Biomecanica sold

Video: Biomecanica mușchii coapsei interne ^ _ ^ anatomie si 3D exerciții de analiză

șold are 3 grade de libertate, deoarece permite mișcarea de șold în direcția anteropoaterioara în direcția de retragere (perpendiculară pe prima direcție) și se rotește în jurul unei axe de rotație verticală oferind tuturor picioarelor (degetele de la picioare înainte și lateral). Trebuie remarcat faptul că toate aceste mișcări sunt limitate la ligamentele. La fiecare pas piciorul, care sprijină persoana, rotită în raport cu pelvis aproximativ 1 radian (57 °). Astfel, suprafața articulare a femurului (cap), a cărui rază este de aproximativ 2 cm, alunecă de-a lungul suprafeței acetabulului și calea se extinde aproximativ egală cu raza sa (2 cm).

În conformitate cu forma articulației șoldului și starea țesutului înconjurător, amplitudinea maximă totală a mișcărilor de flexie-extensie de 140 °, aducție-abducție - 75 ° rotație și - 90 °. Când mersul pe jos mișcări de amplitudine folosite la articulația șoldului este mult mai puțin potențial posibil: flexor și mișcarea extensor nu depășește 50 - 60 °, cu o acționare minimă, retragere și de rotație. În viața de zi cu zi, sarcina maximă a motorului, care cade pe articulația șoldului, asociată cu punerea pe pantofi sau șosete, și în general necesită circa 160 - 170 ° mobilitate totală totală, care include flexie, abducție și rotație externă.

Presiunea de contact în articulația șoldului.

Biomecanica articulației șoldului este complexă și variază în funcție de poziția unei persoane de mers pe jos, singur, în condiții de stres. Distinge dublu pas fază atunci când sarcina este distribuită în mod egal între cele două articulații și individual faze când greutatea corpului este redistribuit pe un picior. În această etapă, fază, la rândul său, aloca sprijin pe suportul de călcâi pe piciorul întreg și împingeți antepiciorului (degete). Rosturile au o sarcină foarte mare, al căror grad depinde de greutatea și viteza de deplasare. Astfel, în timp ce mersul pe jos, la o viteză de 1 m / s sarcină pe articulația șoldului este de 6 kN, care este mult mai persoană greutate.

HA Janson medie literatura citată în parametrii de încărcare (P - greutatea corpului fără a avea membrelor) pe articulația șoldului, în diferite condiții: în testul la articulația flexia șoldului cu sarcina genunchiului îndreptată este de 2,0 F, cu genunchiul flectat - 1,0 P, în extensie - 2.0 P la răpire - 0,6 P, într-o poziție șezând - 0,1 P, în timp ce bazându-se pe ambele picioare - 0,3 P, bazându-se pe acest picior - 2.4 P, în timp ce se deplasează într-un ritm normal pe o suprafață plană - 2.0 P, ascensiunea și coborâre a lungul planului înclinat - 2.5 P la mers rapid - 4.3 R.

Într-o poziție în picioare de încărcare suferă întreaga suprafață articulare acetabular articulației șoldului și aproximativ 70 - 80% din capul femural este în contact cu cavitatea glenoida. Numai suprafața inferioară a capului femural și zona din jurul femoris fovee capituli sunt de sarcină fizică care corespunde localizarea ligamentului rotund și coapsă pad grăsime în fosa acetabuli. Atunci când mersul pe jos în timpul mișcării în șold arc acetabulum comun (acoperiș), nu se confruntă cu sarcină susținută, și numai partea din față și din spate a capului suport contactului cu ea. Folosind măsurarea endoproteza șold comun, am stabilit că o presiune de contact secțiune caudineural acetabul a pacientului atunci când ridicați de pe scaun a fost mai mare de 18 MPa. Această tranziție de la contactul parțial în comun la mișcare deplină la picioarele suportului este cauza variațiilor în zona de încărcare pe suprafața capului femural în timpul mersului.

Dacă există diskongruentnosti în timp ce mersul pe jos poate fi creat zona de contact cu presiune ridicată. Cu toate acestea, acest lucru nu se produce, ca urmare a unor deformări ale celor două straturi ale cartilajului articular și care stau la baza creșterii osului subcondral ca zona de contact, și congruență suprafețelor articulare. Astfel diskongruentnost în articulația deplasează faza de mișcare în congruență cu suportul pe picioare, permițând articulația șoldului pentru a distribui mai eficient forțele de sarcină mare, dar creează o presiune ridicată în articulația șoldului în timpul de mers - mai mult de 21 MPa. Această presiune ridicată este bine tolerat de șold comun sănătoși, dar prezența displazie de suprasarcină regulate în comun a aceleiași porțiuni osoase duce la dezvoltarea de modificări degenerative. Mai mult decât atât, există, practic, importantă întrebare: furnizarea de transfer de produse din polietilena de ștergere „resturi“ nu este această presiune este un factor în țesutul din jurul piciorului și acetabul, după artroplastie.

Distribuția forțelor în articulația șoldului.

Ideea generală a distribuției forțelor care acționează în articulația șoldului pot fi obținute prin analiza statistică a vectorilor forțelor care acționează asupra articulației într-un plan, în timp ce piciorul de sprijin. Alte două metode de calcul presupune măsurarea directă a dispozitivelor implantate sau modelarea matematică a stresului asupra articulațiilor într-o manieră cunoscută. Cercetări privind distribuția sarcinilor în șold comune este importantă pentru a înțelege mai bine funcția articulațiilor normale și bolnave, patogeneza procesului patologic în articulația șoldului, pentru a lucra în cea mai bună metodă de tratament în ceea ce privește alegerea cea mai bună a implantului, posibilitatea osteotomie corective și elaborarea programului de reabilitare individuală.

Folosind analiza statică planară, distribuția sarcinii în articulația șoldului poate fi reprezentată ca un sistem de pârghii simplu. Într-o poziție în picioare cu sprijin pe ambele picioare centrul de greutate al corpului trece prin Thx și unitate Thxi. Un perpendicular a scăzut de la acest punct pe o linie orizontală care leagă centrele de rotație (CR) capete femurale, împarte în două umăr egale (Fig. 1). Dacă greutatea corporală (58,7 kg) a redus prin scăderea greutății picioarelor până la 36,8 kg, masa egală la 18,4 kg, acționează pe fiecare cap de femur.

Când singuri poziția centrului de greutate este deplasat până la nivelul de LIII-LIV și mersul pe jos își schimbă poziția în conformitate cu etapa de fază. În acest caz, capul femurului sunt două forțe de bază (figura 2) Forța K - greutatea corporală minus greutatea picioarelor de sprijin - care acționează vertical prin pârghie b- forța F, care este definit eforturile mușchilor care susțin pelvis și întregul corp în echilibru, valabil CR pe cap de pârghiile de jos a pelvisului în jos și lateral. Raportul dintre arme de foc și b este de 1: 3. Cunoscând valoarea unui levier și b, se poate calcula amplitudinea forței rezultante R, care acționează asupra capului femural și suma magnitudinii greutății corporale și a forței musculare contrabalansarea ea. În cazul în care un singur punct de fază cantitate pas care acționează forțe centrul de rotație relativă a capului este egală cu zero, adică A = M x K x b.

Rezistentei musculare M este compus din acțiune grupări Pelvoux-trohanternoy ale mușchilor și kruralnoy spinării. grup Pelviotrohanternaya include mm. gluteus medius și minimus, m. piriformis, m. iliopsoasului. forța lor rezultantă este în mare trohanter și este dirijat la un unghi de 29,3 ° în jos și spre exterior. grup kruralnuyu Spinal cuprinde m. tensor fascia lata, femoris m.rectus, m.sartorius, forța sa rezultantă situată în trohanter mai mică la un unghi de 5,5 °, regia posteriorly și medial. forța rezultantă totală M se extinde în jos în interiorul spre exterior și formează un unghi de 21 ° cu o linie verticală.

Forța M poate fi, de asemenea, prezenți sub forma a două componente: Pm forță este îndreptată în jos pe verticală și forța Qm - orizontal în direcția laterală. Astfel, centrul de rotație al capului articulației șoldului din femur următoarele forțe act: Pm și R - direcție verticală și caudal și Qm - în orizontală și laterală (figura 3).

Fig. 1. Distribuția sarcinii pe șold articulațiilor, în timp ce bazându-se pe ambele picioare: K - masa corpului cu excepția greutății ambelor extremități inferioare, CR - centrul de rotație al osului capului femural. (Bombelli R., 1993).

Fig. 2. Forța care acționează asupra articulației șoldului cu fază smoală singur punct poate fi descompusă în două componente: K - masa a corpului, cu excepția greutății actelor finale vertical prin rezistența brațului mușchiul abductor b- M sprijina echilibrul pelvine si actioneaza asupra centrului de rotație CR cu un levier. La echilibru pelvis K b = M x x a. (Bombelli R., 1993).

Fig. 3. Forța verticală R, care operează două componente ale sale - Pm (presiunea acetabul forță pe cap) și Qm (forță îndreptată spre offsetul capului femural spre exterior), echilibrată împotriva forței contrapresiunii pământului R1, care, la rândul său, arată componenta verticală P și orizontală Q. Toate forțele care acționează componente sunt în echilibru numai atunci când înclinarea orizontală a acetabulului.

forța de operare paralelă Pm și K sunt adăugate, care are ca rezultat o forță rezultantă R, care este dirijat la un unghi de 15,4 ° față de linia verticală. Această forță se opune forței egale și opuse de R1, care împinge capul în acetabul. La rândul său, orientat oblic forța R1 poate fi reprezentat de două forțe: forța de retragere a capului în acetabul (Qm) și o forță de compresie cap (F). Fiecare dintre aceste forțe se opun componente echivalente, dar orientate opus forță ale forței R. rezultante Este important să vezi diferența dintre R și R1 forțe rezultante. Forța R îndreptat spre centrul capului și nu depinde de poziția și înclinarea cavității acetabulare a articulației șoldului. Ea se opune forței R1 - această contrapresiune forța capul femural și acetabul și operează direct prin acoperișul acetabular: Q presare forță îndreptată paralel cu suprafața cartilajului, iar forța F - perpendicular pe suprafața. magnitudinea și direcția lor depinde de înclinarea acetabulului. Numai atunci când corpul acetabul este orizontal, toate cele patru forțe sunt în echilibru. Dacă este setat acetabul are înclinație kraniolateralnuyu (cu acetabul displazie), scade puterea Q, iar forța predomină qm, conceput pentru a deplasa capul femural de la acetabul. Odată cu scăderea forței Q are loc creștere compensatorie a forței de compresie a capului R.

Este acest dezechilibru de putere duce la subluxație progresivă a capului femural cu formarea osteophyte suprafeței inferioare-interioară a capului femural. Când kraniomedialnoy înclinare a acetabulului (efectele fracturii acetabulare de jos, sau artrită reumatoidă) crește Q forță, proiectat pentru a deplasa capul în interior, iar forța P scade (fig. 4, 5).

Un factor important în evaluarea premiselor biomecanice pentru dezvoltarea multor procese patologice ale articulației șoldului este analiza formulei egalității de cuplu. Deoarece distanța dintre trohanterului și centrul de rotație a capului femural (acest lucru se observă în valga coxa, sold scurtare din cauza traume sau boli anterioare Legg-Calve-Perthes et al.) Este redus umăr și ceea ce conduce la o creștere proporțională a puterii musculare M, iar totalul forţele R și R1, care acționează asupra articulației șoldului (conform cu formula R = R x b / a).

Când distanța dintre trohanterului și centrul de rotație a capului femural (coxa vara) a crescut brațul pârghiei forță musculară rezultantă, și în consecință scade amplitudinea forței rezultante a mușchiului M.

-Flexia lider contractura în comun cu instalarea în aer liber de picioare, cele mai comune în coxartroze, determină o creștere semnificativă a sarcinii pe articulația șoldului. În același timp, există o dezaxare pelvine, rezultând bazându-se pe piciorul vătămată într-o deplasare mai mare a centrului de greutate în partea nereferință a membrului inferior. Acest lucru crește umărul de greutate al pârghiei pacientului, și, prin urmare, momentul forței K x b. În conformitate cu articulația pentru a echilibra nevoia de o mai mare rezistenta musculara M, care în cele din urmă crește sarcina de ansamblu asupra îmbinării.

Aceste principii și calcule ale sarcinii pe cazurile de acoperire sold de implantare a unei îmbinări artificiale (proteze). Rezultate interesante au fost obținute prin telemetrie triaxial dupa inlocuire totala de sold. În poziția de a se baza pe două picioare, sarcina măsurată pe îmbinarea este egală cu greutatea corporală. Izolat încărca picior 2 corespundea 1 vârfurilor de sarcină în greutate observate în timpul mersului și egală cu de la 2 la 6, 2, 8 greutate TEDA. măsurătorile telemetrice au arătat apariția unor forțe mari să se răsucească în cap și gât protezei cu mișcări rotative - valoarea lor a fost mai mult de 22 N x m.

Fig. 4. În cazul în care dispunerea oblică a acetabulului balanța puterii este rupt. Când kraniolateralnoy înclinare (a) este dominat de forțe îndreptate spre offsetul capului femural din vpadiny- kraniomedialnom locația acetabul la suprafața articulară a acetabulului (c) crește forța G, ceea ce conduce la o presiune excesivă cu capul în direcția mediană în raport cu o articulație sănătoasă (b) . (R. Bombelli, 1983).

Fig. 5. Radiografiile și pacient skiagraph S. cu coxartroza Proeminență. Dezvoltarea modificărilor degenerative a contribuit la o supraîncărcare a îmbinării datorită înclinației kraniomedialnoy acetabul după fractură concrește greșită a fundul ei.

RM Tikhilov, VM Shapovalov
RNIITO-le. RR Vreden, St. Petersburg

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit