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
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 действия веса тела при нормальной длине LCF
Взаимодействие LCF нормальной длины и вертлужной губы
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
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
Эксперименты и наблюдения