Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 18, №6, 2017

Back to issue

Modeling the work of pelvic girdle muscles after hip replacement in different size of global femoral offset

Authors: Тяжелов А.А.(1), Карпинский М.Ю.(1), Карпинская Е.Д.(1), Гончарова Л.Д.(2), Климовицкий Р.В.(2)
(1) — ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов имени профессора М.И. Ситенко Национальной академии медицинских наук Украины», г. Харьков, Украина
(2) — НИИ травматологии и ортопедии ДонНМУ, г. Лиман, Украина

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Актуальність. Захворювання кульшового суглоба часто супроводжуються структурними м’язовими змінами, що ускладнюють підбір компонентів ендопротеза, тому що врахувати еластичність м’яза до операції неможливо. Це призводить до порушення роботи абдукційного механізму і погіршує результати ендопротезування. Метою даного дослідження є аналіз роботи м’язів, що відповідають за збереження постурального балансу при різній величині загального стегнового офсету. Матеріали та методи. Для розрахунків використана модель горизонтальної рівноваги таза. Модель побудована з розрахунку ваги пацієнта 70 кг. Використано показники абсолютної величини сил, що розвиваються кожним м’язом, враховані кути прикріплення м’язів і величини плеча сили кожного м’яза. В основу розрахунків покладено принцип рівності сил і моментів сил м’язів-абдукторів і моменту сили гравітації, що забезпечує горизонтальну рівновагу таза. Моделювання передбачало аналіз сил, які повинні розвивати м’язи для збереження горизонтальної рівноваги таза при різних умовах: зменшенні величини загального стегнового офсету, збільшенні ваги пацієнта, зниженні абсолютної сили м’язів. Результати. У результаті проведеного моделювання встановлено, що зменшення загального стегнового офсету до 5 мм після ендопротезування не має критичного впливу на ефективність роботи абдукційного механізму, але більша різниця між довжиною плеча абдукторів здорового стегна і величиною загального стегнового офсету після ендопротезування різко погіршує умови роботи м’язів. Дуже важливим фактором, що негативно впливає на збереження постурального балансу після ендопротезування, є функціональна недостатність м’язів-абдукторів. Надмірна вага пацієнта є фактором, що ускладнює роботу абдукційного механізму. Причому в умовах функціональної недостатності м’язів цей фактор має критичний вплив на процес збереження постурального балансу. Висновки. Найбільш значимими факторами, що негативно впливають на роботу абдукційного механізму після ендопротезування кульшового суглоба, є: зменшення загального стегнового офсету більш ніж на 5 мм, надмірна вага пацієнта, доопераційне зниження сили м’язів, відповідальних за збереження постурального балансу.

Актуальность. Заболевания тазобедренного сустава часто сопровождаются структурными мышечными изменениями, которые затрудняют подбор компонентов эндопротеза, так как учесть эластичность мышцы до операции невозможно. Это приводит к тому, что общий бедренный офсет, а именно он определяет длину плеча абдукторов после эндопротезирования, не всегда соответствует длине плеча абдукторов с противоположной стороны, а часто бывает меньше. Это приводит к нарушению работы абдукционного механизма и ухудшает результаты эндопротезирования. Целью данного исследования является анализ работы мышц, отвечающих за сохранение постурального баланса при различной величине общего бедренного офсета. Материалы и методы. Для расчетов использовали модель горизонтального равновесия таза. Модель построена из расчета веса пациента 70 кг. Использованы показатели абсолютной величины сил, развиваемых каждой мышцей, учтены углы прикрепления мышц и величины плеча силы каждой мышцы. В основу расчетов положен принцип равенства сил и моментов сил мышц-абдукторов и моментов силы гравитации, которые обеспечивают горизонтальное равновесие таза. Моделирование подразумевало анализ сил, которые должны развивать мышцы для сохранения горизонтального равновесия таза при различных условиях: уменьшении величины общего бедренного офсета, увеличении веса пациента, снижении абсолютной силы мышц. Результаты. В результате проведенного моделирования установлено, что уменьшение общего бедренного офсета после эндопротезирования до 5 мм не имеет критического влияния на эффективность работы абдукторного механизма, но более значительная разница между длиной плеча абдукторов здорового бедра и величиной общего бедренного офсета после эндопротезирования резко ухудшает условия работы мышц. Очень важным фактором, негативно влияющим на сохранение постурального баланса после эндопротезирования, является функциональная недостаточность мышц-абдукторов. Избыточный вес пациента является фактором, затрудняющим работу абдукторного механизма. Причем в условиях функциональной недостаточности мышц этот фактор имеет критическое влияние на процесс сохранения постурального баланса. Выводы. Наиболее значимыми факторами, негативно влияющими на работу абдукционного механизма после эндопротезирования тазобедренного сустава, являются: уменьшение общего бедренного офсета более чем на 5 мм, избыточный вес пациента, дооперационное снижение силы мышц, ответственных за сохранение постурального баланса.

Background. Diseases of the hip joint are often accompanied by structural muscular changes, which are one of the reasons that make it difficult to select the components of the endoprosthesis, since it is impossible to take into account the elasticity of the muscle before the surgery. This leads to the fact that the global femoral offset, and it is determine the length of the abductor shoulder after endoprosthetics, does not always correspond to the length of the arm of force of the abductors from the opposite side, and often is less. This leads to disruption of the abduction mechanism and worsens the results of arthroplasty. The purpose of this study is to analyze the work of the muscles responsible for maintaining the postural balance at a different value of the global femoral offset. Materials and methods. A horizontal equilibrium model of the pelvis was used for the calculations. The model is constructed from the calculation of the patient’s weight of 70 kg. The absolute values of the forces developed by each muscle are used, the angles of attachment of muscles and the magnitude of the the arm of force of each muscle are taken into account. The calculations are based on the principle of equality of forces and moments of the forces of abductor muscles and moment of gravity, which provide a horizontal balance of the pelvis. Simulation implied an analysis of the forces that should develop the muscles to maintain horizontal equilibrium of the pelvis under different conditions: a decrease in the global femoral offset, an increase in the weight of the patient, a decrease in the absolute strength of the muscles. Results. As a result of the simulation, it was found that a decrease in the global femoral offset after arthroplasty to 5 mm does not have a critical effect on the efficiency of the abductor mechanism, but the more significant difference between the length of the arm of abductors’ force of the healthy femur and the value of the global femoral offset after arthroplasty significantly worsens the working conditions of the muscles. A very important factor negatively affecting the preservation of the postural balance after arthroplasty is the functional insufficiency of abductor muscles. Excess body weight of the patient is a factor that complicates the work of the abductor mechanism. And in conditions of functional deficiency of muscles, this factor has a critical effect on the process of maintaining the postural balance. Conclusions. The most significant factors negatively affecting the functioning of the abduction mechanism after hip arthroplasty are a decrease in the global femoral offset by more than 5 mm, an excess body weight of the patient, a preoperative decrease in the muscle strength responsible for maintaining the postural balance.


Keywords

загальний стегновий офсет; сила м’язів; горизонтальна рівновага таза

общий бедренный офсет; сила мышц; горизонтальное равновесие таза

global femoral offset; muscle strength; horizontal pelvic balance


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Arokoski M.H., Arokoski J.P., Haara M., Kankaanpää M., Vesterinen M., Niemitukia L.H., Helminen H.J. Hip muscle strength and muscle cross sectional area in men with and without hip osteoarthritis // J. Rheumatol. — 2002. — V. 29, № 10. — P. 2185-2195.
2. Лоскутов А.Е. Тотальное эндопротезирование при диспластическом коксартрозе / А.Е. Лоскутов, М.Л. Головаха // Ортопедія, травматологія та протезування. — 1998. — № 3. — С. 122-123.
3. Risk factors for early revision after total hip arthroplasty / C.J. Dy, K.J. Bozic, T.J. Panetal // Arthritis. Care Res. (Hoboken). — 2014. — Vol. 66, № 6. — Р. 907-915.
4. Sariali E. The effect of femoral offset modification on gait after total hip arthroplasty / Sariali E., Klouche S., Mouttet A., Pascal-Moussellard H. // Acta Orthop. — 2014. — 85 (2). — 123-7. doi: 10.3109/17453674.2014.889980. Epub 2014 
Feb 25.] 
5. Mahmood S.S., Mukka S.S., Crnalic S., Wretenberg P., Sayed-Noor A.S.. Association between changes in global femoral offset after total hip arthroplasty and function, quality of life, and abductor muscle strength. A prospective cohort study of 222 patients //Acta Orthop. — 2016. — 87 (1). — 36-41. doi: 10.3109/17453674.2015.1091955. Epub 2015 Oct 16.].
6. Тяжелов А., Карпинский М.Ю., Карпинская Е.Д., Гончарова Л.Д., Климовицкий Р.В., Фищенко В. Клинико-биомеханическое обоснование и построение модели работы мышц, обеспечивающих горизонтальное равновесие таза // Травма. — 2017. — № 5. 
7. Carhart M.R. BiomechanicalAnalysis of Compensatory Stepping: Implications for Paraplegics Standing Via FNS: Ph.D. Dissertation, Arizona State University, 2000.

Similar articles

Selection of endoprosthetic components  and value of general femoral offset after hip replacement  (X-ray study)
Authors: Филиппенко В.А.(1), Климовицкий Р.В.(2), Тяжелов А.А.(1), Карпинский М.Ю.(1), Карпинская Е.Д.(1), Гончарова Л.Д.(2)
(1) — ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов имени профессора М.И. Ситенко Национальной академии медицинских наук Украины», г. Харьков, Украина
(2) — Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Донецкого национального медицинского университета, г. Лиман, Украина

"Тrauma" Том 19, №1, 2018
Date: 2018.04.16
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Clinical and biomechanical substantiation and modeling work  of the muscles supporting horizontal balance of the pelvis
Authors: Тяжелов А.А.(1), Карпинский М.Ю.(1), Карпинская Е.Д.(1), Гончарова Л.Д.(2), Климовицкий Р.В.(2), Фищенко В.А.(3)
(1) — ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков, Украина
(2) — НИИ травматологии и ортопедии ДонНМУ, г. Лиман, Украина
(3) — Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова, г. Винница, Украина

"Тrauma" Том 18, №5, 2017
Date: 2017.11.21
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Stabilographic features of standing in patients before and after the total hip replacement
Authors: Климовицкий Р.В.(1), Карпинская Е.Д.(2), Тяжелов А.А.(2), Гончарова Л.Д.(1)
1 - НИИ травматологии и ортопедии Донецкого национального медицинского университета, г. Лиман, Украина
2 - ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов имени профессора М.И. Ситенко Национальной академии медицинских наук Украины», г. Харьков, Украина

"Тrauma" Том 19, №3, 2018
Date: 2018.07.18
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Peculiarities of the work of pelvic girdle muscles before and after hip arthroplasty. Literature review
Authors: Климовицкий В.Г.(1), Климовицкий Р.В.(1), Тяжелов А.А.(2), Гончарова Л.Е.(1)
(1) — Научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Донецкого национального медицинского университета, г. Лиман, Украина
(2) — ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко НАМН Украины», г. Харьков, Украина

"Тrauma" Том 20, №2, 2019
Date: 2019.06.02
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Specialist manual

Back to issue