К основному контенту

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ в 2026 г.

    Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА  01 .09.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Август). Статьи и к ниги с упоминанием LCF опубликованные в августе 2026 года.  31 .07.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Июль). Статьи и к ниги с упоминанием LCF опубликованные в июле 2026 года.  07 .07.2026 День Памяти. 7 июля. День памяти моего Отца. 01 .07.2026 Публикации о LCF в 2026 году (Июнь).   Статьи и к ниги с упоминанием LCF опубликованные в июне 2026 года.  25 .06.2026 1803LarreyDJ .   Автор описывает экзартикуляцию в тазобедренном суставе и методику пересечения LCF , которую именует «межсуставная связка». 16 .06.2026 1948EpsteinI .   Реда ктор комментирует слова раввина Самуила (Шмуэля) в трактате Хуллин Вавилонского талмуда, поясняющего расположение LCF по отношению к суставу и ее отличие от седалищного нерва.  1753AstrucJ .  Автор, анализируя книгу «Бытие» приводит текст на французском языке с упоминанием травмы тазобедренного сустава, повре...

Рассуждение о морфомеханике. 5.2.5 Нагрузка на тазобедренный сустав

  

5.2.5 Нагрузка на тазобедренный сустав

Соединение частей механизма, обеспечивающее им подвижность вокруг общей оси или точки, называется шарниром. ТБС - пример сферического шарнира. Тела, соединенные сферическим шарниром, могут как угодно поворачиваться одно относительно другого вокруг центра шарнира, при этом точка, совпадающая с ним, не совершает никакого перемещения. Сила реакции сферического шарнира может иметь любое направление в пространстве (Тарг С.М., 1998).

Центр ТБС совпадает с центром ГБК и центром ВВ. Связями в ТБС выступают стенки ВВ, вертлужная губа, СГБ, ПБС, ЛБС, СБС, круговая зона, суставная сумка. Роль каждой из перечисленных структур в ограничении движений в ТБС была подробно обсуждена в предыдущих главах. Соединенные посредством ТБС таз и бедро, имеют по четыре степени свободы.

Объем движений определяется геометрическими характеристиками связей (длиной, ориентацией, точками крепления, размерами) и является строго индивидуальной величиной. Максимальный объем движений возможен вокруг фронтальной оси, в сагиттальной плоскости он ограничивается исключительно сумочно-связочным аппаратом. Движения в ТБС осуществляются относительно неподвижного звена, которым может быть как таз, так и бедро.

Непосредственно размеры ТБС не сказываются на объеме движения в нем, однако влияют на напряжения в сочленяющихся поверхностях. Это явствует из формулы:

где smax максимальное напряжение, возникающее при сжатии с силой F, шара, радиусом R1 со сферической поверхностью радиусом R2, имеющих модуль упругости E (Александров А.В. и соавт., 1995).

Из формулы видно, что напряжение возрастает при увеличении силы, увеличении разности между радиусами сферической поверхности и шара, пропорциональном уменьшение радиусов контактирующих поверхностей, а также увеличении модуля упругости. И наоборот, напряжение уменьшается при уменьшении действующей силы, уменьшении разности между радиусами сферической поверхности и шара, пропорциональном увеличении радиусов контактирующих поверхностей, а также уменьшении модуля упругости.

Вышеприведенная формула позволяет уточнить физический смысл гиалиновых оболочек суставных концов костей. Ранее нами было рассмотрено призматическое строение гиалиновых оболочек с позиции гистологии и микроанатомии, показана роль гиалиновых призм в снижении уровня напряжений в подлежащей кости. На первый взгляд наличие хрящевого покрова на трущейся поверхности кости выглядит некоторым диссонансом. Казалось бы, поверхность кости, испытывающая высокое удельное давление и трение должна быть максимально твердой и износостойкой, то есть не иначе как представлять собой пластинку из компактной костной ткани. В действительности же образующий суставную поверхность гиалиновый хрящ менее твердый, и менее износостойкий, чем требуется теоретически. Ответ находим формуле описывающей взаимодействие шара и сферической поверхности. Из нее проистекает - чем меньше модуль упругости, тем меньше напряжение, возникающее при взаимодействии поверхностей в шарнире.

Согласно W.C.Hayes, A.J.Bodine (1978) эмпирическая величина модуля упругости суставного хряща человека находится в пределах от 1 до 15 МПа. В большинстве же моделей модуль упругости гиалинового хряща принимается равным 10 МПа и коэффициентом Пуассона 0.47 (Образцов И.Ф., Ханин М.А., 1989). По данным В.М.Шаповалова и соавт. (1998), модуль упругости суставного хряща составляет 2.3–50 МПа. В то время как по тому же автору модуль упругости влажной спонгиозной кости эпифизарных отделов составляет 26–700 МПа. Согласно С.М.Перрену (1995) модуль Юнга для кости около 20 ГПа. Видно, что модуль упругости гиалинового хряща, по данным разных источников, меньше модуля упругости кости. Здесь можно сделать вывод, что живые системы, манипулируя тканями в нагруженных участках ОДС, добиваются снижения напряжений. Призматическое строение суставного хряща и его микроструктура, в виде твердой пены с низким модулем упругости, в комплексе, также обуславливают главную функцию гиалиновой оболочки – снижение действующего напряжения.

Важный физический смысл имеет и точное соответствие диаметра ГБК и ВВ, их конгруэнтность. Уменьшение площади их контакта при значительной разнице в радиусах закономерно обуславливает концентрацию напряжений. Этот очевидный факт доказывает также приведенная выше формула. Морфологическое изучение ТБС свидетельствует о том, что в норме ГБК и ВВ практически совпадают по диаметру. Однако, извлекая ГБК из ВВ обе суставные поверхности, в норме, всегда блестят, будучи покрыты тонким слоем синовии. Это указывает на существование между ними микроскопической по ширине суставной щели, в которой и располагается синовия. В работах Е.П.Подрушняка (1972), А.В.Воронцова (1979), Т.Т.Кикачеишвили (1985), В.А.Шильникова (1991), В.А.Неверова, В.А.Шильникова (1994) убедительно показано, что ГБК не идеально сферична, на ней в норме имеются постоянные углубления. Именно из этих, своего рода депо, синовия попадает в зазор, между суставными поверхностями обеспечивая смазывание.

Наличие продольных углублений на ГБК также играет роль дренажа. Избыток синовии, появляющийся между суставными поверхностями в ацетабулярной части сустава, при люфте ГБК, имеет возможность по ним, переместится в шеечную часть ТБС. За счет этого механизма суставные поверхности максимально сближаются между собой, увеличивая площадь контакта. Синовия же, будучи несжимаемой, по определению, заполняет неровности на ГБК, и также способствует более равномерному распределению контактных напряжений, что ликвидируют их концентрацию на каком-либо из участков. Герметичность ацетабулярной части сустава достигается не только точным соответствием ГБК и ВВ, но также и присутствием вертлужной губы и синовиальной складки, закрывающей выход из вертлужного канала.

Вполне очевидно, что соразмерное увеличение диаметра сочленяющихся суставных поверхностей увеличивает площадь их контакта тем самым, снижая величину действующих напряжений. В течение жизни, от внутриутробного периода до возраста примерно 25 лет, происходит увеличение размеров элементов ТБС. Общеизвестно, что у более рослого, крупного субъекта размеры ГБК и ВВ больше. Это, невесть какое оригинальное наблюдение, также находит свое физическое объяснение. Чем больше контактирующие площадки, при прочих равных условиях, тем ниже уровень напряжений в них. Это явствует из формулы для расчета напряжения: 

s=F/S, 

где s - напряжение, F – сила, S – площадь.

Из формулы расчета напряжений видно, напряжение - величина обратно пропорциональная площади. Однако имеется и другая «сторона медали», с увеличением площади контакта возрастает сила трения. Следовательно, габариты суставных концов костей не могут иметь сколь угодно большие размеры, величина силы трения и уровень действующих напряжений неким образом согласуются между собой. Организм в процессе развития и роста как бы «находит» ту «золотую средину», при которой эти параметры, не достигают критических значений.

Для расчета напряжений в ТБС необходимо знать и его геометрические параметры, их мы подробно рассмотрели в предыдущих главах. Один из важнейших это диаметр ГБК. По нашим рентгенометрическим данным средний диаметр ГБК 55.62 мм, у женщин 51.18 мм, у мужчин 59.72 мм (см. приложения, таблица 1). Естественно, полученные размеры не учитывают толщину гиалиновой оболочки ГБК. Однако благодаря увеличению, которое дает рентгенограмма по сравнению с истинными размерами, можно говорить, что измеренный по рентгенограмме диаметр ГБК соответствует истинным ее размерам.

Основным же фактором, порождающим потоки внутренних сил в элементах сустава и напряжения в них, является действие внешней силы. Величина внешней силы обусловливается массой тела, величиной мышечного напряжения, ускорениями тела и его звеньев, размерами плеч рычагов, расположением ОЦМ и рядом других параметров. В различных положениях тела (позах), внешние силы будут отличаться по модулю, направлению и точки приложения. Для уточнения данных значений сил, действующих на исследуемый элемент, необходимо знать результирующую силу. Как правило, она приложена к центру вращения, в нашем случае к центру ТБС. Задачей последующего повествования этой главы как раз и является уточнение характеристик сил, действующих на ТБС в наиболее значимых позах и при локомоциях.

Для расчета напряжений, действующих в ГБК необходимо также знать величины моментов сил в области ТБС. По рентгенограммам таза в переднезадней проекции есть возможность определить плечо отводящих мышц, плечо массы тела. Полученные нами значения указанных параметров приведены в таблице 1 приложения.

Величины нагрузок на ГБК в разных положениях тела интересуют не только теоретиков, но и практиков. По данным N.Rydell (1966), F.Burny, R.Bourgois (1972) при сгибании в ТБС с прямой ногой обуславливает нагрузку на ГБК в два раза превышающую вес тела - Р, при сгибании в ТБС и коленном суставе – 1 Р, сгибание в противоположном ТБС нагрузка составляет - 0.5 Р. Разгибание в противоположном ТБС обуславливает нагрузку равную 1.5 Р, а при отведении - 0.6 Р (Янсон Х.А., 1975).

С точки зрения F.Pauwels (1959), внутрисуставное давление в области ТБС определяется тремя факторами:

1) статическим давлением, являющимся результатом взаимодействия веса тела и отводящей группы мышц бедра,

2) динамическим фактором в виде постоянного мышечного давления (приводящей, пояснично-подвздошной, и отводящей группы),

3) величиной опорных поверхностей сустава.

С точки зрения механики, ТБС представляет собой рычаг первого рода, где точкой опоры является ГБК. Горизонтальное положение таза в одноопорном положении сохраняется благодаря равенству моментов силы отводящих мышц и веса тела. По F.Pauwels (1939), плечо силы отводящих мышц 4 см, а плечо веса тела 11 см. Тогда при весе человека 60 кг, нагрузка на ГБК будет равна 225 кг (Двойченкова А.Ф., 1971). Согласно F.Pauwels (1961) нормальное давление на суставные поверхности ГБК составляет 19 кг/см2 (Гурьев В.Н., 1975).


                                                                     

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 femorisligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика

Популярные статьи

2025АрхиповСВ. Глава 18

  Глава 18   эссе  Дети человеческие: истоки библейских преданий в обозрении врача   ( PDF  версия без иллюстраций).   Глава 18 Служение Иисуса Повествуя о периоде Служения Иисуса, синоптисты Матфей и Марк упоминают по одному празднику Пасхи [1] . В Евангелии от Луки мы читаем о двух Пасхах [2] , а у Иоанна трижды говорится: «Приближалась Пасха» [3] . Основываясь на этих вехах, нам думается, Иисус «нес свой крест» по Галилее (Upper Galilee, 32°59'10"N, 35°20'13"E [4] ; Lower Galilee, 32°46'59"N, 35°19'48"E [5] ) и Иудее (Judaea, 31°35' N , 35° E [6] ) от одного года до трех лет. Исаак Ньютон (Isaac Newton, 1642-1727) предпринял попытку математического установления даты смерти Иисуса, получив диапазон 33-34 гг. совр. эры [7] . Сегодня исследователи склоняются к мнению – распятие пришлось на 3 апреля 33 г., в тот день прервался земной путь [8] Великого Врача Галилеи. Соответственно, по научно-историческим данным, с 29 по 33 г., – ярчайший отр...

20-й ВЕК

  20- й  век Каталог   архивированных  публикаций указанного периода:       1900-1909 1900BetheE .   Julius Pollux называет  LCF  « ἰσχίον », а понятие «связка» обозначает термином « νεῦρον  /  νεῦρα ».   1902RilkeRM .  Созерцание. 1904FickR.  Автор суммирует основные сведения о  LCF   полученные к началу  XX   века. 1904TestutL.  Фрагменты книги резюмируют основные сведения об анатомии LCF, полученные к началу XX века. 1904ЛопухинАП.  Автор упоминает  LCF  животного и толкует библейский эпизод травмы данной структуры у человека.  1905BardeenCR.   Автор кратко обсуждает появление   ligamentum   capitis   femoris   ( LCF )   и отмечает ее связь с седалищной костью. 1908 GrayH .  Избранные фрагменты об анатомии  LCF  и иллюстрации. 1910-1919 1910BrausH.   Автор кратко обсуждает патологические изменения   LCF ...

Рассуждение о морфомеханике. 4.2.2 Описательные термины

    4.2.2 Описательные термины СГБ – типичная связка, она соединяет тазовую и бедренную кости в ацетабулярной части ТБС (Рис.4.1). В частности Н.А.Воробьев (1960), выступая в полемике по поводу значения СГБ, писал, что ее «…как связку отрицать невозможно». Данное замечание влечет за собой важные выводы… П.Ф.Маркизов (1939) в СГБ различал переднюю и заднюю поверхности, а также верхний и нижний края. Подобная терминология применительно к СГБ, как нам думается, не совсем правильна, а потому требует уточнения.   Рис.4.1. Связка головки бедра, соединяющая дно ямки вертлужной впадины и ямку головки бедра (см.  Grifka J ., Ludwig J ., 1998).   СГБ в ТБС соединяет тазовую и бедренную кости. Как и большинство связок, СГБ имеет проксимальную и дистальную области крепления. С ними соединяются соответственно ее проксимальный и дистальный ее концы. Тазовая кость является проксимальной по отношению к бедренной. Следовательно, конец СГБ, соединяющийся с тазовой костью, являе...

Моделирование начала второго двухопорного периода шага при отсутствии LCF

Моделирование начала второго двухопорного периода шага в отсутствии связки головки бедренной кости при наклоне таза вперед Для настоящих экспериментов нами собрана  электромеханическая модель тазобедренного сустава человека с объемной тазовой частью , которая имитировала тазобедренный сустав, articulatio coxae , без связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris . Конструкция воссоздала функциональную и морфологическую ситуацию, свойственную для коксартроза, тазобедренного сустава, articulatio coxae , замещенного стандартным эндопротезом, а также полного повреждения связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris . Модель содержала бедренную часть, объемную тазовую часть с нагрузкой, аналог средней ягодичной мышцы и аналог комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу, а также аналоги наружных связок: аналог седалищно-бедренной связки, аналог лобково-бедренной связки, аналог вертикальной и горизонтальной части подвздошно-бедренной связки. С ц...

Рассуждение о морфомеханике. 4.6.7 Ограничитель движений

    4.6.7 Ограничитель движений Кроме соединения суставных концов костей, связки в суставах участвуют в ограничении объема движений. Надо думать, что подобная функция присуща и СГБ. «Функция связок заключается в замыкании сустава в определенном положении…» писал Л.П.Николаев (1947), по его мнению, биомеханическими свойствами связок является «их крепость» и «малая растяжимость». Это и предопределяет роль связок как ограничителей объема движений. У Л.П.Николаева (1922) находим, что у взрослого СГБ натягивается исключительно при согнутой в ТБС конечности, в этом положении она ограничивает приведение бедра и ротацию его кнаружи. По данным С.Г.Рукосуева (1948) СГБ напрягается при сгибании с отведением, или при вращении бедра кнаружи. P .Gerdy полагал, что она напрягается при прямом стоянии (Воробьев В.П., 1932). T . J . W . Byrd (1998) пишет, что СГБ напрягается при приведении бедра и расслабляется при его отведении. Согласно А.А.Боброву (1911), СГБ ограничивает в ТБС отведение и ...