Hip biomechanika

Video: biomechaniky vnitřní stehenní svaly ^ _ ^ Anatomie a 3D analýza cvičení

kyčel má 3 stupně volnosti, protože umožňuje kyčle pohyb ve směru předozadním ve směru zpětného pohybu (kolmo k prvnímu směru), a otáčející se kolem svislé osy otáčení, který poskytuje všechny stop (prsty vpřed a do stran). Je třeba poznamenat, že všechny tyto pohyby jsou omezeny na vazů. V každém kroku nohu, který podporuje osobu, otáčí vzhledem k pánvi asi 1 radián (57 °). Tak kloubní povrch stehenní kosti (hlava), jejíž poloměr je přibližně 2 cm, se posouvá podél povrchu jamky a cestu probíhá přibližně rovná poloměru (2 cm).

V souladu s tvarem kyčelního kloubu a stavu okolní tkáně, je maximální celková amplituda pohybu flexe-prodloužení 140 °, adduction-únosu - 75 ° otáčení a - 90 °. Při chůzi používají pohyby amplitudy v kyčelním kloubu je mnohem méně potenciálně možné: flexor a extensor hnutí nepřesáhne 50 - 60 ° s minimální ovládací, zatahování a rotace. V každodenním životě, je maximální zatížení motoru, který připadá na kyčelní kloub, spojený s obouvání nebo ponožky, a obecně vyžaduje asi 160-170 ° celkovou celkovou pohyblivost, která zahrnuje flexi, únosu a vnější rotaci.

Kontaktní tlak v kyčelním kloubu.

Biomechanika kyčelního kloubu je složitá a liší se v závislosti na poloze osoby chůzi, sám, pod napětím. Rozlišit dvojitě kroku fázi, kdy je zátěž rovnoměrně rozdělena mezi dvěma klouby, a to buď jednotlivě-fázi, kdy je tělesná hmotnost přerozděleného na jedné noze. V tomto kroku fáze zase vyčlenila prostředky na podporu paty na celé chodidlo a zatlačte přední části (prsty). Klouby mají velmi velkou zátěž, stupeň, který závisí na hmotnosti a rychlosti pohybu. Tak, při chůzi se rychlostí 1 m / s zatížení kyčelního kloubu je 6 kN, což je mnohem více váhy osoby.

HA Janson průměru literaturu citovanou v parametrech zatížení (P - tělesná hmotnost bez ložiska končetiny), na kyčelním kloubu za různých podmínek: při zkoušce na flexe kyčelního kloubu s narovnanou kolenní zatížení je 2,0 F s tím, že koleno ohnuté - 1,0 P, v prodloužení - 2,0 P na únosu - 0,6 P, v sedě - 0,1 P, zároveň se opírá na obou nohách - 0,3 P, se opírá o této noze - 2,4 P, zatímco se pohybuje v normálním krokem na rovnou plochu - 2,0 P, výstupu a sestupu podél nakloněné roviny - 2,5 P při rychlé chůzi - 4,3 R.

Při zatížení stoje prochází celý povrch kloubu kyčelního kloubu kloubní jamky a asi 70 až 80% z hlavice stehenní kosti, je v kontaktu s kloubní dutiny. Pouze dolní povrch hlavice a oblast kolem fovea capituli femoris jsou fyzická zátěž, která odpovídá umístění kruhového vazu a bedra tukového polštáře ve fossa acetabuli. Při chůzi při pohybu kyčelního kloubu acetabula oblouku (střecha) není s přetrvávajícími zatížení a pouze přední a zadní část opěrky hlavy kontaktu s ním. Použití měření kyčelního kloubu endoprotézou, jsme dospěli k závěru, že přítlačná část caudineural jamka pacienta při vstávání ze židle byl více než 18 MPa. Tento přechod z režimu částečného kontaktu v kloubu na plnou pohybu u nohou podpory je příčinou změn v oblasti zatížení na povrchu hlavice během chůze.

Pokud existuje diskongruentnosti při chůzi lze vytvořit kontaktní plochu s vysokým tlakem. Nicméně, toto nenastane, jako výsledek deformace dvou vrstev kloubní chrupavky a subchondrální podkladových zvyšuje kostní jako kontaktní plochy, a shodnost kloubních povrchů. Tak diskongruentnost ve společném pohybu fáze pohybuje v shodnost s podporou na nohou, což umožňuje kyčelní kloub efektivněji distribuovat velké zatížení síly, ale vytváří vysoký tlak v kyčelním kloubu při chůzi - více než 21 MPa. Tento vysoký tlak je dobře snášen zdravého kyčelního kloubu, ale přítomnost dysplázie pravidelnému společnému přetížení stejné kostní části vedou k rozvoji degenerativních změn. Kromě toho, není prakticky důležitá otázka: zajištění přenosu vymazání z plastických hmot „nečistoty“, není tento tlak je faktor v tkáni obklopující nohu a kloubní jamky, po kloubu.

Rozložení sil v kyčelním kloubu.

Obecné myšlence rozdělení sil působících v kyčelním kloubu je možno získat statistické analýzy vektorů sil, působících na spoji v jedné rovině, zatímco opěrné nohy. Dvě jiné metody výpočet předpokládá přímé měření implantovaných zařízení nebo matematického modelování namáhání kloubů známým způsobem. Výzkum o rozdělení zátěže v kyčelním kloubu je důležité, aby bylo možné lépe pochopit funkci normálních a nemocných kloubů, patogeneze patologického procesu v kyčelním kloubu, vymyslet nejlepší způsob léčby, pokud jde o výběru nejlepší z implantátu, možnost opravného osteotomie a vypracování individuálního rehabilitačního programu.

Použití Planar statická analýza, rozdělení zatížení kyčelního kloubu může být reprezentován jako jednoduchý pákového systému. Ve stoje s podporou na obou nohách střed těla gravitace prochází Thx a Thxi pohonu. Kolmá klesl z tohoto bodu na horizontální linii spojující středy otáčení (CR) femorální hlavice, rozděluje ho na dva stejné rameno (obr. 1). Pokud se tělesná hmotnost (58,7 kg) snižuje o odečtením hmotnosti nohy do 36,8 kg, hmotnost rovnající se 18,4 kg, působí na jedné hlavě stehenní kosti.

Při jednotlivě těžiště poloha je posunuta dolů k úrovni LIII LIV-a chůzi mění svou polohu v souladu s krokem fáze. V tomto případě je hlava stehenní kosti jsou dva základní síly (obrázek 2) síla K - tělesná hmotnost minus hmotnost opěrných noh - vertikálně působící prostřednictvím páky b- síla F, která je definována usilí svaly, které podporují pánev a celého těla v rovnováze, platí CR na hlavě pomocí pák dolů pánve dolů a bočně. Poměr mezi rameny a a b je 1: 3. Znalost hodnoty pákového efektu a, b, lze vypočítat velikost výsledné síly R, které působí na hlavice stehenní kosti a součtu velikosti tělesné hmotnosti a svalové síly vyrovnávající ji. Pokud jednobodové fáze množství krok působící síly vzájemné otáčení středu hlavy je rovna nule, tj. A = M x K x b.

Svalové síly M je složena z akčních Pelvoux-trohanternoy skupin svalů a páteře kruralnoy. Pelviotrohanternaya skupina zahrnuje mm. gluteus medius a minimus, m. piriformis, m. iliopsoas. Jejich výsledná síla je v velkého trochanteru a je směrován pod úhlem 29,3 ° směrem dolů a směrem ven. Spinální kruralnuyu skupina obsahuje m. tensor fascia lata, m.rectus femoris, m.sartorius, jeho výsledná síla nachází v menším trochanteru pod úhlem 5,5 °, směřuje dozadu a mediálně. Celková výsledná síla M rozšiřuje směrem dolů dovnitř směrem ven a svírá úhel 21 ° se svislou linii.

Síla M mohou být také přítomny ve formě dvou složek: síla Pm směřuje svisle dolů a nutí Qm - vodorovně v příčném směru. To znamená, že střed otáčení hlavice kyčelního kloubu stehenní kosti následující síly působí: pm a R - vertikální i kaudálním směru a Qm - v horizontální a boční (obrázek 3).

Obr. 1. Rozložení zatížení kyčelních kloubů, zároveň se opírá o obě nohy: K - hmotnost karoserie kromě hmotnosti obou dolních končetin, ČR - středu otáčení hlavice stehenní kosti. (Bombelli R., 1993).

Obr. 2. Síla působící na kyčelním kloubu s jednobodovou roztečí fázi lze rozdělit do dvou částí: K - hmotnost skříně kromě hmotnosti konečných aktů vertikálně pevnosti rameno B abduktor M podporuje pánevní rovnováhu a působí na střed otáčení ČR pákou. V rovnovážném stavu pánve k b = M x x a. (Bombelli R., 1993).

Obr. 3. Vertikální síla R, která působí na jeho dvě složky - Pm (síla jamka tlak na hlavě) a Qm (síla zaměřen na posun hlavice stehenní kosti směrem ven), vyrovnané proti síle země protitlaku R1, který, podle pořadí, ukazuje svislé složky P a vodorovný D. Všechny komponenty působící síly jsou v rovnováze pouze tehdy, když horizontální sklon acetabula.

Paralelní ovládací síla Pm a K jsou přidány, což má za následek výsledné síly R, který směřuje v úhlu 15,4 ° vzhledem k vertikální linii. Tato síla je na rozdíl od rovného a opačně orientované síly R1, který tlačí na hlavu do acetabula. Na druhé straně, šikmo orientovaná síla R 1 může být reprezentována dvěma faktory: Síla, zatažení hlavy v kloubní jamky (Qm) a lisovací hlavou síly (F). Každá z těchto sil proti ekvivalentní ale opačně složky síly výsledné síly R. Je důležité vidět rozdíl mezi výsledné síly R a R1. Síla R směřuje do středu hlavy a není závislá na poloze a sklonu acetabulární dutiny kyčelního kloubu. To je proti síly R1 - tento zpětný tlak nutí hlavice stehenní kosti a kloubní jamky, a působí přímo přes střechu acetabula: Q přítlačné síly směřuje rovnoběžně s povrchem chrupavky a síla F - kolmo k povrchu. Jejich velikost a směr závisí na sklonu acetabula. Pouze tehdy, když tělo jamky je horizontální, všechny čtyři síly jsou v rovnováze. Je-li nastavena kloubní jamka má kraniolateralnuyu sklon (s dysplazie jamky), síla Q zmenšuje a síla převládá Qm, navržen tak, aby posun hlavice stehenní kosti z kloubní jamky. S klesající síla Q dochází kompenzační zvýšení lisovací síly hlavy R.

Je to právě tato nerovnováha sil vede k postupnému subluxace hlavice stehenní kosti s tvorbou osteofytů z nižší-vnitřního povrchu hlavice stehenní kosti. Když kraniomedialnoy sklon jamky (účinky spodní acetabulární lomové nebo revmatoidní artritida), zvyšuje sílu Q, navržený posunout hlavu dovnitř, a síla P klesá (obr. 4, 5).

Důležitým faktorem při posuzování biomechanické předpoklady pro rozvoj mnoha patologických procesech kyčelního kloubu je analýza vzorce rovnosti točivého momentu. Protože vzdálenost mezi velkého trochanteru a středu stehenní otáčení hlavy (to je pozorováno u coxa Valga, hip zkrácení v důsledku traumatu nebo předchozí onemocnění Legg-Calve-Perthesova et al.) Se redukuje na rameno, a který vede k úměrnému zvýšení svalové síly M, a celková síly, R a R 1, působící na kyčelního kloubu (podle vzorce R = R x b / a).

Pokud je vzdálenost mezi velkého trochanteru a středu otáčení hlavice stehenní kosti (coxa vara) vzrostl rameno páky výsledné síly svalů, a proto snižuje velikost výsledné síly svalů M.

Flexe předních společný kontrakturu s venkovní instalaci nohou, nejčastější v koxartrózy, způsobuje výrazné zvýšení zatížení kyčelního kloubu. Zároveň je pánevní vychýlení, což se spoléhat na poraněnou nohou do větší posunutí těžiště v nereferenční straně dolní končetiny. To zvyšuje rameno pacienta těžiště páky, a tím i moment síla K x b. V souladu s kloubem nalézt rovnováhu mezi potřebou větší svalovou sílu F, což v konečném důsledku zvyšuje celkové zatížení kloubu.

Tyto principy a výpočty zatížení případech bok krytu implantace umělého kloubu (protézy). Zajímavé výsledky byly získány ve třech osách telemetrií po totální náhradou kyčelního kloubu. V poloze spoléhat na dvou nohách, měřená zatížení kloubu se rovná tělesné hmotnosti. Jednotlivě zatížení noha 2 odpovídal 1 špiček zatížení hmotnost pozorovaných při chůzi a rovnou 2 až 6, 2, 8 hmotnostních TEDA. Telemetrické měření ukázala vzhled velké síly kroutit v oblasti hlavy a krku protézy s rotačními pohyby - jejich hodnota je vyšší než 22 N x m.

Obr. 4. Když se šikmé uspořádání jamky rovnováha sil je přerušeno. Je-li kraniolateralnoy sklon (a) převládají síly, směřující k posun hlavice stehenní kosti z acetabula vpadiny- kraniomedialnom místě na kloubní povrch jamky (c) se zvyšuje síla G, což vede k nadměrným tlakem hlavy v mediálním směru ve srovnání se zdravou kloubu (b) , (R. Bombelli, 1983).

Obr. 5. Rentgenové snímky a skiagraf pacienta S. s výstupkem koxartrózy. Rozvoj degenerativních změn přispěly k přetížení spoje kvůli sklonu kraniomedialnoy jamky po špatném ACCRETe zlomeninu svého dna.

RM Tikhilov, VM Shapovalov
RNIITO ně. RR Vreden, St. Petersburg

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné