Моделирование функции комплекса наружных связок

 

Моделирование функции комплекса наружных связок

Настоящая серия экспериментов поставлена для уточнения взаимодействия комплекса внесуставных связок, ligamentum extracapsularia, тазобедренного сустава, articulatio coxae. Использована механическая модель тазобедренного сустава без аналога связки головки бедренной кости. На модели мы воспроизвели лобково-бедренную связку, ligamentum pubofemorale, седалищно-бедренную связку, ligamentum ischiofemorale, подвздошно-бедренную связку, ligamentum iliofemorale, имеющей две части: горизонтальную и вертикальную, круговую зону, zona orbicularis, а также вертлужную губу, labrum acetabulare (Рис. 1). 

Рис. 1. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогами связок, воспроизводящая левый тазобедренный сустав, articulatio coxae; условные обозначения: 1 – дистальный конец аналога связки головки бедренной кости, отсоединенный от бедренной части модели, 2 – аналог горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, 3 – аналог седалищно-бедренной связки, 4 – аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки, 5 – аналог лобково-бедренной связки, 6 - аналог круговой связки, 7 – аналог вертлужной губы, зеленой стрелкой указана отсоединенная часть аналога связки головки бедренной кости со следами истирания.

После отсоединения дистального конца аналога связки головки бедренной кости от бедренной части модели и извлечении его из модели вертлужной впадины мы обнаружили участок со следами истирания. Это наблюдение показало, что движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, могут приводить к износу связки головки бедренной кости о стенки ямки вертлужной впадины, fossa acetabuli. Уменьшение глубины и деформация вертлужного канала, canalis acetabularis, появление на его поверхности неровностей (дефектов, остеофитов, хондромных тел) с течением времени может обусловить полное повреждение связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris.

В отсутствие аналога связки головки бедренной кости отмечено относительно устойчивое положение модели вертлужной впадины на головке бедренной части модели. Явной тенденции к опрокидыванию не отмечено.

Далее, на механической модели тазобедренного сустава с аналогами внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости, мы воспроизвели движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, во фронтальной плоскости – отведение и приведение. Отведение воспроизводилось путем тяги за нить, прикрепленную к верхней части, воспроизводящей крыло подвздошной кости, ala ossis ilii, а приведение воспроизводилось спонтанно под действием собственного веса тазовой части модели (Рис. 2).

Рис. 2. Воспроизведение движений во фронтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости; на фотографиях запечатлено спонтанное приведение в шарнире модели; вверху – вид спереди; внизу – вид с латеральной стороны.

 

Приведение в шарнире модели под действием веса тазовой части модели не вызывало разобщения модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели. Ограничение приведения обеспечивало натяжение аналога круговой зоны, аналога горизонтальной и вертикальной части подвздошно-бедренной связки. Определенную роль в противодействии разобщению модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели привносил и аналог вертлужной губы.

Затем на механической модели тазобедренного сустава мы воспроизвели поступательные движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Возможным оказалось только движение вдоль оси, лежащей во фронтальной плоскости – «продольный люфт». Для его воспроизведения усилием руки экспериментатора тазовая часть модели смещалась в медиальном направлении (Рис. 3).

Рис. 3. Воспроизведение поступательных движений на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости; вверху – воспроизведение поступательного смещения тазовой части в медиальном направлении в позиции приведения, справа – воспроизведение поступательного смещения тазовой части в позиции отведения и сгибания.

 

Отмечено, что в медиальном направлении имеется продольный люфт, величина которого определялась длиной аналогов внесуставных (наружных) связок. В позиции приведения величина поступательного смещения тазовой части вдоль горизонтальной оси ограничивалась длиной аналога круговой зоны, аналогом горизонтальной и вертикальной части подвздошно-бедренной связки, которые натягивались. Чем больше было приведение в шарнире модели и, соответственно, чем больше натянуты означенные аналоги связок, тем меньше была амплитуда возможных поступательных смещений тазовой части.

При воспроизведении отведения в шарнире модели натяжение аналогов внесуставных (наружных) связок уменьшалась, что приводило к увеличению амплитуды поступательного смещения тазовой части в медиальном направлении. Натяжение аналогов внесуставных связок также уменьшалось при воспроизведении сгибания в шарнире, что увеличивало до максимума амплитуду возможных поступательных движений в шарнире модели. Модель вертлужной впадины смещалась в медиальном направлении более чем на ½ диаметра головки бедренной части модели, однако воспроизвести ее вывих не удалось. Тазовую часть модели невозможно было снять с головки бедренной части модели без повреждения аналогов внесуставных связок. После прекращения удержания тазовой части модели, она спонтанно не смещалась в латеральном направлении, как это наблюдалось при наличии в модели аналога связки головки бедренной кости. Соответственно, ранее отмеченный нами «эффект автолатерализации» не наблюдался.

На следующем этапе на механической модели тазобедренного сустава мы воспроизвели движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, в сагиттальной плоскости – сгибание и разгибание. Указанные движения осуществлялись из исходного положения, при котором аналог крыла подвздошной кости был обращен вверх, а грузовой кронштейн – в медиальную сторону. Движения воспроизводились последовательно: сначала разгибание, а затем сгибание (Рис. 4). 

a

b

c

d
Рис. 4. Воспроизведение вращательных движений в сагиттальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости (вид спереди); a – положение предельного разгибания, b – исходное положение, c – положение сгибания до угла 90°, d – положение предельного сгибания.

  

При воспроизведении движений в сагиттальной плоскости разобщения модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели не происходило. При воспроизведении разгибания в шарнире модели натягивались аналоги всех внесуставных (наружных) связок, за исключением аналога круговой зоны. Закручивание внесуставных связок вокруг шейки бедренной части модели приводило к прижатию головки бедренной части модели к модели вертлужной впадины, что исключало даже минимальный продольный люфт в шарнире модели (поступательное смещение). Предельное натяжение внесуставных связок определяло максимальную величину угла поворота тазовой части назад в сагиттальной плоскости. При воспроизведении сгибания в шарнире модели аналоги всех внесуставных связок расслаблялись, за исключением аналога горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, который натягивался (Рис. 5). 

a

b

c

          d

Рис. 5. Воспроизведение вращательных движений в сагиттальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости (вид с медиальной стороны); a – положение предельного разгибания, b – исходное положение, c – положение сгибания до угла 90°, d – положение предельного сгибания.

При повороте тазовой части модели вперед на 90° аналог горизонтальной части подвздошно-бедренной связки и аналог седалищно-бедренной связки принимали положение, близкое к горизонтальному. В связи с этим возрастала величина возможного приведения в шарнире модели. Дальнейший поворот тазовой части модели в сагиттальной плоскости вызывал натяжение аналогов внесуставных (наружных) связок, что увеличивало отведение в шарнире модели, а величина возможного приведения уменьшалась (Рис. 6).

a

b

c

d
Рис. 6. Воспроизведение вращательных движений в сагиттальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости (вид сверху); a – положение предельного разгибания, b – исходное положение, c – положение сгибания до угла 90°, d – положение предельного сгибания.

 

Далее на механической модели тазобедренного сустава мы воспроизвели движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, в горизонтальной плоскости – пронацию и супинацию (Рис. 7).

 

Рис. 7. Воспроизведение вращательных движений в горизонтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости (вид сверху); вверху – положение предельной пронации, в центре – исходное положение, внизу – положение предельной супинации.

При воспроизведении пронации натягивался аналог лобково-бедренной связки, аналог горизонтальной и вертикальной части подвздошно-бедренной связки. При воспроизведении супинации натягивался аналог седалищно-бедренной связки. В крайних положениях пронации и супинации изменялся угол приведения в шарнире модели (Рис. 8). 

Рис. 8. Воспроизведение вращательных движений в горизонтальной плоскости на механической модели тазобедренного сустава с аналогами всех внесуставных (наружных) связок и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости (вид с медиальной стороны); вверху – положение предельной пронации, в центре – исходное положение, внизу – положение предельной супинации.

 

В отсутствие аналога связки головки бедренной кости при воспроизведении супинации, увеличивался угол возможного приведения, и наоборот, воспроизведение пронации увеличивало угол возможного приведения. Изменение угла возможного приведения было обусловлено натяжением внесуставных связок, ligamentum extracapsularia. 

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

Моделирование движений с аналогом связки головки бедренной кости

Моделирование крепления у края ямки вертлужной впадины

Моделирование крепления в вырезке вертлужной впадины

Моделирование крепления на периферии вертлужной впадины

Анализ изменения проксимальной области крепления 

Моделирование взаимодействия связок тазобедренного сустава

                                                                     

Критика

Конструкция модели имитировала нативный тазобедренный сустав с вертлужной губой и всеми наружными связками, но без связки головки бедренной кости. В процессе экспериментов подмечено, что упругость материала, избранного для изготовления аналогов связок, была недостаточна. Гибкие элементы значимо удлинялись при действии избыточной силы. Кроме этого, деформировались кронштейны для фиксации наружных связок, выполненные из мягкого металла (алюминий). Гибкие элементы – аналоги наружных связок, привязывались к кронштейнам модели вертлужной впадины. Этот способ фиксации также обуславливал неконтролируемое удлинение означенных гибких элементов, что аномально увеличивало амплитуду возможных движений.

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

вертлужая губа, роль, функция, эксперимент, механическая модель, наружные связки

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ