Рассуждение о морфомеханике. 2.5.9 Ограничители вращательных движений

2.5.9 Ограничители вращательных движений

При максимальном разгибании коленного сустава окольные связки и суставная сумка оказываются натянутыми. Это приводит к сближению суставных поверхностей костей и их заклиниванию менисками, внедряющихся в суставную щель. В качестве других пассивных ограничителей разгибания являются косая подколенная и дугообразная подколенная связки. Важное место в ограничении разгибания так же принадлежит передней крестообразной и передней мениско-бедренной связке. Это объясняется особенностями расположения их точек фиксации к бедренной и большеберцовой кости. При попытке переразогнуть ногу в коленном суставе, происходит удаление противоположных точек крепления указанных связок, а, следовательно, и их натяжение. Кроме этого, натяжение мениско-бедренной связки увлекает в суставную щель передний рог внутреннего мениска, который заклинивает сустав, препятствуя дельнейшему разгибанию. За счет своей упругой эластичности мениск внедряется между мыщелками бедра и большеберцовой кости подобно подпружиненному клину.

a)

b) 
Рис.2.39. а) Схема замыкания коленного сустава в ортостатическом положении, Р – проекция силы тяжести тела, приложенной к ОЦМ, F – противодействующая ей сила реакции передней крестообразной связки, обозначен так же точка контакта сочлененных поверхностей, b) кинематическая схема рычага первого рода возникающего при разгибании коленного сустава.

При полном разгибании в коленном суставе точка контакта суставных поверхностей располагается в переднем его отделе (Рис.2.39, а). Точки же крепления связок оказываются, расположены более дорсально. Натяжение передней крестообразной и окольных связок преобразует сустав в рычаг первого рода (Рис.2.39, b). Сила реакции передней крестообразной связки противостоит силе, стремящейся разогнуть ногу в суставе сверх меры. При разгибании в коленном суставе натягиваются и окольные связки (Рис.2.40). Необходимо отметить, что передняя крестообразная связка, окольные связки и задние отделы суставной сумки имеют такую длину, что натяжение их при разгибании оказывается равномерным. Свою лепту в распределение нагрузки между связками привносит и особая форма суставных поверхностей, контактные напряжения в которых так же оказываются равномерными.

Кроме сумочно-связочного аппарата, разгибанию способны противостоять мышцы сгибатели коленного сустава. К таковым относят двуглавую мышцу бедра, полуперепончатую, полусухожильную, икроножную, подколенную и портняжную мышцы (Жулев Н.М. и соавт., 1999). По данным Р.Д.Синельникова (1972), в сгибании голени принимает участие мышца, натягивающая широкую фасцию бедра и тонкая мышца. Суставная мышца колена и подошвенная мышца, прикрепляются к суставной сумке и так же способны влиять на амплитуду разгибания. Кроме этого, они участвуют в регулировании величин, действующих в сумке и связках напряжений. Сокращение мышц сгибателей в позиции максимального разгибания позволяет снизить уровень напряжений в сумочно-связочном аппарате, в частности передней крестообразной и окольных связках.

Единственным разгибателем коленного сустава является четырехглавая мышца бедра. Активное разгибание в коленном суставе увеличивает напряжение в связочном аппарате, ограничивающем разгибание. Четырехглавая мышца бедра генерирует силу, приводящую к замыканию коленного сустава. 

При сокращении мышц сгибателей в позиции полного разгибания, снижается действующее напряжение в связках. Пассивное разгибание без мышечного регулирования напряжений в сумочно-связочном аппарате, опасно критическим повышением действующих напряжений, что может вызвать то или иное повреждение связок.* Увеличенный объем разгибания в коленном суставе у детей можно объяснить повышенной эластичностью связочного аппарата, свойственной детскому возрасту. Подтверждением этого является избыточное разгибание, наблюдающееся при синдроме гипермобильности для которого свойственно снижение упругости соединительнотканных структур. Все сказанное доказывает тот факт, что основными элементами, замыкающими сустав, являются связки.

Сгибание в коленном суставе ограничивают передние отделы суставной сумки, задняя крестообразная связка, задняя мениско-бедренная связка, а также разгибательный аппарат, включающий связку надколенника, надколенник и четырехглавую мышцу бедра. Дислокация менисков или их повреждение так же может привести к ограничению объема сгибания.

При сгибании происходит натяжение переднего отдела суставной сумки. В дистальном отделе она прикрепляется ниже суставной поверхности большеберцовой кости, а в проксимальном, несколько выше суставной поверхности мыщелков бедра. Натяжение суставной сумки обусловлено удалением дистальной и проксимальной областей ее крепления к костям за счет огибания округлых мыщелков бедренной кости.

Во время сгибания коленного сустава также наблюдается удаление проксимальных и дистальных зон фиксации задней мениско-бедренной и задней крестообразной связок. При этом, дистальная точка крепления задней крестообразной связки и задний рог наружного мениска смещаются кзади и вверх, приводя к натяжению упомянутых связок. Растяжимость их ограниченна, поэтому после достижения ими определенной длины дальнейшее сгибание тормозится. Вследствие того, что задние отделы мыщелков бедра шире передних, сгибание в коленном суставе приводит к смещению менисков в стороны от средней линии. При смещении наружного мениска в латеральном направлении дополнительно натягивается задняя мениско-бедренная связка, область фиксации которой является задний рог мениска.

Снижение уровня напряжений в элементах коленного сустава, ограничивающих сгибание в нем возможно благодаря сокращению четырехглавой мышцы бедра. Действуя через надколенник, мышца натягивает не только его связку, но и часть суставной сумки, увеличивая напряжение в ней. Медиальная и латеральная широкие головки четырехглавой мышцы бедра непосредственно соединены с надколенником и передним отделом суставной сумки, что при их сокращении приводит к дополнительному натяжению последней. Увеличение напряжения в переднем отделе суставной сумке, таким образом, разгружает заднюю крестообразную и заднюю мениско-бедренную связки, а также наружный мениск, снижая в них действующее напряжения. Учитывая то, что суммарный момент мышц сгибателей меньше момента мышцы разгибателя, эффект разгрузки сумочно-связочного аппарата коленного сустава может быть значителен.

С движениями в коленном суставе в сагиттальной плоскости связано вращение голени вокруг вертикальной оси, то есть пронация и супинация. Данный вид вращательных движений осуществляется в большеберцово-менисковом суставе. Они возможны только при сгибании, когда мениски оказываются связанными с мыщелками бедра, а мыщелки большеберцовой кости вращаются относительно менисков. Вертикальная ось, вокруг которой осуществляется пронация и супинация, проходит через внутренние мыщелки большеберцовой и бедренной кости. Соответственно при вращении наблюдается смещение наружного мыщелка большеберцовой кости относительно наружного мыщелка бедра и наружного мениска. Сгибание в коленном суставе увеличивает объем вращения во фронтальной плоскости, что связано с расслаблением окольных связок преимущественно латеральной (Самойлович Э.Ф. и соавт., 1993).

Уменьшение натяжения окольных связок связано со смещением в каудальном направлении горизонтальной оси, вокруг которой происходит сгибание – разгибание. При угле сгибания 90° наружная ротация составляет 40°, а внутренняя ротация 10–30°, в положении разгибания ротация невозможна (Ryf Chr., Weymann A., 1996).**

По данным Б.Бойчева и соавт., (1961), наибольшую величину вращения голени вокруг вертикальной оси можно получить при сгибании голени под углом 70°. Сгибание – разгибание тесно связано с вращением в коленном суставе. Перед завершением полного разгибания происходит наружное вращение голени и внутреннее вращение бедра, а по мере сгибания происходит обратное движение - голень вращается внутрь, а бедро наружу (Самойлович Э.Ф. и соавт., 1993).

Как уже было отмечено выше, при полном разгибании в коленном суставе блокируется вращение вокруг вертикальной оси. Одной из причин является наибольшее краниальное смещение горизонтальной оси вращения, что приводит к максимальному натяжению окольных и передней крестообразной связки. Это в свою очередь обуславливает сжатие между собой суставных поверхностей. Натяжение передней мениско-бедренной связки, наблюдающееся вкупе с передней крестообразной связкой, вызывает тракцию за передний рог внутреннего мениска, который смещается кзади в суставную щель и заклинивает сустав. Кроме этого, натяжение окольных связок и суставной сумки вызывает внедрение тел обоих менисков в суставную щель, усиливая эффект заклинивания.

Сгибание голени деблокирует коленный сустав, создавая возможность для ее вращения вокруг вертикальной оси. Она, как известно, проходит через внутренние мыщелки бедра и большеберцовой кости, поэтому наружный мыщелок большеберцовой кости скользит относительно наружного мыщелка бедра по дуге. Вращение голени внутрь, то есть ее пронация, приводит к удалению друг от друга точек крепления, как передней, так и задней крестообразных связок. Это обстоятельство вызывает их натяжение и ограничивает пронацию.

Вместе с крестообразными связками, при пронации голени, натягиваются передняя и задняя мениско-бедренная связки. Данное обстоятельство обуславливает тракцию за передний рог внутреннего мениска и задний рог наружного мениска, которые внедряются между суставными поверхностями, блокируя их. Скольжение наружного мыщелка большеберцовой кости кпереди совершается вместе с латеральным мениском, задний рог которого устремляется в суставную щель, тормозя дальнейшее движение.

Супинация голени, то есть ее вращение вокруг вертикальной оси кнаружи, приводит к ослаблению натяжения крестообразных и мениско-бедренных связок. Вместе с тем скольжение латерального мыщелка большеберцовой кости относительно бедра кнаружи, приводит к смещению переднего рога латерального мениска в область суставной щели и заклиниванию сустава.

Пронация и супинация сопровождаются натяжением суставной сумки и окольных связок. Удаление друг от друга дистальных и проксимальных областей крепления окольных связок и вызывает их натяжение, препятствуя вращению. Кроме этого, скручиванию подвергается и суставная сумка. Она, будучи соединенная с менисками, способствует их смещению в область суставной щели, что усиливает явление заклинивания.

В качестве мышц, вращающих голень внутрь, называют полусухожильную, полуперепончатую и портняжную, а вращающих ее кнаружи – двуглавую (Синельников Р.Д., 1972). Согласно данным, которые приводит Н.М.Жулев и соавт., (1999), пронация в коленном суставе, кроме перечисленных мышц, обеспечивается тонкой и подколенной мышцами. Напряжение их способно ограничить вращение голени вокруг вертикальной оси.

Мышцы-ротаторы голени позволяют снизить напряжение в пассивных элементах коленного сустава, ограничивающих ротацию. Так мышцы, вращающие голень внутрь способны уменьшить напряжение в элементах, лимитирующих наружную ротацию. Двуглавая же мышца, являющаяся единственным супинатором голени, при своем напряжении разгружает структуры, тормозящие внутреннюю ротацию.

Активные движения в коленном суставе вокруг сагиттальной оси, то есть активное отведение-приведение невозможно (Ryf Chr., Weymann A., 1996). По данным Э.Ф.Самойловича и соавт., (1993) у детей пассивное отведение голени возможно в пределах 5–7°, а приведение еще в большем объеме. Вместе с тем известно, что, внутренний мыщелок бедра больше по размерам наружного. Это обуславливает то, что при сгибании в коленном суставе наблюдается приведение, а при разгибании активное отведение голени. Об этом же сообщает и Э.Ф.Самойлович и соавт. (1993).

Вращательные движения в коленном суставе во фронтальной плоскости, которые можно вызвать у детей в положении разгибания нижней конечности, сопровождаются разобщением контакта суставных поверхностей. Отклонение кнаружи совершается вокруг сагиттальной оси, проходящей в наружном отделе коленного сустава, а девиация внутрь осуществляется вокруг оси, расположенной в его медиальном отделе. Отклонение голени кнаружи происходит с расширением суставной щели во внутреннем отделе сустава и наоборот, отклонение внутрь вызывает увеличение зазора между наружными мыщелками бедра и большеберцовой кости. Вследствие означенного, пассивные движения во фронтальной плоскости в коленном суставе, при разогнутой нижней конечности, больше похожи на опрокидывание чем на вращение. Опрокидывание с отклонением голени внутрь целесообразнее именовать как инверсией, а опрокидывание с отклонением голени кнаружи – эверсией.***

В норме эверсии препятствует большеберцовая окольная связка, внутренний участок суставной сумки и тонкая, портняжная, полусухожильная и полуперепончатая мышцы. Сокращение перечисленных мышц способно уменьшить напряжение в большеберцовой окольной связке, при попытке эверсии, предохраняя ее от разрыва.

Инверсии препятствует малоберцовая окольная связка и наружный отдел суставной сумки. Снизить величины действующих в них напряжений может сокращение двуглавой мышцы бедра, а также ягодичной мышцы и мышцы, напрягающей широкую фасцию бедра. Данные мышцы вплетаются в подвздошно-большеберцовый тракт, который проходит кнаружи от коленного сустава и заканчивается в области наружного мыщелка большеберцовой кости и головки малоберцовой кости.

Наблюдающееся пассивное отклонение голени у детей следует объяснить высокой эластичностью окольных связок и суставной сумки. Опрокидывание наблюдается и при синдроме гипермобильности вызванном недостаточностью соединительной ткани.

---

* Здесь кроется одна из главных причин развития гипермобильности коленного сустава при нарушении иннервации мышц нижней конечности.

** Синонимом наружной ротации является – супинация, синоним внутренней ротации - пронация.

*** Inversio (лат.) – перевертывание, перестановка; eversio (лат.) - опрокидывание, выворачивание. Зачастую в повседневной клинической практике ортопеды-травматологи отклонение голени кнаружи обозначают как варусную девиацию, а к нутрии как вальгусную девиацию.

««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