5.4.7 Моделирование одноопорного ортостатического
положения
Известные
методики моделирования одноопорного ортостатического положения, казалось бы,
наглядно доказывают правильность имеющихся представлений о взаимодействии сил,
поддерживающих тело в равновесии. Рассматривая действующие во фронтальной
плоскости в области ТБС силы, принимают в расчет силу тяжести и
противодействующую ей силу напряжения отводящих мышц. Как показывают эксперименты,
их учет вполне достаточен для сохранения равновесия модели.
Еще
Н.А.Бернштейн (1947) отмечал, что для фиксации сложной кинематической цепи,
необходимо закрепить связями каждую из имеющихся у нее степеней свободы.
Считается, что роль этих связей в ОДС человека исполняют «…мышечные сокращения
и внешние силы, из которых наиболее важной является сила тяжести тела» (Корж
А.А. и соавт., 1984). По всей видимости, именно данные представления о
кинематике ортостатического положения объясняют то, что при изучении
одноопорной позы не принимаются в расчет связки ТБС и силы их реакции.
Здесь
необходимо напомнить, что в теоретической механике связью называют тело,
ограничивающее перемещение, а сила реакции связи, направленная вдоль нее, и
является пассивной силой (Бутенин Н.В. и соавт., 1985). По аксиоме связей,
всякую связь можно отобразить или заменить силой ее реакции. Сила реакции связи
направлена в сторону, противоположную направлению, в котором связь препятствует
перемещению рассматриваемого тела (Никитин Н.Н., 1990). Соответственно в ОДС
внутренними связями являются связки и суставные поверхности. Мышцы же являются
активными силами, независящими от связей и связями не могут считаться.
Следует
отметить, что ни одна из известных моделей ТБС не учитывала влияние СГБ и силы
ее реакции на поддержание устойчивого равновесия одноопорного ортостатического
положения. Вместе с тем отдельные исследователи обращали внимание на СГБ при
ортостатическом положении. В частности 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 ТБС, подробно
описанная в предыдущих главах (детальнее см. 3.12.2, 4.6.12), так же как
«…громадный вклад в изучение стресса был достигнут простыми средствами» (Селье
Г., 1960), столь же несложным способом удается показать значение и функцию СГБ.
Для
уточнения значения отводящей группы мышц ТБС поставлен эксперимент №1.
На головку бедренной части модели была установлена модель ВВ 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 ТБС.
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 – они составили 4 кг. Неоднократная повторная нагрузка и разгрузка модели дала практически такие же результаты (Рис.5.47). Нагрузка модели большей массой приводила к увеличению показаний безмена. При этом нагрузка и показания прибора соотносились как 1:2. Схема описанного одноопорного положения полностью совпадает со схемами, приводимыми прочими авторами (например, см. Рис.5.40). В поставленном эксперименте на головку модели действует сила равная утроенному весу груза, то есть 6 кг. Точнее она несколько больше, так как тазовая часть модели тоже имеет собственную массу. С целью приближения к реальности имеющаяся трехмерная модель тазобедренного сустава дополнена аналогами наружных связок и аналогом вертлужной губы. Тазовая и бедренная части модели соединены безменом, а к тазовой части подвешен груз массой 2 кг. Отмечено, что усилие, требуемое для стабилизации модели, было несколько меньшим и составило 3,5 кг (Рис.5.48). Данный опыт продемонстрировал, что наружные связки и вертлужная губа способны разгрузить отводящую группу мышц.
 |
| Рис.5.47. Трехмерная модель тазобедренного сустава, с имитацией действия отводящей группы мышц, противодействующей нагрузке массой 2 кг (подробнее см. в тексте). |
Поставленные опыты, в целом, согласуются с данными полученными предыдущими исследователями ТБС, 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 ТБС 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. Силы, действующие по обе стороны рычага ТБС, в принципе могут быть предсказаны. Зная габариты ГБК и ВВ, можно рассчитать напряжения, действующие в их гиалиновых оболочках.
 |
| Рис.5.48. Трехмерная модель тазобедренного сустава, с имитацией действия отводящей группы мышц, наружных связок и вертлужной губы, противодействующих нагрузке массой 2 кг (подробнее см. в тексте). |
Отмечено также, что тазовая часть модели, под нагрузкой, отклоняется в сторону воздействующей массы. Угол поворота тазовой части во фронтальной плоскости зависит от величины нагрузки. Соответственно, следует ожидать наличие вращения таза в неопорную сторону под действием веса тела стоящего на одной ноге человека, или хотя бы тенденции к тому. На данную тенденцию как раз и было обращено внимание при наблюдениях за процессом перехода из двухопорного к одноопорному положению.
Казалось
бы, для более устойчивого положения тела в одноопорной позиции, таз должен отклоняться
в опорную сторону, туда же более выгодно отклонить и корпус. За счет этого,
можно приблизить ОЦМ к центру вращения ТБС, что уменьшает плечо веса тела,
нагрузку на отводящую группу мышц, а значит и результирующую нагрузку на ГБК.
Однако, в норме, все происходит по-другому…
Одноопорное
ортостатическое положение, в котором главную роль в поддержании устойчивого
равновесия играют отводящие мышцы сопряжено с затратой значительного количества
энергии и вещества необходимого для ее выработки. Причем необходимо отметить,
что для полноценной работы, какой-либо группы мышц необходимо подключение их
антагонистов. Поэтому, наряду с отводящими мышцами в поддержании одноопорного
положения обязательно должны участвовать и приводящие мышцы. Это значит, что в
условие равновесия тела во фронтальной плоскости следует ввести еще один
значимый компонент - силу сокращения приводящих мышц бедра. Данные мышцы
действуют медиальнее от центра вращения ТБС, а значит их вектор сонаправлен
вектору силы тяжести. Кроме этого, следует учесть еще и тот факт, что
увеличение значения результирующих сил медиальнее от ОЦМ неизбежно должно
привести к еще большему увеличению усилия отводящих мышцы. Вследствие
сказанного, возрастает и расчетная результирующая сила, воздействующая на ГБК.
В
работах, посвященных вопросам механики ТБС, принимается, что таз в одноопорном
положении горизонтален. Однако простой анализ позы свидетельствует, что для
более устойчивого положения тела, таз должен быть даже наклонен в опорную
сторону. В этом случае ОЦМ смещается ближе к центру вращения ТБС и в принципе
может занять положение над ним. Данная позиция оптимальна, так как нагрузка на
ГБК равна только весу тела, а мышечная составляющая практически исключается. За
счет дислокации ОЦМ в сторону опорной конечности уменьшается плечо веса тела и
плечо приводящих мышц. Вместе с тем плечо отводящих мышц несколько
увеличивается.
Известно,
что при опоре на ногу со значительным наклоном туловища в сторону опорной
конечности линия действия силы тяжести располагается кнаружи от центра вращения
ТБС. При этом противодействовать силе тяжести уже будут не отводящие, а
приводящие мышцы (Майстренко А.К., 1959).
Уместно
отметить, что считающиеся основными отводящими мышцами – средняя и малая
ягодичные, способны отвести бедро только до определенного угла. Величина его
определяется положением, при котором наиболее латеральная точка крыла
подвздошной кости устанавливается точно над большим вертелом. Дальнейшее
отведение приводит к смещению верхушки большого вертела медиальнее от вертикали,
опущенной из крайне-латеральной точки крыла подвздошной кости. Это заведомо
исключает участие средней и малой ягодичных мышц, а также мышцы, напрягающей
широкую фасцию бедра в обеспечении данного движения. В данном случае отведение
реализуют короткие мышцы ТБС, и большая ягодичная. Думается, что средняя и
малая ягодичная мышцы «работают» как отводящие преимущественно при наклоне таза
в неопорную сторону.
Смещение
ОЦМ может обеспечить не только наклон таза в опорную сторону, но и отклонение
корпуса тела в этом же направлении. За счет отклонения только позвоночника,
возможна ситуация, когда ОЦМ устанавливается над центром вращения ТБС. Это
положение следует считать идеальным. Плечо веса тела уменьшается до «0», а
функция отводящих и приводящих мышц сводится к поддержанию достигнутого
равновесия. В таком положении нагрузка на ГБК равна весу тела без веса опорной
конечности, если быть точным, то несколько больше вследствие тонуса отводящей и
приводящей мускулатуры. Положение, характеризующееся выраженным наклоном таза и
корпуса в опорную сторону, в обыденной жизни не используется.** Исключение составляют позы, наблюдаемые в спорте, цирке, балете.
Одноопорное
ортостатическое положение с наклоном таза в опорную сторону существенно
отражается на взаимодействиях его подвижных сочленениях. Так расположение
ушковидной поверхности подвздошной кости под ушковидной поверхностью крестца
приводит к тому, что сила тяжести их прижимает друг к другу. Непосредственное
сжатие одной суставной поверхности к другой отчасти разгружает связочный аппарат
КПС, но увеличивает напряжение в костях. Так как суставные поверхности все-таки
не принимают горизонтального положения, в КПС всегда наблюдается тенденция к их
сдвигу и присутствует натяжение крестцово-подвздошных связок. Последнее
обстоятельство, порождает результирующую силу, еще больше прижимающую суставные
поверхности друг к другу. Кроме этого, мышцы нижней конечности – грушевидная,
большая ягодичная и большая поясничная при своем сокращении дополнительно
увеличивают силу сжатия суставных поверхностей. Аналогичное действие и у мышц
живота и спины, прикрепляющихся к тазовым костям. При этом КПС преобразуется в
опорный сустав, и ни один из механизмов разгрузки его суставных поверхностей,
не задействуется.
При
наклоне таза в опорную сторону в лобковом сращении также наблюдаются сжатие.
Опорная половина таза располагается внизу, а неопорная вверху и прижимается к
ней под действием силы тяжести. Межлобковый диск оказывается сжат между
лобковыми костями. Наряду со сжатием в лобковом сращении наблюдается и
срезающее усилие, так как суставная щель располагается не вертикально, а косо.
Это в свою очередь приводит к натяжению межлобковых связок, сила реакции
которых, еще больше прижимает лобковые кости друг к другу. Поперечная и косые
мышцы живота, а также мышцы тазового дна увеличивают силу сжатия в области
лобкового сращения.
Согласно
нашим представлениям КПС и лобковое сращение не приспособлены к длительному
действию сжимающих нагрузок. Их можно считать атипичными для данных подвижных
сочленений. Одна из причин, небольшая площадь контактирующих поверхностей
костей. Сжатие подобных суставных поверхностей неизбежно приводит к высоким
значениям действующих в них напряжений. Это не может пройти бесследно для ОДС.
Снижение уровня напряжений возможно при увеличении площади контактирующих
суставных поверхностей и уменьшение действующих сил. Ни того, ни другого в
одноопорном ортостатическом положении с наклоном таза в опорную сторону не
наблюдается.***
Вышеозначенное
показывает, что одноопорное ортостатическое положение с горизонтально
расположенным тазом и даже его наклоном в неопорную сторону энергетически
невыгодно. Оно требует значительных затрат мышечной энергии и вещества
необходимого для ее выработки. Более того, данная поза оказывается неустойчивой
и увеличивающей действующие напряжения в сочленениях таза, и отдельных мышцах.
Ранее
уже отмечалось, что в одноопорном ортостатическом положении таз одной из ВВ
опирается на ГБК. Переход к позе «стоя на одной ноге» сопровождается креном
таза в неопорную сторону. Этот наклон обусловлен вращением таза относительно
ГБК 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 ТБС и пронация в подтаранном суставе. Принимаемое телом
положение является наименее напряженным и наиболее устойчивым.
Главный
смысл данных движений таза:
-
смещение проекции ОЦМ в пределы уменьшившейся площади опоры, с целью сохранения
положения равновесия,
-
понижение высоты расположения ОЦМ способствует повышению устойчивости,
- замыкание ТБС во
фронтальной плоскости за счет натяжения СГБ.
В
предыдущей главе нами было показано, что одной из функций СГБ является
ограничение приведения бедра. При приведении конечности, СГБ натягивается,
обеспечивая замыкание ТБС во фронтальной плоскости. Данная функция была
продемонстрирована ранее, в экспериментах на плоской и трехмерной модели.
С
целью доказательства участия СГБ в замыкании ТБС и ее опорной функции в
одноопорном ортостатическом положении на уже известной трехмерной модели был
поставлен эксперимент №2. В нем моделировались условия нагрузки ТБС в
одноопорном ортостатическом положении при наличии СГБ.
В
качестве аналога СГБ был использован крученый капроновый шнур. Одним концом он
соединялся с вертлужной частью модели, будучи пропущенным, через центральное
отверстие в ее фасонной выточке надежно закреплялся снаружи.**** Другой же его конец, проведенный через отверстие в головке бедренной части
модели, выходил в области ее воротника (Рис.3.57, 4.25).
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 и наклона таза
в неопорную сторону), отверстие в головке располагалось напротив края фасонной
выточки, а шнур, при этом не ущемлялся. После чего аналог СГБ окончательно
натягивался и надежно прикреплялся к ножке бедренной части модели.
Было
отмечено, что в результате добавления аналога СГБ, 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 никоем образом не влияло на положение тазовой
части. Пружина безмена, имитировавшая действие отводящей группы мышц ТБС
оказалась не нагруженной.
 |
| Рис.5.49. Трехмерная модель тазобедренного сустава, с имитацией действия отводящей группы мышц и связки головки бедра, противодействующих нагрузке массой 2 кг (подробнее см. в тексте). |
С целью моделирования действия веса тела, к крайнему отверстию горизонтальной планки, прикрепленной к стержню модели ВВ, был подвешен груз массой 2 кг (Рис.5.49). Несмотря на это, изменений в положении тазовой части модели и показаниях безмена практически не происходило! Модель оставалась стабильной во фронтально 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 СГБ. Она, 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, оставаясь
постоянным, несмотря на возрастающую нагрузку. Изменение тазо-бедренного угла в
сторону его уменьшения возможно лишь при повреждении СГБ – разрыве, отрыве,
смещении точки крепления или частичном повреждении с удлинением. 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 СГБ противодействует
весу тела, стремящегося привести бедро и наклонить таз (Рис.5.50). Эксперимент
доказывает и наличие опорной функции у СГБ. Как видно СГБ выступает в роли
гибкой опоры таза и всего тела в одноопорном ортостатическом положении.
 |
Рис.5.50. Схематичное изображение тазобедренного сустава при одноопорном ортостатическом положении. Дугообразной стрелкой показано вращение таза во фронтальной плоскости относительно центра тазобедренного сустава (о) под действием силы тяжести, приложенной к ОЦМ, чему противодействует сила реакции (F) связки головки бедра, которая может быть разложена на две составляющие вертикальную и горизонтальную. В означенной ситуации таз опирается на нижний сектор головки бедренной кости, воздействуя на нее силой (J) направленной к центру тазобедренного сустава. |
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 СГБ, являются сосредоточенными, а силы, действующие по линии сопряженных поверхностей ТБС, являются распределенными. Схема действия сил в области ТБС с участием СГБ, в одноопорном ортостатическом положении, изображена на (Рис.5.50). Из схемы видно, что сила тяжести, приложенная к ОЦМ, действует вертикально вниз, а сила реакции СГБ вверх и в сторону центра вращения ТБС. Силу реакции СГБ, можно разложить на две составляющие вертикальную и горизонтальную. Вертикальная составляющая противоположна вектору действия веса тела и направлена вверх. Горизонтальная же составляющая обращена в сторону ГБК. Следовательно, силе тяжести противодействует только вертикальная составляющая силы реакции СГБ.
 |
| Рис.5.51. Моменты сил, стабилизирующие таз при одноопорном ортостатическом положении во фронтальной плоскости, L2 – плечо вертикальной составляющей силы реакции связки головки бедра (F2), L1 – плечо веса тела (F1). |
Плечо веса тела равно кратчайшему расстоянию от центра ГБК до линии действия силы тяжести, а плечо силы реакции СГБ - от центра ГБК до проксимальной точки крепления СГБ (Рис.5.51). Плечо вертикальной составляющей силы реакции в норме равной сумме радиуса ГБК и глубины ЯВВ. Плечо веса тела есть расстояние от центра ТБС до линии действия силы тяжести, опущенной из ОЦМ. По нашим данным, плечи указанных сил относятся друг к другу приблизительно как 1:3. Чем больше размеры элементов ТБС – ГБК и ВВ, а также глубина ЯВВ и уже таз, тем меньше это соотношение. Для удержания тела в положении устойчивого равновесия необходимо, чтобы сила реакции СГБ превышала вес тела приблизительно в три раза. Зная геометрические размеры таза и ТБС, положение ОЦМ и вес тела, возможно, достаточно точно вычислить величину силы реакции СГБ.
Важно
отметить - сила реакции СГБ и вес тела действуют по одну сторону от центра
вращения ТБС! Это позволяет констатировать 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 ТБС 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 СГБ,
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 СГБ — это, прежде всего, сила ее упругости – пассивная сила, она
не нуждается в восполнении. При равных условиях, поддержание вертикального
положения с участием СГБ более предпочтительно для организма.
Небезынтересно
отметить также и то, что при функционировании СГБ, нагруженными оказываются
только нижние сектора ГБК и ВВ! Именно этими поверхностями таз и
ГБК прижимаются друг к другу. Величина давления ВВ на ГБК равна разности силы
реакции СГБ и веса тела (данные силы противоположно направлены). До сих пор же
считалось, что у вертикально стоящего на одной ноге человека нагружены
исключительно верхние сектора ГБК и ВВ. Наличие СГБ позволяет, на время
одноопорной позы разгрузить верхние сектора ГБК и ВВ. Полюс максимальных
контактных напряжений в области ГБК смещается в 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
ВВ 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 ТБС посредством СГБ в рычаг второго рода уменьшает и результирующую нагрузку на ГБК. Величина результирующей силы, действующей на нижний сектор ГБК равна сумме веса тела и противодействующей ему силы реакции СГБ. Силу реакции СГБ можно найти, используя правило моментов:
L1F1 = L2F2
F2 = L1F1 / L2,
где
L1 – плечо силы тяжести, F1 – вес тела, L2 - плечо силы реакции СГБ, F2 – вертикальная составляющая силы
реакции СГБ.
Если
принять, что плечо веса тела в три раза больше плеча вертикальной составляющей
силы реакции СГБ, тогда:
L1 = 3L2,
Соответственно, величина вертикальной составляющей силы реакции СГБ равна утроенному весу тела:
F2 = L1F1 / L2 = 3F1
Таким образом, результирующая сила F3, воздействующая на ГБК со стороны ВВ равна:
F3 = F2 - F1
Знак «-» обусловлено тем, что силы, уравновешивающие таз разнонаправленны. Так как F2 = 3F1, получаем:
F3 = 3F1 - F1 = 2F1
Здесь
следует обратить внимание читателя на то, что согласно современным
представлениям о механике ТБС результирующая сила, по данным разных авторов
равна 2.4–4.5 веса тела, и действует на ГБК сверху (Беленький В.Е., 1960; Янсон
Х.А., 1975; Chapchal G.,
1965; Bauer
R., 1970; Lucas G.L.et al., 1998). По нашему мнению, результирующая
сила направлена на ГБК снизу и составляет только удвоенный вес тела, при
соотношении плеч силы реакции СГБ и веса тела как 1:3.
Сила
F2, а, следовательно, и F3 уменьшаются при уменьшении длины
плеча веса тела, и увеличении плеча силы реакции СГБ. Плечо веса тела зависит
от ширины таза. Плечо же силы реакции СГБ определяется:
-
радиусом ГБК,
-
глубиной ЯВВ,
-
локализацией проксимальной точки крепления СГБ.
Чем
более периферически находится проксимальная область крепления СГБ, тем меньше
плечо силы реакции и больше должна быть величина силы ее реакции. Это, в свою
очередь, приводит к увеличению силы, с которой нижний сектор ВВ прижимается к
нижнему сектору ГБК. Данная сила направлена снизу – вверх, изнутри – кнаружи.
Ее вектор направлен из центра нижнего сектора полулунной поверхности ВВ к
центру ГБК (Рис.5.51).
Сила реакции СГБ 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 СГБ:
FR = cosα F2,
где
FR –
сила реакции СГБ, F2 – вертикальная составляющая силы
реакции СГБ, α – угол отклонения СГБ от вертикали.
На
ориентации СГБ, а, следовательно, и величине силы ее реакции, сказывается не
только расположение проксимальной точки крепления. Определенное значение также
имеет длина СГБ, диаметр ЯВВ и локализация ЯГБК. Данные параметры обуславливают
величину приведения бедра в ТБС и угол наклона таза во фронтальной плоскости. Иными
словами, положение таза при замыкании ТБС во фронтальной плоскости зависит от
параметров СГБ и вертлужного канала. Несоответствие длины СГБ, локализации
точек ее крепления и диаметра ЯВВ при приведении бедра, должно приводить к
заклиниванию дистального конца СГБ между верхними секторами ГБК и ВВ. Это
неизбежно будет препятствовать приведению бедра и замыканию ТБС, рано или
поздно приведет к отсечению СГБ внутренним краем полулунной поверхности ВВ. Как
следствие нагрузка на верхние сектора ГБК и ВВ сохранится, а нижние их сектора
остаются ненагруженными.
Наглядно
продемонстрировать правильность наших представлений о нагрузке нижних секторов
ВВ и ГБК в одноопорном ортостатическом положении можно на плоской модели ТБС. С
этой целью поставлен эксперимент №3. Контуры таза и бедра с реальной
переднезадней рентгенограммы нормального ТБС скопированы на плотный, толстый
картон и раздельно вырезаны. На плоскую модель таза скопирован контур ВВ, после
чего вырезан. Бедренная и тазовая части модели размещены на плоской твердой
поверхности и соединены между собой так, что нижний сектор ВВ и нижний сектор
ГБК соприкасались между собой. Затем область контура ГБК соответствующая ЯГБК
была соединена тонкой капроновой нитью, аналогом СГБ, с центром контура ЯВВ
тазовой части модели. Нить натянута в положении приведения бедренной части
модели, при котором точка крепления аналога СГБ к ГБК, соприкасалась с
верхневнутренним краем полулунной поверхности ВВ.
Оказывая
давление на тазовую часть плоской модели ТБС в направлении сверху-вниз, было
отмечено, что приведение бедренной части модели осуществляется только до
определенного угла, который ограничивается длинной аналога СГБ. При
максимальном натяжении аналога СГБ поворот тазовой части относительно ГБК
прекращался. В крайнем положении явно ощущалось прижатие нижних секторов ГБК и
ВВ плоской модели друг к другу (Рис.5.52).
 |
| Рис.5.52. Моделирование одноопорного ортостатического положения плоской моделью, А – бедренная часть, В – тазовая часть, стрелками указано направление их вращения. |
Затем часть плоской модели таза, включающая верхний сектор ВВ, была отрезана. После чего, повторено вращение тазовой части модели. Так же как и в первом случае, угол наклона тазовой части (приведения) ограничивался натяжением капроновой нити (аналогом СГБ). И в этом случае отмечено прижатие нижнего сектора ГБК модели к нижнему сектору полулунной поверхности модели ВВ (Рис.5.53). Оказалось, что отсечение верхнего сектора ВВ тазовой части модели никоем образом не отражается на замыкании шарнира модели ТБС. Даже в отсутствии верхнего сектора ВВ опорная функция ТБС сохранялась!
 |
| Рис.5.53. Моделирование одноопорного ортостатического положения плоской моделью, А – бедренная часть, В – тазовая часть верхняя часть которой отрезана, стрелками указано направление их вращения. |
Поставленный эксперимент на плоской модели ТБС доказывает, что СГБ определяет величину наклона таза и приведения бедра. Кроме этого, во фронтальной плоскости, при одноопорном ортостатическом положении ТБС замыкается СГБ, которая выполняет и опорную функцию. Подтверждены теоретические выводы, о том, что в крайнем положении приведения с натяжением СГБ, и замыкании ТБС, верхние сектора ГБК и ВВ не испытывают никакого давления, а вся нагрузка приходится на их нижние сектора. Иными словами, нижние сектора ГБК и ВВ оказывается опорными в положении стоя на одной ноге, в то время как ортостатическая поза с опорой на две нижние конечности обуславливает нагрузку верхних секторов ГБК и ВВ.
Одним
из доказательств большего удельного давления в нижнем секторе ТБС, по нашему
мнению, является меньшая здесь толщина гиалиновых оболочек ГБК и ВВ. Нами
измерена ширина суставной щели ТБС в верхнем и нижнем отделе по
рентгенограммам, выполненным в переднезадней проекции. Выявлено, что в среднем
ширина суставной щели в нижнем секторе ТБС меньше более чем на 1 мм. Это
различие сохраняется у обоих полов (см. приложения, таблица 1). Чем больше
нагрузка на гиалиновую поверхность, чем больше действующее в ней напряжение,
тем меньше ее толщина.
В
норме нагрузка на верхние сектора ГБК и ВВ воздействует в двухопорном
ортостатическом положении и равна половине веса тела. Она еще меньше в области
ТБС разгруженной нижней конечности в двухопорном ортостатическом положении с
предпочтительной опорой (см. ниже). Нагрузка возрастает до значительной
величины в момент перехода к устойчивому одноопорному ортостатическому
положению. В этот непродолжительный период ТБС функционирует как рычаг первого
рода, а результирующая сила возрастает от 2.4 до 4.5 веса тела по данным разных
авторов (Беленький В.Е., 1960; Янсон Х.А., 1975; Chapchal G., 1965; Bauer R., 1970; Lucas G.L.et al., 1998). Именно в этом случае
применима «схема F.Pauwels» для нормального ТБС, конечно,
исключая экзотические позы.
Уместно
отметить, что площадь верхнего сектора ВВ больше площади нижнего сектора. Разность
обусловлена более узкой полулунной поверхностью нижнем отделе ВВ и наличием
ВВВ. Большая ширина верхнего сектора полулунной поверхности необходима для
восприятия повышенной нагрузки в период перехода от двухопорного к одноопорному
ортостатическому положению и обратно.
* Безмен пружинный циферблатный БПЦ-10-01, ТУ РБ 02566668, 019-94, выпущенный
Минским заводом «Эталон».
** При патологии ТБС,
отклонение корпуса и таза в опорную сторону – обычное явление. Это следует
рассматривать как один из признаков нарушения механики ТБС, о чем мы поговорим
ниже.
*** Компенсаторные явления, уменьшающие напряжения в КПС и лобковом сращении
наблюдаются при ряде заболеваний ТБС. Они проявляются в деформации и расширении
сочленяющихся концов лобковых костей, образовании краевых остеофитов КПС.
**** Прочие варианты крепления аналога СГБ не рассматривались, так как, по нашему мнению, они являются либо патологическими, либо крайними вариантами нормы.
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
Биомеханика и морфомеханика