К основному контенту

НОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

  Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА      20 .06.2025 LCF на аккадском.   Первое в истории упоминание LCF на аккадском языке: « nim š u » .  LCF домашнего гуся. Часть 1.   Систематика домашнего гуся, обзор костной анатомии таза и бедра с акцентом на области крепления  LCF . 18 .06.2025 2025Copilot. Древний Египет.   Картина. Изображение об стоятельств и механизма травмы LCF.  17 .06.2025 2025ChatGPT . Современное искусство.   Картина. Изображение об стоятельств и механизма травмы LCF.  16 .06.2025 2025ChatGPT. Барокко.   Картина. Изображение об стоятельств и механизма травмы LCF.  15 .06.2025 Связка головки бедра – мистический элемент тазобедренного сустава.   Фильм, содержащий лекцию «Фундамент Учения о связке головки бедра». 01 .06.2025 Публикации о LCF в 2025 году (Май) . Статьи и книги с упоминанием LCF опубликованные в мае 2025 года. 30 .05.2025 Модель и протез.   Публикация в гр уппе faceboo k. 26 .05.202...

Конструкция трехмерной механической модели тазобедренного сустава

 

Конструкция трехмерной механической модели тазобедренного сустава 

Тазобедренный сустав, articulatio coxae, человека образуют сочленяющиеся между собой бедренная кость, os femur, и тазовая кость, pelvis, суставные поверхности которых покрыты гиалиновым хрящом. Данный сустав имеет суставную сумку с вплетенными в нее внесуставными связками, ligamentum extracapsularia, вертлужную губу, labrum acetabulare. Внутри расположена связка головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, синовиальные складки, поперечная связка вертлужной впадины, ligamentum transversum acetabuli, и суставная жидкость – синовия.

В целом тазобедренный сустав, articulatio coxae, человека похож на тазобедренный сустав, articulatio coxae, прочих млекопитающих, амфибий, рептилий и птиц. Основными отличиями тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека и птиц является то, что дно ямки вертлужной впадины, fossa acetabuli, первых образовано костной тканью. У птиц и отдельных рептилий, например, у крокодила вертлужная впадина, acetabulum, имеет отверстие, закрытое соединительнотканной перепонкой вертлужной впадины, membrane acetabuli. Кроме этого, в вертлужной впадине, acetabulum, тазобедренного сустава, articulatio coxae, человека, в отличие от птиц, имеется глубокая вырезка вертлужной впадины, incisura acetabuli. Она отклонена в латеральную сторону, вниз и повернута вперед. Поворот вертлужной впадины кпереди в горизонтальной плоскости составляет 15°, а во фронтальной плоскости книзу – 45° (Корнилов Н.В. и соавт., 1997). Согласно M.C. Hall (1963), вертлужная впадина отклонена от фронтальной плоскости на 40°, а от сагиттальной на – 30°. По данным R. Bauer (1970), наклон вниз составляет 42°. Бедренная кость, os femur, в тазобедренном суставе, articulatio coxae, птиц находится в положении отведения и сгибания, а у человека бедренная кость, os femur, ориентирована преимущественно вертикально и приведена к срединной плоскости тела.

Основываясь на анатомии и, прежде всего, перечисленных отличительных признаках, нами изготовлена усовершенствованная трехмерная механическая модель правого тазобедренного сустава второй генерации (см. механическую модель первой генерации). Основой модели явился однополюсной эндопротез тазобедренного сустава конструкции Томпсона (Thompson prosthesis), выполненный из нержавеющей стали (ASTM F 138). Его полированная пустотелая головка имела диаметр 54 мм, а шейка эллипсовидной формы с радиусами кривизны 12 мм и 17 мм, ножка длиной 108 мм, толщиной 10 мм. В ножке выполнены сквозные отверстия под элементы крепления, а в центре медиального сектора головки просверлено сквозное отверстие диаметром 6 мм по направлению к торцу шейки. Отверстие в головке модели явилось аналогом ямки головки бедренной кости – области, где прикрепляется дистальный конец связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

Из двух полуколец смонтировано основание модели диаметром 230 мм. При помощи планок, кронштейна и болтов к нему присоединена ножка эндопротеза. Она закреплялась с наклоном 10° кнаружи и поворотом 10° кпереди, что соответствует приведению и повороту вперед (антеверзии) опорной бедренной кости, os femur, в одноопорной ортостатической позе. К верхней части ножки под углом 45° к вертикали присоединена планка, имитирующая большой вертел, trochanter major, а в средней части – два металлических уголка с отверстием для фиксации аналогов внесуставных (наружных) связок. Собранная конструкция обозначена как бедренная часть трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека (Рис. 1, 2). 

Рис. 1. Бедренная часть трехмерной механической модели правого тазобедренного сустава человека; обозначения: 1 – основание модели, 2 – головка бедренной части модели, 3 – ножка бедренной части модели с элементами крепления аналогов связок (кронштейны), 4 – аналог большого вертела бедренной части модели.



Рис. 2. Бедренная часть трехмерной механической модели правого тазобедренного сустава человека в различных ракурсах; вверху – вид сверху, в центре – вид с латеральной стороны, внизу – вид с медиальной стороны, в верхней част головки бедренной части модели заметно отверстие – аналог ямки головки бедренной кости.

В качестве прототипа тазовой части модели избрана реальная переднезадняя обзорная рентгенограмма таза молодого мужчины (27 лет) без признаков патологии тазобедренного сустава, articulatio coxae. Основные элементы таза, pelvis, данной рентгенограммы были перенесены на лист картона. В соответствии с диаметром головки бедренной части модели и размерами вертлужной впадины, acetabulum, на рентгенограмме нами выполнена металлическая модель вертлужной впадины. Она представляла собой 1/2 часть толстостенной сферической оболочки с внутренним диаметром 54 мм и допуском на скользящую посадку головки бедренной части модели. Внешний диаметр сферической оболочки составил 70 мм, толщина стенок – 8 мм. В области вершины сферическая оболочка выполнена заодно с цилиндрическим стержнем длиной 55 мм, имеющим три сквозных поперечных отверстия. Перпендикулярно к длинной его оси во фронтальной плоскости присоединены две направленные вверх параллельные планки с отверстиями. Первая, длиной 158 мм, располагалась на расстоянии 33 мм от конца цилиндрического стержня. Она имитировала крыло подвздошной кости, ala ossis ilii, и обозначена как аналог подвздошной кости (Рис. 3). 

Рис. 3. Тазовая часть трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека (вид спереди), расположенная на изображении таза, pelvis, скопированного с рентгенограммы молодого мужчины (27 лет) без признаков патологии тазобедренного сустава, articulatio coxae.


Крайнее отверстие означенной планки – аналога подвздошной кости находилось на расстоянии 165 мм от геометрического центра сферической оболочки. Вторая планка меньшей длины служила элементом, упрочняющим конструкцию. Указанные планки винтами соединяла третья планка длиной 125 мм, расположенная во фронтальной плоскости и направленная медиально от сферической оболочки. Элемент нами обозначен как «грузовая планка». Перпендикулярно к ней на расстоянии 18 мм от медиального конца прикреплялся обращенный назад кронштейн с отверстиями длиной 42 мм, который располагался в горизонтальной плоскости (Рис. 4).

Рис. 4. Тазовая часть трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека; обозначения: 1 – аналог крыла подвздошной кости, 2 – грузовая планка, 3 - модель вертлужной впадины, 4 – кронштейн грузовой планки.


Кронштейн, прикрепленный к грузовой планке, находился напротив изображения мыса, promontorium, крестца, os sacrum, на рентгенограмме, избранной за прототип. Таким образом, мы расположили кронштейн в проекции общего центра масс тела вертикально стоящего человека.

Внутри сферической оболочки выполнена фасонная выточка. Углубление напоминало по форме ямку вертлужной впадины, fossa acetabuli, и вырезку вертлужной впадины, incisura acetabuli. Диаметр «ямки» составил 30 мм, глубина 5 мм. «Вырезка» – продольная канавка шириной 10 мм, длиной 30 мм, достигала края сферической оболочки. Продольная ось канавки имела ориентацию на 6 часов. Ширина контактной поверхности сферической оболочки – аналога полулунной поверхности вертлужной впадины, facies lunata, составила 25 мм.

Центральный угол ямки модели вертлужной впадины был равен 70°, а максимальная глубина полости – 33 мм. Толщина стенок сферической оболочки модели вертлужной впадины составила 8 мм. В торце наружного края модели вертлужной впадины выполнено семь глухих отверстий с резьбой М3 на 2, 4, 5, 7, 8, 10 и 12 часах. Фасонная выточка внутри сферической оболочки напоминала по форме теннисную ракетку. Ее образовали: расположенное в центре круглое углубление с ямкой и канавкой. Означенная фасонная выточка, по нашей мысли, имитировала ямку вертлужной впадины, fossa acetabuli, и вырезку вертлужной впадины, incisura acetabuli.

В ямке фасонной выточки сферической оболочки выполнено два сквозных отверстия. «Центральное» располагалось на расстоянии 8 мм от центра ямки, а другое – на границе ямки и продольной канавки. Кроме этого, выполнены два «периферических» отверстия, располагавшихся в продольной канавке: одно на расстоянии 25 мм от наружного края модели, а второе – на расстоянии 8 мм. Локализация отверстий приблизительно соответствовала возможным вариантам крепления проксимального конца связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (Архипов С.В., 2013).

При установке модели вертлужной впадины на головку бедренной части модели, фасонная выточка напоминала слепо заканчивающуюся полость, обозначенную нами как «вертлужный канал модели». Его аналогом является вертлужный канал, canalis acetabularis, реального тазобедренного сустава, articulatio coxae, в котором располагается и функционирует связка головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris (Архипов-Балтийский С.В., 2004).

К торцу наружного края модели вертлужной впадины прикреплены три металлических уголка для фиксации аналогов внесуставных (наружных) связок, ligamentum extracapsularia: седалищно-бедренная, ligamentum ischiofemorale, подвздошно-бедренная, ligamentum iliofemorale, лобково-бедренная, ligamentum pubofemorale, круговая зона, zona orbicularis.

Тазовая часть трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека имела массу 0.9 кг. При проведении экспериментальных исследований на поверхность головки бедренной части модели и контактирующую с ней поверхность модели вертлужной впадины наносилось масло смазочное бытовое. Оно, по нашему замыслу, выполняло функцию синовии в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Значение смазки мы установили ранее при выполнении экспериментов на механической модели тазобедренного сустава первой генерации. 

Смотри также:

Механическая модель тазобедренного сустава (первая генерация)

                                                                     

Критика

Описанная конструкция модели имитировала естественный тазобедренный сустав и содержала аналоги всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц. Нами воспроизводилось действие веса тела приблизительно также, как в одноопорном ортостатическом положении. Конструкция позволяла изменять положение нагрузки как во фронтальной, так и сагиттальной плоскости. Причем нагрузка прикладывалась к области, приблизительно совпадающей с реальным положением общего центра масс тела. Во второй генерации механической модели нами воспроизведено приведение бедренной кости и ее поворот вперед в горизонтальной плоскости. Главным недочетом описанной конструкции, по нашему мнению, являлось недостаточная упругость аналогов связок. Несомненно, что эластичность использованного аналога вертлужной губы также не в полной мере соответствовала нативному элементу.


Примечания

Впервые эксперименты на трехмерной механической модели тазобедренного сустава второй генерации нами описаны в статье Роль связки головки бедренной кости в поддержании разных типов вертикальной позы (2008). Полную версия представленного выше экспериментального материала мы опубликовали в двенадцатой главе третьего тома монографии с юмором названой «Биомеханика пингвинов» (2018) [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. 3. Главы 12-16. Напечатано Автором во граде Королев при попечении его супруги Людмилы Николаевны, ММXVIII A.D. [2018], bonum factum! [на благо и счастье], 518 с. [academia.edu]


Ключевые слова

ligamentum capitis femorisligamentum teres, связка головки бедра, функция, наружные связки, вертлужная губа, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц 

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ


Популярные статьи

КАТАЛОГ ЛИТЕРАТУРЫ О LCF

  Каталог литературы о LCF   (Библиографический разде: книги, статьи, ссылки, упоминания…) 21-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/21.html   20-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/20.html   19-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/19.html   18-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/18.html   17-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/17.html   16-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/16.html   11-15-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/11-15.html   1-10-й ВЕК https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/1-10.html   Железный ВЕК (10 – 1-й век до совр. эры) https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/blog-post_87.html   НЕОЛИТ И БРОНЗА (8,000 – 2,000 лет до совр. эры) https://kruglayasvyazka.blogspot.com/2024/10/8-2.html   СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА КАТАЛОГИ И БИБЛИОГРАФИИ Учение о...

2025АрхиповСВ. ПОЧЕМУ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВЕРТЛУЖНОЙ ГУБЫ МОЖЕТ БЫТЬ НЕЭФФЕКТИВНО?

Тематический Интернет-журнал О круглой связке бедра Апрель, 2025 Почему восстановление вертлужной губы может быть НЕЭФФЕКТИВНО?: заметка о таинственной «темной материи» в тазобедренном суставе Архипов С.В., независимый исследователь, Йоенсуу, Финляндия Аннотация Восстановление и реконструкция вертлужной губы не предотвращает остеоартрит и нестабильность тазобедренного сустава при ходьбе в случае удлинения ligamentum capitis femoris . Заключение сделано на основании математических расчетов и анализа результатов экспериментов на механической модели. Ключевые слова: артроскопия, тазобедренный сустав, вертлужная губа, ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедренной кости, реконструкция, восстановление Введение Почти 80% первичных артроскопий тазобедренного сустава включает восстановление вертлужной губы (2019 WestermannRW _ RosneckJT ). Реконструкция – наиболее распространенная процедура для устранения патологии вертлужной губы и при ревизионной артроскопии (2...

Эндопротез с LCF. Часть 1

  Эндопротезы с аналогом ligamentum capitis femoris как свидетельства смены парадигмы в артропластике: Систематический обзор Часть  1. История, материал и методы Архипов С.В., независимый исследователь, Йоенсуу, Финляндия  

К вопросу о видео и рентген-визуализации LCF

К вопросу о видео и рентген-визуализации связки головки бедренной кости Известно, что в начале одноопорного периода шага присутствует супинация и сгибание в тазобедренном суставе, articulatio coxae , бедра, а в его средине и конце имеет место наклон таза, pelvis , в неопорную сторону и приведение ( Bombelli R ., 1993). Вероятно, эти особенности нормальной ходьбы впервые подметили скульпторы Древней Греции.  Нами изучены отчеты Оптической системы анализа (захвата) движений (разработчик  компания Qualisys, обработка программой компании C-Motion )  при исследовании закономерностей ходьбы человека в норме. Установлено: начале одноопорного периода шага таз, pelvis , во фронтальной плоскости наклоняется вниз в медиальную сторону. При этом в опорном тазобедренном суставе, articulatio coxae , наблюдается приведение (Рис. 1). Рис. 1. Отчет Оптической системы анализа движений при исследовании закономерностей ходьбы человека в норме; вверху – график движения таза во фронтальной...

2021(a)АрхиповСВ_СкворцовДВ

  Ligamentum teres и ее аналог в эндопротезе тазобедренного сустава – необходимы или излишни? Архипов С.В., Скворцов Д.В. (перевод статьи: Arkhipov SV , Skvortsov DV . Ligamentum Teres and its Analog in the Hip Endoprosthesis–Necessary or Superfluous? A Systematic Review . MLTJ . 2021:11(2)301-10.)   РЕЗЮМЕ Общая информация. Вывих эндопротеза тазобедренного сустава остается частым и серьезным осложнением артропластических вмешательств. Одним из способов предотвращения смещения эндопротеза является интеграция в его конструкцию аналога ligamentum teres. Цель. Обзор международного опыта проектирования, разработки и установки эндопротезов тазобедренного сустава с нативной ligamentum teres или ее аналогом. Материал и методы. Систематический патентный и непатентный поиск и анализ публикаций об эндопротезах тазобедренного сустава с нативной ligamentum teres или ее искусственным аналогом. Поиск проводился на соответствующих онлайн-платформах и в доступных библиотеках. ...