Моделирование взаимодействия LCF, вертлужной губы и отводящей группы мышц

 

Моделирование взаимодействия LCF, вертлужной губы и отводящей группы мышц 

Следующей нашей целью явилось уточнение взаимодействия отводящей группы мышц, связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, и вертлужной губы, labrum acetabulare, на трехмерной механической модели тазобедренного сустава. На первом этапе эксперимента при отсутствии аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, аналог вертлужной губы не соединялся с тазовой частью модели. Присоединенный аналог отводящей группы мышц удерживал тазовую часть модели от опрокидывания (Рис. 1). 

Рис. 1. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц, но без аналога вертлужной губы и аналога связки головки бедренной кости. 

 

Отмечено, что аналог отводящей группы мышц ограничивал приведение в шарнире модели. При этом динамометр регистрировал нагрузку 0.2 кг, что приблизительно соответствовало массе тазовой части модели. Кроме этого, аналог отводящей группы мышц ограничивал движения в шарнире модели в сагиттальной плоскости. При воспроизведении движений в горизонтальной плоскости аналог отводящей группы мышц не ограничивал их амплитуда.

Затем с целью моделирования действия веса тела к крайнему отверстию грузового кронштейна тазовой части модели подвешивалась нагрузка массой 2 кг. Нагрузка приводила систему в движение: пружинная часть динамометра растягивалась, а тазовая часть модели наклонялась вниз. После прекращения возникшего движения и стабилизации модели произведено считывание показаний прибора, которые составили 4.0 кг (Рис. 2).

Рис. 2. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц, но без аналога вертлужной губы и аналога связки головки бедренной кости; подвешена нагрузка 2 кг, воспроизводящая действие веса тела.

 

Далее без демонтирования аналога отводящей группы мышц снималась нагрузка. К модели вертлужной впадины прикреплялся аналог вертлужной губы. Следом к крайнему отверстию грузового кронштейна тазовой части модели вновь подвешивалась нагрузка массой 2 кг (Рис. 3).

Рис. 3. Механическая модель тазобедренного сустава с присоединенным аналогом отводящей группы мышц и аналогом вертлужной губы, но без аналога связки головки бедренной кости; подвешена нагрузка 2 кг, воспроизводящая действие веса тела.

 

Нагрузка приводила систему в движение: пружинная часть динамометра растягивалась, а тазовая часть модели наклонялась вниз. После прекращения возникшего движения и стабилизации тазовой части модели произведено считывание показаний прибора, которые составили 3.7 кг. Уменьшение силы, зарегистрированной динамометром, может быть объяснена тем, что аналог вертлужной губы увеличивал трение в шарнире модели: прижимаясь к головке бедренной части модели и вдавливая ее полость модели вертлужной впадины. Означенное противодействовало спонтанному вращению тазовой части под влиянием подвешенной нагрузки.

Затем собрана механическая модель тазобедренного сустава, содержащая аналог связки головки бедренной кости, аналог вертлужной губы и аналог отводящей группы мышц. Аналог связки головки бедренной кости одним концом соединялся с моделью вертлужной впадины будучи пропущенным, через отверстие в центре ямки фасонной выточки модели вертлужной впадины. Другой конец аналога связки головки бедренной кости соединялся с бедренной частью модели после размещения на ее головке тазовой части модели. Длина аналога связки головки бедренной кости, расположенного в фасонной выточке, выбиралась таким образом, чтобы при полном соприкосновении трущихся поверхностей и максимальном наклоне тазовой части вниз (воспроизведение приведения) отверстие в головке располагалось напротив верхнего края фасонной выточки, а гибкий элемент не ущемлялся. После определения требуемой длины аналог связки головки бедренной кости натягивался и винтами прикреплялся к ножке бедренной части модели. Далее к модели вертлужной впадины прикреплялся аналог вертлужной губы, а тазовая и бедренная части модели соединены аналогом отводящей группы мышц. В завершении к крайнему отверстию грузового кронштейна тазовой части модели вновь подвешивалась нагрузка массой 2 кг (Рис. 4). 

Рис. 4. Механическая модель тазобедренного сустава с присоединенным аналогом отводящей группы мышц, аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости; подвешена нагрузка массой 2 кг, воспроизводящая действие веса тела.

Динамометр аналога отводящей групп мышц не регистрировал действующей силы. Модель находилась в положении устойчивого равновесия.

Эксперименты на описанном варианте модели продемонстрировали все описанные ранее эффекты функционирования аналога связки головки бедренной кости. При наличии аналога отводящей группы мышц и аналога вертлужной губы аналог связки головки бедренной кости также стопорил шарнир модели при воспроизведении приведения. Наблюдался эффект автоотведения при воспроизведении пронации и супинации в шарнире модели, а также эффект авторотации. В завершении спонтанного движения тазовой части модели в горизонтальной плоскости она останавливалась в исходном положении, что обозначено нами эффектом автостабилизации. Действие подвешенной к грузовому кронштейну нагрузки обеспечивало прижатие модели вертлужной впадины к головке бедренной части модели, что воспроизводило эффект латерализации. При отсутствии аналога связки головки бедренной кости перечисленные эффекты не наблюдались.

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

Моделирование взаимодействия патологически удлиненной LCF и отводящей группы мышц 

Моделирование взаимодействия укороченной 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. Несмотря на это, наш искусственный сустав наглядно продемонстрировал эффекты функционирования 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.

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, вертлужная губа, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц 

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ