Эксперименты на муляже скелета человека

 

Эксперименты на муляже скелета человека

С целью изучения механической функции связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, и обретения более убедительных данных мы использовали разные экспериментальные методологии. Описанная в данном разделе методика применена в конце 90-х годов прошлого века. Нижеизложенные опыты явилась одними из первых в серии наших изысканий с использованием моделей.

Главные принципы функционирования тазобедренного сустава, articulatio coxae, и ключевых его элементов изучены на полимерном муляже скелета человека (Рис. 1).

Рис. 1. Муляж таза, pelvis, вид спереди фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Основой модели тазобедренного сустава стал муляж скелета человека мужского пола, выполненный из полимера в масштабе 1:1. Это учебное пособие находится в рентгенологическом отделении Калининградской областной клинической больницы (г. Калининград, Россия). Оно любезно предоставлено для экспериментов заведующим рентгенологическим отделением В.В. Бондаренко.

Муляж скелета человека, закрепленный на штативе, располагался в вертикальном положении и воспроизводил симметричную двухопорную ортостатическую позу. Муляж таза, pelvis, был фиксирован в позиции, характерной для означенной позы. Подвздошные гребни, crista iliaca, обеих тазовых костей, os coxae, находились на одном уровне, а поясничные позвонки, vertebrae lumbales, по средней линии тела.

Муляж таза, pelvis, во фронтальной плоскости имел типичный для симметричной двухопорной ортостатической позы наклон вперед, а поясничные позвонки, vertebrae lumbales, воспроизводили характерный для данного отдела позвоночника лордоз (Рис. 2).

Рис. 2. Муляж таза, pelvis, вид правой половины с латеральной сторон (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Для изготовления полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека, муляж правой бедренной кости, os femur, отсоединен от муляжа таза, pelvis, а имевшиеся элементы их соединения демонтированы. Затем в муляже головки бедренной кости, caput femoris, в области ямки головки бедренной кости, fovea capitis femoris, - области крепления дистального конца связки головки бедренной кости, extremitas distais ligamentum capitis femoris, выполнено сквозное отверстие. В нем неподвижно закреплен конец капронового троса. После этого в муляже вертлужной впадины, acetabulum, на границе ямки вертлужной впадины, fossa acetabuli, и вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli, выполнено сквозное отверстие. Через него в направлении снаружи в полость малого таза проведен свободный конец капронового троса, ранее прикрепленного к муляжу головки бедренной кости, caput femoris. Свободный, он же проксимальный конец капронового троса неподвижно присоединен к муляжу верхней ветви лобковой кости, ramus superior ossis pubis, так, чтобы в муляже вертлужной впадины, acetabulum, оставался фрагмент капронового троса длиной 15 мм. Этот участок капронового троса явился аналогом связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (Рис. 3).

Рис. 3. Полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека (вид с латеральной стороны); красной стрелкой указано отверстие в муляже вертлужной впадины, acetabulum, в которое входит аналог связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, синей стрелкой указан проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, прикрепленный к муляжу верхней ветви лобковой кости, ramus superior ossis pubis (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Таким образом, наша полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека была образована муляжом правой бедренной кости, os femur, муляжом правой тазовой кости, os coxae, и аналогом связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Он, в свою очередь, имел дистальный конец, прикрепленный к муляжу головки бедренной кости, caput femoris, и проксимальный конец, прикрепленный к дну муляжа ямки вертлужной впадины, fossa acetabuli.

Изначально мы перевели полимерную модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, в исходное положение. В нем муляж головки бедренной кости, caput femoris, находился в вертлужной впадине, acetabulum, а диафиз муляжа бедренной кости, os femur, располагался вертикально (Рис. 4).

Рис. 4. Полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, в исходном положении; вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

В исходном положении муляж головки бедренной кости, caput femoris, под действием собственного веса, спонтанно смещался вниз, зависая на натянутом аналоге связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Для удержания муляжа головки бедренной кости, caput femoris, в исходном положении требовалось усилие руки экспериментатора.

Затем на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, мы попытались воспроизвести вывих бедренной кости, os femur. Для этого модель бедренной кости, os femur, поступательно смещалась в латеральную сторону. Замечено, что муляж головки бедренной кости, caput femoris, выходил из муляжа вертлужной впадины, acetabulum, только на половину диаметра (Рис. 5).

Рис. 5. Воспроизведение вывиха бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Поступательное смещение муляжа головки бедренной кости, caput femoris, в латеральную сторону ограничивалось натяжением аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (Рис. 6).

Рис. 6. Воспроизведение вывиха бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, вид с латеральной стороны; красной стрелкой указан натянутый аналог связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Величина поступательного смещения муляжа головки бедренной кости, caput femoris, в латеральную сторону увеличивалась при одновременном воспроизведении отведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Величина поступательного смещения муляжа головки бедренной кости, caput femoris, в латеральную сторону уменьшалась при одновременном воспроизведении приведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae. В обоих случаях воспроизвести полный вывих головки бедренной кости, caput femoris, из вертлужной впадины, acetabulum, нам не удалось.

В следующем эксперименте мы воспроизвели отведение в тазобедренном суставе, articulatio coxae (Рис. 7). 

Рис. 7. Воспроизведение отведения бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae; вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Изначально полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переведена в исходное положение. Затем, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, отклонялся во фронтальной плоскости в латеральную сторону. Ограничителем отведения в модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, явился контакт верхней поверхности муляжа шейки бедренной кости, collum femoris, и верхнего края муляжа вертлужной впадины, acetabulum. При этом аналог связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, расслаблялся и не препятствовал отведению в тазобедренном суставе, articulatio coxae.

В следующем эксперименте мы воспроизвели приведение в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Как и в предыдущем опыте, сначала полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переводилась в исходное положение. Далее, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, отклонялся во фронтальной плоскости в медиальную сторону (Рис. 8).

Рис. 8. Воспроизведение приведения бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae; вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Замечено, что по мере воспроизведения приведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, муляж головки бедренной кости, caput femoris, приближался к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, по причине натяжения аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Муляж головки бедренной кости, caput femoris, как бы «вкатывался» в муляж вертлужной впадины, acetabulum. Величина максимального приведения диафиза муляжа бедренной кости, os femur, определялась длиной натянутого аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. В крайнем положении приведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, нижний сектор муляжа головки бедренной кости, caput femoris, прижимался к нижнему сектору муляжа вертлужной впадины, acetabulum. При этом в верхнем отделе тазобедренного сустава, articulatio coxae, между муляжом головки бедренной кости, caput femoris, и муляжом вертлужной впадины, acetabulum, образовывался зазор.

В последующем эксперименте мы воспроизвели супинацию в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Изначально полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переведена в исходное положение. Затем, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, мы поворачивали вокруг вертикальной оси кнаружи (Рис. 9).

Рис. 9. Воспроизведение супинации бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae; вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Обращено внимание на то, что по мере воспроизведения супинации в тазобедренном суставе, articulatio coxae, увеличивалось натяжение аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. При этом величина максимальной супинации муляжа бедренной кости, os femur, определялась натяжением аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, а также контактом задней поверхности муляжа шейки бедренной кости, collum femoris, и заднего края муляжа вертлужной впадины, acetabulum. В крайней позиции супинации дорсальная поверхность муляжа головки бедренной кости, caput femoris, прижималась к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, за счет натяжения аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

В ином эксперименте мы воспроизвели пронацию в тазобедренном суставе, articulatio coxae. На первом этапе полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переведена в исходное положение. Далее, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, поворачивался вокруг вертикальной оси внутрь (Рис. 10).

Рис. 10. Воспроизведение пронации бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae; вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Подмечено, что при воспроизведении пронации в тазобедренном суставе, articulatio coxae, увеличивалось натяжение аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Причем величина максимальной пронации муляжа бедренной кости, os femur, определялась только натяжением аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. В крайней позиции пронации передняя поверхность муляжа головки бедренной кости, caput femoris, приближалась к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, за счет натяжения аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

Воспроизведение сгибания и разгибания в тазобедренном суставе, articulatio coxae, не ограничивалось ни контактом элементов муляжей костей, образующих сустав, ни аналогом связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

Известно, что подвздошно-бедренная связка, ligamentum iliofemorale, тормозит разгибание в тазобедренном суставе, articulatio coxae, и участвует в удержании туловища в вертикальном положении (Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., 1996). Более детальные литературные данные о функции подвздошно-бедренная связка, ligamentum iliofemorale, приведены в нашей работе (Архипов-Балтийский С.В., 2004).

Для изучения функции подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, мы дополнили полимерную модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека аналогом ее вертикальной части. Для этого капроновый шнур одним концом посредством клейкой ленты соединялся с муляжом тела подвздошной кости, corpus ossis ilii, выше муляжа вертлужной впадины, acetabulum. Противоположный конец данного капронового шнура прикреплен посредством клейкой ленты к передней поверхности проксимального конца муляжа бедренной кости, os femur. Соединение муляжей костей тазобедренного сустава осуществлялось при натяжении сформированного аналога вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale (Рис. 11).

Рис. 11. Полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека, дополненная аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, которая указана красной стрелкой; вверху вид спереди; внизу - вид с латеральной стороны (фрагмент учебного пособия – скелета человека из полимера).

На полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, нами воспроизводилось сгибание (Рис. 12).

Рис. 12. Воспроизведение сгибания бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, вид сбоку (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Изначально полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переводилась в исходное положение. Затем, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, поворачивался вокруг горизонтальной оси в сагиттальной плоскости вперед. Отмечено, что при воспроизведении сгибания в тазобедренном суставе, articulatio coxae, натяжение аналога вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, уменьшалось, а само движение ничем не ограничивалось.

В следующем эксперименте мы воспроизвели разгибание на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, дополненной аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale. На первом этапе полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переводилась в исходное положение. Далее, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, нами поворачивался вокруг горизонтальной оси в сагиттальной плоскости назад (Рис. 13).

Рис. 13. Воспроизведение разгибания бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, вид сбоку (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

При воспроизведении разгибания в тазобедренном суставе, articulatio coxae, натяжение аналога вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, увеличивалось. В крайнем положении разгибания определялся до предела натянутый аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale. При этом муляжи костей, образующих тазобедренный сустав, articulatio coxae, не ограничивали данное движение.

В следующем эксперименте мы воспроизвели приведение в тазобедренном суставе, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale. Полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переведена в исходное положение. Следом, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, отклонялся во фронтальной плоскости в медиальную сторону (Рис. 14).

Рис. 14. Воспроизведение приведения бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

При воспроизведении приведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, натягивался. В крайнем положении приведения определялось выраженное натяжение аналога вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale. Причем части муляжей костей, образующих тазобедренный сустав, articulatio coxae, не ограничивали указанное движение.

В последующем эксперименте нами воспроизведено отведение в тазобедренном суставе, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale. Изначально полимерная модель тазобедренного сустава, articulatio coxae, переведена в исходное положение. После этого, прижимая муляж головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, диафиз муляжа бедренной кости, os femur, мы отклоняли во фронтальной плоскости в латеральную сторону. При воспроизведении отведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, степень натяжения аналога вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, уменьшалась. Аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, не участвовал в ограничении означенного движения (Рис. 15).

Рис. 15. Воспроизведение отведения бедренной кости, os femur, на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, с аналогом вертикальной части подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Наблюдения за движениями на полимерной модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, показало, что прижатие муляжа головки бедренной кости, caput femoris, к муляжу вертлужной впадины, acetabulum, не ликвидирует между ними зазор в области вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli, и ямки вертлужной впадины, fossa acetabuli. Данный зазор между головкой бедренной кости, caput femoris, и вертлужной впадиной, acetabulum, ранее нами назван – вертлужным каналом, canalis acetabularis (Архипов-Балтийский С.В., 2004). Вертлужный канал, canalis acetabularis, можно наблюдать при обозрении тазобедренного сустава, articulatio coxae, снизу – спереди (Рис. 16).

Рис. 16. Вид на вход в вертлужный канал, canalis acetabularis, - вырезку вертлужной впадины, incisura acetabuli, модели тазобедренного сустава, articulatio coxae, в которую введен зонд (карандаш), вид спереди (фрагмент учебного пособия - скелета человека из полимера).

Размеры входа в вырезку вертлужной впадины, incisura acetabuli, были таковы, что в него свободно можно было ввести зонд диаметром до 1.0 см. Через отверстие, образуемое краем муляжа вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli, и муляжа головкой бедренной кости, caput femoris, мы могли наблюдать за перемещениями аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, при воспроизведении движений в тазобедренном суставе, articulatio coxae. При этом аналог связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, находился между суставными поверхностями муляжа головки бедренной кости, caput femoris, и муляжа вертлужной впадины, acetabulum, как между мифическими Симплегадами.

                                                                     

Примечания

Эксперименты автором впервые опубликованы в 2018 г. во втором томе монографии с юмором названой «Биомеханика пингвинов» [academia.edu]. Данная работа написана для личного использования и узкого круга лиц. В книге собраны, систематизированы и проанализированы результаты 25-ти лет изучения ligamentum capitis femoris и смежных тем.

Расшифровку цитированных источников смотри в Списке литературы.

Первоисточник

Архипов СВ. Биомеханика пингвинов: заметки к вопросу о причинах ковыляющей походки и перспективах ее ремоделирования во имя обретения грациозности, сочиненные врачом, к.м.н. Сергеем Васильевичем Архиповым, в бытность им с 1992-го по 2017-й год хирургом и травматологом-ортопедом, по вдохновению в 1991-ом году его сестрою Еленой Васильевной, со светлой любовью к ней и благодарностью! Манускрипт в 5 томах. Т. 2. Главы 7-11. Напечатано Автором во граде Королев при попечении его супруги Людмилы Николаевны, ММXVIII A.D. [2018], bonum factum! [на благо и счастье], 452 с. [academia.edu]

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, роль, функция, муляж, эксперимент, полимерная модель

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ