Hip biomehanike

Video: Biomehanika unutrašnje butine ^ _ ^ Anatomija i 3D analiza vježbe

kuk ima 3 stepena slobode, jer omogućava kretanje kuka u smjeru anteroposteriornom u smjeru povlačenje (okomito na prvi smjer) i rotira oko vertikalne ose rotacije pružanja svih noge (prsti naprijed i bočno). Treba napomenuti da su svi ovi pokreti su ograničeni na ligamenata. Na svakom koraku stopala, koja podržava osobe, rotira u odnosu na karlicu oko 1 radijan (57 °). Tako zglobnu površinu femura (glava), čiji je radijus je oko 2 cm, klizi po površini čašice i put proteže približno jednaka njegovoj radijus (2 cm).

U skladu sa oblikom zgloba kuka i stanje okolnog tkiva, maksimalna ukupna amplituda pokreta fleksije-produžetak 140 °, addukciji-otmica - rotacije 75 ° i - 90 °. Prilikom hodanja koristi amplituda kretanja na zgloba kuka je mnogo manje potencijalno moguće: fleksora i ekstenzora kretanja ne prelazi 50 - 60 ° sa minimalnim aktiviranjem, povlačenje i rotacije. U svakodnevnom životu, maksimalno opterećenje motora, koji pada na zgloba kuka, u vezi sa stavljanjem na cipelama ili čarape, i općenito je potrebno oko 160-170 ° ukupno ukupno mobilnost, što uključuje fleksije, otmica i eksterne rotacije.

Kontaktni pritisak u zgloba kuka.

Na biomehaniku zgloba kuka je složen i varira ovisno o položaju osoba šetnje, sam, pod stresom. Razlikovati dvostruko-korak faze kada je opterećenje ravnomjerno između dva zglobova, i pojedinačno-fazu kada tjelesne težine se redistribuira na jednoj nozi. U ovom koraku fazi, pak, izdvajaju podrška na podršku peta na celo stopalo i gurnite prednji deo stopala (prstima). Zglobova imaju vrlo veliki teret, od kojih je stupanj zavisi od težine i brzine kretanja. Tako, dok je išla brzinom od 1 m / s opterećenje zgloba kuka je 6 kN, što je znatno više težine osoba.

HA Janson prosjeku literatura citirana u parametara opterećenja (P - tjelesne težine bez imajući ekstremiteta) na zgloba kuka pod različitim uvjetima: u testu na zajedničkim fleksije kuka sa ispravio opterećenje koljena je 2.0 F, s koljena u fleksiji - 1,0 P, u produžetak - 2.0 P na otmicu - 0,6 P, u sjedećem položaju - 0,1 P, a oslanjajući se na obje noge - 0,3 P, oslanjajući se na ovu nogu - 2.4 P, dok se kreće u normalnim tempom na ravnu površinu - 2.0 P, uspon i spuštanje uz strmu ravan - 2.5 P u brzom hodanju - 4.3 R.

U tereta stojećem položaju prolazi kroz cijelu zglobnu površinu zgloba kuka acetabuluma i oko 70 - 80% od glave femura u kontaktu sa glenoid šupljine. Samo donjoj površini od glave femura i prostor oko Fovea capituli femoris su fizičkim opterećenjem koje odgovara lokaciji okruglog ligamenta i butinu masti table u jami acetabuli. Kada hoda prilikom kretanja u zglob kuka acetabuluma luk (krov) se nemaju iskustvo održava opterećenje, a samo prednji i zadnji kontakt podrške glavu s njim. Koristeći mjerenje endoproteze, utvrdili smo da je kontaktni pritisak odjeljak caudineural čašice od pacijenta kada diže iz stolice je više od 18 MPa. Ovaj prelazak iz parcijalnih kontakt u zajedničkom punom pokretu na noge podrške je uzrok varijacija u zoni opterećenja na površini glave femura u toku hoda.

Ako postoji diskongruentnosti u hodu mogu biti kreirani kontaktna površina sa visokim pritiskom. Međutim, to ne dogodi, kao posljedica deformacije dva sloja zglobne hrskavice i osnovni subchondral kost se povećava kako se kontaktna površina, i podudarnosti zglobne površine. Tako diskongruentnost u zajedničkom fazi pokreta kreće u podudarnost uz podršku na stopalima, omogućavajući zgloba kuka da efikasnije distribuirati velike sile opterećenja, ali stvara visoki tlak u zgloba kuka u šetnju - više od 21 MPa. Ovaj visoki pritisak dobro podnose zdravog zgloba kuka, ali prisustvo displazije zajedničkog redovnog preopterećenja iste kosti dio dovode do razvoja degenerativnih promjena. Osim toga, tu je praktično važno pitanje: pružanje transfer brisanje polietilenskih proizvoda "krhotina" nije taj pritisak je faktor u tkivu oko stopala i čašice, nakon artroplastike.

Distribuciju snage u zgloba kuka.

Generalna ideja distribucija sile koje djeluju u zgloba kuka može se dobiti statističke analize vektora sile koje djeluju na zajedničkom u jednoj ravni, dok nogu podršku. Dva druga metoda izračunavanja pretpostavlja direktno mjerenje implantiranih uređaja ili matematičko modeliranje stresa na zglobove u poznatom način. Istraživanje o raspodjeli opterećenja u zgloba kuka je važno kako bi se bolje razumjeli funkciju normalnog i bolesnih zglobova, patogenezi patološkog procesa u zgloba kuka, da rade ono najbolje metode liječenja u smislu izbora najbolje od implantata, mogućnost korektivne osteotomije i izrada programa individualne rehabilitacije.

Koristeći Planar statička analiza, distribucija opterećenja zgloba kuka mogu biti predstavljeni kao jednostavan sistem poluge. U stojećem položaju uz podršku na oba stopala centar tijela gravitacije prolazi kroz Thx i Thxi pogon. A normalna pao od ovog trenutka na horizontalnu liniju koja povezuje centara rotacije (HR) femoralne glave, dijeli ga na dva jednaka ramena (Sl. 1). Ako tjelesnu težinu (58,7 kg) smanjena za oduzimanjem težine noge na 36,8 kg, masa jednaka 18,4 kg, djeluje na svaku glavu femura.

Kada pojedinačno težišta položaj se pomiče do nivoa od LIII-LIV, i hodanje mijenja svoju poziciju u skladu sa korak faze. U ovom slučaju, glava femura su dvije osnovne sile (slika 2.) Force K - tjelesne težine minus težinu nogu podrške - vertikalno djelujući kroz poluge B- sila F, koji je definiran napore mišiće koji podržavaju zdjelice i cijelo tijelo u ravnoteži, važi CR na glavu poluge niz karlice dole i bočno. Odnos između jednog oružja i b je 1: 3. Znajući vrijednost poluge i b, može se izračunati veličinu rezultanta sila R, koja djeluje na glave femura i zbira veličine tjelesne težine i mišićne snage protivtežu to. Ako single-point faza korak iznos djeluje sila relativne rotacije glave jednaka nuli, i.e. A = M x K x b.

Snaga mišića M se sastoji od akcije Pelvoux-trohanternoy grupe mišića i spinalne kruralnoy. Pelviotrohanternaya grupu spadaju mm. gluteus medius i minimus, m. piriformis, m. iliopsoas. Njihova rezultanta sila je u većem trochanter i usmjerena je pod uglom od 29,3 ° prema dolje i prema vani. Spinal kruralnuyu grupu čine m. tenzor fascije lata, m.rectus femoris, m.sartorius, njegova rezultanta sila nalazi u manjoj trochanter pod uglom od 5,5 °, u režiji posteriorno i medijalno. Ukupnog rezultanta sila M proteže naniže unutra prema van i čini kut od 21 ° s vertikalnom linijom.

Sila M može biti prisutan u obliku dvije komponente: sila Pm je usmjeren okomito prema dolje i prisiliti Qm - horizontalno u bočnom smjeru. Dakle, centar rotacije zgloba kuka glava akta snage femura sljedeće: Pm i R - vertikalna i kaudalni pravac i Qm - u horizontalnom i bočnih (Slika 3.).

Sl. 1. Distribucija opterećenja na hip zglobova, a oslanjajući se na oba stopala: K - masa tijela, osim težine i donjih ekstremiteta, CR - centar rotacije femoralne kosti glave. (Bombelli R., 1993).

Sl. 2. Silu koja deluje na zgloba kuka s jedne točke faza teren se može razložiti na dvije komponente: K - masa tijela, osim težine konačnog akata vertikalno snagom ruku B- otmičar mišića M podržava karlice ravnotežu i djeluje na centra rotacije CR strane poluge. U ravnoteži karlice K b = M x x a. (Bombelli R., 1993).

Sl. 3. Vertikalna sila R, koji posluje u svoje dvije komponente - Pm (sila čašice pritisak na glavu) i Qm (sila usmjerena na offset glave femura prema vani), uravnotežen protiv sila na zemlji povratnog R1, koji, pak, pokazuje vertikalna komponenta P i horizontalne P: Sve komponente glumačke snage u ravnoteži samo onda kada horizontalni nagib čašice.

Paralelno radna snaga Pm i K se dodaju, što rezultira rezultanta sila R, koja je usmjerena pod uglom od 15,4 ° prema vertikali. Ova sila se protivi jednaka i suprotno usmjerena sila R1, koji gura glavu u čašice. S druge strane, koso usmjerena sila R1 može biti predstavljena dva sile: sila uvlači glavu u čašice (QM) i kompresije glave sila (F). Svaki od ovih snaga protive ekvivalent ali suprotno usmjerene komponente snagu rezultanta sila R. Važno je da se vidi razlika između rezultanta sila R i R1. Sila R usmjerena u centar glave i ne zavisi od položaja i nagiba acetabular šupljinu zgloba kuka. To se protivi sila R1 - ovo povratni pritisak primorati glave femura i acetabuluma, a djeluje direktno kroz krov čašice: Q pritiskom sila usmjerena paralelno na površinu hrskavice, a sila F - upravno na površinu. Njihova veličina i smjer ovise o nagibu čašice. Tek kada je horizontalna tijelo čašice, sve četiri sile su u ravnoteži. Ako se postavi čašice ima kraniolateralnuyu nagib (sa displazija acetabuluma), moć Q smanjuje i sila prevladava Qm, dizajniran da prebaci glave femura iz acetabuluma. Sa smanjenjem sila Q javlja kompenzacijske povećanje sile kompresije glave R.

To je to neravnoteže moći dovodi do progresivnog subluksacija glave femura s formiranjem osteophyte nižeg unutrašnje površine glave femura. Kada kraniomedialnoy nagib čašice (efekti dno acetabular fraktura, ili reumatoidni artritis) povećava sila Q, tako da prebaci glavu unutra i sila P smanjuje (Sl. 4, 5).

Važan faktor u procjeni biomehaničke preduvjete za razvoj mnogih patoloških procesa zgloba kuka je analiza formule jednakosti momenta. Kao udaljenost između veće trochanter i centar rotacije glave femura (ovo je uočena u Coxa valga, hip skraćenje zbog traume ili prethodne bolesti Legg-Calve-Perthes i dr.) Je smanjena za rame i što dovodi do proporcionalnog povećanja mišićne snage M, a ukupna snage R i R1, djelujući na zgloba kuka (prema formuli R = R x B / a).

Kada je udaljenost između veće trochanter i centar rotacije glave femura (Coxa vara) povećan poluge rezultanta snagu mišića, a samim tim smanjuje veličinu rezultanta snagu mišića M.

Fleksije vodeće kontrakture zgloba s postavljanje na otvorenom stopala, najčešće u koksartroza, uzrokuje značajno povećanje opterećenja na zgloba kuka. U isto vrijeme postoji karlice asimetrije, što je rezultiralo u oslanjajući se na povređenu nogu u većem raseljavanje težišta u nereferentno strani donjih ekstremiteta. Ovo povećava rame pacijenta gravitacije poluge, a time i trenutak sile K x b. U skladu sa zajedničkim uravnotežiti potrebu veće M snagu mišića, što u konačnici povećava ukupnu opterećenje na zglobu.

Ovi principi i proračun opterećenja na slučajevima poklopac hip implantacije umjetni zajednički (proteze). Zanimljivi su rezultati dobiveni Trosni telemetrija nakon totalne zamjene kuka. U poziciju da se oslanja na dvije noge, izmjerene opterećenje na zajedničkom jednaka tjelesne težine. Pojedinačno tovarom noga 2 odgovara 1 težina vršnog opterećenja u obzir tokom hoda i jednak od 2 do 6, 2, 8 težina TEDA. Telemetrijski mjerenja pokazala pojavu velikih sila na obrt u glavi i vratu proteze s rotacijskim kretanjem - njihova vrijednost je više od 22 N x m.

Sl. 4. Kada se odnos snaga je slomljena kosi raspored čašice. Kada se kraniolateralnoy nagiba (a) dominiraju snage usmjerene na offset glave femura iz acetabuluma vpadiny- kraniomedialnom lokacija na zglobne površine čašice (c) povećava sila G, što dovodi do prevelikog pritiska glavu u medijalni smjeru u odnosu na zdrave zajednički (b) . (R. Bombelli, 1983).

Sl. 5. Radiografija i skiagraph pacijent S. sa zazora izmedju koksartroza. Razvoj degenerativnih promjena doprinijeli preopterećenja zgloba zbog nagiba kraniomedialnoy čašice nakon pogrešne srasti frakture nju dna.

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

Udio u društvenim mrežama:

Povezani