Рассуждение о морфомеханике. 2.4.4 Мягкотканные структуры бедра и их значение

 

2.4.4 Мягкотканные структуры бедра и их значение

Напряжения действуют и во вспомогательном аппарате мышц. В соответствии с направлением силы, порождаемой мышцей, ориентированы и ее сухожилия. Главные вектора напряжений в сухожилиях параллельные длинной их оси, то же направление имеют и образующие их волокна. Подобная ориентация волокнистых элементов отмечается и в подвздошно-большеберцовом тракте.

В фасциях бедра, испытывающих преимущественно растягивающие нагрузки, вектора действующих в них напряжений в основном касательные и лежат в плоскости фасций. В соответствии с ними ориентированы волокна образующие фасциальные футляры (Рис.2.21).

По мнению В.Н.Шевкуненко, А.М.Геселевич (1935) перемещения органов нашего тела происходят в жировой клетчатке, представляющей собой эластическую среду, там же где движения наиболее выражены, клетчатка уплотняется до образования пластов, называемых фасциями и апоневрозами. 

Утолщенная фасция на наружной стороне бедра, именуемая подвздошно-большеберцовый тракт, имеет ход образующих ее волокон сверху – вниз. В данном же направлении ориентированы вектора напряжений, действующие в них. Их порождают большая ягодичная мышца и мышца, натягивающая широкую фасцию бедра. По передней, задней, и внутренней поверхностям, волокна фасции бедра имеют преимущественно косое и поперечное направление. Подобное расположение волокон позволяет фасциальному футляру адекватно противостоять, растягивающему их изнутри, действию сокращающихся мышц.

Фасции, являющиеся межмышечными перегородками и прикрепляющиеся к бедренной кости, содержат волокна, ориентированные преимущественно перпендикулярно костной поверхности. Это обусловлено тем, что сокращающиеся мышцы, увеличиваясь в диаметре, растягивают фасциальную перегородку, в этой области, именно в данном направлении. Ход волокон фасций можно проследить, расщепляя их при препарировании. Автор наблюдал описанные особенности расположения волокнистых элементов фасций при выполнении различного рода оперативных вмешательств на бедре, а также при патологоанатомических исследованиях.

Думается, что возникновение шероховатой линии бедра следует рассматривать как результат не прямого, а опосредованного действия мышц. Костные гребни выявляются и на наружной поверхности крыла подвздошной кости в местах крепления фасций ягодичных мышц. Фасции, растягиваемые сокращающимися мышцами, порождают в кости напряжения перпендикулярные поверхности кости (нормальные напряжения). Таким образом, порождаемые мышцами напряжения в собственном вспомогательном аппарате влияют на его строение. Волокнистые элементы соединительнотканных структур ориентированы вдоль векторов напряжений, действующих в них. Мышцы способны влиять на внешнюю форму кости через свой вспомогательный аппарат, вызывая ее пластическую деформацию, изменяя ее форму.

Подвздошно-большеберцовый тракт (Мессиа фасция), является крупным пучком волокон в широкой фасции бедра. Он завершается в области латерального мыщелка большеберцовой кости и латеральной губе шероховатой линии бедра (Самусев Р.П., Гончаров Н.И., 1989). Подвздошно-большеберцовый тракт важная составная часть широкой фасции бедра. Он, не только отделяет расположенные под ним мышечные группы от жировой клетчатки, но и еще является аналогом апоневроза – плоского сухожилия. Его толщина в области большого вертела достигает 5 мм, а образующие тракт волокна, имеют продольную ориентацию как у обычного сухожилия. Подвздошно-большеберцовый тракт следует рассматривать как сухожилие, входящее в состав фасции бедра. Сухожилие, к которому прикрепляется даже не одна, а две мышцы - большая ягодичная мышца и мышца, натягивающая широкую фасцию бедра.

F.Pauwels (1948) установил, что натяжение подвздошно-большеберцового тракта уменьшает напряжение в бедренной кости. Проведенные автором теоретические изыскания и поставленные им эксперименты на плоских фотоупругих моделях показали, что тракт, представляет собой растяжку, препятствует изгибу бедренной кости при асимметричных нагрузках, действующих параллельно длинной ее оси. Вместе с тем он влияет на распределение напряжений в кости и их величины. При введении растяжки, имитирующей подвздошно-большеберцовый тракт, значения напряжений в модели кости существенно снижаются на наружной ее стороне в 8.6, а на внутренней в 1.7 раза (Александер Р., 1970).

Бедренную кость окружает значительное число неодинаковых по своему строению мышц, развивающих различные по величине усилия. Это, наряду со сложной формой кости, обуславливает неравномерное распределение в ней напряжений. Думается, что неравномерность распределения напряжений является основной причиной неравномерной прочности, и плотности костной ткани бедра.

Распределение плотности и прочности костной ткани по объему бедренной кости изучали E.Amtmann, H.P.Schmitt (1968). Согласно их исследованиям, наибольшие значения плотности и прочности костной ткани соответствуют внутренней и наружной поверхностям бедренной кости (Образцов И.Ф., Ханин М.А., 1989). По нашему глубокому убеждению, плотность, прочность, внутреннее строение и форма кости непосредственно связаны с напряжениями в ней. Наибольшее же влияние на распределение внутренних сил в кости оказывают мышцы.

Непосредственным доказательством влияния напряжений на строение кости можно считать эксперимент, который поставил П.Ф.Лесгафт. О нем он впервые доложил в 1880 году на заседании Общества русских врачей. У кролика, на шестой день после его рождения, был продольно рассечен подвздошно-большеберцовый тракт. Через два месяца это привело к укорочению и утолщению бедренной кости на стороне операции по сравнению с противоположной конечностью (Лесгафт П.Ф., 1968).

Трактовки данного эксперимента автор не приводит. Нам же думается, что рассеченный продольно подвздошно-большеберцовый тракт сместился с большого вертела медиально, что привело к лишению его точки опоры на бедре. В связи с этим бедренная кость утратила активную растяжку. Ее отсутствие привело к увеличению действующих напряжений в бедренной кости. Следствием этого стало развитие адаптационных процессов, приведших к увеличению диаметра кости и уменьшению скорости ее роста в длину. Как уже отмечалось, дистальный конец подвздошно-большеберцового тракта прикрепляется к наружному мыщелку большеберцовой и головке малоберцовой кости (Кованов В.В., Травин А.А., 1963). Вследствие этого действие подвздошно-большеберцового тракта с прикрепленными к нему мышцами как активной растяжки бедра уравновешивается медиальной связкой коленного сустава и медиальной группой мышц бедра. Сокращение медиальной группы мышц стремится изогнуть бедренную кость, порождая на ее внутренней поверхности напряжения сжатия. При этом на наружной поверхности бедра возникают напряжения растяжения, подобные же напряжения растяжения порождаются и в латеральной связке коленного сустава. Сокращение большой ягодичной мышцы и мышцы, натягивающей широкую фасцию бедра, приводит к натяжению подвздошно-большеберцового тракта. Соответственно на внутренней поверхности бедренной кости и в медиальной связке коленного сустава возникают напряжения растяжения, а на наружной поверхности бедра появляются силы сжатия. Мышцы, прикрепляющиеся к подвздошно-большеберцовому тракту, и медиальная группа мышц, оказываются антагонистами в смысле влияния на напряжения в бедренной кости. Посредством указанных мышц организм имеет возможность активно вмешиваться в уровень действующих напряжений в бедренной кости и связках коленного сустава, регулировать его по своему усмотрению. Причем, повышение уровня напряжений за счет сокращения одной из групп мышц, может быть достигнуто сокращением мышц антагонистов.

Общепринято мышцами антагонистами именовать мышцы, действующие в двух противоположных направлениях. Как правило, подразумевается различие в порождаемом мышцами движении. Касательно случая, рассмотренного нами мышцы, кроме всего прочего, могут быть антагонистами в плане регуляции напряжений в элементах ОДА. Думается, что это вторая по значимости функция мышц, которой пока уделяется незаслуженно мало внимания в научной литературе.

В отличие от подвздошно-большеберцового тракта, составной части широкой фасции бедра, большинство фасций — это пассивные элементы ОДА. Примером подобного же пассивного элемента ОДА может являться и надкостница. Она прочно соединена с костью волокнами Шарпея, проникающими в ее матрикс (Бойчук Н.В. и соавт., 1997). Согласно исследованиям Л.А.Деева, В.В.Куприянова (1979), в местах свободных от прикрепления мышц, надкостница соединена с костью пучками коллагеновых волокон, которые проникают в кость под тем или иным углом. Данная анатомическая особенность обеспечивает достаточно прочное соединение кости и покрывающего ее соединительнотканного футляра – надкостницы.

Коллагеновые волокна надкостницы, ориентированы параллельно длинной оси бедренной кости. Судить об этом можно по тому, что расщепление надкостницы вдоль длинной оси кости гораздо легче, чем поперек. Это может засвидетельствовать каждый, кто когда-либо скелетировал диафиз бедренной кости. Расположение вокруг тела бедренной кости продольных волокон позволяет рассматривать последние как элементы, усиливающие кость, и противостоящие изгибающим нагрузкам. С нашей точки зрения, надкостница, это, прежде всего, важная механически активная часть кости, работающую на растяжение. Именно, в связи с этим она вынесена на периферию тела кости, туда, где растягивающие напряжения максимальны. Предел прочности надкостницы в возрасте до 5 лет 0.69–0.72 кг/мм², и 0.26–0.6 кг/мм² в возрастной группе 25–73 года (Обысов А.С., 1970).

Центрально расположенные части кости испытывают преимущественно сжимающие нагрузки. Вследствие этого здесь бедренная кость образована жесткими элементами – остеонами, оптимально приспособленными к действию сжатия. И на данных примерах прослеживается четкая взаимосвязь между строением элементов ОДА и характером действующих в них внутренних сил. В гибких, эластичных структурах превалируют силы растяжения, в жестких, твердых элементах доминируют силы сжатия.

Мышцы, ограниченные фасциальными футлярами, активно двигаются при своем сокращении. Наибольшая амплитуда подобных движений у мышц с параллельным типом расположения волокон. В тех областях, где движения соприкасающихся мышц происходят с наибольшей амплитудой, между мышечными группами располагаются синовиальные сумки. Одна из самых крупных синовиальных сумок области бедра – вертельная синовиальная сумка большой ягодичной мышцы. В том месте, где указанная мышца прилежит к большому вертелу, наблюдаются наибольшая амплитуда смещений и максимальная сила трения.

Между задней поверхностью подвздошно-поясничной мышцы и передней поверхностью суставной сумки ТБС располагается подвздошно-гребешковая синовиальная сумка. Она в 10% случаев сообщающаяся с полостью ТБС (Кованов В.В., Травин А.А., 1963). В данной области происходит интенсивное трение мышц и суставной сумки, смещение их друг относительно друга с большой амплитудой.

Присутствуют синовиальные сумки в местах контакта средней ягодичной мышцы с верхушкой большого вертела и грушевидной мышцей. Синовиальные сумки имеются под сухожилием малой ягодичной мышцы, между ней и большим вертелом, в месте перегиба через край малой седалищной вырезки внутренней запирающей мышцы. Они встречаются также у места прикрепления грушевидной мышцы к большому вертелу и у начала длинной головки двуглавой мышцы бедра (Кованов В.В., Травин А.А., 1963; Синельников Р.Д., 1972).

Практически во всех перечисленных областях, за редким исключением, мышцы контактируют с близлежащими костями. Действующие в тканях между смещающимися поверхностями касательные напряжения и высокая величина деформации сдвига, обуславливает появление между ними особых видов соединительной ткани – синовии и синовиальной ткани. Можно говорить, что касательные напряжения вызывают с течением времени седиментацию компонентов соединительной ткани. Происходит осаждение волокон и клеток на трущихся поверхностях, между которыми остается жидкая фракция соединительной ткани. Как видно, специфические нагрузки и определенные виды возникающих при этом внутренних сил способны породить процесс метаплазии.

Синовиальные сумки, способствуя снижению трения в контактирующих элементах, уменьшают в них величину касательных напряжений. Кроме этого, синовиальные сумки выступают также в роли компенсаторов перепадов давления в связанных с ними суставах. Соответственно, при повышении давления в суставе, часть находящейся в нем синовии устремляется в близлежащие синовиальные сумки. Это позволяет уменьшить внутрисуставное давление, избежать повышения напряжения в суставной сумке.

Подкожная жировая клетчатка на бедре имеет свои отличия. Так в верхней трети бедра ее ячейки округлой формы, с мощными тяжами первого порядка, расположенными перпендикулярно к коже и более тонкими в противоположном направлении (Дьячкова Г.В., 1994). В субфасциальных областях, где подвижность мышц не столь велика, между ними располагается жировая клетчатка. Ее упруго-эластические свойства способствуют уменьшению трения и локального давления. В местах с незначительной деформацией сдвига и малой величиной тангенциальных напряжений, появляется жировая клетчатка. Механические свойства жировой клетчатки позволяют ей эффективно воспринимать сдвиг, давление и растяжение. Растягивающим усилиям противостоят волокнистые элементы жировой клетчатки. Сдвигающие силы компенсируются полужидким жиром, находящимся в жировых дольках. Силы сжатия гасятся самой жировой долькой, представляющей собой тонкостенное жидкостьсодержащее упруго-эластическое образование. Сжимающие и сдвигающие усилия в жировой клетчатке трансформируются в растягивающие.

Клетчаточные пространства окружают области прохождения крупных сосудов и нервных стволов. Жировая клетчатка уменьшает локальное давление на данные образования благодаря наличию у нее эффекта рассеивания механической энергии. Кроме этого, клетчатка исключает непосредственный контакт нервов и сосудов с подвижными элементами ОДА, а это предотвращает их истирание и повреждение.

««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