Рассуждение о морфомеханике. 5.7.21 Рассуждение о значении связки головки бедра для ходьбы

  

5.7.21 Рассуждение о значении связки головки бедра для ходьбы

Выше была продемонстрирована и, как нам думается, доказана, важная роль СГБ в организации движений всего тела при ходьбе. Непосредственно влияя на положение таза и бедра, СГБ опосредованно участвует в определении направления движений в суставах опорной нижней конечности, а также позвоночника, плечевого пояса и даже рук. Думается, что именно СГБ является одной из главных функциональных связей ТБС, и всей ОДС, придающей автоматизм и ритмичность ходьбе (Архипов С.В., 1997).

Вместе с тем СГБ участвует в распределении нагрузки на элементы ТБС, определяет направление потоков внутренних сил и регулирует напряжение в них. Кроме этого, СГБ позволяет не только существенно снизить действующие напряжения в элементах ТБС и сочленяющихся в нем костей, но также уменьшает энергозатраты на цикл ходьбы. Связано это с тем, что в одноопорном периоде шага, благодаря СГБ большая часть мышц «отдыхают», находясь в расслабленном состоянии.

Как явствует из графика движений таза во фронтальной плоскости (Рис.5.76), время, в течение, которого задействована СГБ составляет порядка 1/4 продолжительности двойного шага. Соответственно нижние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ 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). В одноопорном периоде верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ оказываются нагруженными в течение приблизительно 8% времени двойного шага. Именно в течение этого времени ТБС можно рассматривать как рычаг первого рода и пользоваться схемой, которую предложил F.Pauwels. Все остальное время одноопорного периода - 25%, ТБС функционирует как рычаг второго рода!

В двухопорном периоде нагрузка на ТБС распределяется приблизительно равномерно и приходится на верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ. Длительность опоры на одну ногу, по данным, которые приводит И.П.Шуляк (1980), составляет в среднем 67% периода двойного шага. Соответственно для каждой из нижних конечностей, двухопорный период составляет около 33% от времени двойного шага. В течение этого времени на верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ действует сила равная, в среднем, половине веса тела. С учетом интервала времени одноопорного периода верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ оказываются нагруженными в течение 42% времени общего периода двойного шага.

Как известно максимальная опорная реакция ног наблюдается в момент переднего и заднего толчков и составляет 110-120% от веса тела (Беленький В.Е., Куропаткин Г.В., 1994). В эти же моменты максимальна величина веса тела, действующая на нижние конечности. В фазу заднего толчка вся нагрузка приходится только на одну ногу, и, в частности, на верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ. Данная энергия гасится отводящими мышцами, работающими в уступающем режиме. В момент переднего толчка нагрузка распределяется между двумя нижними конечностями, их верхними секторами ГБК и полулунных поверхностей ВВ. Соответственно наибольшая нагрузка, приходящаяся на элементы ТБС впереди расположенной ноги, наблюдается в фазу заднего толчка.

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 СГБ. В одноопорный период, таз оказывается как бы подвешенным на СГБ и совершает колебательное движение вперед по дуге с радиусом равным длине СГБ. Иными словами, таз представляет собой маятник с верхней точкой подвеса. ОЦМ 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 ГБК и полулунной поверхности ВВ. Это значит, нагрузка на них существенно уменьшается.

Простейшие расчеты, с учетом действия СГБ, показывают, что результирующая нагрузка на элементы ТБС 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 ТБС 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 ТБС 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 ТБС 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 СГБ уравновешивает 81.9% веса тела, что составляет 57.33 кг при массе всего тела 70 кг. Плечо силы реакции СГБ приблизительно в три раза меньше плеча веса тела. Тогда, для сохранения равновесия тела, сила реакции СГБ должна быть также в три раза больше веса тела. Результирующая же нагрузка на ГБК равна удвоенному весу, которое тело имеет в данный момент (см. главу 5.4). По нашим данным у человека, масса которого составляет 70 кг, в одноопорном ортостатическом положении нагрузка на нижний сектор ГБК 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 ТБС 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 ГБК и ВВ еще меньше, чем та, что мы рассчитали для одноопорного ортостатического положения и равна только 80 кг. Как видно на ГБК 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 ОЦМ, направленное вверх в одноопорном периоде, тем меньший вес имеет тело. Значит и нагрузка на нижний сектор ГБК, в одноопорном периоде, будет уменьшаться. Схема F.Pauwels применима к ТБС, но только тогда, когда начинается или завершается одноопорный период. При этом основная нагрузка действительно приходится на верхние сектора ГБК и полулунной поверхности ВВ. Однако эта высокая нагрузка действует непродолжительное время, как уже отмечалось, период равный 8% от времени двойного шага.

В свете иных представлений о механике ТБС необходим пересмотр патогенеза ряда его заболеваний коксартроза, АНГБК, болезни Пертеса, дисплазии, эпифизеолиза ГБК и некоторых других. Общепринятая механика ТБС это механика ТБС без СГБ и механика современных эндопротезов данного сустава. Известные расчеты усилий и нагрузок следует применять только к патологическим состояниям ТБС и эндопротезам. С нашей точки зрения, уточнение роли СГБ, позволяет говорить поистине, о перевороте в механике ТБС.

Заключая рассмотрение ходьбы, следует еще раз подчеркнуть роль СГБ в этом локомоторном акте, так она:

- разгружает верхние сектора ГБК и полулунной поверхности,

- уменьшает энергозатраты при ходьбе,

- уменьшает действующие напряжения в элементах ТБС,

- автоматизирует акт ходьбы,

- обеспечивает поступательное перемещение ОЦМ вперед.

- участвует в поддержании вертикального положения тела.

««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