Рассуждение о морфомеханике. 2.4.1 Нижняя конечность

 

2.4 Область бедра

2.4.1 Нижняя конечность

Тазовый пояс посредством ТБС соединяется с нижней конечностью. Учитывая цели нашего исследования, анатомии означенного сустава, будет уделено несколько последующих глав. Поэтому, отчасти нарушив логику «Рассуждения…», мы, не останавливаясь на ТБС сейчас обратимся к рассмотрению нижней конечности, а затем анатомии бедренной кости, без детального описания ее проксимального отдела.

У зародышей 9 мм теменно-крестцовой длины (ТКД), 23 день, 15 стадия развития, конечности представляют собой боковые выросты, расположенные по обе стороны туловища. Почки конечностей состоят из гомогенной сплошной мезенхимы. Дифференцировка скелета нижней конечности начинается на 17 стадии. Трансформация мезенхимы в хрящевую ткань в составе нижней конечности начинается при 16-18 мм ТДК, 48 день, 19 стадия развития. Процесс одновременно начинается в закладках тазовых и бедренных костей, а также голени (Кабак С.Л. и соавт., 1990).

По данным В.П.Воробьева (1932), скелет конечностей формируется из мезенхимы, расчленение же зачатка нижней конечности на отделы (бедро, голень, стопу) происходит на протяжении второго месяца внутриутробной жизни. Ядро окостенения в бедренной и большеберцовой костях возникают почти одновременно на 44 день. Согласно К.П.Минееву (1992) первичные точки окостенения возникают на втором месяце эмбриогенеза диафизов костей.

«Нижняя конечность человека – парный орган, несущий функции опоры и передвижения». В свою очередь «нижняя конечность состоит из тазового пояса и собственно конечности» (Корж А.А. и соавт., 1984). Границы нижней конечности проходят спереди по паховой складке и подвздошному гребню сзади (Геселевич А.М., Лубоцкий Д.Н., 1941).

Среди всех млекопитающих, нижние конечности достигают наибольшей длины по отношению к туловищу у человека. Это обстоятельство обусловлено увеличением статической и динамической нагрузки на них, что связано с переходом к вертикальному способу перемещения. При брахиморфном типе телосложения нижние конечности короче, чем при долихоморфном. Длина нижних конечностей увеличивается в индивидуальном развитии (онтогенезе) (Шевкуненко В.Н., Геселевич А.М., 1935). Интересно, отметить, что у новорожденного длина нижних и верхних конечностей приблизительно равна (Рис.2.14).

Длина нижней конечности к моменту рождения у мальчиков 20.5±2 см, у девочек 20.3±1.5 см, ширина в области бедер 7.8±0.8 см у мальчиков и 7.7±0.7 см у девочек. Изначально нижняя конечность полусогнута в ТБС и коленном суставе (Сакс Ф.Ф., 1993).

По данным А.Андронеску (1970), за период роста, длина нижних конечностей увеличивается в 5 раз, а верхних только в 4 раза. До периода полового созревания общее увеличение длины тела ребенка происходит в основном за счет роста ног (Усов И.Н., 1994). Т.И.Черкасова и соавт. (1984) приводит данные литературы, согласно которым у 60-80% взрослых, правая верхняя конечность длиннее левой на 5-8 мм, а у 40-50% левая нижняя конечность длиннее контралатеральной на 5-10 мм.

Определяется относительная и абсолютная длина нижних конечностей. Относительная измеряется от верхней передней подвздошной ости до нижнего края наружной лодыжки, а абсолютная от верхушки большого вертела до нижнего края наружной лодыжки. У женщин длина нижних конечностей меньше, чем у мужчин, как абсолютная, так и относительная. Длина нижней конечности у взрослого составляет 40% роста. Длина бедра 48%, а голени 43% от длины всей конечности (Кованов В.В., Травин А.А., 1963).

В норме длинна ног не равна (Тревелл Дж.Г., Симонс Д.Г., 1989). Согласно приводимым Т.И.Черкасовой и соавт. (1984) литературным данным, левая нижняя конечность длиннее правой на 5–10 мм у 40–50% обследованных. Различия в длинах ног достаточно частое явление, так, например, в возрасте 16-20 лет разность в длине ног 4-10 мм выявлена у 98.9% обследованных. Возникает она вследствие асимметрии роста нижних конечностей (Селиванов В.П., 1987).

Нижнюю конечность подразделяют на три основных сегмента бедро, голень, стопу. Их образуют 32 постоянных, достаточно крупных костей и ряд непостоянных сесамовидных костей заложенных в сухожилиях мышц (фабелла, кости сухожилий стопы). Все кости соединяются друг с другом посредством суставов, которых на нижней конечности насчитывается более 30. Мышцы нижней конечности подразделяются на две группы: мышцы таза и мышцы свободной части нижней конечности. Всего насчитывается 48 мышц, из них 14 мышц таза, 11 мышц бедра, 11 мышц голени, 12 мышц стопы (Синельников Р.Д., 1972).

Взаимоотношения таза, бедра и голени определяется несколькими показателями, различают: продольную ось тела, механическую ось ноги, ось бедренной и ось большеберцовой кости. Последняя совпадает на уровне голени с механической нижней конечности. Ось коленного сустава располагается под прямым углом к продольной оси тела, под углом 87° к механической оси ноги и под углом 81° к продольной оси бедренной кости (Маркс В.О., 1978).

В норме, в области коленного сустава разогнутой нижней конечности, существует умеренное отклонение голени кнаружи (Самойлович Э.Ф. и соавт., 1993). Дирекционная же ось нормально построенной конечности (ось Микулича) проходит через центры тазобедренного, коленного и голеностопного суставов (Рис.2.15), с незначительными отклонениями (Янсон Х.А., 1975; Шуляк И.П., 1980; Teinturier P. et al, 1981). По В.О.Марксу (1978) ось выпрямленной нижней конечности проходит «…через головку бедра, середину коленной чашечки, середину лодыжечной вилки». Отклонение оси бедра от оси Микулича составляет 9° (Hohmann D., Uhlig R., 1990).

Считается, что поверхности наиболее крупных суставов нижней конечности тазобедренного, коленного и голеностопного относятся как 3:2:1 (Шаргородский В.С., Кресный Д.И., 1989). Суставные хрящи на нижней конечности толще, чем на верхней (Николаев Л.П., 1947).

По данным D.A.Winter (1990) координата центра ТБС составляет 0,53 от роста, центра коленного сустава 0,28, голеностопного сустава 0,039 от роста, расстояние между центрами ТБС 0,191 от роста.

Угол, образованный механической осью конечности и анатомической осью бедренной кости составляет в среднем у мужчин 10.95±1.69°, а у женщин 11.95±1.36°, а по данным Л.П.Николаева (1950), Д.Д.Донского (1960) и некоторых других авторов этот угол находится в диапазоне 5-7° (Воробьев В.П., 1932), 5-9° (Озеров А.Х., Рудой И.П., 1973). Большеберцовая кость отклонена кнаружи под углом 87° к горизонту, такое же отклонение имеет и ось Микулича (Рис.2.16) (Oest O., 1984). Кроме этого, сегменты нижней конечности характеризуются торсией, то есть их скручиванием вокруг вертикальной оси, величина которого зависит от деятельности мышц (Гафаров Х.З., 1984).

Относительный вес нижней конечности составляет 18.1% от массы всего тела. На бедро приходится 11.6%, на голень 4.8%, стопу 1.7% массы тела. Площадь поверхности всей нижней конечности составляет 17.46% от всей поверхности тела, на стопу приходится 3.22%, на голень 6.75%, бедро 7.99% (Морейнис И.Ш., 1988). Согласно другим исследованиям, масса бедра составляет 14.165%, голени 4.33%, стопы 1.371% (Зациорский В.М. и соавт., 1981). По данным Н.А.Бернштейна относительная масса бедра 0.12485, голени 0.04731, стопы 0.01393 (Николаев Л.П., 1954). Площадь поверхности одной нижней конечности по «правилу девяток» Уоллеса составляет 18% (Клячкин Л.М., Пинчук В.М., 1969).

Основными функциями нижней конечности являются функция опоры и передвижения (Корж А.А., 1984). Кроме этого, можно выделить еще одну важную ее функцию - терморегулирующую. Действительно, во всех конечностях, глубокие крупные кровеносные сосуды располагаются близко друг к другу и следуют практически параллельно. Благодаря этому артериальная кровь отдает тепло венозной крови, текущей в противоположном направлении. Поэтому дистальные отделы конечностей получают предварительно охлажденную кровь, а венозная кровь несколько нагревается. Так по данным H.Hensel et al., (1973) у легко одетого человека в помещении с температурой воздуха 20°С, температура в глубокой части бедра 35°С, внутри икроножной мышцы 33°С, а в центре стопы 27–28°С, в то время как ректальная около 37°С. Основной термогенез обеспечивается произвольной и непроизвольной мышечной активностью, а теплоотдача осуществляется, прежде всего, путем конвекции, излучения и испарения (Ульмер Х.-Ф. и соавт., 1996).

Большая площадь поверхности и близко расположенная к поверхности кожи обширная венозная сеть, позволяют обеспечить высокую скорость теплоотдачи, а значительная мышечная масса нижней конечности, наоборот, интенсивный термогенез. Как известно у работающей мышцы кровоснабжение увеличивается, по некоторым наблюдениям, в 30 раз (Жданов Д.А., 1979).

Таким образом, сама мышечная активность способна увеличить температуру крови, оттекающей из конечности. Небезынтересно отметить, что согревание дистальных отделов нижних конечностей позволяет достаточно быстро повышать температуру всего тела. Это обеспечивает большой объем циркулирующей в конечности крови, нагреву оттекающей венозной крови артериальной, по принципу противотока, уменьшение теплоотдачи дистального отдела конечности. Нагрев организма и сохранение его повышенной температуры необходимо для активации ряда защитных биологических процессов, а также для изменения механических свойств тканей. Охлаждение же дистальных отделов нижних конечностей наоборот достаточно эффективно позволяет понизить температуру тела в целом, изменить механические свойства тканей, а также скорость течения биологических процессов. Снижение температуры ткани уменьшает вязкость межклеточного вещества, основную массу которого обычно составляют гликозаминогликаны, что затрудняет миграцию клеток не только иммунокомпетентных и фагоцитов, но и клеток осуществляющих ремоделирование. Необходимо также учитывать, что нижние конечности парные и вместе составляют более трети массы тела и его поверхности. Соответственно, столь же велик вклад нижних конечностей в тепловой баланс организма. Думается, что необходимо более пристально взглянуть и их значение в развитии ряда инфекционных заболеваний и изменении механических свойств организма.*

Кисти рук и верхние конечности в целом, также участвуют в регулировки температуры тела, а значит и механических свойств тканей организма. Однако, вследствие относительно небольшой их массы и площади, их влияние на температуру меньше примерно в два раза, чем нижней конечности. По данным В.И.Виноградова, Л.Н.Казначева (1988) масса кисти составляет 0.8%, а масса верхней конечности 5.9% от массы всего тела, соответственно площадь кисти 2.25%, а площадь верхней конечности 8.95% от площади всей поверхности тела.

С учетом вышесказанного можно утверждать, что нижней конечности присущи следующие функции:

-       координационная (поддержание определенного положения тела),

-       чувствительная (регистрация давления, температуры, вибрации, мышечное чувство),

-       терморегулирующая (существенное влияние на тепловой баланс организма),

-       опорная (является опорой для тела),

-       двигательная (принимает непосредственное участие в локомоциях).

Рассматривая строение нижней конечности уместно обсудить еще один не менее важный вопрос о соединении ее с тазом. Причина необходимости его рассмотрения кроется в том, что в определенных ситуациях и локомоциях нижняя конечность является не опорной, а переносной. При этом она, как бы, зависает в пространстве, оставаясь подвижно соединенной с тазом. Строго говоря, нижняя конечность соединяется с тазом посредством кожи, фасции, жировой клетчатки, сосудов, нервов, мышц и связок.

Однако нервы и сосуды не могут рассматриваться как структуры, обеспечивающие эффективное соединение, первые вследствие своей незначительной прочности, а вторые по причине высокой эластичности. Так по данным, которые приводил A.A.Rauber эластичность, стенки артерий в 2299 раз больше, чем коэффициент эластичности сухожилий (Лесгафт П.Ф., 1968). Недостаточная прочность, размеры и отсутствие прикрепления к костям не позволяет сосудисто-нервным образованиям обеспечить достаточное противодействие силам растяжения. Более того, растягивающая нагрузка может нарушить их функцию – проведение нервного импульса, или продвижение крови.

Не вызывает сомнений, что основная роль в соединении нижней конечности и таза принадлежит связкам ТБС. Вследствие того, что ТБС будет посвящена следующая глава данной работы, мы лишь констатируем факт подвижного соединения таза и нижней конечности посредством связок упомянутого сустава.

Не меньшее значение в соединении таза и бедра принадлежит мышцам. Значительное число мышц, прикрепляющихся с одной стороны к тазу, а с другой стороны к бедру обеспечивают соединение указанных костей. Сила мышечного соединения достигает 10 кг на 1 см² их поперечного сечения. Мышцы общепризнанные элементы, обеспечивающие соединение костей (Жданов Д.А., 1979).

Определенный вклад в присоединение нижней конечности к тазу вносят фасции. Они, окружая мышечные группы, прикрепляются с одной стороны к тазу, а с другой к бедренной кости. В местах, где фасции соединяются с костями, как правило, имеются костные возвышения в виде гребней. Данное обстоятельство свидетельствует о наличии в данных зонах растягивающих нагрузок, сил, стремящихся оторвать фасции от кости. Таким образом, силы реакции фасций можно считать участвующими в удержании нижней конечности при ее зависании в переносной период локомоторного акта.

Однако поверхностная фасция - широкая фасция бедра, имеет большую часть волокон ориентированных поперечно и косо поперечно. При этом только наружный ее отдел, именуемый подвздошно-большеберцовым трактом, содержит продольно расположенные волокна. Именно их и следует считать прикрепляющими нижнюю конечность к тазу вследствие того, что они более всего адаптированы к растягивающим нагрузкам, возникающим при зависании конечности. Жировая клетчатка, присутствующая под кожей и между мышцами, по причине своей высокой эластичности, может лишь отчасти противодействовать растяжению. Это значит, что столь же ограниченно она участвует в прикреплении нижней конечности. Волокна, присутствующие в жировой клетчатке, имеют разнонаправленную ориентацию, и в сочетании с жиром, образует композит, приспособленный лучше всего противостоять сжатию. Наиболее адаптированными к сжимающим нагрузкам пластами жировой клетчатки в верхней части нижней конечности является ягодичная область и задняя поверхность бедра.

Определенное значение для соединения костей имеют кожные покровы (Жданов Д.А., 1979). Упрогоэластические свойства кожи передней поверхности бедра, при разгибании конечности в коленном суставе 0.055±0.001 Н/см×град, при сгибании в нем до 90° 0.053±0.001 Н/см×град (Р>0.05) (Кудрин Б.И. и соавт., 1980).

Рассматривая доминирующую ориентацию волокон дермы (линии Лангера), можно сказать, что большинство волокон имеют близкое к продольному расположение (Рис.2.17). Наличие подобно ориентированных волокон позволяет считать кожу одним из элементов, соединяющих таз и нижнюю конечность. Кожа непосредственно не прикрепляется к костям, но дерма соединена с перегородками жировой ткани, которые в свою очередь связаны с фасциями, прикрепляющимися к костям. Таким образом, все-таки опосредованно кожные покровы соединяются с костями. 

Вклад каждой анатомической структуры в соединение бедра и таза зависит от ее упругости и прочности. Каждый из элементов, участвуя в соединении, разгружает другие. Отсутствие одного из них, его повреждение, уменьшение его упругости или повышение эластичности увеличит нагрузку на смежные с ними. Это в свою очередь, повлечет за собой увеличение в них действующих напряжений и неизбежно вызовет изменение в их строении.

---

* Другая область человеческого тела, также способная влиять на температуру тела, является шея. Близость расположения к поверхности тела крупных кровеносных сосудов, небольшой мышечный массив и толщина подкожной жировой клетчатки предрасполагает к быстрому охлаждению крови протекающей по сосудам шеи. Охлаждение крови возможно не только снаружи, но и изнутри, например, при вдыхании холодного воздуха, или же при приеме холодной жидкости!

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

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

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика