Kolk biomehanika

Video: Biomehanika notranje stegenske mišice ^ _ ^ Anatomija in 3D analizo vaje

hip ima 3 prostostne stopnje, ker omogoča gibanje kolka v smeri anteroposteriornega v smeri vpotezni (pravokotno na prvo smer) in se vrti okoli navpične osi vrtenja zagotavlja vse noge (prste naprej in vstran). Opozoriti je treba, da se vsa ta gibanja omejena na vezi. Na vsakem koraku stopalo, ki podpira osebo, vrti glede na medenico približno 1 radian (57 °). Tako sklepni površini stegnenice (glave), katerega polmer je približno 2 cm, drsi po površini acetabulum in sredino poteka približno enaka njegovi radiju (2 cm).

V skladu z obliko kolka in stanje okoliškega tkiva, največjo skupno amplitudo premikov fleksije podaljšek 140 °, dovodna-ugrabitvami - 75 ° rotacije in - 90 °. Pri hoji stroje premikov amplitudno na kolčnega sklepa je mnogo manj potencialno mogoče: Pregibač in gibanje Ekstenzor ne presega 50 - 60 ° z minimalno prožilni, spuščanja in vrtenja. V vsakdanjem življenju, največja obremenitev motorja, ki pade na kolčnem sklepu, povezana z dajanje na čevlje in nogavice, in na splošno zahteva okoli 160-170 ° SKUPAJ mobilnosti, ki vključuje upogibanje, ugrabitve in zunanje rotacije.

Kontaktni tlak v kolčnega sklepa.

Biomehaniki kolčnega sklepa je kompleksna in se razlikuje glede na položaj človekove hoje, sam, pod stresom. Razlikovati dvojno korakih fazo, ko je obremenitev porazdeljeno enakomerno med spoji, in posebej korakih, ko je telesna teža ponovno porazdeljena po eni nogi. V tem koraku, fazo, v zameno, dodeli pomoč za podporo pete na celotnem stopalu in potisnite sprednjega dela (prsti). Spoji imajo zelo veliko obremenitev, katere stopnja je odvisna od teže in hitrosti gibanja. Tako je med hojo pri hitrosti 1 m / s obremenitvi kolka je 6 kN, kar je veliko več teže oseba.

HA Janson povprečju literature, navedene v parametrih obremenitve (P - telesno maso, ne da bi pri čemer krak) na spoju kolka pod različnimi pogoji: pri preskusu na upogibanje kolka je s poravnane obremenitve kolena je 2,0 F, z koleno upognjen - 1,0 P, v podaljšku - 2,0 P na ugrabitev - 0,6 P, v sedečem položaju - 0,1 P, pri čemer se opira na obeh nogah - 0,3 P, s sklicevanjem na nogi - 2,4 P, medtem ko se gibljejo na normalni hitrostjo na ravno podlago - 2.0 P je vzpon in spust po nagnjeni ravnini - 2,5 P pri hitri hoji - 4,3 R.

V stoječem položaju obremenitvi podvržen celotno sklepnega površino kolka acetabulum in približno 70 - 80% od stegnenice glave je v stiku z glenoid votlino. Le spodnja površina glavice stegnenice in okolici fovee capituli femoris so fizični obremenitvi, ki ustreza lokaciji okrogle ligamenta in stegna maščobe pad v kotanjo acetabuli. Pri hoji med gibanjem v kolka acetabula lok (strehe) ne doživljajo trajno obremenitev, in samo sprednji in zadnji stik s podporo glave z njim. Uporaba merjenje kolka endoproteze smo ugotovili, da je kontaktni tlak odsek caudineural acetabulum pacienta pri vstajanju s stola več kot 18 MPa. Ta prehod iz delno dotika v spoju do popolnega predloga na noge podpore je vzrok za razlike v obremenitvi coni na površini stegnenice glave med hojo.

Če je diskongruentnosti pa se hoja lahko ustvari kontaktno območje z visokim tlakom. Vendar pa se to ne zgodi, kot posledica deformacije dveh plasti sklepnega hrustanca in osnovnih subchondral povečanja kosti kot kontaktna območja, in usklajenost sklepnega površin. Tako diskongruentnost v skupnih fazi gibanja potez v ujemanja s podporo na stopalih, ki omogoča kolčnega sklepa, da bolj učinkovito distribucijo velike obremenitve sil, vendar pa ustvarja visok pritisk v kolčnem sklepu med hojo - več kot 21 MPa. Ta visok tlak je dobro prenašajo zdravo kolka, vendar prisotnost displazijo skupaj redno preobremenitve iste kosti odsek vodi k razvoju degenerativnih sprememb. Poleg tega, da je praktično pomembno vprašanje: zagotavljanje prenosa izbrisa polietilenske izdelke "razbitin" ni ta tlak je dejavnik v tkivu, ki obkroža stopalo in acetabulumom, po artroplastiko.

Porazdelitev sil v kolčnem sklepu.

Osnovna ideja porazdelitve sil, ki delujejo v kolčnem sklepu je mogoče dobiti s statistično analizo vektorjev sil, ki delujejo na spoju v eni ravnini, medtem ko podporne noge. Dva druga metoda za izračun predpostavlja neposredno merjenje vsadki ali matematičnega modeliranja poudarkom na sklepih na znan način. Raziskave o delitvi bremen v kolčnem sklepu je pomembno zato, da bi bolje razumeli delovanje v normalnih in bolezenskih sklepih, patogenezo patološkega procesa v kolčnem sklepu, da delo, najboljši način zdravljenja glede na izbiro najboljše vsadka, možnost korekcijskih osteotomije in oblikovanju programa individualne rehabilitacije.

Uporaba Ploskovni statično analizo, lahko porazdelitev obremenitev kolka zastopana kot preprost sistem vzvoda. V stoječem položaju s podporo na obeh nogah težišče telesa skozi thx in Thxi pogon. Navpičen padla od tega trenutka dalje vodoravno črto, ki povezuje središči vrtenja (CR) femoralni glave, razdeli na dva enaka ramo (sl. 1). Če telesne teže (58,7 kg) zmanjšana z odštevanjem teže noge 36,8 kg, masa enaka 18,4 kg, deluje na vsaki glavo stegnenice.

Ko enkrat je težišče položaj premaknilo navzdol do ravni LIII-LIV, in hoja spremeni svoje stališče, v skladu s korakom fazo. V tem primeru, vodja stegnenice sta dve osnovni sile (slika 2), skupina K - telesna teža minus teža podpornih nog - vertikalno, ki delujejo s pomočjo vzvoda b- sila F, ki je opredeljen napore mišice, ki podpirajo medenico in celotno telo v ravnovesju, ki velja CR na glavi, ki ga vzvodov navzdol medenice navzdol in stransko. Razmerje med a orožje in je b = 1: 3. Poznavanje vrednosti vzvod in b, lahko izračunamo velikost rezultante sil R, ki deluje na stegnenice glave in vsoto obsega telesne mase in mišične moči ga izravnal. Če enopodročni faza korak znesek delujejo sile relativno vrtenje središče glave enaka nič, t.j. A = M x K x b.

Muscle moč M je sestavljena iz akcijskih Pelvoux-trohanternoy skupine mišic in spinalne kruralnoy. Pelviotrohanternaya skupina vključuje mm. gluteus medius in minimus, m. piriformis, m. mišična skupina iliopsoas. Njihova Rezultanta sil je v večji trohantra in je usmerjen pod kotom 29,3 ° navzdol in navzven. Spinal kruralnuyu filter obsega m. tenzor fascia lata, m.rectus femoris, m.sartorius, njena rezultanta sil nahaja v manjši trohantra pod kotom 5,5 °, usmerjen posteriorno in medialno. Skupna Rezultanta sil M razteza navzdol znotraj navzven in tvori kot 21 ° glede na navpičnico.

Sila M je lahko prisoten tudi v obliki dveh komponent: njegovih besedah sila je usmerjen navpično navzdol in sila QM - vodoravno v prečni smeri. Tako je središče vrtenja kolka glavo sil akta stegnenice naslednjim: pm in R - vertikalni in repnim smeri in QM - v vodoravni in stransko (sliki 3).

Sl. 1. Porazdelitev obremenitve na kolčnih sklepov, medtem ko se opira na obeh nogah: K - masa telesa, razen teže obeh spodnjih okončin, CR - središče vrtenja glave stegnenice kosti. (Bombelli R., 1993).

Sl. 2. Sila, ki deluje na kolčnega sklepa z enim točko koraka fazi se lahko razdelijo v dve komponenti: K - mase telesa, z izjemo mase končnega dejanj vertikalno skozi naslonjalo trdnosti B- Odmicač mišice M podpira medeničnega ravnotežje in deluje na rotacijski sredini CR z vzvodom. Na ravnotežju medenice K B = M x x a. (Bombelli R., 1993).

Sl. 3. Vertikalna sila R, ki deluje njene sestavljena iz dveh delov - Pm (sila acetabulum pritisk na glavo) in Qm (sila usmerjena na zamik stegnenice glave navzven), uravnotežene proti sili ozemljitvene protitlak R1, ki v zameno, kaže vertikalno komponento P in horizontalni Q. Vsi sestavni delovanjem sile so v ravnotežju le, če horizontalni nagib acetabula.

Vzporedno operacijskega sila Pm in K sta dodana, kar ima za posledico rezultirajočo silo R, ki je usmerjen pod kotom 15,4 ° glede na navpičnico. Ta sila nasprotuje enaka in nasprotno usmerjena sila R1, ki potiska glavo v acetabulum. Po drugi strani lahko poševno usmerjena sila R1 zastopa dvema silama: Sila navijanja glave acetabulum (QM) in kompresijski glava sile (F) na. Vsaka od teh sil nasprotuje enakovredne vendar v nasprotni smeri usmerjeni komponent veljavnosti nastalega R. sile Pomembno je videti razliko med R rezultante sil in R1. Skupina R usmerjena na sredini glave in ni odvisna od položaja in naklona acetabular votline kolka. To nasprotuje sile R1 - ta protitlak silo glavico stegnenice in acetabulumom, deluje neposredno skozi streho acetabulum: Q pritiskom sila usmerjena vzporedno s površino hrustanca ter sile F - pravokotno na površino. Njihova velikost in smer odvisna od naklona acetabula. Šele, ko je telo acetabula vodoravno, vse štiri sile v ravnovesju. Če je nastavljen acetabula kraniolateralnuyu nagiba (z displazijo acetabulum), moč Q zmanjšuje, in sila prevladuje Qm, ki so namenjeni za premik glavico stegnenice iz acetabula. Z zmanjšanjem sile Q pojavi kompenzacijske povečanje pritisne sile glave R.

Prav ta neravnovesje moči vodi v progresivno subluxation od stegnenice glave s tvorbo osteophyte z nižjimi notranje površine stegnenice glave. Ko kraniomedialnoy nagib acetabulum (učinki dno acetabular loma ali revmatoidni artritis) povečuje silo Q, ki je namenjen za premik glave znotraj in sila P zmanjšuje (sl. 4, 5).

Pomemben dejavnik pri ocenjevanju biomehanske predpogoje za razvoj številnih patoloških procesov v kolčnem sklepu je analiza formulo enakosti navora. Ker razdalja med večjo trohantra in centra stegnenice vrtenja glave (to je opaziti v coxa Valga, kolk skrajšanje zaradi travme ali predhodno bolezni Legg-Calve-Perthesova et al.) Reduciramo ramo in ki vodi do sorazmerno povečanje mišične moči M ter skupni sile R in R1, ki deluje na kolka (po formuli R = R x b / a).

Ko je razdalja med večjo trohantra in središče vrtenja stegnenice glave (coxa vara) poveča ročico nastale mišične moči, in v skladu s tem zmanjša velikost rezultante sil mišičnega M.

Fleksije vodilni skupno kontrakture z zunanjo postavitev nog, najbolj pogosti v artroza, povzroči znatno povečanje obremenitve na kolčnem sklepu. Hkrati je v medenici premik, zaradi česar se opira na poškodovano nogo v večji premik težišča v nereferenčne strani spodnjega uda. To poveča pacientovo ramo teže ročice, in s tem trenutek sila K Xb. V skladu s spojem uravnotežiti je treba večjo moč mišic M, ki v končni fazi poveča celotno obremenitev na spoju.

Ta načela in izračuni obremenitve na primerih hip pokrivajo z vsaditvijo umetnega sklepa (protez). Zanimivi rezultati so bili pridobljeni s triosnem telemetrijo po kolka. V položaju opira na obeh nogah, izmerjena obremenitev spoja je enaka telesne mase. Enkrat naložiti krak 2 sovpadala 1 mas obremenitve vrhov opazili pri hoji in enaka od 2 do 6, 2, 8 mas TEDA. Telemetrični Meritve so pokazale pojav velikih sil na zasuk v glavi in vratu proteze z vrtilnim gibanjem - njihova vrednost je bila več kot 22 nX m.

Sl. 4. Ko se razmerje moči je poševna ureditev acetabula pokvarjen. Ko je kraniolateralnoy nagib (a) prevladujejo sile usmerjene na zamik stegnenice glave iz acetabulum vpadiny- kraniomedialnom lokaciji na sklepnega površini acetabulum (c) povečuje silo G, kar vodi do prekomernega pritiska glave v medialni smeri v primerjavi z zdravim zgiba (b) . (R. Bombelli, 1983).

Sl. 5. Radiografija in skiagraph bolnik S. z izboklino artroza. Razvoj degenerativnih sprememb prispeval k preobremenjenosti spoja zaradi naklona kraniomedialnoy acetabula po napačni zloma ACCRETe njenega dna.

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

Zdieľať na sociálnych sieťach:

Príbuzný