Имитация взаимодействия LCF с отводящей группой мышц разной длины

Имитация взаимодействия связки головки бедренной кости с отводящей группой мышц разной длины 

Мышцы – активные элементы опорно-двигательной системы. При напряжении их длина, как правило, уменьшается. Для воспроизведения сокращения отводящей группы мышц в следующей серии экспериментов мы ступенчато изменяли длину аналога отводящей группы мышц путем замены элементов крепления. Произведены эксперименты при длине аналога отводящей группы мышц 163 мм, 158 мм и 153 мм. Последнее воспроизводило наибольшее напряжение мышц. С целью моделирования действия веса тела в одноопорной ортостатической позе к тазовой части модели последовательно подвешивались гири массой 1-3 кг. Для моделирования расположения общего центра масс в одной фронтальной плоскости с центром опорного тазобедренного сустава, articulatio coxae, нагрузка подвешивалась к крайнему отверстию грузовой планки (Рис. 1).

Рис. 1. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости (вид спереди), нагрузка 1 кг подвешена в одной фронтальной плоскости с центром шарнира; вверху – длина аналога отводящей группы мышц 163 мм, внизу – длина аналога отводящей группы мышц 153 мм.

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. Отклонения тазовой части модели в сагиттальной плоскости не отмечалось. При укорочении аналога отводящей группы мышц в шарнире модели воспроизводилось отведение, а динамометр фиксировал появление определенного усилия. Замечено, что при длине аналога отводящей группы мышц 153 мм усилие, которое регистрировал динамометр, было такое же, когда модель не содержала аналога связки головки бедренной кости (Рис. 2).

Рис. 2. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц без аналога связки головки бедренной кости (вид спереди), нагрузка 1 кг подвешена в одной фронтальной плоскости с центром шарнира.

 

Данное наблюдение показало, что при сокращении аналога отводящей группы мышц аналог связки головки бедренной кости не стопорил шарнир и не участвовал в стабилизации тазовой части модели во фронтальной плоскости.

Согласно А.А. Корж и соавт. (1984), общий центр масс тела человека локализуется на уровне верхнего отдела крестца, кпереди от позвоночника и позади от тазобедренных суставов, articulatio coxae. Для моделирования подобного расположения общего центра масс нагрузка подвешивалась к крайнему отверстию кронштейна грузовой планки (Рис. 3).

Рис. 3. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости (вид с медиальной стороны), нагрузка 1 кг подвешена к кронштейну грузовой планки позади от фронтальной плоскости, включающей центр шарнира.

 

При расположении нагрузки позади от центра шарнира тазовая часть модели наклонялась назад в сагиттальной плоскости, что воспроизводило разгибание. Кроме этого, тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону, что соответствовало приведению в реальном тазобедренном суставе, articulatio coxae. Данные измерений наклона тазовой части и показаний динамометра при длине аналога отводящей группы мышц 158 мм и 153 мм представлены в таблице 1 и 2.

Таблица 1.

Нагрузка модели, содержащей аналог отводящей группы мышц длиной 158 мм и аналог связки головки бедренной кости

Нагрузка	Нагрузка модели в одной плоскости с центром шарнира		Нагрузка модели позади от центра шарнира
	латеральный наклон тазовой части	показания динамометра (кг)	латеральный наклон тазовой части	показания динамометра (кг)
1.0 кг	41°	0.5±0.1	59°	0.0
2.0 кг	43°	1.2±0.1	61°	0.4±0.1
3.0 кг	45°	2.8±0.1	63°	1.3±0.1

 

Таблица 2.

Нагрузка модели, содержащей аналог отводящей группы мышц длиной 153 мм и аналог связки головки бедренной кости

Нагрузка	Нагрузка модели в одной плоскости с центром шарнира		Нагрузка модели позади от центра шарнира
	латеральный наклон тазовой части	показания динамометра (кг)	латеральный наклон тазовой части	показания динамометра (кг)
1.0 кг	41°	1.3±0.1	59°	0.5±0.1
2.0 кг	42°	2.7±0.1	60°	1.2±0.1
3.0 кг	44	4.2±0.1	63°	1.9±0.1

 

При действии возрастающей нагрузки увеличивался угол наклона тазовой части вниз в медиальную сторону. Также повышалась нагрузка на аналог отводящей группы мышц. Указанное наблюдалось при расположении нагрузки как во фронтальной плоскости, так и позади от центра шарнира модели. Во всех случаях 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 

                                                                     

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

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ