Моделирование взаимодействия патологически удлиненной LCF и отводящей группы мышц

 

Моделирование взаимодействия патологически удлиненной LCF и отводящей группы мышц 

В следующем этапе экспериментальных исследований на трехмерной механической модели тазобедренного сустава часть аналога связки головки бедренной кости, которая располагалась внутри шарнира, была максимально удлинена. Для этого аналог связки головки бедренной кости одним концом соединялся с моделью вертлужной впадины, будучи пропущенным через крайнее отверстие в канавке фасонной выточке, располагавшееся на расстоянии 8 мм от наружного края (Рис. 1).

Рис. 1. Механическая модель тазобедренного сустава с максимально удлиненным аналогом связки головки бедренной кости; этап соединения тазовой и бедренной части.

  

В данном случае смоделировано крепление проксимального конца связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, на периферии вертлужной впадины, acetabulum. По нашему мнению, оно аналогично прикреплению связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, к поперечной связке вертлужной впадины, ligamentum transversum acetabuli, что наблюдалось отдельными авторами (Воробьев В.П., 1932; Иваницкий М.Ф., 1948, 1965; Синельников Р.Д., 1972; Соков Л.П., Романов М.Ф., 1991; Гафаров Х.З. и соавт., 1993; Доэрти М., Доэрти Дж., 1993).

Другой конец аналога связки головки бедренной кости соединялся с бедренной частью модели после размещения на ее головке тазовой части модели. Методика соединения бедренной и тазовой части не отличалась от описанной ранее. Длина аналога связки головки бедренной кости, находившегося внутри формируемого вертлужного канала модели, выбиралась таким образом, чтобы при полном соприкосновении трущихся поверхностей и максимальном наклоне тазовой части вниз (воспроизведение приведения), отверстие в головке модели располагалось напротив верхнего края фасонной выточки, а аналог связки головки бедренной кости не ущемлялся. После определения максимальной длины аналог связки головки бедренной кости натягивался и винтами фиксировался к ножке бедренной части модели. При максимально удлиненном аналоге связки головки бедренной кости движения в шарнире модели можно было воспроизводить, только удерживая тазовую часть модели рукой.

Тазовая часть модели располагалась на головке бедренной части модели в положении крайней неустойчивости. Подвешивание к крайнему отверстию грузового кронштейна нагрузки критически усиливало неустойчивость тазовой части модели. Под действием нагрузки наблюдалось смещение тазовой части модели в медиальную сторону, что приводило к полному разобщению модели вертлужной впадины и головки бедренной части модели. В шарнире модели воспроизводился вывих головки бедренной кости, caput femoris, в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Видимо, данное явление наблюдал в экспериментах на трупе P.N. Gerdy (1833).

Эффект латерализации при обсуждаемом варианте сборки модели не наблюдался. Более того, действие подвешенной к грузовому кронштейну нагрузки энергично смещало модель вертлужной впадины в медиальном направлении от головки бедренной части модели. Это было обусловлено взаимодействием силы тяжести, силы реакции аналога связки головки бедренной кости и его давления на головку бедренной части модели. Вследствие означенного появлялась результирующая сила, направленная в медиальном направлении. Она разобщала трущиеся поверхности, как бы выдавливая головку из модели вертлужной впадины, если экстраполировать систему на вертикально стоящего человека. Горизонтальная составляющая результирующей силы, смещающая модель вертлужную впадину в медиальном направлении от головки бедренной кости увеличилась, в сравнении с предыдущей серией опытов. Указанное мы связываем с увеличением угла отклонения аналога связки головки бедренной кости от вертикали.

При подвешенной нагрузке на модели не воспроизводились эффекты автоотведения, авторотации и автостабилизации в связи с крайней нестабильностью тазовой части. Ее устойчивость на головке лишь незначительно увеличилась после присоединения аналога отводящей группы мышц (Рис. 2). 

Рис. 2. Механическая модель тазобедренного сустава с максимально удлиненным аналогом связки головки бедренной кости и с аналогом отводящей группы мышц; подвешена нагрузка массой 2 кг. 

 

Аналог отводящей группы мышц смещал тазовую часть модели в латеральном направлении и тем самым сближал поверхности пары трения шарнира. При этом динамометр регистрировал усилие, удерживающее трущихся поверхностей шарнира модели в соприкосновении. Оно было больше, чем в случае меньшей длины аналога связки головки бедренной кости, а именно при его закреплении в канавке фасонной выточки модели вертлужной впадины (сравни рис. 5, предыдущей серии экспериментов). Несмотря на усилие, которое развивал аналог отводящей группы мышц во фронтальной плоскости, тазовая часть модели оставалась нестабильной в сагиттальной и горизонтальной плоскостях. При отсутствии удержания тазовой части модели она спонтанно поворачивалась в сагиттальной плоскости и падала даже без нагрузки, что воспроизводило вывих в тазобедренном суставе, articulatio coxae (Рис. 3). 

Рис. 3. Спонтанное разобщение тазовой и бедренной частей механической модели тазобедренного сустава с максимально удлиненным аналогом связки головки бедренной кости.

 

Таким образом, описанными опытами подтверждено:

- натяжение удлиненного аналога связки головки бедренной кости вызывает разобщение пары трения;

- обуславливает нестабильность тазовой части модели;

- ликвидирует эффекты автолатерализации, автостабилизации, автоотведения и спонтанного стопорения шарнира.

Мы полагаем, что данные выводы возможно распространить на естественный тазобедренный сустав, articulatio coxae, с удлиненной связкой головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. 

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

Моделирование функции комплекса наружных связок

Моделирование функции отводящей группы мышц

Моделирование взаимодействия наружных связок и отводящей группы мышц

Моделирование взаимодействия короткой LCF и отводящей группы мышц

Моделирование взаимодействия LCF нормальной длины и отводящей группы мышц

Моделирование взаимодействия удлиненной LCF и отводящей группы мышц

                                                                     

Критика

Описанная конструкция модели имитировала нативный тазобедренный сустав и содержала аналог ligamentum capitis femoris (LCF) и отводящей группы мышц. Нами воспроизводилось действие веса тела приблизительно также, как в одноопорном ортостатическом положении. Конструкция позволяла подвешивать нагрузку исключительно во фронтальной плоскости. Причем нагрузка прикладывалась к точке, лежащей приблизительно на одном уровне с центром шарнира, что не соответствует реальному положению общего центра масс тела. Недочетом описанной конструкции являлся недостаточно упругий аналог LCF, который аномально удлинялся при действии повышенной нагрузки (2 кг). Несмотря на это, наш искусственный сустав наглядно продемонстрировал патологические эффекты функционирования удлиненной LCF.

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. 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. 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

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, функция, удлинение, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц 

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ