Имитация функции отводящей группы мышц в отсутствии связки головки бедренной кости
С целью дальнейшего уточнения функции связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, в трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека был отсоединен аналог связки головки бедренной кости от бедренной части модели и извлечен из тазовой части модели (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Этапы отсоединения аналога связки головки бедренной кости от трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека (вид спереди); вверху – модель с аналогом связки головки бедренной кости, внизу – аналог связки головки бедренной кости отсоединен от бедренной части модели. |
В отсутствие соединения частей модели аналогом связки головки бедренной кости, тазовая часть самостоятельно не удерживалась на головке бедренной части модели. Для сохранения контакта головки бедренной части модели с тазовой частью модели ее необходимо было удерживать рукой (Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с отсоединенным аналогом связки головки бедренной кости (вид спереди); тазовая часть модели удерживается на головке бедренной части модели рукой экспериментатора. |
Затем на головку бедренной части модели устанавливалась тазовая часть модели. Ей придано положение, при котором планка, воспроизводящая крыло подвздошной кости, была обращена вверх. Для стабилизации тазовой части модели крайнее отверстие планки, воспроизводящей крыло подвздошной кости, соединялось аналогом отводящей группы мышц с верхним отверстием планки, имитирующей большой вертел бедренной кости (Рис. 3).
 |
| Рис. 3. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц человека без аналога связки головки бедренной кости (вид спереди). |
Имеющаяся в конструкции динамометра пружина удерживала от опрокидывания тазовую часть модели. Измерительное устройство регистрировало незначительное усилие, стабилизирующее вес тазовой части. Наиболее устойчиво было положение во фронтальной плоскости, а в сагиттальной и горизонтальной плоскости система легко выводилась из равновесия. С целью имитации действия веса тела к крайнему отверстию грузового кронштейна тазовой части модели последовательно подвешивалась нагрузка массой 1 и 2 кг (Рис. 4).
 |
| Рис. 4. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц без аналога связки головки бедренной кости (вид спереди); вверху – подвешена нагрузка 1 кг, внизу – подвешена нагрузка 2 кг. |
Нагрузка
приводила систему в движение. Тазовая часть модели отклонялась вниз в
медиальную сторону. При этом пружинная часть динамометра растягивалась. После
прекращения возникшего движения и спонтанной стабилизации модели производилось
считывание показаний прибора. При действии нагрузки в 1 кг показания
динамометра составили 2.5 кг, а при действии нагрузки в 2 кг показания
динамометра составили 5.0 кг. Неоднократная повторная нагрузка и разгрузка
модели дали практически такие же результаты. Величина нагрузки и показания
прибора соотносились 1:2, в соответствие с величиной плеча аналога отводящей
группы мышц и плеча нагрузки, воспроизводящей вес тела. Полученные в
эксперименте значения соответствовали расчетным значениями по формуле для
рычага первого рода. Описанный эксперимент воспроизводил условия нагрузки
тазобедренного сустава, articulatio coxae,
в одноопорном периоде шага без натяжения связок и в напряженной одноопорной
ортостатической позе (Архипов С.В., 2008).
Аналог отводящей группы мышц ограничивал приведение в шарнире, удерживая от опрокидывания вниз и в медиальную сторону тазовую часть модели. Участие аналога отводящей группы мышц в стабилизации тазовой части модели в горизонтальной плоскости было ограниченным. При отсутствии аналога связки головки бедренной кости эффект автостабилизации не наблюдался. Тазовая часть модели могла принимать в горизонтальной плоскости устойчивое положение в диапазоне поворота приблизительно до 45° в обе стороны (Рис. 5).
 |
| Рис. 5. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц без аналога связки головки бедренной кости (вид сверху). |
Аналог
отводящей группы мышц при воспроизведении крайних положений пронации и
супинации растягивался. Означенное вызывало смещение тазовой части ближе к
среднему положению, в котором удлинение пружины динамометра было минимальным. На
описанной вариации модели не воспроизводился эффект авторотации и автостабилизации.
Эксперименты показали, что их реализация обеспечивается прежде всего
функционированием связки головки бедренной кости, ligamentum
capitis
femoris, при ее натяжении. В наших опытах слабо
выраженную тенденцию к авторотации и автостабилизации демонстрировало напряжение
аналога 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
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