Skip to main content

1836WeberW_WeberE

 

We present fragments from the book that laid the foundation of biomechanics of the hip joint considering the ligamentum capitis femoris (LCF). The authors experimentally proved that this structure is situated in the frontal plane when the body is in a vertical position. Analysis of observations showed that when standing on one leg, the LCF and the anterior portion of the iliofemoral ligament (pars descendens lig. iliofemoralis) are stretched and hold the pelvis. These ligaments counteract the weight of the body along with the head of the femur on the same side. The insight of the Weber brothers was later developed in the works of H. von Meyer (1856), W. Turner (1857), and W. Savory(1874).


Weber W, Weber E. Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge: eine anatomisch-physiologische Untersuchung. Gottingen: Dietrichsche Buchhandlung, 1836. [fragments]

Quote p. 128

Wir werden nämlich im folgenden Abschnitte über das Hüftgelenk nachweisen, dass das ligamentum teres, ein Band, welches von der Mitte des Schenkelkopf's durch die Höhle der Pfannen zum Einschnitt des Pfannenrandes, der incisura acetabuli, geht, bei aufrechter Stellung in der senkrechten Ebene liege, die Das undurch die Centra beider Hüftgelenke geht. tere Ende des Bandes oder die incisura acetabuli, an der es entspringt, liegt daher bei dieser Lage des Rumpfs senkrecht unter der Drehungsaxe des Beckens und nimmt also die unterste Stelle am Pfannenrande ein. Stellt man daher das Becken so auf, dass die Incisur, namentlich ihr hinteres Ende, an welchem jenes Band vorzüglich befestigt ist, an der Pfanne zu unterst liegt, so hat das Becken die Lage, welche Wir es einnahm, als der Mensch aufrecht stand.

We will demonstrate in the next section on the hip joint that the ligamentum teres, which runs from the center of the femoral head through the acetabular fossa to the notch on the edge of the acetabulum [incisura acetabuli], is situated in a vertical plane when the body is in an upright position. Therefore, the end of this ligament or incisura acetabuli, from which it originates, is vertically aligned with the axis of rotation of the pelvis, and consequently occupies the lower position on the edge of the acetabulum. Consequently, if the pelvis is positioned in such a way that the notch, especially its posterior end, to which this ligament [ligamentum teres] attaches, is located below the acetabulum, then the pelvis will assume the position it had when the person was standing upright.

Quote pp. 134-135

§ 54.

Vertiefungen in der Pfanne und im Schenkelkopfe zur Aufnahme des ligamentum teres.

Die Oberfläche der Pfanne weicht von der Kugelform nur an einer Stelle ab, wo sie eine Vertiefung bildet, welche vom untersten Puncte des Pfannenrandes aufwärts bis zur Mitte der Pfanne reicht. Die ganze Vertiefung heisst die Pfannengrube, fovea acetabuli, ihr äusserstes Ende am Pfannenrande die incisura acetabuli. Diese Vertiefung, welche dadurch entsteht, dass der knöchernen Pfanne der knorpliche Ueberzug fehlt, und sie selbst eine Grube bildet, ist mit Gelenkfett erfüllt, so dass ungeachtet der Schenkelkopf in dieselbe nicht eindringt, doch in der Pfanne nirgends ein leerer Raum ist. Durchsägt man das Hüftgelenk in der Mitte senkrecht von einer Seite zur andern, so wird die Grube ihrer Länge nach durchschnitten. In Taf. IX. Fig. 1, welche ein solcher Durchschnitt des Hüftgelenks ist, sieht man die Grube von a senkrecht nach b heraufsteigen, und erst von da an den Pfannendurchschnitt kreisförmig begrenzt. Der Pfannengrube gegenüber befindet sich mitten in der Gelenkfläche des Schenkelkopfes ein ähnliches aber kleineres Grübchen, in welchem gleichfalls die knorpliche Decke durchbohrt ist, und auch der Knochen eine Vertiefung hat. In diesem Grübchen ist das Ende eines Bandes, des liyamentum teres (siehe § 61) befestigt, welches senkrecht herabhängt, und mit dem anderen Ende am Rande der incisura acetabuli befestigt ist.

§ 54.
Depressions in the acetabulum and femoral head for the reception of the ligamentum teres.

The surface of the acetabulum deviates from its spherical shape only at one point, where it forms a depression that extends from the lower point of the acetabular rim upwards to the center of the acetabulum. This entire depression is called the acetabular fossa, or fovea acetabuli, with its outermost point at the edge of the acetabulum being the incisura acetabuli. This depression, formed by the absence of cartilage covering on the bony part of the acetabulum, forms a depression in itself and is filled with joint fat, so that although the head of the femur does not penetrate it, there is no empty space anywhere in the acetabulum. If the hip joint is cut in the middle perpendicular from one side to the other, the fossa will be cut longitudinally. In Figure 1 of Plate IX, which represents such a section of the hip joint, it can be seen that the fossa rises from point a perpendicular to point b, and only from there do the edges of the acetabulum delimit the circular section. Opposite the acetabular fossa, in the middle of the joint surface of the femoral head, there is a similar but smaller depression where the cartilaginous layer is also perforated, and the bone also has a depression. The end of the ligament, the ligamentum teres (see § 61), is attached in this depression, hanging vertically and anchored at the other end to the edge of the incisura acetabuli.

 

Plate II, Fig. 1-2

 Plate IX, Fig. 1-4

Quote pp. 141-146

§ 61.

Ligamentum teres.

Ausser der Kapselmembran, welche das Hüftgelenk von aussen her umschliesst und zusammenhält, besitzt dasselbe noch ein Band, das ligamentum teres, welches vom Grübchen auf der Mitte des Schenkelkopfs zum Ausschnitt der Pfanne, Taf. II. Fig. 1 von b nach a, herabhängt. Sein unteres Ende a befestigt sich im ganzen Umfange dieses Ausschnitts, besonders am hinteren Horne desselben, und verschliesst das von ihm und von seinem Bande gebildete Loch, so dass man durch dieses Loch nicht in die Gelenkhöhle selbst, sondern nur in das Innere des Bandes gelangen kann, welches an seinem Ursprunge hohl ist. Das Band geht mitten durch die Höhle der Pfanne, und ist auf diesem Wege von einer rings geschlossenen Scheide der Synovialhaut überzogen. Bei diesem Verlaufe zwischen beiden Gelenkflächen herab würde das ligamentum teres die Berührung beider Flächen verhindern und selbst zwischen ihnen geklemmt werden, wenn sich nicht da, wo es herabhängt, in der Oberfläche der Pfanne die Grube befände, die wir §. 54 beschrieben haben. Die Pfannengrube, welche, wie man im Durchschnitte Taf. VIII. Fig. 1 sieht, von der incisura acetabuli (wo das ligamentum teres entspringt) bis zur Mitte der Pfanne, dem Grübchen des Schenkelkopfs gegenüber (wo das ligamentum teres endigt) reicht, dient also dazu, das ligamentum teres aufzunehmen, und die Bewegungen, die es bei der Verschiebung beider Gelenkflächen machen muss, zu gestalten, auch wenn letztere sich berühren. In dieser Grube ist nirgends ein leerer Raum; denn der vom ligamentum teres leer gelassene Raum ist von Gelenkfett erfüllt, das durch seine Geschmeidigkeit dem Bande immer ausweicht, und den Raum erfüllt, den jenes verlassen hat.

Ueber den Nutzen des ligamentum teres sind häufig darum unrichtige Meinungen aufgestellt worden, weil man seine wahre Lage am Körper nicht kannte, was wieder daher rührte, dass man dem Becken bei aufrechter Stellung eine zu geringe Neigung gegen den Horizont zuschrieb. Alle Anatomen, welche sich hierüber geäussert haben, bis auf die neueste Zeit, nehmen an, die incisura acetabuli, an deren Rande das ligamentum teres befestigt ist, steige bei aufrechter Stellung des Rumpfes in einer schiefen Richtung nach hinten und oben zum Schenkelkopfe empor. Winslow sagt z. B. in seiner Anatomie Tom. I. § 601: ,,Die Incisur hat ihre Lage genau zwischen dem vorderen und hinterem Theile des Randes der Gelenkgrube," und an einer andern Stelle : „Die Lage der Incisur bei aufrechter Stellung ist schief." Diese Behauptung scheint aber auf keinen Beobachtungen zu beruhen, wenigstens werden dieselben nirgends erwähnt.

Naegele hat in seiner Schrift über das weibliche Becken durch Messungen nachgewiesen, dass bei aufrechter Stellung der obere gerade Durchmesser des weiblichen Beckens im Mittel eine Neigung von 60° gegen den Horizont habe. Wir haben durch ähnliche Messungen an einer Anzahl lebender Männer (siehe §. 50) dargethan, dass die Neigung des männlichen Beckens wenigstens nicht geringer sey. Um uns daher von der Lage zu unterrichten, welche das ligamentum teres beim aufrechtstehenden Menschen habe, haben wir Becken von frischen Leichnamen mit den daran befindlichen Beinen in die aufrechte Stellung gebracht, indem wir ihnen jenen Neigungswinkel ertheilten, und haben dieselben in der senkrechten Ebene durchsägt, welche durch die Mitte beider Schenkelköpfe geht. Durch diesen senkrechten, durch die Mitte beider Sckenkelköpfe oder ih rer beiden Pfannen 'gehenden Schnitt des aufrecht stehenden Beckens wurde das ligamentum teres seiner Länge nach gespalten, so dass beide Hälften des Schenkelkopfes durch dasselbe noch an der Pfanne hingen, auch wenn die Kapsel ringsherum durchschnitten war *). Es geht aus diesem Versuche hervor, dass das ligamentum teres vom Grübchen des Schenkelkopfs senkrecht zur incisura acetabuli herabsteige, und dass folglich diese, an die es befestigt ist, selbst zu unterst am Pfannenrande liegen müsse. — Diesen Satz, der für die Lehre vom Becken, wie für die vom Hüftgelenke von gleicher Wichtigkeit ist, ohne den man insbesondere keine richtige Vorstellung vom ligameatum teres erhalten kann, haben wir vielfach geprüft und ausser allen Zweifel gesetzt. Anf Taf. II. Fig. 1 sieht man die Zeichnung eines solchen Beckendurchschnitts. Dieser Durchschnitt ist bei aufrechter Stellung des Beckens genau senkrecht, jedoch, um die beiden Bänder zu schonen, statt durch die Pfannenmittelpuncte selbst, dicht vor ihnen vorbei geführt worden.

*) Man kann mit grösserer Leichtigkeit den Versuch so anstellen , dass man das Becken durch die Mitte des Kreuzbeines und der Schaamfuge halbirt und das halbirte Becken mit seinem Schen kelbeine in der richtigen Lage auf einem Brete befestigt und nun den Schnitt senkrecht gegen das Bret macht.

§ 61.
Ligamentum teres.

In addition to the capsular membrane, which surrounds and holds the hip joint from the outside, there is also a ligament, ligamentum teres, which descends from the depression in the middle of the femoral head to the notch of the acetabulum, see Plate II, Fig. 1, from point b to point a. Its lower end, point a, is attached around the entire perimeter of this notch, especially at its posterior corner, and closes the opening formed by it and its ligament (transverse ligament of the acetabulum), so that through this opening one cannot enter the joint cavity itself, but only inside the ligament (ligamentum teres), which is hollow at its origin. The ligament passes through the acetabular cavity and is covered along this path by a continuous synovial membrane. If the ligamentum teres were located between both articular surfaces, it would prevent their contact and itself would be trapped between them, if there were no depression in the acetabulum, as described in § 54. Therefore, the acetabular fossa, as seen from the cross-section in Plate VIII, Fig. 1, extending from the incisura acetabuli (where ligamentum teres begins) to the middle of the acetabulum, opposite the depression on the femoral head (where ligamentum teres ends), serves to accommodate ligamentum teres and to shape the movements it must make when both articular surfaces shift, even if they touch each other. There is no empty space in this hole; because the space left by the ligamentum teres is filled with joint fat, which always moves away from the ligament due to its elasticity and fills the space that the ligamentum teres left.
Incorrect opinions about the usefulness of ligamentum teres have often been expressed because its true position on the body was not known, which again stemmed from underestimating the tilt of the pelvis to the horizon when the body is in a vertical position. All anatomists who have expressed their opinion on this matter, except for the most recent times, believe that the incisura acetabuli, to which the ligamentum teres is attached, when the body is in a vertical position, tilts backward and upward towards the femoral head. For example, Winslow says in his anatomy Tome I, § 601: "The incisura acetabuli is located between the front and back parts of the edge of the acetabular fossa," and elsewhere: "The position of the incisura in the vertical position is tilted." However, it seems that this statement is not based on observations, at least they are not mentioned anywhere.
Naegele, in his work on the female pelvis, established that when in an upright position, the upper straight diameter of the female pelvis typically forms an angle of 60° with the horizon. Similar measurements on a number of livings mans, as shown in § 50, demonstrated that the inclination of the male pelvis is at least not lesser. To gain insight into the position of the ligamentum teres in an upright human, we used pelvic bones from fresh cadavers with attached legs, giving them the same angle of inclination and sawed them in a vertical plane passing through the midpoint of both femoral heads. Through this vertical cut of the upright pelvis, passing through the midpoint of both femoral heads or their two acetabulae, the ligamentum teres was split lengthwise so that both halves of the femoral head still hung on the acetabulum, even if the capsule was circumferentially cut *). From this experiment, it is evident that the ligamentum teres descends from the pit of the femoral head perpendicular to the acetabular notch, and consequently, the notch to which it is attached must itself lie at the lowest point on the rim of the notch. — We have examined this proposition extensively and placed it beyond doubt, as it holds equal importance for the theory of the pelvis and the hip joint, without which one cannot form a correct understanding of the ligamentum teres. In Plate II, Figure 1, you can see a drawing of such a pelvic section. This intersection is strictly vertical when the pelvis is in an upright position, but to preserve both ligaments, it is conducted close to them, rather than through the center of the notch itself.
*) The experiment can be carried out more simply by dividing the pelvis in half at the midpoint of the sacrum and pubic symphysis, fixing half of the pelvis with the upper part of the femur in the correct position on a board, and then making a cut perpendicular to the board.

§ 62.

Verrichtung des Bandapparates des Hüftgelenkes.

Der Bandapparat des Hüftgelenks dient nicht nur dazu, die Gelenkfläche vor Verrenkung durch äussere Kräfte zu schützen, sondern auch dazu, die Beweglichkeit des Gelenkes auf den Umfang einzuschrän ken, der für seine Verrichtungen nothwendig ist. Wir wollen diese Beschränkungen des Gelenks in denjenigen Richtungen, in welchen sie für das Gehen und Laufen von Wichtigkeit sind, genauer erörtern. Die Streckung des Hüftgelenkes wird durch die Spannung der gesammten Kapselmembran gehemmt. Die Kapselmembran des Hüftgelenkes bildet, wie wir gesehen haben, ein Ringband, welches den Schenkelkopf wie ein Halsband umfasst, und auf seiner oberen und unteren Seite durch mehrere Bänder an dem Pfannenrande fest gehalten wird. Dieser Ring gestattet dem Schenkelkopfe keine solche freie Drehung, wie der Ring des Radius dem letzteren gestattet, weil er gar nicht mit ihm verwachsen ist. Der Ring des Schenkelkopfs ist vielmehr mit dem ligamentum superius verwachsen, das selbst wieder am Schenkelhalse festsitzt, und ist dadurch genöthigt, dem letzteren bei seinen Drehungen in der Pfanne zu folgen. Der ganze Sack der Kapselmembran, durch welchen der Ring an den Pfannenrand befestigt ist, erleidet daher, wenn der Schenkel gestreckt wird, eine Torsion, wodurch die Kapselmembran sich verkürzt und beide Gelenkflächen fester zusammenpresst. Diese Torsion wächst mit der Streckung in dem Grade, dass sie zuletzt die Fortsetzung dieser Bewegung gänzlich verhindert. Je mehr daher das Hüftgelenk gestreckt wird, um so fester werden seine beiden Gelenkflächen aneinander gedrückt, und um so schwerer kann also ihre Verrenkung erfolgen.

Die Adduction wird durch das ligamentum superius und durch das ligamentam teres beschränkt. Wenn man aufrecht steht und die Beine einander zu nähern sucht, so bemerkt man, dass man zwar beide Kniee zur Berührung bringen, aber ohne sie zu beugen, nicht fest aneinander pressen kann, dass dieses aber sogleich mit grosser Leichtigkeit geht, so bald man das Hüftgelenk etwas beugt. Der Umfang der Adduction ist nämlich in der gebogenen Lage des Hüftgelenks grösser, so dass die Beine alsdann nicht nur völlig einander genähert, sondern auch über einander geschlagen und gekreuzt werden können. Sie wird aber bei zunehmender Streckung immer kleiner, und geht bei aufrechter Stellung sehr wenig über die senkrechte Lage des Beins hinaus. Diese Beschränkung der Adduction in der gestreckten Lage des Körpers wird durch zwei Bänder, das ligamentum superius und das ligamentum teres bewirkt, die sich am Hüftgelenke diametral gegenüber liegen. Es ist dieses an einem Durchschnitt des Beckens deutlich, der, wie Taf. II, der Ebene parallel ist, in welcher jene Bewegung geschieht. Man sieht alsdann, dass beide Bänder parallel der Durchschnittsebene, das ligamentum teres von a nach b, das ligamentum superius von c nach d, laufen, und beide nur durch die Annäherung der Knochen in dieser Ebene gespannt werden können. Zugleich überzeugt man sich, dass das ligamentum teres nicht, wie viele glauben, dazu dienen könne, den Kopf in der Pfanne zurückzuhalten; denn da sich das Band am Becken in a, am Schenkelkopfe in b befestigt, so kann dasselbe durch Herabsinken des Schenkelkopfs nur schlaffer werden und könnte die Bewegung des Schenkelkopfs erst aufhalten, wenn b in b′ angekommen, derselbe also fast um die doppelte Länge des Bandes herabgesunken wäre. Die Beschränkung der Adduction des Schenkels oder der seitlichen Beugung des Hüftgelenks, welche von dem ligamentum teres und dem ligamentum superius herrührt, ist darum für das Gehen von grosser Wichtigkeit, weil der Schwerpunct des Körpers, welcher in die Mitte zwischen beide Schenkelköpfe fällt, bei dieser Bewegung bald von dem einen, bald von dem anderen Kopfe allein unterstützt und alsdann nur theilweise getragen wird; der nicht getragene Theil der Körperlast würde daher den Rumpf nach innen und unten um den Schenkelkopf drehen, und folg lich fallen, wenn nicht jene Bänder durch ihre Spannung diese Drehung verhinderten.

§ 62.
Function of the ligamentous apparatus of the hip joint.

The ligamentous apparatus of the hip joint serves not only to protect the joint surface from dislocations under the influence of external forces but also to limit the mobility of the joint to the extent necessary for its functioning. We will consider these limitations of the joint in those directions that are important for walking and running. Extension of the hip joint is limited by the tension of the entire capsule membrane. As we have seen, the capsule membrane of the hip joint forms a ring ligament that encircles the femoral head like a collar and is held on both sides by several ligaments at the edge of the acetabulum. This ring does not allow the femoral head to rotate freely, as the radius ring allows the latter, because it does not fuse with it. Instead, the ring of the femoral head rather fuses with the ligamentum superius, which in turn attaches to the femoral neck and is thus forced to follow it in its rotations in the socket. The entire capsule membrane bag, through which the ring is attached to the rim of the acetabulum, therefore undergoes rotation when the hip is extended, resulting in shortening of the capsule membrane and tighter compression of both articular surfaces against each other. This rotation increases with extension to such an extent that it eventually completely prevents the continuation of this movement. Thus, the more the hip joint is extended, the tighter its two articular surfaces are compressed against each other, and therefore the more difficult it is for them to dislocate.
Adduction is limited by the ligamentum superius and the ligamentum teres. When a person stands and tries to bring their legs closer together, they notice that, although they can bring both knees into contact without bending them, they cannot press them tightly together without bending them, but this happens easily as soon as they slightly flex in the hip joint. The range of adduction is greater in the flexed position of the hip joint, so that the legs can not only be fully brought together but also crossed and intertwined. However, as the extension increases, it becomes smaller, and in the vertical position of the body, it only slightly exceeds the vertical position of the leg. This limitation of adduction in the extended position of the body is provided by two ligaments, the ligamentum superius and the ligamentum teres, which are diametrically opposed in the hip joint. This is clearly visible in a cross-section of the pelvis parallel to the plane in which this movement occurs. It can be seen that both ligaments, ligamentum teres from a to b and ligamentum superius from c to d, run parallel to the section, and both can only be tensioned when the bones approach each other in this plane. At the same time, it becomes evident that the ligamentum teres does not serve, as many believe, to hold the head in the socket; since the ligament is attached to the pelvis at point a and to the femoral head at point b, it can become less tense only when the femoral head is lowered, and could only stop the movement of the head when b reaches b', that is, when the head is lowered to almost twice the length of the ligament. The limitation of thigh adduction or lateral flexion of the hip joint, caused by the ligamentum teres and the ligamentum superius, is important for walking, as the center of gravity of the body, which is located between the two femoral heads, is supported alternately by one and then by the other head, and then partially supports the body load only; the unsupported part of the body load will rotate the trunk inward and downward around the femoral head, and therefore fall if these ligaments do not prevent this rotation by their tension.

Quote pp.151-154

Erster Versuch. Eine horizontale Tafel wurde etwas höher, als die Beine lang sind, über dem ́ Fussboden aufgestellt. Auf diese Tafel wurde ein Leichnam mit der vorderen Seite seines Rumpfs aufgelegt, so dass das Becken über den Rand der Tafel hinausreichte, und die Beine von dem Becken frei herabhingen. Nun wurden sämmtliche Muskeln durchschnitten, welche das Bein mit dem Rumpfe verbinden. Wären es die Muskeln gewesen, welche das Bein trugen, so hätte das Bein herabfallen müsnachdem die Muskeln durchschnitten waren, so weit nämlich, bis eine andere Unterstützung statt der Muskeln einträte, etwa bis die Bänder gespannt würden. Das Bein fiel aber gar nicht herab, sondern blieb vollkommen in seiner früheren Lage, wo die Kugelfläche des Schenkelkopfs die der Pfanne berührte. Es liess sich das daran erkennen, dass man nicht nur kein Herabfallen wahrnahm, sondern auch den Kopf nicht wieder in entgegengesetzter Richtung gegen die Pfanne bewegen konnte, und dass derselbe sich, wie wie zuvor vollkommen gleichmässig in seiner Pfanne drehete. Das schwebende Bein hängt also nicht an den Muskeln, welche es mit dem Rumpfe verbinden; weil es nicht allein hängen bleibt, nachdem die Muskeln durchschnitten sind, sondern auch nicht einmal in seiner Lage die geringste Verrückung erleidet.
Zweiter Versuch. Nachdem die Muskeln, welche das Bein mit dem Rumpfe verbinden, durchschnitten waren, wurde ferner auch die Kapselmembran, welche gleichfalls das Bein mit dem Rumpfe verbindet, durchschnitten, und zwar im ganzen Kreise rings um das Bein. Wäre es die Kapselmembran gewesen, welche das Bein trug, so hätte das Bein herabfallen müssen, nachdem die Kapselmembran rings durchschnitten war, entweder ganz, ganz, oder so weit, bis eine andere Unterstützung statt der Kapselmembran eingetreten wäre, etwa so weit, bis das Bein auf den untern Rand der Pfanne herabgefallen wäre.
Das Bein fiel aber gar nicht herab, sondern behielt vollkommen seine frühere Lage, wobei sich die Kugelflächen des Schenkelkopfs und der Pfanne berührten, was sich auf dieselbe Weise, wie früher, erkennen liess. Das schwebende Bein hängt also auch nicht an der Kapselmembran, weil es nicht allein hängen bleibt, nachdem die Kapselmembran durchschnitten ist, sondern auch in seiner Lage nicht einmal die geringste Verrückung erleidet.
Dritter Versuch. Darauf wurde nun aber durch das Becken hindurch mitten in die Pfanne cin kleines Loch gebohrt, ohne dabei dem ligamentum teres oder der Kapselmembran zu nahe zu kommen. Wäre das Bein auf irgend eine Weise unterhalb unterstützt worden, z. B. von dem Pfannenrande, so hätte ein oberhalb durch die Pfanne gebohrtes Loch auf keine Weise diese Unterstützung aufheben können, und das Bein hätte seine Lage unverändert beibehalten müssen. Das Bein fiel aber in dem Augenblicke herab, wo die Spitze des Bohrers die Pfanne eben durchbrochen hatte und den Schenkelkopf noch nicht berührte, und fiel so weit herab, bis es von dem ligamentum teres getragen wurde. Dieses Herabfallen liess sich nicht allein unmittelbar während des Versuches beobachten, sondern liess sich auch nachher noch daran erkennen, dass man nun das Bein, ohne die Pfanne, etwas heben, und nach Belieben bald in die Pfanne zurückschieben, bald aus derselben wieder herausziehen, oder auch, ohne es herauszuziehen, das eigene Herabfallen des Beins zum zweiten Male beobachten konnte. Dieser Versuch ist mehrfach an verschiedenen Leichen wiederbolt worden, nicht nur, als die Kapselmembran durschnitten, sondern auch, als sie noch unverletzt war, wo dann das Bein so weit herabfiel, bis es von der Kapselmembran getragen wurde. Das schwebende Bein hängt also nicht darum am Rumpfe, weil es an der untern Seite seines Schenkelkopfs vom Pfannenrande unterstützt, sondern weil es an der obern Seite seines Schenkelkopfs zurückgehalten wird.
Vierter Versuch. Endlich wurde das Bein vom Rumpfe ganz losgeschnitten, dann aber sein Schenkelkopf in die Pfanne, wie ein Stempel in die Büchse, hineingeschoben, und seine Kugelfläche, nachdem alle Luft zum Loche hinausgetrieben war, mit der Kugelfläche der Pfanne genau in Berührung gebracht. War es die atmosphärische Luft, welche früher das Bein getragen hatte, so musste sie das Bein wieder tragen, wenn das Loch wieder verschlossen wurde, durch welches sie in die Pfanne eingedrungen war: das Loch wurde mit dem Finger verschlossen und das Bein hing. Wurde aber der Finger vom Loche weggenommen, und konnte die Luft wieder eindringen, so fiel das Bein wieder. Dieser Versuch kann mit demselben Beine nach Belieben wiederholt werden und gelingt immer. So oft das Bein herabfällt, dringt die Luft zischend durch das Loch in die Pfanne ein. Das schwebende Bein hängt also am Rumpfe, blos gehalten und getragen durch den Druck der atmosphärischen Luft, und kann nur herabfallen, wenn dieser Druck, vermindert, oder der luftdichte Schluss zwischen Schenkelkopf und Beckenpfanne aufgehoben wird *) Eine Verminderung des Drucks der atmosphärischen Luft in dem Grade, als nöthig wäre, wenn das Bein aus, der Pfanne herausfallen sollte , kommt nicmals vor , selbst nicht bei den grössten Schwankungen des Barometers. Wohl aber kommt es vor, dass, durch Krankheit die Kugelflächen des Schenkelkopfs und der Beckenpfannc aufhören luftdicht zu schliessen.
First Attempt. A horizontal board was set up slightly higher than the length of the legs, above the floor. A body was placed on this board with the front side of its torso, so that the pelvis protruded beyond the edge of the board, and the legs hung freely from the pelvis. Then all the muscles connecting the leg to the torso were cut. If it were the muscles that supported the leg, the leg should have fallen after they were cut, at least until another support emerged instead of the muscles, for example, until the ligaments were stretched. However, the leg did not fall at all but remained completely in its previous position, where the spherical surface of the femoral head touched the surface of the socket. This could be noticed because not only was there no falling observed, but also the head could not be moved back in the opposite direction toward the socket, and it rotated as evenly as before in its socket. Thus, the floating leg does not depend on the muscles that connect it to the torso; because it not only remains hanging after the muscles are cut, but also does not undergo any displacement in its position.
Second Attempt. After the muscles connecting the leg to the torso were cut, the capsule membrane, which also connects the leg to the torso, was also cut, specifically in a complete circle around the leg. If it were the capsule membrane that supported the leg, the leg should have fallen after the capsule membrane was cut around it, either completely or so far until another support emerged instead of the capsule membrane, for example, until the leg fell onto the lower edge of the socket.
The leg, however, did not fall at all, but retained its previous position completely, with the spherical surfaces of the femoral head and the socket touching, which could be recognized in the same way as before. Thus, the floating leg is also not supported by the capsule membrane because it not only remains hanging after the capsule membrane is cut, but also does not undergo even the slightest displacement in its position.
Third Attempt. Then, a small hole was drilled through the pelvis into the socket, without getting too close to the ligamentum teres or the capsule membrane. If the leg had been supported in any way below, for example, by the rim of the socket, a hole drilled through the socket from above could not have in any way nullified this support, and the leg would have had to maintain its position unchanged. However, the leg fell down the moment the tip of the drill broke through the socket and did not touch the femoral head, falling until it was supported by the ligamentum teres. This falling was not only directly observed during the experiment but could also be recognized afterward by being able to lift the leg slightly without the socket, and as desired, push it back into the socket, pull it out again, or observe its falling again without pulling it out. This experiment was repeated several times on different corpses, not only when the capsule membrane was cut but also when it was intact, whereupon the leg fell so far until it was supported by the capsule membrane. Thus, the floating leg does not hang from the torso because it is supported by the lower side of its femoral head from the rim of the socket, but because it is restrained on the upper side of its femoral head.
Fourth Attempt. Finally, the leg was completely severed from the torso, then its femoral head was inserted into the socket like a piston into a cylinder, and its spherical surface, after all the air was expelled through the hole, was brought into exact contact with the spherical surface of the socket. If it were atmospheric air that had previously supported the leg, then it had to support the leg again when the hole through which it had penetrated into the socket was closed: the hole was closed with the finger, and the leg hung. However, when the finger was removed from the hole and the air could enter again, the leg fell again. This experiment can be repeated at will with the same leg and always succeeds. Every time the leg falls, air hisses through the hole into the socket. Thus, the floating leg hangs from the torso, only held and supported by the pressure of atmospheric air and can only fall when this pressure is reduced or the airtight seal between the femoral head and pelvic socket is broken. A decrease in atmospheric air pressure to the extent necessary for the leg to fall out of the socket never occurs, not even during the greatest fluctuations of the barometer. However, it does happen that, due to illness, the spherical surfaces of the femoral head and the pelvic socket cease to seal airtight.






External links

Weber W, Weber E. Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge: eine anatomisch-physiologische Untersuchung. Gottingen: Dietrichsche Buchhandlung, 1836. [books.google , wellcomecollection.org , digitale-sammlungen.de]

Authors & Affiliations

Wilhelm Eduard Weber (1804-1891) was a German physicist, professor at the University of Göttingen. [wikipedia.org]

Wilhelm Eduard Weber (1856)
Lithography by Rudolf Hoffmann. After a Photo by Petri (Göttingen).
Original in the wikimedia.org collection (CC0 – Public Domain, fragments)

Eduard Friedrich Weber (1806-1871) was a German anatomist and physiologist, professor at the University of Leipzig. [wikipedia.org]

Portrait of Eduard Friedrich Weber (ca. 1890)
The author of the image is Rudolph Lepke's Kunst-Auctions-Haus.
Original in the wikimedia.org collection (CC0 – Public Domain, color correction)

Keywords

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, ligament of head of femur, anatomy, role, significance, biomechanics, experiment

                                                                     .

NB! Fair practice / use: copied for the purposes of criticism, review, comment, research and private study in accordance with Copyright Laws of the US: 17 U.S.C. §107; Copyright Law of the EU: Dir. 2001/29/EC, art.5/3a,d; Copyright Law of the RU: ГК РФ ст.1274/1.1-2,7

BIOMECHANICS AND MORPHOMECHANICS
ROLE AND SIGNIFICANCE

Comments

Popular posts from this blog

4cent.Gothic Bible

  About the Book of Genesis of the Gothic Bible (4th century). A Gothic term that may have been used to refer to the ligamentum capitis femoris (LCF) of an animal and a human. See our commentary at the link: 4cent.Gothic Bible [Rus]. Quote [ Got ] Genesis 32:33 (possible term;  original source  lost) Translation [Eng] Genesis 32:33 The original text and English translation are currently unavailable to our project. Suggested term: … gabinda ( gabundi) … The closest analogue is in the Epistle to the Colossians 2:19 — jah ni habands haubiþ, us þammei all leik þairh gawissins jah gabindos auknando jah þeihando wahseiþ du wahstau gudis. — καὶ οὐ κρατῶν τὴν κεφαλήν , ἐξ οὗ πᾶν τὸ σῶμα διὰ τῶν ἁφῶν καὶ συνδέσμων ἐπιχορηγούμενον καὶ συμβιβαζόμενον αὔξει τὴν αὔξησιν τοῦ θεοῦ . — And not holding the Head, from which all the body by joints and bands having nourishment ministered, and knit together, increaseth with the increase of God. (original source: wulfila.be ; Codex Ambrosianus? Milan, Bi

2018FreitasA_BandeiraVC

  The authors reported a case of open hip dislocation and documented avulsion of the ligamentum capitis femoris (LCF) from the acetabulum.  The injured LCF appeared as a large cord-like structure, attached to the femoral head ( Fig. 1 ). Perhaps Hippocrates of Kos saw such an LCF in open dislocation of the hip and described it in his treatise «Mochlicus» ( 1886AdamsF ). One year later, the patient's x-ray revealed a significant narrowing of the joint space in the upper part of the hip joint ( Fig. 9 ). In our opinion, this to be a consequence of hyaline cartilage wear due to overload in the absence of LCF. In an unaffected hip joint, the width of the radiological joint space at the upper section than in the lower section ( Ossification of the LCF ). When examined one year after the injury, the patient could stand on one leg. We noticed that his body was excessively deviated towards the supporting hip joint, and the opposite half of the pelvis was elevated ( Fig. 8 ). This is a me

1875BrauneW

  We present a study dedicated to the experimental investigation of the function of the ligamentum capitis femoris (LCF). Wilhelm Braune established that the LCF prevents hip supination and adduction, especially during flexion. In the conclusion of the study, the author writes: "It also remains to determine in which body movements this ligament function plays a role, as it is currently unclear why the femur requires a special fixing device…". Apparently, Wilhelm Braune did not have time to find the answer, since his outstanding monograph on LCF does not say a word ( Braune W, Fischer O. Der Gang des Menschen (1895 books.google ) . Based on our own experiments on mechanical models and research, we believe that adduction and supination of the hip, along with flexion, are observed at the beginning of the single-support period of the step. At this moment, tension occurs in the LCF, allowing to reduce the load on the upper segment of the femoral head. The LCF is also stretched in

927-942Arabic Bible

  Fragment of the Book of Bereshit   translated into Arabic by Saadia Gaon  ( 927-942 ) . The Arabic text contains mentioned to ligamentum capitis femoris (LCF) of an animal and a human. See our commentary at the link: 927-942ArabicBible [Rus].  Quote [ a ra] التكوين  32:32 (original source: 1653WaltonB, p. 145) See also modern editions:   لذلك لا يأكل بنو اسرائيل عرق النّسا الذي على حقّ الفخذ الى هذا اليوم . لانه ضرب حقّ فخذ يعقوب على عرق النّسا (original source: arabicbible.com )  لِذَلِكَ لا يَاكُلُ بَنُو اسْرَائِيلَ عِرْقَ النَّسَا الَّذِي عَلَى حُقِّ الْفَخِْذِ الَى هَذَا الْيَوْمِ لانَّهُ ضَرَبَ حُقَّ فَخْذِ يَعْقُوبَ عَلَى عِرْقِ النَّسَا (original source: copticchurch.net ) Translation [Eng] Genesis 32:32 Translation of the text is currently unavailable for our project. The term for the LCF:  النّسا   ~  sciatica  ( see also: 70-110Rufus Ephesius ; 180-238PolluxJ ) Saʻadia ben Joseph . Pentateuch ( 1600) , p. 1  ( original:  digital.library.yu.edu ) External links Saʻadia

2016ArkhipovaAS Classification of Joints with Flexible Elements.

  Classification of Joints with Flexible Elements The classification of joints with flexible elements was first proposed by A.S. Arkhipova in 2016 and presented at conferences in 2016-2017 ( 2017АрхиповаАС ). Joints with flexible elements are divided by the author into detachable and non-detachable, three-axis, two-axis, and single-axis. Each can contain in various combinations one or more external and internal flexible elements - analogs of joint ligaments, including the ligamentum capitis femoris (LCF). Conditional designations of joints with flexible elements using the example of a ball joint: Detachable ball joint with an internal flexible element Non-detachable ball joint with an internal flexible element Detachable ball joint with an external flexible element Non-detachable ball joint with an external flexible element Detachable ball joint with both internal and external flexible elements Non-detachable ball joint with both internal and external flexible elements Flexible e

1879MorrisH

  Fragments of the book Morris H. The anatomy of the joints of man (1879) dedicated to ligamentum capitis femoris (LCF). The author discusses the anatomy of the LCF and describes his experiments to study its movement.   Quote p p . 318-319 The acetabulum is partly articular, partly non-articular. The articular portion is of horseshoe shape, and extends inwards from the margin, more or less. It is altogether deficient at the cotyloid notch, which corresponds with the gap of the horseshoe. It is the widest at the iliac part, where it is over one inch from without inwards; then it very gradually gets narrower along the ischium, but widens out again at the ischial end of the cotyloid notch ; forwards from the pubo-iliac suture it narrows more rapidly, and does not extend quite up to the pubic end of the cotyloid notch. At its narrowest point in an adult bone it measures half an inch in width. When coated with cartilage, and fringed round with the cotyloid ligament, it fits very closel

DIAGNOSTICS AND EXAMINATION

  DIAGNOSTICS AND EXAMINATION   (Diagnostic, examination and testing methods... ) Catalog. LCF Pathology Tests   Tests for the detection of pathology LCF.  2004VialleR_GlorionC  The article discusses the examination technique for dislocation of the femur and describes the radiographic symptom of infringement of the damaged LCF. BLOG CONTENT

150-250Targum Jonathan

  Fragments from the Targum Jonathan on Genesis. Tractate was written between about 150 - 250 in lend of Israel. The text is a combination of a translation and commentary on the book of Bereshit. The unknown compiler mentions ligamentum capitis femoris (LCF) in an animal and an episode of its damage in a human. See our commentary at the link: 150-250Targum Jonathan [Rus]. Quote 1. [Heb] Genesis. 32:33 (original source:  sefaria.org ) Quote 2. [Heb] Genesis. 43:16 (original source:  sefaria.org ) Translation Quote 1. [Eng] Genesis. 32:33 Therefore, the sons of Israel eat not the sinew which shrank, which is in the hollow of the thigh of cattle and of wild animals, until this day; because the Angel touched and laid hold of the hollow of the right thigh of Jakob, in the place of the sinew which shrank. (Transl. by J.W. Etheridge (186 2 ) ; original source: targum.info ) Quote 2. [Eng] Genesis. 43:16 And Joseph saw Benjamin with them: and he said to Menasheh whom he had made superintende

1679DiemerbroeckI

  Fragments from the book Diemerbroeck I. Anatome corporis humani (1679). The author describes the pathology variants, function, topography and attachment of the ligamentum capitis femoris (LCF). The damage to the LCF in hip dislocation, symptoms and treatment are discussed. The text is similar to a paraphrase of Hegetor's work «On Causes» and Galen of Pergamon's commentary on Hippocrates' treatise «On Joints» ( 1745CocchiA ;  2020ArkhipovSV_ProlyginaIV ). Isbrand van Diemerbroeck uses many synonyms for LCF: nervus cartilaginosus, terete, teres, rotundum ligamentum, interius ligamentum. Quote p. 593. [Lat] CAPUT XIX. De Ossibus Femoris, & Cruris. Superius procesum crassum, versus coxendicis os prominentem, eique epiphyin rotundam & amplam impositam habet, sicque globosum femoris caput, valida cervice subnixum, constituit, quod cartilagine obductum in coxendicis acetabulum reconditur, in eoque duobus validis ligamentis detinetur: uno lato, crasso, & membranoso,

2014ArkhipovaAS

  In 2014, at the International Olympics Space for school students, Alexandra Arkhipova presented a report on the feasibility of using joints with flexible elements in walking machines. The author was recognized as the overall winner (more details: cyclowiki.org ). The report suggested: «An important area of possible application of walking robots would be remote exploration of other planets». Ten years later, professionals from NASA began to put this idea into practice: Robot dog trains to walk on Moon in Oregon trials (more details: bbc.com ). Below we present the text of the first message about walking machines in space, the ball joint of which contains a flexible element - an analogue of the ligamentum capitis femoris (LCF).   Mobile biomorphic platforms with analogues of natural locomotion algorithms Arkhipova A.S. For ten years of its mission, American wheeled Mars rover vehicle 'Opportunity' covered just 40 kilometers through the Red Planet, and its twin Spirit go