшившейся площади опоры, с целью сохранения положения равновесия;

- понижение высоты расположения общего центра масс способствует повышению устойчивости;

- замыкание тазобедренного сустава во фронтальной плоскости за счет натяжения связки головки бедра.

С целью доказательства участия связки головки бедра в замыкании тазобедренного сустава и ее опорной функции в одноопорном ортостатическом положении был поставлен следующий эксперимент на уже известной трехмерной модели.   

Эксперимент №2

В качестве аналога связки головки бедра был использован крученый капроновый шнур. Одним концом он соединялся с вертлужной частью модели, будучи пропущенным через центральное отверстие в ее фасонной выточке, и надежно закреплялся снаружи. Другой же его конец, проведенный через отверстие в головке бедренной части модели, выходил в области воротника.

Вертлужная часть устанавливалась на головку бедренной части, а капроновый шнур постепенно вытягивался. Длина его части, расположенной в фасонной выточке, выбиралась таким образом, чтобы при полном соприкосновении трущихся поверхностей и максимальном наклоне вертлужной части вниз (имитация приведения бедра и наклона таза в неопорную сторону), отверстие в головке располагалось напротив края фасонной выточки, а шнур при этом не ущемлялся. После чего аналог связки головки бедра окончательно натягивался и надежно прикреплялся к ножке бедренной части модели.

Было отмечено, что в результате добавления аналога связки головки бедра тазовая часть модели находилась в устойчивом равновесии даже без внешнего воздействия. Соединение безменом крайнего отверстия наклонной планки тазовой части с самым верхним отверстием планки бедренной части модели ни коим образом не влияло на положение тазовой части. Пружина безмена, имитировавшая действие отводящей группы мышц тазобедренного сустава, оказалась не нагруженной.

С целью моделирования действия веса тела к крайнему отверстию горизонтальной планки, прикрепленной к стержню модели вертлужной впадины, был подвешен груз массой 2 кг. Несмотря на это, изменений в положении тазовой части модели и показаниях безмена практически не происходило! Модель оставалась стабильной во фронтальной плоскости как при уменьшении, так и увеличении нагрузки на 1 кг.

Данный эксперимент ярко продемонстрировал, что в результате приведения бедра и наклона таза в неопорную сторону происходит натяжение связки головки бедра. Она, выпрямившись и натянувшись до предела, ограничивает дальнейшее приведение бедра и наклон таза (функция ограничения объема движений). При этом угол между длинной осью бедра и биспинальной линией таза достигает минимального своего значения и остается постоянным, несмотря на возрастающую нагрузку. Изменение тазобедренного угла в сторону его уменьшения возможно лишь при повреждении связки головки бедра: разрыве, отрыве, а также смещении точки крепления или удлинении. Как показал описанный эксперимент, отводящие мышцы в поддержании равновесия не задействованы! Иными словами, в одноопорном ортостатическом положении с наклоном таза в неопорную сторону только сила реакции связки головки бедра противодействует весу тела, стремящегося привести бедро и наклонить таз. Эксперимент доказывает и наличие опорной функции у связки головки бедра. Как видно, связка головки бедра выступает в роли гибкой опоры таза и всего тела в одноопорном ортостатическом положении.

Для равновесия пространственной системы сил необходимо и достаточно, чтобы главный вектор и главный момент системы равнялся нулю (Бутенин Н.В. и соавт., 1985). Силы, действующие в области крепления связки головки бедра, являются сосредоточенными, а силы, действующие по линии сопряженных поверхностей тазобедренного сустава, являются распределенными. Стабилизация системы обеспечивается действием силы тяжести, приложенной к общему центру масс, направленной вниз, и силы реакции связки головки бедра, направленной вверх и в сторону центра вращения тазобедренного сустава. Силу реакции связки головки бедра можно разложить на две составляющие: вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая противоположна вектору действия веса тела и направлена вверх. Горизонтальная же составляющая обращена в сторону головка бедренной кости. Следовательно, силе тяжести противодействует только вертикальная составляющая силы реакции связки головки бедра.

Плечо веса тела равно кратчайшему расстоянию от центра головка бедренной кости головки бедренной кости до линии действия силы тяжести, а плечо силы реакции связки головки бедра – от центра головка бедренной кости до проксимальной точки крепления связки головки бедра (Рис.1). Плечо силы реакции в норме равно сумме радиуса головки бедренной кости и глубины ямки вертлужной впадины. Плечо веса тела есть расстояние от центра тазобедренного сустава до линии действия силы тяжести, опущенной из общего центра массы. Плечи указанных сил относятся друг к другу приблизительно как 1:3. Чем больше размеры элементов тазобедренного сустава: головка бедренной кости и вертлужная впадина, а также глубина ямки вертлужной впадины и уже таз, тем меньше это соотношение. Для удержания тела в положении устойчивого равновесия необходимо, чтобы сила реакции связки головки бедра превышала вес тела приблизительно в три раза. Зная геометрические размеры таза и тазобедренного сустава, положение общего центра массы и вес тела, возможно достаточно точно вычислить величину силы реакции связки головки бедра.

 

Рис.1. Моменты сил, стабилизирующие таз в одноопорном ортостатическом положении во фронтальной плоскости; О – центр тазобедренного сустава, ОА – плечо силы реакции связки головки бедра (F), ОВ – плечо веса тела (Р). 

Важно отметить: сила реакции связки головки бедра и вес тела действуют по одну сторону от центра вращения тазобедренного сустава! Это позволяет констатировать тот факт, что во фронтальной плоскости в одноопорном ортостатическом положении тело представляет собой аналог рычага второго рода!!! Со времен M.D.J. Inman и F. Pauwels считалось, что тазобедренный сустав в вертикальной позе, стоя на одной нижней конечности, действует как рычаг первого рода! Это мнение и сейчас воспринимается как аксиома.

Описанный ранее эксперимент показал, что тело может находиться в равновесии и без связки головки бедра только благодаря напряжению отводящей группы мышц. Однако подобный способ поддержания одноопорного ортостатического положения менее энергетически выгоден, ибо требует затраты вещества и энергии, необходимых для работы мышц. Сила реакции связки головки бедра – это, прежде всего, сила ее упругости, пассивная сила. Она не нуждается в восполнении. При равных условиях поддержание вертикального положения с участием связки головки бедра более предпочтительно для организма.

Небезынтересно отметить также и то, что при функционировании связки головки бедра нагруженными оказываются только нижние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины! Именно этими поверхностями таз и головка бедренной кости прижимаются друг к другу. Величина давления вертлужной впадины на головку бедренной кости равна разности силы реакции связки головки бедра и веса тела (данные силы противоположно направлены). До сих пор же считалось, что у вертикально стоящего на одной ноге человека нагружены исключительно верхние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины. Наличие связки головки бедра позволяет на время одноопорной позы разгрузить верхние сектора головки бедренной кости и вертлужную впадины. Полюс максимальных контактных напряжений в области головки бедренной кости смещается на ее нижний сектор. Это заставляет пересмотреть не только статику и кинематику позы, но и представления о распределении напряжений во всем проксимальном конце бедренной кости, области вертлужной впадины и таза.

Как следует из выше сказанного, одноопорное ортостатическое положение, поддерживаемое только за счет отводящей группы мышц, – это скорее удел патологии, а не нормы. Преобразование тазобедренного сустава посредством связки головки бедра в рычаг второго рода уменьшает и результирующую нагрузку на головку бедренной кости. Величина результирующей силы, действующей на нижний сектор головки бедренной кости равна разности веса тела и противодействующей ему силы реакции связки головки бедра. Силу реакции связки головки бедра можно найти, используя правило моментов:

L1F1 = L2F2,

F2 = L1F1 / L2,

где L1 – плечо силы тяжести, F1 – вес тела, L2 - плечо силы реакции связки головки бедра, F2 – вертикальная составляющая силы реакции связки головки бедра.

Если принять, что плечо веса тела в три раза больше плеча вертикальной составляющей силы реакции связки головки бедра, то:

L1 = 3L2,

Соответственно, величина вертикальной составляющей силы реакции связки головки бедра равна утроенному весу тела:

F2 = L1F1 / L2 = 3F1,

Тогда результирующая сила F3, воздействующая на головку бедренной кости со стороны вертлужной впадины, равна:

F3 = F2 - F1,

Знак «-» обусловлено тем, что силы, уравновешивающие таз, разнонаправленны. Так как F2 = 3F1, получаем:

F3 = 3F1 - F1 = 2F1.

По нашему мнению, в одноопорном ортостатическом положении результирующая сила направлена на головку бедренной кости снизу и составляет удвоенный вес тела, а плечи силы реакции связки головки бедра и веса тела относятся как 1:3.

Сила F2, а следовательно, и F3 уменьшаются при уменьшении длины плеча веса тела и увеличении плеча силы реакции связки головки бедра. Плечо веса тела зависит от ширины таза. Плечо силы реакции связки головки бедра определяется:

- радиусом головки бедренной кости;

- глубиной ямки вертлужной впадины;

- локализацией проксимальной точки крепления связки головки бедра.

Чем более периферически находится проксимальная область крепления связки головки бедра, тем меньше плечо силы реакции и больше должна быть величина сила ее реакции. Это, в свою очередь, приводит к увеличению силы, с которой нижний сектор вертлужной впадины прижимается к нижнему сектору головки бедренной кости. Данная сила направлена снизу – вверх, изнутри – кнаружи. Ее вектор направлен из центра нижнего сектора полулунной поверхности вертлужной впадины к центру головки бедренной кости.

Сила реакции связки головки бедра совпадает с длинной ее осью, занимаемой в положении с максимальным приведением бедра, и ориентирована снизу – вверх, изнутри – кнаружи. Величина силы реакции уменьшается при более вертикальном расположении связки головки бедра:

FR = cosα F2,

где FR – сила реакции связки головки бедра, F2 – вертикальная составляющая силы реакции связки головки бедра, α – угол отклонения связки головки бедра от вертикали.

На ориентации связки головки бедра, а следовательно, и величине силы ее реакции, сказывается не только расположение проксимальной точки крепления. Определенное значение также имеет длина связки головки бедра, диаметр ямки вертлужной впадины и локализация ямки головки бедренной кости. Данные параметры обуславливают величину приведения бедра в тазобедренном суставе и угол наклона таза во фронтальной плоскости.

Дополнительные эксперименты на плоской модели тазобедренного сустава доказали, что связка головки бедра определяет величину наклона таза и приведения бедра. Кроме этого, во фронтальной плоскости при одноопорном ортостатическом положении тазобедренный сустав замыкается связкой головки бедра, которая выполняет и опорную функцию. Подтверждены теоретические выводы о том, что в крайнем положении приведения с натяжением связки головки бедра и замыкании тазобедренного сустава, верхние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины не испытывают никакого давления, а вся нагрузка приходится на их нижние сектора. Иными словами, нижние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины оказываются опорными в положении стоя на одной ноге, в то время как ортостатическая поза с опорой на две нижние конечности обуславливает нагрузку верхних секторов головки бедренной кости и вертлужной впадины.

Одним из доказательств большего удельного давления в нижнем секторе тазобедренного сустава, по нашему мнению, является меньшая здесь толщина гиалиновых оболочек головки бедренной кости и вертлужной впадины. Нами измерена ширина суставной щели тазобедренного сустава в верхнем и нижнем отделе по рентгенограммам, выполненным в переднезадней проекции. Выявлено, что в среднем ширина суставной щели в нижнем секторе тазобедренного сустава меньше более чем на 1 мм. Это различие сохраняется у обоих полов. Чем больше нагрузка на гиалиновую поверхность, чем больше действующее в ней напряжение, тем меньше ее толщина.

В норме нагрузка на верхние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины воздействует в двухопорном ортостатическом положении и равна половине веса тела. Она еще меньше в области тазобедренного сустава разгруженной нижней конечности в двухопорном ортостатическом положении с предпочтительной опорой. Нагрузка возрастает до значительной величины в момент перехода к устойчивому одноопорному ортостатическому положению. В этот непродолжительный период тазобедренный сустав функционирует как рычаг первого рода, а результирующая сила возрастает от 2.4 до 4.5 веса тела по данным разных авторов. Именно в этом случае применима «схема F. Pauwels» для нормального тазобедренного сустава, конечно, исключая экзотические позы.

Как явствует из графика движений таза во фронтальной плоскости, время, в течение которого задействована связка головки бедра, составляет порядка 1/4 продолжительности двойного шага. Соответственно, нижние сектора головки бедренной кости и полулунной поверхности вертлужной впадины оказываются нагруженными в течение 25% времени двойного шага. Истинный одноопорный период шага наблюдается только тогда, когда противоположная нога не соприкасается с поверхностью опоры, то есть является переносной. Длительность переноса конечности в среднем 33% от общего времени двойного шага (Шуляк И.П., 1980). Это значит: в одноопорном периоде верхние сектора головки бедренной кости и полулунной поверхности вертлужной впадины оказываются нагруженными в течение приблизительно 8% времени двойного шага. Именно в течение этого времени тазобедренный сустав можно рассматривать как рычаг первого рода и пользоваться схемой, которую предложил F. Pauwels. Все остальное время одноопорного периода 25%, тазобедренный сустав функционирует как рычаг второго рода!

В середине опоры на одну конечность вертикальная составляющая действующего веса тела минимальна и значительно ниже статического веса тела (Бернштейн Н.А., 1966). Одним из объяснений этому феномену может быть действие связки головки бедра. В одноопорный период таз оказывается, как бы подвешенным на связке головки бедра и совершает колебательное движение вперед по дуге с радиусом, равным длине связки головки бедра. Иными словами, таз представляет собой маятник с верхней точкой подвеса. Общий центр массы получает центростремительное ускорение, которое в нижней точке траектории оказывается направленным вертикально вверх. Возникающая при этом сила противоположна силе тяжести, что уменьшает вес тела, опирающегося на ногу. В этот период основная нагрузка приходится на нижние сектора головки бедренной кости и полулунной поверхности вертлужной впадины. Это значит, нагрузка на них существенно уменьшается.

Простейшие расчеты с учетом действия связки головки бедра показывают, что результирующая нагрузка на элементы тазобедренного сустава значительно меньше, чем та, что можно было бы ожидать при расчетах с использованием схемы F. Pauwels (1965, 1980) для одноопорного положения. Согласно ей, при массе тела 58.7 кг в одноопорном ортостатическом положении нагрузка на тазобедренный сустав составляет 175 кг, а при ходьбе – возрастает до 258 кг (Соков Л.П., Романов М.Ф., 1991). Иными словами, в покое она превышает вес тела почти в три раза (2.981 раза), а при ходьбе более чем в четыре раза (4.395 раза)! Близкие усредненные литературные данные приводит Х.А. Янсон (1975): при ходьбе в одноопорном периоде на тазобедренный сустав действует нагрузка, равная удвоенному весу тела без веса опорной конечности, а при быстрой ходьбе она возрастает до 4.3 веса тела. Согласно же М. Доэрти, Д. Доэрти (1993), при ходьбе на тазобедренный сустав действует нагрузка, равная от 1.5 до 6 веса тела.

Относительный вес нижней конечности составляет 18.1% от массы всего тела (Морейнис И.Ш., 1988). Следовательно, в одноопорном периоде шага сила реакции связки головки бедра уравновешивает 81.9% веса тела, что составляет 57.33 кг при массе всего тела 70 кг. Плечо силы реакции связки головки бедра приблизительно в три раза меньше плеча веса тела. Тогда для сохранения равновесия тела сила реакции связки головки бедра должна быть также в три раза больше веса тела. Результирующая же нагрузка на головку бедренной кости равна удвоенному весу, который тело имеет в данный момент. По нашим данным, у человека, масса которого составляет 70 кг, в одноопорном ортостатическом положении, нагрузка на нижний сектор головки бедренной кости равна 114,66 кг. Вычисленное нами значение на 60.34 кг меньше того, что получил F. Pauwels для аналогичного положения. Полученные F. Pauwels значительные нагрузки действуют на тазобедренный сустав кратковременно, только в момент перехода от одноопорного к двухопорному ортостатическому положению, в том числе при ходьбе.

По данным Н.А. Бернштейна (1966), при массе тела 70 кг в середине одноопорного периода его вес снижается приблизительно до 40 кг. Это составляет 57.14% от статического веса тела. С учетом означенного нагрузка на нижние сектора головки бедренной кости и вертлужной впадины еще меньше, чем та, что мы рассчитали для одноопорного ортостатического положения и равна только 80 кг. Как видно, на головку бедренной кости в середине одноопорного периода шага воздействует вес, всего на 10 кг превышающий покоящееся тело.

Следует отметить также то, что чем выше скорость ходьбы и больше центростремительное ускорение общего центра массы, направленное вверх в одноопорном периоде, тем меньший вес имеет тело. Значит, и нагрузка на нижний сектор головки бедренной кости в одноопорном периоде будет уменьшаться. Схема F. Pauwels применима к тазобедренному суставу, но только тогда, когда начинается или завершается одноопорный период. При этом основная нагрузка действительно приходится на верхние сектора головки бедренной кости и полулунной поверхности вертлужной впадины. Однако эта высокая нагрузка действует непродолжительное время, как уже отмечалось, период равный 8% от времени двойного шага.

В свете иных представлений о механике тазобедренного сустава необходим пересмотр патогенеза ряда его заболеваний: коксартроза, асептического некроза головки бедренной кости, болезни Пертеса, дисплазии, эпифизеолиза головки бедренной кости и некоторых других. Общепринятая механика тазобедренного сустава – это механика тазобедренного сустава без связки головки бедра и механика современных эндопротезов данного сустава. Известные расчеты усилий и нагрузок следует применять только к патологическим состояниям тазобедренного сустава и эндопротезам без аналога связки головки бедра. С нашей точки зрения, уточнение роли связки головки бедра позволяет говорить, поистине, о перевороте в механике тазобедренного сустава.

Заключая рассмотрение механики тазобедренного сустава, следует еще раз подчеркнуть роль связки головки бедра в этом локомоторном акте, так она:

- разгружает верхние сектора головки бедренной кости и полулунной поверхности;

- уменьшает энергозатраты при ходьбе;

- уменьшает действующие напряжения в элементах тазобедренного сустава;

- автоматизирует акт ходьбы;

- обеспечивает поступательное перемещение общего центра массы вперед;

- участвует в поддержании вертикального положения тела.

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Ключевые слова:

биомеханика, эксперимент, роль, функция, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. «Ligamentum capitis femoris» - «ligamentum incognitum», механика тазобедренного сустава со связкой головки бедра. [gradusnik.ru (the page is currently unavailable)]

Примечания:

Впервые опубликовано на сайте gradusnik.ru в 2004 году. Страница статьи в настоящее время недоступна.

Публикация посвящена изучению биомеханики тазобедренного сустава в экспериментах на механической модели воспроизводящей функцию ligamentum capitis femoris.

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

 Эксперименты и наблюдения