Исходное
положение при моделировании ортостатических поз
На настоящем этапе
экспериментальных исследований предпринято изучение взаимодействия связок и
мышц тазобедренного сустава, articulatio coxae, при поддержании различных типов вертикальных поз. Для постановки опытов нами собрана модифицированная механическая модель. Конструкция содержала бедренную
часть и объемную тазовую часть с прикрепленной к ней нагрузкой
1 кг. Последняя моделировала
действие веса тела и присоединялась к крайнему отверстию грузового кронштейна, находящемуся
на уровне изображения межпозвонкового диска L5-S1 позади плоскости объемной тазовой части. Точка расположения
груза воспроизводила общий центр масс тела,
локализующийся медиальнее, выше и позади от тазобедренного сустава, articulatio coxae.
Модель содержала аналог связки головки бедренной кости, аналог вертикальной
и горизонтальной части подвздошно-бедренной связки, аналог седалищно-бедренной
связки и аналог лобково-бедренной связки, выполненные из металлического троса. Кроме
этого, конструкция имитировала четыре основные группы мышц тазобедренного сустава, articulatio
coxae.
С латеральной стороны от шарнира модели располагался аналог средней ягодичной мышцы, который воспроизводил одноименную мышцу –
musculus gluteus medius, ответственную за
отведение и пронацию. Позади, на уровне шарнира модели находился аналог комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу. Данный элемент имитировал
функцию квадратной мышцы бедра, musculus quadratus
femoris, верхней и нижней близнецовых мышц, musculus gemellus superior et musculus gemellus inferior, и наружной
запирающей мышцы, musculus obturatorius externus. Позади, ниже уровня шарнира модели прикреплялся
аналог комплекса задней группы мышц бедра. Он моделировал
функцию полусухожильной мышцы, musculus semitendinosus, полуперепончатой мышцы, musculus semimembranosus, и длинной головки, caput longum, двуглавой мышцы бедра, musculus biceps femoris. Впереди, ниже уровня
шарнира, локализовался аналог прямой мышцы бедра, musculus rectus femoris, одной из крупнейших
головок четырехглавой мышцы бедра, musculus quadriceps
femoris,
ответственной за сгибание в тазобедренном суставе, articulatio coxae.
Изначально
нами смоделировано исходное положение без прикрепления
дополнительной нагрузки к объемной тазовой части модели. Бедренная
часть модели устанавливалась вертикально в сагиттальной плоскости в отсутствие
поворота в горизонтальной плоскости. Затем мы отклонили
ее в латеральном направлении во фронтальной плоскости на 10°. Тазовой
элемент модели располагался во фронтальной плоскости. При этом изображения
крыльев подвздошных костей, ala ossis ilii, тазового
элемента модели находились приблизительно на одной высоте (Рис. 1).
 |
| Рис. 1. Моделирование исходного положения на модифицированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогами связок и мышц; вверху – вид спереди, внизу – вид сзади. |
В
сагиттальной плоскости объемная тазовая часть модели ориентировалась вертикально.
В горизонтальной
плоскости объемная тазовая часть модели располагалась в средней позиции без
поворота вперед либо назад относительно фронтальной плоскости (Рис. 2).
 |
| Рис. 2. Моделирование исходного положения на модифицированной механической модели тазобедренного сустава человека с аналогами связок и мышц; вверху – вид сверху, внизу – вид с латеральной стороны. |
Длинная ось вертлужного элемента объемной тазовой части модели была
направлена назад, вверх и в медиальную сторону. В шарнире модели присутствовало среднее
положение между сгибанием и разгибанием, среднее положение между пронацией и
супинацией, а также среднее положение между приведением и отведением.
Для
удержания объемной тазовой части в описанной выше позиции потребовалось
минимальное усилие аналога средней ягодичной мышцы и аналога прямой мышцы бедра
(Рис. 3).
 |
| a |
 |
| b |
 |
| c |
 |
| d Рис. 3. Динамометры аналогов мышц модифицированной механической модели тазобедренного сустава человека (моделирование исходного положения); a – динамометр аналога средней ягодичной мышцы, b – динамометр аналога прямой мышцы бедра, c – динамометр аналога комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу, d – динамометр аналога комплекса задней группы мышц бедра. |
Динамометр
аналога средней ягодичной мышцы зафиксировал
усилие 0.1 кг, а динамометр аналога прямой мышцы бедра – 0.15
кг. Динамометр
аналога комплекса коротких мышц, вращающих бедро наружу, и
динамометр аналога задней группы мышц не регистрировал усилия. Во фронтальной
плоскости объемная
тазовая часть модели преимущественно удерживалась аналогом средней ягодичной мышцы. В сагиттальной плоскости объемная тазовая часть
модели удерживалась аналогом прямой мышцы бедра.
Усилия для стабилизации в горизонтальной плоскости не требовалось.
После обретения покоя объемной тазовой частью
модели проанализирована ориентация аналогов связок и степень их натяжения (Рис.
4).
 |
| a |
 |
| b |
 |
| c |
 |
| d Рис. 4. Аналоги связок модифицированной механической модели тазобедренного сустава человека (моделирование исходного положения); 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, lcf – проксимальная часть аналога связки головки бедренной кости, ligamentum capitis femoris. |
Констатировано:
аналоги наружных связок не имели натяжения. Это отмечалось
в том числе по их 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 смещался в медиальном направлении. Это
указывало на отсутствие его натяжения. Разобщения сферической головки бедренной
части модели и ответной сферической поверхности вертлужного элемента модели не
наблюдалось.
Таким
образом, аналог средней ягодичной мышцы стопорил шарнир модели
во фронтальной плоскости и препятствовал наклону объемной тазовой части модели вниз
в медиальную сторону. Аналог прямой мышцы бедра
стопорил шарнир модели в сагиттальной плоскости и препятствовал отклонению объемной тазовой
части модели назад и вниз. Сил, смещающих объемную тазовую часть модели в горизонтальной плоскости, не выявлено.
Аналоги связок не участвовали в поддержании объемной тазовой части модели в положении
равновесия. Кроме усилия аналога прямой мышцы бедра и аналога средней ягодичной мышцы, для поддержания модели в положении покоя не требовалось дополнительного
внешнего усилия.
Эксперимент продемонстрировал, что без дополнительной нагрузки для поддержания объемной тазовой части модели требуется незначительные усилия во фронтальной и сагиттальной плоскости. Шарнир модели стопорился аналогом средней ягодичной мышцы и аналогом прямой мышцы бедра без участия аналогов связок.
Смотри также:
а) Базовые эксперименты на электромеханической модели
Бедренная часть комбинированной модели тазобедренного сустава
Элементы электромеханической модели тазобедренного сустава человека
Моделирование действия веса тела
Имитация взаимодействия средней ягодичной мышцы и LCF
Анализ взаимодействия средней ягодичной мышцы и LCF
б) Модифицированная механическая модель
Конструкция модифицированной механической модели тазобедренного сустава
Моделирование движений: исходное одноопорное положение
Моделирование отведения и приведения в тазобедренном суставе
Моделирование пронации и супинации в тазобедренном суставе
Моделирование разгибания и сгибания в тазобедренном суставе
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. 4. Главы 17-21. Напечатано Автором во граде Королев при попечении его супруги Людмилы Николаевны, ММXVIII A.D. [2018], bonum factum! [на благо и счастье], 549 с. [academia.edu]
Ключевые слова
ligamentum teres, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, средняя ягодичная мышца, короткие ротаторы, сгибатели, разгибатели, мышцы, эксперимент, механическая модель, позы
Эксперименты и наблюдения