Biomechanical aspects of shoulder and hip articulations : A comparison of two ball and socket joints

الملخص AR

رغم أن مفصلي الكتف و الورك ينتميان أساسا إلى نوع المفاصل ذات الكرة و التجويف إلا أنهما يظهران تباينات تركيبية لخدمة المتطلبات الوظيفية.

تترافق هذه الاختلافات التركيبية بين المفصلين بالضرورة مع الخواص الميكانيكية التابعة لأي منهما.

تهدف هذه الدراسة إلى الكشف عن بعض الخواص الميكانيكية و الوظيفية لكل من مفصلي الورك و الكتف.

حيث تم سبر الخواص الهندسية التصميمية لسطوح التمفصلات العظمية من خلال دراسة مساحة و تقوس هذه السطوح.

كما تم استخدام فحص الإجهاد للكشف عن بعض الخواص الميكانيكية لمحافظ المفاصل و الأربطة المرافقة لها.

كما تم استخدام نموذج لغرض تحليل العناصر المحددة لإظهار مسارات الشد و الضغط عبر المفصلين.

تم استخدام عشرين عظم جاف من كل من لوح الكتف، الحوض، العضد، و الفخذ.

و تم حساب مساحات التمفصل باستخدام قالب من شمع الأسنان.

كما تم وصف طريقة مبتكرة لاحتساب المساحة تحت التقوس عن طريق استخدام برامجية خاصة للتعامل مع الرسوم.

و نعتقد بأن هذه الطريقة يمكن أن توفر مؤشر لدرجة التقوس.

كما التجأنا إلى تحوير جهاز فحص الإجهاد محليا ليتلائم مع فحوصات النماذج البايولوجية.

أما دراسة تحليل العناصر المحددة فقد صممت بعد تقطيع العظام إلى شرائح و تحويلها إلى صور رقمية ثلاثية الأبعاد ليتم تحليلها بواسطة برنامجAnsys تحت تأثير قوى مختلفة.

أظهرت النتائج في مفصل الورك بأن مساحة السطوح التمفصلية لرأس عظم الفخذ و السطح الهلالي لم تكن مختلفة إحصائيا (29.8 ± 1.23 سم2 و 24.8 ± 0.75 سم2 بالتتابع).

أما بالنسبة لمفصل الكتف، فأن السطوح التمفصلية لرأس عظم العضد و الجوف الحقاني أظهرت اختلافا إحصائيا (19.0 ± 0.88 سم2 و 5.4 ± 0.3 سم2بالتتابع).

كانت المساحة تحت التقوس للسطح التمفصلي لرأس عظم الفخذ و السطح الهلالي 140.0 ± 5.84 و 141.0 ± 6.51 وحدة مساحة بالتتابع.

أما في مفصل الكتف فقد كانت القيم لرأس عظم العضد و الجوف الحقاني 87.9 ± 3.49 و 85.1 ± 1.45 وحدة مساحة بالتتابع.

لم تلاحظ فروق إحصائية مهمة ضمن مفصلي الورك و الكتف، في حين كانت الفروق مهمة إحصائيا عند المقارنة بين سطوح المفصلين.

تمت مناقشة الصعوبات التي واجهت تطبيق فحص الإجهاد و ذلك لجعل الآلة المستخدمة أكثر ملائمة للفحوص البايولوجية في المستقبل.

و رغم الصعوبات إلا أن النتائج أظهرت بأن موقع تمزق محفظة مفصل الكتف كانت عند الجهة الأمامية السفلى.

إن وجود تماس كبير بين مساحة الكرة و التجويف، كما ظهر في مفصل الورك، يجعل المفصل أكثر استقرارا.

على العكس من ذلك، فإن مساحة التماس للسطوح التمفصلية لمفصل الكتف كانت أقل بكثير مما يقلل من ثبات المفصل.

إن عدم وجود فروق مهمة لتحدب السطوح التمفصلية ضمن مفصلي الكتف و الورك يشير إلى جودة التطابق و بالتالي ثباتا أكبر خاصة عند حركة المفصل.

أما اختلاف التحدب بين المفصلين فإنه يشير إلى اختلاف مديات الحركة بينهما.

كانت النتائج التي تم التوصل إليها من خلال تحليل العناصر المحددة مهمة في تحديد مناطق تمركز الإجهادات و قد تم تفسيرها من وجهة نظر تشريحية و ربطها بمناطق اتصال العضلات و محفظة المفصل.

إن نماذج المفاصل التي طورت في هذه الدراسة يمكن أن تستخدم كوسيلة حساب للميكانيك الإحيائي للمفاصل و في تحليل المفاصل الصناعية المغروسة.