6.2.5 Средние напряжения в
сухожилиях
Наличие связи между формой и
строением органов живых систем и средними напряжениями обнаруживается не только
в отношении костей, но и соединительнотканных структур. К таковым следует
причислить, прежде всего, связки и сухожилия. Их отличительной чертой является
упорядоченное расположение коллагеновых волокон параллельное длинной их оси.
Они, так же как и кости адаптируются к средним напряжениям.
Наиболее четкая упорядоченность
волокнистых элементов отмечается в отношении сухожилий. Ранее неоднократно
отмечалось, что сухожилия преимущественно испытывают растягивающую нагрузку. Ее
обуславливает сокращение мышц, и сила реакции кости, к которой прикрепляется
сухожилие. При этом в сухожилиях возникает поток внутренних сил параллельный их
длинной оси. Сонаправленно с ним в сухожилии ориентированы образующие его
коллагеновые волокна. Указанные потоки внутренних сил не постоянны. Они
возникают при сокращении одноименной мышцы или мышцы антагониста и уменьшаются
в состоянии покоя, исчезая в отдельные периоды сна. В частности, во время глубокого
сна и большую часть парадоксального сна мускулатура практически атонична
(Дудель Й. и соавт., 1996).
Соответственно непостоянен и
уровень действующих в сухожилиях напряжений. Обыденна нагрузка на
сухожильно-мышечный аппарат, хорошо переносится, при этом в сухожилиях не
наблюдается каких-либо патологических изменений. Следовательно, можно говорить
о том, что сухожилия адаптированы к средним напряжения в них. Приспособление
обеспечивает адекватность величинам средних напряжений упругости коллагеновых
волокон, прочности соединения их основным веществом, площади поперечного
сечения сухожилия и его длины.
Сухожилие преимущественно
испытывает растягивающую нагрузку и только эпизодически подвергается сжатию.
Этот вид нагрузки наблюдается в области контакта сухожилия с костно-хрящевым
образованием (костные выступы, края суставных поверхностей). Следует отметить,
что продольное перемещение сухожилия относительно костно-хрящевых образований
приводит к смещению прижатой к ним области сухожилия. Соответственно часть
сжатого сухожилия непостоянна и перемещается вдоль длинной его оси. Плотная
упаковка волокнистых элементов и свойства связующего их основного вещества обеспечивает
сухожилиям адаптацию к сжатию - соответствие величинам средних напряжений и
потокам внутренних сил, имеющих поперечное направление.
Как правило, сухожилие в сечении
имеет округлую форму, что также следует рассматривать как вид адаптации.
Подобная форма обеспечивает сухожилию наименьшую площадь поверхности,
контактирующей с окружающими образованиями. Меньшая площадь поверхности
уменьшает трение, снижает величину среднего касательного напряжения, как в
самом сухожилии, так и в контактирующих с ним тканях.
В области прикрепления сухожилия к
кости площадь его поперечного сечения увеличивается. Благодаря этому закономерно
растет и площадь его зоны крепления. Как правило, именно в этих областях
величины напряжений особенно велики. Увеличение площади поперечного сечения
сухожилия и зоны его крепления позволяет уменьшить удельные напряжения, как в
сухожилии, так и в кости. Соответственно, локальное утолщение сухожилия следует
рассматривать как вариант его адаптации к высоким средним напряжениям.
Однократные, даже интенсивные сжатия или растяжения сухожилия, наблюдающиеся в
процессе функционирования ОДС не приводят к трансформациям и игнорируются живой
системой. Вместе с тем у физически развитых субъектов диаметр сухожилий, как
правило, больше, чем у других, физически не активных. Наблюдается некая
закономерность - увеличение мышечной массы и силы мышц, длительные физические
нагрузки влекут за собой утолщение сухожилий.
Постоянное сжатие участка сухожилий с высоким значением средних напряжений в нем приводит к перестройке его внутренней структуры и формы. В зоне постоянного поперечного сжатия сухожилие приобретает уплощенную форму, в нем появляются волокна, перпендикулярные длинной оси сухожилия. Позднее волокна инкрустируются кристаллами апатита (оссифицируются), таким образом, в сухожилии появляется костная ткань (например, формируется сесамовидная кость). Яркими примерами этого является надколенник – сесамовидная кость четырехглавой мышцы бедра, сесамовидные кости сухожилия разгибателя первого пальца стопы и сухожилия подколенной мышцы. Локальная оссификация сухожилия увеличивает его твердость, способность воспринимать давление и существовать в условиях с повышенным уровнем средних напряжений. Уплощение же сухожилия и сесамовидной кости, увеличивает площадь контакта, распределяет давление на большую поверхность, соответственно снижает уровень средних напряжений в нем, а также в контактирующей с ним поверхности.
Автор:
Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.
Цитирование:
Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]
Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]
Примечания:
Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).
Ключевые слова
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика
Биомеханика и морфомеханика