☄️Сегодня поговорим про нагрузку на структуры коленного сустава во время открытой кинематической цепи.
В этом исследовании изучали разгибание. Использовали валидированную 3D модель целого коленного сустава. Модель включала большеберцовую, бедренную кости и надколенник, хрящевые слои, мениски, 6 связок (МКС/ЛКС, ПКС/ЗКС, медиальную/латеральную пателлофеморальные связки), сухожилие надколенника и 3 компонента квадрицепса. Тестировались углы 0°, 30°, 60°, 90° под двумя условиями: только вес голени/стопы или тот же вес плюс сопротивление 30 Н на лодыжке перпендикулярно голени.
В этом исследовании изучали сгибание. Использовали ту же самую модель и ту же геометрию мениска, но без надколенника, пателлофеморальных связок и сухожилия надколенника, поскольку изолированная работа задней группы бедра не задействует пателлофеморальный сустав напрямую. Вместо квадрицепса моделировались 3 компонента задней группы бедра. Те же 4 угла, те же два условия нагрузки.
❗️Мышечная сила.
Пиковая нагрузка на мышцу при разгибании приходится на глубокое сгибание (90°), а при сгибании - наоборот, на почти прямое положение (0°), то есть оба упражнения нагружают мышцу максимально на противоположных концах амплитуды.
❗️Сила сухожилия надколенника (только при разгибании).
При сопротивлении сила сухожилия падает с увеличением сгибания.
При сгибании геометрия контакта надколенника с бедренной костью меняется так, что всё большая доля силы квадрицепса «уходит» в реакцию контакта надколенника с блоком, и всё меньшая доля доходит до сухожилия. Численно это видно в падении соотношения «сухожилие/квадрицепс» с 0.92-0.99 при 0° до 0.28-0.36 при 90°.
Поэтому даже когда сила квадрицепса растёт к 90°, сила, которая реально доходит до тибиофеморального сустава через сухожилие, в этот момент падает и вслед за ней падает контактная сила на самом суставе.
❗️ПКС.
При разгибании сила ПКС значима только у полного разгибания (0°) - 72 Н без сопротивления, вырастая более чем вдвое до 151 Н с сопротивлением, затем стремительно падая до нуля уже к 60°. При сгибании сила ПКС остаётся пренебрежимо малой (менее 6 Н) на всей амплитуде от 0° до 90°, независимо от сопротивления, из-за заднего смещения большеберцовой кости под тягой задней группы бедра, которое механически разгружает эту связку.
❗️ЗКС.
При разгибании сила ЗКС значима только при 90°, увеличиваясь с 19 до 40 Н при добавлении сопротивления. При сгибании картина принципиально иная: сила ЗКС появляется уже с 30°, достигает максимума при 60° (до 334 Н с сопротивлением), затем к 90° снова снижается. Добавление сопротивления увеличивает силу ЗКС на 141 Н (30°), 198 Н (60°) и 275 Н (90°) по сравнению с одной гравитацией.
❗️Коллатеральные связки.
При разгибании силы в коллатеральных связках оставались небольшими на всей амплитуде (менее 50 Н), в целом увеличиваясь при добавлении сопротивления. При сгибании латеральная коллатеральная связка существенно росла с увеличением угла, особенно при сопротивлении - от 35 Н без сопротивления до максимума 125 Н с сопротивлением, тогда как медиальная коллатеральная связка оставалась стабильно небольшой (менее 15 Н) во всех случаях.
❗️Тибиофеморальный контакт.
При разгибании контактная сила в целом снижалась с увеличением сгибания, но при полном разгибании фактически превышала саму приложенную силу квадрицепса - из-за одновременного вклада больших сил в сухожилии и ПКС именно в этой точке.
Контактная площадь тоже падала с углом (с 840 до 553 мм² при сопротивлении), в результате среднее напряжение оставалось почти постоянным на всём диапазоне - около 0.35 МПа без сопротивления и 0.65 МПа с сопротивлением. При сгибании контактная сила тоже снижалась с углом, следуя за силой мышцы (с 1056 до 429 Н при сопротивлении), но соотношение «контактная сила/сила мышцы» при этом росло с углом - от 0.98 при 0° до 4.44 при 90°, а контактная площадь падала быстрее силы (с 1027 до 665 мм²), в результате среднее напряжение явно и монотонно снижалось с углом - от 0.57-1.03 МПа при 0° до 0.29-0.65 МПа при 90°.
#колено
В этом исследовании изучали разгибание. Использовали валидированную 3D модель целого коленного сустава. Модель включала большеберцовую, бедренную кости и надколенник, хрящевые слои, мениски, 6 связок (МКС/ЛКС, ПКС/ЗКС, медиальную/латеральную пателлофеморальные связки), сухожилие надколенника и 3 компонента квадрицепса. Тестировались углы 0°, 30°, 60°, 90° под двумя условиями: только вес голени/стопы или тот же вес плюс сопротивление 30 Н на лодыжке перпендикулярно голени.
В этом исследовании изучали сгибание. Использовали ту же самую модель и ту же геометрию мениска, но без надколенника, пателлофеморальных связок и сухожилия надколенника, поскольку изолированная работа задней группы бедра не задействует пателлофеморальный сустав напрямую. Вместо квадрицепса моделировались 3 компонента задней группы бедра. Те же 4 угла, те же два условия нагрузки.
❗️Мышечная сила.
Пиковая нагрузка на мышцу при разгибании приходится на глубокое сгибание (90°), а при сгибании - наоборот, на почти прямое положение (0°), то есть оба упражнения нагружают мышцу максимально на противоположных концах амплитуды.
❗️Сила сухожилия надколенника (только при разгибании).
При сопротивлении сила сухожилия падает с увеличением сгибания.
При сгибании геометрия контакта надколенника с бедренной костью меняется так, что всё большая доля силы квадрицепса «уходит» в реакцию контакта надколенника с блоком, и всё меньшая доля доходит до сухожилия. Численно это видно в падении соотношения «сухожилие/квадрицепс» с 0.92-0.99 при 0° до 0.28-0.36 при 90°.
Поэтому даже когда сила квадрицепса растёт к 90°, сила, которая реально доходит до тибиофеморального сустава через сухожилие, в этот момент падает и вслед за ней падает контактная сила на самом суставе.
❗️ПКС.
При разгибании сила ПКС значима только у полного разгибания (0°) - 72 Н без сопротивления, вырастая более чем вдвое до 151 Н с сопротивлением, затем стремительно падая до нуля уже к 60°. При сгибании сила ПКС остаётся пренебрежимо малой (менее 6 Н) на всей амплитуде от 0° до 90°, независимо от сопротивления, из-за заднего смещения большеберцовой кости под тягой задней группы бедра, которое механически разгружает эту связку.
❗️ЗКС.
При разгибании сила ЗКС значима только при 90°, увеличиваясь с 19 до 40 Н при добавлении сопротивления. При сгибании картина принципиально иная: сила ЗКС появляется уже с 30°, достигает максимума при 60° (до 334 Н с сопротивлением), затем к 90° снова снижается. Добавление сопротивления увеличивает силу ЗКС на 141 Н (30°), 198 Н (60°) и 275 Н (90°) по сравнению с одной гравитацией.
❗️Коллатеральные связки.
При разгибании силы в коллатеральных связках оставались небольшими на всей амплитуде (менее 50 Н), в целом увеличиваясь при добавлении сопротивления. При сгибании латеральная коллатеральная связка существенно росла с увеличением угла, особенно при сопротивлении - от 35 Н без сопротивления до максимума 125 Н с сопротивлением, тогда как медиальная коллатеральная связка оставалась стабильно небольшой (менее 15 Н) во всех случаях.
❗️Тибиофеморальный контакт.
При разгибании контактная сила в целом снижалась с увеличением сгибания, но при полном разгибании фактически превышала саму приложенную силу квадрицепса - из-за одновременного вклада больших сил в сухожилии и ПКС именно в этой точке.
Контактная площадь тоже падала с углом (с 840 до 553 мм² при сопротивлении), в результате среднее напряжение оставалось почти постоянным на всём диапазоне - около 0.35 МПа без сопротивления и 0.65 МПа с сопротивлением. При сгибании контактная сила тоже снижалась с углом, следуя за силой мышцы (с 1056 до 429 Н при сопротивлении), но соотношение «контактная сила/сила мышцы» при этом росло с углом - от 0.98 при 0° до 4.44 при 90°, а контактная площадь падала быстрее силы (с 1027 до 665 мм²), в результате среднее напряжение явно и монотонно снижалось с углом - от 0.57-1.03 МПа при 0° до 0.29-0.65 МПа при 90°.
#колено