Staw biodrowy jest łańcuchem kinematycznym składającym się z dwóch elementów, kości miednicznej i kości udowej połączonych ze sobą i tworzących staw. Połączenie to sprawia, że jest to połączenie o trzecim stopniu ruchliwości (W=3).

- odwodzenie-przywodzenie

- rotacja osiowa

- rotacja wzdłużna

BUDOWA STAWU BIODROWEGO

1. Kość miedniczna 2. Więzadło kulszowo-udowe 3. Więzadło biodrowo-udowe 4. Kość udowa

1. Głowa kości udowej 2. Obrąbek panewkowy 3. Panewka 4. Więzadło głowy kości udowej 5. Włókna warstwy okrężnej 6. Szyjka kości udowej

Staw biodrowy uczestniczy w przekazywaniu obciążeń z kręgosłupa lędźwiowego, poprzez miednicę do kończyn dolnych.

Kość udowa w swej środkowej części ma przekrój rurowy, co daje jej, przy tak niewielkim przekroju, duże własności wytrzymałościowe. W górnej części znajduje się głowa kości udowej, która zbudowana jest z kości zbitej, podobnie jak szyjka.

Rysunek ten pokazuje budowę kości udowej oraz sposób odżywiania kości. Ciągłe obciążenia, a więc skracanie i wydłużanie kości powoduje zasysanie cieczy do kanałów kości. W ten sam sposób dostarczany jest tlen. Dlatego takie ważne jest, aby implant miał podobne właściwości jak kość, aby połączenie nie było zbyt sztywne, ponieważ jeśli odbierze kości możliwości ruchu i samoistnego odżywiania następuje odwapnienie kości i osteoporoza.

Kość udowa jest bardzo skomplikowana przestrzennie, dlatego też aby opisać ją geometrycznie potrzeba wprowadzić bardzo wiele kątów. 

1. kąt szyjkowo-trzonowy 2. nachylenie osi trzonu 3. odległość środka głowy od osi trzonu

Na staw biodrowy działają jednocześnie dwie grupy sił, zewnętrzne i wewnętrzne. Do sił zewnętrznych zaliczamy przede wszystkim siły grawitacji na ciało, do sił wewnętrznych zaliczamy siły wywołane pasmami mięśni regulujących pracę stawu.

Staw biodrowy przenosi siły statyczne i dynamiczne, a kąty ich działania zależą od fazy ruchu. Wg prof. Bergmana z Free Universitaet Berlin, w poszczególnych fazach ruchu zmienia się wartość obciążenia stawu biodrowego.

Wg badań Zakładu Doświadczalnej Analizy Konstrukcji Inżynierskich i Biomechanicznych Politechniki Wrocławskiej oraz Kliniki Ortopedii Akademii Medycznej we Wrocławiu przedstawiony poniżej model jest optymalny dla obciążeń stawu biodrowego.

Model ten uwzględnia oddziaływanie mas tułowia na główkę kości udowej R oraz oddziaływanie mięśni odwodzicieli M, pasma biodrowo-piszczelowego. Dodatkowo wzięto pod uwagę oddziaływanie rotatorów wywołujących skręcanie kości udowej. W przypadku stania na jednej nodze wypadkowa sił działająca na staw a pochodząca od masy głowy, tułowia, kończyn górnych oraz drugiej (uniesionej) nogi wynosi 81% całkowitej masy ciała.

Powrót