Моделирование симметричной двухоопорной ортостатической позы

 

Моделирование симметричной двухоопорной ортостатической позы

Различают два основных типа вертикальной позы с опорой на две нижние конечности: симметричная двухопорная ортостатическая поза и асимметричная двухопорная ортостатическая поза (Рис. 1).

Рис. 1. Основные типы двухопорной ортостатической позы; слева – симметричная двухопорная ортостатическая поза, справа – асимметричная двухопорная ортостатическая поза.

Симметричная двухопорная ортостатическая поза характеризуется горизонтальным положением таза, pelvis, и равномерной нагрузкой на обе выпрямленные в коленных суставах, articulatio genum, нижние конечности. В асимметричной двухопорной ортостатической позе (асимметричный тип стояния или стойка «вольно»), одна из ног выпрямлена, а другая согнута в коленном суставе, articulatio genum, и тазобедренном суставе, articulatio coxae. При этом таз, pelvis, располагается под углом к горизонту (Недригайлова О.В., 1967; Иваницкий М.Ф., 1985). Означенные типы вертикальной позы характеризуются наибольшей устойчивостью и комфортностью в сравнении с иными экзотическими ортостатическими позами. Устойчивость нами объясняется стопорением большинства суставов ног посредством натянутых связок. Соответственно, субъективная комфортность позы есть результат минимального уровня мышечной активности.

С целью изучения двухопорных ортостатических поз нами предпринято их моделирование на электромеханической модели тазобедренного сустава человека с нагруженной объемной тазовой частью. Конструкция содержала аналог комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу, аналог средней ягодичной мышцы, аналоги связок тазобедренного сустава: аналог вертикальной части подвздошно-бедренной связки, аналог горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, аналог седалищно-бедренной связки, аналог лобково-бедренной связки и аналог связки головки бедренной кости.

В качестве контралатеральной опорной нижней конечности для стабилизации объемной тазовой части модели использован подъемник, снабженный колесами. Верхняя часть его вертикального стержня упиралась снизу в опорный кронштейн объемной тазовой части модели и препятствовала отклонению во фронтальной и сагиттальной плоскости. Соответственно, при воспроизведении двухопорной ортостатической позы объемная тазовая часть модели опиралась на бедренную часть модели и подъемник, имитировавший противоположную нижнюю конечность.

В настоящей серии опытов нами смоделирована симметричная двухопорная ортостатическая поза. Для воспроизведения естественного положения общего центра масс тела, находящегося на уровне верхнего края крестца, os sacrum, выше, позади тазобедренных суставов, articulatio coxae, к крайнему отверстию грузового кронштейна объемной тазовой части модели присоединялась нагрузка массой 1 кг (Рис. 2).

Рис. 2. Моделирование симметричной двухопорной ортостатической позы на электромеханической модели тазобедренного сустава человека с объемной тазовой частью, с аналогами связок и аналогами мышц; вид сзади на подъемник объемной тазовой части и нагрузку, прикрепленную к крайнему отверстию грузового кронштейна.

Высота подъемника нами отрегулирована так, что изображения крыльев подвздошных костей, ala ossis ilii, тазового элемента модели находились на одном уровне (Рис. 3).

Рис. 3. Моделирование симметричной двухопорной ортостатической позы на электромеханической модели тазобедренного сустава человека с нагруженной объемной тазовой частью, с аналогами связок и мышц; вверху – вид спереди, внизу – вид сзади.

В горизонтальной плоскости тазовый элемент объемной тазовой части модели располагался перпендикулярно переднезадней оси, а в сагиттальной плоскости был отклонен назад (Рис. 4).

Рис. 4. Моделирование симметричной двухопорной ортостатической позы на электромеханической модели тазобедренного сустава человека с нагруженной объемной тазовой частью, с аналогами связок и мышц; вверху – вид сверху, внизу – вид с латеральной стороны.

В означенном положении длинная ось вертлужного элемента объемной тазовой части модели была отклонена назад, вверх и в медиальную сторону. В шарнире присутствовало разгибание, среднее положение между пронацией и супинацией, а также среднее положение между приведением и отведением. Динамометры аналога комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу, и аналога средней ягодичной мышцы не регистрировали усилия (Рис. 5).

a

b

c

d
Рис. 5. Аналоги связок и динамометры электромеханической модели тазобедренного сустава человека с нагруженной объемной тазовой частью (моделирование симметричной двухопорной ортостатической позы); a – вид спереди, b – вид сзади, c – вид с латеральной стороны, d – вид сверху; условные обозначения: liv - вертикальная часть аналога подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, lih – горизонтальная часть аналога подвздошно-бедренной связки, ligamentum iliofemorale, li – аналог седалищно-бедренной связки, ligamentum ischiofemorale, lp – аналог лобково-бедренной связки, ligamentum pubofemorale.

После стабилизации объемной тазовой части модели проанализировано соотношение в шарнире, ориентация аналогов связок и степень их натяжения. Отмечено натяжение только аналога лобково-бедренной связки. Прочие аналоги наружных связок были не натянуты. Это отмечалось их по плавным изгибам без прижатия к элементам бедренной части модели. Визуально уточнить наличие или отсутствие натяжения аналога связки головки бедренной кости не представлялось возможным ввиду его расположения внутри шарнира модели. При попытке извлечения проксимального конца аналога связки головки бедренной кости из вертлужного элемента, он ограниченно смещался в медиальном направлении. Это указывало на отсутствие его натяжения. Разобщения сферической головки шарнира и ответной сферической поверхности вертлужного элемента модели не наблюдалось.

По причине расположения общего центра масс системы позади от центра вращения шарнира объемная тазовая часть модели отклонялась назад в сагиттальной плоскости. Означенное приводило к натяжению аналога лобково-бедренной связки, который стабилизировал объемную тазовую часть модели в сагиттальной плоскости и ограничивал разгибание в шарнире. Отклонению объемной тазовой части модели вниз в медиальную сторону препятствовал подъемник объемной тазовой части. Он выполнял роль второй опорной нижней конечности, которая в симметричной двухопорной ортостатической позе разогнута в тазобедренном суставе, articulatio coxae, и коленном суставе, articulatio genum. Роль первой опорной нижней конечности выполняла бедренная часть модели. В симметричной двухопорной ортостатической позе она также разогнута в тазобедренном суставе, articulatio coxae, и коленном суставе, articulatio genum.

Нами установлено, что кроме силы реакции натянутого аналога лобково-бедренной связки и подъемника объемной тазовой части, для поддержания модели в положении покоя не требовалось дополнительного внешнего усилия. Таким образом, эксперимент продемонстрировал, что симметричная двухопорная ортостатическая поза может поддерживаться без участия мышц.

Смотри также:

Бедренная часть комбинированной модели тазобедренного сустава 

Элементы электромеханической модели тазобедренного сустава человека

Электромеханическая модель без аналогов связок

Упрощение электромеханической модели тазобедренного сустава

Моделирование движений аналога LCF 

Упрощенная модель вертлужной впадины 

Модель как аналог рычага третьего рода 

Моделирование функции LCF 

Моделирование действия веса тела 

Имитация взаимодействия средней ягодичной мышцы и LCF 

Анализ взаимодействия средней ягодичной мышцы и LCF

Моделирование движений в горизонтальной плоскости 

Моделирование супинации 

Моделирование эффекта авторотации  

Обсуждение эффекта авторотации 

Моделирование перемещения общего центра масс тела 

Моделирование взаимодействия наружных связок и LCF 

Моделирование эффекта автостабилизации

Моделирование взаимодействия веса тела и отводящей группы мышц 

Эффект авторотации с аналогом отводящей группы мышц 

Измерение силы, вызывающей авторотацию 

Воспроизведение спонтанной авторотации

Воспроизведение управляемой авторотации  

Обсуждение регулируемого эффекта авторотации  

Моделирование взаимодействия аналогов связок и мышц 

Имитация перемещения общего центра масс тела при наличии аналогов связок и мышц 

Моделирование напряженной одноопорной позы с участием средней ягодичной мышцы 

Моделирование напряженной одноопорной ортостатической позы с участием средней ягодичной мышцы и коротких ротаторов бедра 

Моделирование напряженной одноопорной ортостатической позы с участием коротких ротаторов бедра 

Моделирование ненапряженной одноопорной ортостатической позы

                                                                     

Критика

Главным недочетом описанных ранее конструкций, по нашему мнению, являлась недостаточная упругость аналогов связок. В описанной конструкции мы использовали гибкий элемент - аналог LCF, выполненный из металла и усовершенствовали способ его крепления. В норме LCF присоединяется к вертлужной впадине в нескольких точках, что нам воспроизвести не удалось. Кроме этого, основой бедренной части модели явился субтотальный эндопротез тазобедренного сустава. Мы согласны с тем, что данное медицинское изделие лишь отчасти воспроизводит проксимальный отдел нативной бедренной кости. 

Примечания

Экспериментальные исследования на обсуждаемой модели начались в 2009 году. Полная сборка конструкции описана в заявка на изобретение RU2009124926A. Впервые полную версию представленного выше экспериментального материала мы опубликовали в шестнадцатой главе третьего тома монографии с юмором названой «Биомеханика пингвинов» (2018) [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. 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, поза, эксперимент, электромеханическая модель, средняя ягодичная мышца, короткие ротаторы

 СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Эксперименты и наблюдения

1991-2021АрхиповСВ