Ключові слова
ключиця
лопатка
сила м’язів
відведення верхньої кінцівки
Як цитувати
Анотація
Вступ. Моделювання складного комбінованого руху, як відведення верхньої кінцівки, із залученням декількох суглобів та груп м’язів потребує складного математичного апарату. Саме тому його представляють, як послідовний рух в плечовому, грудинно-ключичному та надплечово-ключичному суглобах. Це не відповідає анатомічному руху, але дозволяє отримати уявлення про величини м’язових зусиль, які можуть виникати при відведенні кінцівки.
Мета. Розглянути роботу м’язів, відповідальних за рух лопатки та ключиці при відведення плеча.
Матеріали і методи. Моделювання проводили в пакеті OpenSim. За основу взята модель DAS3. В структуру моделі входять 6 суглобових з'єднань: надплечово-ключичне, грудинно-ключичне, плечове, плечо-ліктьове, плечо-променеве та променево-зап'ясткове. Модель містить 138 м'язів. Моделювали рухи у грудинно-ключичному суглобі та надплечово-ключичному. Відведення верхньої кінцівки вивчається в діапазоні від 0° до 90°.
Результати. Грудинно-ключичний суглоб починає працювати при відведенні плеча біля 30°. Сила mm.rhomboid зростає до 400 Н на куті підйому ключиці біля 20-25°. В подальшому на mm.rhomboid впливає ротація лопатки і на максимумі відведення плеча сила м’яза становить 700 Н. Крутний момент зростає до 32 Нм. На початку руху лопатки вектор сили верхніх пучків m. serratus anterior направлений у бік ключиці, що обумовлює зниження сумарної сили до кута її підйому у 10°. При подальшому русі ключиці сила m. serratus anterior зростає до 370 Н до кута її підйому 20-25°. Крутний момент, який створює м’яз, має низхідний характер – від 30 Нм до 15 Нм. При підйомі ключиці нижня порція m. serratus anterior розвиває силу для утримання лопатки від 475 Н до 535 Н на максимумі від 20°. Крутний момент зростає після 10° підйому ключиці до 50 Нм. Початок руху ключиці супроводжується збільшенням сумарної сили m. trapezius scapulae до 1150 Н при куті ротації ключиці 10°. При подальшому її підйомі сила м’яза знижується до 970 Н. При ротації лопатки сила м’язу знову зростає до 1150 Н при куті абдукції плеча 90°. Збільшення сили m. levator scapulae до 200 Н спостерігаємо тільки на початку руху ключиці. Ротація лопатки потребує збільшення сили м’яза до 160 Н.
Висновок. В результаті моделювання роботи м’язів, відповідальних за рух лопатки та ключиці було визначено порядок залучення суглобів і відповідних м’язів для забезпечення абдукції плеча до 90°. Отримані дані дозволяють визначити можливі порушення функціонування плечового поясу при ушкодженні ключиці чи лопатки, або при їх комбінованій травмі.
Посилання
Cowan PT, Mudreac A, Varacallo MA. Anatomy, Back, Scapula. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2025 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK531475/
Contemori S, Panichi R, Biscarini A. Effects of scapular retraction/protraction position and scapular elevation on shoulder girdle muscle activity during glenohumeral abduction. Hum Mov Sci. 2019;64:55-66. doi: 10.1016/j.humov.2019.01.005
Yabata K, Fukui T. Characteristics of the scapula movement during shoulder elevation depend on posture. J Phys Ther Sci. 2022;34(7):478-484. doi: 10.1589/jpts.34.478.
Тяжелов ОА, Органов ВВ, Гончарова ЛД. Исследование работы мышц вращательной манжеты плеча на статической модели. Травма. 2005;6(4):407–412. Tyazhelov OA, Organov VV, Goncharova LD. Study of the function of the rotator cuff muscles on a static model. Trauma. 2005;6(4):407–412.[in Russian]
Chadwick E, Blana D, Kirsch R, van den Bogert A. Real-time simulation of three-dimensional shoulder girdle and arm dynamics. IEEE Trans Biomed Eng. 2014;61(7):1947–56. doi:10.1109/TBME.2014.2309727.
Saul KR, Hu X, Goehler CM, Vidt ME, Daly M, Velisar A, et al. Benchmarking of dynamic simulation predictions in two software platforms using an upper limb musculoskeletal model. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2015;18:1445–1458.
Paine R, Voight ML. The role of the scapula. Int J Sports Phys Ther. 2013;8(5):617-29
Delp SL, Anderson FC, Arnold AS, Loan P, Habib A, John CT, et al. OpenSim: open-source software to create and analyze dynamic simulations of movement. IEEE Trans Biomed Eng. 2007;54(11):1940–50. doi:10.1109/TBME.2007.901024.
Seth A, Matias R, Veloso AP, Delp SL. A Biomechanical Model of the Scapulothoracic Joint to Accurately Capture Scapular Kinematics during Shoulder Movements. PLoS One. 2016;11(1):e0141028. doi: 10.1371/journal.pone.0141028.
Долгополов ОВ. Хірургічне лікування ушкоджень ротаторної манжети плеча. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук. Київ: Інститут травматології та ортопедії Академії медичних наук України; 2003. 167 с. Dolgopolov OV. Surgical treatment of rotator cuff injuries of the shoulder. PhD dissertation (Medicine). Kyiv: Institute of Traumatology and Orthopedics of the Academy of Medical Sciences of Ukraine; 2003. 167 p. [in Ukrainian]
Кравченко ДД, Страфун ОС, Суворов ВЛ, Карпінська ОД, Карпінський МЮ. Моделювання роботи м’язів плечового суглоба при відведенні верхньої кінцівки. Terra Orthopaedica. 2025;2(125):17–26. doi:10.37647/2786-7595-2025-125-2-17-26.
Kravchenko DD, Strafun OS, Suvorov VL, Karpinska OD, Karpinsky MYu. Modeling of shoulder joint muscle function during upper limb abduction. Terra Orthop. 2025;2(125):17–26. doi:10.37647/2786-7595-2025-125-2-17-26. [in Ukrainian]
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.