Приведение бедра сидя в тренажере: Сведение ног в тренажере для внутренней части бедер

Займите исходное положение — Сидя на тренажере. Широко разведите ноги.

  • Сделайте вдох. Сведитне ноги.
  • Сделайте выдох.
  • Сделайте небольшую паузу по сведении. Медленно разведите ноги обратно.

Содержание

Приведение ног сидя в тренажере — выполнение.

Это упражнение прекрасно развивает приводящие мышцы бедра. Выполнение приведений ног в тренажере позволяет использовать бОльший вес, чем при приведении ноги стоя. Так же тренажер позволяет избежать травм. Наилучшей практикой считается постепенное увеличение рабочего веса с небольшого, даже если Вы опытный атлет.

Распространено мнение, что упражнения на приводящие мышцы — женские упражнения. Данное мнение неверно, так как даже хорошо сформированные квадрицепсы и бицепсы бедра смотрятся не эстетично при отстающих приводящих мышцах. К тому же, при выполнении этого упражнения количество крови в области таза увеличивается, улучшается обмен веществ, что благоприятно сказывается на мужском здоровье.

Женским тренажер считается в силу того, что прекрасно справляется с целями женских тренировок. А именно, сделать ноги подтянутыми, но не большими. Поэтому в женских тренировках это упражнение встречается чаще, чем в мужских. Для большинства мужчин цель тренировок в зале — нарастить мышечную массу. Масса лучше всего набирается при базовых упражнениях, коим данное не является. Сведение ног сидя в тренажере — это упражнение для изолированной проработки приводящих мышц бедра. Получается, если ваша цель — это набрать мышечную массу и форму, то данное упражнение есть смысл поставить в конец тренировки ног.

Тренажер для сведения ног сидя сделан так, что вероятность получить травму при упражнении минимальна, но все же следует хорошо размяться перед тем, как преступить к работе на нем. Нужно сделать растяжку внутренней стороны бедра и разогреть мышцы. Слабая растяжка может означать, что вы будете чувствовать болевые ощущения при максимальном разведении ног в стороны. Так же плохая растяжка будет уменьшать амплитуду. Разводить ноги нужно медленнее, чем сводить, нельзя расслаблять их и "бросать". Всё это противопоказано для суставов и сухожилий. В начале упражнения займите удобную позицию в тренажере. На протяжении всего упражнения не отрывайте спину от спинки тренажера. При изменении положения спины, меняется и угол наклона таза, что в свою очередь, изменяет вектор нагрузки на ноги. Всегда начинайте с небольших весов. Лучше сделать лишний разминочный подход, чем растянуть мышцы. Особенно это актуально для тех, кто ранее не качал приводящие мышцы бедра. Эти мышцы не привыкли к нагрузкам и на первой тренировке даже минимальный вес может быть достаточным, чтобы на следующий день упражнение дало о себе знать.


Раздел:
Другие упражнения на спину:

Как выполянть: 3-4 подходов по 12-20 повторений.

Prosportlab

Приведение бедра в тренажере сидя

Автор: Антонов Андрей

Железный Мир. №3.2014 г.

Приведение бедра в тренажере сидя, одно из самых популярных упражнений у женщин посещающих фитнес центры. Мужчины данному упражнению уделяют гораздо меньше внимания. Работа в статодинамическом режиме позволяет достаточно эффективно удалять жировые отложения с внутренней поверхности бедер, зоны, которая у многих женщин является проблемной. Подробнее с данным режимом работы можно ознакомиться в статье: «Локальное жиросжигание возможно! Интервью с профессором Селуяновым», которая была опубликована в номере нашего журнала.

Это упражнение так же известно под названием сведение ног на тренажере сидя. Но анатомически правильно говорить приведение. Произведем анализ упражнения

Упражнение: односуставное то есть изолирующее.

Рабочий сустав: тазобедренный.

Воздействие на основные мышечные группы: гребенчатая м., длинная приводящая м., короткая приводящие м., большая приводящая м., тонкая м.

Исходное положение (И.П.): сидя в тренажере, спина и таз прижаты к опоре, стопы на педалях.

Движение: на выдохе – приведение бедра, на вдохе – вернуться в И.П.

Методические указания: амплитуда движения одной ноги 45 градусов. То есть угол между бедрами не должен превышать 90 градусов.

Темп упражнения медленный, особенно в негативной фазе. В состоянии полного приведения желательно сделать небольшую паузу ( фиксацию).

Упражнение достаточно легкое. Возможные травмы на нем могут быть связаны с растяжением паховых связок. Поэтому не рекомендуется делать его с большой амплитудой. Основной момент техники безопасности – садиться на тренажер, когда подвижные рычаги тренажера зафиксированы в положении приведения. И только после этого следует снять фиксацию и произвести отведение бедер до необходимого угла, после чего зафиксировать положение.

Так же после завершения упражнения перед тем, как встать, необходимо снять фиксацию, выполнить полное приведение бедер, до соприкосновения упоров, и зафиксировать рычаги тренажера в данном положении. Выполняя эти две несложные рекомендации, риск получения травмы вы сведете к минимуму.

Не стоит особенно гнаться за весами. Эти мышцы мало задействованы в повседневной жизни, разве что при передвижении боком , приставными шагами и в танцах. Выполняя стандартные силовые тренировки вы можете значительно увеличить мышечную массу мышц приводящих бедра, что может привести к варусному (О-образному) искривлению ног. Помните, вошедшую в поговорку кривоногость кавалеристов? Это не миф. Постоянная нагрузка на мышцы внутренней поверхности бедра в силовом режиме способствовала гипертрофии этих мышц. Диспропорция между тонусом мышц внутренней поверхности бедра и мышц наружной поверхности бедра как раз и приводит к данному виду искривления ног.

Зато, людям с вальгусным (Х-образном) искривлением ног, данное упражнение рекомендуется выполнять, как раз, в силовом режиме. Повышение тонуса мышц внутренней поверхности бедра является основным безоперационным способом избавлением от этой патологии.


Сведение ног в тренажере для внутренней части бедер

Сведение ног сидя в тренажере является популярным упражнением для нижней части тела. Его часто включают в комплексную программу тренировок нижней части тела, вместе с базовыми упражнениями. Сведения позволяют изолированно нагрузить мышцы внутренней поверхности бедра.

Проработка мышц

Какие именно мышцы получают нагрузку во время сведения ног на тренажере? В первую очередь упражнение задействует мышцы внутренней части бедра, как было сказано выше. Если говорить конкретнее, то это тонкие и приводящие мышцы. Дополнительно включается в работу пресс, мышцы-разгибатели позвоночника и поясница.

Задействованные мышцы: 1 — гребенчатая; 2,3,4 — короткая, длинная, большая приводящие мышцы.

Сведение ног сидя в тренажере не относится к базовым движениям. По этой причине его нужно сочетать с другими упражнениями для развития мышц бедер и ягодиц. Это позволит добиться гармоничной и красивой фигуры.

Также можно чередовать его с таким упражнением, как разведение ног сидя. Такой подход сделает ваши занятия более эффективными.

Описание упражнения

Как выполнять сведение ног сидя? Для начала займите правильное исходное положение. Для этого установите необходимый вес на тренажере. Рекомендуемая пробная нагрузка для женщин составляет 10–15 кг. Для мужчин – 20–25 кг. Подобрать подходящий вес не составит труда. Установите среднюю нагрузку и постарайтесь выполнить один подход. Если вы сможете сделать 10 повторений и при этом почувствуете явное утомление мышц, вам подходит выбранное отягощение.

Выполнение упражнения.

Перед выполнением упражнения убедитесь в том, что вес вашего тела приходится на седалищные кости. Расправьте грудь, поместите ноги за специальные мягкие упоры и максимально широко разведите их. Руками возьмитесь за рукоятки. Теперь можно приступить к основной части упражнения.

  1. На вдохе напрягите пресс и сведите ноги вместе. Ненадолго задержитесь в положении максимального напряжения.
  2. Медленно вернитесь в начальное положение и выдохните.

Упражнение подходит для любого уровня физической подготовки. Ориентируясь на свои ощущения, выполните от 10 до 15 повторений. Отдохните в течение 30 секунд. В это время желательно встать и немного размять ноги. Повторите сведение ещё 1–2 подхода.

Полезные советы

Для того чтобы ваша тренировка дала наилучшие результаты, ознакомьтесь со следующими рекомендациями.

  • Перед выполнением упражнения разомните тазобедренные суставы и потяните паховые связки. Это позволит мышцам лучше воспринимать нагрузку, а также увеличит амплитуду движений.
  • Некоторые тренеры советуют менять положение спины во время сведения ног, так как это позволяет проработать разные участки мышц. Сделайте первую половину повторов, отклоняя спину назад, после чего с прямым корпусом наклонитесь вперёд.
  • Также можно менять положение носков. Направляя их внутрь или наружу, вы сможете смещать нагрузку в сторону передней или задней поверхности бедра.
  • Следите за тем, чтобы спина оставалась ровной. Ни в коем случае не горбите спину на последних повторениях! Если у вас не осталось сил, сократите упражнение или помогите себе преодолеть сопротивление с помощью рук.
  • Работайте медленно и избегайте резких движений. Старайтесь не использовать силу инерции.
  • Важную роль играет заминка. Ваши мышцы будут достаточно эластичными только в том случае, если вы не будете пропускать растяжку. Кроме увеличения эффективности упражнения, растяжка способствует выводу из мышц молочной кислоты, тем самым снимая болезненные ощущения, которые обычно возникают на следующий день после тренировки.
Предварительные растяжка и разминка тазобедренных суставов увеличат амплитуду движения.

Не забывайте о том, что, как и другие силовые упражнения, сведение и разведение ног сидя не способствуют похудению. Их цель заключается в укреплении мышц. Если же вы хотите уменьшить объем ваших бедер, дополните тренировку кардио упражнениями. Лучше всего подойдёт эллиптический и велотренажер. Занимайтесь 3–4 раза в неделю, выбирая программы с умеренно высокой интенсивностью. В идеале следует заниматься аэробными нагрузками сразу же после силового тренинга.

Таким образом, сведение и разведение ног, выполняемые в тренажере – это дополняющие друг друга упражнения, которые позволяет проработать мышцы бедер. Их регулярное выполнение сделает фигуру красивой, а ноги сильными.

Вес и количество повторений для новичков

Для мужчин: 10 - 15 повторений (на каждую ногу) 15 - 20 кг. 2 - 3 подхода. Для женщин: 10 - 15 повторений (на каждую ногу) 10 - 15 кг. 2 - 3 подхода.

Описание упражнения

Как альтернатива сгибанию ног лежа для тех, у кого кружиться голова. Бедро лучше не отрывать от валика. тогда часть работы на себя будет брать ягодица. И в результате ни одна мышца толком не проработается.

Основные фишки

1. Есть 2 типа тренажёров. В одном вы делаете сгибание ноги стоя. А в другом – в наклоне. На мой взгляд, небольшой наклон корпуса вперёд помогает лучше растянуть заднюю поверхность бедра. Поэтому, желательно делать в наклоне.

2. Валик выставляйте так, чтобы он у вас был под икроножной мышцей. Чем больше рычаг – тем лучше.

3. Если будете в конце движения (вверху) немного отрывать колено от подставки, то тогда в работу будет включаться и ягодичная мышца. Это не то чтобы хорошо или плохо. Это, так сказать, на любителя.

4. Делайте это упражнения после становых тяг, наклонов или гиперэкстензии. Чтобы «добить» заднюю поверхность бедра.

5. Разгибайте ногу внизу до конца. Вес такой, чтобы осилили как минимум 8 – 10 повторений.

Сгибание ног в тренажёре сидя

Упражнения → Ноги→ Задняя поверхность бедра

Основные мышцы - полусухожильная, полуперепончатая и бицепс бедра Дополнительные - икроножная Сложность выполнения - лёгкая

Вес и количество повторений для новичков

Для мужчин: 10 - 15 повторений 15 - 20 кг. 2 - 3 подхода.

Для женщин: 10 - 15 повторений 10 - 15 кг. 2 - 3 подхода.

Описание упражнения

Еще одна альтернатива сгибанию ног лежа. Но более изощренная. Этот тренажер не получил широкого распространения в силу своего неудобства.

Основные фишки

1. Отрегулируйте валик и спинку так, чтобы верхний валик давил не на колени, а на бёдра возле коленей. А нижний упирался в щиколотку возле пятки.

2. Сгибать ноги желательно как можно сильнее. Ноги полностью до конца не выпрямляйте. Оставляйте небольшой угол в коленных суставах.

3. Как вариант, можно делать вначале одной ногой. А потом другой. Так вы лучше сможете сосредоточиться на каждой ноге.

4. Это упражнение не является базовым. Поэтому делайте его после становых тяг, наклонов или гиперэкстензии. Чтобы «добить» заднюю поверхность бедра.

5. Вес подбирайте такой, чтобы могли выполнить по 10 – 12 повторений. Причём делать нужно до жжения в мышцах. Только тогда будет эффект от этого упражнения.

Приведение бедра в кроссовере с нижнего блока

Упражнения → Ноги→ Внутренняя поверхность бедра

Основные мышцы - тонкая и приводящие мышцы бедра Дополнительные - подвздошно-поясничная и гребенчатая Сложность выполнения - лёгкая

Приведение бедра в кроссовере с нижнего блока Вес и количество повторений для новичков

Для мужчин: 10 - 15 повторений (на каждую ногу) по 10 - 15 кг. 2 - 3 подхода. Для женщин: 10 - 15 повторений (на каждую ногу) по 5 - 10 кг. 2 - 3 подхода.

Описание упражнения

Ногу стоит приводить слегка внахлест. То есть, немного заводить за опорную ногу. Это даст дополнительное сокращение мышцам. Работающая нога - прямая. На видео представлен вариант сидя на полу. Но мне кажется что удобнее делать это упражнение всё-таки стоя.

Основные фишки

1. Это упражнение можно делать как с нижнего блока в кроссовере, так и с помощью тренажёра «маятник». Как стоя, так и сидя. Но мне кажется, что самый эффективный вариант, это стоя в кроссовере.

2. Приводить работающую ногу нужно немного внахлёст с опорной ногой. То есть, заводим работающую ногу слегка за неё. Это увеличит амплитуду движения.

3. Отводить ногу нужно до конца. Чем дальше, тем лучше. Желательно максимально растянуть внутренние мышцы бедра. Однако делаем это плавно и без рывков.

4. Во время выполнения всего упражнения нога должна быть прямой.

5. Вес подбирайте такой, чтобы могли сделать как минимум 10 повторений. Внутреннюю часть бедра довольно легко травмировать с большим весом, так как такие нагрузки для неё непривычны.

6. Помните, это упражнение не сжигает жир в этой части бедёр. А лишь тренирует там мышцы.

Сгибание ног сидя в тренажере

Толстые, глубоко прорисованные бицепсы бедер придают эффектный изгиб бедру любого бодибилдера, но лишь немногие могут похвастаться их пиком в сокращенном состоянии, подобным бицепсам рук. Оно и понятно – мало кто уделяет развитию бицепсов бедер столько же внимания, сколько достается квадрицепсам. Увы, можно иметь огромные, бугрящиеся мышцами квадрицепсы – результат множества приседаний и экстензий ног – и одновременно плоские бицепсы бедер. Обычно это результат одного-двух сетов сгибаний ног лежа в конце тренировки квадрицепсов, когда уровень энергии уже на нуле.

Существует несколько путей решения этой проблемы. Можно всегда стоять лицом к собеседнику, чтобы не показывать свои слабо развитые бицепсы бедер, но стоит тебе чуть повернуться, и тайное тут же станет явным. Это не очень удачная идея, к тому же слабые бицепсы бедер принесут тебе проигрышные очки в позе «грудь сбоку». Другой выход – такой же глупый – всю жизнь носить брюки. В этом случае тебе будет трудно объяснить свое поведение на пляже, да и твоих прекрасно развитых квадрицепсов никто не увидит. И последний вариант – изменить свое тренировочное расписание и начинать день с упражнения сгибание ног сидя (тренировки бицепсов бедер).

Сгибание ног сидя – техника выполнения

Довольно трудно одним упражнением задействовать все мышцы задней поверхности бедра. Для того чтобы избежать этой проблемы в сгибаниях ног, тазобедренный сустав должен быть зафиксирован, а мышцы задней поверхности бедра растянуты, в то время как коленный сустав может двигаться. Для этого хорошо подойдет упражнение сгибание ног сидя. В этом упражнении тазобедренный сустав зафиксирован. Упражнение сгибание ног сидя довольно строгое, в чем то похоже на концентрированные сгибания руки с гантелью.

  1. Начиная упражнение сгибание ног сидя отрегулируй спинку тренажера так, чтобы колени находились прямо над краем сиденья. Установи стабилизирующий бедра валик так, чтобы он не пересекал колени – колено должно двигаться совершенно свободно. Тазобедренный сустав будет согнут.
  2. Нижний валик должен находиться прямо над ахиллесовыми сухожилиями.
  3. Руками держись за рукоятки, чтобы стабилизировать корпус.
  4. В стартовом положении ноги выпрямлены (или немного согнуты в коленях). Вдохни и на выдохе согни ноги в угол больше 90 градусов. Представь, что ты стараешься коснуться пятками нижней поверхности сиденья. При этом не позволяй бедрам оторваться от сиденья.
  5. Задержись в сокращенной позиции на два счета, а затем на вдохе выпрями ноги, вернувшись в стартовую позицию. Не позволяй ногам полностью распрямиться, а отягощению опуститься на опоры – сразу же начинай следующее повторение.

Выполняя упражнение, сгибание ног сидя, при желании можно немного увеличить интенсивность (например, в последних двух повторениях) во время сгибания ног оттяни носки вниз. Позиция стоп не особо влияет на работу бицепсов бедер, но такое движение снизит эффективность работы икроножных мышц, которые также участвуют в сгибании коленного сустава. В таком случае помощи от них будет меньше, и бицепсам бедер работать будет тяжелее, что выразится в усилении жжения в них.

Растяжка мышц задней поверхности бедра между сетами весьма полезна, так как хорошая гибкость этой группы мышц снижает вероятность травм и болей в спине, возникающих из-за их тугоподвижности. Выпрями ноги в коленях и медленно приближай к ним грудь. Шею старайся не сгибать. Задержись в растянутой позиции не менее 10 секунд и выполни два сета растяжки. Это позволит избежать будущих травм выполняя упражнение сгибание ног сидя.

Упражнение сгибание ног сидя довольно скучное, ведь ты даже не видишь бицепсы бедер и как они сокращаются, однако, не стоит использовать это обстоятельство для отказа от работы. Наоборот, ты должен сконцентрироваться на этом упражнении больше, чем на других. Здесь очень легко нарушить строгую технику, приподняться с сиденья или оттянуть на себя носки, чтобы облегчить повторения.

СОВЕТ
Используете тренажер для разгибаний, у которого есть наклонная спинка. Когда туловище отклонено назад, исключается возможный читинг за счет мышц тела.

Если ты справишься со всеми этими искушениями и сосредоточишься на интенсивной проработке мышц задней поверхности бедра, то награда не заставит себя долго ждать. Уже через 3-4 месяца ты полюбишь сгибание ног сидя и увидишь плоды своих трудов: у твоих ног уже не будет двухмерного вида, и необходимость в длинных брюках отпадет. Низ тела будет отлично смотреться под любым углом.

СОВЕТ
Одинаково бесполезен как быстрый, так и слишком медленный ритм подъемов. Ищите свою золотую середину

Сгибание ног в тренажере сидя. Изучаем все тонкости и секреты.

Дамы и господа, наше почтение! На календаре 8 июня, среда, а это значит, время технической заметки на Азбука Бодибилдинга, и сегодня мы поговорим про сгибание ног в тренажере сидя. По прочтении Вы узнаете все о преимуществах, мышечном атласе и технике выполнения упражнения, также мы выясним степень его эффективности и целесообразности включения в свою тренировочную программу.

Итак, рассаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Сгибание ног в тренажере сидя. Что, к чему и почему?

Не секрет, что первоочередной задачей большинства барышень, пришедших в зал, является “попа – орехом”, однако низ тела - это не только упругие ягодицы, это также развитый бицепс бедра, и именно у многих дам с ним имеются проблемы. Т.к. на календаре лето, оно подразумевает некоторое оголение – снятие с себя лишней одежи и часто открытие ног посредством юбок и шорт. Но вот беда, не многие представительницы прекрасного пола могут себе позволить подобный (особенно последний – короткие шорты) гардероб ввиду “несостоятельности” задней поверхности бедра. Последнее проявляется в том, что мы имеем “творожный” вид под пятой точкой, что является результатом слабого тонуса мышц этой области. Посему такая аказия не дает многим дамам насладиться короткой, открывающей ноги, одеждой. Что делать? Правильно, изучать заметку дальше, дабы познакомиться с решением проблемы - сгибанием ног в тренажере сидя.

Примечание:
Для более лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы.

Мышечный атлас

Упражнение относится к классу изолированных с типом силы pull (тянуть) и имеет своей основной целью проработку мышц задней поверхности бедра.

Мышечный ансамбль включает в себя следующие единицы:

  • таргетируемая – двуглавая мышца бедра;
  • синергисты – икроножная, портняжная, тонкая мышцы, подколенные сухожилия;
  • антагонисты – квадрицепс;
  • антагонисты стабилизаторы – передняя большеберцовая.

Полный мышечный атлас представляет собой такую картину (кликабельно).

Выполняя сгибание ног в тренажере сидя, Вы вправе рассчитывать на получение следующих преимуществ:

  • развитие силы мышц задней поверхности бедра;
  • увеличение объема мышц бедер;
  • развитие гибкости бицепса бедра;
  • уборка “творожного” вида бицепса бедра;
  • формирование линии четкого разделения/отделения ягодиц от бедра;
  • подсушка/сепарация заднего бедра (при определенном типе выполнения);
  • возможность выполнять при проблемах с низом спины.

Техника выполнения

Сгибание ног в тренажере сидя относится к упражнениям начального уровня сложности. Пошаговая техника выполнения выглядит следующим образом.

Шаг №0.

Отрегулируйте позицию спинки так, чтобы нижний край сидения пришелся точно под колени. Займите положение сидя с опорой спины к задней стенке тренажера. Поместите свои лодыжки под нижним валиком и упритесь в него. Отрегулируйте высоту верхнего опорного валика, опустив его на колени, защелкните замок. Ноги распрямите перед собой. Возьмитесь руками за поручни сверху. Это Ваша исходная позиция.

Шаг №1.

Вдохните и на выдохе, сохраняя туловище неподвижным, начните сгибать колени, приводя мышцы голени к бицепсу бедра, поджимая ноги под себя. В конченой точке траектории задержитесь на 1-2 счета. Медленно и подконтрольно произведите на вдохе разгибание и верните ноги в ИП. Повторите заданное количество раз.

В картинном варианте все это безобразие выглядит следующим образом.

В движении так…

Вариации

Помимо классического варианта сгибаний 2-х ног в тренажере сидя, существует несколько вариаций упражнения, в частности:

  • поочередные сгибания для каждой ноги;
  • сгибание с различным положением ступней.

Секреты и тонкости

Чтобы выжать максимум из упражнения, придерживайтесь следующих рекомендаций:

  • подчеркнуто медленно разгибайте коленные суставы;
  • не распрямляйте до конца колени, держите их слегка подсогнутыми;
  • сгибайте ноги до угла 90 градусов в коленных суставах;
  • в конечной точке траектории произведите пиковое сокращение и задержитесь на 1-2 счета;
  • используйте полный диапазон движения;
  • на протяжении всего движения не елозьте по сидению;
  • смещайте акцент нагрузки на нужную область бицепсов бедер, используя разную позицию ног под валиком: внутренняя область – сведите носки ступней, внешняя – разведите;
  • если Вы имеете проблемы с коленями, то используйте небольшой вес на большое количество повторений;
  • техника дыхания: выдох — при сгибании коленей/на усилие; вдох – при разгибании;
  • численные параметры тренировки: количество подходов 3-4, повторений 12-15.

С теоретической стороной закончили, теперь давайте разберем некоторые практические моменты.

Сгибание ног в тренажере сидя – эффективное упражнение для бицепса бедра?

О степени эффективности упражнения позволяет судить электрическая активность целевых мышц в нем. Последнее осуществляется посредством метода электромиографии. Данные исследований The Strength and Conditioning Journal за 2016 год в отношении упражнений на заднее бедро говорят нам о следующих значениях ЭМГ:

  • сгибание ног сидя – 88%;
  • сгибание ног стоя – 79%;
  • сгибание ног лежа – 70%;
  • становая тяга на прямых ногах – 63%.

Данные говорят о том, что наиболее эффективным упражнением на заднее бедро является не популярное сгибание ног лежа, а сидячий его вариант.

Как девушке убрать “творожные” бедра?

Если Ваша цель привести в тонус мышцы бицепса бедра и сделать эту область более подтянутой и упругой, то обратите внимание на следующую стратегию тренинга:

  • выводите тренировку заднего бедра в своей ПТ на первое место;
  • используйте 1-2 базовых (например, румынская становая и жим ногами с высокой постановкой ног) и 1 изолированное (например, сгибания ног сидя) упражнения;
  • в базовом варианте используйте 3 подхода по 8-10 повторений, а в изолированном - 4-5 подходов от 20 повторений;
  • завязывайте упражнения в дву/трисеты и выполняйте их с максимальной интенсивностью.

Сомневаетесь в действенности этой стратегии тренинга? А Вы попробуйте, и сомнения тут же развеются.

Собственно, с содержательной частью закончили, подведем итоги.

Послесловие

Сегодня мы познакомились с упражнением сгибание ног в тренажере лежа. Стоит его включать в свою тренировочную программу или нет, зависит от того, хотите Вы иметь красивые бедра, или и так сойдет. Если первое, то тогда дуем в зал и обкатываем теорию на практике, если второе – то не напрягаемся и сидим ровно на пятой точке :).

На сим все, до пятницы!

Скачать статью в pdf>>

PS. а Вы выполняете сгибание ног? Какой вариант?

PPS. Помог проект? Тогда оставьте ссылку на него в статусе своей социальной сети — плюс 100 очков к карме гарантировано :).

С уважением и признательностью, Протасов Дмитрий.

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Приведение бедра сидя BRONZE GYM MZM-018

Виды тренажеров: Грузоблочные

Группы мышц: Грудь • Руки

Класс тренажера: Коммерческий

Тип отягощения: Весовые плиты

Производитель: Neotren GmbH, Германия

Вес брутто: 256 кг.

Вес нетто: 222 кг.

Вес стека: 80 кг.

Гарантия: 3 года

Макс. вес пользователя: 182 кг.

Нагрузка: весовые плиты 5 кг. из легированной стали

Назначение: профессиональное

Направляющие: стальные, хромированные, устойчивые к коррозии

Размер тренажера в рабочем состоянии (Д*Ш*В): 113*183*164 см.

Рама: станина 60*120*2.5 мм., двухслойная покраска

Рукоятки: сверхнадежные с вечным TPV покрытием (термопластичный вулканизат)

Рычаги: независимые

Сидение: контурное эргономичное с наполнителем из PU поролона и обивкой из искусственной кожи

Страна изготовления: КНР

Тип: грузоблочный станок

Тросы: стальной витой ø3.5 мм. с PVC оболочкой, общий диаметр 5.8 мм.

Упражнения: внутренние мышцы бедер

Электроника: LED дисплей активности пользователя

Сидение с бедром (а) в сгибании, отведении и внешнем вращении ...

Чтобы определить результат и различия между артроскопической операцией на бедре и консервативной терапией у пациентов, страдающих синдромом бедренно-ацетабулярного импинджмента, мы провели поиск статей из PubMed, Embase, Cochrane, Web of Science и Clinicaltrials.gov с использованием логического алгоритма поиска. В этот метаанализ лечения синдрома импинджмента бедренной кости были включены только рандомизированные контролируемые испытания, сравнивающие артроскопическую операцию на бедре и консервативную терапию.Два автора определили соответствие критериям отбора, извлекли необходимые данные и независимо оценили риск систематической ошибки в подходящих исследованиях. Затем мы провели мета-анализ трех статей, чтобы оценить размер объединенной оценки (ES) и 95% доверительный интервал для Hip Outcome Score повседневной активности (подшкала HOS ADL), спорта Hip Outcome Score (спортивная подшкала HOS) и International Hip Outcome Tool ( iHOT-33) были выполнены с использованием STATA версии 14.0 MP (STATA, Колледж Стейшн, Техас, США) с основными суммарными показателями: среднее значение между групповой разницей, размером выборки и стандартным отклонением.Всего мы собрали 52 статьи после удаления дубликатов и сортировки по заголовкам и аннотациям. Наконец, было включено в общей сложности три РКИ. Были получены определенные доказательства дополнительных преимуществ артроскопической хирургии бедра по сравнению с консервативной терапией в области улучшения качества жизни (три испытания, 575 участников, ES = 2,109, 95% ДИ: 1,373–2,845, I² = 42,8%, P = 0,000). и повседневная активность (два испытания, 262 участника, ES = 9,220, 95% ДИ: от 5,931 до 12,508, I² = 16,5%, P = 0,000).Однако в улучшении спортивной функции не наблюдалось значительных различий (два испытания, ES = 7,562, 95% ДИ: от -2,957 до 18,082, I² = 60,1%, P = 0,159). В заключение, этот метаанализ предполагает, что артроскопическая операция на бедре принесла существенную пользу по сравнению с консервативной терапией в плане улучшения повседневной активности и качества жизни.

Оценка ограничения объема движений в тазобедренном суставе

Med Biol Eng Comput. 2013; 51 (4): 467–477.

, 1 , 1 , 2 и 3

Glen A.Терли

1 WMG, Уорикский университет, Ковентри, CV4 7AL UK

Марк А. Уильямс

1 WMG, Уорикский университет, Ковентри, CV4 7AL UK

Ричард М. Веллингс

2 University Hospital Coventry, Coventry, CV2 2DX UK

Damian R. Griffin

3 Warwick Medical School, The University of Warwick, Coventry, CV2 2DX UK

1 WMG, Университет Уорика, Ковентри, CV4 7AL UK

2 University Hospital Coventry, Coventry, CV2 2DX UK

3 Warwick Medical School, University of Warwick, Coventry, CV2 2DX UK

Автор, отвечающий за переписку.

Поступило 13 ноября 2012 г .; Принято 13 декабря 2012 г.

Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает любое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора (авторов) и источника.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

При тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава определение необходимого диапазона движений без соударения является сложной задачей.Это связано с тем, что в естественном бедре движение ограничено как ударом, так и сдерживанием мягких тканей. Целью этого исследования является определение диапазона эталонных движений, который может идентифицировать движения, подверженные риску столкновения, и движения, которые ограничиваются мягкими тканями. Были использованы две экспериментальные методики для определения движений, которые были ограничены столкновением, и тех движений, которые были ограничены как столкновением, так и ограничением мягких тканей. Сравнивая эти два экспериментальных результата, можно было отделить движения, которые были ограничены соударением, от движений, которые были ограничены ограничением мягких тканей.Результаты показывают, что движения в разгибании, а также сгибание в сочетании с приведением ограничиваются сдерживанием мягких тканей. Движения при сгибании, сгибании в сочетании с отведением и приведением подвержены риску костного удара. Следовательно, эти движения представляют собой наиболее вероятное повреждение при импинджменте бедренной кости или наибольший риск импинджмента протеза при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава.

Электронные дополнительные материалы

Онлайн-версия этой статьи (doi: 10.1007 / s11517-012-1016-3) содержит дополнительные материалы, доступные авторизованным пользователям.

Ключевые слова: Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (THA), биомеханика, фемороацетабулярный удар, диапазон движений

Введение

Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава (THA) - одна из наиболее часто выполняемых реконструктивных операций с отличными промежуточными и долгосрочными результатами [ 17]. Однако по-прежнему существуют осложнения, требующие пересмотра первоначальной процедуры, чаще всего из-за асептического расшатывания и вывиха [45].Как асептическое расшатывание, так и вывих связаны с невозможностью добиться правильной ориентации компонентов протеза [37]. Чрезмерно закрытая чашка может привести к столкновению между шейкой бедренного компонента и краем вертлужной чашки во время конечного движения бедра. Такой контакт может создавать частицы износа, потенциально приводящие к расшатыванию имплантата [22, 41, 54]. Дальнейшее движение за точку соударения вызывает подвывих головки бедренной кости до вывиха сустава [21, 27, 31].Напротив, ориентация компонентов протеза для максимального увеличения диапазона движений для предотвращения столкновения будет означать только частичное удержание тазобедренного сустава, что может привести к асептическому расшатыванию и вывиху сустава, в результате чего головка бедренной кости «выскользнет» из вертлужной впадины [21, 52].

Yoshimine и Ginbayashi [57] определили пять факторов, которые определяют диапазон движений, которых может достичь THA, четыре из них связаны с ориентацией протезного компонента: (1) антеверсия вертлужной впадины, (2) наклон вертлужной впадины, (3) вариант бедренной ножки и (4) ось шейки бедренного компонента от поперечной плоскости, которая зависит от варусно-вальгусной формы бедренной ножки в бедренном канале и угла шейки бедренного компонента [22, 53, 56].Другой параметр ориентации был определен Renkawitz et al. [36], что имеет значение для бедренных компонентов с неосесимметричной шейкой. Это было определено как «наклон бедренной кости», когда ориентация шейки бедра в сагиттальной плоскости определяется тем, где бедренная ножка следует естественному переднему изгибу проксимального отдела бедренной кости [36]. Все эти факторы взаимодействуют, влияя на положение основной дуги движения бедра, как показано на рис. [52]. Последний фактор, называемый углом колебания (θ), определяет размер основной дуги движения бедра и является функцией угла раскрытия вертлужного вкладыша и соотношения головы и шеи бедренной кости.Следовательно, протез с большим углом колебания для максимального увеличения диапазона движений и ориентация с хорошим охватом головки бедренной кости для достижения стабильного сустава представляет собой наилучший баланс этих факторов [52]. Однако было показано, что увеличение диаметра головки бедренной кости для максимального увеличения угла колебания увеличивает риск перелома шейки бедра при шлифовке бедра и связано с неудачами при установке имплантатов металл-металл [32, 45]. Следовательно, достижение правильной ориентации ортопедического компонента для достижения идеального диапазона движений и надежной фиксации в ограниченных пределах протезного удара имеет жизненно важное значение для успеха операции.

Влияние угла колебаний и ориентации компонентов на объем движений в сагиттальной плоскости. a Плохо ориентированная вертлужная впадина - требуемая степень сгибания не может быть достигнута в пределах пределов соударения по углу колебания. b Правильно ориентированная вертлужная впадина - требуемая степень сгибания может быть достигнута в пределах угла колебания и импинджмента

Определение границы, в пределах которой требуется диапазон движений без ударов, не только позволит хирургам определить оптимальную ориентацию ортопедического компонента в THA, но и также определить необходимую резекцию кости для снятия импинджмента нативного тазобедренного сустава с фемороацетабулярным импинджментом (FAI) [1, 49].В настоящее время спецификации для исхода движения со свободным диапазоном соударений основаны на пределах чистого движения суставов здоровых людей в коронарной, сагиттальной и поперечной плоскостях [11, 42, 54, 56] или на измерении вращений суставов для конкретных видов деятельности повседневная жизнь [16, 19, 22, 31]. Другие исследования использовали компьютерную томографию (КТ) анатомии здоровых костей для определения диапазона движений пациента [23, 46–49]. Эти исследования подтвердили, что диапазон движений в естественном бедре ограничен костным соударением, соударением мягких тканей, а также ограничением мягких тканей.Однако эти исследования не смогли определить ограничение диапазона движений из-за ограничения мягких тканей. Следовательно, цель этого исследования - восполнить этот пробел в знаниях путем определения диапазона эталонных движений, который может идентифицировать движения, подверженные риску столкновения, а также движения, которые ограничиваются ограничением мягких тканей.

Методы

Для определения движений, которые были подвержены риску столкновения, а также движений, которые были ограничены ограничением мягких тканей, были получены данные из литературы для 15 видов повседневной жизни здоровых мужчин-субъектов.Эти движения использовались в качестве основы для построения эталона здорового диапазона движений, который учитывал ограничение диапазона движений как из-за удара, так и из-за ограничения мягких тканей. Затем было использовано моделирование диапазона движения с использованием трехмерных моделей, построенных на основе компьютерной томографии пациента, для определения ограничения движения из-за удара в кость. Сравнивая две границы движения, мы смогли идентифицировать движения с риском столкновения и те, которые были ограничены ограничением мягких тканей. Эти 15 занятий были следующие: сидение на полу со скрещенными ногами, положение на коленях с согнутыми ногами и подошвенным сгибом лодыжек, ходьба по горизонтальной плоскости, стояние с разворотом верхней части тела, лежание на спине и перекатывание, приседание с обеими ступнями на корточках и на корточках. согнутые пальцы ног, стоять-сидеть-стоять как с обычного, так и с низкого сиденья, подниматься и спускаться по лестнице, стоять, затем наклоняться, чтобы поднять предмет с пола, раскачивая ногой вперед и назад, сидя на обычном сиденье и наклоняясь, чтобы завязать шнурки на обуви , сидя на обычном сиденье, скрестив ноги [16, 19, 20, 22, 31].Используя совместную систему координат, разработанную Grood и Suntay [14] и адаптированную для бедра Wu et al. [55] анатомическая система отсчета была построена со следующими определениями осей:

  • Ось x - передняя / задняя ось: отведение / приведение (а)

  • y ось - верхняя / нижняя ось: внутреннее / внешнее вращение (r)

  • z ось - медиальная / боковая ось: сгибание / разгибание (f)

Изменение углов суставов в течение цикла движения побудило некоторых исследователей разделить маневр на отдельные этапы, например, стоя-сидя-стоя из нормальный стул - прямой, естественный, наклоненный вперед.Для каждого из 15 упражнений были выбраны ключевые точки путем определения движений максимального сгибания / разгибания (f), отведения / приведения (a) и внутреннего / внешнего вращения (r), а затем записи соответствующих углов суставов в каждой максимальной точке в две другие анатомические плоскости. В результате было получено около 50 точек данных о движении для анализа. Для каждой точки данных трехмерные положения центра колена были рассчитаны с использованием уравнения. (1), где исходное положение центра колена было определено как вектор положения.Этот вектор положения учитывает, когда человек стоит в анатомически нейтральной позе, когда он стоит прямо на обеих ногах, так что центральное положение колена находится непосредственно под центром бедра [26, 39]. Это означает, что проксимальный тазовый сегмент тела и дистальный бедренный сегмент тела изначально выровнены, поэтому их матрица ориентации представляет собой единичную матрицу 3 × 3, I [5]. Следовательно, матрицу ориентации можно упростить, чтобы определить положение центра колена с помощью уравнения.(1). Эти положения центра колена затем использовались для расчета отдельных осей вращения для каждой из точек данных путем решения уравнения. (2), где R определяет матрицу ориентации, а V определяет фиксированную ось вращения [6, 15, 24]. Было обнаружено, что 70% этих маневров происходили вокруг оси вращения в пределах 15 ° от поперечной плоскости, указывая на то, что доминирующими движениями для тазобедренного сустава были сгибание / разгибание и отведение / приведение в сочетании с меньшим количеством внутреннего / внешнего вращения [50].Следовательно, оси вращения в поперечной плоскости можно было использовать для моделирования диапазона движений с использованием компьютерной томографии десяти пациентов для сравнения с эталоном здорового диапазона движений.

1

2

Контрольный показатель диапазона движений здорового человека

Для построения контрольного показателя диапазона движений здорового человека использовались экспериментальные данные относительно чистого движения сустава при сгибании / разгибании, отведении / приведении и внутреннем / внешнем вращении (таблица) [50]. Было обнаружено, что эти чистые движения суставов обеспечивают хороший функциональный результат для пациента.Следовательно, они положительно коррелируют со способностью выполнять повседневную деятельность [10, 19]. Начиная с исходного вектора положения центра колена, этот вектор вращался вокруг осей в поперечной плоскости, определенной в формуле. (3) для моделирования повседневной деятельности. Угол α вращался вокруг поперечной плоскости с шагом 10 °, создавая 36 отдельных осей вращения в этой плоскости. Точка, в которой произошло столкновение для каждой из осей вращения поперечной плоскости, была нанесена как на двумерном, так и на трехмерном графике, что позволило графически представить диапазон движения в виде континуума (рис.,). Таким образом, построенный эталонный тест представляет собой необходимый диапазон движений, который должен быть достигнут для выполнения повседневных действий без риска столкновения. Визуализация того, как был построен этот тест, представлена ​​в дополнительном файле 1.

Таблица 1

Эталонные движения бедра в чистом виде [48]

Движение Угол
Сгибание 120 °
Разгибание 3014 Разгибание 3014 45 °
Аддукция 35 °
Внутреннее вращение 45 °
Наружное вращение 45 °

Двухмерное представление диапазона движения здорового образа

Трехмерное представление эталонного диапазона здорового диапазона движений

В дополнение к определению формы эталона диапазона здорового движения также было определено его положение.Для этого использовался метод, известный как анализ момента инерции, где его положение определялось с помощью оси направления (рис.) [9, 13]. Направленная ось представляет собой вектор нормали к плоскости наилучшего соответствия, построенной из точек, взятых на краю эталонного диапазона движения. Направленная ось была определена путем вычисления центра масс эталона диапазона движения, уравнение. (4). Затем было определено расстояние каждой из граничных краевых точек от вычисленного центра масс для получения матрицы 3 × n , A .Скалярное произведение, показанное в уравнении. Затем уравнение (5) решалось путем нахождения собственного вектора, который увеличивал расстояние до краевых точек границы. Оба рис. и представляют собой ограничение диапазона движений в здоровом бедре из-за удара и ограничения мягких тканей. Затем был использован метод компьютерной томографии, чтобы выделить риск столкновения в пределах эталонного диапазона движения.

3

4

5

Компьютерное моделирование диапазона движения

Для оценки ограничения диапазона движений в тазобедренном суставе из-за костного соударения было выполнено десять компьютерных томографов пациентов в положении лежа на спине.КТ, использованные в этом исследовании, были доступны в библиотеке изображений университетских больниц Ковентри и Уорикшира (UHCW). Все пациенты были просканированы по четким клиническим причинам, и было получено информированное согласие на использование их изображений в учебных и исследовательских целях. Компьютерная томография, использованная в этом исследовании, была полностью анонимной и выполнялась в соответствии с этическими принципами учреждения и Хельсинкской декларацией. Все пациенты были мужчинами, средний возраст 65,2 года (49–81), и у них не было обнаружено признаков остеоартрита или аномальной морфологии.Сканы были получены на компьютерном томографе General Electric LightSpeed ​​с толщиной среза 1,25 мм с использованием алгоритма мягких тканей, охватывающего полную анатомию таза и бедренной кости. КТ-изображения в формате DICOM были импортированы в программу обработки изображений ImageJ (http://rsbweb.nih.gov/ij/). Срезы сканирования DICOM были преобразованы в двоичные изображения, и был применен порог, чтобы оставалась только материя той же плотности, что и кость. Затем каждый срез очищали вручную, удаляя любой некостный материал и заполняя промежутки в тазовом или бедренном следе.Затем каждый очищенный стек изображений был импортирован в программный пакет Simpleware ScanIP (Simpleware Ltd., Эксетер, Великобритания). Был применен фильтр морфологического сглаживания с интервалом в один пиксель, чтобы сгладить несоответствия между срезами, и затем была сгенерирована сетка 3D-модели для тазовых и бедренных масок. Затем эти трехмерные модели были импортированы в пакет моделирования Rhino 4.0 NURBS для использования в эксперименте по моделированию движения.

До моделирования диапазона движений таз и бедро необходимо было правильно ориентировать в трехмерном пространстве.Система координат таза была определена с использованием ориентиров поперечной плоскости таза (TPP) [2]. Медиально-латеральная ось определялась как линия, параллельная двум передним верхним ости подвздошной кости (ASIS), проходящая в положительном направлении слева направо с началом в центре тазобедренного сустава. Центр тазобедренного сустава определялся как центр наиболее подходящей сферы головки бедренной кости. Поперечная плоскость была определена как плоскость, содержащая две ASIS и среднюю точку двух задних верхних подвздошных ости (PSIS).Линия, перпендикулярная поперечной плоскости с началом в центре тазобедренного сустава, определяла верхнее-нижнее направление. Передне-задняя ось была построена перпендикулярно двум другим осям [55].

Система координат бедренной кости была определена в соответствии со стандартом, определенным Murphy et al. [30]. Верхняя-нижняя ось определялась как проходящая в положительном направлении от центра колена к центру тазобедренного сустава. Центр колена определялся средней точкой двух надмыщелков бедренной кости.Коронарная плоскость определялась как плоскость, содержащая центр тазобедренного сустава, и линию, параллельную задней поверхности мыщелков бедренной кости, расположенной в центре колена. Переднезадняя ось была построена перпендикулярно коронарной плоскости, расположенной в центре тазобедренного сустава, а медиально-латеральная ось была построена перпендикулярно двум другим осям. Затем трехмерную модель бедренной кости выровняли так, чтобы ее оси совпадали с системой координат таза. Ранее было обнаружено, что сконструированная система координат определяет нейтральное вращение бедренной кости и, будучи выровненной с системой координат таза, образует ортогональную систему координат сустава [51].Следовательно, последующее моделирование диапазона движения можно было бы напрямую сравнить с эталоном здорового диапазона движения.

Когда таз и бедро выровнены, язык Rhino VBScript затем использовался для вращения бедренной кости вокруг осей в поперечной плоскости, определенной в формуле. (3) и был ограничен 3 степенями свободы без совместной трансляции [2]. Считалось, что соударение произошло, когда сетка бедренного треугольника пересекалась с краем вертлужной впадины таза. После того, как произошло столкновение, дальнейшее движение считалось возможным.Угол столкновения для каждой оси вращения был нанесен на двумерные и трехмерные графики для анализа в дополнение к оси направления CT. Средний диапазон движения для десяти симуляций был нанесен на график и сравнен с эталоном здорового диапазона движений. Чтобы определить тип ограничения движения - в любой точке, где имело место столкновение с движением менее 5 ° между эталонным диапазоном движений здорового человека и эталоном КТ, в соответствии с выводами Tannast et al.[48]. Разница между показателями здорового и КТ менее 10 ° определялась как соударение мягких тканей, а любая разница более 10 ° определялась как ограничение мягких тканей.

Результаты

Двумерный график диапазона движения CT (фиолетовый) по сравнению с эталонным диапазоном движения здорового человека (золотой) показан на рис. Этот график показывает, что существует костный удар для движений приведения, отведения в сочетании со сгибанием и чистым сгибанием. Нарушенное движение показано красным цветом, если диапазон движения CT не соответствует эталонному диапазону здорового движения.По сравнению с эталонным показателем здорового человека диапазон движения при КТ значительно больше в том, что касается движения в чистом разгибании и приведении в сочетании со сгибанием, что представляет собой ограничение движения из-за ограничения мягких тканей. Во всех других областях диапазон движения CT немного больше, чем эталонный диапазон движения здорового человека (5–10 °), представляющий соударение мягких тканей. На рисунке показано трехмерное сравнение двух экспериментальных результатов, которое также представлено в дополнительном файле 1.Направленная ось диапазона движения CT (пурпурный) менее приподнята, чем ось эталона здорового диапазона движений (красная), и отличается трехмерным углом в 15,4 °. Двумерный угол между этими осями в поперечной плоскости составляет 3,1 °, без учета разницы высот между этими двумя осями из-за движения в растяжении. Среднее значение и стандартное отклонение для чистых движений суставов на 10 снимках КТ составили сгибание 120 ° (σ = 10,2 °), разгибание 77 ° (σ = 20,1 °), отведение 55 ° (σ = 9.9 °) и аддукции 33 ° (σ = 8,8 °).

Двумерное представление диапазона движения CT по сравнению с эталонным клиническим диапазоном движения

Трехмерное представление диапазона движения CT по сравнению с эталонным клиническим диапазоном движения

Обсуждение

Требование диапазона движения без ударов тазобедренный сустав изучен недостаточно. В исследованиях была предпринята попытка количественно определить диапазон движений естественного бедра с помощью клинических измерений, анализа походки и динамического моделирования КТ.Эти исследования подтвердили, что диапазон движений в ограниченном бедре ограничен костным ударом, ударом мягких тканей верхней губы и капсулы, а также ограничением мягких тканей [23, 25, 47–49]. Ни в одном исследовании еще не было предпринято попыток полностью количественно определить, какие движения связаны с этими отдельными причинами ограничения движения. В этом исследовании было проведено сравнение двух различных методов анализа диапазона движения - измерения из предыдущих исследований, в которых измерялась активность и чистое совместное движение здоровых людей, которое включает все режимы ограничения в движении человека, и, во-вторых, динамическое моделирование КТ, которое может идентифицировать ограничение диапазона движений из-за костного удара.Следовательно, сравнивая результаты, мы смогли определить, какой режим ограничения ограничивал диапазон движения для данного маневра. Это было объединено со знанием того, что при компьютерном моделировании ограничение диапазона движения немного превышает требуемый диапазон движения из-за отсутствия мягких тканей на 5 ° [48].

Следует отметить ряд ограничений исследования. Во-первых, считается, что измерения здоровых людей в возрасте от 20 до 70 лет обеспечивают наиболее стабильную и реалистичную выборку, на основе которой можно строить эталонный диапазон движений [18, 38].КТ-анализ диапазона движений тазобедренного сустава проводился у пациентов старше этого 70-летнего порога. Однако это сокращение диапазона движений связано с нервно-мышечной функцией, а не с морфологическими изменениями в суставе, и не влияет на результат эксперимента по диапазону движений CT [28, 33]. Второе ограничение заключалось в том, что в двух экспериментальных методиках использовались данные, полученные от разных субъектов. Исследование трупа, моделирующее диапазон движений, представленное в сочетании с измерением компьютерной томографии, сделало бы результаты исследования более объективными в отношении влияния ограничения мягких тканей на диапазон движений [40, 44].

Необходимо учитывать, насколько можно обобщить контрольный показатель здорового диапазона движений. Это связано с тем, что при построении теста диапазона движения использовались данные мужчин. Принимая во внимание этническую принадлежность, хотя в азиатских и ближневосточных культурах может быть больший спрос на выполнение сложных маневров, таких как вставание на колени и приседание [16, 29]. Эти маневры включены в эталонный диапазон движений и не превышают чистые значения движений суставов, полученные на основе измерений в основном европейских или американских испытуемых.Неясна необходимость иметь альтернативный эталонный диапазон движений в зависимости от пола. Данные исследований горизонтальной ходьбы показывают, что женщины имеют на 4–5 ° больше движений [3, 4], и аналогичные результаты были получены в ограниченном количестве исследований, в которых измерялись более востребованные спортивные занятия [12, 35]. Неизвестно, распространяется ли эта разница на все виды деятельности, чтобы указать, обладают ли женщины большей подвижностью суставов или, как и возраст, ход суставов зависит от других факторов, таких как неврологические и мышечные взаимодействия.Поэтому сложно оценить, требуется ли отдельный эталонный диапазон движений для женской популяции.

Анализ результатов в отношении чистого сгибания, чистого приведения и сгибания в сочетании с приведением показывает, что в этих областях имело место столкновение с движением (рис.). Удар при чистой аддукции произошел из-за столкновения малого вертела бедренной кости с тазом. Напротив, импинджмент при чистом сгибании и сгибании в сочетании с приведением происходил из-за столкновения шейки бедренной кости с краем вертлужной впадины в передне-верхней зоне.Считается, что это зона, в которой происходит повреждение тазобедренного сустава, что приводит к развитию остеоартрита [8, 47]. Следовательно, движение в этой области должно быть максимальным в THA за пределами точки удара, чтобы гарантировать, что шейка бедренной кости не соприкасается с краем вертлужной впадины. Ударное движение сгибания на 90 ° в сочетании с приведением также было связано с внутренним вращением на 33 °, которое при сравнении диапазона движений не визуализируется. Считается, что боль в бедре из-за удара может быть воспроизведена путем внутреннего вращения бедренной кости при сгибании на 90 ° [7, 34].Если движение в этом положении безболезненно с внутренним вращением на 30 °, то это представляет собой приемлемый диапазон движений для тазобедренного сустава [43]. Следовательно, эталон здорового диапазона движений включает это количество нормального внутреннего вращения при движениях с 90 ° сгибания. Однако знания из этих предыдущих исследований показывают, что любое сопряженное движение при сгибании выше 90 ° является областью риска в отношении костного удара и должно признаваться таковым [7, 34].

Был ряд движений, при которых диапазон движения CT попал в зону соударения мягких тканей 5 ° –10 °, определенную в разд.2.2. На рисунке показано, что абдукция представляет собой зону риска ущемления мягких тканей и согласуется с выводами Kubiak-Langer et al. [23] и Tannast et al. [47] Таким образом, в THA необходимо убедиться, что позиционирование компонентов обеспечивает достижение нормального диапазона движений, который для чистой аддукции составляет 45 °, поскольку это означает точку контакта для соударения мягких тканей.

Было две области, где диапазон движений пациента при КТ был значительно больше, чем эталонный диапазон движений здорового человека.Это были области разгибания и приведения в сочетании со сгибанием. Было обнаружено, что движение в разгибании не ограничивается костным соударением; скорее это ограничено контрактурой мягких тканей или ограничением вторичного движения сустава. Следовательно, диапазон движений пациента в этой области можно рассматривать как клинически нерелевантный [25]. Анализируя рис., Можно увидеть, что диапазон направленной оси нормального движения более приподнят, чем направленная ось CT. Если исключить движение в разгибании путем измерения двумерного угла между этими осями в поперечной плоскости, то две оси направления хорошо совпадают с разницей только в 3 раза.1 °. Это демонстрирует тесную корреляцию между здоровым и CT диапазоном движений, не считая клинически нерелевантного движения в разгибании, и подтверждает построенный тестовый диапазон движений здорового человека.

Дополнительный диапазон движений, обнаруженный в области приведения в сочетании со сгибанием, при сравнении диапазона движений CT с эталонным показателем здоровья - это новое открытие. Предполагается, что две причины могут вызвать такое резкое отклонение между диапазоном движений CT и нормальным показателем.Во-первых, невозможно измерить истинную геометрическую аддукцию как медиальное вращение в коронарной плоскости. Противоположная нога препятствует движению. Следовательно, измерение приведения тазобедренного сустава следует за диагональным движением, когда приведенная нога перемещается впереди неподвижной ноги. Следовательно, при построении эталона здорового диапазона движений следует учитывать эталонное значение чистого приведения движения сустава, равное 35 ° в этой диагональной плоскости, а не в корональной плоскости. Во-вторых, дополнительное движение при приведении в сочетании со сгибанием, которое демонстрирует диапазон движений CT, может не ограничиваться костным ударом.Это связано с тем, что в методе КТ движение аддукции в сочетании со сгибанием приводит бедро к вертлужной вырезке, обеспечивая дополнительное движение. Более вероятно, что движение в этой области ограничено напряжением приводящих мышц. Эти две гипотезы являются источником для дальнейшего исследования.

В этом исследовании использовались два метода измерения диапазона движений в собственном бедре, чтобы определить, какие факторы ограничивают движение. Результаты показывают, что движения при чистом сгибании и сгибании в сочетании с приведением подвержены риску костного соударения.Эти движения представляют собой наиболее вероятное повреждение бедренно-ацетабулярного импинджмента или наибольший риск протезного импинджмента после THA. Исследование также показало, что движения в разгибании и приведении в сочетании со сгибанием ограничиваются удерживанием мягких тканей, в то время как движения, такие как чистое отведение, представляют риск соударения мягких тканей. Эти отдельные методы были выделены на рис. И закодированы цветом, чтобы выделить очевидный риск - поражение костной ткани (красный), поражение мягких тканей (оранжевый) и ограничение мягких тканей (зеленый).Распознавание того, где риск соударения находится в пределах диапазона движений человека, даст дополнительные рекомендации относительно того, где требуется максимизировать движение при выполнении THA или лечении бедренно-ацетабулярного соударения.

Иллюстрация эталонного диапазона движений с зонами столкновения

Дополнительный электронный материал

Ниже приводится ссылка на дополнительный электронный материал.

Благодарности

Авторы выражают признательность за поддержку Университетским больницам Ковентри и Уорикшира NHS Trust, Совету по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC) и компании Nikon Metrology.

Ссылки

1. Audenaert E, Vigneron L, Pattyn C. Метод трехмерной оценки и компьютерного лечения бедренно-ацетабулярного импинджмента. Компьютерная хирургия. 2011; 16: 143–148. DOI: 10.3109 / 10

8.2011.557856. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Audenaert EA, Vigneron L, Van Hoof T., D’Herde K, van Maele G, Oosterlinck D, Pattyn C. Проверка in vitro и исследование надежности электромагнитных датчиков кожи для оценки конечного диапазона движений бедра.Med Eng Biol Comput. 2011; 49: 1405–1412. DOI: 10.1007 / s11517-011-0804-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 3. Бенедетти М.Г., Берти Л., Маселли С., Мариани Дж., Джаннини С. Как пожилые люди согласовывают шаг? Биомеханическая оценка. Clin Biomech. 2007. 22: 567–573. DOI: 10.1016 / j.clinbiomech.2007.01.010. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Бойер К.А., Бопре Г.С., Андриакки Т.П. Гендерные различия существуют в тазобедренных суставах здоровых пожилых ходоков. J Biomech. 2008. 41: 3360–3365. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2008.09.030. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 5. Каппоццо А., Делла Кроче Ю., Лирдини А., Киари Л. Анализ движений человека с использованием стереофотограмметрии - часть 1: теоретические основы. Поза походки. 2005. 21: 186–196. [PubMed] [Google Scholar] 6. Cheng PL, Nicol AC, Paul JP. Определение углов осевого вращения сегментов конечностей: новый метод. J Biomech. 2000; 33: 837–843. DOI: 10.1016 / S0021-9290 (00) 00032-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 7. Clohisy JC, Knaus ER, Hunt DM, Lesher JM, Harris-Hayes M, Prather H.Клиническая картина пациентов с симптоматическим поражением передней части бедра. Clin Orthop Relat Res. 2009; 467: 638–644. DOI: 10.1007 / s11999-008-0680-у. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 8. Кобб Дж., Логишетти К., Давда К., Иранпур Ф. Удары кулачков и клещей различны, а не смешаны: патоморфология вертлужной впадины бедренно-ацетабулярного соударения. Clin Orthop Relat Res. 2010; 468: 2143–2151. DOI: 10.1007 / s11999-010-1347-z. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9.Дэвис Дж. (2002) Статистика и анализ данных в геологии, 3-е изд. John Wiley & Sons Inc, Нью-Йорк, стр. 334–338

10. Дэвис К. Э., Риттер М. А., Беренд М. Е., Мединг Дж. Б. Важность диапазона движений после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Clin Orthop Relat Res. 2007. 465: 180–184. [PubMed] [Google Scholar] 11. Д’Лима Д.Д., Уркхарт А.Г., Бюлер К.О., Уокер Р.Х., Колвелл С.В. Влияние ориентации вертлужного и бедренного компонентов на диапазон движений бедра при различных соотношениях головы и шеи. J Bone Joint Surg Am.2000. 82: 315–321. [PubMed] [Google Scholar] 12. Фербер Р., Макклей-Дэвис I, Уильямс Д.С. Гендерные различия в механике нижних конечностей во время бега. Clin Biomech. 2003. 18: 350–357. DOI: 10.1016 / S0268-0033 (03) 00025-1. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 13. Фернандес О. Получение наиболее подходящей плоскости с помощью трехмерных данных с географической привязкой. J Struct Geol. 2005. 27: 855–858. DOI: 10.1016 / j.jsg.2004.12.004. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Grood ES, Suntay WJ. Совместная система координат для клинического описания трехмерных движений: приложение к колену.J Biomech Eng. 1983; 105: 136–144. DOI: 10,1115 / 1,3138397. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Заголовок J. Матричная теория для физиков. Лондон: Лонгманс, Грин; 1958. С. 1–46. [Google Scholar] 16. Хеммерих А., Браун Х., Смит С., Мартам ССК, Висс УП. Кинематика бедра, колена и голеностопного сустава при повседневной активности с большим диапазоном движений. J Orthop Res. 2006; 24: 770–781. DOI: 10.1002 / jor.20114. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Хо М.Х., Парвизи Дж., Бал Б.С., Монт Массачусетс. Что нового в тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава.J Bone Joint Surg Am. 2008; 90: 2043–2055. DOI: 10.2106 / JBJS.H.00741. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 18. Джеймс Б., Паркер А.В. Активная и пассивная подвижность суставов нижних конечностей у мужчин и женщин пожилого возраста. Am J Phys Med Rehab. 1989. 68: 162–167. DOI: 10.1097 / 00002060-1980-00002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Джонстон RC, Smidt GL. Измерения движения бедра для избранных видов повседневной жизни. Clin Orthop Relat Res. 1970; 72: 205–215. [PubMed] [Google Scholar] 20. Кадаба МП, Рамакришнан Х.К., Вуттен МЭ.Измерение кинематики нижних конечностей при ровной ходьбе. J Orthop Res. 1990; 8: 383–392. DOI: 10.1002 / jor.1100080310. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 21. Kluess D, Martin H, Mittelmeier W, Schmitz KP, Bader R. Влияние размера головки бедренной кости на импинджмент, вывих и распределение напряжения при полной замене тазобедренного сустава. Med Eng Phys. 2007. 29: 465–471. DOI: 10.1016 / j.medengphy.2006.07.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Ко БХ, Юн Ю.С. Оптимальная ориентация имплантируемых компонентов при тотальном эндопротезировании бедра полиэтиленом на металлическом суставе.Clin Biomech. 2008; 23: 996–1003. DOI: 10.1016 / j.clinbiomech.2008.04.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Кубяк-Лангер М., Таннаст М., Мерфи С.Б., Зибенрок К.А., Ланглотц Ф. Диапазон движений при переднем бедренно-ацетабулярном соударении. Clin Orthop Relat Res. 2007. 458: 117–124. [PubMed] [Google Scholar]

24. Kuipers JB (1999) Кватернионы и последовательности вращения: учебник по орбитам, аэрокосмической и виртуальной реальности. 1-е изд. Princeton University Press, Нью-Джерси, стр. 45–75

25.Курц В.Б., Эккер TM, Райхманн В.М., Мерфи С.Б. Факторы, влияющие на костный импинджмент при эндопротезировании тазобедренного сустава. J Артропластика. 2010; 25: 624–634. DOI: 10.1016 / j.arth.2009.03.024. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 26. Luttgens K, Wells KF. Кинезиология: научные основы движения человека. 7. Dubuque: Brown & Benchmark; 1982. С. 147–173. [Google Scholar] 27. Малик А., Махешвари А., Дорр Л.Д. Удар при полной замене тазобедренного сустава. J Bone Joint Surg Am. 2007; 89: 1832–1842. DOI: 10.2106 / JBJS.F.01313. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28.Miki H, Yamanashi W, Nishii T., Sato Y, Yoshikawa H, Sugano N. Анатомический диапазон движений бедра после имплантации во время тотального эндопротезирования бедра, измеренный с помощью навигационной системы. J Артропластика. 2007; 22: 946–952. DOI: 10.1016 / j.arth.2007.02.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Малхолланд С.Дж., Висс УП. Повседневная деятельность в незападных культурах: требования к диапазону движений для имплантатов тазобедренного и коленного суставов. Int J Rehabil Res. 2001; 24: 191–198. DOI: 10.1097 / 00004356-200109000-00004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30.Мерфи С.Б., Саймон С.Р., Киевски П.К., Уилкинсон Р.Х., Гриском Н.Т. Бедренная антеверсия. J Bone Joint Surg Am. 1987; 69: 1169–1176. [PubMed] [Google Scholar] 31. Надзади М.Э., Педерсен Д.Р., Як Х.Дж., Каллаган Дж.Дж., Браун Т.Д. Кинематика, кинетика и анализ методом конечных элементов обычных маневров с риском полного вывиха бедра. J Biomech. 2003. 36: 577–591. DOI: 10.1016 / S0021-9290 (02) 00232-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Нонака Х., Мита К., Ватакабе М., Акатаки К., Судзуки Н., Окува Т., Ябэ К. Возрастные изменения интерактивной подвижности тазобедренных и коленных суставов: геометрический анализ.Поза походки. 2002; 15: 236–243. DOI: 10.1016 / S0966-6362 (01) 00191-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 34. Pfirrmann CWA, Mengiardi B, Dora C, Kalberer F, Zanetti M, Hodler J. Cam и удар бедренно-ацетабулярной клещи: характерные результаты МР-артрографии у 50 пациентов. Радиология. 2006. 240: 778–785. DOI: 10.1148 / radiol.2403050767. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Поллард CD, Дэвис IMC, Хэмилл Дж. Влияние пола на механику тазобедренного и коленного суставов во время резкого маневра с произвольным указанием. Clin Biomech.2004; 19: 1022–1031. DOI: 10.1016 / j.clinbiomech.2004.07.007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Renkawitz T, Haimerl M, Dohmen L, Gneiting S, Lechler P, Woerner M, Springorum HR, Weber M, Sussmann P, Sendtner E, Grifka J. Связь между наклоном бедра и диапазоном движений без столкновения в общем тазобедренном суставе артропластика. BMC Musculoskel Dis. 2012; 13:65. DOI: 10.1186 / 1471-2474-13-65. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37. Renkawitz T, Haimerl M, Dohmen L, Gneiting S, Wegner M, Ehret N, Buchele C, Schubert M, Lechler P, Woerner M, Sendtner E, Schuster T., Ulm K, Springorum R, Grifka J.Минимально инвазивная тотальная артропластика тазобедренного сустава с компьютерной навигацией в соответствии с концепцией бедренной кости и комбинированной антеверсии: дизайн слепого рандомизированного контролируемого исследования. BMC Musculoskel Dis. 2011; 12: 192. DOI: 10.1186 / 1471-2474-12-192. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Роуч К.Е., Майлз Т.П. Нормальный активный диапазон движений бедра и колена: отношение к возрасту. Phys Ther. 1991; 71: 656–665. [PubMed] [Google Scholar]

39. Роули Д.И., Дент Дж. А. (1997) Опорно-двигательная система: основные темы в новой учебной программе.Arnold, London, pp. 197–233

40. Safran MR, Lopomo N, Zaffagnini Signorelli C, Vaughn ZD, Lindsey DP, Gold G, Giordano G, Marcacci M. Анализ in vitro пассивного сдерживающего воздействия периартикулярных мягких тканей на бедро кинематика и устойчивость суставов. Коленная хирургия Sports Traumatol Arthrosc. 2012 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 41. Сакаи Т., Сугано Н., Нишии Т., Харагути К., Очи Т., Озоно К. Оптимизация антеверсии и смещения бедренной кости после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава с использованием модульной системы шейки бедра: экспериментальное исследование.J Orthop Sci. 2000. 5: 489–494. DOI: 10.1007 / s007760070028. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 42. Секи М., Юаса Н., Окуни К. Анализ оптимального диапазона ориентации лунок при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава с использованием компьютерного моделирования. J Orthop Res. 1998. 16: 513–517. DOI: 10.1002 / jor.1100160418. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 43. Зибенрок К.А., Шёнигер Р., Ганц Р. Передний бедренно-вертлужный удар в результате лечения ретроверсии вертлужной впадины с периацетабулярной остеотомией. J Bone Joint Surg Am.2003. 85: 278–286. [PubMed] [Google Scholar] 44. Signorelli C, Lopomo N, Bonanzinga T., Muccioli GMM, Safran MR, Marcacci M, Zaffagnini S. Взаимосвязь между бедренно-ацетабулярными контактными областями и положением бедра в нормальном суставе: оценка in vitro. Коленная хирургия Sports Traumatol Arthrosc doi: 10.1007 / s00167-012-2151-y [PubMed] 45. Смит А.Дж., Дьеп П., Вернон К., Портер М., Блом А.В. Частота неудач при замене тазобедренного сустава «металл на металл»: анализ данных национального объединенного реестра Англии и Уэльса.Ланцет. 2012; 379: 1199–1204. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (12) 60353-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 46. Сан Х., Инаока Х., Фукуока Й., Масуда Т., Исида А., Морита С. Измерение диапазона движений искусственного тазобедренного сустава с использованием компьютерных томографов. Med Biol Eng Comput. 2007. 45: 1229–1235. DOI: 10.1007 / s11517-007-0258-у. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 47. Таннаст М., Горики Д., Бек М., Мерфи С.Б., Зибенрок К.А. Повреждение бедра происходит в зоне импинджмента бедренно-ацетабулярной кости. Clin Orthop Relat Res. 2008; 466: 273–280.DOI: 10.1007 / s11999-007-0061-у. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 48. Таннаст М., Кубяк-Лангер М., Ланглоц Ф., Пульс М., Мерфи С.Б., Зибенрок К.А. Неинвазивная трехмерная оценка бедренно-ацетабулярного соударения. J Orthop Res. 2007. 25: 122–131. DOI: 10.1002 / jor.20309. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Торнберри Р.Л., Хоган А.Дж. Совместное использование моделирования и навигации для демонстрации кинематики бедра. J Bone Joint Surg Am. 2009. 91 (S1): 144–152. DOI: 10.2106 / JBJS.H.01547.[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 50. Терли Г.А., Ахмед СМИЙ, Уильямс М.А., Гриффин Д.Р. Установление границы диапазона движений для тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Proc Inst Mech Eng H. 2011; 225: 769–782. [PubMed] [Google Scholar] 51. Терли Г.А., Ахмед СМИЙ, Уильямс М.А., Гриффин Д.Р. Валидация метода измерения антеверсии бедренной кости, используемого в навигации без изображений. Компьютерная хирургия. 2012; 17: 187–197. DOI: 10.3109 / 10

8.2012.6

. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 52. Widmer KH. Сдерживание против соударения: поиск компромисса для размещения чашки при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава.Int Orthop. 2007. 31 (S1): 29–33. DOI: 10.1007 / s00264-007-0429-3. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 53. Видмер К. Х., Маевски М. Влияние угла ПЗС на диапазон движений и позиционирование чашки при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава. Clin Biomech. 2005. 20: 723–728. DOI: 10.1016 / j.clinbiomech.2005.04.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 54. Widmer KH, Zurfluh B. Соответствующее расположение всех компонентов бедра для оптимального диапазона движений. J Orthop Res. 2004. 22: 815–821. DOI: 10.1016 / j.orthres.2003.11.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Wu G, Siegler S, Allard P, Kirtley C, Leardini A, Rosenbaum D, Whittle M, D'Lima D, Cristofolini L, Witte H, Schmid O, Stokes I. Рекомендация ISB по определениям совместной системы координат различных суставов для отчет о движении суставов человека - часть I: голеностопный сустав, бедро и позвоночник. J Biomech. 2002. 35: 543–548. DOI: 10.1016 / S0021-9290 (01) 00222-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 56. Йошимин Ф. Влияние угла колебания и антеверсии протеза на шейку на безопасную зону чашки, которая соответствует критериям диапазона движений при полной замене тазобедренного сустава.Требуемый угол колебания для приемлемой безопасной зоны чашки. J Biomech. 2005. 38: 125–132. DOI: 10.1016 / j.jbiomech.2004.03.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 57. Йошимине Ф., Гинбаяси К. Математическая формула для расчета теоретического диапазона движений при полной замене тазобедренного сустава. J Biomech. 2002; 35: 989–993. DOI: 10.1016 / S0021-9290 (02) 00040-4. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Метод моделирования in vitro для трибологической оценки полностью естественных тазобедренных суставов

Abstract

Использование симуляторов тазобедренного сустава для оценки трибологической эффективности тотального эндопротезирования тазобедренного сустава широко описано в литературе, однако in vitro имитационные исследования , исследующие трибологию естественного тазобедренного сустава, ограничены описанными гетерогенными методологиями.Для этого исследования была успешно разработана система моделирования in vitro для полного естественного тазобедренного сустава, позволяющая позиционировать вертлужную впадину и головку бедренной кости с разной ориентацией при сохранении правильного центра вращения сустава. Эффективность системы моделирования оценивалась путем тестирования полных, согласованных естественных тазобедренных суставов свиней и гемиартропластических суставов свиней на имитаторе трения маятника. Результаты показали наличие двухфазной смазки с нелинейным увеличением трения, наблюдаемым в обеих группах.Более низкие общие средние значения коэффициента трения в группе полного естественного сустава, который увеличивался с меньшей скоростью со временем, предполагают, что экссудация жидкости и переход к твердофазной смазке происходили медленнее во всем естественном тазобедренном суставе по сравнению с тазобедренным суставом с гемиартропластикой. Предполагается, что эта методология будет использоваться для исследования морфологических факторов риска развития остеоартрита тазобедренного сустава, а также эффективности раннего интервенционного лечения дегенеративного заболевания тазобедренного сустава.

Образец цитирования: Groves D, Fisher J, Williams S (2017) Метод моделирования in vitro для трибологической оценки полностью естественных тазобедренных суставов. PLoS ONE 12 (9): e0184226. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226

Редактор: Алехандро А. Эспиноза Ориас, Медицинский центр Университета Раш, США

Поступила: 14 марта 2017 г .; Одобрена: 21 августа 2017 г .; Опубликован: 8 сентября 2017 г.

Авторские права: © 2017 Groves et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Входные и выходные профили загрузки и движения симулятора, а также файлы данных доступны в репозитории данных Университета Лидса (DOI https://doi.org/10.5518/171).

Финансирование: Эта работа была поддержана студентами CASE Совета по инженерным и физическим наукам при поддержке DePuy Synthes.Рукопись была рецензирована DePuy Synthes. Финансирующая организация внесла свой вклад в стипендию, присужденную DG (стипендию CASE) в связи с этим исследованием. JF / SW являются оплачиваемыми консультантами, однако это не имеет отношения к данному исследованию. У спонсора не было никакой дополнительной роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, решении опубликовать или подготовке рукописи. Конкретные роли этих авторов сформулированы в разделе «Авторский вклад».

Конкурирующие интересы: Dawn Groves получила стипендию EPSRC CASE, в которой ДеПуи был промышленным партнером.Джон Фишер - платный консультант DePuy Synthes and Simulation Solutions. Софи Уильямс - оплачиваемый консультант DePuy Synthes и старший научный сотрудник Королевской инженерной академии - DePuy Synthes. Это не влияет на нашу приверженность политике PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

Введение

Остеоартрит (ОА) вызывает патологические дегенеративные изменения, которые поражают весь сустав [1], что приводит к боли и потере функции [2, 3]. Первичная полная замена тазобедренного сустава (THR) часто используется для облегчения боли и снижения трудоспособности, вызванных прогрессирующим остеоартрозом бедра, однако многим более молодым пациентам требуется повторная операция через 15–20 лет, и результаты после этой процедуры не всегда так благоприятны. удовлетворенности пациента и функции [2, 4].Предполагается, что трибологические исследования полных естественных тазобедренных суставов с использованием моделирования in vitro будут полезны для изучения взаимосвязи между геометрией бедра и дегенеративными заболеваниями суставов, такими как ОА, а также для исследования эффективности раннего интервенционного лечения, которое может задержать начало ОА [5–8].

In vitro исследования моделирования, изучающие трибологию и функцию протезов THR, широко описаны в литературе, однако исследования, изучающие трение и износ между двумя контактирующими поверхностями естественного хряща, были в основном сосредоточены на исследованиях трения возвратно-поступательного движения с использованием цилиндрических костно-хрящевых пробок [ 9–11].Несмотря на то, что естественный тазобедренный сустав является относительно конгруэнтным, контакт между двумя шарнирными поверхностями изменяется при разных условиях нагрузки, и головка бедренной кости имеет слегка сферическую форму по сравнению с более сферической вертлужной впадиной [12]. Это делает биомеханический анализ естественного тазобедренного сустава более сложным по сравнению с искусственным тазобедренным суставом, и поэтому на сегодняшний день исследования, посвященные полной трибологии естественного тазобедренного сустава in vitro , носят ограниченный и неоднородный характер [13–18].Трибология тазобедренного сустава после гемиартропластики, когда протезом заменяется только головка бедренной кости, также была экспериментально исследована с использованием методов in silico и in vitro [19–21], хотя и в меньшей степени, чем трибология THR. .

Основная цель этого исследования заключалась в разработке полной имитационной модели in vitro , первоначально с использованием тазобедренных суставов естественных свиней и имитатора трения маятника, чтобы исследовать трибологию всего естественного тазобедренного сустава.Этот метод был разработан для облегчения тазобедренных суставов с различной морфологией и легко модифицируется для использования с тканями человека и различными системами моделирования, например физиологический тренажер тазобедренного сустава. Методология была оценена путем проведения in vitro симуляций на группе полных, анатомически подобранных тазобедренных суставов свиньи и группе тазобедренных суставов свиньи с гемиартропластикой, а также с целью тестирования тазобедренных суставов, расположенных с различной ориентацией вертлужной впадины и бедренной кости в будущих исследованиях.Данные, связанные с этой статьей, доступны в хранилище данных Университета Лидса [22].

Материалы и методы

Имитатор трения маятника

Имитатор трения маятника ProSim (Simulation Solutions Ltd., Стокпорт, Великобритания), который представляет собой симулятор одиночной станции с пневматической нагрузкой, был использован для моделирования in vitro в этом исследовании (рис. 1). Тазобедренные суставы были перевернуты по отношению к анатомическому положению в симуляторе, который прикладывал осевую нагрузку через головку бедренной кости и прикладывал движение через качельку сгибания-разгибания (FE).Пьезоэлектрический датчик силы, прикрепленный к передней части самоустанавливающейся каретки для измерения трения и, следовательно, выровненный по оси FE, измерял любые силы, передаваемые между опорными поверхностями при перемещении коромысла FE взад и вперед. Сама каретка была установлена ​​на гидростатическом масляном подшипнике под давлением и была спроектирована таким образом, чтобы любой крутящий момент, создаваемый смещением образца и случайным перемещением каретки в медиально-боковом направлении, то есть не из-за трения между двумя поверхностями, возникающего в результате движения FE, был быть незначительным.Это было важно для тестирования биологической ткани, которая могла иметь неоднородную и / или симметричную геометрию, поскольку это могло вызвать дополнительный крутящий момент из-за одновременного движения каретки. Величина момента трения FE, создаваемого испытуемыми образцами, была определена путем преобразования данных силы от пьезоэлектрического преобразователя в сигнал напряжения с помощью усилителя заряда. Датчик мог измерять момент трения до минимального значения 0,5 Нм (1% от максимального диапазона датчика, который составлял 50 Нм), с измеряемыми коэффициентами трения в диапазоне 0.01–0,5 [23].

Конструкция приспособления для натуральных тканей

Крепления

были разработаны для облегчения ориентации и позиционирования естественной вертлужной впадины с различными углами версии и наклона, а также для установки головок естественной бедренной кости с различными комбинациями углов во всех трех плоскостях. Риск экспериментального артефакта был снижен за счет того, что естественные бедра разного размера могли располагаться по центру с центром вращения (COR) головы и вертлужной впадины, выровненным с имитатором трения маятника.Положение образцов в имитаторе проверялось с помощью центрирующего стержня (поставляется производителем), который предназначен для пропускания через отверстия в коромысле КЭ и каретке измерения трения, расположенных последовательно в соответствии с COR симулятора.

Вертлужная впадина.

Испытательный горшок, обеспечивающий достаточный доступ и контроль над вертлужной впадиной во время заливки и удаления образца, а также снижающий риск столкновения компонентов во время тестирования, был разработан и изготовлен из нержавеющей стали.Была разработана методика заливки с использованием инклинометра, которая обеспечила последовательный и повторяемый способ ориентирования вертлужной впадины с одновременным контролем степени наклона и версии, применяемой к вертлужной впадине (рис. 2). Этот метод обеспечивает две независимые переменные, которые могут быть использованы в будущих симуляциях in vitro для воспроизведения различных морфологий in vivo , например ретровертированной вертлужной впадины.

Рис. 2. Вертлужная впадина свиньи, закрытая с помощью инклинометра.

(A) Инклинометр с приспособлением, используемым для ориентирования и позиционирования вертлужной впадины, и (B) вертлужная впадина свиньи в горшке, показывающая положение образца в испытательном сосуде. Дорсально-вентральное и краниально-каудальное направления соответствуют углам наклона и версии соответственно. ПММА: полиметилметакрилат; D: спинной; V: вентральный; Cr: черепной; Ca: хвостовой.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g002

Зажим для заливки головки бедренной кости Natural.

Зажим для заливки представляет собой модульную конструкцию со сменными приспособлениями, позволяющими правильно устанавливать головки бедренной кости разного диаметра.Были изготовлены герметизирующие диски разной глубины, предназначенные для использования с головками бедренной кости разного радиуса, и выбранный диск был выровнен вертикально по центру основания испытательного приспособления, после того, как он был прикреплен к верхней планке зажимного приспособления (рис. 3A). Приспособление было сконструировано таким образом, чтобы после полной сборки расположить верхнюю поверхность естественной головки бедренной кости напротив нижней стороны диска, выровнять центр головки с центральной высотой коромысла FE, к которому был прикреплен образец бедренной кости во время операции. контрольная работа.Заливочное приспособление позволяло перемещаться между кольцом и рычагом (наклон), а также между монтажным приспособлением и опорной стойкой с прорезями (версия), что позволяло контролировать положение и ориентацию образца.

Рис. 3. Тестовый горшок для головки бедренной кости и приспособление для заливки.

Испытательный горшок для головки бедренной кости и приспособление для заливки (A) с (B) головкой бедренной кости свиньи, ориентированной и позиционируемой с помощью вертлужной впадины, и (C) бедренной костью, помещенной в испытательную ванну перед цементированием, удерживаемой на месте с помощью заливочного кольца и конуса булавки.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g003

Приспособление для исследования головки бедренной кости Natural.

Испытательное приспособление состояло из испытательной камеры Delrin ® , смещенной для компенсации анатомического смещения бедренной кости при сохранении вертикального совмещения головки с направлением осевой нагрузки от симулятора. Образцы удерживались на месте во время позиционирования и заливки с помощью заливочного кольца и конических штифтов (рис. 3B и 3C). Испытательный горшок был прикреплен к верхней пластине Delrin ® и опорной пластине из нержавеющей стали, предназначенной для перемещения в двух ортогональных направлениях, чтобы можно было приспособиться к разным размерам / формам и положениям диафиза бедренной кости.

Подготовка образцов натуральных тканей.

Тазобедренные суставы правых задних конечностей свиней были получены от 25-недельных свиней-доноров со средним весом 80 кг через 24–48 часов после убоя на местной бойне. Тазобедренные суставы, полученные с бойни, имели лишь минимальное и различное количество прикрепленных костей тазовой кости, и поэтому ориентация сустава в этом исследовании определялась отношением к системе отсчета симулятора. Горизонтальная база симулятора образовывала поперечную плоскость, а переднезадняя ось и движение FE происходили в сагиттальной плоскости.Поверхность хряща поддерживалась гидратированной фосфатно-солевым буфером на протяжении всего процесса сбора урожая и посадки. Диаметр тазобедренных суставов измеряли с использованием извлеченной головки бедренной кости и набора циркулярных датчиков. Поскольку головки были слегка асферическими, выбор размера основывался на отсутствии помех головки бедренной кости от датчика в краниально-каудальном направлении, которое соответствовало направлению движения FE. Это диаметральное измерение было использовано для выбора герметичного диска правильного размера для полных исследований естественного сустава и для выбора металлической головки из кобальто-хрома (CoCr) подходящего размера для исследований гемиартропластики.

Моделирование для полных исследований естественной гемиартропластики бедра и бедра проводилось с вертлужной впадиной, расположенной с одинаковой ориентацией, чтобы можно было провести межгрупповое сравнение коэффициента трения.

Собранная ткань была помещена в горшок с использованием трехэтапного процесса, и все образцы ткани были закреплены в соответствующих тестовых горшках с использованием костного цемента из полиметилметакрилата (ПММА).

  1. Вертлужная впадина была размещена и заделана поперечной вертлужной связкой вверху и центральной областью суставного хряща внизу.Образцы центрировали и выровняли с COR симулятора с использованием приспособления для заливки, ранее разработанного Lizhang [24], которое было модифицировано для приспособления к изготовленному испытательному горшку для вертлужной впадины [25]. Вкратце, эта изготовленная на заказ оснастка состояла из опорной пластины, на которой центрировалась вертлужная впадина, и вертикальной направляющей с подвижным воротником. Головка из CoCr соответствующего размера была прикреплена к стержню, который зажимался с помощью рычага на вертикальной направляющей и опускался на установочный блок перед фиксацией воротника на месте.Был доступен ряд установочных блоков, которые можно было использовать с головками разного радиуса, и они были спроектированы таким образом, что, когда рука опиралась на воротник, центр головки CoCr совпадал с высотой центра каретки для измерения трения, где находилась вертлужная впадина. сидя во время теста. Установочный блок был заменен горшком для вертлужной впадины, и вертлужная впадина, которая была помещена в цемент из ПММА, пока она находилась в рабочем состоянии, осторожно вдавливалась в цемент с помощью головки бедренной кости до тех пор, пока рука не опиралась на воротник.Это выровняло центр вертлужной впадины с симулятором, и инклинометр использовался для одновременного позиционирования всех образцов с нейтральной версией и углом наклона, эквивалентным 45 ° (рис. 2B). Вариант вертлужной впадины и наклон были определены как угол между плоскостью обода вертлужной впадины и сагиттальной и поперечной плоскостями симулятора соответственно. Эта ориентация вертлужной впадины воспроизводила установку по умолчанию, используемую в исследовании суставов гемиартропластики тазобедренного сустава свиней, проведенном Lizhang et al. [20], что позволяет сравнить средние значения коэффициента трения в этой группе со значениями из этого ранее опубликованного трибологического исследования.
  2. Бедренные кости свиньи были размещены в герметичном кольце так, чтобы суставные поверхности головки бедренной кости и вертлужной впадины были конгруэнтными, а голова была анатомически совмещена с герметизированной вертлужной впадиной. Это было достигнуто с помощью метки совмещения, расположенной напротив середины поперечной вертлужной связки и костной опорной точки на шейке бедренной кости (рис. 3B). Костная контрольная точка представляла собой линейное возвышение, проходящее ниже между экватором головки бедренной кости и дистальным концом межвертельного гребня, чуть выше малого вертела.Эти два ориентира были определены как повторяющиеся анатомические ориентиры, которые можно было использовать для выравнивания сустава во время исследовательских работ, которые проводились до разработки этой методологии.
  3. Вертлужная впадина с герметизацией была заменена приспособлением для испытания головки бедренной кости, а бедренная кость была перевернута, при этом сохранялась ориентация со стадии 2 в герметичном кольце. Стержень бедренной кости был расположен по центру испытательной камеры головки испытательного приспособления (рис. 3C), и COR был получен путем поднятия головки до герметичного диска правильного диаметра (рис. 3A).Вал был закреплен путем заливки цемента ПММА в испытательный сосуд, которому дали полностью затвердеть перед снятием заливочного кольца, гарантируя, что образец не сдвинется после установки.

Гемиартропластика модель

Испытания гемиартропластики проводились с использованием естественной вертлужной впадины и головки бедренной кости из CoCr соответствующего размера (DePuy Synthes, Лидс, Великобритания). Ацетабулы были залиты с использованием метода, описанного выше, а головки CoCr были установлены и протестированы с использованием существующего приспособления. Он состоял из подвижной вертикальной втулки, которую можно было отрегулировать для установки на правильный COR с помощью датчиков скольжения и измерителя высоты Vernier.

Измерение трения

Моделирование in vitro было проведено на образцах гемиартропластики свиней (n = 5) и полных, подобранных натуральных тазобедренных суставах свиней (n = 5). Образцы фиксировали в имитаторе с горшком для вертлужной впадины, установленным в каретке для измерения трения, и головкой, прикрепленной к коромыслу FE (рис. 4). Попав в симулятор, положение образцов проверялось путем пропускания центрирующего стержня через отверстия в коромысле FE и каретке для измерения трения.Испытания проводились только в том случае, если стержень проходил через оба центрирующих отверстия. Трение определялось с помощью пьезоэлектрического преобразователя (рис. 1), который измерял момент трения, создаваемый между контактирующими поверхностями головки бедренной кости и вертлужной впадины. Смазка для всех тестов представляла собой 25% объемную концентрацию сыворотки новорожденного теленка, разбавленную деионизированной водой, которая имела содержание белка, аналогичное синовиальной жидкости человека [26].

Рис. 4. Образцы гемиартропластики и естественного сустава.

Маятниковый тренажер трения с (A) гемиартропластикой свиньи и (B) полным тазобедренным суставом свиньи in situ с 25% лубрикантом бычьей сыворотки перед тестированием.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g004

Были использованы условия нагрузки и движения, ранее описанные для тестирования образцов гемиартропластики свиней [20], где моделирование проводилось с частотой 1 Гц в течение 7200 циклов ( т.е. 2 часа). Одну синусоидальную динамическую нагрузку в диапазоне от 25 Н (фаза качания) до 800 Н (пиковая нагрузка фазы опоры) прикладывали через головку бедренной кости с одновременным приложением движения ± 15 ° FE (рис. 5).Входной профиль моделировал неполную нагрузку на одну заднюю конечность донорской свиньи весом в среднем 80 кг. Профиль нагрузки был разработан таким образом, чтобы быть сопоставимым с нагрузками, испытываемыми через тазобедренный сустав во время цикла четвероногой походки [27–29], и из-за того, что свиньи имеют меньший диапазон движений при нормальной походке, чем двуногие люди [29, 30], движение от сгибания к разгибанию на ± 15 ° использовалось для снижения риска любого костного удара. Чтобы учесть любой дополнительный момент трения, возникающий из-за несоосности из-за сложной геометрии соединения, данные были нормализованы с использованием среднего значения смещения трения, рассчитанного по результатам двухминутных испытаний постоянной нагрузки 800 Н (± 15 ° FE), которые проводились ранее. (до теста) и после (пост-тест) каждого исследования динамического профиля.Момент трения до и после испытания был измерен во время среднего сгибания и среднего разгибания (рис. 5), что позволило учесть любые различия в измерениях момента сгибания и разгибания, возникающие из-за смещенной от центра нагрузки асферических образцов [20].

Рис. 5. Симулятор движения и профили нагрузки.

Движущиеся и динамические (от 25 Н до 800 Н) и постоянные (800 Н) профили нагрузки для одного цикла. Оранжевая заштрихованная область показывает, где собираются данные в точках середины сгибания и середины разгибания во время предварительных и пост-тестов с постоянной нагрузкой, а фиолетовая заштрихованная область показывает пиковую нагрузку (т.е. 800 Н) фаза высокой скорости, из которой собираются данные испытаний динамического профиля. FE: сгибание-разгибание.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g005

Анализ данных

Коэффициент трения ( f ) был рассчитан с использованием уравнения (1) из истинной величины крутящего момента (T t ), обнаруженной пьезоэлектрическим преобразователем, где r - радиус опорных поверхностей (в метрах), а W p. - пиковая нагрузка (Ньютоны): (1)

Средний коэффициент трения для каждого односекундного цикла испытаний на динамическую нагрузку был рассчитан на основе данных, собранных во время пиковой нагрузки (т.е. 800 Н), фаза высокой скорости, и коэффициент трения для испытаний с постоянной нагрузкой (примерные графики необработанных данных, показанные на рис. 6A) был рассчитан с использованием данных, взятых из того места, где головка вертикально нагружала чашу (т.е. 0 ° FE), что соответствует фаза циклов с высокой скоростью, как показано на рис. 5. Среднее смещение трения ( f o ) было рассчитано с использованием данных испытаний с постоянной нагрузкой, проведенных до ( f b ) и после ( f a ) для каждого исследования динамического профиля уравнение (2): (2)

Рис 6.Графики данных, взятые из теста гемиартропластики, демонстрирующие нормализацию коэффициента трения с использованием данных теста постоянной нагрузки на этапе постобработки.

(A) Графики данных коэффициента трения, измеренного в течение одного цикла 2-минутных испытаний с постоянной нагрузкой 800 Н, проведенных до (предварительное испытание) и после (пост-испытание) исследования динамического профиля, которое использовалось для расчета среднее значение смещения трения ( f o ). Среднее смещение трения в этом примере было -0,025, которое было рассчитано с использованием уравнения 2.(B) График исходных данных коэффициента трения, измеренного в течение одного цикла исследования динамического профиля, построенный по сравнению с тем же набором данных с примененным средним значением смещения трения (т.е. нормализованным) с использованием уравнения 3, и (C) участок графика где нормализованные данные ( f n ) для сообщаемых значений берутся после обработки. Бледно-желтые заштрихованные области выделяют область сбора данных. FE: сгибание-разгибание.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g006

Данные о трении были нормализованы ( f n ) путем вычитания смещения трения ( f o ) из среднего динамического коэффициента трения ( f d ) каждого зарегистрированного цикла Уравнение (3) для определения значения трения для испытания: (3)

Примеры графиков необработанных данных, измеренных в течение одного цикла симулятора, и соответствующий график испытаний нормализованного динамического профиля, скорректированный на среднее смещение трения после постобработки, показаны на рисунке 6.

Были рассчитаны средние значения коэффициента трения и 95% доверительный интервал (CL) на протяжении двухчасовых испытаний, и был проведен двухфакторный дисперсионный анализ (ANOVA) по коэффициенту трения по парам подшипников (т.е. гемиартропластика и полный сустав), и время (то есть номер цикла) с использованием программного обеспечения прогнозной аналитики SPSS (версия 19, IBM, Нью-Йорк, США), где p <0,05. Время было разделено на три уровня и проанализировано в одноминутном (начало; 60 циклов), двухчасовом (конец; 7200 циклов) и двадцати минутах (1200 циклов) временных точках.Последний был произвольным моментом времени, позволяющим сравнивать данные начальных этапов с данными начала и конца тестов.

В дополнение к количественному анализу трения была проведена качественная макроскопическая оценка суставных хрящевых поверхностей образцов как до, так и после моделирования, чтобы выявить любые видимые повреждения или изменения внешнего вида поверхности после тестирования.

Результаты

Полные естественные тазобедренные суставы свиньи (n = 5) и гемиартропластики тазобедренного сустава свиньи (n = 5) с диаметральным диапазоном 35–37 мм были успешно позиционированы с необходимой анатомической ориентацией и высотой центра сустава, что позволило провести in vitro трибологические испытания будут проводиться на маятниковом тренажере.В течение двухчасового периода испытаний для всех образцов в обеих группах наблюдалось первоначальное быстрое увеличение с последующим постепенным увеличением коэффициента трения (рис. 7). Средний коэффициент трения в группе гемиартропластики составлял 0,031 ± 0,020 в начале теста, а затем увеличивался, достигая плато 0,047 ± 0,006 после ~ 1500 циклов (т.е. ~ 25 минут). Коэффициент трения для всей группы тазобедренного сустава свиньи увеличился с начального среднего значения 0,004 ± 0,011 до среднего значения 0,022 ± 0,003 за тот же период времени, однако коэффициент трения не вышел на плато и продолжал постепенно увеличиваться со значением 0.035 ± 0,003 регистрируется через два часа. Влияние пары подшипников и времени оказало статистически значимое влияние на коэффициент трения (p <0,001), однако взаимодействие между этими двумя переменными не было значимым (p = 0,109). В течение двухчасового моделирования in vitro средний коэффициент трения был ниже в группе с полностью естественным тазобедренным суставом по сравнению с группой с гемиартропластикой бедра, и он значительно отличался в 60, 1200 и 7200 секундных временных точках (ANOVA; p <0.001). Апостериорный анализ Бонферрони показал, что коэффициент трения в 60-секундный момент времени значительно отличался от коэффициента трения, зарегистрированного как в 1200-секундные, так и в 7200-секундные моменты времени (оба p <0,05), однако существенной разницы в коэффициенте трения не было. при сравнении временных точек 1200 и 7200 секунд (p = 0,139).

Рис. 7. Средний коэффициент трения для гемиартропластики и полных естественных групп суставов.

Средний коэффициент трения ± 95% доверительный интервал для полных тазобедренных суставов свиньи (n = 5) и гемиартропластики тазобедренного сустава свиньи (n = 5), испытанных в имитаторе трения маятника в течение двух часов.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0184226.g007

Во время макроскопической оценки исследуемой вертлужной впадины наблюдались изменения внешнего вида полулунной поверхности и небольшие участки хондрального повреждения. Это было в основном обесцвечивание и небольшие поверхностные царапины, которые были равномерно распределены по полулунной поверхности полных образцов естественного сустава, но располагались более центрально на образцах после гемиартропластики. На испытанных образцах гемиартропластики также были доказательства немного более глубоких поражений хряща, с небольшими трещинами, наблюдаемыми на двух вертлужных впадинах.Некоторое небольшое изменение цвета наблюдалось на верхней части некоторых протестированных головок естественной бедренной кости.

Обсуждение

Остеоартрит - распространенная форма дегенеративного заболевания суставов, и общепринято считать, что прямые и косвенные расходы на здравоохранение от лечения ОА тазобедренного сустава с использованием THR, как ожидается, будут расти из-за старения населения [31, 32]. Поэтому исследовательские исследования, изучающие связи между морфологией тазобедренного сустава и факторами риска развития ОА, и исследования, изучающие эффективность ранних интервенционных методов лечения ОА тазобедренного сустава, являются важными областями исследований для решения как растущего социально-экономического бремени болезни, так и улучшения исходы для пациентов.

Исторические исследования естественного тазобедренного сустава с помощью маятника описаны в литературе Unsworth et al. [18], О'Келли и др. [16], а также Робертс и др. [33], однако, экспериментальная методология, по-видимому, не облегчает тестирование образцов с использованием различной ориентации или различных геометрических параметров, что необходимо для воспроизведения различных морфологий тазобедренного сустава. Об исследованиях полной трибологии естественного тазобедренного сустава, проведенных с использованием сервогидравлических испытательных систем, сообщалось Ferguson et al.[13], которые выполнили тесты на сползание-консолидацию с использованием постоянных и циклических нагрузок до и после лабральной резекции, а также Song et al. [17], которые измерили сопротивление вращению. Это было выполнено путем применения ротационного смещения с осевой сжимающей нагрузкой, также до и после лабрэктомии, в течение десяти 13-секундных циклов. В обоих исследованиях исследовались тазобедренные суставы человека; однако не все параметры теста были физиологическими.

В данном исследовании используется система моделирования in vitro для полного естественного тазобедренного сустава с приспособлениями для заливки, позволяющая контролировать ориентацию бедренной кости и вертлужной впадины для моделирования различных морфологий сустава, а также с COR сустава, выровненным с симулятором. , был успешно разработан.Новые приспособления и методология были оценены путем проведения in vitro моделирования тазобедренных суставов свиней в маятниковом симуляторе трения, чтобы можно было проанализировать и оценить средние значения коэффициента трения. Разработанная методика заливки позволила расположить и протестировать на симуляторе как полностью естественные тазобедренные суставы, так и суставы гемиартропластики тазобедренного сустава, при этом COR сустава выровнен с таковым на симуляторе. Установка правильного COR вместе с нормализацией данных для учета любого дополнительного биомеханического крутящего момента, не связанного с применением профиля нагрузки, гарантируют, что, насколько это возможно, любые экспериментальные артефакты, возникающие из настройки или сложной геометрии бедра, были уменьшены. .

Фактор трения, измеренный во время тестов на гемиартропластику, показал тенденции и значения, аналогичные тем, которые описаны Lizhang et al. [20], в аналогичном исследовании трибологии гемиартропластики тазобедренного сустава, где использовались очень большие зазоры. В группе полного естественного сустава средний коэффициент трения увеличился с 0,004 до 0,035, при этом общее среднее значение для двухчасового испытания составило 0,022. Гетерогенные методологии и использование хряща из разных анатомических областей затрудняют прямое сравнение этого исследования с ранее опубликованными in vitro трибологическими исследованиями хрящ на хряще, однако результаты попадают в диапазон значений (0.003–0,08) для трения между двумя поверхностями хряща, о котором сообщалось в литературе [10, 11, 18, 33–35].

Нелинейная временная реакция, наблюдаемая в обеих группах образцов, скорее всего, связана с вязкоупругой реакцией и двухфазной природой хряща, где по мере уменьшения жидкой опоры нагрузка постепенно переходит на твердую фазу [36, 37]. Фактор трения не достиг плато в группе с полностью естественным тазобедренным суставом, что указывает на то, что образцы не достигли равновесия в конце двухчасового теста.Эта тенденция согласуется с данными, полученными McCann et al. [35], которые исследовали in vitro трение в естественном коленном суставе. Естественное бедро в этой схеме исследования имеет пространственно изменяющуюся и зависящую от времени нагрузку на хрящ головки бедренной кости по сравнению со сферической головкой из CoCr при гемиартропластике. Это означает, что экссудация жидкости из хряща будет медленнее, и, следовательно, коэффициент трения был ниже и требовалось больше времени для повышения по сравнению с моделью гемиартропластики. Эти выводы подтверждаются работой Forster et al.[38]. Кроме того, жидкость, застрявшая между деформирующими неровностями двух поверхностей хряща, по сравнению с наличием только одной поверхности хряща (т.е. вертлужной впадины) в группе гемиартропластики, замедлила бы экссудацию жидкости [39]. Геометрия бедра свиньи немного более асферична, чем у человека, и признано, что это могло повлиять на результаты тестов на гемиартропластику. Разница между двумя диаметральными измерениями, выполненными перпендикулярно в переднезаднем и сверхнижнем направлениях головок бедренной кости свиньи и человека без явной патологии (оба n = 6), составила 3.53 мм ± 1,78% и 1,0 мм ± 1,2% соответственно [40]. Разумно предположить, что подобная степень асферичности существует на сочленяющихся поверхностях парной вертлужной впадины. Более плохое соответствие между металлической сферической головкой из CoCr и естественным хрящом асферической вертлужной впадины свиньи может, таким образом, привести к образованию областей высоких контактных напряжений, которые неравномерно распределены вокруг вертлужной впадины. Это может объяснить, почему более высокие средние значения трения и большая степень повреждения хондры вертлужной впадины наблюдались в группе гемиартропластики по сравнению с группой полностью естественного тазобедренного сустава, где вертлужная впадина сочленялась с естественной головкой бедренной кости.Плохая конгруэнтность и распределение нагрузки, наблюдаемые в модели гемиартропластики, могут со временем привести к абразивному износу и эрозии вертлужного хряща, что согласуется с клиническими данными [41–43].

Основным ограничением использования маятникового симулятора трения для проведения моделирования было то, что осевая нагрузка прикладывалась через бедренную кость, а не через вертлужную впадину таза, и применялась только одна ось движения (сгибание-разгибание). Следовательно, нормальная нагрузка и остеокинематика, которым обычно подвергается тазобедренный сустав in vivo (например,г. сгибание-разгибание, отведение-приведение, медиальное и латеральное вращение) не могут быть воспроизведены in vitro , что может привести к приложениям к суставу некоторых аномальных нагрузок. Кроме того, хотя данные о коэффициенте трения были нормализованы для учета любого небольшого смещения сустава, этот процесс не учитывал какие-либо потенциальные повреждающие эффекты, которые это могло иметь на сочленяющихся поверхностях сустава. Эти факторы могут объяснить незначительные участки повреждения, которые наблюдались на полулунной поверхности нативной вертлужной впадины после выполнения полного моделирования естественного сустава только в течение относительно небольшого количества циклов (т.е. более двух часов).

Телячья сыворотка крупного рогатого скота широко использовалась в качестве смазки при трибологических исследованиях тазобедренного сустава, однако было признано, что вязкость и состав зависят от синовиальной жидкости, которая намного сложнее и содержит гиалуроновую кислоту, различные белки, ферменты и другие вещества. липиды [44]. Гиалуроновая кислота придает синовиальной жидкости ее вязкоупругие свойства [45], а поверхностные фосфолипиды способствуют смазыванию границ суставного хряща [46], что означает, что оба фактора являются важными факторами при рассмотрении естественной смазки суставов.Решение этого вопроса выходило за рамки данного исследования, однако предлагается рассмотреть в будущих трибологических исследованиях естественных суставов лубрикант, содержащий гиалуроновую кислоту и фосфолипиды, которые вместе снижают трение в моделях хряща [47]. . Кроме того, использование ткани, полученной от забитого животного, может потенциально повлиять на режим смазки сустава, особенно на режим граничной смазки. Во многом это связано с отсутствием жизнеспособных хондроцитов, которые продуцируют и поддерживают внеклеточный матрикс [37].Тем не менее, эти ограничения не умаляют основную цель этого исследования, заключающуюся в разработке системы моделирования in vitro для естественного тазобедренного сустава с фиксацией, позволяющей контролировать ориентацию как бедренной кости, так и вертлужной впадины в будущих исследованиях.

В будущей работе эта методология будет адаптирована для использования с системами моделирования in vitro и , которые способны моделировать более физиологические движения, и это обеспечит надежную систему для тестирования полных естественных тазобедренных суставов животных и / или человека.Непрерывная циклическая нагрузка, используемая на протяжении всей симуляции, когда хрящ разгружается только в течение относительно коротких периодов во время фазы качания, представляет собой непрерывную ходьбу, в отличие от входных профилей, которые используют протокол стоп-остановка-старт для облегчения периодов расслабления и повторной ходьбы. гидратация хрящевого матрикса. Если в будущем будут рассматриваться более продолжительные тесты, то этот тип профиля моделирования может обеспечить более реалистичное представление in vivo повседневной активности, которое можно было бы распространить на более широкие слои населения [48, 49].Кроме того, различные морфологии тазобедренного сустава, касающиеся вертлужной впадины (например, ретроверсия, крутой угол наклона) и проксимального отдела бедра (например, бедренная версия различной степени), будут смоделированы и исследованы с использованием приспособлений, разработанных в этом исследовании для изменения ориентации вертлужной впадины. вертлужная впадина и / или бедренная кость. Использование систем координат таза и бедра, например, определенных и рекомендованных Международным обществом биомехаников [50], будет иметь важное значение для облегчения этой работы в будущих исследованиях.Это позволит исследовать морфологические факторы риска развития ОА тазобедренного сустава, моделируя различные геометрии и патологии тазобедренного сустава, а также проводить доклинические испытания ранних интервенционных методов лечения ОА тазобедренного сустава.

Ссылки

  1. 1. Нуки Г. Остеоартроз: проблема суставной недостаточности. Z Ревматол . 1999; 58 (3): 142–147. pmid: 10441841
  2. 2. Bijlsma JWJ и Knahr K. Стратегии профилактики и лечения остеоартроза бедра и колена. Лучшие Практики . Рез. . Клин . 2007; 21 (1): 59–76.
  3. 3. Felson DT. Развитие клинического понимания остеоартрита. Центр Артрита . 2009; 11 (1): 203–213. pmid: 165
  4. 4. Lubbeke A, Katz JN, Perneger TV и Hoffmeyer P. Первичная и ревизионная артропластика тазобедренного сустава: 5-летние результаты и влияние возраста и сопутствующих заболеваний. Дж Ревматол . 2007; 34 (2): 394–400. pmid: 17143967
  5. 5.Ганц Р., Клау К., Винь Ц и Маст Дж. У. Новая техника периацетабулярной остеотомии для лечения дисплазии тазобедренного сустава и предварительные результаты. Клин Ортоп Релат Рес . 1988; 232: 26–36.
  6. 6. Леуниг М. и Ганц Р. Эволюция и концепции суставосохраняющей хирургии тазобедренного сустава. Костный сустав J . 2014; 96 (1): 5–18. pmid: 24395304
  7. 7. Маккарти Дж., Благородный П., Алуизио Ф. В., Шак М., Райт Дж. И Ли Дж. Анатомия, патологические особенности и лечение разрывов вертлужной впадины. Клин Ортоп . 2003; 406: 38–47.
  8. 8. Миллис МБ и Ким И-Дж. Обоснование остеотомии и связанных процедур для сохранения тазобедренного сустава: обзор. Clin Orthop. 2002; 405: 108–121.
  9. 9. Атешян Г.А. и Моу В.К. Трение, смазка и износ суставного хряща и диартродиальных суставов. В: Mow VC, Huiskes R, редакторы. Основы ортопедической биомеханики и механо-биологии. 3-е изд. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уильямс; 2005. с. 447–494.
  10. 10. Форстер Х. и Фишер Дж. Влияние времени загрузки и смазки на трение суставного хряща. Proc Inst Mech Eng H . 1996; 210 (28): 109–119.
  11. 11. Катта Дж., Паваскар С., Джин З., Ингам Э. и Фишер Дж. Влияние изменения нагрузки на фрикционные свойства суставного хряща. Proc Inst Mech Eng J . 2007; 221 (3): 175–181.
  12. 12. Паластанга Н., Филд Д. и Сомс Р. Анатомия и движение человека: структура и функция.4-е изд. Оксфорд: Баттерворт Хайнеманн; 2002.
  13. 13. Фергюсон С.Дж., Брайант Дж.Т., Ганц Р. и Ито К. Исследование in vitro уплотнения вертлужной впадины в механике тазобедренного сустава. Дж Биомех . 2003; 36 (2): 171–178. pmid: 12547354
  14. 14. Furey MJ и Burkhardt BM. Биотрибология: трение, износ и смазка естественных синовиальных суставов. Наука о смазках . 1997; 9 (3): 255–271.
  15. 15. Катта Дж., Джин З., Ингам Э. и Фишер Дж.Биотрибология суставного хряща - обзор последних достижений. Med Eng Phys . 2008; 30 (10): 1349–1363. pmid: 189

  16. 16. О'Келли Дж., Ансуорт А., Доусон Д., Холл Д. А. и Райт В. Исследование роли синовиальной жидкости и ее компонентов в трении и смазке тазобедренных суставов человека. Eng Med . 1978; 7 (2): 73–83.
  17. 17. Song Y, Ito H, Kourtis L, Safran MR, Carter DR и Giori NJ. После удаления вертлужной губы увеличивается трение суставного хряща в тазобедренных суставах. Дж Биомех . 2012; 45 (3): 524–530. pmid: 22176711
  18. 18. Ансуорт А., Доусон Д. и Райт В. Фрикционное поведение синовиальных суставов человека - Часть I: Естественные суставы. Дж Трибол . 1975; 97 (3): 369–376.
  19. 19. Ли Дж., Хуа Х, Джин З., Фишер Дж. И Уилкокс РК. Влияние клиренса на зависящую от времени производительность бедра после гемиартропластики: исследование методом конечных элементов с двухфазными свойствами вертлужного хряща. Med Eng Phys .2014; 36 (11): 1449–1454. pmid: 24957488
  20. 20. Личанг Дж., Тейлор С.Д., Джин З., Фишер Дж. И Уильямс С. Влияние клиренса на трибологию хряща при гемиартропластике тазобедренного сустава. Proc Inst Mech Eng H . 2013; 227 (12): 1284–1291. pmid: 24043224
  21. 21. Паваскар С.С., Гросланд Н.М., Ингам Э., Фишер Дж. И Джин З. Гемиартропластика тазобедренного сустава: экспериментальная проверка с использованием вертлужной впадины свиньи. Дж Биомех . 2011; 44 (8): 1536–1542. pmid: 21439570
  22. 22.Groves D и Williams S. Набор данных, связанных с «методом моделирования in vitro для трибологической оценки полных естественных тазобедренных суставов». Университет Лидса, Великобритания [набор данных]; 2017. https://doi.org/10.5518/171.
  23. 23. Simulation Solutions Ltd. Руководство по аппаратному обеспечению ProSim Friction Simulator III (вариант Leeds iMBE). 1.7 изд. Стокпорт, Великобритания: Simulation Solutions Ltd; 2012. 60 с.
  24. 24. Личжан Дж. Трибология гемиартропластики. Кандидат наук. Университет Лидса; 2010 г.
  25. 25. Гровс Д. Геометрические варианты остеоартроза тазобедренного сустава и трибология естественного тазобедренного сустава. Кандидат наук. Университет Лидса; 2015.
  26. 26. Ван А., Эсснер А., Полинени В.К., Старк С. и Дамблтон Дж. Х. Смазка и износ сверхвысокомолекулярного полиэтилена при полной замене суставов. Трибол Инт . 1998; 31 (1–3): 17–33.
  27. 27. Бергманн Г., Граичен Ф. и Рольманн А. Силы тазобедренного сустава у овец. Дж Биомех . 1999; 32 (8): 769–777.pmid: 10433418
  28. 28. Бергманн Г., Сираки Дж., Рольманн А. и Кёльбель Р. Сравнение сил тазобедренных суставов у овец, собак и людей. Дж Биомех . 1984; 17 (12): 907–909, 911–921. pmid: 6520139
  29. 29. Бивенер А.А. Передвижение животных. Оксфорд: издательство Оксфордского университета; 2003.
  30. 30. ван Инген Шенау Г.Дж. и Бобберт М.Ф. Глобальный дизайн задних конечностей у четвероногих. Акта Анат . 1993; 46: 103–108.
  31. 31. Биттон Р.Экономическое бремя остеоартроза. Ам Дж. Менеджмент Уход . 2009; 15 (8 доп.): S230 – S235. pmid: 19817509
  32. 32. Крофт П. Эпидемиология остеоартрита: Манчестер и другие. Ревматология (Оксфорд) . 2005; 44 (Дополнение 4): 27–32.
  33. 33. Робертс Б.Дж., Ансуорт А. и Миан Н. Способы смазки тазобедренных суставов человека. Энн Рум Дис . 1982; 41 (3): 217–224. pmid: 70
  34. 34. Макировски Т., Тепик С. и Манн Р.В.Напряжение хряща в тазобедренном суставе человека. Дж Биомех . 1994; 116 (1): 10–18.
  35. 35. McCann L, Udofia I., Graindorge S, Ingham E, Jin Z и Fisher J. Трибологическое исследование суставного хряща медиального отдела колена с использованием симулятора трения. Трибол Инт . 2008; 41 (11): 1126–1133.
  36. 36. Атешян Г.А. Роль повышения давления интерстициальной жидкости в смазке суставного хряща. Дж Биомех . 2009; 42 (9): 1163–1176.pmid: 19464689
  37. 37. Mow VCP и Wang CCBMS. Некоторые аспекты биоинженерии для тканевой инженерии суставного хряща. Клин Ортоп Релат Рес . 1999; 367 (Дополнение): S204 – S223.
  38. 38. Форстер Х. и Фишер Дж. Влияние непрерывного скольжения и последующего износа поверхности на трение суставного хряща. Proc Inst Mech Eng H . 1999; 213 (4): 329–345. pmid: 10466364
  39. 39. Уокер П.С., Доусон Д., Лонгфилд, доктор медицины и Райт В.«Усиленная смазка» синовиальных суставов за счет захвата и обогащения жидкости. Энн Рум Дис . 1968; 27 (6): 512–520. pmid: 5728097
  40. 40. Тейлор С.Д., Циридис Э., Ингам Э., Джин З., Фишер Дж. И Уильямс С. Сравнение хондральных свойств и геометрии головки бедренной кости человека и животных. Proc Inst Mech Eng H . 2012; 226 (h2): 55–62.
  41. 41. Даллдорф П.Г., Банас М.П., ​​Хикс Д.Г. и Пеллегрини В.Д. Скорость дегенерации вертлужного хряща человека после гемиартропластики. J Bone Joint Surg Am . 1995; 77A (6): 877–882.
  42. 42. Дэвас М. и Хинвес Б. Профилактика эрозии вертлужной впадины после гемиартропластики по поводу перелома шейки бедра. J Bone Joint Surg Br . 1983; 65 (5): 548–551. pmid: 6643556
  43. 43. Филипс TW. Гемиартропластика Томпсона и эрозия вертлужной впадины. J Bone Joint Surg Am . 1989; 71 (6): 913–917. pmid: 2745486
  44. 44. Макнари С.М., Атанасиу К.А. и Редди А.Х. Инженерная смазка суставного хряща. Tissue Eng Часть B Ред. . 2012; 18 (2): 88–100. pmid: 21955119
  45. 45. Swann D, Radin E, Nazimiec M, Weisser P, Curran N и Lewinnek G. Роль гиалуроновой кислоты в смазке суставов. Энн Рум Дис . 1974; 33 (4): 318–326. pmid: 4415649
  46. 46. Сарма А.В., Пауэлл Г.Л. и Лаберж М. Фосфолипидный состав смазки на границе суставного хряща. Дж. Ортоп Рес . 2001; 19 (4): 671–676. pmid: 11518278
  47. 47. Форси Р.У., Фишер Дж., Томпсон Дж., Стоун М.Х., Белл С. и Ингхэм Э.Влияние смазок на основе гиалуроновой кислоты и фосфолипидов на трение в модели повреждения хряща человека. Биоматериалы . 2006; 27 (26): 4581–4590. pmid: 16701868
  48. 48. Редакторы Chan FW, Bobyn JD, Medley JB и Krygier JJ. Имитатор износа металло-металлических имплантатов бедра в условиях неблагоприятных нагрузок. Trans 45th Ann. Встреча Ортоп. Res. Soc .; 1999; Анахайм, Калифорния.
  49. 49. Roter GE, Medley JB, Bobyn JD, Krygier JJ и Chan FW. Движение «стоп-остановка-начало»: новый протокол моделирования износа тазобедренных имплантатов «металл-металл».В: Доусон Д., Прист М., Далмаз Г., Любрехт А.А., редакторы. Серия трибологии. Том 40: Эльзевир; 2002. с. 367–376.
  50. 50. Wu G, Siegler S, Allard P, Kirtley C, Leardini A, Rosenbaum D, et al. Рекомендация ISB по определениям совместной системы координат различных суставов для сообщения о движении суставов человека - часть I: голеностопный сустав, бедро и позвоночник. Дж Биомех . 2002; 35 (4): 543–548.

Кинематический анализ здоровых тазобедренных суставов во время нагрузок с отягощением с помощью метода регистрации 3D-модели в 2D-изображение

Динамическая кинематика тазобедренных суставов во время нагрузок была проанализирована для шести здоровых субъектов.Непрерывные рентгеновские изображения походки, подъема в кресле, приседания и скручивания были получены с использованием плоскопанельного рентгеновского детектора. Цифровые реконструированные рентгенографические изображения использовались для техники совмещения 3D-модели в 2D. Среднеквадратичные ошибки, связанные с отслеживанием таза и бедра, были менее 0,3 мм и 0,3 ° для перемещений и вращений. При походке, подъеме на стуле и приседании максимальные углы сгибания бедра составляли в среднем 29,6 °, 81,3 ° и 102,4 ° соответственно. Таз был наклонен кпереди примерно на 4.В среднем 4 ° за полный цикл походки. Для подъема на стуле и приседания максимальное абсолютное значение наклона таза вперед / назад составляло в среднем 12,4 ° / 11,7 ° и 10,7 ° / 10,8 ° соответственно. Сгибание бедра достигло пика по ходу движения из-за дальнейшего наклона таза кпереди как при подъеме кресла, так и при приседании. Для скручивания максимальное абсолютное значение внутреннего / внешнего вращения бедра составляло в среднем 29,2 ° / 30,7 °. Это исследование выявило зависимую от активности кинематику здоровых тазобедренных суставов с координированными динамическими движениями таза и бедра.Данные кинематики во время повседневной деятельности могут дать важную информацию об оценке кинематики патологических и реконструированных бедер.

1. Введение

Тазобедренный сустав обеспечивает большую подвижность и стабильность при различных повседневных действиях. Участие в определенных видах деятельности требует сложного диапазона движений бедер и мышечной активности. Система видеозахвата движения с отражающими маркерами широко использовалась для совместного кинематического анализа in vivo [1–4].Однако внешние маркеры, прикрепленные к коже, могут быть затронуты артефактами мягких тканей с существенными ошибками [5–7]. В предыдущих исследованиях сообщалось о прямом измерении кинематики скелета по трехмерным поверхностным моделям и последовательностям рентгенографических изображений [8–13]. Однако ни в одном исследовании не использовалась технология совмещения модели с изображением из 3D в 2D для анализа кинематики здорового тазобедренного сустава in vivo . Кинематический анализ здоровых тазобедренных суставов во время функциональной нагрузки на бедра является одним из ключей к оценке кинематики патологических и реконструированных тазобедренных суставов.В частности, понимание динамической трехмерной кинематики глубокого сгибания и вращения может улучшить возможность выявления аномальной кинематики бедра.

Целью этого исследования было оценить кинематику здоровых бедер во время походки, приседания, подъема стула и скручивания с помощью техники совмещения модели 3D в 2D. Каждое действие является одним из основных и часто встречающихся в повседневной жизни, включая глубокое сгибание и вращение. Конкретные вопросы, требующие ответа, включают следующее.(1) Достаточна ли точность метода измерения для оценки кинематики бедра? (2) Насколько сгибание / разгибание и осевое вращение таза, бедра и тазобедренных суставов типично для походки, подъема на стул, приседания и скручивания? (3) Насколько кинематика приседания отличается от подъема на стуле, такого же типа сгибания бедра?

2. Материалы и методы

В этом исследовании приняли участие шесть здоровых мужчин, в среднем 33 года (31–36), 173 см (170–177) и 67 кг (56–80).Ни у одного из субъектов не было травм бедра или хирургического вмешательства, а также не было отклонений на рентгенографических изображениях двусторонних тазобедренных суставов. Все субъекты получили информированное согласие на участие в этом исследовании, одобренном институциональным наблюдательным советом (номер IRB 24–55), и были проинформированы о необходимом риске радиационного облучения. Данные обрабатывались в соответствии с Этическими стандартами Хельсинкской декларации.

Непрерывные переднезадние рентгенографические изображения походки, подъема стула, приседания и скручивающих движений регистрировались с помощью плоскопанельного рентгеновского детектора (Ultimax-I, Toshiba, Tochigi, Япония) с площадью изображения 420 мм (H) × 420 мм (В) и 0.Разрешение 274 мм × 0,274 мм / пиксель. Для получения изображений с высоким разрешением была установлена ​​частота кадров 3,5 кадра / сек. Что касается походки, испытуемые ходили по ровной беговой дорожке со скоростью 1,0 км / час (рисунки 1 (а), 2 (а) и 2 (б)). При подъеме на стуле и приседании испытуемые вставали из положения сидя на стуле высотой 46,5 см (рис. 1 (b)) и в положении максимального сгибания бедер (рис. 1 (c)). Для скручивания испытуемые вращали туловище контралатерально и ипсилатерально из положения стоя, удерживая ступни на полу (рис. 1 (d)).


Трехмерное положение и ориентация таза и бедренной кости в цикле движения определялись методом совмещения трехмерной модели и двумерной модели с изображением с использованием корреляции изображений (рис. 2). Относительное геометрическое соотношение между источником рентгеновского излучения и плоскостью проекции плоскопанельной системы рентгеновского детектора определялось с помощью системы построения координат [13, 14]. Каждого субъекта сканировали с помощью компьютерной томографии (КТ; Aquilion, Toshiba, Tochigi, Япония) с матрицей изображения 512 × 512, 0.Тусклый размер 35 × 0,35 пикселя и толщина 1 мм от верхнего края таза до линии ниже коленного сустава (рис. 2 (c)). Трехмерное цифровое изображение было построено в виртуальном трехмерном пространстве по данным компьютерной томографии, и компьютерное моделирование рентгенографического процесса было выполнено для создания виртуальной цифровой реконструированной рентгенограммы (DRR), в которой параметры источника света и плоскости проекции были установлены идентичными параметрам. фактические условия визуализации плоскопанельного детектора рентгеновского излучения [13] (рис. 2 (d)). Затем DRR на основе плотности сравнивали с серийными рентгеновскими изображениями, полученными с помощью плоскопанельного детектора рентгеновских лучей (рис. 2 (е)).Корреляции значений пикселей между DRR и реальными рентгеновскими изображениями использовались для точной настройки 3D-модели. На практике имитационные изображения были построены путем изменения положения трехмерного цифрового изображения с 6 степенями свободы, и соответствие соответствовало подсчету вокселей, которые не соответствовали между построенными изображениями и рентгеновскими снимками, полученными с помощью плоскопанельного детектора рентгеновских лучей. сканирование (т. е. исключительные дизъюнкции).

Верхняя левая конечная точка на плоскости проекции плоскопанельного рентгеновского детектора была определена как начало мировой системы координат [13, 14] (рис. 3 (а)).Медиолатеральная ( x -) и супернизшая ( y -) оси были горизонтальными и перпендикулярными полу соответственно. Переднезадняя ( z -) ось образована перекрестным произведением первых двух. Анатомические системы координат таза и бедра были встроены в каждую объемную модель кости на основе плотности. Середина двусторонней передней верхней подвздошной ости (ASIS) была определена как начало системы координат таза (рисунки 3 (b) и 3 (c)).Медиолатеральная ( x -) ось таза определялась линией, проходящей через двустороннюю ASIS. Проксимальная / дистальная ( z -) ось таза определялась линией, перпендикулярной оси x - в передней плоскости таза (APP). Переднезадняя ( y -) ось образована перекрестным произведением первых двух. Центр головки бедренной кости был определен как начало системы координат бедренной кости (рис. 3 (d)). Медиолатеральная ( x -) ось бедренной кости определялась линией, параллельной трансепикондилярной оси (TEA) в плоскости, пересекающей начало координат.Проксимальная / дистальная ( z -) ось бедренной кости определялась линией, перпендикулярной оси x в плоскости, пересекающей начало и среднюю точку TEA. Переднезадняя ( y -) ось образована перекрестным произведением первых двух.

Относительное положение и ориентация таза относительно мировых систем координат были определены как движения таза (передний / задний наклон, наклон вверх / вниз и контралатеральное / ипсилатеральное вращение; Рисунки 3 (b) и 3 (c)) , а движения бедренной кости относительно мировых систем координат были определены как движения бедренной кости (сгибание / разгибание, приведение / отведение и внутреннее / внешнее вращение; Рисунок 3 (d)).Мы также определили относительное положение и ориентацию бедренной кости для таза как движения бедра (сгибание / разгибание, приведение / отведение и внутреннее / внешнее вращение; рисунки 3 (e) и 3 (f)).

Эксперимент по оценке точности был проведен на тазу и бедре туши свиньи [11, 13]. Таз и бедро, прикрепленные к столику, вращались и переводились на известные значения [13, 14]. Для каждой позиции были сделаны три рентгеновских сканирования, и методика совмещения 3D-модели в 2D-изображение была выполнена для рентгенографических изображений в каждой позиции, чтобы определить ориентацию и положение каждой кости.Точность измерения оценивалась с помощью среднеквадратических ошибок (RMS).

Значения выражены как среднее ± стандартное отклонение. Повторный дисперсионный анализ и апостериорные тесты (парный тест t ) использовались для сравнения подъема со стула и приседания с помощью программного обеспечения JMP (версия 10.0; Институт SAS, Кэри, Северная Каролина). Значения вероятности <0,05 считались значимыми.

3. Результаты и обсуждение

Эксперимент по оценке точности показал, что среднеквадратичные ошибки таза и бедра были равны 0.21 мм и 0,15 мм в направлении в плоскости, 0,14 мм и 0,23 мм во внеплоскостном направлении и 0,25 ° и 0,23 ° при вращении соответственно. Недавно для кинематического анализа тазобедренных суставов была оценена возможность использования методов совмещения 3D-модели в 2D [15, 16]. Martin et al. сообщил, что прецизионные измерения DRR и биплановых рентгеновских изображений в среднем составляли 0,3 мм для поступательных переменных и 0,8 ° для вращательных переменных [15]. Также Lin et al. сообщили, что повторяемость метода двойной системы рентгеноскопической визуализации была менее ± 0.77 мм и ± 0,64 ° по положению и ориентации для измерения кинематики бедра [16]. Ошибки RMS в этом исследовании были эквивалентны результатам предыдущих исследований с использованием бипланной радиографии [15, 16]. В этом исследовании сначала оценивалась кинематика тазобедренного сустава in vivo во время повседневной деятельности с использованием DRR на основе плотности и плоскопанельного детектора рентгеновского излучения.

Для походки максимальный / минимальный угол наклона таза кпереди составлял 6,0 ± 5,0 ° / 2,7 ± 5,4 ° (рис. 4 (а)). Субъекты имели тенденцию наклоняться кпереди на 4.В среднем 4 ° во время полного цикла движения. Следовательно, угол сгибания бедра был больше угла сгибания бедра на протяжении всего цикла походки. Хотя существует естественная изменчивость, наши данные в целом согласуются с имеющейся литературой. В нескольких исследованиях изучалась кинематика бедра во время ходьбы с использованием системы захвата движений и был выявлен наклон таза кпереди у здоровых молодых людей [1, 3, 7]. В этом исследовании максимальный / минимальный углы сгибания бедра и бедра составляли 25,7 ± 3,5 ° / -4,2 ± 2,8 ° и 29,6 ± 2,7 ° / 1,3 ± 7.4 ° соответственно (рис. 4 (а)). Углы приведения / отведения бедра и внутреннего / внешнего вращения при максимальном / минимальном сгибании бедра во время походки составляли 0,9 ± 3,1 ° / −2,5 ± 2,1 ° приведения и 2,3 ± 7,8 ° / 0,2 ± 5,8 ° внутреннего вращения соответственно (Таблица 1). Бедренная кость продемонстрировала разгибание на 4,2 ° относительно мировой системы координат, но здоровые испытуемые не обязательно растягивали свои тазобедренные суставы до гиперэкстензии во время походки. Предыдущие анализы походки продемонстрировали гиперэкстензию бедра примерно на 10 ° в конечной фазе походки [1, 3, 7].Причина несоответствия может быть объяснена различными методами измерения (кинематический анализ на основе видео и рентгенографии), анатомическими системами координат (системы координат, полученные с помощью маркеров кожи, по сравнению с системами координат, полученными с помощью компьютерной томографии), скоростью ходьбы (на уровне 3,3–5,7 км / час по сравнению с 1,0 км / час), а также условия (на ровной поверхности по сравнению с беговой дорожкой).


Занятия Максимальное сгибание бедра (°) Приведение / отведение бедра (°) Внутреннее / внешнее вращение бедра (°)
29.6 ± 2,7 0,9 ± 3,1 2,3 ± 7,8
Подъемное кресло 81,3 ± 13,6 −0,7 ± 5,9 −22,5 ± 12,1
Приседание - 102,4 7,0 ± 12,5 -31,6 ± 8,7

Значения выражены как среднее ± стандартное отклонение.

При подъеме на стуле и приседании максимальные абсолютные значения наклона таза кпереди / назад составили 12.4 ± 7,3 ° / 11,7 ± 9,4 ° и 10,7 ± 8,1 ° / 10,8 ± 8,1 ° соответственно (рисунок 5). Таз начал наклоняться кпереди от заднего наклона примерно на 10% и 0% цикла движения, соответственно. Таз больше всего наклонялся кпереди примерно на 55% и 50% циклов подъема на стул и приседания, соответственно. Из-за наклона таза кзади максимальные углы сгибания бедра при подъеме на стуле и приседании (81,3 ± 13,6 ° и 102,4 ± 12,3 °, соответственно) демонстрируют меньшие углы, чем максимальные углы сгибания бедра (83.5 ± 8,0 ° и 108,5 ± 13,1 ° соответственно; Таблица 1). Не было значительных различий (и 0,17, соответственно) в углах приведения / отведения бедра и внутреннего / внешнего вращения при максимальном сгибании бедра во время подъема стула (0,7 ± 5,9 ° отведения и 22,5 ± 12,1 ° внешнего вращения) и приседания (7,0 ± 12,5 ° отведения и 31,6 ± 8,7 ° внешнего вращения; Таблица 1). Немногие исследования анализировали кинематику здоровых бедер во время приседаний, включая глубокое сгибание. Hemmerich et al. сообщили о кинематике здоровых людей во время приседания с использованием системы электромагнитного слежения и продемонстрировали, что максимальные углы сгибания бедра достигают 95 ± 27 ° при приседании [17].Ламонтань и др. исследовали движение таза без понимания нейтральной ориентации таза и продемонстрировали, что изменение наклона таза в среднем составляло 24 ± 7 ° во время максимального приседания [18]. Величина переднего / заднего наклона таза и углов сгибания бедра в нашем исследовании соответствовала результатам предыдущих исследований [17, 18]. В этом исследовании сгибание бедра во время подъема на стуле и приседания достигло пика на 30% и 10% движений из-за изменения наклона таза вперед / назад. Ganz et al. показали, что боль в бедре у пациентов с бедренно-ацетабулярным импинджментом часто возникает при движении [19].Таким образом, оценка динамической кинематики тазобедренного сустава важна для диагностики и лечения патологических состояний тазобедренного сустава. Мы также обнаружили, что не было значительных различий () в наклоне таза вперед / назад между подъемом стула и приседанием (рис. 5). Углы сгибания / разгибания бедра и бедра во время приседания значительно () больше, чем во время подъема стула от 0% до 20% цикла движения. Эти результаты показывают, что наклон таза в сагиттальной плоскости не может сильно способствовать примерно 20 ° дальнейшего сгибания бедра при приседании по сравнению с контралатеральным / ипсилатеральным подъемом стула.

Для скручивания максимальные абсолютные значения контралатерального / ипсилатерального вращения таза и внутреннего / внешнего вращения бедра составили 48,0 ± 7,3 ° / 51,1 ± 8,1 ° и 29,2 ± 13,5 ° / 30,7 ± 17,3 °, соответственно (Рисунок 4 (b) и Таблица 2). Вращение бедра продемонстрировало меньшие абсолютные углы по отношению к вращению таза. Субъекты имели тенденцию сгибать и отводить бедра во время ипсилатерального скручивания (18,0 ± 13,7 ° сгибания и 6,4 ± 4,9 ° отведения; Таблица 2). McGinley et al. Ранее сообщалось, что наибольшая ошибка в кинематических измерениях с использованием захвата движения на основе маркеров кожи была явно обнаружена при вращении бедра [7].Поэтому немногие исследователи проанализировали кинематику крутильных движений, которые часто требуются в повседневной жизни [20] и занятиях спортом [21]. Wada et al. исследовали кинематику бедра здоровых людей во время вращения тела с помощью маркеров кожи и показали, что максимальные углы внутреннего / внешнего вращения таза и бедра составляли 57,8 ° и 16,7 ° соответственно [4]. Наше исследование продемонстрировало меньшее количество внутреннего / внешнего вращения таза, но большее количество внутреннего / внешнего вращения бедра во время скручивания по сравнению с предыдущим исследованием [4].В этом исследовании физиологическое двустороннее скручивание требовало большого диапазона осевого вращения бедра, примерно 60 °. Эти кинематические данные должны быть полезны для хирургов-ортопедов и врачей первичной медико-санитарной помощи при консультировании пациентов с остеоартритом тазобедренного сустава или полными протезами тазобедренного сустава относительно торсионных нагрузок.

выражено как среднее ± стандартное отклонение.
9013

Скручивание Сгибание / разгибание бедра (°) Приведение / отведение бедра (°) Максимальное внутреннее и внешнее вращение бедра (°)
Контралатеральный 0.5 ± 5,7 -0,9 ± 3,5 -30,7 ± 17,3
Ипсилатеральный 18,0 ± 13,7 -6,4 ± 4,9 29,2 ± 13,5

Это исследование имеет несколько ограничений. Во-первых, в исследование были включены только бедра молодых мужчин, которые не могли представлять всю популяцию. Таз пожилых людей имел тенденцию к наклону кзади с дегенеративными изменениями позвоночника [1, 3], и были обнаружены половые различия в параметрах темпоральной походки [2].Следовательно, необходимо провести дальнейшее кинематическое исследование влияния старения и секса на трехмерную кинематику бедра. Количество субъектов аналогично предыдущим рентгеноскопическим исследованиям, в которых анализировались четыре или пять здоровых суставов [12, 22, 23], и соответствует минимизации рентгеновского облучения здоровых людей при одновременном получении важной информации. Во-вторых, текущий подход игнорирует суставной хрящ и вертлужную губу, которые невидимы на рентгеновских снимках, но, очевидно, влияют на характер контакта. В настоящее время не существует рентгеновского метода, который позволил бы преодолеть это ограничение, но методы регистрации из 3D в 2D позволяют выявить непрерывную динамическую кинематику in vivo .Наконец, последовательные движения при сидении на корточках были собраны дважды, потому что плоскопанельный детектор рентгеновского излучения все еще обеспечивал ограниченное поле зрения. Однако наш метод позволяет с достаточной точностью исследовать различные виды нагрузок.

4. Выводы

Кинематика здорового тазобедренного сустава оценивалась при четырех различных функциональных нагрузках на нагрузку в диапазоне 100 ° сгибания и 60 ° осевого вращения с помощью методов совмещения 3D-модели в 2D. Точность менее 0.3 мм при поступлении и 0,3 ° при вращении были эквивалентны результатам предыдущих исследований. Это исследование показало, что здоровые тазобедренные суставы демонстрируют кинематику, зависящую от активности, с координированными динамическими движениями таза и бедра. Кинематические данные в этом исследовании можно назвать нормативными паттернами движения. Поскольку патологические изменения могут влиять на кинематику тазобедренного сустава, в настоящее время мы оцениваем пациентов с заболеваниями тазобедренного сустава, включая остеоартрит и бедренно-ацетабулярный импинджмент, используя этот метод.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Выражение признательности

Эта работа была поддержана грантом на научные исследования Японского общества содействия науке (№№ 245 и 25870499) и грантом Японского фонда ортопедии и травматологии, Inc. (№ 263). ).

Связанная с мышцами и сухожилиями боль у 100 пациентов с дисплазией тазобедренного сустава: распространенность и связь с самооценкой инвалидности бедра и силой мышц | Журнал хирургии сохранения тазобедренного сустава

РЕФЕРАТ

Основная цель заключалась в выявлении боли, связанной с мышечно-сухожилиями, у 100 пациентов с дисплазией тазобедренного сустава.Вторичной целью было проверить, связана ли боль, связанная с мышечно-сухожилиями, с самооценкой инвалидности тазобедренного сустава и мышечной силой у пациента с дисплазией тазобедренного сустава. В исследование были включены 100 пациентов (17 мужчин) со средним возрастом 29 лет (SD 9). Для выявления боли, связанной с мышечно-сухожилиями, применялся клинический подход. Связь между болью в мышцах и сухожилиях и самооценкой инвалидности тазобедренного сустава и мышечной силой была проверена с помощью множественного регрессионного анализа, включая поправки на возраст и пол.Самостоятельно заявленная инвалидность тазобедренного сустава регистрировалась с помощью Копенгагенской оценки результатов лечения тазобедренного сустава и паха (HAGOS), а сила мышц оценивалась с помощью портативного динамометра. Боль, связанная с подвздошно-пояснично-мышечной и отводящей мышцами, была наиболее распространенной - 56% (ДИ 46; 66) и 42% (ДИ 32; 52), соответственно. Боль, связанная с приводящей мышцей, подколенными сухожилиями и прямой мышцей живота, была менее распространена. Обнаружилась значимая обратная линейная связь между болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и самооценкой инвалидности тазобедренного сустава в диапазоне от -3,35 до -7.51 точка HAGOS в скорректированном анализе ( P <0,05). Помимо связи между болью, связанной с мышцами, связанными с сухожилиями, и разгибанием бедра, в скорректированном анализе была обнаружена значимая обратная линейная связь между болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и мышечной силой в диапазоне от -0,11 до -0,12 Нм / кг ( P <0,05 ). Связанная с мышцами и сухожилиями боль существует примерно у половины пациентов с дисплазией тазобедренного сустава с высокой распространенностью связанной с мышцами боли в подвздошно-поясничной области и отводящих тазобедренных суставах и отрицательно влияет на самооценку инвалидности бедра и мышечную силу пациентов.

ВВЕДЕНИЕ

Симптоматическая дисплазия тазобедренного сустава обычно проявляется в молодом возрасте [1] и при отсутствии лечения дисплазия тазобедренного сустава может привести к развитию раннего остеоартрита [2, 3]. Этиология остеоартроза тазобедренного сустава при дисплазии тазобедренного сустава неизвестна и часто описывается как многофакторная [2]. Однако отсутствие вертлужной поддержки головки бедренной кости [4] и нарушенная пассивная стабильность тазобедренного сустава приводят к повышенному механическому давлению на вертлужную губу и хрящ [2], а внутрисуставное повреждение считается одним из важных факторов. предрасполагающий фактор к развитию остеоартроза [2].Повреждение или дегенерация верхней губы встречается у 49–83% пациентов с дисплазией тазобедренного сустава [2, 5] и вызывает боль в паху и / или сбоку от бедра [5, 6]. Более того, неглубокая вертлужная впадина и пониженная нагрузка связаны с повышенной нагрузкой на мышцы, действующие вблизи тазобедренного сустава [7, 8], а мышечно-сухожильная боль может потенциально сосуществовать с внутрисуставной патологией.

Вертлужная губа функционирует как важный передний стабилизатор бедра с дисплазией [9], а расположение подвздошно-поясничной мышцы близко к капсульно-лабральному комплексу позволяет этой мышце работать как передний стабилизатор тазобедренного сустава [10].Средняя и минимальная ягодичные мышцы работают вместе с подвздошно-поясничной мышцей как важные латеральные стабилизаторы для поддержания таза на одном уровне во время ходьбы [11]. Стабилизирующая роль подвздошно-поясничной, средней и малой ягодичных мышц может быть увеличена при дисплазии тазобедренного сустава из-за морфологии тазобедренного сустава [7, 10], и потенциально более высокая нагрузка на мышцы может привести к болям в мышцах и мышцам, связанным с их чрезмерным использованием. сухожилия.

Связанная с мышцами и сухожилиями боль присутствует при дисплазии тазобедренного сустава [6, 12], а аномалия подвздошно-поясничной мышцы, идентифицированная как внутреннее защелкивание бедра, была подтверждена в 18% с помощью артроскопии тазобедренного сустава [12].У пациентов с бедренно-ацетабулярным импинджментом боль, связанная с мышцами и сухожилиями, часто сосуществует с морфологией тазобедренного сустава [13], а у людей, активно занимающихся спортом, с длительной болью в паху, боль, связанная с мышцами и сухожилиями, была идентифицирована с клинической картиной. подход [14, 15]. Однако у пациентов с дисплазией тазобедренного сустава в предыдущих исследованиях не проводилось систематического изучения наличия боли, связанной с мышцами и сухожилиями, в последовательной когорте, запланированной для периацетабулярной остеотомии.

Основная цель состояла в том, чтобы выявить связанную с мышцами и сухожилиями боль у 100 пациентов с дисплазией тазобедренного сустава в следующих клинических формах: (i) подвздошно-поясничная мышца, (ii) отводящие мышцы, (iii) приводящие мышцы, (iv) подколенные сухожилия и (v) прямая мышца живота.Вторичной целью было проверить, связана ли боль, связанная с мышечно-сухожилиями, с самооценкой инвалидности тазобедренного сустава и силой мышц у пациента с дисплазией тазобедренного сустава.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Это исследование соответствует Хельсинкской декларации и было уведомлено Датским комитетом по биомедицинской и исследовательской этике 14 января 2014 г. (5/2014). Датское агентство по защите данных дало разрешение на обработку персональных данных (1-16-02-47-14), и исследование было зарегистрировано в ClinicalTrials.gov (20140401PAO).

Субъектов

В последовательной выборке пациенты с двусторонней или односторонней дисплазией тазобедренного сустава были приглашены к участию с мая 2014 года по август 2015 года из отделения ортопедии больницы Орхусского университета в Дании. Критериями включения были: центрально-краевой угол (CE) по Вибергу <25 ° [16], боль в паху не менее 3 месяцев и плановая периацетабулярная остеотомия (PAO) [17]. Пациенты были исключены на основании следующих критериев: (i) Кальве Пертес и эпифизиолиз, (ii) операция по поводу межпозвоночной грыжи и спондилодеза, (iii) предыдущая процедура сохранения сустава или артропластика бедра, колена или голеностопного сустава, (iv) неврология, ревматологические или медицинские состояния, влияющие на функцию тазобедренного сустава, (v) тенотомия сухожилия подвздошно-поясничной мышцы или z-пластика подвздошно-большеберцового бандажа и (vi) инъекция стероидов в сухожилие подвздошно-поясничной мышцы и / или вертлужную сумку в течение последних 6 недель.

Дизайн исследования

Все показатели исходов были собраны до PAO во время клинического обследования. Клиническое обследование проводилось двумя опытными физиотерапевтами (CMS и JSJ) с 5-летним и 7-летним опытом оценки пациентов с дисплазией тазобедренного сустава соответственно. Два физиотерапевта произвольно оценивали пациентов с примерно равным распределением между ними (60:40). Обследование включало регистрацию самооценки инвалидности тазобедренного сустава, исследование боли, связанной с мышцами и сухожилиями, в клинических случаях и тесты силы мышц тазобедренного сустава.

Инвалидность тазобедренного сустава, сообщенная самостоятельно

Опросник Копенгагенской оценки результатов лечения тазобедренного сустава и паха (HAGOS) был заполнен всеми пациентами до клинических обследований [18]. Показано, что HAGOS является достоверным, надежным и эффективным средством измерения инвалидности тазобедренного сустава и связанных с ним проблем у физически активных пациентов молодого и среднего возраста с длительной болью в бедре и / или паху, включая пациентов, которым проводится артроскопия тазобедренного сустава [18, 19]. HAGOS состоит из шести отдельных подшкал, оценивающих инвалидность тазобедренного сустава от 0 до 100 баллов, где ноль баллов указывает на самый низкий результат [18].Шесть подшкал измеряют боль, симптомы, физическую функцию в повседневной жизни (ADL), физическую функцию в спорте и отдыхе, участие в физической активности и качество жизни [18].

Боль, связанная с мышцами и сухожилиями

Для выявления боли, связанной с мышечно-сухожилиями, в клинических проявлениях конечности, намеченных для ПАО, был применен стандартный подход к клинической картине [14, 15, 20]. Стандартный комплексный подход включает ряд тестов на провокацию боли, включающих анатомическую пальпацию, тестирование сопротивления и пассивное растяжение мышц (Таблица I).Подход включает пять сущностей, и эти сущности тестировались в следующем порядке: боль, связанная с приведением, боль, связанная с подвздошно-поясничной мышцей, боль, связанная с прямой мышцей живота, боль, связанная с абдуктором, и боль, связанная с подколенным сухожилием. Боль, связанная с прямой мышцей живота, в соответствии с консенсусом в Дохе, охвачена термином «боль, связанная с паховой областью» [20]. Паховая боль менее актуальна среди пациентов с дисплазией тазобедренного сустава, так как многие из этих пациентов - женщины, у которых анатомия пахового канала несколько отличается от мужской, и поэтому в настоящем исследовании основное внимание уделялось боли, связанной с прямой мышцей живота.

Таблица I.

Диагностические критерии для каждого отдельного субъекта

9014 1
Клинические объекты . Диагностические критерии .
Подвздошно-поясничная боль Пальпаторная боль в мышце через нижнюю боковую часть живота и / или чуть дистальнее паховой связки и боль при пассивном растяжении во время модифицированного теста Томаса [14, 20, 21 ]
Боль, связанная с отводящими мышцами Пальпаторная боль в точке прикрепления большого вертела и боль при отведении на боку против сопротивления
Приводящая боль Пальпаторная боль в мышечном происхождении лонной кости и боль с приведением против сопротивления [14, 20]
Боль, связанная с подколенным сухожилием Пальпаторная боль в мышечном происхождении у тубуса ischii и боль с расширением против сопротивления
Боль, связанная с прямой мышцей живота Пальпаторная боль дистального сухожилия и / или прикрепления к лобковой кости и боль при сокращении от сопротивления [14, 20]
9014 1
Клинические учреждения . Диагностические критерии .
Подвздошно-поясничная боль Пальпаторная боль в мышце через нижнюю боковую часть живота и / или чуть дистальнее паховой связки и боль при пассивном растяжении во время модифицированного теста Томаса [14, 20, 21 ]
Боль, связанная с отводящими мышцами Пальпаторная боль в точке прикрепления большого вертела и боль при отведении на боку против сопротивления
Приводящая боль Пальпаторная боль в мышечном происхождении лонной кости и боль с приведением против сопротивления [14, 20]
Боль, связанная с подколенным сухожилием Пальпаторная боль в мышечном происхождении у тубуса ischii и боль с расширением против сопротивления
Боль, связанная с прямой мышцей живота Пальпаторная боль дистального сухожилия и / или прикрепления к лобковой кости и боль при сокращении от сопротивления [14, 20]
Таблица I.

Диагностические критерии для каждого отдельного субъекта

9014 1
Клинические объекты . Диагностические критерии .
Подвздошно-поясничная боль Пальпаторная боль в мышце через нижнюю боковую часть живота и / или чуть дистальнее паховой связки и боль при пассивном растяжении во время модифицированного теста Томаса [14, 20, 21 ]
Боль, связанная с отводящими мышцами Пальпаторная боль в точке прикрепления большого вертела и боль при отведении на боку против сопротивления
Приводящая боль Пальпаторная боль в мышечном происхождении лонной кости и боль с приведением против сопротивления [14, 20]
Боль, связанная с подколенным сухожилием Пальпаторная боль в мышечном происхождении у тубуса ischii и боль с расширением против сопротивления
Боль, связанная с прямой мышцей живота Пальпаторная боль дистального сухожилия и / или прикрепления к лобковой кости и боль при сокращении от сопротивления [14, 20]
9014 1
Клинические учреждения . Диагностические критерии .
Подвздошно-поясничная боль Пальпаторная боль в мышце через нижнюю боковую часть живота и / или чуть дистальнее паховой связки и боль при пассивном растяжении во время модифицированного теста Томаса [14, 20, 21 ]
Боль, связанная с отводящими мышцами Пальпаторная боль в точке прикрепления большого вертела и боль при отведении на боку против сопротивления
Приводящая боль Пальпаторная боль в мышечном происхождении лонной кости и боль с приведением против сопротивления [14, 20]
Боль, связанная с подколенным сухожилием Пальпаторная боль в мышечном происхождении у тубуса ischii и боль с расширением против сопротивления
Боль, связанная с прямой мышцей живота Пальпаторная боль дистального сухожилия и / или прикрепления к лобковой кости и боль при сокращении от сопротивления [14, 20]

Сила мышц

Изометрические тесты мышечной силы были выполнены с использованием надежной динамометрической техники [22].Мышечную силу проверяли с помощью портативного динамометра (powertrack II comandor, JTECH Medical, Солт-Лейк-Сити, Юта). Изометрические силы приведения, отведения, сгибания и разгибания бедра были измерены в конечности, запланированной для PAO, и порядок отдельных тестов был рандомизирован перед каждым сеансом, чтобы избежать систематической ошибки. Экзаменатор применил сопротивление на 5 см проксимальнее проксимального края боковой лодыжки для отведения, приведения и разгибания бедра. Сопротивление сгибанию бедра выполняли на 5 см проксимальнее проксимального края надколенника.Во всех изометрических тестах пациенты прикладывали 5-секундное максимальное произвольное изометрическое сокращение (MVIC) к динамометру. При анализе использовалось наивысшее значение из четырех повторных измерений для каждого теста. Чтобы избежать утомления, пациенты отдыхали по 30 с между каждым измерением. Все значения силы были скорректированы по весу и выражены в ньютон-метрах на килограмм веса тела.

Исходные характеристики

Исходные характеристики регистрировались с помощью стандартизированных вопросов.Боль измерялась по числовой шкале оценок (NRS) в покое, сидя и лежа. Угол центр-край (CE) [16], угол вертлужного индекса (AI) Тонниса [23] и степень остеоартрита Тонниса [23] были измерены одним экспертом (SSJ) с использованием переднезадних рентгенограмм, тогда как больничные карты использовались для зафиксировать одностороннее или двустороннее поражение тазобедренного сустава и другие патологии.

Межэкспертная надежность тестовой батареи

Два разных тестера оценили боль в мышцах и сухожилиях и мышечную силу, и была исследована межэкспертная надежность этих показателей.Двадцать пять пациентов были протестированы через 6 недель после ПАО двумя физиотерапевтами, оценщиком A и B (CMS и JSJ), с двухдневным периодом между первым и вторым тестами. Каждый пациент был рандомизирован в зависимости от того, проводил ли оценщик A или B первоначальное тестирование.

Размер выборки

Поскольку было невозможно рассчитать размер выборки на основе распространенности боли, связанной с мышцами и сухожилиями, мы решили рассчитать ее на основе вторичных результатов исследования. Расчет размера выборки был основан на суб-балле HAGOS ADL с расчетной разницей 11.8 баллов и расчетное стандартное отклонение 18,5 балла между пациентами с болями, связанными с мышцами и сухожилиями, и без них. Расчетная разница была основана на минимальном значительном изменении в 11,8 балла, о котором сообщалось в когортном исследовании пациентов с бедренно-ацетабулярным импинджментом, запланированным на артроскопию тазобедренного сустава [19], а стандартное отклонение было основано на стандартном отклонении подшкалы HAGOS ADL в 18,5 баллов. в когортном исследовании пациентов с внутрисуставными поражениями тазобедренного сустава, перенесших артроскопию тазобедренного сустава [24].Исходя из уровня значимости 5% и мощности 80%, потребовалось 80 пациентов, а с учетом риска выбывания мы включили 100 пациентов.

Статистика

Нормальное распределение проверялось с помощью гистограмм и графиков вероятностей. Был проведен множественный линейный регрессионный анализ с использованием боли в мышцах и сухожилиях в качестве независимой переменной (т. Е. Суммы положительных клинических проявлений для каждого пациента) и каждой подшкалы HAGOS в качестве зависимой переменной (боль, симптомы, ADL, физическая функция в спорте и отдыхе). , участие в физической активности и качество жизни).Были оценены грубые и скорректированные β-коэффициенты с поправками на возраст и пол. Аналогичным образом, был проведен множественный линейный регрессионный анализ с мышечно-сухожильной болью в качестве независимой переменной (т. Е. Суммой положительных клинических показателей для каждого пациента) и силой каждой группы мышц в качестве зависимой переменной (т. Е. Сгибание, отведение, приведение и разгибание. ). Были оценены грубые и скорректированные β-коэффициенты с поправками на возраст и пол. Допущения (независимые наблюдения, линейная связь, постоянная дисперсия остатков, нормальное распределение остатков) для множественного и линейного регрессионного анализа были выполнены.Уровень значимости составлял 0,05, и для анализа данных использовался программный пакет STATA 14 (StataCorp, College Station, TX).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Последовательная выборка из 135 пациентов была оценена на соответствие критериям, и из них 100 пациентов были включены в это исследование (рис. 1). Исходные характеристики включенных пациентов представлены в таблице II.

Таблица II.

Исходные характеристики у 100 последовательных пациентов с дисплазией тазобедренного сустава

70 Врожденный вывих бедра
Результаты . Пациенты (SD) .
Мужчины 17
Двусторонние симптомы 89
Степень остеоартрита 0/1 97/3
29,9 (9,2)
ИМТ, кг / м 2 23,2 (3,0)
Продолжительность боли, лет 4.9 (5,6)
NRS боль лежа, 0-10 3,1 (2,4)
NRS боль сидя, 0-10 3,8 (2,7)
Угол CE до операции, градусы 17,4 (4,7)
Угол AI до операции, градусы 13,8 (4,9)
Боль HAGOS, 0–100 50,3 (18,0)
Симптомы HAGOS, 0–100 49,2 (17,4)
HAGOS ADL, 0–100 55.5 (22,4)
HAGOS спорт / отдых, 0–100 39,3 (20,7)
Участие в HAGOS, 0–100 23,0 (24,7)
Качество жизни HAGOS, 0–100 29,4 (14,3)
Сгибание бедра, Нм / кг 1,2 (0,5)
Отведение бедра, Нм / кг 1,2 (0,4)
Приведение бедра кг 1,1 (0,4)
Разгибание бедра, Нм / кг 1.8 (0,7)
70 23,0 (24,7) 1,2 (0,4)
Результаты . Пациенты (SD) .
Мужчины 17
Двусторонние симптомы 89
Степень остеоартрита 0/1 97/3
0 9014 лет врожденный вывих бедра6 29,9 (9,2)
ИМТ, кг / м 2 23.2 (3,0)
Продолжительность боли, лет 4,9 (5,6)
NRS боль лежа, 0–10 3,1 (2,4)
NRS боль сидя, 0–10 3,8 (2,7)
Угол CE до операции, градусы 17,4 (4,7)
Угол AI до операции, градусы 13,8 (4,9)
HAGOS боль, 0–100 9014 50,3 (18,0)
Симптомы ХАГОС, 0–100 49.2 (17,4)
HAGOS ADL, 0–100 55,5 (22,4)
HAGOS спорт / отдых, 0–100 39,3 (20,7)
Участие в HAGOS, 0–100
Качество жизни HAGOS, 0–100 29,4 (14,3)
Сгибание бедра, Нм / кг 1,2 (0,5)
Отведение бедра, Нм / кг
Приведение бедра, Нм / кг 1.1 (0,4)
Разгибание бедра, Нм / кг 1,8 (0,7)
Таблица II.

Исходные характеристики у 100 последовательных пациентов с дисплазией тазобедренного сустава

70 Врожденный вывих бедра 39,3 (20,7) 1,2 (0,5)
Результаты . Пациенты (SD) .
Мужчины 17
Двусторонние симптомы 89
Степень остеоартрита 0/1 97/3
29.9 (9,2)
ИМТ, кг / м 2 23,2 (3,0)
Продолжительность боли, лет 4,9 (5,6)
НРС боль лежа, 0–10 3,1 (2,4)
NRS боль сидя, 0–10 3,8 (2,7)
Угол CE до операции, градусы 17,4 (4,7)
Угол AI до операции, градусы 13,8 (4,9 )
HAGOS боль, 0–100 50.3 (18,0)
Симптомы HAGOS, 0–100 49,2 (17,4)
HAGOS ADL, 0–100 55,5 (22,4)
HAGOS спорт / отдых, 0–100
Участие HAGOS, 0–100 23,0 (24,7)
Качество жизни HAGOS, 0–100 29,4 (14,3)
Сгибание бедра, Нм / кг
Отведение бедра, Нм / кг 1.2 (0,4)
Приведение бедра, Нм / кг 1,1 (0,4)
Разгибание бедра, Нм / кг 1,8 (0,7)
70 Врожденный вывих бедра 39,3 (20,7) 1,2 (0,5)
Результаты . Пациенты (SD) .
Мужчины 17
Двусторонние симптомы 89
Степень остеоартрита 0/1 97/3
29.9 (9,2)
ИМТ, кг / м 2 23,2 (3,0)
Продолжительность боли, лет 4,9 (5,6)
НРС боль лежа, 0–10 3,1 (2,4)
NRS боль сидя, 0–10 3,8 (2,7)
Угол CE до операции, градусы 17,4 (4,7)
Угол AI до операции, градусы 13,8 (4,9 )
HAGOS боль, 0–100 50.3 (18,0)
Симптомы HAGOS, 0–100 49,2 (17,4)
HAGOS ADL, 0–100 55,5 (22,4)
HAGOS спорт / отдых, 0–100
Участие HAGOS, 0–100 23,0 (24,7)
Качество жизни HAGOS, 0–100 29,4 (14,3)
Сгибание бедра, Нм / кг
Отведение бедра, Нм / кг 1.2 (0,4)
Приведение бедра, Нм / кг 1,1 (0,4)
Разгибание бедра, Нм / кг 1,8 (0,7)

Рис. 1.

Блок-схема учебного процесса. С мая 2014 г. по август 2015 г. было включено сто последовательных пациентов с односторонними и двусторонними симптомами из отделения хирургии тазобедренного сустава, отделения ортопедии, больницы Орхусского университета в Дании. Сокращения: HD, дисплазия тазобедренного сустава; СДВГ, синдром дефицита внимания / гиперактивности; MRSA, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus .

Рис. 1.

Блок-схема учебного процесса. С мая 2014 г. по август 2015 г. было включено сто последовательных пациентов с односторонними и двусторонними симптомами из отделения хирургии тазобедренного сустава, отделения ортопедии, больницы Орхусского университета в Дании. Сокращения: HD, дисплазия тазобедренного сустава; СДВГ, синдром дефицита внимания / гиперактивности; MRSA, устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus .

Межэкспертная надежность стандартного подхода к клинической сущности указана в дополнительной таблице S1 приложения, а межэкспертная надежность теста мышечной силы указана в дополнительной таблице S2 приложения.Согласие между оценщиком A и оценщиком B составляло от 64% до 100% с коэффициентами каппа от 0,17 до 0,60. ICC составлял> 0,70 для всех измерений силы мышц (0,72–0,92), а стандартная ошибка измерения составляла от 9,45% до 14,44%.

Распространенность боли, связанной с мышцами и сухожилиями, в зависимости от конкретных показателей: боль, связанная с подвздошно-поясничной мышцами, 56% (ДИ 46; 66), боль, связанная с отводящими мышцами, 42% (ДИ 32; 52), боль, связанная с приводящими мышцами, 14% ( ДИ 8; 22), боль, связанная с подколенным сухожилием, 6% (ДИ 2; 13) и боль, связанная с прямой мышцей живота, 4% (ДИ 1; 10).Двадцать шесть процентов пациентов не сообщили о мышечной боли, что определяется отсутствием боли ни в одном из заранее определенных клинических состояний, а максимальное количество клинических проявлений полной боли у отдельных пациентов составляло четыре. Распределение боли, связанной с мышцами и сухожилиями, по клиническим проявлениям было следующим: боль в одном субъекте (38%), боль в двух субъектах (27%), боль в трех субъектах (6%) и боль в четырех субъектах (3%). ).

Как грубая, так и скорректированная линейная регрессия доказали обратную линейную связь между болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и оценкой по шкале HAGOS (Таблица III).Помимо скорректированной связи между болью, связанной с мышцами, связанными с сухожилиями, и разгибанием бедра, как в грубом, так и в скорректированном анализе была обнаружена обратная линейная связь между болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и изометрической силой мышц бедра (Таблица IV).

Таблица III.

Связь между болью в мышцах и сухожилиях и самооценкой инвалидности (n = 100)

. Неочищенное
.
Скорректировано
.
точек HAGOS (0-100) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
HAGOS Pain −6,79 (−10,12; −3,46) <0,001 −6,90 (−10,18; −3,61) <0,001
−6.26 (−9,52; −3,01) <0,001 −6,34 (−9,61; −3,07) <0,001
HAGOS ADL −7,17 (−11,41; −2,93) 0,001 0,001 90 7,51 (-11,53; -3,49) <0,001
HAGOS Sport / rec -7,12 (-11,01; -3,23) <0,001 -7,39 (-11,22; -3,56) <0,001
Участие в HAGOS −5,73 (−10,55; −0,92) 0.020 −6,08 (−10,89; −1,27) 0,014
HAGOS Качество жизни −3,19 (−5,98; −0,41) 0,025 −3,35 (−6,1214 90,58) 0,018
70 <0,001 70
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
точек HAGOS (0-100) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
HAGOS Pain −6,79 (−10,12; −3,46) <0,001 −6,90 (−10,18; −3,61) <0,001
−6 HAGOS (симптомы) 9,52; -3,01) <0,001 -6,34 (-9,61; -3,07) <0,001
HAGOS ADL -7.17 (-11,41; -2,93) 0,001 -7,51 (-11,53; -3,49) <0,001
HAGOS Sport / rec -7,12 (-11,01; -3,23) −7,39 (−11,22; −3,56) <0,001
Участие HAGOS −5,73 (−10,55; −0,92) 0,020 −6,08 (−10,89; −1,2714
HAGOS Качество жизни −3,19 (−5,98; −0.41) 0,025 −3,35 (−6,12; −0,58) 0,018
Таблица III.

Связь между болью в мышцах и сухожилиях и самооценкой инвалидности (n = 100)

70 <0,001 70
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
точек HAGOS (0-100) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
HAGOS Pain −6,79 (−10,12; −3,46) <0,001 −6,90 (−10,18; −3,61) <0,001
−6 HAGOS (симптомы) 9,52; -3,01) <0,001 -6,34 (-9,61; -3,07) <0,001
HAGOS ADL -7.17 (-11,41; -2,93) 0,001 -7,51 (-11,53; -3,49) <0,001
HAGOS Sport / rec -7,12 (-11,01; -3,23) −7,39 (−11,22; −3,56) <0,001
Участие HAGOS −5,73 (−10,55; −0,92) 0,020 −6,08 (−10,89; −1,2714
HAGOS Качество жизни −3,19 (−5,98; −0.41) 0,025 -3,35 (-6,12; -0,58) 0,018
907) 11,53; −3,49)
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
точек HAGOS (0-100) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
HAGOS Pain −6,79 (−10,12; −3,46) <0,001 −6,90 (−10,18; −3,61) <0,001
−6 9014,26 HAGOS 9,52; −3,01) <0,001 −6,34 (−9,61; −3,07) <0,001
HAGOS ADL −7,17 (−11,41; −2,93) 0,001 −770 ( <0,001
HAGOS Sport / rec −7.12 (−11,01; −3,23) <0,001 −7,39 (−11,22; −3,56) <0,001
Участие в HAGOS −5,73 (−10,55; −0,92) 0,020 0,020 90 6,08 (-10,89; -1,27) 0,014
HAGOS Качество жизни -3,19 (-5,98; -0,41) 0,025 -3,35 (-6,12; -0,58) 901 901 901
Таблица IV.

Связь между болью в мышцах и сухожилиях и мышечной силой (n = 100)

. Неочищенное
.
Скорректировано
.
Сила мышц бедра (Нм / кг) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
Сгибание -0,12 (-0,23; -0,02) 0,021 -0.11 (-0,21; -0,01) 0,038
Отведение -0,10 (-0,19; -0,01) 0,023 -0,11 (-0,19; -0,03) 0,011
-0,12 (-0,21; -0,03) 0,009 -0,12 (-0,20; -0,03) 0,010
Расширение -0,14 (-0,28; -0,01) 0,037 -0146 (-0,25; 0,01) 0,077
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
Сила мышц бедра (Нм / кг) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
Сгибание -0,12 (-0,23; -0,02) 0,021 -0.11 (-0,21; -0,01) 0,038
Отведение -0,10 (-0,19; -0,01) 0,023 -0,11 (-0,19; -0,03) 0,011
-0,12 (-0,21; -0,03) 0,009 -0,12 (-0,20; -0,03) 0,010
Расширение -0,14 (-0,28; -0,01) 0,037 -0146 (-0,25; 0,01) 0,077
Таблица IV.

Связь между болью в мышцах и сухожилиях и мышечной силой (n = 100)

,19; 0,10 )
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
Сила мышц бедра (Нм / кг) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
Сгибание -0,12 (-0,23; -0,02) 0,021 -0,11 (-0,21; -0,01) 0,038
Отведение 0,023 -0,11 (-0,19; -0,03) 0,011
Аддукция -0,12 (-0,21; -0,03) 0,009 -0,12 (-0,2014; -07,03) 90 0,010
Расширение -0.14 (-0,28; -0,01) 0,037 -0,12 (-0,25; 0,01) 0,077
,19; 0,10 )
. Неочищенное
.
Скорректировано
.
Сила мышц бедра (Нм / кг) . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение . Коэффициент β (95% ДИ) . P значение .
Сгибание -0,12 (-0,23; -0,02) 0,021 -0,11 (-0,21; -0,01) 0,038
Отведение 0,023 -0,11 (-0,19; -0,03) 0,011
Аддукция -0,12 (-0,21; -0,03) 0,009 -0,12 (-0,2014; -07,03) 90 0.010
Расширение −0,14 (−0,28; −0,01) 0,037 −0,12 (−0,25; 0,01) 0,077

ОБСУЖДЕНИЕ

Пациенты с симптоматической дисплазией тазобедренного сустава характеризуются высокой распространенностью боли, связанной с мышцами и сухожилиями, которая оценивается с помощью клинического подхода, а боль, связанная с мышцами и сухожилиями, очевидно влияет на самооценку инвалидности бедра и мышечную силу пациентов. Более того, результаты показывают, что мышечная сила и инвалидность бедра потенциально могут быть улучшены с помощью лечебной физкультуры, направленной на уменьшение боли в нижних конечностях, связанной с мышцами и сухожилиями.

Насколько нам известно, в предыдущих исследованиях не проводилась систематическая оценка наличия боли, связанной с мышцами и сухожилиями, у большой группы пациентов с дисплазией тазобедренного сустава, которым назначена ПАО. Одно поперечное исследование с участием 16 пациентов с симптоматической дисплазией тазобедренного сустава задокументировало патологию поясничного сухожилия в трех бедрах [12], а другое поперечное исследование пациентов с дисплазией тазобедренного сустава, получавших ПАО 24 месяца назад, сообщило о неспецифическом повреждении мягких тканей у 17% [6]. В выборке людей, ведущих активный спорт, с длительной болью в паху, боль, связанная с мышцами, связанная с сухожилиями, в клинических проявлениях систематически оценивалась [15], при этом боль, связанная с приводящей и подвздошно-поясничной мышцами, была наиболее распространенной (58% и 36%). %, соответственно).Более высокая распространенность боли, связанной с приводящими мышцами, в этом исследовании, вероятно, отражает то, что в популяции преобладают мужчины и футболисты, в отличие от нашей женской и неспецифической популяции, изучаемой спортом [15, 20, 25]. Что было заметно в нашей когорте, так это большая доля пациентов (42%) с болью, связанной с абдуктором. Это хорошо согласуется с результатами предыдущего исследования, в котором сообщалось об увеличении крутящего момента отведения бедра и внешнего вращения у пациентов с дисплазией бедра [7]. Возможно, более высокий крутящий момент, о котором сообщают пациенты с дисплазией тазобедренного сустава, связан с неглубокой вертлужной впадиной и сниженной нагрузкой на бедро, когда мышцы, действующие близко к бедру, могут проявляться с болью, связанной с чрезмерной нагрузкой, чтобы поддерживать выровненный таз во время ходьбы.

Боль, связанная с отводящей и подвздошно-поясничной мышцами, потенциально может быть уменьшена путем введения тяжелых медленных силовых тренировок с использованием упражнения на отведение бедра на боку и упражнения на сгибание бедра стоя [26, 27], которые выполняются в полном активном диапазоне движений [26, 27]. Тяжелые медленные силовые тренировки, включая эксцентрический упор, могут быть эффективным способом уменьшения боли, связанной с мышцами и сухожилиями, и улучшения инвалидности тазобедренного сустава, как было показано у пациентов с ахиллесовой болезнью и тендинопатией надколенника [28–30].В рандомизированном исследовании уменьшение боли, связанной с приводящими мышцами, было зарегистрировано у людей, активно занимающихся спортом, с длительной болью в паху [31], а в когортном исследовании сообщалось об уменьшении боли и успешном возвращении в спорт у бегунов с синдромом подвздошно-большеберцовой связки [32]. ]. Подобные подходы к упражнениям кажутся возможными у пациентов с симптоматической дисплазией тазобедренного сустава.

Наши результаты показали значительную связь между болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и всеми шестью подшкалами HAGOS, и эти ассоциации доказали линейную связь между количеством клинических проявлений с болью, связанной с мышцами и сухожилиями, и зарегистрированными оценками HAGOS.Это означает, что на каждую добавленную болезненность, которую испытывает пациент, будет меньше баллов по шкале HAGOS. В нашей когорте обычно представлены пациенты с болями, связанными с мышцами и сухожилиями, у более чем одного субъекта (что составляет 36%). Показатель HAGOS ADL среди этих пациентов как минимум на 15 баллов ниже, чем у пациентов без боли [т.е. пациент с болью в одном субъекте сообщает о 7,5 баллах ниже, чем пациенты без боли, а пациент с болью в двух объектах сообщает о 15 баллах (2 × 7,5) ниже баллов, чем пациент без боли, Таблица III (скорректированная анализ)].Оценка HAGOS ADL в 15 баллов выше, чем минимальное важное изменение, равное 11,8 балла [19]. Это означает, что влияние мышечно-сухожильной боли на инвалидность бедра имеет клиническое значение для пациентов с мышечно-сухожильной болью, проявляющейся более чем одним заболеванием. Исходя из этого, клинический подход может быть использован как быстрый и недорогой подход к скринингу для отбора пациентов с дисплазией тазобедренного сустава с существенной инвалидностью в повседневной деятельности, связанной с наличием боли, связанной с мышечно-сухожилиями.

Изометрические тесты мышечной силы также показали линейную и значимую связь между количеством клинических проявлений с мышечно-сухожильной болью и мышечной силой. Это означает, что на каждую добавленную клиническую сущность с болью, связанной с мышечно-сухожильными суставами, у пациента будет меньшая сила. Относительно более низкие значения силы у пациента с болью, связанной с мышцами и сухожилиями, в одном клиническом случае составляют примерно 10%, а в двух клинических случаях - примерно 20%. Последнее совпадает с рекомендуемой значимой разницей в 20%, о которой сообщила Кокрановская группа по опорно-двигательному аппарату [33], и выше, чем значения SEM%, представленные в этом исследовании, а более низкие значения силы указывают на актуальность тренировки силы мышц.

Наше исследование имеет ряд ограничений. Анализ межэкспертной надежности показал соответствие подхода клинической сущности от незначительного до умеренного. По сравнению с сообщенными межэкспертными значениями предыдущего исследования людей, активно занимающихся спортом, с длительной болью в паху, наши значения систематически ниже [14]. Это несоответствие может существовать из-за того, что второй тест был проведен через 3 дня после первого, а не в тот же день, а также из-за того, что коэффициент каппа зависит от распространенности [34].Распространенность боли низкая в тесте пальпации подвздошно-поясничной мышцы внизу живота (LA), тесте пальпации подколенных сухожилий и тесте сопротивления подколенных сухожилий, и значения k этих трех тестов следует интерпретировать с осторожностью. Оценка изометрической силы мышц бедра также подвержена ошибкам измерения из-за подхода, зависимого от эксперта. Наши значения SEM% аналогичны, но выше, чем результаты, представленные в предыдущем исследовании надежности изометрического теста на силу мышц бедра с использованием ремня [35].Тем не менее, SEM% ниже границы 20%, сообщенной Кокрановской группой по опорно-двигательному аппарату [33], и мы включили большую когорту, где ошибка измерения имеет меньшее влияние. Основываясь на последних двух аргументах, мы считаем приемлемой вариабельность наших тестов на мышечную силу. Еще одно ограничение состоит в том, что мы не включили контрольную группу, и поэтому мы не знаем о наличии боли, связанной с мышцами и сухожилиями, у здоровых субъектов. Однако наличие боли, связанной с мышцами и сухожилиями, в нашем исследовании было основано на провокации ранее испытанной боли, что, вероятно, необычно для субъектов, относящих себя к категории здоровых.Третье ограничение заключается в том, что мы включили пациентов как с односторонними, так и с двусторонними симптомами, что аналогично предыдущим исследованиям в этой области [6, 36–38]. Не исключено, что наличие дисплазии тазобедренного сустава на одной стороне тела могло повлиять на мышечно-сухожильную боль на другой стороне.

Результаты этого исследования свидетельствуют о высокой распространенности боли, связанной с мышцами и сухожилиями, у пациентов с симптоматической дисплазией тазобедренного сустава. Ранее разрывы губ и поражения вертлужного хряща были описаны как основная причина боли в паху и / или сбоку от бедра [5, 6].В настоящем исследовании мы также обнаружили высокую распространенность боли, связанной с мышцами и сухожилиями, в клинических условиях, где преобладает боль, связанная с подвздошно-пояснично-мышечной и отводящей мышцами. Выводы наших результатов заключаются в том, что клиницисты и ученые должны переоценить причину боли от дисплазии тазобедренного сустава, как исходящую исключительно от тазобедренного сустава, и учитывать влияние боли, связанной с мышечно-сухожилиями, на инвалидность тазобедренного сустава и мышечную силу при оценке и планирование консервативного или хирургического лечения пациентов с дисплазией тазобедренного сустава.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

Дополнительные данные доступны на сайте Journal of Hip Preservation Surgery онлайн.

БЛАГОДАРНОСТИ

Мы хотели бы поблагодарить физиотерапевта Шарлотту Мёллер Соренсен (CMS) за неоценимую помощь в проведении клинических обследований.

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Датская ассоциация ревматистов (A3280) и Фонд Аасе и Эйнара Даниэльсена (10-000761 / LPJ).

ЗАЯВЛЕНИЕ О КОНФЛИКТЕ ИНТЕРЕСОВ

Не объявлено.

ССЫЛКИ

1

Hartofilakidis

G

,

Karachalios

T

,

Stamos

KG.

Эпидемиология, демография и естественное течение врожденного заболевания бедра у взрослых

.

Ортопедия

2000

;

23

:

823

-

7

,2

McCarthy

JC

,

Noble

PC

,

Schuck

MR

et al.

Премия Aufranc: роль поражений губ в развитии раннего дегенеративного заболевания тазобедренного сустава

.

Clin Orthop Relat Res

2001

;

393

:

25

-

37

.3

Гевара

CJ

,

Pietrobon

R

,

Carothers

JT

et al.

Комплексная морфологическая оценка тазобедренного сустава у пациентов с симптомами разрыва губы

.

Clin Orthop Relat Res

2006

;

453

:

277

-

85

.4

Мехленбург

I.

Оценка периацетабулярной остеотомии в Берне: проспективные исследования, изучающие предполагаемую площадь нагрузки, плотность кости, толщину хряща и миграцию

.

Acta Orthop Suppl

2008

;

79

:

4

-

43

,5

Росс

JR

,

Zaltz

I

,

Nepple

JJ

et al.

Классификация артроскопических заболеваний и вмешательства в качестве дополнительных при лечении дисплазии вертлужной впадины

.

Am J Sports Med

2011

;

39 (Suppl)

:

72S

-

8S

.6

Nunley

RM

,

Prather

H

,

Hunt

D

et al.

Клиническая картина симптоматической дисплазии вертлужной впадины у пациентов с зрелым скелетом

.

J Bone Joint Surg Am

2011

;

93 (Дополнение 2)

:

17

-

21

,7

Skalshøi

OO.

Характер ходьбы и сила контакта бедра у пациентов с дисплазией тазобедренного сустава

.

Походка

2015

;

42

:

529; 529

-

33; 533

.8

Курода

D

,

Maeyama

A

,

Naito

M

et al.

Динамическая стабилизация бедра, сила и боль до и после упражнений по укреплению отводящего тазобедренного сустава для пациентов с дисплазией бедра

.

Изокинетические упражнения Sci

2013

;

21

:

95

-

100

,9

Henak

CR

,

Ellis

BJ

,

Harris

MD

et al.

Роль вертлужной губы в поддержке нагрузки через тазобедренный сустав

.

J Biomech

2011

;

44

:

2201

-

6

.10

Fabricant

PD

,

Bedi

A

,

De La Torre

K

,

Kelly

BT.

Клинические исходы после артроскопического удлинения поясничной мышцы: эффект бедренной версии

.

Артроскопия

2012

;

28

:

965

-

71

.11

Гримальди

A.

Оценка боковой устойчивости бедра и таза

.

Man Ther

2011

;

16

:

26

-

32

.12

Domb

BG

,

Lareau

JM

,

Baydoun

H

et al.

Распространена ли внутрисуставная патология у пациентов с дисплазией тазобедренного сустава, перенесших периацетабулярную остеотомию?

Clin Orthop Relat Res

2013

;

472

:

674

-

80

.13

Naal

FD

,

Dalla Riva

F

,

Wuerz

TH

et al.

Сонографическая распространенность паховых грыж и тендинопатии приводящей мышцы у пациентов с импинджментом бедренной кости

.

Am J Sports Med

2015

;

43

:

2146

-

51

.14

Holmich

P

,

Holmich

LR

,

Bjerg

AM.

Клиническое обследование спортсменов с болью в паху: исследование надежности между наблюдателями и внутри наблюдателя

.

Br J Sports Med

2004

;

38

:

446

-

51

.15

Holmich

P.

Длительная боль в паху у спортсменов подразделяется на три основных типа, подход «клинической единицы»: проспективное исследование с участием 207 пациентов

.

Br J Sports Med

2007

;

41

:

247

-

52; обсуждение 252

.16

Wiberg

G.

Исследования диспластической вертлужной впадины и врожденного подвывиха тазобедренного сустава

.

Acta Orthop Scand Suppl

1939

;

58

:

1

-

132

.17

Troelsen

A

,

Elmengaard

B

,

Soballe

K.

Новый минимально инвазивный транссарториальный доступ для периацетабулярной остеотомии

.

J Bone Joint Surg Am

2008

;

90

:

493

-

8

,18

Торборг

K

,

Holmich

P

,

Christensen

R

et al.

Копенгагенская оценка результатов лечения тазобедренного сустава и паха (HAGOS): разработка и проверка в соответствии с контрольным списком

COSMIN.

Br J Sports Med

2011

;

45

:

478

-

91

,19

Томи

R

,

Jonasson

P

,

Thorborg

K

et al.

Межкультурная адаптация к шведскому языку и валидация Копенгагенской оценки результатов лечения тазобедренного сустава и паха (HAGOS) в отношении боли, симптомов и физических функций у пациентов с инвалидностью в области бедра и паха из-за бедренно-вертлужной впадины

.

Коленная хирургия Sports Traumatol Arthrosc

2014

;

22

:

835

-

42

.20

Weir

A

,

Brukner

P

,

Delahunt

E

et al.

Дохинское соглашение о терминологии и определениях боли в паху у спортсменов

.

Br J Sports Med

2015

;

49

:

768

-

74

,21

Овощечистка

J

,

Leiter

J.

Использование цифровой фотографии для документирования гибкости прямой мышцы бедра: исследование надежности модифицированного теста Томаса

.

Physiother Theory Pract

2013

;

29

:

319

-

27

.22

Thorborg

K

,

Petersen

J

,

Magnusson

SP

,

Holmich

P.

Клиническая оценка силы бедра с помощью ручного динамометра надежна

.

Scand J Med Sci Sports

2010

;

20

:

493

-

501

.23

Тоннис

Д.

Врожденная дисплазия и вывих бедра у детей и взрослых

.

Берлин-Гейдельберг, Нью-Йорк

:

Springer

,

1987

.24

Kemp

JL

,

Collins

NJ

,

Roos

EM

,

Crossley

км.

Психометрические характеристики результатов артроскопической хирургии тазобедренного сустава, сообщаемые пациентом

.

Am J Sports Med

2013

;

41

:

2065

-

73

.25

Karlsson

MK

,

Dahan

R

,

Magnusson

H

et al.

Боль в паху и футболисты: встреча мужчин и женщин

.

J Sports Med Phys Fitness

2014

;

54

:

487

-

93

.26

Торборг

K

,

Bandholm

T

,

Petersen

J

et al.

Силовая тренировка с отведением бедра в клинических условиях: с внешней нагрузкой или без?

Scand J Med Sci Sports

2010

;

20 (Дополнение 2)

:

70

-

7

.27

Thorborg

K

,

Bandholm

T

,

Zebis

M

et al.

Большой укрепляющий эффект программы тренировки сгибателей бедра: рандомизированное контролируемое исследование

.

Коленная хирургия Sports Traumatol Arthrosc

2016

;

24

:

2346

-

52

,28

Roos

EM

,

Engstrom

M

,

Lagerquist

A

,

Soderberg

B.

Клиническое улучшение после 6 недель эксцентрических упражнений у пациентов с тендинопатией ахиллова сухожилия в средней части - рандомизированное исследование с последующим наблюдением в течение 1 года

.

Scand J Med Sci Sports

2004

;

14

:

286

-

95

,29

Langberg

H

,

Ellingsgaard

H

,

Madsen

T

et al.

Эксцентрические реабилитационные упражнения увеличивают синтез коллагена перитендинного типа I у людей с ахилловым тендинозом

.

Scand J Med Sci Sports

2007

;

17

:

61

-

6

.30

Kongsgaard

M

,

Kovanen

V

,

Aagaard

P

et al.

Инъекции кортикостероидов, приседания с эксцентрическим снижением нагрузки и тяжелые тренировки с медленным сопротивлением при тендинопатии надколенника

.

Scand J Med Sci Sports

2009

;

19

:

790

-

802

.31

Holmich

P

,

Uhrskou

P

,

Ulnits

L

et al.

Эффективность активных физических тренировок в качестве лечения длительной боли в паховой области, связанной с приводящими мышцами, у спортсменов: рандомизированное исследование

.

Ланцет

1999

;

353

:

439

-

43

.32

Fredericson

M

,

Cookingham

CL

,

Chaudhari

AM

et al.

Слабость отводящего тазобедренного сустава у бегунов на длинные дистанции с синдромом подвздошно-большеберцовой связки

.

Clin J Sport Med

2000

;

10

:

169

-

75

.33

Максвелл

L

,

Santesso

N

,

Tugwell

PS

и др.

Методические рекомендации для систематических обзоров Кокрановской группы по опорно-двигательной системе

.

J Ревматол

2006

;

33

:

2304

-

11

.34

Sim

J

,

Wright

CC.

Каппа-статистика в исследованиях надежности: использование, интерпретация и требования к размеру выборки

.

Phys Ther

2005

;

85

:

257

-

68

.35

Thorborg

K

,

Bandholm

T

,

Holmich

P.

Оценка силы бедра и колена с использованием ручного динамометра с внешней фиксацией ремнем надежна для всех тестировщиков

.

Коленная хирургия Sports Traumatol Arthrosc

2013

;

21

:

550

-

5

.36

Pedersen

EN

,

Simonsen

EB

,

Alkjaer

T

,

Soballe

K.

Характер ходьбы у взрослых с врожденной дисплазией тазобедренного сустава: обследовано 14 женщин методом обратной динамики

.

Acta Orthop Scand

2004

;

75

:

2

-

9

.37

Sucato

DJ

,

Тульчин

K

,

Shrader

МВт

et al.

Походка, сила бедра и функциональные результаты после периацетабулярной остеотомии по Ганцу при дисплазии тазобедренного сустава у подростков

.

J Педиатр Ортоп

2010

;

30

:

344

-

50

.38

Jacobsen

JS

,

Nielsen

DB

,

Sorensen

H

et al.

Изменения ходьбы и бега у пациентов с дисплазией тазобедренного сустава

.

Acta Orthop

2013

;

84

:

265

-

70

.

© Автор, 2017. Опубликовано Oxford University Press.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), которая разрешает некоммерческое повторное использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинала.