8.7 Об
остеоархитектонике
Общеизвестно,
что механический фактор влияет на живые системы, которые способны к нему
приспосабливаться. Однако до сих пор было неизвестно, к какой именно
характеристике механического фактора происходит адаптация. С нашей точки зрения
живые системы приспосабливаются к уровню среднесуточных напряжений,
они способны его отслеживать и даже изменять. Из термина «среднесуточное
напряжение» явствует, что это есть среднее напряжение, рассчитанное за сутки.
Сутки являются оптимальным наименьшим из наиболее стабильных природных ритмов
на протяжении многих миллионов лет, в течение которых формировалась жизнь на
Земле.
Для
каждой точки принадлежащей живой системе существует некий оптимальный уровень
среднесуточных напряжений. Он определяется механическим фактором, в соответствии
с которым формируются и функционируют живые системы. Под механическим фактором
мы понимаем совокупность всех механических воздействий на живую систему, он
является полноправным фактором внешней среды. При некоторых обстоятельствах,
уровень оптимальных среднесуточных напряжений, порожденный механическим фактором,
может не совпадать с величиной фактических среднесуточных напряжений. Тогда
между ними возникает разность, названная нами биоэффективным напряжением.
Именно появление биоэффективных напряжений в органах и тканях живых систем
индуцирует в них биологические процессы. Это явление, названо нами биоиндукцией.
Оно наблюдается как в норме, так и при патологии во всех без исключения живых
системах.
Зависимость между
биоэффективными напряжениями и биологическими процессами определяется
выявленной нами неизвестной ранее закономерностью названной - законом
биоиндукции. Он гласит - появляющиеся в живых системах биоэффективные напряжения,
представляющие собой разность между фактическими и оптимальными среднесуточными
напряжениями, индуцируют биологические процессы, нивелирующие их по принципу
отрицательной обратной связи, а неликвидируемые биоэффективные напряжения
приводят к повреждению живых систем. Иными словами, живые системы, при
появлении в них биоэффективных напряжений, стремятся их ликвидировать. Одним из
вариантов может быть изменение режима функционирования. Однако чаще всего,
порожденные в живой системе биологические процессы, изменяют ее строение. При
этом может происходить как коррекция уровня фактических среднесуточных
напряжений, так и оптимальных, в ряде случаев и то, и другое одновременно. Рост
и развитие живой системы в онтогенезе определяется именно этой закономерностью,
так же как и те изменения, что наблюдаются при патологии (Архипов-Балтийский
С.В., 2004).
Иллюстрацией связи
между потоками внутренних сил, существующих в тканях, и их строением является
архитектоника костей образующих ТБС. Изучая их внутреннее устройство можно обнаружить
подтверждения наших представлений как о функции СГБ, так и о влиянии
биоэффективных напряжений на строение элементов живой системы.
Трабекулярные системы проксимального конца бедренной
кости издавна привлекали к себе внимание клиницистов, биомехаников и
рентгенологов. В них виделось отражение действенности законов трансформации
костной ткани и высочайшая целесообразности организации живого. Рентгеновский
метод позволил изучать структуру кости in vivo, и в динамике. Рассечение кости
стало менее значимым и порой даже ненужным (Рис.63).
 |
| Рис.63. Рентгенограмма проксимального отдела бедренной кости, на которой четко выявляются трабекулярные системы и зоны разрежения спонгиозного вещества. |
В трабекулярной системе
спонгиозного вещества верхней части бедренной кости принято выделять три
основные системы костных балок. Они обычно отчетливо видны на стандартных
рентгенограммах области ТБС, выполненных в переднезадней проекции.
Архитектоника проксимального конца бедра отвечает особенностям функциональной нагрузки.
Максимального развития системы костных трабекул достигают к 25 годам. Первый
ансамбль состоит из трабекул, идущих от дуги Адамса по направлению к ГБК, противодействующий
изгибу и сжатию ШБК в вертикальном направлении. Второй – представляет
дугообразный пучок, направляющийся от основания большого вертела внутрь к ГБК и
малому вертелу, противостоит сжатию со стороны приводящих мышц и растяжению отводящих.
Он как бы противостоит растяжению и разрыву верхнего отдела ШБК. Третий
ансамбль костных пластинок возникает из компактного вещества дуги Адамса и
направляется к большому вертелу, противодействуя силам сжатия. Кроме этого, в
ШБК на рентгенограмме определяются так называемые слабые места – треугольник Варда
(Ward) и участок Вольфа (Wolf), первый появляется к 5 годам, второй к 8–10 (Мирзоева
И.И. и соавт., 1976). M.Harty (1984) также указывает на наличие
двух треугольных участков, обедненных костными трабекулами. Один из них он
именует треугольник Варда, а второй, в области нижнего полюса ГБК, - участок
Бебкока. Последний ограничен снаружи первой системой трабекул, снизу
субхондральной костной пластинкой. Внутренней его стороной является медиальная
часть второй системы трабекул (Рис.63).
В.А.Дьяченко (1954) также выделяет три системы
трабекул верхнего конца бедренной кости, аналогичной ориентации. Однако автор
дает им иные названия, связанные с их «назначением». Первый ансамбль трабекул
именуется «перекладины сжатия». Вторую систему называет «перекладины
растяжения», а третью «нейтральные» перекладины». При наличии третьего вертела
обычно наблюдается и особое построение трабекул в верхнем конце бедренной
кости.
N.Rydell (1966) в
проксимальном отделе бедренной кости выделяет три системы трабекул:
латеральную, медиальную и дугообразную. Первая начинается от нижнего контура
ШБК и направляется в верхний полюс ГБК, вторая начинается от подвертельной области,
следует по дуге в верхней половине ШБК и, проходя через центр ГБК, заканчивается
в нижнем ее секторе. Третья система следует через центр ГБК, заканчивается в
нижнем ее секторе. Bourgery (1832) описал внутреннюю архитектуру ШБК,
а также ГБК и утверждал, что трабекулярная система увеличивает прочность кости.
Он чувствовал, что средняя трабекулярная система несет груз, действующий на ГБК
через ШБК к кортикальному слою диафиза. Он также описал два треугольника,
сформированные различными трабекулярными системами, средний, позже был назван
треугольником Варда.
Согласно P.Maquet (1985) существует пять основных
групп трабекул проксимального конца бедренной кости, которые обеспечивают
несущую способность ГБК и ШБК и иллюстрируют распределение основных напряжений
в них (Мителева З.М., 1988).
A.M.Pankovich (1983) также описывает пять групп трабекул проксимального конца бедренной кости. Первая группа трабекул сжатия соответствует первой системе трабекул. Вторая группа трабекул сжатия соединяет малый и большой вертелы и соответствует третьей системе трабекул. Группа трабекул большого вертела, следующая от вершины, вертела к его основанию приблизительно параллельно длинной оси бедра. Первая группа трабекул растяжения – соответствует второй системе трабекул. Вторая группа трабекул растяжения параллельна и расположена ниже вышеозначенной, и не заходит в область ШБК.
Рис.64. Изображение трабекулярных систем
проксимального отдела бедра и таза (см. Bombelli R., 1993).
Как можно отметить, исследователи архитектоники проксимального отдела бедра выделяют различное число систем трабекул. Отличается представления о ходе трабекул, и их название. Здесь мы приведем несколько рисунков иллюстрирующих существующую палитру мнений (Рис.64, 65, 66, 67).
Рис.65. Изображение трабекулярных систем проксимального отдела бедра (см. Strange F.G.St.C., 1965).
Выше было показано, что в ортостатическом одноопорном положении благодаря присутствию СГБ, нагруженной оказывается в основном нижние сектора ГБК и ВВ. По мнению же В.А.Неверова, В.А.Шильникова (1991) и других исследователей, наиболее нагруженными являются верхние отделы сустава. Данной нагрузкой, действующей на ГБК сверху вниз большинство авторов и пыталась объяснить расположение трабекул проксимального отдела бедра. Вместе с тем А.М.Соколовский, А.С.Крюк (1993) указывали, что строение проксимального отдела бедренной кости, почти вся ткань, которой испытывает не сгибание, а сжатие, не соответствует теории о приспособлении шейки к действию сгибающей силы.
Рис.66. Изображение трабекулярных систем проксимального отдела бедра (см. Laros G.S., 1983).
Архитектоника проксимального конца бедренной кости нами была изучена на серии рентгенограмм ТБС, выполненных в переднезадней проекции. На большинстве из них четко выявлялись все три основные системы костных балок. Сопоставляя направления потоков внутренних сил, возникающих в проксимальном конце бедра и таза, в положении стоя на одной ноге, можно обнаружить их совпадение с ориентацией трабекул костей (Рис.68).
Рис.67. Изображение трабекулярных систем проксимального отдела бедра (см. Pankovich A.M., 1983).
В ГБК можно выделить
три системы костных балок. Прежде всего, это часть первой системы трабекул
проксимального конца бедра. Она следует от дуги Адамса вверх и внутрь,
заканчиваясь веерообразно в верхневнутреннем отделе ГБК. Вторая система трабекул
следует от нижневнутреннего сектора ГБК по дуге, пересекает в центре ГБК первую
систему костных балок и переходит в дугообразный пучок костных балок верхнего
отдела ШБК. Трабекулы третьей системы ГБК, это мелкие костные балки
перпендикулярные суставной поверхности. Они располагаются вблизи от суставной
поверхности кнаружи и медиальнее от перечисленных выше двух систем. Данные
трабекулы есть не что иное, как отражение равномерного сжатия ГБК. Они своего
рода материализация векторов нормальных напряжений всегда перпендикулярных нагруженной
сферической поверхности.
 |
| Рис.68. Схематичное изображение области тазобедренного сустава при одноопорном ортостатическом положении. Дугообразной стрелкой показано вращение таза во фронтальной плоскости относительно центра тазобедренного сустава под действием силы тяжести (Р), приложенной к ОЦМ, чему противодействует сила реакции (F) связки головки бедра. В означенной ситуации таз опирается на нижний сектор головки бедренной кости. Наблюдается совпадение хода трабекул первой системы (I) проксимального конца бедренной кости с трабекулами верхнего сектора вертлужной впадины, а так направления хода трабекул второй системы (II) с трабекулами верхней ветви лобковой кости (М – медиальная часть трабекул второй системы, L – латеральная часть трабекул второй системы). Натягиваемый подвздошно-большеберцовый тракт (tit) воздействует на проксимальный конец бедренной кости с силой ориентация, которой совпадает с третьей системой трабекул (III). Направление хода трабекул четвертой системы (IV) совпадает с направлением действия средней ягодичной мышцы (mgm) и латеральной головки четырехглавой мышцы бедра (mvl). |
С нашей точки зрения первая система костных балок проксимального конца бедренной кости есть материализация мощного вертикального потока внутренних сил, возникающего при давлении верхнего сектора ВВ на верхний сектор ГБК. Сила, действующая на ГБК сверху - вниз максимальна в двухопорном ортостатическом положении, при переходе из двухопорного в одноопорное положение, а также в одноопорном ортостатическом положении без наклона таза в неопорную сторону, иными словами, без замыкания ТБС посредством СГБ.
Изучение рентгенограмм
ТБС выполненных с максимальным приведением бедра в ТБС обнаруживает совпадение
хода трабекул первой системы с трабекулами верхнего сектора ВВ. Создается
ощущение, что трабекулы первой системы, неким образом миновав суставную щель,
входят в костное вещество ВВ. Трабекулы ее верхнего сектора также можно
рассматривать как материализацию векторов нормальных напряжений, действующих в
верхнем секторе ВВ. Данные трабекулы представляют собой единый поток внутренних
сил, следующий из бедра в таз, который оказался пересеченным суставной щелью.
Нами обращено внимание
на отсутствие внятных объяснений в современной научной литературе происхождения
трабекул второй системы. В частности, остается необъяснимым существование
костных балок в нижневнутреннем секторе ГБК. Неоднозначно также трактуется
функция каждой из систем трабекул проксимального отдела бедра, и испытываемая
ими нагрузка.
В отношении первой
системы трабекул разногласий практически не отмечается. Ее происхождению авторы
уделяют, как правило, много внимания и успешно объясняют ее генез сжатием
костного вещества (Ревенко Т.А.,1968; Мирзоева И.И. и соавт., 1976). Касательно
значения и возникновения второй системы, в текстах отмечается много неопределенностей.
Отдельные исследователи считают, что второй ансамбль костных пластинок
проксимального конца бедренной кости противостоит растягиванию и разрыву
верхнего отдела ШБК (Ревенко Т.А.,1968). Согласно же точки зрения З.М.Мителевой
и соавт. (1984), по медиальной стороне ШБК всегда существуют сжимающие
напряжения, а по латеральной стороне имеются как сжимающие, так и
растягивающие. При этом губчатая часть ГБК и ШБК мало участвует в передаче
нагрузки.
Мнение о том, что
вторая система трабекул проксимального конца испытывает растягивающее усилие –
доминирует в специальной литературе. Действительно, представляя проксимальный
отдел бедра в виде асимметрично нагруженного кронштейна, можно согласиться с
данной точкой зрения. Если нагрузка действует на ГБК сверху, то латеральную
часть дуги трабекул второй системы справедливо рассматривать как пучок костных
балок, изогнутых под влиянием силы тяжести.
На качественных переднезадних рентгенограммах ТБС, особенно у лиц среднего и молодого возраста, выявляется не только латеральная часть трабекул второй системы, но и ее медиальная часть, располагающаяся медиальнее центра ГБК (Рис.69, 70). Медиальная часть трабекул второй системы следует от центра ГБК по дуге вниз, занимая нижневнутренний ее сектор. Изучение аксиальных рентгенограмм ТБС, и проксимального отдела бедра позволяет выявить отклонения медиальной части пучка трабекул второй системы кпереди. Исходя из современных представлений об условиях нагрузки проксимального конца бедренной кости, невозможно объяснить ни само наличие медиальной части второй системы трабекул, ни его отклонение вниз – внутрь и отчасти вперед.
Рис.69. Вторая система трабекул проксимального конца бедренной кости (см. Garbe S., 1998).
Анализируя условия
замыкания ТБС в одноопорном ортостатическом положении, мы показали, что
наиболее нагруженным являются нижние сектора ГБК и ВВ. Это происходит
исключительно благодаря наличию СГБ, которая при своем натяжении, преобразует
ТБС в подобие рычага второго рода. Сила тяжести, приложенная к ОЦМ, стремится вызвать
сгибание тазовой кости в КПС. Сила же реакции СГБ, задействованной в одноопорном
ортостатическом положении, наоборот пытается вызвать разгибание тазовой кости.
Соответственно ось вертлужного канала, а значит и ВВВ, приобретает направление
близкое к отвесному (Рис.61). Кроме этого, в одноопорном ортостатическом положении
наблюдается поворот тазовой кости кнаружи в опорную сторону и ШБК кпереди.
Отсюда нагруженным оказывается не только нижний сектор полулунной поверхности,
но и передняя часть полулунной поверхности, располагающаяся кпереди от ВВВ.
Прижатие ГБК к полулунной поверхности обуславливает появление двух сил реакции.
Одна из которых направлена снизу – вверх, изнутри – кнаружи и лежит в
приблизительно во фронтальной плоскости, а другая имеет направление снизу –
вверх, изнутри - кнаружи, спереди – назад. Данные силы порождают в
сочленяющихся костях два, им сонаправленных, потока внутренних сил,
соединяющихся в центральной части ГБК. Своего рода материализацией этих потоков
внутренних сил и является часть второй системы трабекул располагающаяся в
медиальном отделе ГБК. Костные балки этой системы находятся в точном
соответствии с расчетными векторами нормальных напряжений. Данные
рентгенологические наблюдения еще раз доказывают, что нижние отделы ТБС
являются опорными. Здесь однозначно можно утверждать, что медиальная часть
второй системы трабекул проксимального конца бедренной кости — это следствие
действия сил сжатия, а не растяжения как представлялось до сих пор.
 |
| Рис.70. Трабекулярные системы проксимального отдела бедра. Явственно видно, что вторая система трабекул оканчивается в нижнем секторе головки бедренной кости. |
На рентгенограммах ТБС,
выполненных с приведением бедра, отмечается совпадение хода трабекул
медиального отдела второй системы и трабекул тела и верхней ветви лобковой
кости, ориентированных параллельно длинной оси последней. Как и в случае с
первой системой, трабекулы второй системы проксимального конца как бы
продолжаются в тазовой кости, прерываясь суставной щелью ТБС. В двухопорном
ортостатическом положении нагружен верхний сектор ВВ, а значит подвздошная
кость. Приведение бедра и наклон таза в неопорную сторону, наблюдающийся в
одноопорном ортостатическом положении обуславливает нагрузку лобковой и
седалищной кости. В этой позе один поток внутренних сил из ГБК продолжается в тело
и ветвь седалищной кости, а другой входит в тело и верхнюю ветвь лобковой.
Думается, что само существование означенных костей есть прямое следствие нагрузки
нижних секторов ВВ. Рассматриваемые потоки внутренних сил материализуются в
области таза костным веществом, организуют его внутреннее строение.
Все это, с одной
стороны, доказывает функцию СГБ как элемента замыкающего ТБС во фронтальной
плоскости, так и наличие влияния потоков внутренних сил на строение костной
ткани. На рентгенограммах, выполненных при приведении бедра, можно получить
наглядное представление о направлении потоков внутренних сил в одноопорном
ортостатическом положении. Таким образом, в одноопорной позе, поток внутренних
сил следует от седалищной кости и верхней ветви лобковой кости через ее тело,
минует суставную щель, входит в передненижний сектор ГБК, поднимается через ее
центр и, как бы отражаясь от верхнего кортикального слоя ШБК, плавно
отклоняется вниз и кнаружи.
Одним из косвенных
подтверждений сжатия именно нижних секторов ГБК и ВВ в одноопорном
ортостатическом положении являться и ширина суставной щели. На переднезадних
рентгенограммах ТБС можно отметить, что рентгенологическая суставная щель в
нижнем секторе, обычно более чем на
Третья система трабекул
проксимального конца бедра представляется материализацией потока внутренних
сил, порожденного давлением на большой вертел подвздошно-большеберцового тракта
(Рис.68). В одноопорном ортостатическом положении сила его давления даже
несколько больше чем в двухопорном. Это связано с активностью отводящих мышц,
которые контролируют напряжения в СГБ. Большее усилие развивает и подвздошно-поясничная
мышца, приводящая и вращающая бедро кнаружи. Она, как нам думается, также
привносит свой вклад в увеличении напряжений в области внутреннего участка
третьей системы трабекул. Вместе с тем данная мышца играет роль активной растяжки
для ШБК. Ее тяга, до некоторой степени, уменьшает сгибающие ШБК усилия.
Так называемая четвертая система трабекул, располагающаяся в большом вертеле, однозначно следствие растягивающих усилий. Вертел, как известно, растягивается в двух направлениях - вверх и медиально тянут прикрепляющиеся к нему средняя и малая ягодичные мышцы, а вниз латеральная головка четырехглавой мышцы бедра. Это наблюдение свидетельствует, что не только сжатие обуславливает появление трабекул параллельных потокам внутренних сил, но и растяжение костного вещества. Аналогичные выводы можно сделать, изучив расположение трабекул и потоки внутренних сил в надколеннике.
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. Ligamentum capitis femoris - ligamentum incognita. Калининград, 2004. [primo.nlr.ru , aleph.rsl.ru]
Ключевые слова
ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, свойства, анатомия, эксперимент, гистология, синонимы
Морфология и свойства