Взаимодействие связки головки бедренной кости нормальной длины и вертлужной губы
На настоящем
этапе экспериментальных исследований на трехмерной механической модели тазобедренного
сустава человека мы уточнили взаимодействие вертлужной губы, labrum
acetabulare, и связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, нормальной длины.
При наличии аналога связки головки бедренной кости аналог вертлужной губы прикреплялся к торцу модели вертлужной впадины винтами М3, и уголками, предназначенными для фиксации аналогов наружных связок (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Соединение модели вертлужной впадины с аналогом вертлужной губы; аналог связки головки бедренной кости закреплен на краю ямки фасонной выточки (вид с медиальной стороны). |
Изначально на стержень бедренной части модели одевался аналог вертлужной губы. Затем с головкой бедренной части соединялась модель вертлужной впадины, натягивался и закреплялся аналог связки головки бедренной кости, а после этого аналог вертлужной губы присоединялся к торцу модели вертлужной впадины. Описанным образом собралась трехмерная механическая модель тазобедренного сустава для настоящих экспериментов (Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины и аналогом вертлужной губы в исходном положении (вид модели спереди). |
Тазовая часть модели имела возможность вращения относительно головки бедренной части модели во всех трех плоскостях, но с некоторым усилием. Оно было обусловлено трением аналога вертлужной губы о головку и прижатием головки к модели вертлужной впадины. Амплитуда вращательных движений в горизонтальной плоскости не изменилась. Она ограничивалась натяжением аналога связки головки бедренной кости в крайних положениях пронации и супинации (Рис. 3).
 |
| Рис. 3. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины и аналогом вертлужной губы (вид с медиальной стороны); вверху – модель в исходном положении, внизу – воспроизведена супинация с автоматическим отведением. |
При движениях тазовой части модели с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости в горизонтальной плоскости воспроизводился эффект автоотведения. Амплитуда вращательных движений во фронтальной плоскости при введении в конструкцию аналога вертлужной губы значимо не изменилась. Приведение ограничивало натяжение аналога связки головки бедренной кости, а отведение – контакт аналога вертлужной губы и шейки бедренной части модели (Рис. 4).
 |
| Рис. 4. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид спереди); вверху – положение отведения; внизу – положение приведения. |
Модель
вертлужной впадины удерживалась на головке без постороннего вмешательства
практически в любом положении. Подвижность в шарнире модели в сагиттальной
плоскости аналог вертлужной губы не ограничивал. Движения свободно могли
совершаться с амплитудой 180° и более в обе стороны
(Рис. 5).
 |
| Рис. 5. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид с медиальной стороны); воспроизведено положение сгибания. |
При
вращательных движениях в сагиттальной плоскости автоматически изменялось
положение тазовой части во фронтальной плоскости. Величина максимально
возможного угла приведения увеличивалась как при имитации сгибания, так и
разгибания. Означенное ранее отмечалось и при аналоге связки головки бедренной
кости меньшей длины.
Величина
поступательного смещения модели вертлужной впадины вдоль горизонтальной оси определялась
эластичностью аналога вертлужной губы и длиной аналога связки головки бедренной
кости (Рис.
6).
 |
| Рис. 6. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид спереди); воспроизведено отведение и поступательное смещение в шарнире модели. |
Снять
модель вертлужной впадины с головки бедренной части модели не представлялось
возможным без повреждения аналога связки головки бедренной кости. Максимальное
поступательное смещение тазовой части модели в медиальном направлении
воспроизводилось при одновременном отведении в ее шарнире и краниальном
смещении. Аналог вертлужной губы представлял собой упругое запорное кольцо
шарового шарнира нашей трехмерной механической модели тазобедренного сустава
человека.
Затем в
рамках данной серии экспериментов на головку бедренной части было нанесено
масло смазочное бытовое. Отмечено снижение трения при вращательных движениях в
шарнире модели. Смазочное масло заполняло зазор между головкой и полиэтиленовым
кольцом, что герметизировало внутреннюю полость тазовой части модели (аналог
вертлужного канала тазобедренного сустава,
canalis
acetabularis). При закрытии отверстий на дне в
модели вертлужной впадины существенно увеличилось усилие, необходимое для
реализации продольного люфта вдоль горизонтальной оси. Люфт сопровождался
эффектом присасывания воздуха во внутреннюю полость модели вертлужной впадины
через выточку. Означенное явление, сила поверхностного натяжения смазки и упругость
аналога вертлужной губы увеличивали соединение трущихся частей модели.
Следом для
моделирования действия веса тела к крайнему отверстию грузовой планки тазовой
части модели последовательно подвешивалась нагрузка массой 1 и 2 кг
(Рис. 7).
 |
| Рис. 7. Трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (вид спереди); вверху – подвешена нагрузка 1 кг, внизу - подвешена нагрузка 2 кг. |
Несмотря
на нагрузку разной массы, положение тазовой части модели не менялось. Натянутый
аналог связки головки бедренной кости шунтировал действие груза, присоединенного
к тазовой части модели. Влияние аналога вертлужной губы на положение тазовой части
модели не отмечено. При подвешивании гирь к грузовой планке тенденции к
опрокидыванию тазовой части модели не наблюдалось.
С целью уточнения роли вертлужной губы, labrum acetabulare, для поддержания таза, pelvis, в положении устойчивого равновесия при удлиненной связке головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, и действии нагрузки весом тела, имеющаяся трехмерная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом вертлужной губы и аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины дополнялась аналогом отводящей группы мышц. Введение в конструкцию трехмерной механической модели тазобедренного сустава человека элемента аналога отводящей группы мышц не отражалось на положении тазовой части модели, а динамометр не регистрировал какого-либо усилия.
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
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