Hip biomehanika

Video: biomehanika unutarnje bedro mišići ^ _ ^ Anatomija i 3D analiza vježbe

kuk ima 3 stupnja slobode, jer omogućuje kretanje kuka u smjeru Anteroposteriorni u smjeru izvlačenja (okomito na prvi smjer) i rotira oko vertikalne osi rotacije koja pruža sve noge (prsti prema naprijed i bočno). Treba napomenuti da se svi ti pokreti ograničeni na ligamenata. Na svakom koraku nogu, koji podržava osobu, okretati u odnosu na zdjelicu oko 1 radijanima (57 °). Tako zglobne površine femura (glave), čiji je radijus je oko 2 cm, kliže duž površine acetabulum i naprijed proteže približno jednaka njegov radijus (2 cm).

U skladu s oblikom zgloba kuka i stanju okolnog tkiva, u najvećoj ukupnu amplitudu od fleksija-ekstenzija pokreta 140 °, navođenje-abdukcija - 75 ° rotacije i - 90 °. Kada hoda koriste amplituda pokreta na zglob kuka je mnogo manje potencijalno moguće: pregibač i ekstenzora pokret ne prelazi 50 - 60 ° s minimalnim aktivacije, uvlačenja i rotacije. U svakodnevnom životu, maksimalna opterećenja motora, koji pada na zglob kuka, povezan sa stavljanjem na cipele ili čarape, i općenito zahtijeva oko 160-170 ° ukupna ukupna mobilnost, što uključuje savijanje, otmicu i vanjsku rotaciju.

Pritisak kontakt u hip joint.

Biomehanici zgloba kuka je složen i ovisi o položaju osobe koja hoda, sam, pod stresom. Razlikovati dvostruko koraka faze kad opterećenje raspoređen ravnomjerno između dva zgloba, i jednostruko fazu kad tjelesne težine redistribuirati na jednoj nozi. U ovom koraku fazi, pak, izdvojiti podršku na pete potporu na cijelu nogu i gurnuti prednjem dijelu stopala (prsti). Zglobovi su vrlo veliki teret, od kojih je stupanj ovisi o masi i brzini kretanja. Tako, dok hoda brzinom od 1 m / s opterećenje na zglob kuka je 6 kuna, što je znatno više osoba težine.

HA Janson prosječno literaturi citiranoj u parametrima opterećenja (P - tjelesne težine bez ležaj ud) na zglob kuka pod različitim uvjetima: u test na savijanje kuka s ispravljenu opterećenjem koljena je 2.0 F, s koljena savinuta - 1,0 P, u produžetku - 2,0 P kod odvođenja - 0,6 P, u sjedećem položaju - 0,1 P, a pozivajući se na obje noge - 0,3 P, oslanjajući se na ovoj dionici - 2,4 P, dok se kreće u normalnim tempom na ravnu površinu - 2,0 P je uspona i spuštanja uz nagnutu ravnu plohu - 2.5 P na brzo hodanje - 4,3 R.

U opterećenja stojećem položaju prolazi cijeli zglobne površine zgloba kuka acetabulum i oko 70 - 80% od glave femura u kontaktu s glenoid šupljine. Samo je donja površina glave femura i područje oko foveju capituli femoris su fizička opterećenja koje odgovara položaju okruglog ligamenta i bedra masti jastučić u Fossa acetabuli. Kada hoda tijekom kretanja u zgloba kuka acetabuluma luka (krova) ne doživljava kontinuirana opterećenja, a samo prednji i stražnji dio kontakta glave podršku s njim. Koristeći mjerenje zgloba kuka endoproteze, utvrdili smo da je kontakt tlak sekcija caudineural acetabulum bolesnika kada se diže sa stolice je više od 18 MPa. Ovaj prijelaz iz djelomične kontakta na zglobu na punu pokretu na noge potporu je uzrok varijacija opterećenja zone na površini glave femura tijekom hodanja.

Ako postoji diskongruentnosti dok hodanje može biti stvoren dodirnu površinu s visokim tlakom. Međutim, to ne dogodi, kao posljedica deformacije dva sloja zglobne hrskavice i temeljnih subhondralna kostiju povećava kao kontaktnom području, te podudarnosti zglobne površine. Tako diskongruentnost u zajedničkim fazi gibanje seli se u skladu s podrškom na noge, čime je hip joint za distribuciju velikih opterećenja snage učinkovitije, ali to stvara veliki pritisak na zglob kuka pri hodanju - više od 21 MPa. Ovaj visokotlačni dobro podnosi zdravog zgloba kuka, ali prisutnost displazije zajedničkog redovnog preopterećenja istoga dijela kosti dovesti do razvoja degenerativnih promjena. Nadalje, tu je praktički važno pitanje: pružanje prijenosa polietilenskih brisanje proizvode „krhotine” nije taj tlak je čimbenik u tkivo oko nogu i acetabuluma, nakon endoproteze.

Raspodjela sila u hip joint.

Opća ideja o raspodjeli sile koje djeluju u hip joint može se dobiti statističke analize vektora sile koje djeluju na spoju u jednoj ravnini, dok je podršku nozi. Druga dva metoda izračuna preuzima direktno mjerenje ugrađuju uređaja ili matematičko modeliranje stresa na zglobove na poznat način. Istraživanje o raspodjeli opterećenja zgloba kuka je važno kako bi se bolje razumjeli funkciju normalnih i bolesnih zglobova, patogeneza patološkom procesu u kuka, raditi najbolje metode liječenja u smislu odabira najbolje od implantata, mogućnost korektivnog osteotomija i izradi programa individualni rehabilitacije.

Korištenje ravninskih statička analiza, distribucija opterećenja u hip joint može biti predstavljen kao jednostavan poluge sustava. U stojećem položaju uz podršku sa obje noge tijelo je težište prolazi kroz thx i Thxi pogon. A okomit pao od ove točke na horizontalnu liniju koja spaja centre vrtnje (CR) glava femura, ona dijeli na dva jednaka rame (Sl. 1). Ako tjelesne mase (58,7 kg) smanjuje oduzimanjem težinu noge do 36,8 kg, masa iznosi 18.4 kg, djeluje na svaku glavu bedrene kosti.

Kada pojedinačno težište položaj je pomaknut prema dolje do razine Lm-LIV, a hodanje mijenja svoj položaj u skladu s korakom faze. U tom slučaju, glava bedrene kosti su dvije osnovne sile (slika 2.) Sila K - tjelesna težina minus je težina u nogama podrške - vertikalno djelovanje pomoću ručice b-sila F, koji je definiran napore mišića koji podržavaju zdjelicu i cijelo tijelo u ravnoteži, vrijedi CR u glavu od strane poluga dolje zdjelice prema dolje i bočno. Omjer između a i b oružje je 1: 3. Znajući vrijednost poluge i b, može se izračunati veličinu rezultanta sila R, koja djeluje na glave femura i zbroja magnitude tjelesne težine i mišićne snage da uravnoteženog. Ako jedan točke koraka faze količina djelovanjem sile relativno okretanje središte glave je jednak nuli, tj A = M x K x b.

Mišićna snaga M se sastoji od djelovanja Pelvoux-trohanternoy skupinama mišića i leđne kruralnoy. Pelviotrohanternaya skupina uključuje mm. stražnjični mišić srednji i najmlađi od tri brata, m. piriformis, m. iliopsoasa. Njihova Dobivena sila je u većem trohanter, a usmjerena pod kutom od 29,3 ° prema dolje i prema van. Leđne kruralnuyu skupina obuhvaća m. tenzor pojas lata, m.rectus femoris, m.sartorius, njegov rezultantna sila se u manjeg obrtača pod kutom od 5,5 ° C, i usmjeren posteriorno medijalno. Ukupna rezultantna sila M proteže prema dolje u prema van i tvori kut od 21 ° s vertikalnom linijom.

Sila M također može biti prisutan u obliku dvije komponente: sila Pm je usmjeren vertikalno prema dolje i silom QM - vodoravno u bočnom smjeru. Tako, centar rotacije zgloba kuka glavu bedrene kosti nakon sile djeluju pm i R - vertikalno i repne smjeru i QM - u horizontalnom i bočnom (Slika 3.).

Sl. 1. Raspodjela opterećenja na zglobovima kuka, a oslanjajući se na obje noge: K - masa tijela osim težine oba donja ekstremiteta, CR - središte rotacije glave femura kosti. (Bombelli R., 1993).

Sl. 2. Sila koja djeluje na zglob kuka s single-point parcele fazi može se podijeliti na dvije komponente: K - masa tijela, osim za težinu konačnih akata okomito kroz ruka snage b- otmičar mišića M podržava prsni ravnotežu i djeluje na rotacije centru CR polugom. U ravnoteži zdjelice Kb = M x x a. (Bombelli R., 1993).

Sl. 3. Vertikalna sila R, koji djeluje na dvije komponente - Pm (sila acetabulum pritisak na glavi) i Qm (sila usmjerena na pomak butne glave prema van), uravnotežen protiv sile zemljine povratnog tlaka R1, koji se, pak, pokazuje vertikalni komponente P i horizontalni P: Sve komponente djeluju sile su u ravnoteži samo onda kada horizontalni nagib acetabulum.

Paralelno operativni sila Pm i K je dodano, što rezultira u nastalu silu R, koja je usmjerena pod kutom od 15,4 ° u odnosu na vertikalnu liniju. Ova sila je za razliku od jednakog i suprotno usmjerene sile R1, koji gura glavu u acetabulum. S druge strane, koso usmjerena sila R1 može biti predstavljen s dva SNAGA: sila uvlačenja glavu u acetabulum (QM) i kompresijski glave sila (F). Svaki od tih sila protive jednake, ali suprotno usmjerena komponente sila rezultanta sila R. Važno je da vidi razliku između rezultanta R i R1. R sila usmjerena prema središtu glave, a ne ovisi o položaju i nagiba acetabular šupljinu kuka. Se suprotstavlja sili R1 - to protutlak sila bedrene glave i acetabuluma, a djeluje izravno kroz krov acetabulum: Q pritiskom silu koja je usmjerena paralelno s površinom hrskavice, a sila F - okomito na površinu. Njihova veličina i smjer ovise o nagibu acetabulum. Tek kada je tijelo acetabulum je horizontalna, sve četiri sile su u ravnoteži. Ako je postavljeno acetabulum ima kraniolateralnuyu nagiba (s displazije acetabulum), servo Q smanjuje i sila prevladava Qm, dizajniran za pomak glave femura s acetabulum. Sa smanjenjem sila P javlja kompenzacijski povećanje snage pritiska glave R.

To je ta neravnoteža moći dovodi do progresivnog subluxation od glave femura s formiranjem osteofit od niže unutarnje površine glave femura. Kada kraniomedialnoy Nagib acetabulum (učinci donji acetabular fraktura ili reumatoidni artritis), povećava se snaga Q, dizajniran za pomak unutar glave, a sila smanjuje P (Sl. 4, 5).

Važan čimbenik u ocjenjivanju biomehaničkih preduvjete za razvoj mnogih patoloških procesa zgloba kuka je analiza formulu jednakopravnosti momenta. Kao udaljenost između veće obrtača i centra bedrene rotacije glave (to je promatrana u coxa Valga, hip skraćenje zbog traume ili prethodne bolesti Legg-oteliti-Perthesova et al.) Se smanjuje po ramenu i što dovodi do proporcionalnog povećanja snage mišića M, a ukupna sile R i R1, koji djeluje na zglob kuka (prema formuli R = R x b / a).

Kada je udaljenost između veće obrtača i centra rotacije glave femura (Vara coxa) povećava krak poluge dobivene mišićne snage, a time i smanjuje veličinu rezultirajućeg snagu mišića M.

Fleksija vodeći zajednički kontraktura s vanjskim instalacije noge, najčešće u koksartrozu, uzrokuje značajno povećanje opterećenja na zglob kuka. U isto vrijeme postoji prsni odstupanje, što je rezultiralo oslanjajući se na ozlijedio nogu u većoj pomaka težišta u ne-referentnu strani donjeg ekstremiteta. To povećava pacijenta rame gravitacije poluge, a time i moment sile K x b. U skladu sa zglobom uravnotežiti potrebu veće snage mišića M, što u konačnici povećava ukupnu opterećenje na zglob.

Ta načela i proračuni opterećenja na predmetima hip naslovnici ugradnje umjetnog zgloba (proteza). Zanimljivi rezultati dobiveni su troosovinskom telemetrije nakon cjelokupne zamjene kuka. U položaju oslanja na dvije noge, izmjerena opterećenje na spoju jednak tjelesne težine. Pojedinačno učitavati krak 2 odgovara 1 maksimuma težine opterećenja promatrane tijekom hodanja, a jednak od 2 do 6, 2, 8 težinskih TEDA. Telemetrijskih mjerenja pokazuje pojavljivanje velikih sila da se okretati u glavi i vratu proteze s rotacijskim kretanjem - njihova vrijednost je više od 22 N x m.

Sl. 4. Kad kosa raspored acetabulum odnos snaga je slomljena. Kada kraniolateralnoy nagiba (a) prevladava sila usmjerena na offset butne glave od acetabulum vpadiny- kraniomedialnom položaja u zglobne površine acetabulum (c) povećava silu G, što dovodi do prekomjernog tlaka glave u medijalni smjeru u odnosu na zdrave zglobu (b) , (R. Bombelli, 1983).

Sl. 5. rendgenograma rendgen snimak pacijent S. s izbočinom koksartrozu. Razvoj degenerativnih promjena pridonijela preopterećenja zgloba zbog nagiba kraniomedialnoy acetabulum nakon pogrešnog nagomilati loma njenog dna.

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

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan