Математичне моделювання роботи м’язів, відповідальних за згинання плечового суглоба у разі верхнього акушерського параліча

Abstract

Objective. To determine the degree of change in muscle length and torque of the shoulder joint during flexion in conditions of the pathological position of the upper limb in Erb-Duchen syndrome. Methods. The analysis of the change in muscle length and torque of the shoulder joint was performed at flexion within 50°– 60°. In the Erb syndrome clinic, the torque value of the joint is reduced due to weakness or paralysis of the muscles that provide stability and mobility of the shoulder joint. Verification of the appearance of the model was carried out according to the 3D-model obtained from the CT scan of the patient. Results. After analyzing the work of the muscles responsible for the flexion of the shoulder joint, it was determined that a decrease in muscle strength leads to a decrease in the moment of force acting on the joint, a change in the length of the force lever affects the moment of force, a change in the angle between the force and the arm of the force leads to a decrease in the muscle's efficiency. Internal rotation of the humerus reduces the length of the muscle, which is demonstrated in the models. When lifting the arm with a load, the muscle shortens and its length decreases accordingly. Other muscles not represented in the model do not contribute to the generation of torque of the shoulder joint due to their lack of direct connection to the humerus, but they are responsible for the movement of the scapula and clavicle. A decrease in their strength, a change in the direction of the force vector leads to significant changes in the ratio of the anatomical structures of the shoulder girdle with high individual variability. Conclusions. A change in the direction of the force vector of a muscle and its length during bending lead to changes in motor activity: a decrease in the moment of the joint leads to a limitation of the amplitude of movements in the joint, the balance between different muscles acting on the joint is disturbed, it can lead to its instability and deformates. Biomechanical changes limit the functionality of the joint and cause pain syndrome. The identified biomechanical changes indicatethe need to correct the specified pathological conditions.

Мета. Визначити ступінь зміни довжини м’язів та крутного моменту плечового суглоба під час згинання в умовах патологічного положення верхньої кінцівки в разі синдрому Ерба-Дюшена. Методи. Проаналізували зміни довжини м’язів і крутного моменту плечового суглоба за флексії в межах 50°–60°. За умов синдрому Ерба величина крутного моменту суглоба знижується через слабкість або параліч м’язів, які забезпечують стабільність і рухливість плечового суглоба. Верифікацію вигляду моделі проводили відповідно до 3D-моделі, яку отримали з КТ пацієнта. Результати.Розглянувши роботу м’язів, відповідальних за флексію плечового суглоба визначили, що зменшення сили м’яза призводить до зниження моменту сили, яка діє на суглоб, зміна довжини важеля сили впливає на момент сили, зміна кута між силою і плечем сили спричинює зменшення ефективності м’яза. Внутрішня ротація плечової кістки зменшує довжину м’яза, що продемонстровано на моделях. У разі згинання плечового суглоба довжина м’яза зменшується, причому в базовій і деформованій моделях однаково, хоча початкова довжина м’яза деформованої моделі менше, ніж у базовій. Інші м’язи, які не наведені в моделі, не впливають на створення крутного моменту плечового суглоба через відсутність їхнього прямого з’єднання з плечовою кісткою, але вони відповідають за рух лопатки та ключиці. Зменшення їхньої сили, зміна напрямку вектора дії сили призводить до значних змін співвідношення анатомічних структур плечового поясу з високою індивідуальною варіабельністю. Висновки. Зміни напрямку вектора дії сили м’яза та його довжини під час згинання спричинюють зміни в руховій активності: зменшення моменту суглоба спричинює обмеження амплітуди рухів у суглобі, порушується баланс між різними м’язами, які діють на суглоб, може призвести до його нестабільності та деформації. Біомеханічні зміни обмежують функціональність суглоба й обумовлюють больовий синдром. Виявлені біомеханічні зміни свідчать про необхідність корекції означених патологічних станів.