Взаимодействие наружных связок, вертлужной губы и отводящей группы мышц при нормальной длине связки головки бедренной кости
С целью
дальнейшего уточнения взаимодействия связок тазобедренного сустава, articulatio coxae, в этой серии экспериментов мы несколько
удлинили часть аналога
связки головки бедренной кости, которая располагалась внутри
шарнира модели. В данных опытах нами смоделировано крепление проксимального
конца связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris,
на краю ямки вертлужной впадины, fossa
acetabuli. Согласно подавляющему числу
источников, указанное является нормой для тазобедренного сустава, articulatio coxae (Архипов-Балтийский С.В., 2004).
Использована трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами наружных связок,
аналогом связки головки бедренной кости и аналогом вертлужной губы, изученная в
предыдущей серии экспериментов. Аналог связки головки бедренной кости
отсоединялся от бедренной части модели и выводился в медиальном направлении из
шарнира (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Извлечение аналога связки головки бедренной кости из модели вертлужной впадины трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогами наружных связок и аналогом вертлужной губы; вверху – аналог связки головки бедренной кости отсоединен от бедренной части модели (вид сзади), внизу – аналог связки головки бедренной кости извлечен из модели вертлужной впадины (вид спереди). |
Далее в шарнире воспроизводилось положение отведения, при котором тазовая часть модели отклонялась во фронтальной плоскости в латеральном направлении. Отверстие в головке и шейки бедренной части модели совмещались с отверстием, расположенным на границе ямки и канавки фасонной выточки модели вертлужной впадины. В образовавшийся канал вводился проволочный проводник в направлении снаружи – внутрь (Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Удлинение аналога связки головки бедренной кости в трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека со всеми связками и аналогом вертлужной губы; аналог связки головки бедренной кости выведен из шарнира, а в канал из отверстий бедренной и тазовой части введен проволочный проводник; вверху – общий вид модели сзади, внизу – укрупненный вид на шарнир модели сзади. |
Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости
соединялся с проволочным проводником, а затем проводился через вышеозначенные
отверстия в тазовой и бедренной части модели (Рис. 3).
 |
| Рис. 3. Удлинение аналога связки головки бедренной кости в трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека со всеми связками и аналогом вертлужной губы; аналог связки головки бедренной кости введен отверстия бедренной и тазовой части; вверху – общий вид модели сзади, внизу – укрупненный вид на шарнир модели сзади. |
После этого дистальный конец аналога связки головки бедренной кости
соединялся с бедренной частью модели. Методика его прикрепления с бедренной и
тазовой частями модели не отличалась от ранее описанной. Длина аналога связки
головки бедренной кости, расположенного в фасонной выточке, выбиралась таким
образом, чтобы при полном соприкосновении трущихся поверхностей и наибольшем
наклоне тазовой части вниз в медиальную сторону (воспроизведение приведения)
аналог связки головки бедренной кости не ущемлялся. Длина аналога связки головки
бедренной кости составила приблизительно 25 мм, что соответствует размерам
реальной связки головки бедренной кости (Воробьев В.П., 1932; Тонков В. 1946; Кованов
В.В., Травин А.А., 1963; Ревенко Т.А., 1968; Минеев К.П., 1995; Hempfling H.,
1995). С целью снижения трения в шарнире модели на поверхность
головки бедренной части модели наносилось масло
смазочное бытовое. Описанная последовательность действий позволяла не
демонтировать аналог вертлужной губы и аналоги наружных
связок, а главное – не изменять их длину.
В
исходном положении отмечена высокая устойчивость тазовой части на головке
бедренной части модели. Тазовая часть модели свободно поворачивалась
относительно головки бедренной части модели, но имела тенденцию к повороту в сагиттальной
плоскости и наклону вниз в медиальную сторону, что воспроизводило приведение в
шарнире модели, со сгибанием или разгибанием.
На описанном
варианте сборки трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека
мы воспроизвели вращательные движения в тазобедренном суставе, articulatio coxae, во фронтальной, сагиттальной и горизонтальной
плоскости, а также поступательное движение вдоль горизонтальной оси. Амплитуда
вращательных движений практически не изменилась в сравнении с экспериментами при меньшей длине аналога связки головки бедренной кости. Закономерно
увеличилась амплитуда поступательного смещения тазовой части модели вдоль
горизонтальной оси, что было обусловлено удлинением аналога связки головки
бедренной кости. При поступательном смещении тазовой части модели вдоль
горизонтальной оси натяжение аналогов наружных связок увеличилось. На модели
воспроизводились эффекты автоотведения, автолатерализации, а шарнир модели мог стопориться
в сагиттальной и фронтальной плоскости натянутыми аналогами связок.
Для моделирования
действия веса тела в ненапряженной одноопорной ортостатической позе (см. Архипов
С.В., 2008), к крайнему отверстию кронштейна грузовой планки тазовой части
модели последовательно подвешивалась нагрузка массой 1 и 2 кг (Рис. 4, 5).
 |
| Рис. 4. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом вертлужной губы, при нормальной длине аналога связки головки бедренной кости и воспроизведении положения общего центра масс тела в одноопорной ортостатической позе медиальнее, позади и выше от центра опорного тазобедренного сустава (действует нагрузка 1 кг); вверху – вид спереди, внизу – вид с медиальной стороны. |
 |
| Рис. 5. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогами всех связок и аналогом вертлужной губы, при нормальной длине аналога связки головки бедренной кости и воспроизведении положения общего центра масс тела в одноопорной ортостатической позе медиальнее, позади и выше от центра опорного тазобедренного сустава (действует нагрузка 2 кг); вверху – вид спереди, внизу – вид с медиальной стороны. |
Также как и при закреплении проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в центральном отверстии модели вертлужной впадины, после подвешивания нагрузки тазовая часть модели отклонялась вниз в медиальную сторону во фронтальной плоскости, что воспроизводило в шарнире положение приведения. В сагиттальной плоскости тазовая часть модели наклонялась назад, что имитировало в шарнире модели положение разгибания. При подвешивании нагрузки 2 кг величина отклонения тазовой части модели в сагиттальной и фронтальной плоскости была больше, чем при нагрузке массой 1 кг. Указанное обусловило большее удлинение натянутых аналогов связок. В горизонтальной плоскости модель вертлужной впадины спонтанно устанавливалась не по оси головки и шейки бедренной части модели, то есть вперед, а поворачивалась назад. Это воспроизводило в шарнире супинацию, причем она была более выражена при действии нагрузки 2 кг. Указанное было связано с одновременно происходящим разгибанием и приведением. Замечено, что на величину поворота тазовой части вперед существенно влияла длина аналога лобково-бедренной связки.
После
подвешивания гирь автоматически воспроизводилось положение разгибания,
приведения и пронации в шарнире модели. Разобщения модели вертлужной впадины и
головки бедренной части модели не отмечалось. Подмечено, что аналог вертлужной
губы не участвовал в ограничении движений тазовой части модели. В положении
покоя тазовой части натягивался аналог лобково-бедренной связки, аналог
вертикальной части подвздошно-бедренной связки, аналог седалищно-бедренной
связки, аналог круговой зоны и аналог связки головки бедренной кости. Заметного
натяжения аналога горизонтальной части подвздошно-бедренной связки не
наблюдалось. Перечисленные выше связки в комплексе стопорили шарнир модели в
сагиттальной и фронтальной плоскости, а также стабилизировали тазовую часть
модели в горизонтальной плоскости. В положении устойчивого равновесия тазовой
части модели ее общий центр масс занимал самое низкое из возможных положений.
Тенденции к спонтанному вращательному или поступательному движению не
отмечалось. Поверхности пары трения шарнира находились в соприкосновении во
всех отделах.
Подвешенная
нагрузка придавала повышенную стабильность тазовой части модели в
горизонтальной плоскости. При повороте в горизонтальной плоскости –
воспроизведении супинации или пронации тазовая часть модели возвращалась в
исходное положение. Амплитуда максимально возможной супинации
превышала амплитуду максимально возможной пронации. При воспроизведении рукой
экспериментатора предельной супинации в шарнире модели автоматически воспроизводилось
отведение с сохранением максимального разгибания. Удовлетворительно
воспроизводились: эффект авторотации и автостабилизации, которые были обусловлены
натяжением аналога связки головки бедренной кости. При подвешивании нагрузки
большей массы эффект авторотации был скоротечнее, а эффект автостабилизации и
автолатерализации – более выражен.
С целью
изучения взаимодействия отводящей группы мышц, всех связок и вертлужной губы,
имеющийся вариант трехмерной механической модели тазобедренного сустава
человека с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины дополнен
аналогом отводящей группы мышц. После подвешивания гирь динамометр аналога
отводящей группы мышц не регистрировал какого-либо усилия, так как действие нагрузки
шунтировали натянутые аналоги связок. При наличии аналога отводящей группы мышц
на модели воспроизводились те же эффекты, что и при минимальной длине аналога
связки головки бедренной кости.
Эксперименты на описанной вариации сборки модели показали, что прикрепление проксимального конца аналога связки головки бедренной кости на границе ямки и вырезки вертлужной впадины является вариантом нормы. В этом случае связочный аппарат тазобедренного сустава, articulatio coxae, может стабилизировать тазобедренный сустав, articulatio coxae, во всех трех плоскостях. Мы полагаем, означенное происходит спонтанно, и в ненапряженной одноопорной ортостатической позе, когда общий центр масс тела находится в позади, медиальнее и выше опорного тазобедренного сустава, articulatio coxae. При этом внешне наблюдается наклон таза, pelvis, во фронтальной плоскости вниз в медиальную сторону и отклонение назад в сагиттальной плоскости. Теоретически данное положение таза, pelvis, может сохраняться без участия отводящей группы мышц.
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
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, 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, удлинение, наружные связки, вертлужная губа, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц, синовия
Эксперименты и наблюдения