Моделирование взаимодействия удлиненной LCF и отводящей группы мышц

 

Моделирование взаимодействия удлиненной LCF и отводящей группы мышц

В настоящей серии экспериментов на трехмерной механической модели тазобедренного сустава, мы еще больше удлинили часть аналога связки головки бедренной кости, которая располагалась внутри шарнира – аналоге вертлужного канала. Для этого аналог связки головки бедренной кости одним концом он соединялся с моделью вертлужной впадины, будучи пропущенным, через отверстие в канавке фасонной выточке. При этом область крепления располагалась на расстоянии 25 мм от наружного края модели вертлужной впадины (Рис. 1).

Рис. 1. Тазовая часть механической модели тазобедренного сустава через отверстие в канавке фасонной выточки, лежащим на расстоянии 25 мм от наружного края, пропущен аналог связки головки бедренной кости (вид с латеральной стороны).

 

В данном случае смоделировано крепление проксимального конца связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, в середине вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli.

Другой конец аналога связки головки бедренной кости соединялся с бедренной частью модели после размещения тазовой части модели на головке. Методика соединения не отличалась от описанной выше. Таким же образом определялась длина аналога связки головки бедренной кости: от отверстия в фасонной выточке модели вертлужной впадины до отверстия в медиальном секторе головки бедренной части модели. Данный участок аналога связки головки бедренной кости находился внутри формируемого на модели аналога вертлужного канала. Длина аналога связки головки бедренной кости выбиралась таким образом, чтоб 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.

Замечено, что движения в шарнире модели можно было воспроизводить, только удерживая тазовую часть модели рукой. В покое тазовая часть модели располагалась на головке бедренной части модели в положении неустойчивого равновесия. Затем к крайнему отверстию грузового кронштейна подвешивалась нагрузка массой 1 и 2 кг (Рис. 2).

Рис. 2. Механическая модель тазобедренного сустава с удлиненным аналогом связки головки бедренной кости, закрепленным в канавке модели вертлужной впадины (подвешена нагрузка 2 кг); в шарнире наблюдается разобщение поверхностей пары трения, подобие «подвывиха» головки бедренной части модели со смещением тазовой части модели в медиальном направлении; вверху – общий вид модели с латеральной стороны, внизу – укрупненный вид на разобщенный шарнир 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. При этом в шарнире модели воспроизводился нижний подвывих головки бедренной кости, caput femoris, в тазобедренном суставе, articulatio coxae.

Эффекта латерализации тазовой части не наблюдалось. Наоборот, подвешенная к грузовому кронштейну нагрузка смещала модель вертлужной впадины в медиальном направлении, то есть от головки бедренной части модели. Это было обусловлено взаимодействием силы тяжести и силы реакции аналога связки головки бедренной кости. Вследствие указанного появлялась результирующая сила, направленная в медиальном направлении. Горизонтальная составляющая результирующей силы, смещающая модель вертлужной впадины в медиальном направлении от головки бедренной части модели, зависит от угла наклона аналога связки головки бедренной кости. Чем больше угол наклона натянутого аналога связки головки бедренной кости, тем больше будет значение силы разобщающей поверхности пары трения шарнира (Рис. 3, 4). 

Рис. 3. Шарнир механической модели тазобедренного сустава с удлиненным аналогом связки головки бедренной кости, закрепленным в канавке модели вертлужной впадины; вид модели со смещенной в медиальном направлении тазовой частью.

Рис. 4. Шарнир механической модели тазобедренного сустава с удлиненным аналогом связки головки бедренной кости (схематичное изображение); черной стрелкой изображено действие силы тяжести, красными стрелками обозначены силы, действующие в области места проксимального крепления аналога связки головки бедренной кости, зеленой стрелкой обозначена горизонтальная составляющая результирующей силы, смещающая модель вертлужной впадины в медиальном направлении.

При подвешивании нагрузки на модели не воспроизводились эффекты автоотведения, авторотации и автостабилизации в связи с нестабильностью тазовой части. Ее устойчивость на головке несколько увеличилась после присоединения аналога отводящей группы мышц (Рис. 5).

Рис. 5. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц и удлиненным аналогом связки головки бедренной кости, закрепленным в канавке модели вертлужной впадины; подвешена нагрузка массой 2 кг.

  

Аналог отводящей группы мышц смещал тазовую часть модели в латеральном направлении и тем самым сближал поверхности пары трения шарнира модели. При этом динамометр регистрировал усилие, необходимое для удержания трущихся поверхностей шарнира модели в соприкосновении. Несмотря на усилие, которое развивал аналог отводящей группы мышц во фронтальной плоскости, тазовая часть модели оставалась нестабильной в сагиттальной и горизонтальной плоскостях. При малейшем отклонении от положения равновесия тазовая часть модели спонтанно поворачивалась в сагиттальной плоскости и падала (Рис. 6). 

Рис. 6. Спонтанное разобщение тазовой и бедренной частей механической модели тазобедренного сустава с аналогом отводящей группы мышц и удлиненным аналогом связки головки бедренной кости, закрепленным в канавке модели вертлужной впадины; результат нестабильности при действии нагрузки массой 2 кг.

 

В описанных опытах мы воспроизвели удлиненную связку головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, с проксимальной областью крепления, локализующейся в середине вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli. Выяснено, что при означенном варианте прикрепления натянутый аналог связки головки бедренной кости обуславливает ряд патологических явлений. Важнейшим из них мы полагаем порождение усилия, разобщающего пару трения. Следствием указанного была нестабильность тазовой части модели, особенно при действии повышенной нагрузки (в нашем случае – 2 кг). Распространяя полученные данные на нативный тазобедренный сустав, articulatio coxae, можно ожидать, что удлиненная связка головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, способна вызвать подвывих. При этом смещение головки бедренной кости, caput femoris, нами предсказывается в каудальном направлении при контакте суставных поверхностей внизу и разобщении их вверху. Опыт с удлиненным аналогом связки головки бедренной кости подтвердил данные P.N. Gerdy (1833). Мы полагаем, что этот экспериментатор наблюдал вывих при патологии проксимального крепления связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, в середине вырезки вертлужной впадины, incisura acetabuli. 

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

                                                                     

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