Н ОВЫЕ ПУБЛИКАЦИИ РЕСУРСА 18 .11.2025 Артериографическая визуализация LCF. Общие сведения. 17 .11.2025 2025 ChenJH _ AcklandD . Авторы в эксперименте доказали роль LCF в разгрузке верхнего сектора вертлужной впадины и головки бедра. 2025 SrinivasanS _ SakthivelS . Перевод статьи, посвященной морфологии LCF у населения Индии. 2024 GillHS . Для уточнения роли LCF автор рекомендует сочетание экспериментальных исследований с компьютерным м оделированием. 16 .11.2025 АрхиповСВ. К вопросу о прочности LCF . 2024StetzelbergerVM_TannastM. Авторы обнаружили низкую прочность LCF при фемороацетабулярном импинджменте . 1996 ChenHH _ LeeMC . Авторы исследуют прочность LCF при аваскулярном некрозе и переломе шейки бедренной кости. 2025 ChenJH _ AcklandD . Авторы в эксперименте доказали роль LCF в разгрузке верхнего сектора вертлужной впадины и головки бедра. 15 .11.2025 2002Малахо...
Монография: Архипов СВ. Связка головки бедренной кости: функция и роль в патогенезе коксартроза (2023).
4.2 Биомеханика тазобедренного сустава с учетом функции связки головки бедренной кости
С учетом
выявленной роли ligamentum capitis femoris предложены коррективы в существующие
представления о биомеханике ортостатических поз, ходьбы и расчеты усилий, возникающих
в области тазобедренного сустава.
Условие равновесия таза в напряженной
одноопорной ортостатической позе и начале одноопорного периода шага изображено
на рисунке 14. Используя средние данные о размерах элементов таза и
тазобедренного сустава, а также соотношение плеч действующих сил, мы получаем
возможность произвести расчет усилий в области тазобедренного сустава.
Масса нижней
конечности составляет в среднем 18,1% [62] или 12,670 кг при общей массе тела 70 кг. Значит, масса тела,
расположенная выше опорной головки бедренной кости, в одноопорной
ортостатической позе равна 57,330 кг. При ускорении свободного падения 9,815
м/с2, по формуле (1),
действующий вес тела – 562,693 Н. Плечо веса тела равно половине расстояния между центрами
тазобедренных суставов, таблица
15, и по нашим
данным, в среднем составляет 0,105 м. При соотношении плеча средней
ягодичной мышцы и плеча веса тела 1:2,40,
таблица 16, плечо средней ягодичной мышцы оказывается равно 0,044 м. С учетом ведущей роли
средней ягодичной мышцы в поддержании одноопорной ортостатической позы принято,
что ее плечо равно плечу отводящей группы мышц. Тогда по формуле (3) получаем
величину усилия отводящей группы мышц тазобедренного сустава, необходимого для
поддержания таза в равновесии в напряженной одноопорной ортостатической позе и начале одноопорного периода шага 1342,790 Н или 136,809 кг, что в
2,38 раза превышает
действующий вес тела. Полученное значительное усилие отводящей группы мышц
необходимо для поддержания таза в равновесии во фронтальной плоскости.
По
формуле (4) результирующая сила, действующая на верхний сектор
головки бедренной кости в напряженной одноопорной ортостатической позе и начале
одноопорного периода шага, равна 1905,483 Н или 194,139 кг, что в 3,38 раза больше веса тела. Если принять, что диаметр
головки бедренной кости в среднем составляет 55,6 мм, таблица 15,
площадь верхнего ее сектора по формуле (13) будет составлять 0,00485 м2.
Расчетное давление на верхний сектор головки бедренной кости по формуле (14) достигает
392,883 кПа. Нивелирование повышенной нагрузки
на головку
бедренной кости в норме достигается тем, что напряженная одноопорная
ортостатическая поза поддерживается эпизодически, а продолжительность
одноопорного периода шага с повышенным напряжением отводящей группы мышц
составляет менее 10% от продолжительности целого шага.
Условие равновесия таза в ненапряженной
одноопорной ортостатической позе и середине одноопорного периода шага
изображено на рисунке 15. Для данного случая действующий вес тела его плечо и
плечо отводящей группы мышц, как и для напряженной одноопорной ортостатической
позы, составляет соответственно: 562,693 Н, 0,105 м и 0,044 м. Согласно данным таблицы 16, соотношение плеча веса тела и плеча силы
реакции ligamentum capitis femoris 1:0,35. Значит, длина ее плеча составляет в
нашем случае 0,037 м. При
снижении усилия отводящей группы мышц на 50% в ненапряженной одноопорной
ортостатической позе и одноопорном периоде шага до 671,395 Н, часть нагрузки
будет шунтироваться натяжением ligamentum capitis femoris.
Используя формулу (6),
получаем величину вертикальной составляющей силы реакции ligamentum capitis femoris
– 798,405 Н. Эта величина соответствует нагрузке на ligamentum
capitis femoris, эквивалентной 81,345 кг, что меньше ее прочности на разрыв,
которая по нашим расчетам в норме колеблется в пределах 143,0-640,8 кг. По формуле (7) получаем величину
результирующей силы, действующей на головку бедренной
кости в ненапряженной одноопорной ортостатической позе и середине одноопорного
периода шага 435,683 Н или 44,389 кг.
Она обусловлена тем, что часть
нагрузки шунтируется ligamentum capitis femoris. В рассматриваемом случае нагрузка воздействует
на весь медиальный сектор головки бедренной кости в соответствии с рисунком 15.
Его площадь по формуле (13) будет равна 0,00485 м2, а
давление по формуле (14) составит 89,831 кПа.
Максимальная нагрузка на шаровую пяту приходится на часть,
где располагается пятно контакта [60]. В
ненапряженной одноопорной ортостатической позе и одноопорном периоде шага
пятно контакта на головке бедренной кости имеет вид поверхности шарового слоя и
располагается по периферии ямки вертлужной впадины. Соответственно,
концентрация напряжений на малой площадке исключается. Медиальная часть головки
бедренной кости, где можно было бы ожидать максимальное давление, располагается
напротив ямки вертлужной впадины и выведено из-под критической нагрузки, что
исключает концентрацию механических напряжений.
При анализе
биоэлектрической активности мышц тазобедренного сустава отмечено, что в конце
одноопорного периода шага активность отводящей группы мышц существенно
снижается [10, 82, 99]. Это позволяет не учитывать ее усилие при расчете
нагрузок в области тазобедренного
сустава. В данном случае таз в равновесии поддерживается только силой
реакции натянутых связок, и прежде всего, ligamentum capitis femoris, формула
(8), рисунок 16, а тазобедренный сустав функционирует
как аналог рычага второго рода. Сила реакции ligamentum capitis femoris, удерживающая
таз в конце одноопорного периода
шага, рассчитанная по формуле
(9), составляет 1596,831 Н или 162,692 кг. По
формуле (10) результирующая сила, действующая при этом на головку бедренной
кости, равна 1034,138 Н или 105,363
кг, что больше
веса тела в 1,83 раза. Данная нагрузка преимущественно воздействует на нижний сектор головки
бедренной кости в соответствии с рисунком 16. Величина давления на
нижний сектор головки бедренной кости по формуле (14) составит 213,224 кПа. Компенсация данной нагрузки, приложенной к
головке бедренной кости, в норме достигается тем, что низкая активность
отводящей группы мышц в конце одноопорного периода шага наблюдается
приблизительно 15% от продолжительности целого шага.
Принципиальную
возможность поддержания таза в ненапряженной одноопорной ортостатической позе
только за счет натяжения ligamentum capitis femoris продемонстрировали наши
эксперименты на модели тазобедренного сустава. Натяжение в ненапряженной
одноопорной ортостатической позе и одноопорном периоде шага ligamentum capitis
femoris и наружных связок обеспечивает равномерное распределение нагрузки по суставным
поверхностям тазобедренного сустава. Выполненные расчеты показывают, что неизмененная ligamentum capitis
femoris способна выдержать вычисленные нагрузки в ненапряженной одноопорной
ортостатической позе, а также одноопорном периоде шага, и в норме имеет
достаточный запас прочности.
Горизонтальная составляющая
силы реакции ligamentum capitis femoris действует в соответствии с рисунком 17. По данным рентгенометрии,
средний угол наклона ligamentum capitis femoris во фронтальной плоскости равен
61,1±3,2°, таблица 16. В ненапряженной одноопорной ортостатической позе и
средней фазе одноопорного периода шага, по
формуле (11), горизонтальная составляющая силы реакции ligamentum capitis femoris находится
в пределах 384,246-500,838 Н или
39,148-51,027 кг. В конце одноопорного периода шага, по формуле (11), горизонтальная составляющая силы реакции
ligamentum capitis femoris равна 768,502-1001,690 Н или 78,298-102,057 кг. При уменьшении угла наклона
ligamentum capitis femoris горизонтальная составляющая увеличивается.
Горизонтальная
составляющая усилия отводящей группы мышц действует в соответствии с рисунком 18. Средний
угол отклонения линии действия средней ягодичной мышцы, основной в отводящей
группы мышц тазобедренного сустава, –
8,6±2,7°, таблица 16. Из
формулы (12), горизонтальная составляющая усилия средней ягодичной мышцы равна
384,246-500,838 Н или
16,664-31,878 кг. Угол между
вертикалью и равнодействующей мышечных усилий отводящей группы мышц тазобедренного
сустава составляет 21° [91]. Тогда горизонтальная
составляющая отводящей группы мышц равняется 481,212 Н или 49,028 кг. В
ненапряженной одноопорной ортостатической позе и средней фазе одноопорного
периода шага горизонтальная
составляющая ее усилия уменьшается до 69,014-131,557 Н или 7,031-13,403 кг. Горизонтальная составляющая общего усилия отводящей группы
мышц оказывается равна 240,606 Н или 24,514 кг.
Кроме экспериментальных и клинических доказательств участия ligamentum
capitis femoris в перераспределении нагрузки в тазобедренном суставе,
выявляются морфологические и рентгенологические. Одним из таковых является
медиальная часть второй системы трабекул. С нашей точки зрения, это
материальное свидетельство присутствия
нагрузки на нижнюю полусферу головки бедренной кости, рисунки 14, 15. Данная система противодействует давлению,
возникающему при стопорении тазобедренного сустава в ненапряженной одноопорной
ортостатической позе, середине и конце одноопорного периода шага, а также в
асимметричном двуопорном ортостатическом положении.
Измерения, выполненные по рентгенограммам, таблица 15, показали, что в норме имеется отличие между шириной рентгеновской суставной щели в верхнем и нижнем секторе тазобедренного сустава. Ширина рентгеновской суставной щели обусловлена толщиной суставных хрящей сопряженных суставных поверхностей. При интраоперационных исследованиях отмечено, что толщина хрящевого покрова в верхнем секторе головки бедренной кости была больше, чем в нижнем, приблизительно на 0,5 мм. С нашей точки зрения это является морфологическим доказательством наличия эпизодов интенсивного сжатия нижних секторов суставных поверхностей, прежде всего в конце одноопорного периода шага.
««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»
Автор
Архипов С.В. – кандидат медицинских наук, врач-хирург, травматолог-ортопед.
Цитирование
Архипов С.В. Связка головки бедренной кости: функция и роль в патогенезе коксартроза; 2-ое изд., испр. и доп. Йоэнсуу: Издание Автора, 2023. (Arkhipov S.V. Ligament of head of femur: function and role in the pathogenesis of coxarthrosis. 2nd rev. ed. Joensuu: Author's Edition, 2023. [In Russian])
Примечание
В отличии от печатной версии в настоящем электронном варианте произведена замена научных аббревиатур на полные термины.
Автореферат и презентация диссертации на нашем ресурсе:
- Архипов СВ. Роль связки головки бедренной кости в патогенезе коксартроза: автореферат диссертации кандидата медицинских наук. Москва, 2012. 19 с. researchgate.net
- Доклад соискателя ученой степени и презентация (2013)
Приобретение
PDF версия размещена на платформах GooglePlay и Google Books
Ключевые слова
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, биомеханика, тазобедренный сустав, коксартроз, патогенез, вертикальная поза, ходьба, механическая модель
NB! Добросовестная практика использования: копирование для целей критики, обзора, комментариев, исследований и частного изучения в соответствии с Законами об авторском праве: Copyright Laws of the US: 17 U.S.C. §107; Copyright Law of the EU: Dir. 2001/29/EC, art.5/3a,d; Copyright Law of the RU: ГК РФ ст.1274/1.1-2,7.