Доклад Архипова Сергея Васильевича на тему «Роль связки головки бедренной кости в патогенезе коксартроза» на заседании диссертационного совета Д 212.203.09 при Российском университете дружбы народов на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.01.15 – травматология и ортопедия от 11 февраля 2013 г.
Глубокоуважаемый председатель диссертационного совета, глубокоуважаемые члены ученого совета, глубокоуважаемые коллеги!
Коксартроз – одно из наиболее значимых заболеваний тазобедренного сустава. В литературе обсуждается около 250 различных причин коксартроза, предложено более пяти теорий его патогенеза, но единого мнения о последовательности патоморфологических изменений и главной причине коксартроза до сих пор не выработано.
Развитие артроскопии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии позволило чаще выявлять патологию связки головки бедра, в том числе при коксартрозе. В доступной литературе мы не обнаружили публикаций, посвященных роли связки головки бедра в развитии коксартроза. Более того, само значение связки головки бедра для функционирования тазобедренного сустава, как показал анализ литературы, остается малоизученным. Указанное и определило актуальность избранной темы.
В связи с этим нами поставлена цель исследования:
Определить роль связки головки бедренной кости в биомеханике тазобедренного сустава и патогенезе коксартроза.
В соответствии с поставленной целью мы выделили следующие задачи нашего исследования:
1. Выяснить значение связки головки бедренной кости для биомеханики вертикальных поз и ходьбы в норме.
2. Изучить изменения связки головки бедренной кости, наблюдающиеся при коксартрозе.
3. Выявить и проанализировать клинические симптомы коксартроза, определяемые в одноопорных позах и при ходьбе.
4. Установить связь между патологией связки головки бедренной кости, нарушением биомеханики и развитием коксартроза.
5. Изучить функцию связки головки бедренной кости на механической модели тазобедренного сустава.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
* Связка головки бедренной кости является важной функциональной связью тазобедренного сустава, способной замыкать его в ненапряженной одноопорной позе, преобразовывать в аналог рычага второго рода и стабилизировать таз.
* Натяжение связки головки бедренной кости в вертикальных позах и при ходьбе перераспределяет часть нагрузки с верхних на нижние сектора суставных поверхностей и снижает нагрузку на отводящую группу мышц.
* Клинические и рентгенологические признаки дисфункции связки головки бедренной кости могут быть обусловлены ее повреждением, удлинением, транспозицией областей крепления или отсутствием натяжения.
* Дисфункция связки головки бедренной кости в вертикальных позах и при ходьбе обуславливает локальную перегрузку элементов тазобедренного сустава, что способствует развитию коксартроза.
* На механической модели тазобедренного сустава, содержащей аналоги наружных связок, связки головки бедренной кости и отводящей группы мышц, изучено их взаимодействие в покое, а также при движениях.
Положения, выносимые на защиту:
1. Связка головки бедренной кости является важной функциональной связью тазобедренного сустава, её полное повреждение, удлинение, транспозиция областей крепления или отсутствие натяжения, нарушает биомеханику тазобедренного сустава и приводит к развитию коксартроза.
2. Натяжение связки головки бедренной кости в норме, может замыкать тазобедренный сустав и преобразовывать в аналог рычага второго рода, а в вертикальных позах и при ходьбе уменьшает нагрузку на отводящую группу мышц и суставные поверхности, повышает устойчивость тела.
3. При коксартрозе, как правило, наблюдается патология связки головки бедренной кости в виде ее отсутствия, удлинения, дистрофического изменения, травматического повреждения или транспозиции областей крепления.
Материалы и методы исследования:
В соответствие с поставленной целью и задачами нами обследована контрольная группа лиц без признаков патологии тазобедренного сустава и группа лиц с коксартрозом. Изучены клинические, биомеханические и рентгенологические симптомы коксартроза, особенности ходьбы и поддержания вертикальной позы с применением видеокамеры как доступной альтернативы Оптической системы анализа движений. Протестирована функция отводящей группы мышц, определена амплитуда движений в тазобедренном суставе во фронтальной плоскости и элементы, его ограничивающие. Рентгенологически уточнено взаимоотношение бедра и таза в различных типах одноопорных поз, определена величина угла наклона таза, приведения бедра, величина плеча веса тела и отводящей группы мышц.
Патоморфология тазобедренного сустава при коксартрозе и без его признаков при переломе шейки бедра изучена во время выполнения операции эндопротезирования. Тазобедренные суставы при переломе шейки бедра без признаков коксартроза явились контрольной группой. При сравнении обеих групп особое внимание было уделено уточнению локализации и характеру изменений, свойственных для коксартроза. Изучено состояние связки головки бедра при коксартрозе, а также в тазобедренном суставе без его признаков.
С целью дополнительного изучения значения связки головки бедра и наружных связок для функционирования тазобедренного сустава нами сконструирована оригинальная механическая модель. Она содержала аналоги наружных связок, аналог отводящей группы мышц и аналог связки головки бедра. В экспериментах на модели изучена роль связки головки бедра в норме и при ее патологии: отсутствии, удлинении, транспозиции областей крепления. Во всех случаях изучено ее взаимодействие с отводящей группой мышц.
При клиническом и рентгенологическом обследовании в вертикальных позах установлено, что в норме в ненапряженной одноопорной позе таз наклонен в сторону неопорной ноги. При коксартрозе, в отличие от нормы, таз принимает положение, близкое к горизонтальному или наклоняется в опорную сторону. В эту же сторону отклоняется позвоночник. При изучении одноопорной позы и ее моделировании в положении лежа установлено, что ограничение приведения в тазобедренном суставе при расслабленных мышцах обеспечивается связками, которые участвуют в стабилизации таза во фронтальной плоскости при поддержании ненапряженной одноопорной позы. Выявленное отсутствие при коксартрозе наклона таза в неопорную сторону и наличие отведения в тазобедренном суставе свидетельствует, что при данном заболевании связочный аппарат практически не участвует в поддержании позы, а стабилизация таза во фронтальной плоскости осуществляется только мышцами.
По данным рентгенографии в одноопорных позах уточнена величина наклона таза во фронтальной плоскости в норме и при коксартрозе различных стадий. Выявлено достоверное отличие в положении таза в норме и при коксартрозе, что отражено на приведённой таблице. При исследовании одноопорной позы нами описано 7 визуально определяемых клинических симптомов, характерных для коксартроза. Их перечень, частота встречаемости в сравнении для каждой стадии коксартроза представлена на диаграмме.
При исследовании ходьбы, в том числе с применением видеокамеры, нами описана группа из 7 визуально определяемых клинических симптомов, характерных для коксартроза. Их перечень и частота встречаемости представлена в таблице. При статистической обработке отмечено, что их частота встречаемости возрастает с увеличением тяжести коксартроза.
С точки зрения функции тазобедренного сустава все симптомы, выявленные при изучении одноопорной позы и ходьбы, можно подразделить на две группы:
1. Симптомы повышения нагрузки на тазобедренный сустав;2. Симптомы компенсации перегрузки тазобедренного сустава;
При этом выявление по 4 симптома в одноопорной позе и при ходьбе позволяет диагностировать коксартроз, а также патологию связки головки бедра еще до рентгенологического обследования!
Рентгенографическое обследование показало, что изменения, характерные для коксартроза, отмечаются в основном в верхнем секторе сустава. Прежде всего, это изменение суставной щели как результат патологии хрящевого покрова в данной области. Выявленные варианты изменения ширины суставной щели представлены на слайде. Кроме этого, прежде всего в верхнем секторе сустава отмечены: деформация головки бедра и вертлужной впадины, субхондральный остеосклероз и внутрикостные кисты.
Патоморфологически установлено, что в норме связка головки бедра – достаточно крупное и прочное анатомическое образование. В то время как при коксартрозе она в 100% случаев была патологически изменена и имела пониженную прочность. Из них более чем в 86% случаев при коксартрозе связка головки бедра отсутствовала или была истончена. Подобные изменения не позволяют связке выполнять механическую функцию.
Изучение патоморфологии при коксартрозе подтвердило ранее полученные рентгенологические данные о том, что наиболее ранние и значимые изменения в тазобедренном суставе наблюдаются, прежде всего, в верхнем секторе. При этом отмечено, что выявленные патологические изменения являются следствием механической перегрузки либо компенсаторной реакции тканей на нее в виде: истирания и отслойки хряща, деформации кости, появление борозд скольжения, а также компенсаторных остеофитов, увеличивающих площадь суставных поверхностей.
Нами проведены экспериментальные исследования на модели тазобедренного сустава с целью изучения взаимодействия отводящей группы мышц и связки головки бедра в норме, а также при ее изменениях, свойственных для коксартроза. Установлено, что при отсутствии натяжения связки головки бедра, при ее повреждении либо удлинении тазобедренный сустав функционирует как рычаг первого рода. Эксперименты показали: в норме при наклоне таза в неопорную сторону и приведении бедра, что наблюдается в ненапряженной одноопорной позе, в середине и конце одноопорного периода шага происходит натяжение связки головки бедра. При одновременном натяжении связки головки бедра и напряжении отводящей группы мышц тазобедренный сустав функционирует также как рычаг первого рода, но действию веса тела дополнительно противодействует сила реакции связки головки бедра, которая выступает в качестве гибкого опорного элемента – подвеса. Установлено, что при натяжении связки головки бедра и полном расслаблении отводящей группы мышц тазобедренный сустав функционирует как рычаг второго рода. Следует отметить, что ранее тазобедренный сустав в норме и при патологии всегда рассматривался только как аналог рычага первого рода. Проведенные нами исследования теперь позволяют более точно рассчитывать величины нагрузок, действующих в области опорного тазобедренного сустава в норме и при патологии!
На модели установлено, что в норме при натяжении связки головки бедра снижается нагрузка на отводящую группу мышц, а нагрузка на головку бедра равномерно распределяется как на верхний, так и на нижний сектор суставных поверхностей.
При натяжении связки головки бедра и расслаблении отводящей группы мышц сустав временно замыкается во фронтальной плоскости и преобразуется в аналог рычага второго рода. В этом случае нагрузка преимущественно действует на нижний сектор головки бедра, что ранее не было известно.
При отсутствии, удлинении либо транспозиции областей крепления связки головки бедра, что наблюдается при коксартрозе, нагрузка на тазобедренный сустав существенно возрастает и воздействует преимущественно на верхний сектор головки бедра, где при патоморфологическом и рентгенологическом исследовании нами были выявлены наиболее ранние и значимые изменения. Причем при удлинении связки нагрузка в большей степени концентрируется в верхнелатеральном отделе, а при ее полном повреждении концентрация нагрузки наблюдается в верхнемедиальном отделе. Указанное позволяет объяснить варианты изменения суставной щели, выявленные нами при изучении рентгенограмм.
На разработанной нами модели обнаружены ранее неизвестные эффекты, связанные с функционированием связки головки бедра:
- эффект авторотации таза, заключающийся в повороте таза вперед относительно опорной ноги;
- эффект автостабилизации таза, заключающийся в наклоне таза вперед и принятии им определенного устойчивого положения в сагиттальной плоскости;
- эффект равномерного прижатия вертлужной впадины таза к головке бедра.
Возникновение указанных эффектов обусловлено взаимодействием силы реакции натянутой связки головки бедра с силой реакции суставных поверхностей. Благодаря этим эффектам натяжение связки головки бедра наряду с мышцами способствует перемещению таза при ходьбе в горизонтальной и сагиттальной плоскости, а также обеспечивает его стабилизацию в одноопорной позе.
В норме при поддержании одноопорной позы нагрузка на головку бедренной кости составляет удвоенную массу тела и равномерно распределяется как на верхний, так и на нижний ее сектор. Указанное обеспечивается взаимодействием натянутой связки головки бедра и напряжением отводящей группы мышц.
При патологии либо дисфункции связки головки бедра нагрузка на опорный тазобедренный сустав возрастает до четырех масс тела и воздействует, прежде всего, на верхние сектора суставных поверхностей. При этом повышенная нагрузка запускает в элементах тазобедренного сустава череду компенсаторно-приспособительных процессов, свойственных для коксартроза по локализации и характеру, приводя к патологическим изменениям суставного хряща, субхондральной кости, деформации головки бедра и вертлужной впадины, прежде всего в верхнем секторе сустава.
Одним из наиболее ярких симптомов компенсации перегрузки головки бедра и отводящей группы мышц при коксартрозе является симптом «обратного Тренделенбурга». Он визуально проявляется подъемом неопорной половины таза вверх и отклонением позвоночника в сторону опорной ноги.
При патологии или дисфункции связки головки бедра, что наблюдается при коксартрозе, принимая положение «обратного Тренделенбурга» пациент интуитивно смещает общий центр масс тела ближе к головке опорного бедра. Это позволяет уменьшить усилие отводящей группы мышц и результирующую сил, действующих на головку опорного бедра, что закономерно способствует уменьшению болевого синдрома.
На выводах позвольте не останавливаться, они представлены на слайде.
Благодарю за внимание!
Соискатель С.В. Архипов
Ученый секретарь М.Ю. Персов
Автор:
Архипов Сергей Васильевич
Городская клиническая больница №20, г. Москва
Ключевые слова:
патогенез, коксартроз, патоморфология, вертикальная поза, ходьба, ligamentum capitis femoris, связка головки бедра, круглая связка
Цитирование:
Архипов СВ. Доклад соискателя ученой степени и презентация «Роль связки головки бедренной кости в патогенезе коксартроза». Заседание диссертационного совета Д 212.203.09 при Российском университете дружбы народов на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.01.15 – травматология и ортопедия от 11 февраля 2013 г. Москва, 2013.
Примечания:
Публикация посвящена изучению патогенеза коксартроза, биомеханики вертикальных поз и ходьбы, распределению нагрузки в тазобедренном суставе с учетом силы реакции ligamentum capitis femoris.
Изображения и видео
Комментарии
Отправить комментарий