Изучение эффектов удлинения связки головки бедренной кости на комбинированной модели
[i] Методика изменения длины аналога связки головки бедренной кости
[ii] Первый этап. Наименьшая длина аналога связки головки бедренной кости
[iii] Второй этап. Крепление выше центра ямки вертлужной впадины
[iv] Третий этап. Крепление в центре ямки вертлужной впадины
[v] Четвертый этап. Крепление на краю ямки вертлужной впадины
[vi] Пятый этап. Крепление на периферии вырезки вертлужной впадины
[vii] Шестой этап. Крепление к поперечной связке вертлужной впадины
[viii] Эффекты удлинения аналога связки головки бедренной кости
[i] Методика изменения длины аналога связки головки бедренной кости
Проводя эксперименты на комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с плоскостной тазовой частью, соединенной с бедренной частью модели аналогом связки головки бедренной кости, мы заметили, что при его непреднамеренном удлинении появлялся зазор между верхним сектором сферической головкой бедренной части и опорной поверхностью. При этом контакт между ними сохранялся в нижнем секторе шарнира (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с непреднамеренно удлиненным аналогом связки головки бедренной кости, аналог отводящей группы мышц и аналог приводящей группы мышц отсоединены (вид спереди); между сферической головкой бедренной части и опорной поверхностью плоскостной тазовой части в верхнем и медиальном отделе появился щелевидный зазор, дистальный конец аналога связки головки бедренной кости находится в пределах изображения полулунной поверхности вертлужной впадины. |
Плоскостная тазовая часть модели в большей степени наклонялась вниз и даже поступательно смещалась в медиальную сторону, но сохраняла относительную устойчивость в означенной позиции. Данное наблюдение явилось предпосылкой к изучению эффектов удлинения аналога связки головки бедренной кости и изменения точки его проксимального крепления.
С означенной целью в области изображения вертлужной впадины плоскостной тазовой части модели выполнены дополнительные отверстия (Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Вид спереди на опорную поверхность и изображение вертлужной впадины плоскостной тазовой части модели; красными стрелками обозначены отверстия для крепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в области изображения дна ямки вертлужной впадины; зеленой стрелкой обозначено отверстие для имитации крепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в области поперечной связки вертлужной впадины (о нумерации отверстий см. текст). |
В выполненных отверстия мы закрепляли проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости, тем самым дискретно изменяя его длину. Изначально выполнено отверстие в центре изображения дна ямки вертлужной впадины. Затем приблизительно с шагом 5 мм выполнено по два отверстия выше и ниже. Таким образом, мы получили пять отверстий для закрепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в области изображения дна ямки и вырезки вертлужной впадины. В направлении сверху вниз указанные отверстия пронумерованы. Первый номер получило отверстие вблизи верхневнутреннего края полулунной поверхности, а пятое – вблизи от наружного отверстия вертлужного канала в области изображения периферической части вырезки вертлужной впадины. При этом четвертое отверстие выполнено приблизительно на границе изображения ямки и вырезки вертлужной впадины. Шестое отверстие для закрепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости сделано в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины. По данным литературы, поперечная связка вертлужной впадины может являться местом крепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости (Hall M.C., 1963; Wells K.F., Luttgens K., 1976; Harty M., 1984; Неверов В.А., Шильников В.А., 1992; Jäckle R.et al., 1992; Byrd T.J.W., 1998). Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости вводился в нижнее отверстие сферической головки и прикреплялся к бедренной части внутри металлического корпуса.
[ii] Первый этап. Наименьшая длина аналога связки головки бедренной кости
В первой серии опытов проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости введен в самое верхнее (первое) отверстие, сделанное в изображении дна ямки вертлужной впадины. В нем мы закрепляли гибкий элемент канцелярским зажимом. Одновременно нами определялась максимально возможная величина угла наклона плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону. Было принято, что в этой позиции дистальный конец аналога связки головки бедренной не должен пересекать изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины (Рис. 3).
 |
| Рис. 3. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с наиболее коротким аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в первом отверстии изображения ямки вертлужной впадины (вид спереди). |
В означенном случае длина аналога связки головки бедренной кости была наименьшей из всех возможных, а проксимальная область его крепления имела наибольшую высоту над основанием модели.
Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону. Это имитировало приведение в шарнире модели. При этом аналог связки головки бедренной кости натягивался. Плоскостная тазовая часть модели могла спонтанное удерживаться в положении устойчивого равновесия благодаря натяжению аналога связки головки бедренной кости. Сила его реакции препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. В горизонтальной плоскости плоскостная тазовая часть модели располагалась с поворотом вперед в латеральную сторону на угол, равный повороту бедренной части модели (Рис. 4).
 |
| Рис. 4. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека наиболее коротким аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в первом отверстии изображения ямки вертлужной впадины (вид сверху). |
Под действием веса плоскостной тазовой части аналог связки головки бедренной кости натягивался. Его продольная ось образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону порядка 40°. Закономерно, что в этом случае горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости имеет наибольшую величину из возможных. Данная составляющая силы реакции прижимала опорную поверхность плоскостной тазовой части к сферической головке бедренной части модели, что вызывало выраженный эффект автолатерализации. Стремясь принять вертикальное положение, аналог связки головки бедренной кости стабилизировал плоскостную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости в положении с поворотом вперед. Это явилось зримым проявлением эффекта автостабилизации. В сагиттальной плоскости аналог связки головки бедренной кости располагался вертикально, а его проксимальная область крепления находилась приблизительно под дистальной областью крепления с малозаметным смещением вперед.
Натянутый аналог связки головки бедренной кости определял максимальную величину угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости не контактировал с изображением верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и ее верхним сектором. Верхняя часть сферической головки и опорная площадка плоскостной тазовой части модели соприкасались (Рис. 5).
 |
| Рис. 5. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с наиболее коротким аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в первом отверстии изображения ямки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части соприкасаются с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация максимального приведения). |
Нижние сектора сферической головки бедренной части и опорной поверхности плоскостной тазовой частью модели также соприкасались между собой. Несмотря на наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону, тенденции к разобщению трущихся поверхностей шарнира не отмечено. Аналог связки головки бедренной кости ограничивал угол возможного приведения. Вместе с тем укороченный аналог связки головки бедренной кости ограничивал допустимую амплитуду отведения и движения в горизонтальной плоскости – пронацию и супинацию. При имитации указанных движений верхние и нижние сектора пары трения шарнира оставались в соприкосновении. Положение равновесия плоскостной тазовой части модели в обсуждаемом случае было аналогично условию равновесия рычага третьего рода. Для поддержания устойчивости не требовалось вмешательство экспериментатора или дополнения модели аналогами мышц.
[iii] Второй этап. Крепление выше центра ямки вертлужной впадины
На втором этапе нами увеличена длина аналога связки головки бедренной кости и одновременно изменено место его проксимального крепления. Проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости введен во второе отверстие в области изображения дна ямки вертлужной впадины плоскостной тазовой части модели и закреплен в нем (Рис. 2). Причем в положении максимального приведения дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины (Рис. 6).
 |
| Рис. 6. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен во втором отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид спереди). |
Длина аналога связки головки бедренной кости увеличилась. Его проксимальная область крепления сместилась к центру изображения ямки вертлужной впадины. Высота расположения проксимальной области крепления аналога связки головки бедренной кости над основанием модели уменьшилась. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону, что воспроизводило в шарнире модели приведение. Аналог связки головки бедренной кости самопроизвольно натягивался. Плоскостная тазовая часть модели удерживалась в положении устойчивого равновесия исключительно благодаря аналогу связки головки бедренной кости. Сила его реакции препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. Отклонения плоскостной тазовой части модели в сагиттальной плоскости не наблюдалось. Плоскостная тазовая часть модели спонтанно располагалась с поворотом в горизонтальной плоскости вперед на угол, равный повороту бедренной части модели в указанном направлении (Рис. 7).
 |
| Рис. 7. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен во втором отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Длинная ось натянутого аналога связки головки бедренной кости образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону. Его величина увеличилась примерно до 55°. Опытным путем установлено, что горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости присутствует. Она прижимала опорную поверхность плоскостной тазовой части к сферической головке бедренной части модели, что вызывало хорошо выраженный эффект автолатерализации. Стремясь принять вертикальную позицию, аналог связки головки бедренной кости стабилизировал плоскостную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости в положении с поворотом вперед, что явилось проявлением эффекта автостабилизации. В сагиттальной плоскости аналог связки головки бедренной кости располагался вертикально, а его проксимальная область крепления находилась приблизительно под дистальной область крепления.
Натянутый аналог связки головки бедренной кости определял предельную величину угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. При спонтанном максимальном приведении дистальный конец аналога связки головки бедренной кости не контактировал с изображением верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и ее верхним сектором. Верхние и нижние сектора сферической головки бедренной части и изображения полулунной поверхности соприкасались (Рис. 8).
 |
| Рис. 8. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен во втором отверстии изображения ямки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части соприкасаются с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация максимального приведения). |
Несмотря на наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону, тенденции к разобщению трущихся поверхностей шарнира не отмечено. Аналог связки головки бедренной кости определял угол возможного приведения в шарнире модели. Кроме этого, аналог связки головки бедренной кости ограничивал амплитуду отведения и движения в горизонтальной плоскости – пронацию и супинацию. Их амплитуда увеличилась по сравнению с закреплением проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в первом отверстии изображения ямки вертлужной впадины. При воспроизведении перечисленных видов вращательных движений верхние и нижние сектора пары трения шарнира оставались в соприкосновении. Положение равновесия плоскостной тазовой части модели было аналогично условию равновесия рычага третьего рода. Для поддержания устойчивости не требовалось вмешательство экспериментатора или дополнения модели аналогом мышц.
[iv] Третий этап. Крепление в центре ямки вертлужной впадины
На следующем этапе проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости введен в третье (центральное) отверстие в области изображения дна ямки вертлужной впадины плоскостной тазовой части модели и закреплен в нем. В положении максимального приведения дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины (Рис. 9).
 |
| Рис. 9. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид спереди). |
Длина аналога связки головки бедренной кости увеличилась, а высота расположения проксимальной области его крепления над основанием модели уменьшилась. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону, что воспроизводило в шарнире модели приведение, а аналог связки головки бедренной кости натягивался. Плоскостная тазовая часть модели удерживалась в положении устойчивого равновесия. Сила реакции аналога связки головки бедренной кости препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. Плоскостная тазовая часть модели располагалась с поворотом вперед в горизонтальной плоскости (Рис. 10).
 |
| Рис. 10. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Отмечено, что угол поворота плоскостной тазовой части модели вперед оказался меньше угла поворота бедренной части модели. Под действием веса плоскостной тазовой части модели аналог связки головки бедренной кости натягивался и выпрямлялся. Его продольная ось образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого увеличилась приблизительно до 65°. Горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости субъективно уменьшилась. Значимого прижатия опорной поверхности плоскостной тазовой части к сферической головке бедренной части модели не отмечено. Однако эффект автолатерализации сохранялся. Стремясь принять вертикальное положение под действием веса плоскостной тазовой части, аналог связки головки бедренной кости стабилизировал ее в горизонтальной плоскости в положении с поворотом вперед в латеральную сторону, но под меньшим углом. Эффект автостабилизации на модели воспроизводился. В сагиттальной плоскости проксимальная область крепления аналог связки головки бедренной кости находилась под дистальной область крепления.
Натянутый аналог связки головки бедренной кости определял предельную величину угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Величина угла приведения не изменилась по сравнению с закреплением аналога связки головки бедренной кости в первом и втором отверстии. Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости не контактировал с изображением верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и ее верхним сектором. Между верхним сектором сферической головки бедренной части и изображением полулунной поверхности появлялся щелевидный зазор (Рис. 11).
 |
| Рис. 11. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; верхний и медиальный сектор сферической головки бедренной части не контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация максимального приведения). |
Нижний сектор сферической головки бедренной части и опорной поверхности плоскостной тазовой части модели соприкасались между собой. Наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону и удлиненный аналог связки головки бедренной кости привели к разобщению трущихся поверхностей шарнира в верхнем и медиальном секторе. Плоскостная тазовая часть поступательно смещалась в медиальном направлении, но не опрокидывалась. Аналог связки головки бедренной кости ограничивал угол возможного приведения в шарнире модели. Амплитуда отведения, пронации и супинации увеличилась. При имитации указанных движений нижние сектора пары трения шарнира оставались в соприкосновении, а между верхними сохранялся щелевидный зазор. Положение равновесия плоскостной тазовой частью модели было аналогично условию равновесия рычага третьего рода. Для поддержания устойчивости не требовалось вмешательство экспериментатора или дополнения модели аналогом мышц.
[v] Четвертый этап. Крепление на краю ямки вертлужной впадины
Далее проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости введен в четвертое отверстие. Оно ранее выполнено приблизительно в области изображения виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины. Как в предыдущих опытах, нами определялась максимально возможная величина угла наклона плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону. При этом этой позиции дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины (Рис. 12).
 |
| Рис. 12. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид спереди). |
За счет смещения проксимальной точки крепления длина аналога связки головки бедренной кости еще более увеличилась. Высота расположения проксимальной области крепления над основанием модели уменьшилась. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону, что воспроизводило в шарнире модели приведения, а аналог связки головки бедренной кости натягивался. Благодаря этому плоскостная тазовая часть модели удерживалась в положении устойчивого равновесия. Сила реакции аналога связки головки бедренной кости препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. В горизонтальной плоскости плоскостная тазовая часть модели спонтанно располагалась без поворота вперед (Рис. 13).
 |
| Рис. 13. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Под действием веса плоскостной тазовой части аналог связки головки бедренной кости натягивался и выпрямлялся. Его продольная ось образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого увеличилась до 75°. Горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости заметно уменьшилась. Эффект автолатерализации был малозаметен. Натянутый аналог связки головки бедренной кости стабилизировал плоскостную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости без поворота вперед. Эффект автостабилизации на модели при малых углах отклонения плоскостной тазовой части модели в горизонтальной плоскости не воспроизводился. В сагиттальной плоскости аналог связки головки бедренной кости располагался вертикально, а его проксимальная область крепления проекционно находилась под дистальной область крепления.
Аналог связки головки бедренной кости определял предельную величину наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Отмечено, что угол приведения в шарнире увеличился по сравнению с тем случаем, когда проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости закреплялся в третьем (центральном) отверстии. При имитации приведения дистальный конец аналога связки головки бедренной кости не контактировал со сферической головкой бедренной части модели. Он также находился латеральнее изображения верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и ее верхнего сектора. Между верхней частью сферической головки бедренной части и опорной площадкой плоскостной тазовой части имелся заметный зазор, который увеличивался в медиальном направлении (Рис. 14).
 |
| Рис. 14. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; верхний и медиальный сектор сферической головки бедренной части не контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация максимального приведения). |
Нижние сектора сферической головки бедренной части и опорной поверхности плоскостной тазовой части модели оставались в соприкосновении. Спонтанный наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону при удлиненном аналоге связки головки бедренной кости обуславливал тенденцию к разобщению трущихся поверхностей шарнира в верхнем и медиальном секторе. Плоскостная тазовая часть поступательно смещалась в медиальном направлении, но не опрокидывалась. Обращено внимание, что ее положение было неустойчивым в сагиттальной и горизонтальной плоскости. При воспроизведении пронации и супинации нижние сектора пары трения шарнира оставались в соприкосновении, а между верхними сохранялся щелевидный зазор. Положение равновесия плоскостной тазовой частью модели было аналогично условию равновесия рычага третьего рода.
С целью повышения устойчивости плоскостной тазовой части модель дополнена аналогом отводящей группы мышц. Верхний конец аналога отводящей группы мышц посредством элемента крепления присоединялся к изображению крыла подвздошной кости плоскостной тазовой части модели. Нижний конец аналога отводящей группы мышц прикреплялся к бедренной части комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека по ранее отработанной методике (Рис. 15).
 |
| Рис. 15. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; имитация приведения (вид спереди). |
Сила упругости аналога отводящей группы мышц стабилизировала плоскостную тазовую часть модели. В горизонтальной плоскости плоскостная тазовая часть модели осталась расположенной без поворота вперед (Рис. 16).
 |
| Рис. 16. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Сила упругости аналога отводящей группы мышц прижимала опорную поверхность плоскостной тазовой части модели к сферической головке бедренной части модели во всех отделах. Величина угла приведения в шарнире модели и угол наклона плоскостной тазовой части модели вниз уменьшились. Смещение плоскостной тазовой части модели в медиальном направлении ликвидировалось (Рис. 17).
 |
| Рис. 17. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец, которого закреплен в четвертом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области виртуальной границы ямки и вырезки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация приведения). |
Шарнир модели стопорился натянутым аналогом связки головки бедренной кости и аналогом отводящей группы мышц. Эффект латерализации плоскостной тазовой части модели воспроизводился удовлетворительно. Стабильность плоскостной тазовой части модели на сферической головке шарнира увеличилась в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскости.
[vi] Пятый этап. Крепление на периферии вырезки вертлужной впадины
Затем проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости был введен в пятое отверстие вблизи изображения наружного края вырезки вертлужной впадины и закреплен в нем. Максимальная величина угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону выбиралась такой, чтобы дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины (Рис. 18).
 |
| Рис. 18. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид спереди). |
Длина аналога связки головки бедренной кости увеличилась, а высота расположения проксимальной области его крепления над основанием модели уменьшилась. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону, что воспроизводило в шарнире модели приведения, а аналог связки головки бедренной кости натягивался. Плоскостная тазовая часть модели удерживалась в положении относительно устойчивого равновесия. Сила реакции натянутого аналога связки головки бедренной кости препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. Плоскостная тазовая часть модели могла устанавливаться с различным углом поворота вперед и назад в горизонтальной плоскости в диапазоне около 60° (Рис. 19).
 |
| Рис. 19. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Под действием веса плоскостной тазовой части аналог связки головки бедренной кости натягивался, а его продольная ось образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого составила около 70°. Горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости оказалась минимальной. В связи с выраженным наклоном плоскостной тазовой части модели в медиальную сторону, прижатие ее верхней опорной поверхности к сферической головке бедренной части модели не наблюдалось, а эффект автолатерализации практически не вызывался. Натянутый аналог связки головки бедренной кости не стабилизировал плоскостную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости. Эффект автостабилизации на модели не воспроизводился. В сагиттальной плоскости аналог связки головки бедренной кости располагался вертикально. Его проксимальная область крепления проекционно находилась под дистальной область крепления.
Натянутый аналог связки головки бедренной кости определял предельную величину наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Угол приведения в шарнире увеличился по сравнению с тем случаем, когда проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости закреплялся в четвертом отверстии. Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости не соприкасался со сферической головкой бедренной части модели. Также отсутствовал контакт с изображением верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и ее верхним сектором. В связи с поступательным смещением плоскостной тазовой части в медиальном направлении аналог связки головки бедренной кости заметно удалялся от изображения ямки вертлужной впадины. Между верхним сектором сферической головки бедренной части и изображением полулунной поверхности имелся широкий зазор, который увеличивался в медиальном направлении (Рис. 20).
 |
| Рис. 20. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; верхний и медиальный сектор сферической головки бедренной части не контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация приведения). |
Нижние сектора сферической головки бедренной части и опорной поверхности плоскостной тазовой частью модели оставались в соприкосновении между собой в одной точке. Наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону и удлиненный аналог связки головки бедренной кости в совокупности обуславливали тенденцию к разобщению трущихся поверхностей шарнира в верхнем и медиальном секторе. Плоскостная тазовая часть поступательно смещалась в медиальном направлении, но не опрокидывалась. Вместе с тем ее положение было крайне неустойчивым в сагиттальной и горизонтальной плоскости. При воспроизведении пронации и супинации нижние сектора пары трения шарнира оставались в соприкосновении, а модель выводилась из равновесия.
Для повышения устойчивости плоскостной тазовой части модель дополнена аналогом отводящей группы мышц. Верхний конец аналога отводящей группы мышц посредством элемента крепления присоединялся к изображению крыла подвздошной кости плоскостной тазовой части модели. Нижний конец аналога отводящей группы мышц прикреплялся к бедренной части комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека (Рис. 21).
 |
| Рис. 21. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; имитация приведения (вид спереди). |
Сила упругости аналога отводящей группы мышц заметно увеличила стабильность плоскостной тазовой части модели. В горизонтальной плоскости она спонтанное устанавливалась без поворота вперед (Рис. 22).
 |
| Рис. 22. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Опорная поверхность плоскостной тазовой части модели прижималась к сферической головке бедренной части модели во всех отделах. Величина угла приведения в шарнире модели, и, соответственно, угол наклона плоскостной тазовой части модели вниз уменьшился. Поступательное смещение плоскостной тазовой части модели в медиальном направлении ликвидировалось (Рис. 23).
 |
| Рис. 23. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в пятом отверстии изображения ямки вертлужной впадины в области наружного края вырезки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация приведения). |
Продольная ось аналога связки головки бедренной кости образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого составила около 80°. Шарнир модели стопорился натянутым аналогом связки головки бедренной кости и аналогом отводящей группы мышц. Эффект латерализации плоскостной тазовой части модели удовлетворительно воспроизводился. Стабильность плоскостной тазовой части модели на сферической головке шарнира заметно увеличилась.
[vii] Шестой этап. Крепление к поперечной связке вертлужной впадины
В завершении обсуждаемой серии экспериментов проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости закреплялся в шестом отверстие. Оно было выполнено в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины. Максимальная величина угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону выбиралась такой, чтобы дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины при воспроизведении приведения. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз и опрокидывалась в медиальную сторону, зависая на натянутом аналоге связки головки бедренной кости (Рис. 24).
 |
| Рис. 24. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины (вид спереди). |
Удлиненный аналог связки головки бедренной кости не удерживал плоскостную тазовую часть модели в положении устойчивого равновесия. Он не препятствовал опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и не стопорил шарнир модели во фронтальной плоскости. В горизонтальной плоскости плоскостная тазовая часть модели могла располагаться с различным углом поворота (Рис. 25).
 |
| Рис. 25. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины (вид сверху). |
Под действием веса плоскостной тазовой части аналог связки головки бедренной кости натягивался. Однако горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости отсутствовала. В связи с падением в медиальную сторону прижатия опорной поверхности плоскостной тазовой части модели к сферической головке бедренной части модели не наблюдалось. Эффект автолатерализации не проявлялся. Аналог связки головки бедренной кости не стабилизировал плоскостную тазовую часть модели ни в одной из плоскостей. Эффект автостабилизации на модели не воспроизводился. Натянутый аналог связки головки бедренной кости не определял предельную величину угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости был удален как от сферической головки, так и от изображения вертлужной впадины. Контакт между сферической головки бедренной части и изображением полулунной поверхности отсутствовал (Рис. 26).
 |
| Рис. 26. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины; сферическая головка бедренной части не контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация приведения). |
Без удержания рукой экспериментатора плоскостная тазовая часть смещалась в медиальном направлении и опрокидывалась. При этом самопроизвольно воспроизводился нижний вывих в тазобедренном суставе.
Для повышения устойчивости плоскостной тазовой части модель дополнена аналогом отводящей группы мышц. Верхний конец аналога отводящей группы мышц посредством элемента крепления присоединялся к изображению крыла подвздошной кости плоскостной тазовой части модели. Нижний конец аналога отводящей группы мышц посредством элемента крепился к бедренной части комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека (Рис. 27).
 |
| Рис. 27. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины; имитация приведения (вид спереди). |
Сила упругости аналога отводящей группы мышц стабилизировала плоскостную тазовую часть модели, а вывих в шарнире модели был устранен. В горизонтальной плоскости плоскостная тазовая часть модели располагалась без поворота вперед (Рис. 28).
 |
| Рис. 28. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины (вид сверху). |
Опорная поверхность плоскостной тазовой части модели прижималась к сферической головке бедренной части модели во всех отделах. Причем в шарнире модели требовалось воспроизвести отведение. Тенденции к поступательному смещению плоскостной тазовой части модели в медиальном направлении не наблюдалось (Рис. 29).
 |
| Рис. 29. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в шестом отверстии, выполненном в области изображения внутреннего края поперечной связки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели (имитация отведения). |
Продольная ось аналога связки головки бедренной кости в средней и нижней части образовывала с горизонталью прямой угол. Вверху аналог связки головки бедренной кости соприкасался со сферической головкой бедренной части. Шарнир модели стопорился натянутым аналогом связки головки бедренной кости и аналогом отводящей группы мышц. Эффект автолатерализации плоскостной тазовой части модели был слабо выражен. Общая стабильность плоскостной тазовой части модели на сферической головке шарнира заметно увеличилась.
[viii] Эффекты удлинения аналога связки головки бедренной кости
В данной серии экспериментов мы поставили цель изучить отдельные следствия удлинения связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. Проксимальный конец аналога связки головки бедренной кости вводился в третье (центральное) отверстие в области изображения дна ямки вертлужной впадины плоскостной тазовой части модели и закреплялся в нем. Максимальная величина угла наклона плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону выбиралась такой, что дистальный конец аналога связки головки бедренной не пересекал изображение верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины. При указанной локализации проксимального конца аналога связки головки бедренной кости отмечалась удовлетворительная стабильность тазовой части и подвижность в шарнире модели. Выявлялись все описанные нами ранее эффекты функционирования аналога связки головки бедренной кости (см. Рис. 9-11 и описания к ним). Длина аналога связки головки бедренной для описанного варианта сборки модели обозначена как «норма».
Затем мы удлинили аналог связки головки бедренной кости на 5 мм с сохранением закрепления проксимального конца аналога связки головки бедренной кости в третьем (центральном) отверстии в области изображения дна ямки вертлужной впадины плоскостной тазовой части (Рис. 30).
 |
| Рис. 30. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины (вид спереди); вверху – аналогом связки головки бедренной кости нормальной длины, внизу – аналог связки головки бедренной кости удлинен на 5 мм. |
В связи с увеличением длины аналога связки головки бедренной кости увеличилась высота расположения дистальной области его крепления относительно центра ямки вертлужной впадины. Под действием силы тяжести плоскостная тазовая часть модели наклонялась вниз в медиальную сторону больше, чем при нормальной длине аналога связки головки бедренной кости. Соответственно, увеличился воспроизводимый угол приведения. Плоскостная тазовая часть модели удерживалась в положении устойчивого равновесия благодаря натяжению аналога связки головки бедренной кости. Сила его реакции препятствовала опрокидыванию плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону и стопорила шарнир модели во фронтальной плоскости. Плоскостная тазовая часть модели располагалась в горизонтальной плоскости без поворота вперед (Рис. 31).
 |
| Рис. 31. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с удлиненным на 5 мм аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Под действием веса плоскостной тазовой части аналог связки головки бедренной кости натягивался. Его продольная ось образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого составила около 75°. Горизонтальная составляющая силы реакции аналога связки головки бедренной кости была незначительной. Отсутствовал контакт опорной поверхности плоскостной тазовой части с верхним сектором сферической головки бедренной части модели. Эффект автолатерализации оказался слабо выражен. Натянутый аналог связки головки бедренной кости не стабилизировал плоскостную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости. Эффект автостабилизации не воспроизводился. В сагиттальной плоскости аналог связки головки бедренной кости располагался вертикально, а его проксимальная область крепления находилась под дистальной областью крепления.
Натянутый аналог связки головки бедренной кости определял величину угла наклона плоскостной тазовой части модели вниз в медиальную сторону. Угол приведения в шарнире увеличился по сравнению с тем случаем, когда аналог связки головки бедренной кости имел нормальную длину. Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости сместился за границу изображения верхневнутреннего края полулунной поверхности вертлужной впадины и находился в пределах верхнего ее сектора. Между верхним сектором сферической головки бедренной части и изображением полулунной поверхности имелся заметный зазор, который увеличивался в медиальном направлении (Рис. 32).
 |
| Рис. 32. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с удлиненным на 5 мм аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины (имитация максимального приведения); верхний сектор сферической головки бедренной части не контактирует с опорной поверхностью плоскостной модели таза, а дистальный конец аналога связки головки бедренной кости находится в пределах верхнего сектора изображения полулунной поверхности плоскостной модели таза. |
Нижний сектор сферической головки бедренной части и опорной поверхности плоскостной тазовой части модели оставались в соприкосновении. Наклон плоскостной тазовой части вниз в медиальную сторону и удлиненный аналог связки головки бедренной кости обуславливал тенденцию к разобщению трущихся поверхностей шарнира в верхнем и медиальном секторе. Плоскостная тазовая часть незначительно поступательно смещалась в медиальном направлении, но не опрокидывалась. В результате гипернаклона во фронтальной плоскости изображение ветви седалищной кости приближалось к бедренной части модели. Экстраполируя данные эксперимента на реальный тазобедренный сустав, можно предположить, что при описанной локализации дистального конца связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, и ее удлинении она может ущемляться между суставными поверхностями. Означенное теоретически способно обусловить ее повреждение при приведении, супинации и пронации.
Для придания устойчивости плоскостной тазовой части модель дополнена аналогом отводящей группы мышц. Верхний конец аналога отводящей группы мышц посредством элемента крепления присоединялся к изображению крыла подвздошной кости плоскостной тазовой части модели. Нижний конец аналога отводящей группы мышц прикреплялся к бедренной части комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека (Рис. 33).
 |
| Рис. 33. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и удлиненным на 5 мм аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид спереди). |
Сила упругости аналога отводящей группы мышц стабилизировала плоскостную тазовую часть модели. Плоскостная тазовая часть модели располагалась без поворота вперед в горизонтальной плоскости (Рис. 34).
 |
| Рис. 34. Комбинированная механическая модель тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и удлиненным на 5 мм аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; имитация максимального приведения (вид сверху). |
Опорная поверхность плоскостной тазовой части модели прижималась к сферической головке бедренной части модели во всех отделах. Величина угла приведения в шарнире модели и угол наклона плоскостной тазовой части модели незначительно уменьшился. Имевшееся поступательное смещение плоскостной тазовой части модели в медиальном направлении ликвидировалось (Рис. 35).
 |
| Рис. 35. Вид спереди на шарнир комбинированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогом отводящей группы мышц и удлиненным на 5 мм аналогом связки головки бедренной кости, проксимальный конец которого закреплен в третьем (центральном) отверстии изображения ямки вертлужной впадины; верхний и нижний сектор сферической головки бедренной части контактируют с опорной поверхностью плоскостной тазовой части модели, дистальный конец аналога связки головки бедренной кости находится в пределах верхнего сектора изображения полулунной поверхности (имитация приведения). |
Дистальный конец аналога связки головки бедренной кости находился в пределах верхнего сектора изображения полулунной поверхности вертлужной впадины. Продольная ось аналога связки головки бедренной кости образовывала с горизонталью острый угол, открытый в латеральную сторону, величина которого составила приблизительно 75°. Шарнир модели стопорился натянутым аналогом связки головки бедренной кости и аналогом отводящей группы мышц. Эффект латерализации плоскостной тазовой части модели воспроизводился удовлетворительно. Стабильность плоскостной тазовой части модели на сферической головке шарнира увеличилась.
Таким образом, при смоделированной величине удлинения и локализации связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, в реальном тазобедренном суставе, articulatio coxae, напряжение отводящей группы мышц может обеспечить равномерное соприкосновение суставных поверхностей. Однако это увеличит вероятность повреждения связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris, как минимум при приведении.
Смотри также:
Бедренная часть комбинированной модели тазобедренного сустава
Плоскостная модель правой половины таза человека
Плоскостная тазовая часть комбинированной модели тазобедренного сустава
Изучение взаимодействия LCF и отводящей группы мышц
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 усоврешенствовали 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
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, эксперимент, механическая модель, удлинение
Эксперименты и наблюдения