Моделирование взаимодействия LCF нормальной длины и отводящей группы мышц
С
целью дальнейшего уточнения значения отводящей группы мышц для биомеханики
тазобедренного сустава, articulatio coxae, мы изучили ее взаимодействие со связкой
головки бедренной кости, ligamentum
capitis femoris, нормальной длины.
Аналог связки головки бедренной кости одним
концом соединялся с моделью вертлужной впадины, будучи пропущенным через
отверстие, расположенное на границы ямки и канавки фасонной выточки модели
вертлужной впадины
(Рис. 1).
Рис. 1. Тазовая часть механической модели тазобедренного сустава птицы, через отверстие в фасонной выточке, лежащее на границе ямки (круглого углубления) и канавки (продольного углубления) пропущен аналог связки головки бедренной кости; вид с латеральной стороны.
Другой конец аналога связки головки бедренной кости соединялся с бедренной частью
модели после размещения тазовой части модели на головке бедренной части модели.
Методика соединения не отличалась от вышеописанной. Аналогично определялась
длина аналога связки головки бедренной кости от отверстия в фасонной выточке
модели вертлужной впадины до отверстия в медиальном секторе головки бедренной
части модели. Тем самым воспроизводился вариант, при котором аналог связки
головки бедренной кости имел оптимальную длину.
Отмечено, что после сборки тазовая
часть модели располагалась на головке бедренной части модели в положении устойчивого
равновесия. Затем к крайнему отверстию грузового кронштейна последовательно
подвешивалась нагрузка массой 1 и 2 кг (Рис. 2).
Рис. 2. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости, пропущенным через отверстие на границе ямки и канавки фасонной выточке (вид с латеральной стороны); подвешена нагрузка массой 2 кг.
Несмотря на действие нагрузки, положение тазовой части модели было устойчивым. Разобщения головки бедренной части модели и модели вертлужной впадины не наблюдалось. Присоединение аналога отводящей группы мышц не влияло на положение тазовой части модели. Динамометр аналога отводящей групп мышц не регистрировал действующей нагрузки (Рис. 3).
Рис. 3. Механическая модель тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости, пропущенным через отверстие на границе ямки и канавки фасонной выточки, и с присоединенным аналогом отводящей группы мышц; подвешена нагрузка весом 1 кг.
Эксперименты на описанном сборки модели продемонстрировали те же эффекты, что и при коротком аналоге связки головки бедренной кости. При подвешенной нагрузке аналог связки головки бедренной кости разгружал аналог отводящей группы мышц и 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 всегда останавливалась в строго определенном исходном положении. Означенное мы ранее назвали эффектом автостабилизации в тазобедренном суставе, articulatio coxae. Действие подвешенной к грузовому кронштейну нагрузки обеспечивало прижатие модели вертлужной впадины к головке бедренной части модели. Данное явление нами поименовано эффектом латерализации. Он обусловлен взаимодействием силы тяжести и силы реакции связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, вследствие чего появляется результирующая сила, которая смещает таз, pelvis, в латеральном направлении и прижимает вертлужную впадину, acetabulum, к головке бедренной кости, caput femoris. По нашему мнению, в норме это наблюдается в ненапряженном одноопорном ортостатическом положении, а также в середине и конце одноопорного периода шага (Рис. 4).
Рис. 4. Шарнир механической модели тазобедренного сустава с аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины (схематичное изображение); черной стрелкой изображено действие силы тяжести, красными стрелками обозначены силы, действующие в области проксимальной области крепления аналога связки головки бедренной кости, зеленой стрелкой обозначена горизонтальная составляющая результирующей силы, прижимающей модель вертлужной впадины к головке бедренной части модели.
Горизонтальная составляющая результирующей силы, прижимающая вертлужную впадину, acetabulum, к головке бедренной кости, caput femoris, зависит от угла наклона связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Чем больше указанный угол, тем больше будет значение силы сжатия суставных поверхностей при натяжении связки 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
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 удовлетворительно демонстрировал эффекты функционирования LCF без заклинивания шарнира модели.
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. 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, роль, функция, эксперимент, механическая модель, отводящая группа мышц
Эксперименты и наблюдения