Рассуждение о морфомеханике. 4.6.11 Плоская модель

 

4.6.11 Плоская модель

С функцией соединения суставных концов костей неразрывно связана функция ограничения движений. Прежде чем приступить к обсуждению этой роли СГБ, необходимо напомнить ряд достаточно важных анатомических особенностей ТБС и расположение СГБ в нем. СГБ – представляет собой гибкий, практически нерастяжимый элемент соединяющий ЯВВ с ЯГБК. Ввиду размещения СГБ в особой костно-хрящевой полости – вертлужном канале, ее габариты имеют решающее значение для нормального функционирования и сохранения в течение длительного времени. По нашим данным длина СГБ составляет в норме приблизительно 2.5 см, а диметр, точнее ширина - 1.0 см. Диаметр СГБ никак не может быть большим, чем глубина вертлужного канала (читай ЯВВ), а длина, не больше диаметра ЯВВ. В противном случае при артикуляции, СГБ неизбежно попадет меж суставными поверхностями, либо будет периодически контактировать с внутренним краем полулунной поверхности, испытывая срезающую нагрузку, постепенно подвергаться истиранию. У лиц среднего возраста глубина ВВ 32.5±1.2 мм, причем глубина ЯВВ равна 11.1±0.5 мм (Подрушняк Е.П., 1972). Сопоставляя размеры ВВ с длиной СГБ, даже только теоретически можно предсказать, что ГБК нельзя полностью извлечь из ВВ без разрыва или удлинения СГБ. Иными словами вывих ГБК без повреждения СГБ невозможен.

Ранее было продемонстрировано, что в ограничении объема вращательных движений в ТБС участвуют наружные связки, вертлужная губа, конфигурация суставных концов костей. СГБ гибкий нерастяжимый элемент, соединяющий суставные концы костей образующих ТБС. Она имеет определенную длину и размещена в костно-хрящевой полости со строго определенными габаритами. Исходя из этого, можно предположить, что СГБ должна участвовать в ограничении не только поступательных, но и вращательных движений.

С целью уточнения роли СГБ в ограничении объема движений в ТБС, была использована его плоскостная модель. В качестве прототипа плоской модели ТБС взята реальная переднезадняя рентгенограмма нормального ТБС молодого мужчины. На жесткий картон, раздельно, в масштабе 1:1, скопированы таз, и проксимальная часть бедренной кости (Рис.4.17). При этом было принято, что суставная щель - просветление меж суставными поверхностями, это изображение хрящевого покрова ВВ и ГБК. Бедренная часть плоскостной модели вырезана, а на медиальном контуре ГБК отмечено расположение ЯГБК. Обе ВВ были изображены в виде полусферы с обозначением верхнего и нижнего сектора полулунной поверхности, а также ЯВВ.

Ширина полулунной поверхности не одинакова во всех ее участках. Она больше в верхнем секторе и меньше в нижнем. Изучение рентгенограмм нормального ТБС показало, что величина центрального угла верхнего сектора полулунной поверхности составляет в среднем 72,89°. Соответственно центральный угол нижнего сектора должен быть меньше, рентгенологически нам его уточнить не удалось. На рентгеновском прототипе плоской модели верхний сектор имел центральный угол 75°, а нижний 40° при этом, центральный угол ЯВВ составил 65°. Затем на ВВ и ГБК обеих частей плоской модели были изображены их центры.

Рис.4.17 Плоские модели; вверху - таза; внизу - проксимального конца бедра с аналогом связки головки бедра.

Центры изображения ВВ и ГБК были совмещены и скреплены иглой. При этом мы получили плоскую модель ТБС, своего рода его сечение фронтальной плоскостью. Бедренная часть модели имела возможность вращения относительно иглы, то есть центра ТБС.

На модели было сымитировано движение в ТБС во фронтальной плоскости – отведение и приведение бедра. Сначала произведено вращение бедренной части модели по часовой стрелке до соприкосновения верхнего контура шейки с верхним краем изображения ВВ – имитация отведения. Затем бедренная ее часть модели повернута против часовой стрелки до момента касания нижнего контура шейки с нижним краем изображения ВВ – имитация приведения. В первом и во втором случае было обращено внимание на то, что в крайних положениях приведения и отведения изображение ЯГБК заходит за контуры полулунных поверхностей. Из чего был сделан вывод, что при больших углах поворота во фронтальной плоскости дистальный конец СГБ должен соприкасаться с краем полулунной поверхности, и в принципе должен бы быть отсечен от ГБК. Соответственно, нормальный объем движений в ТБС во фронтальной плоскости должны быть таков, чтоб дистальный конец СГБ, в крайних положениях, не соприкасался с краем полулунной поверхности.

С учетом сделанного вывода дальнейшие вращения совершались только в реальных пределах. А именно, при отведении, бедренная часть модели вращалась по часовой стрелке до тех пор, пока край ЯГБК не расположился напротив изображения внутреннего края нижнего сектора полулунной поверхности. Приведение, в свою очередь, осуществлялось до соприкосновения края ЯГБК с изображением внутреннего края верхнего сектора полулунной поверхности. Из поставленных опытов можно заключить, что центральный угол ЯВВ определяет объем вращательных движений в ТБС во фронтальной плоскости (отведение – приведение). Только при таких условиях дистальный конец СГБ не будет повреждаться, при контакте с внутренними краями полулунной поверхности.

Объем вращений ГБК, согласно литературным данным, широко варьирует. Максимально возможное сгибание в ТБС возможно до 130°, разгибание до 20°, приведение до 50°, отведение до 75°, пронация до 60°, супинация до 60° (Кованов В.В., Травин А.А., 1963; Гурьев В.Н., 1975; Ryf Chr., Weymann A., 1996). Минимальные из значений объемов вращательных движений ТБС, согласно литературным данным, составляют - сгибание 105°, разгибание 180°, приведение 10°, отведение 30°, пронация 20°, супинация 13° (Ревенко Т.А., 1968; Гурьев В.Н., 1975; Соков Л.П., Романов М.Ф., 1991). Как можно заметить, различия между максимальным и минимальным объемом движений для сгибания составляет 25°, для разгибания 20°, для приведения 40°, для отведения 45°, для пронации 40°, для супинации 47°. Разброс мнений достаточно велик для каждого из видов движений. Максимально возможный объем вращательных движений по данным литературы в сагиттальной плоскости 150°, во фронтальной 125°, в горизонтальной 120°. Минимальный объем вращений в ТБС в сагиттальной плоскости 105°, во фронтальной 40°, в горизонтальной 33°. Таким образом «средне-литературный» объем движений в сагиттальной плоскости 127,5°, во фронтальной 82,5°, в горизонтальной 76,5°.

Различия в данных объемах движений обусловлено невозможностью точного измерения амплитуды движений, а также индивидуальными особенностями обследованных авторами лиц. К индивидуальным особенностям следует отнести – диаметр ШБК, глубину ВВ, высоту вертлужной губы, длину наружных связок ТБС, степень их возможного удлинения.

Для уточнения вклада СГБ в ограничение вращательных движений ТБС, продолжен эксперимент по его плоскостному моделированию. Имеющаяся плоскостная модель ТБС была дополнена аналогом СГБ.

Как уже ранее отмечалось, длина СГБ является исключительно важной величиной, критичной для ее функционирования. В нормальном ТБС ее длина не может быть больше расстояния от центральной точки проксимальной области крепления до внутреннего края полулунной поверхности. На модели за проксимальную область крепления принята точка, расположенная на линии контура дна ЯВВ на середине расстояния между ее центром и нижним углом. К ней была прикреплена тонкая капроновая нить имитирующая СГБ. В соответствии с расстоянием от данной точки, до внутреннего края верхнего сектора полулунной поверхности установлена длина нити, а ее свободный конец прикреплен к центру изображения ЯГБК на бедренной части модели (Рис.4.17). Затем центр головки бедренной части модели совмещен с центром изображения ВВ тазовой части модели, а обе части скреплены иглой как осью. Вращение бедренной части против часовой стрелки, имитирующее приведение бедра, обнаружило, что оно ограничивается натяжением аналога СГБ – капроновой нитью соединяющей части плоскостной модели ТБС. При этом край ЯГБК и точка дистального прикрепления СГБ не заходили за внутренний край изображения верхнего сектора полулунной поверхности (Рис.4.18). Вращение бедренной части против часовой стрелки, имитирующее отведение бедра, показало, что и оно ограничивается натяжением аналога СГБ. Однако в крайнем положении отведения, дистальная точка ее прикрепления заходила за внутренний край изображения нижнего сектора полулунной поверхности. 

Рис.4.18. Моделирование приведения в тазобедренном суставе со связкой головки бедра нормальной длины. Связка головки бедра натянута, ограничивая приведение. 

Основным условием функционирования СГБ является то, что дистальный ее конец не может заходить за внутренний край полулунной поверхности, как в верхнем, так и нижнем секторе (Рис.4.19). Исходя из сказанного и результатов поставленных опытов можно заключить – СГБ способна ограничить приведение бедра в ТБС. Функция ограничения отведения может быть реализована без ущерба для СГБ только в том случае, когда дистальная точка крепления СГБ смещается по оси вертлужного канала на его периферию или если ширина полулунной поверхности в нижнем секторе ВВ меньше, чем в верхнем. Как известно ширина полулунной поверхности действительно меньше в нижнем секторе, чем в верхнем. Это косвенно доказывает правильность наших суждений. Для первого случая это возможно при отведении бедра, сочетающегося с его сгибанием до определенного угла, а именно угла флексии ВВ таза. Иная величина угла сгибания приведет, при отведении бедра, к соприкосновению дистального конца СГБ и внутреннего края нижнего сектора полулунной поверхности, а значит и ее постепенному перетиранию. Таким образом, на основании описанных экспериментов допустимо утверждать, что СГБ определяет величину угла приведения в ТБС. В наших опытах он составил около 30°. Это значение соответствует средней величине между максимальным и минимальным приведением в реальном ТБС, по данным литературы.

Для ТБС свойственны не только вращательные движения в трех перпендикулярных плоскостях, но и поступательные вдоль фронтальной оси. Объем продольного смещения ГБК кнаружи незначителен и по нашим данным составляет 2-3 мм, а при рассечении мышц, суставной сумки и наружных связок достигает 5 мм. В последнем случае величину люфта ГБК ограничивает, прежде всего, СГБ. Надо полагать, что чем длиннее СГБ, тем больше будет возможно смещение ГБК кнаружи. 

Рис.4.19. Моделирование отведения в тазобедренном суставе со связкой головки бедра нормальной длины. Связка головки бедра расслаблена и не ограничивает отведение. 

Для уточнения участия СГБ в ограничении поступательных движений использована та же плоскостная модель ТБС. Отличие конструкции заключалось лишь в том, что отсутствовало соединение бедренной и тазовой частей посредством металлической оси (иглы), с сохранением аналога СГБ. После разблокирования соединения частей плоскостной модели путем удаления оси, производилось смещение ГБК кнаружи. Важным условием было то, что при латеральном смещении головка не пересекала контуры верхнего и нижнего секторов полулунной поверхности, то есть она смещалась по перпендикуляру к входу в ВВ. Величина поступательных движений головки модели кнаружи, полностью зависела от длины аналога СГБ. Полного «извлечения» «головки» из «ВВ» достичь не удавалось. Было также обращено внимание на то, что амплитуда смещений увеличивалось при некотором вращении бедренной части модели по часовой стрелке (имитация отведения) (Рис.4.20). При смещении головки медиально, она беспрепятственно пересекала линию контура секторов полулунной поверхности, а также границу изображения дна ЯВВ и только после того, как аналог СГБ натягивался, движение прекращалось (Рис.4.21). Из опыта можно заключить, что СГБ, в норме, не ограничивает смещение ГБК в медиальном направлении.

Кроме этого, обращено внимание также на то, что при максимально возможном приведении в ТБС, головку модели невозможно было сместить в краниальном направлении. Она оказывалась прижатой к нижнему сектору модели ВВ, тем самым, СГБ как бы, «разгружала» верхний сектор полулунной поверхности. Натянутый аналог СГБ, при имитации приведения, препятствовал смещению ГБК вверх (краниально). 

Рис.4.20. Моделирование продольного люфта в тазобедренном суставе со связкой головки бедра нормальной длины. Связка головки бедра натянута и ограничивает смещение головки бедренной кости в латеральном направлении. 

 

Рис.4.21. Моделирование продольного люфта в тазобедренном суставе со связкой головки бедра нормальной длины. Связка головки бедра натянута и ограничивает смещение головки бедренной кости в медиальном направлении. 

В процессе проведения опытов отмечено, что головка, будучи прикрепленная к тазовой части модели посредством аналога СГБ, могла совершать вращение вокруг двух точек. Первая из них это проксимальная точка прикрепления аналога СГБ, а вторая дистальная точка ее крепления. Центр головки максимально удалялся от проксимальной точки прикрепления аналога СГБ только в том случае, когда относительно дистальной точки крепления СГБ головка была повернута по часовой стрелке (имитация отведения). Какие бы движения не совершала головка, при стабильной длине аналога СГБ, она никогда не покидала ВВ без пересечения ее контуров. Это подтверждает литературные данные и наши клинические наблюдения, касающиеся ТВБ. Для его возникновения необходимым условием является перерыв СГБ. Кроме этого, возможное пересечение головкой контура ВВ плоскостной модели, говорит о том, что в принципе возможен перелом ВВ без повреждения СГБ. Однако перелом ВВ в любом ее секторе, включая дно, сочетающийся с полным вывихом ГБК, безусловно, приводит к разрыву СГБ. Таким образом, СГБ ограничивает латеральное и медиальное смещение ГБК, а без ее перерыва вывих в ТБС невозможен.

Описанная ранее плоскостная модель ТБС не позволяет выяснить влияет ли СГБ на вращательные движения в сагиттальной и горизонтальной плоскости. Для уточнения этих вопросов были выполнены графические построения. В первом из них была изображена ВВ в виде снаружи. В ЯВВ отмечена область проксимального крепления СГБ, а также ЯГБК – дистальная область ее фиксации. При воображаемом повороте ГБК вокруг центра ТБС в сагиттальной плоскости, СГБ скручивалась в том же направлении (Рис.4.22). 

Рис.4.22. Схематичное изображение вертлужной впадины, вид снаружи а) вращение дистальной области крепления связки головки бедра (ямка головки бедра) в сагиттальной плоскости, b) проксимальная область крепления связки головки бедра.

Из обыденной практики известно, что скручивание гибкого элемента приводит к его укорочению. Подобное в принципе должно наблюдаться и в отношении СГБ при вращении ГБК в сагиттальной плоскости. Учитывая возможность продольного смещения ГБК кнаружи, то есть запаса длины СГБ, ее скручивание не должно приводить к существенному сжатию суставных поверхностей, а значит и к ограничению вращения в сагиттальной плоскости в обоих направлениях.

Второе графическое построение касалось выяснения участия или наоборот, неучастия СГБ в ограничении объема движений в ТБС в горизонтальной плоскости. ВВ и ГБК были изображены в виде снаружи, с отмеченными областями дистального и проксимального крепления СГБ. Смещение дистальной области крепления по дуге, имитировавшее пронацию и супинацию показало, что эти виды движений зависят от размеров ЯВВ. При супинации дистальная область крепления СГБ смещалась вперед до момента соприкосновения с внутренним краем переднего сектора полулунной поверхности. При пронации, наоборот, дистальная область крепления СГБ смещалась назад до момента соприкосновения с внутренним краем заднего сектора полулунной поверхности. При виртуальных движениях в горизонтальной плоскости СГБ перемещалась в некотором секторе центром, которого была проксимальная область крепления СГБ (Рис.4.23).

Рис.4.23. Схематичное изображение вертлужной впадины, вид снаружи а) смещение дистальной области крепления связки головки бедра (ямки головки бедра) в горизонтальной плоскости, b) проксимальная область крепления связки головки бедра, с) наиболее краниальное положение ямки головки бедра при не измененной связки головки бедра.

Зависимость величины вращательных движений в горизонтальной плоскости от диаметра ЯВВ была подтверждена при изображении ТБС его в виде сверху (Рис.4.24). Отмечено, что объем пронации - супинации не может быть больше величины центрального угла ЯВВ, т.е. порядка 60°. В противном случае дистальный конец СГБ, в крайних положениях, будет контактировать с внутренними краями полулунной поверхности и о них повреждаться. Полученный графически объем вращательных движений в горизонтальной плоскости близок «средне-литературному» (76,5°).

Рис.4.24. Схематичное изображение вертлужной впадины, вид сверху а) смещение дистальной области крепления связки головки бедра (ямки головки бедра) в горизонтальной плоскости, b) проксимальная область крепления связки головки бедра, с) тазовая кость, d) головка бедренной кости.

Проанализировав результаты опытов и графических построений, мы выяснили, что СГБ непосредственно ограничивает приведение бедра в ТБС, а также латеральное и краниальное смещение ГБК. Прочие виды вращательных и поступательных движений ограничиваются другими структурами ТБС. По всей видимости, размеры определяющих их элементов находятся в зависимости от длины СГБ и диаметра ЯВВ. Габариты элементов нормального ТБС таковы, что при всех видах движений, не происходит контакта дистального конца СГБ с внутренними краями полулунной поверхности. Отсюда можно предположить, что одна из задач наружных связок и вертлужной губы, предотвратить повреждение СГБ при вращениях в горизонтальной плоскости и отведении. Здесь следует напомнить приведенный выше (Рис.4.16) где на горизонтальном скане визуализируется повреждение дистального конца СГБ. На приведенном изображении ТБС можно заметить, что следствием повреждения СГБ является увеличенная супинация. Несомненно, травма СГБ сочетается не только с переломом ВВ, но и наружных связок.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

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

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика