XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Тазобедренный сустав образован вертлужной впадиной тазовой кости и головкой бедренной. Для увеличения суставной поверхности по краю вертлужной впадины имеется волокнисто-хрящевая вертлужная губа с поперечной связкой вертлужной впадины. Суставная капсула, состоящая из фиброзной и синовиальной мембран, прикрепляется по краю вертлужной губы, а на бедренной кости по шейке: спереди — по межвертельной линии, сзади – внутрь от межвертельного гребня. Капсулу укрепляют мощные связки: круговая зона, подвздошно-бедренная, лобково- и седалищно-бедренные связки. Внутри сустава располагается связка головки бедренной кости, которая в период его формирования удерживает головку во впадине.

Тазобедренный сустав по форме относится к шаровидным, трехосным, представляясь как разновидность этих суставов – чашеобразное сочленение. Вокруг фронтальной оси в нем выполняется сгибание при согнутом колене в 118-121 ^о, при разогнутом – только в 84-87^оиз-за натяжения задних мышц бедра. Сгибание осуществляют мышцы: подвздошно-поясничная, прямая бедренная, портняжная, гребенчатая, напрягатель широкой фасции. Они кровоснабжаются следующими артериями: подвздошно-поясничной, верхней ягодичной, запирательной, наружной половой, глубокой и латеральной окружающими подвздошную кость, нисходящей коленной, мышечными ветвями бедренной и глубокой бедренной артерий. Иннервация осуществляется ветвями поясничного сплетения, запирательным, бедренным и верхним ягодичным нервами.

Разгибание в суставе не превышает 13 ^оиз-за тормозящего действия подвздошно-бедренной связки. Его выполняют мышцы: большая ягодичная, двуглавая бедренная, полусухожильная, полуперепончатая, получающие снабжение кровью из артерий: верхней ягодичной, медиальной окружающей бедро, прободных ветвей глубокой артерии бедра, ветвями подколенной артерии.

Иннервацияпроисходит от крестцово-копчикового сплетения при помощи нервов: верхнего ягодичного, седалищного, большеберцового, общего малоберцового.

Вокруг сагиттальной оси выполняется приведение и отведение с размахом до 80-90 ^о. Приведение бедра выполняют мышцы медиальной группы: приводящие – большая, длинная и короткая; гребенчатая и нежная. Оникровоснабжаютсяветвями запирательной артерии, бедренной, наружной половой, глубокой бедренной и ее прободающими ветвями; иннервируются запирательным нервом. Отведение осуществляют мышцы: средняя и малая ягодичные, кровоснабжаемые верхней ягодичной артерией и латеральной окружающей бедро; иннервируемые верхним ягодичным нервом.

Объем вращения вокруг вертикальной оси составляет 40-50 ^о, возможно и круговое движение. Вращение внутрь производят мышцы: средняя ягодичная, малая ягодичная, напрягатель широкой фасции; вращение кнаружи: большая и средняя ягодичные, наружная и внутренняя запирательные, подвздошно-поясничная и квадратная мышца бедра. Вокруг тазобедренного сустава образуются артериальные анастомозы в виде поверхностной и глубокой сетей при помощи:

-вертлужных ветвей запирательной артерии, мышечных ветвей нижней ягодичной артерии и медиальной огибающей артерии бедра;

-мышечных ветвей верхней и нижней ягодичных артерий и медиальной, а также латеральной огибающих бедро артерий.

На рентгеновском снимке сустава в прямой проекции прослеживается:

-интенсивная, округлая тень головки бедра, на медиальной поверхности ее – углубление с неровными краями от ямки головки;

-суставная щель в виде полуовальной тени;

-в норме тень большого вертела находится на линии между седалищным бугром и передней подвздошной остью (линия Нелатона).

В норме и полость вертлужной впадины, и головка бедренной кости покрыты слоем гиалинового (суставного) хряща.

Очень важную роль в деятельности тазобедренного сустава играют окружающие его массивные мышцы — бедренные и ягодичные. Без хорошо развитых мышц невозможно правильное движение суставов. К тому же мышцы берут на себя часть нагрузки при ходьбе и беге, играя роль активных амортизаторов. Таким образом, у тех людей, у которых лучше развиты ягодичные мышцы и мышцы бедер, благодаря их силе снижается травматизирующая нагрузка на сам сустав при неудачных движениях, прыжках, беге или длительной ходьбе. Соответственно, чем лучше работают мышцы, тем активнее циркулирует кровь, и тем большую «подпитку» получает сустав.

Биомеханика тазобедренного сустава

Тазобедренный сустав обладает 3 степенями свободы, поскольку допускает движение бедра в переднезаднем направлении, отведение в сторону (перпендикулярно первому направлению) и вращение вокруг вертикальной оси, обеспечивающее поворот всей ноги (пальцами вперед и в стороны). Следует заметить, что все перечисленные движения ограничиваются связками. При каждом шаге нога, на которую опирается человек, поворачивается относительно таза примерно на 1 радиан (57°). При этом сочленовная поверхность бедра (головка), радиус которой составляет около 2 см, скользит по поверхности вертлужной впадины и проходит путь, примерно равный своему радиусу (2 см). В соответствии с формой тазобедренного сустава и состоянием окружающих его тканей, максимальная общая амплитуда сгибательно-разгибательных движений составляет 140°, приведение-отведение - 75° и ротация - 90°. При ходьбе используемая амплитуда движений в тазобедренном суставе значительно меньше потенциально возможной: сгибательные и разгибательные движения не превышают 50 - 60° при минимуме приведения-отведения и ротации. В повседневной жизни максимальная двигательная нагрузка, которая выпадает на тазобедренный сустав, связана с надеванием обуви или носков и в целом предполагает примерно 160 - 170° общей суммарной подвижности, которая включает сгибание, отведение и наружную ротацию.
Ходьба человека – автоматизированный двигательный акт, осуществляющийся в результате сложной координированной деятельности скелетных мышц туловища и конечностей. Ходьба человека напрямую связана с функционированием отделов опорно-двигательного и мышечного аппаратов, центральной и периферической нервной системами. При нарушениях в функционировании ЦНС могут возникнуть различные двигательные расстройства: шаркающая, семенящая походка, толчкообразные движения. Скелет человека выполняет локомоторную функцию. Пассивная часть аппарата движения включает в себя кости и их соединения. Механические функции скелета способны обеспечивать опору, защиту и движение. Опорная функция заключается в прикреплении к скелету мышц, связок и сухожилий. Движение осуществляется благодаря наличию костных рычагов, приводимых в действие мышцами. Цикл ходьбы. Во время одного цикла ходьбы происходит смена нескольких фаз ходьбы. Цикл ходьбы для каждой отдельной ноги состоит из опорной фазы и переносной фазы. Во время фазы опоры человек опирается на ногу, а во время фазы переноса эта нога поднята в воздух. Для ходьбы со среднестатистической скоростью фаза опоры занимает примерно 60% цикла, а фаза переноса – 40%.

Первой стадией цикла ходьбы является так называемый передний толчок, начинающийся с момента удара пятки об опору. После переднего толчка нога становится опорной. При этом возникает сила реакции опоры, значение которой превышает вес человека. В этот момент нога выпрямлена в коленном суставе.

Следующей после переднего толчка в фазе опоры можно выделить стадию опоры на всю стопу. Во время этой фазы нагрузка распределяется на переднюю и заднюю части стопы. Вторая нога, во время этой стадии, все еще находится в опорной фазе. Коленный сустав при этом сгибается, смягчая силу инерции тела, а затем полностью разгибается, тем самым перемещая центр тяжести тела вперед.

Третьей стадией опорной фазы является, стадия опоры на передний отдел стопы. Сразу после опорной фазы нога совершает так называемый задний толчок, при котором происходит отрыв ноги, и цикл переходит в фазу переноса. В середине фазы переноса тазобедренный и коленный суставы максимально согнуты. Фаза переноса оканчивается в момент, когда пятка касается опоры, после чего начинается следующий цикл. Период, при котором обе ноги человека находятся в опорной фазе (стоят на опоре, имеют с ней контакт), называется двухопорным периодом. Тот период, когда одна нога находится в фазе переноса, называется одноопорным. Можно примерно посчитать, что в цикле ходьбы человека присутствуют два двухопорных периода, каждый из которых длится около 10% от времени всего цикла. Естественно, это приближенные цифры, относящиеся к среднестатистической здоровой ходьбе в умеренном темпе. При увеличении темпа двухопорные периоды становятся короче. При переходе на бег этот период пропадает, так как одноопорный период чередуется с фазой полета. В иностранной литературе зачастую применяется иное разделение цикла ходьбы на фазы. Как один из случаев подобного можно привести пример, в котором опорная фаза состоит из пяти различных фаз, а фаза переноса делится на три фазы. В этой системе после начального контакта (соприкосновения земли и пятки) происходит передний толчок, который завершается отрывом от опоры второй ноги. Данный этап идентичен первому двухопорному периоду цикла ходьбы. Следующий этап в опорной фазе это – средняя опорная фаза. Она заканчивается в тот момент, когда центр тяжести тела находится ровно над ногой. Конечная опорная фаза длится до момента, когда вторая нога не вступит в контакт с опорой. Фаза начального переноса завершает опорную фазу и тем самым совпадает со вторым двухопорным периодом цикла ходьбы. Фаза переноса разделяется на три стадии: начальная фаза переноса, средняя фаза переноса и конечная фаза переноса. Начальная фаза переноса прекращается в тот момент, когда нога максимально согнута в коленном суставе. Средняя фаза переноса заканчивается в тот момент, когда берцовая кость занимает вертикальное положение.

Угол наклона и отклонения бедра. Головка и шейка бедренной кости образуют со стержнем бедра угол в двух направлениях: угол наклона и угол отклонения. Угол наклона образован шейкой и стержнем во фронтальной плоскости. У новорожденных детей он достигает 150°. С возрастом, однако, он уменьшается, составляя в среднем около 135° у взрослого человека. Угол отклонения представляет собой показатель степени переднего искривления головки бедра по отношению к стержню. Иными словами, это угол между осью шейки бедра и фронтальной плоскостью. У новорожденных он равен 40°, а с возрастом снижается до 12–15°. Угол отклонения иначе называют углом антеверсии. Уменьшение этого угла называется ретроверсией. Увеличение угла антеверсии приводит к увеличению внутреннего сгибания или медиального вращения бедра и ноги. Ретроверсия, наоборот, приводит к внешнему сгибанию или латеральному вращению бедра и ноги. Идеальная структура для занятий балетом и некоторыми видами спорта следующая: длинная шейка бедра при небольшом угле отклонения, обеспечивающим максимальный диапазон движения.

Анатомия и гибкость свободной нижней конечности и тазового пояса. Диапазон движения ограничивается сократительной недостаточностью разгибателей бедра, пассивным напряжением мышц-сгибателей бедра, «запиранием» спины, которое предотвращает переднее приподнимание таза, и напряжением всех связок. Отведение тазобедренного сустава представляет собой движение нижней конечности латерально от средней линии тела. Оно осуществляется преимущественно средней и малой ягодичными мышцами, которым помогают напрягатель широкой фасции и портняжная мышца. Диапазон отведения одного тазобедренного сустава колеблется от 0 до 45°. Вместе с тем на практике отведение одного тазобедренного сустава автоматически сопровождается таким же отведением другого. Это движение другого тазобедренного сустава становится очевидным после 30° отведения в положении стоя, когда можно ясно видеть латеральное приподнимание таза от движущейся ноги. Чтобы осуществить 30° отведение движущейся ноги, таз приподнимается на 15°, и тазобедренный сустав неподвижной ноги отводится на 15°. Таким образом, чтобы осуществить 30° отведение, степень отведения каждого тазобедренного сустава должна составить всего 15°. Отмечается, что по мере продолжения отведения позвоночный столб в целом компенсирует приподнимание таза путем латерального сгибания по направлению к опорной стороне. Следовательно, позвоночный столб также принимает участие в движениях тазобедренного сустава. Отведение бедра в тазобедренном суставе ограничивает ряд элементов: сократительная недостаточность отводящей мышцы, пассивное напряжение приводящих мышц бедра, пассивное напряжение лобково-бедренной и подвздошно-бедренной связки и соприкосновение кости с шейкой бедра на краю вертлужной впадины. Позвоночный столб и таз могут также выполнять роль оrраничивающих движение факторов, так как позвоночный столб участвует в движениях тазобедренного сустава. Внутреннее, или медиальное, вращение (пронация) бедра определяют как направленное вовнутрь вращение бедра в вертлужной впадине по направлению к средней линии. Это движение выполняется напрягателем широкой фасции, большой, малой и средней ягодичными мышцами. При согнутой в коленном суставе ноге диапазон движения составляет 0–45°, а при выпрямленной – несколько меньше. Внутреннее вращение ограничивается сократительной недостаточностью, напряжением латеральных вращателей бедра и седалищно-бедренной связки при согнутом тазобедренном суставе и подвздошно-бедренной связки – при суставе выпрямленном. Считается, что растягивание бедренных мышц посредством внутреннего вращения является важным, так как нередко позволяет устранить болевые ощущения в коленях, вызванные бегом. Так, например, ограниченное вращение бедра, таза или спины приводит к увеличению момента вращения, действующего на колено, ногу и лодыжку во время бега. Кроме того, при наличии внешней вращательной деформации тазобедренного сустава на колено действует больший вращающий момент по мере увеличения скорости и при попытке внутреннего вращения нижней конечности. Внешнее, или латеральное, вращение (супинация) бедра осуществляется запирательными мышцами близнецовой и квадратной мышцей бедра, которым помогают грушевидная, большая ягодичная, портняжная и приводящие мышцы. При согнутой в коленном суставе ноге диапазон движения составляет примерно 0–45°. Движение ограничивают сократительная недостаточность, пассивное напряжение медиальных вращателей бедра и напряжение подвздошно-бедренной связки. При согнутом тазобедренном суставе диапазон движения выше, так как подвздошно-бедренная связка «провисает». Имеется теория, что потеря внешнего вращения бедра у артистов балета может быть результатом тугоподвижных, сильно развитых внешних вращателей, таких как ягодичные мышцы. Теоретически большая часть внешнего вращения ноги (66–70°) имеет место в тазобедренном суставе, тогда как остальные 20–30° образуются в результате сочетания наружного наклона ступни, голеностопного и коленного суставов 60–70° внешнем вращении от верха колена и 20–30° – снизу от колена. В качестве негативных факторов можно отметить, что у тех, кто не способен должным образом выполнить латеральное вращение бедра, в результате «выворота» нередко возникает нагрузка на колени и ступни. Подобная попытка компенсирования приводит к повышению нагрузки на коленные суставы и может вызвать растяжение медиальной части колена, а также подвывих надколенной чашечки. «Выворот» в тазобедренном суставе определяется главным образом костной структурой, окружающей тазобедренный сустав капсулой и соединительной тканью. В медицинской литературе отмечается, что спонтанные изменения в антеверсии быстрее всего протекают в период от рождения и до 8 лет; этот процесс близится к завершению к 10 годам, однако полностью завершается к 16-летнему возрасту. Попытки откорректировать антеверсию после этого возраста оказываются неудачными.

Контактное давление в тазобедренном суставе.

Биомеханика тазобедренного сустава сложна и меняется в зависимости от положения человека при ходьбе, в покое, при стрессовых нагрузках. Различают двухопорную фазу шага, когда нагрузка распределяется равномерно между двумя суставами, и одноопорную фазу, когда масса тела перераспределяется на одну ногу. В этой фазе шага, в свою очередь, выделяют опору на пятку, опору на всю стопу и толчок передним отделом стопы (пальцами). Суставы испытывают очень большие нагрузки, степень которых зависит от массы тела и скорости движения. Так, при ходьбе со скоростью 1 м/сек нагрузка на тазобедренный сустав достигает 6 кН, что на порядок больше веса человека. Х.А. Янсон усреднил приводимые в литературе показатели нагрузки (Р - вес тела без опорной конечности) на тазобедренный сустав при разных условиях: при сгибании в исследуемом тазобедренном суставе с выпрямленным коленом нагрузка составляет 2,0 Р, с согнутым коленом - 1,0 Р, при разгибании - 2,0 Р, при отведении - 0,6 Р, в положении сидя - 0,1 Р, при опоре на обе ноги - 0,3 Р, при опоре на данную ногу - 2,4 Р, при передвижении в обычном темпе по ровной поверхности - 2,0 Р, при подъеме и спуске по наклонной плоскости - 2,5 Р, при быстрой ходьбе - 4,3 Р.

В положении стоя нагрузке подвергается вся суставная поверхность вертлужной впадины тазобедренного сустава, и примерно 70 - 80% головки бедренной кости находится в контакте с суставной впадиной. Только нижняя поверхность головки бедренной кости и участок вокруг fovea capituli femoris остаются ненагружаемыми, что соответствует расположению круглой связки бедра и жировой подушки в области fossa acetabuli.

При ходьбе во время движения в тазобедренном суставе свод вертлужной впадины (крыша) не испытывает длительной нагрузки, и только передняя и задняя части головки поддерживают с ней контакт. Используя для измерений эндопротез тазобедренного сустава, определили, что контактное давление в задневерхнем отделе вертлужной впадины при вставании больного со стула было более 18 МПа. Этот переход от частичного контакта при движении сустава к полному при опоре на ногу является причиной изменения зоны нагрузки на поверхности головки бедренной кости во время ходьбы. При наличии дисконгруэнтности во время ходьбы может создаваться контактная область с высоким давлением. Однако этого не происходит, так как в результате деформации двух слоев суставного хряща и подлежащей субхондральной костной ткани увеличиваются как зона контакта, так и конгруэнтность суставных поверхностей.

Таким образом, дисконгруэнтность в фазе движения в суставе переходит в конгруэнтность при опоре на ногу, что позволяет тазобедренному суставу распределять большие нагрузочные силы более эффективно, но создает высокое давление в тазобедренном суставе при ходьбе - более 21 МПа. Это высокое давление хорошо переносится здоровым тазобедренным суставом, однако при наличии дисплазии сустава регулярные перегрузки одного и того же участка костной ткани приводят к развитию дегенеративно-дистрофических изменений.

Кроме того, возникает практически значимый вопрос: а не является ли это давление фактором, обеспечивающим перенос продуктов стирания полиэтилена «дебриса» в ткани, окружающие ножку и вертлужную впадину, после эндопротезирования. Распределение сил в тазобедренном суставе. Общее представление о распределении сил, действующих в тазобедренном суставе, может быть получено при статистическом анализе векторов сил, воздействующих на сустав в одной плоскости во время опоры на ногу. Два других метода расчета предполагают прямое измерение имплантированными приборами либо математическое моделирование нагрузок на сустав одним из известных способов.

Исследования по распределению нагрузок в тазобедренном суставе важны для того, чтобы лучше понять функцию нормального и пораженного суставов, патогенез патологического процесса в тазобедренном суставе, выработать оптимальный способ лечения с точки зрения выбора наилучшего имплантата, возможности выполнения корригирующей остеотомии и составления индивидуальной реабилитационной программы. Используя плоскостной статический анализ, распределение нагрузки в тазобедренном суставе может быть представлено в виде простой системы рычагов. В положении стоя с опорой на обе ноги центр гравитации тела проходит через диск Thx и Thxi. Перпендикуляр, опущенный из этой точки на горизонтальную линию, соединяющую центры ротации (CR) головок бедренных костей, делит ее на два равных плеча. (рис.1) Если массу тела (58,7 Кг) уменьшить за счет вычитания массы ног до 36,8 Кг, то масса, равная 18,4 Кг, действует на каждую головку бедренной кости. При одноопорном положении центр гравитации сдвинут вниз к уровню LIII-LIV и при ходьбе меняет свою позицию в соответствии с фазой шага.

В этом случае на головку бедренной кости действуют две основные силы (рис.2): сила К - масса тела минус масса опорной ноги - действует вертикально через рычаг b; сила М, которая определяется усилиями мышц, поддерживающими таз и все тело в равновесии, действует на CR головки через рычаги, опускает таз вниз и латерально. Соотношение между рычагами а и b составляет 1:3. Зная величину рычагов a и b, можно рассчитать величину результирующей силы R, которая действует на головку бедренной кости и складывается из величину массы тела и уравновешивающей его силы мышц. При одноопорной фазе шага сумма действующих сил относительно центра ротации головки равна нулю,

т.е. М х а = К х b.

Мышечная сила М складывается из действия пельвио-трохантерной группы мышц и спинно-круральной. Пельвиотрохантерная группа включает mm. gluteus medius и minimus, m. piriformis, m. iliopsoas. Их результирующая сила находится в области большого вертела и направлена под углом 29,3° вниз и кнаружи. Спинно-круральную группу составляют m. tensor fascia lata, m.rectus femoris, m.sartorius, ее равнодействующая сила расположена в области малого вертела под углом 5,5°, направлена кзади и медиально. Общая равнодействующая сила М проходит сверху вниз, снутри кнаружи и образует угол 21° с вертикальной линией. Силу М также можно представить в виде двух составляющих: сила Рm направлена вертикально вниз, а сила Qm - горизонтально в латеральном направлении. Таким образом, на центр ротации головки бедренной кости тазобедренного сустава действуют следующие силы: Рm и К - в вертикальном и каудальном направлении и Qm - в горизонтальном и латеральном (рис.3)
Рис.1Распределение нагрузки на тазобедренные суставы при опоре на обе ноги: К - масса тела за исключением массы обеих нижних конечностей, CR - центр ротации головок бедренных костей.

Рис. 2.Сила, действующая на тазобедренный сустав при одноопорной фазе шага, может быть разложена на две составляющие: К - масса тела за исключением массы конечности действует вертикально через рычаг b; сила мышц абдукторов М поддерживает равновесие таза и действует на центр ротации CR через рычаг а. При равновесии таза К х b = M х a.

Рис. 3.Вертикальная сила R, которая действует своими двумя составляющими - Рm (сила давления вертлужной впадины на головку) и Qm (сила, направленная на смещение головки бедра кнаружи), уравновешивается силой противодавления земли R1, которая, в свою очередь, представлена вертикальной составляющей Р и горизонтальной составляющей Q. Все действующие силы находятся в состоянии равновесия только при горизонтальном наклоне вертлужной впадины.

Параллельно действующие силы К и Рm складываются, в результате чего получается результирующая сила R, которая направлена под углом 15,4° к вертикальной линии. Этой силе противостоит равная и направленная противоположно сила R1, которая вдавливает головку в вертлужную впадину. В свою очередь, косо направленная сила R1 может быть представлена двумя силами: силой втягивания головки в вертлужную впадину (Qm) и силой компрессии головки (Р). Каждой из этих сил противостоят эквивалентные, но разнонаправленные силы, составляющие результирующую силу R. Важно видеть различия между результирующими силами R и R1. Сила R направлена в центр головки и не зависит от положения и наклона вертлужной впадины тазобедренного сустава. Противостоящая ей сила R1 - это сила противодавления головки бедренной кости и вертлужной впадины, и она действует непосредственно через свод вертлужной впадины: сдавливающая сила Q направлена параллельно поверхности хряща, а сила Р - перпендикулярно этой поверхности. Их величина и направление зависят от инклинации вертлужной впадины. Только когда свод вертлужной впадины располагается горизонтально, все четыре силы находятся в равновесии. Если свод вертлужной впадины имеет краниолатеральную инклинацию (при дисплазии вертлужной впадины), сила Q уменьшается, и преобладает сила Qm, направленная на смещение головки бедренной кости из вертлужной впадины. С уменьшением силы Q происходит компенсаторное увеличение силы компрессии головки Р.

Именно этот дисбаланс сил приводит к постепенному подвывиху головки бедренной кости с образованием остеофита по нижне-внутренней поверхности головки бедренной кости. При краниомедиальной инклинации вертлужной впадины (последствия перелома дна вертлужной впадины или ревматоидного артрита) увеличивается сила Q, направленная на смещение головки внутрь, а сила Р уменьшается (рис. 4, 5).

Важным моментом в оценке биомеханических предпосылок развития многих патологических процессов тазобедренного сустава является анализ формулы равенства момента сил. При уменьшении расстояния между большим вертелом и центром ротации головки бедренной кости (это наблюдается при coxa valga, укорочении шейки бедра вследствие травмы или перенесенной болезни Легг-Кальве-Пертеса и др.) уменьшается плечо а, что приводит к пропорциональному увеличению мышечной силы М и суммарной силы R и R1, воздействующих на тазобедренный сустав (согласно формуле R = К х b/а).

При увеличении расстояния между большим вертелом и центром ротации головки бедренной кости (coxa vara) увеличивается плечо рычага равнодействующей мышечной силы, и соответственно уменьшается величина равнодействующей силы мышц М.

Сгибательно-приводящая контрактура сустава с наружной установкой ноги, наиболее часто встречающаяся при коксартрозе, обусловливает значительное увеличение нагрузки на тазобедренный сустав. При этом наблюдается перекос таза, что приводит при опоре на больную ногу к более значительному смещению центра тяжести в сторону неопорной нижней конечности. В результате увеличивается плечо рычага силы тяжести больного, а значит и момент силы К х b. В соответствии с этим для уравновешивания сустава необходима большая мышечная сила М, что, в конечном итоге, увеличивает общую нагрузку на сустав.
Приведенные принципы и расчеты нагрузки на тазобедренный сустав распространяются на случаи имплантации искусственного сустава (эндопротеза). Интересные данные были получены при триаксиальной телеметрии после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. В положении опоры на две ноги измеряемая нагрузка на сустав равнялась массе тела. Одноопорная нагрузка на ногу соответствовала 2, 1 массы тела, пики нагрузки наблюдались при ходьбе и равнялись от 2, 6 до 2, 8 массы теда. Телеметрические измерения выявили появление больших сил, направленных на скручивание в области головки и шейки эндопротеза при ротационных движениях - их величина была более 22 N х m.
Рис. 4.При косом расположении вертлужной впадины равновесие сил нарушается. При краниолатеральной инклинации (а) преобладают силы, направленные на смещение головки бедренной кости из вертлужной впадины; при краниомедиальном расположении суставной поверхности вертлужной впадины (в) увеличивается сила О, что приводит к избыточному давлению головки в медиальном направлении в сравнении со здоровым суставом (б).

Рис. 5.Рентгенограмма и скиаграмма больной С. с протрузионным коксартрозом. Развитию дегенеративно-дистрофических изменений способствовала перегрузка сустава вследствие краниомедиальной инклинации вертлужной впадины после неправильно сросшегося перелома ее дна. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проведении восстановительного лечения специалистам следует помнить, что:

а) подвижность в тазобедренном суставе можно значительно увеличить за счет приложения внешней силы (например, рук методиста, различных амортизаторов и др.);

б) значительному отведению бедра препятствует большой вертел, который упирается в верхний край вертлужной впадины и прекращает движение. Преодолеть это сопротивление можно только одни путем: повернуть все бедро кнаружи, т.е. его супинировать. Тогда это костное препятствие уже не мешает выполнению движения, и его тормозами остаются главным образом мышцы, приводящие бедро, которые сравнительно легко поддаются растяжению. Связка (седалищно-капсулярная) существенным препятствием для этого отведения также не служит. Биомеханика тазобедренного сустава.

В отличие от плечевого сустава, склонного к вывихам под действием силы тяжести, в тазобедренном суставе сила тяжести, наоборот, способствует стабильности, по крайней мере при вертикальном положении туловища (стоя). Там, где крыша вертлужной впадины покрывает головку бедра, последняя прижимается к ней под действием силы, равной массе туловища и противонаправленной ему. В связи с тем что вертлужная впадина — это полусфера, то с биомеханической точки зрения не может быть истинного замыкания сочетающихся поверхностей, поскольку по законам механики полусферическая костная впадина не в состоянии удержать головку бедра, что отчетливо видно при рассмотрении скелета без мягких тканей. Но суставная губа рас ширяет и углубляет вертлужную впадину, так что в итоге объем полости превышает полусферу (указано черными стрелками). Таким путем тазобедренный сустав превращается в истинный шаровидный сустав с фиброхрящевой губой, удерживающей головку бедренной кости. Эта фиброзная структура еще более усиливается круговой зоной капсулы, охватывающей головку бедра (Капанджи А.И.)

В позиции стоя на одной ноге или в одну из фаз ходьбы центр тяжести тела (S) смещается в сторону свободной ноги таким образом, чтобы масса тела (К) действовала вдоль линии, которая проходит посередине тазобедренного сустава. Такое эксцентричное смещение груза вызывает вращение, которое имеет тенденцию наклонять часть тела, расположенную выше сустава, в сторону свободной ноги. Для того чтобы сохранить устойчивое равновесие, должна быть применена противодействующая сила (с помощью мышц), достаточная, чтобы противостоять вращательному движению. В тазобедренном суставе это противодействие осуществляется главным образом силой мышц (М), отводящих бедро (средней и малой ягодичных мышц). Однако плечо рычага этой силы, действующей на тазобедренный сустав, составляет только одну треть длины плеча действия массы тела, то есть соотношение длины плеча мышечной силы (b) к длине плеча массы тела (а) составляет 1:3. Следовательно, чтобы удержать тазобедренный сустав в положении стоя на одной ноге, требуется мышечная сила, эквивалентная трем массам тела. Это означает, что давящая сила, которой должен противостоять тазобедренный сустав во время ходьбы, приблизительно в 4 раза превышает массу тела. В результате этого тазобедренный сустав подвергается чрезвычайным нагрузкам, которые способствуют патологическим изменениям (Билич Г.Л. и др.) (рис. 6)

Рис.6 Нагрузки на правый тазобедренный сустав при ходьбе, вид спереди (Билич Г.Л)

ЛИТЕРАТУРА

Безгодков Ю.А., Плоткин Г.Л. Стабильность эндопротезов тазобедренного сустава у лиц с выраженными проявлениями остеохондроза и некоторых других патологических состояний позвоночника В сборнике: Остеохондрозы и пограничные состояния. Сборник научных трудов. Санкт-Петербург, 1993. С. 45-48.

Неверов В.А., Безгодков Ю.А., Шильников В.А., Треиль С.Р. Биомеханические характеристики тазобедренного сустава при его эндопротезировании Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 1995. Т. 154. № 4-6. С. 38-42.

Безгодков Ю.А. Критерии стабильности бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук / Самарский государственный медицинский университет. Самара, 1995. 18 с.

Корнилов Н.В., Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю. А., Соболев И.П. Система документации и оценки результатов эндопротезирования тазобедренного сустава Пособие для врачей / Санкт-Петербург, 1997. 16 с.

Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю.А., Соболев И.П. Система документации в международном обществе травматологов и ортопедов Травматология и ортопедия России. 1998. № 1. С. 79-81.

Bezgodkov Yu.A., Plotkin G.L., Rak A.V., Grigorian F.S. Hip arthroplasty after limbs amputations Вкниге: 4th Congress of The European Federation of National Associations of Orthopaedics and Traumatology. Abstracts of Posters . 1999. С. 89.

Соболев И.Л., Безгодков Ю.А. Эндопротезирование тазобедренного сустава при дефектах вертлужной впадины В книге: Заболевания и повреждения опорно-двигательного аппарата у взрослых. Тезисы докладов V областной научно-практической конференции травматологов-ортопедов и хирургов Ленинградской области. 1999. С. 65-66.

Соболев И.П., Кикачеишвили Т.Т., Безгодков Ю.А. Способ эндопротезирования тазобедренного сустава Патент на изобретение RU 2135110 C1, 27.08.1999. Заявка № 96110428/14 от 29.05.1996.

Безгодков Ю.А. Оптимизация эндопротезирования тазобедренного сустава на основании медико-технической оценки различных видов эндопротезов Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук / Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена. Санкт-Петербург, 2000. 32 с.

Безгодков Ю.А., Романчишен А.Ф., Воронцова Т.Н. Общие вопросы травматологии и ортопедии Учебно-методическое пособие для студентов и врачей / Санкт-Петербург, 2002. 81 с.

Безгодков Ю.А., Воронцова Т.Н., Ауди К. Различные методы объективной оценки состояния пациентов, перенесших эндопротезирование тазобедренного сустава Профилактическая и клиническая медицина. 2011. № 2-2 (39). С. 93-103.

Ауди К., Безгодков Ю.А., Дмитревич Г.Д., Марков М.В. Применение биомеханической сапр в практике обучения Современное образование: содержание, технологии, качество. 2011. Т. 2. С. 222-223.

Безгодков Ю.А., Воронцова Т.Н., Ауди К. Использование биомеханических методов в системе комплексной оценки состояния пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. 2011. Т. 18. № 3. С. 5-14.

Безгодков Ю.А., Корнилов Н.Н., Петухов А.И., Куляба Т.А., Селин А.В., Муранчик Ю.И., Кроитору И.И., Игнатенко В.Л., Сараев А.В. Биомеханические показатели стояния и походки больных после тотального эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации Травматология и ортопедия России. 2011. № 4 (62). С. 11-17.

Безгодков Ю.А., Дмитревич Г.Д., Марков М.В., Аболин А.Б., Нгуен Н.М. Современный подход к биомеханической оценке эффективности применения эндопротезов Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. 2012. Т. 19. № 4. С. 68-72.

Безгодков Ю.А., Камель А., Воронцова Т.Н., Кудяшев А.Л. Применение биомеханических методов в комплексной оценке и мониторинге состояния пациентов после эндопротезирования тазобедренного сустава Санкт-Петербург, 2012. 88 с.

Богопольская А.С., Воронцова Т.Н., Вебер Е.В., Безгодков Ю.А. Современное состояние проблемы лечения пострадавших с переломами в области проксимального отдела бедренной кости Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 17.

Вебер Е.В., Воронцова Т.Н., Богопольская А.С., Безгодков Ю.А. Маршрутизация взрослых пациентов с патологией тазобедренного и коленного суставов Современные проблемы науки и образования. 2017. № 2. С. 94.

Воронцова Т.Н., Богопольская А.С., Вебер Е.В., Безгодков Ю.А. Качество жизни пациентов с переломами проксимального отдела бедренной кости Современные проблемы науки и образования. 2018. № 6. С. 80.

Код для цитирования: Скопировать