Имитация действия
веса тела при нормальной длине связки головки бедренной кости
Продолжая экспериментальные исследования на трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека, мы поставили следующую цель: изучить функцию связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, нормальной длины в одноопорной ортостатической позе. В данной серии опытов нами не воспроизводилось напряжение отводящей группы мышц, отсутствовали аналоги наружных связок, ligamentum extracapsularia, и вертлужной губы, labrum acetabulare. Использованная модель содержала: аналог связки головки бедренной кости нормальной длины и нагрузку, имитирующую вес тела.
Изначально тазовая часть модели располагалась на головке бедренной части модели в положении устойчивого равновесия. Затем к крайнему отверстию грузовой планки была подвешена нагрузка 1 кг (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид спереди), подвешена нагрузка весом 1 кг. |
Несмотря на подвешенную нагрузку, положение тазовой части модели не изменилось. В шарнире модели наблюдалось положение крайнего приведения, среднее положение между пронацией и супинацией без смещения в сагиттальной плоскости, что аналогично разгибанию или сгибанию. Тазовая часть модели на сферической головке бедренной части модели сохраняла устойчивость во всех трех плоскостях. Установлено, что при подвешивании нагрузки шарнир модели спонтанно стопорился во фронтальной плоскости. Это приводило к увеличению стабильности тазовой части модели.
В
положении устойчивого равновесия общий центр масс модели занимал самое низкое
из возможных положений. Тенденции к спонтанному вращательному или
поступательному движению не отмечалось. Трущиеся поверхности шарнира находились
в соприкосновении во всех отделах. Разобщения поверхностей пары трения не наблюдалось.
Более того, отмечено увеличение силы прижатия модели вертлужной впадины к
головке бедренной части модели. Действие нагрузки обусловило более выраженный «эффект
автолатерализации» в тазобедренном суставе, articulatio coxae, который мы подробно обсудили ранее. Явление повышения
устойчивости тазовой части модели при наличии аналога связки головки бедренной
кости нам было названо «эффект автостабилизации», который подробнее обсуждался
выше.
Как
уже отмечалось, тазовая часть модели имела повышенную стабильность в
горизонтальной плоскости. При повороте в горизонтальной плоскости – воспроизведении
супинации или пронации тазовая часть модели возвращалась в исходное положение,
что ранее нами поименовано как «эффект авторотации»
(Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид с медиальной стороны); вверху – в шарнире модели воспроизведена супинация; внизу – исходное положение, к которому вернулась тазовая часть модели после автоматического поворота в горизонтальной плоскости. |
Замечено,
что при воспроизведении супинации и пронации в шарнире модели уменьшался угол
приведения. Это было обусловлено реализацией ранее выявленного «эффекта автоотведения».
В связи с указанным при воспроизведении супинации или пронации высота
расположения нагрузки над плоскостью опоры увеличивалась. В отсутствие
удержания рукой из крайнего положения ротации тазовая часть модели под
действием силы тяжести спонтанно наклонялась вниз и поворачивалась к средней
линии, перемещаясь по дуге. В заключении тазовая часть модели останавливалась приблизительно
во фронтальной плоскости, а ее длинная ось оказывалась сонаправлена оси шейки
бедренной части модели, то есть под углом 10° кпереди. При достижении исходного
положения угол приведения в шарнире модели был минимальным.
В завершении спонтанного движения в горизонтальной плоскости тазовая часть модели останавливалась в строго определенном исходном положении. Данное явление представляло собой результат «эффекта автостабилизации» в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Он наблюдался при натяжении аналога связки головки бедренной кости при действии собственного веса тазовой части модели и подвешенной нагрузки. Дополнительная масса, прикрепленная к грузовому кронштейну, обеспечивала более выраженное прижатие внутренней поверхности модели вертлужной впадины к головке бедренной части модели. Разобщения контактирующих поверхностей шарнира не наблюдалось. Тазовая часть модели оставалась стабильной во всех трех плоскостях. Снятие нагрузки не изменяло положение тазовой части.
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
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
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
Эксперименты и наблюдения