Моделирование движений с аналогом связки головки бедренной кости

 

Моделирование движений с аналогом связки головки бедренной кости. Часть 1. 

На первом этапе изучения механической функции связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, на трехмерной механической модели тазобедренного сустава с ее аналогом мы изучили возможные движения при наличии указанного элемента. В процессе экспериментов нами изменялась длина аналога связки головки бедренной кости и области его крепления к модели вертлужной впадины.

Изначально нами воспроизведен вариант, когда аналог связки головки бедренной кости пропускался через центральное отверстие в фасонной выточке модели вертлужной впадины. Об особенностях данного закрепления аналога связки головки бедренной кости подробно рассказано при описании модели с аналогом связки головки бедренной кости. В означенном варианте модели аналог связки головки бедренной кости имел наименьшую длину.

В первой серии экспериментов на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости мы воспроизвели движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, во фронтальной плоскости – отведение и приведение (Рис. 1). 

Рис. 1. Воспроизведение движений во фронтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости; вверху – воспроизведено приведение в шарнире модели, внизу – воспроизведено отведение в шарнире модели (тазовая часть модели находится в положении устойчивого равновесия без постороннего вмешательства).

Под действием силы тяжести, благодаря сниженному трению ранее введенной в шарнир модели смазкой, тазовая часть спонтанно наклонялась вниз в медиальную сторону, что воспроизводило приведение в реальном тазобедренном суставе, articulatio coxae. Ограничителем приведения являлся находящийся внутри шарнира натянутый аналог связки головки бедренной кости. Его натяжение явственно определялось при воздействии рукой сверху на грузовой кронштейн тазовой части модели. При этом разобщения модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели не происходило. Аналог связки головки бедренной кости при воспроизведении приведения стопорил шарнир модели во фронтальной плоскости.

Отведение в шарнире модели ограничивалось контактом наружного края модели вертлужной впадины и шейки бедренной части модели. По причине смазки, находящейся на трущихся поверхностях шарнира, в положении отведения тазовая часть модели была крайне неустойчива. В позиции устойчивого равновесия наружный край модели вертлужной впадины располагался почти горизонтально, а в шарнире модели наблюдалось положение, воспроизводящее отведение. Даже при незначительном отклонении тазовая часть модели опрокидывалась, но не падала, а спонтанно поворачивалась в сагиттальной плоскости вперед или назад. В результате аналогом крыла подвздошной кости оказывался направленным вниз (Рис. 2). 

Рис. 2. Воспроизведение движений в сагиттальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости; тазовая часть модели спонтанно повернута назад и находится в положении устойчивого равновесия, опираясь аналогом крыла подвздошной кости о поверхность, на которой расположена модель.

Движения в сагиттальной плоскости осуществлялись без заметных ограничений на 180° в обе стороны. Это воспроизводило не ограничиваемое аналогом связки головки бедренной кости сгибание и разгибание в шарнире модели.

Далее на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости мы воспроизвели движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, в горизонтальной плоскости – супинацию и пронацию. Движения в горизонтальной плоскости воспроизводились путем тяги за нить, которая крепилась к крайнему отверстию грузового кронштейна тазовой части модели (Рис. 3).

 

Рис. 3. Воспроизведение движений в горизонтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости (вид сверху); вверху – воспроизведена пронация в шарнире модели (тяга за нить, прикрепленную к грузовому кронштейну тазовой части), внизу – воспроизведена супинации в шарнире модели (тяга за нить, прикрепленную к грузовому кронштейну тазовой части), в центре – среднее положение тазовой части модели.

При воспроизведении движений в горизонтальной плоскости разобщения модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели не происходило. При воспроизведении супинации и пронации в крайних положениях явственно натягивался аналог связки головки бедренной кости, ограничивая указанные выше движения. Отмечено, что при воспроизведении супинации и пронации спонтанно изменялся угол приведения в шарнире модели (Рис. 4).

 

Рис. 4. Воспроизведение движений в горизонтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости (вид с медиальной стороны); вверху – воспроизведена пронация в шарнире модели (тяга за нить, прикрепленную к грузовому кронштейну тазовой части), внизу – воспроизведена супинация в шарнире модели (тяга за нить, прикрепленную к грузовому кронштейну тазовой части), в центре – среднее положение тазовой части модели.

В крайних положениях пронации и супинации угол приведения в шарнире модели уменьшался за счет происходящего спонтанного отведения, что названо нами «эффект автоотведения». Угол приведения был максимальным в среднем положении тазовой части. Подобного нами не наблюдалось при воспроизведении движений в горизонтальной плоскости в отсутствии аналога связки головки бедренной кости. Вышеописанное наблюдение указывает на то, что при натянутой связке головки бедренной, ligamentum capitis femoris, кости, вращательные движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, в горизонтальной плоскости могут влиять на угол максимального приведения бедренной кости, os femur. Эффект автоотведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, должен наблюдаться при пронации и супинации с натяжением связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

Затем на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости мы воспроизвели поступательные движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, вдоль горизонтальной оси. Для этого усилием руки экспериментатора мы смещали тазовую часть модели в медиальном направлении. Отмечено, что в данном направлении имеется продольный люфт, который определяется длиной аналога связки головки бедренной кости. Величина продольного поступательного смещения тазовой части модели в медиальном направлении была максимальна при воспроизведении в шарнире модели отведения (Рис. 5).

Рис. 5. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости; воспроизведено поступательное движение (люфт) в шарнире модели вдоль оси, лежащей во фронтальной плоскости (вид модели в различных ракурсах); вверху – вид спереди, внизу – модель повернута, при этом стал заметен зазор, образующийся между головкой бедренной части модели и моделью вертлужной впадины.

 

После прекращения удержания тазовой части модели она спонтанно смещалась в латеральном направлении. В результате модель вертлужной впадины спонтанно прижималась к головке бедренной части модели. Величина отведения в шарнире модели уменьшалась, а приведение достигало максимума. Данное спонтанное явление нами было названо «эффект автолатерализации» в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Он может наблюдаться при натяжении связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, например, за счет приведения в тазобедренном суставе, articulatio coxae.

Величина поступательного смещения модели вертлужной впадины во фронтальной плоскости в медиальную сторону ограничивалась длиной аналога связки головки бедренной кости. Его натяжение также препятствовало воспроизведению вывиха в шарнире модели. Тазовую часть модели невозможно было снять с головки бедренной части модели без повреждения аналога связки головки бедренной кости. Это указывает на соединительную функцию связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, в тазобедренном суставе, articulatio coxae, и ее «антилюксационные» свойства.

Смотри также:

Механическая модель тазобедренного сустава

Моделирование взаимодействия суставных поверхностей 

Моделирование функции синовиальной жидкости 

Моделирование функции вертлужной губы  

Моделирование функции внесуставных связок 

Механическая модель с аналогом связки головки бедренной кости

                                                                     

Критика

Конструкция модели имитировала нативный тазобедренный сустав с единственной связкой – связкой головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (LCF). На использованной модели нам не удалось в полной мере воспроизвести естественное прикрепление LCF одновременно к различным точкам. Означенное обусловили особенности конструкции. В процессе экспериментов подмечено, что упругость материала, избранного для изготовления аналога LCF, была недостаточна. Гибкий элемент избыточно удлинялся под избыточной нагрузкой, что приводило к его контакту с краями фасонной выточки модели вертлужной впадины. Вместе с тем нами получены начальные исключительно ценные сведения об ограничении движений в тазобедренном суставе изолированной LCF.

Примечания

Впервые эксперименты на механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости нами описаны в книге «Рассуждение о морфомеханике» в разделах: 4.6.12 Трехмерная модель,  5.4.7 Моделирование одноопорного ортостатического положения. Дополненную версию представленного выше экспериментального материала мы опубликовали в одиннадцатой главе второго тома 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.

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, эксперимент, механическая модель

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ