Имитация сокращения отводящей группы мышц при наличии связок

 

Имитация сокращения отводящей группы мышц при наличии связок 

Для имитации сокращения отводящей группы мышц в настоящей серии экспериментов мы ступенчато изменяли длину аналога отводящей группы мышц путем замены элементов крепления. При этом модель содержала аналоги основных связок тазобедренного сустава, articulatio coxae: аналог связки головки бедра, аналог лобково-бедренной связки, аналог седалищно-бедренной связки, а также две части аналога подвздошно-бедренной связки. Аналог вертлужной губы и аналог круговой зоны не присоединялись.

Произведены эксперименты при длине аналога отводящей группы мышц 163 мм и 153 мм. Последнее воспроизводили наибольшее напряжение отводящей группы мышц. С целью моделирования действия веса тела в одноопорной ортостатической позе к тазовой части модели последовательно подвешивались гири массой 1-3 кг (Рис. 1). 

Рис. 1. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами связок и аналогом отводящей группы мышц без аналога вертлужной губы, рядом представлен набор использованных грузов: 1, 2 и 3 кг (вид спереди).

Для моделирования расположения общего центра масс в одной фронтальной плоскости с центром опорного тазобедренного сустава, articulatio coxae, нагрузка подвешивалась к крайнему отверстию грузовой планки. Отмечено, что при длине аналога отводящей группы мышц 163 мм динамометр не регистрировал нагрузки, так как шарнир модели стопорился натянутым аналогом связки головки бедренной кости и обеими частями аналога подвздошно-бедренной связки. Отклонения тазовой части модели в сагиттальной плоскости не отмечалось.

После укорочения аналога отводящей группы мышц в шарнире модели воспроизводилось отведение, а динамометр регистрировал появление определенного усилия. Замечено, что при длине аналога отводящей группы мышц 153 мм аналог связки головки бедренной кости не натягивался, но натягивался аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки и аналог лобково-бедренной связки. Они частично шунтировали нагрузку. В связи с указанным динамометр регистрировал усилие меньшее, чем когда модель не содержала аналогов связок (Рис. 2).

Рис. 2. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом отводящей группы мышц длиной 153 мм, но без аналога вертлужной губы; нагрузка 1 кг подвешена к грузовой планке в одной фронтальной плоскости, содержащей центр шарнира; вверху – вид спереди, в центре – вид с медиальной стороны, внизу – вид сверху.

Опыт показал, что при сокращении аналога отводящей группы мышц аналог связки головки бедренной кости не стопорил шарнир, но наружные связки участвовали в стабилизации тазовой части модели во фронтальной плоскости. Тазовая часть модели поворачивалась вперед, как и бедренная часть модели. 

Указанное воспроизводило пронацию. Для моделирования расположения общего центра масс кзади от центра опорного тазобедренного сустава нагрузка подвешивалась к крайнему отверстию кронштейна грузовой планки (Рис. 3).

Рис. 3. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом отводящей группы мышц, но без аналога вертлужной губы; нагрузка 1 кг подвешена к кронштейну грузовой планки позади, медиальнее и выше центра шарнира; вверху – вид спереди, в центре – вид с медиальной стороны, внизу – вид сверху.

 

При расположении нагрузки позади, медиальнее и выше центра шарнира тазовая часть модели наклонялась назад в сагиттальной плоскости, что воспроизводило разгибание. Во фронтальной плоскости наклонялась вниз в медиальную сторону, что имитировало приведение. В горизонтальной плоскости наблюдалась супинация. Отмечено натяжение аналога связки головки бедра, аналога лобково-бедренной связки, аналога седалищно-бедренной связки, а также вертикальной части аналога подвздошно-бедренной связки.

Данные измерений наклона тазовой части и показаний динамометра при длине аналога отводящей группы мышц 163 и 153 мм представлены в таблице 1 и 2.

Таблица 1

Нагрузка модели, содержащей аналоги связок и аналог отводящей группы мышц длиной 163 мм

Тип нагрузки	Нагрузка (кг)	Наклон тазовой части кнаружи	Супинация	Разгибание	Показания динамометра (кг)
Позади от центра шарнира	1.0	41°	14°	14°	0,0
	2.0	52°	17°	14°	0,0
	3.0	53°	19°	14°	0,0
В плоскости с центром шарнира	1.0	53°	Нет	Нет	1.4±0.1
	2.0	54°	Нет	Нет	2.5±0.1
	3.0	55°	Нет	Нет	3.2±0.1

 

Таблица 2

Нагрузка модели, содержащей аналоги связок и аналог отводящей группы мышц длиной 153 мм

Тип нагрузки	Нагрузка (кг)	Наклон тазовой части кнаружи	Супинация	Разгибание	Показания динамометра (кг)
Позади от центра шарнира	1.0	45°	12°	14°	1.0±0.1
	2.0	49°	13°	14°	1.4±0.1
	3.0	50°	14°	14°	1.7±0.1
В плоскости с центром шарнира	1.0	42°	Нет	Нет	1.2±0.1
	2.0	45°	Нет	Нет	2.8±0.1
	3.0	46°	Нет	Нет	4.3±0.1

Действующая нагрузка позади от центра вращения шарнира вызывала в нем спонтанное разгибание, приведение и супинацию. Шарнир модели стопорился во всех плоскостях натянутыми аналогами связок. Тазовая часть модели автоматически устанавливалась в определенном положении. Под действием нагрузки тазовая часть модели оказывалась высокостабильной в трех плоскостях без тенденции к опрокидыванию. Вертлужная часть модели равномерно прижималась к головке бедренной части модели.

Смотри также:

Конструкция трехмерной механической модели тазобедренного сустава

Имитация взаимодействия суставных поверхностей 

Имитация функции отводящей группы мышц 

Воспроизведение функции LCF

Имитация взаимодействия отводящей группы мышц и LCF  

Имитация взаимодействия LCF с отводящей группой мышц разной длины  

Имитация функции отводящей группы мышц в отсутствии LCF 

Имитация взаимодействия вертлужной губы и LCF

Имитация нормальной длины LCF  

Имитация действия веса тела при нормальной длине LCF  

Взаимодействие LCF нормальной длины и вертлужной губы  

Имитация удлиненной LCF   

Взаимодействие удлиненной LCF и вертлужной губы 

Имитация патологически удлиненной LCF

Взаимодействие патологически удлиненной LCF и вертлужной губы  

Имитация функции наружных связок 

Имитация взаимодействия всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц 

Имитация действия веса тела при наличии всех связок и вертлужной губы 

Имитация действия веса тела при наличии всех связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц 

Взаимодействие наружных связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц при нормальной длине LCF   

Взаимодействие вертлужной губы, наружных связок, отводящей группы мышц с удлиненной LCF 

Взаимодействие вертлужной губы, наружных связок, отводящей группы мышц с патологически удлиненной LCF  

Имитация взаимодействия наружных связок и LCF

                                                                     

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 конструкции, по нашему мнению, являлось недостаточная упругость аналогов связок. В описанной конструкции частично удалось стабилизировать длину аналогов связок путем модернизации способа их крепления. Однако растяжимость гибких элементов была избыточной особенно при действии нагрузок 2 и 3 кг.

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 femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, функция, наружные связки, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ