Капанджи А.И. Нижняя конечность: Функциональная анатомия. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

Общее строение нижней конечности

и ориентация суставных

поверхностей (продолжение)

Схемы внизу страницы является примером «анатоми-

ческой алгебры». Они представляют собой попытку

объяснить последовательное осевое перекручивание

или поворот костей нижней конечности, если смот-

реть сверху.

Поворот бедренной кости представлен на схеме

изображением крайних частей бедренной кости

(рис. 33):

• верхняя часть или шеечно-головчатая А, включаю-

щаяся в себя головку и шейку бедра (синего цвета);

• вместе с дистальным эпифизом и двумя мыщелками

В (красного цвета);

• без поворота, ось шейки бедра b параллельна оси

мыщелков;

• но в реальности ось шейки формирует угол в 30° с

фронтальной плоскостью с;

• поэтому для того чтобы ось мыщелков оставалась

во фронтальной плоскости d, диафиз бедра должен

быть скручен до -30° внутренней ротации, что соот-

ветствует углу наклона кпереди шейки бедра.

Поворот на уровне коленного сустава

Коленный сустав приводит в контакт (рис. 34а) мы-

щелки бедренной кости В (красного цвета) с сустав-

ными ямками С (зеленого цвета). Кажется, что обе

оси должны быть параллельны во фронтальной

плоскости Ь. Но в действительности автоматическая

осевая ротация с приводит к внутренней ротации

большеберцовой кости на +5° при полном разгиба-

нии.

Поворот большеберцовой кости

Большеберцовая кость (рис. 35) схематично представ-

лена суставными ямками большеберцовой кости С

(зеленого цвета) и голеностопным суставом, включа-

ющим блок таранной кости D (коричневого цвета).

Оси этих двух суставных поверхностей не параллель-

ны Ь. Но благодаря повороту большеберцовой кости с

они образуют угол в +25° при наружной ротации.

Результирующая поворотов

Последовательные повороты (рис. 36, схема, вид спе-

реди) по всей длине нижней конечности в итоге равны

нулю: -30°+25°+5°=0. Это приводит к тому, что ось

голеностопного сустава примерно параллельна оси

шейки бедра, примерно при +30° наружной ротации.

Поэтому ось стопы составляет 30° с плоскостью сим-

метрии при вертикальной позе со сдвинутыми пятка-

ми, и таз оказывается сбалансированным (красного

цвета) и симметричным Ь.

При ходьбе вынос конечности кпереди приводит к

движению таза кпереди на той же стороне с. Если

таз поворачивается на 30°, ось стопы направляется

прямо кпереди по направлению движения всего тела,

что создает оптимальные условия для шага.

Суставные поверхности, участвующие

в движениях сгибания и разгибания

То, что основные движения в коленном суставе, а

именно сгибание и разгибание, осуществляются

вокруг поперечной оси, объясняется блоковидностью

сустава. Действительно, суставная поверхность бед-

ренной кости имеет форму блока, точнее говоря, пред-

ставляет собой часть блока (рис. 37), напоминая в ка-

кой-то степени шасси самолета (рис. 38).

Двояковыпуклые мыщелки бедренной кости образу-

ют боковые части блока и соответствуют колесам са-

молета. Спереди (рис. 39) их продолжением являются

блокообразные поверхности бедренной кости. Цент-

ральная часть блока представлена спереди централь-

ной бороздой на поверхности надколенника, а сзади -

межмыщелковой вырезкой (механическая значимость

подобного строения станет ясна позже). Некоторые

авторы описывают коленный сустав как двумьнцелко-

вый. Это правильно с анатомической точки зрения, но

с позиций биомеханики этот сустав, вне всяких сом-

нений, принадлежит к блоковидным, особого типа.

Суставная поверхность большеберцовой кости

имеет соответствующие изгибы и образует два вогну-

тых параллельных желоба, разделенных возвышени-

ем, идущим спереди назад (рис. 40, объемное изобра-

жение, вид сверху и изнутри). Наружный мыщелок

GE и внутренний мыщелок GI лежат в этих желобах

на поверхности S и разделяются возвышением, иду-

щим в переднезаднем направлении, где находятся два

межмыщелковых бугорка. Спереди, если это возвы-

шение продолжить, оно совпадет с вертикальным

гребнем на глубокой поверхности надколенника R, а

две фасетки по обе стороны от него соответствуют

мыщелкам большеберцовой кости. Эти поверхности

имеют поперечную ось I, которая соответствует

межмыщелковой оси II, когда сустав замкнут.

Таким образом, мыщелки большеберцовой кости со-

ответствуют мыщелкам бедренной кости, а межмы-

щелковое возвышение большеберцовой кости -

межмыщелковой вырезке бедренной. Функционально

эти поверхности образуют бедренно-большеберцовый

сустав. Спереди две фасетки надколенника соответс-

твуют блоковой поверхности бедренной кости, а

вертикальный гребень надколенника входит в межмы-

щелковое углубление на бедре. Эти поверхности об-

разуют второй функциональный сустав - бедренно-

надколенниковый. Эти два отдельных функциональ-

ных сочленения входят в состав одного анатомичес-

кого сустава - коленного.

С точки зрения сгибания и разгибания коленный сус-

тав можно прежде всего рассматривать как блоковид-

ную поверхность, скользящую в вогнутых желобах

(рис. 41). Но, как станет ясно позже, на деле ситуация

сложнее.

Суставные поверхности

при осевой ротации

Как только что было описано, суставные поверхности

позволяют только одно движение, а именно сгибание-

разгибание. Действительно, межмыщелковое возвы-

шение большеберцовой кости, располагающееся по

всей длине межмыщелковой вырезки бедра, мешало

бы осевой ротации голени по отношению к бедру.

Чтобы позволить осевую ротацию, суставная по-

верхность большеберцовой кости (рис. 42) должна

видоизмениться таким образом, чтобы уменьшить

протяженность межмыщелкового возвышения и оно

превратилось в стержень. Это было достигнуто пос-

редством сглаживания (рис. 43) концов возвышения, а

средняя часть возвышения, расположенная в межмы-

щелковой вырезке, стала служить стержнем (точкой

вращения), вокруг которого болыпеберцовая кость

может вращаться. Этот стержень представлен межмы-

щелковыми остями большеберцовой кости, кото-

рые образуют латеральный край внутреннего мыщел-

ка и медиальный край наружного мыщелка. Верти-

кальная ось R, по отношению к которой происходит

осевая ротация, проходит через этот центральный

стержень, или, точнее говоря, через медиальную

межмыщелковую ость. Некоторые авторы считают

центральным стержнем крестообразные связки, по-

лагая, что они являются осью ротации в коленном сус-

таве. Такую терминологию нельзя считать правиль-

ной, поскольку стержень предполагает наличие жест-

кой точки опоры, каковым и служит медиальная

межмыщелковая ость. Для крестообразных связок

больше подходит термин центральное звено.

Понять описанное видоизменение суставных поверх-

ностей для обеспечения ротации можно с помощью

механической модели.

Возьмем две детали (рис. 44): верхняя имеет желоб, а

нижняя - выступ. Поскольку желоб и выступ точно

соответствуют друг другу, эти две структуры могут

свободно скользить по отношению друг к другу

(стрелки), но не могут вращаться.

Если срезать концы выступа нижней детали, оставив

нетронутой ее центральную часть и скруглив ее так,

чтобы наибольший диаметр соответствовал ширине

желоба (рис. 45), то мы получим цилиндрический вы-

ступ, представляющий собой стержень, который

можно поместить в желоб на вышележащей поверх-

ности.

Теперь эти две структуры (рис. 46) могут выполнять

два типа движений по отношению друг к другу:

• скольжение центрального выступа вдоль желоба

(верхние стрелки), что будет соответствовать сгиба-

нию/разгибанию;

• повороты выступа в желобе (при расположении в

любой его части) (нижние стрелки), что будет соот-

ветствовать ротации по отношению к продольной

оси конечности.

Форма мыщелков бедренной

и большеберцовой костей

Если смотреть снизу (рис. 47), мыщелки бедренной

кости образуют двояковыпуклые выступы, они более

вытянуты в переднезаднем, чем в поперечном, на-

правлении. Мыщелки не являются строго идентич-

ными: их длинные оси (переднезадние) идут не па-

раллельно, а расходятся кзади. Кроме того, внутрен-

ний мыщелок 1 более выстоит наружу и уже, чем

наружный Е. Между поверхностью блока бедренной

кости и мыщелками проходят мыщелково-блоковые

борозды г, причем внутренняя более отчетлива, чем

наружная.

Межмыщелковая вырезка е лежит на оси межмыщел-

ковой ямки f. Латеральная сторона этой поверхности

выстоит больше, чем медиальная.

Фронтальный срез (рис. 48) показывает, что выпук-

лость мыщелков бедра в поперечной плоскости соот-

ветствует вогнутостям мыщелков большеберцовой

кости.

Чтобы представить себе изогнутую форму мыщелков

бедренной и большеберцовой костей в сагиттальной

плоскости, удобнее обратиться к сагиттальным сре-

зам, сделанным на уровнях аа' и bb' (рис. 48). Такие

срезы на свежей кости достаточно отчетливо показы-

вают очертания мыщелков бедренной и большеберцо-

вой костей (рис. 50, 51, 52 и 53). На них можно уви-

деть, что радиус дуги мыщелков бедра не однороден,

а меняется наподобие спирали.

В геометрии спираль Архимеда (рис. 49) конструи-

руется вокруг точки, называемой ее центром С, так,

что каждый раз, когда радиус R переходит на новый

виток R', его длина соответственно увеличивается.

Спираль мыщелков бедра совсем другая, хотя и здесь

радиусы дуг увеличиваются в переднезаднем направ-

лении с 17 до 38 мм для внутреннего мыщелка (рис. 50)

и с 12 до 60 мм - для наружного (рис. 51). Но эта спи-

раль имеет не один, а несколько центров, лежащих на

спиралях mm' (внутренний мыщелок) и пп' (наруж-

ный мыщелок), поэтому дуга мыщелков представляет

собой спираль спирали, как это показал Фик (Fick), на-

звавший ее эволюционирующей дугой.

С другой стороны, с определенной точки t на краю

мыщелка радиус кривизны начинает уменьшаться, а

именно с 38 до 15 мм в заднепереднем направлении

для внутреннего мыщелка (рис. 50) и с 60 до 16 мм на

поверхности большеберцовой кости (рис. 51).

Переднезадний профиль мыщелков большеберцо-

вой кости (рис. 52 и 53) различен:

• внутренний мыщелок (рис. 52) наверху вогнутый

(центр дуги О лежит наверху), и радиус дуги со-

ставляет 80 мм;

• наружный мыщелок (рис. 53) наверху выпуклый

(центр дуги О' лежит внизу), и радиус дуги состав-

ляет 70 мм.

Таким образом, внутренний мыщелок является двоя-

ковогнутым, а наружный - вогнутым во фронтальной

плоскости и выпуклым в сагиттальной (по результатам

изучения свежих препаратов). Вследствие этого внут-

ренний мыщелок бедренной кости относительно ста-

билен внутри вогнутого внутреннего мыщелка боль-

шеберцовой кости, а наружный мыщелок бедра неста-

билен, так как он «ходит» по выпуклой поверхности

наружного мыщелка большеберцовой кости. Его ста-

бильность при движениях зависит от целостности пе-

редненаружной крестообразной связки LCAE.

Радиусы дуг контактирующих друг с другом мыщел-

ков бедренной и большеберцовой костей не равны,

так что суставные поверхности не конгруэнтны. По

существу, коленный сустав является типичным при-

мером дисконгруэнтности суставных поверхностей.

Обеспечение конгруэнтности возлагается на мениски

(см. стр. 108). Впереди наружного мыщелка (рис. 50,

51) центры 108 лежат на спиралях m'm" (внутренний

мыщелок) и п'п" (наружный мыщелок). В целом ли-

нии, соединяющие эти центры дуги, представляют

собой спирали, лежащие спина к спине, и имеют очень

острую вершину т' и п', что соответствует точке t на

мыщелке, т.е. точке перехода между двумя составляю-

щими мыщелка:

• кзади от точки t часть мыщелка принадлежит бед-

ренно-большеберцовому суставу,

• кпереди от точки t часть мыщелка и поверхность

блока бедренной кости принадлежат бедренно-над-

коленниковому суставу.

Переходная точка t является самой крайней точкой на

мыщелке бедра, способной контактировать с больше-

берцовой костью.

Факторы, определяющие форму

дистального конца бедренной кости

В 1967 г. с помощью механической модели (рис. 54)

я показал, что контуры блока бедренной кости и ее

мыщелков являются геометрическими комплекса-

ми, определяемыми, с одной стороны, взаимодейс-

твием между крестообразными связками и точками их

прикрепления к бедренной и большеберцовой костям,

а с другой - взаимоотношениями между общей связ-

кой надколенника, самим надколенником и поддержи-

вающими связками (см. модель II в конце книги). Ког-

да эту модель приводят в движение (рис. 55), про-

фили мыщелков бедра и блока очерчиваются цепью

последовательных положений мыщелков большебер-

цовой кости и надколенника (рис. 56).

Задняя часть мыщелко-блоковидного профиля,

связанная с большеберцовой костью (рис. 57), очерчи-

вается последовательными положениями (1-5) сус-

тавного плато большеберцовой кости, интимно свя-

занного с бедром передненаружной LCAE (красного

цвета) и задневнутренней LCPI (синего цвета) крес-

тообразными связками. Каждая связка описывает

дугу, центр которой расположен в точке прикрепления

к бедренной кости, а радиус равен длине связки. Та-

ким образом, на последних градусах крайнего сгиба-

ния суставные поверхности расходятся спереди из-за

расслабления передненаружной крестообразной связ-

ки, а задневнутренняя связка при этом натянута.

Передняя надколенная часть мыщелко-блоковид-

ного профиля (рис. 58) очерчивается последователь-

ными положениями (1-5) надколенника, соединенно-

го с бедренной костью поддерживающими связками, а

с большеберцовой - связкой надколенника.

Между передней надколенной и задней большеберцо-

вой частями мыщелко-блоковидного профиля имеется

переходная точка t (рис. 50 и 51, стр. 97), представ-

ляющая собой границу между бедренно-надколенни-

ковым и бедренно-большеберцовым суставами.

Изменяя геометрические взаимоотношения в системе

крестообразных связок, можно проследить целую

«семью» дуг для мыщелков и блока. Это подчеркивает

уникальность каждого коленного сустава. Если судить

с позиций геометрии, то не существует двух одинако-

вых коленных суставов, поэтому так трудно создать

эндопротез, который подходил бы всем. Эндопротезы

могут лишь более или менее точно приближаться к

настоящему коленному суставу.

Те же проблемы возникают и при пластике или эндо-

протезировании крестообразных связок. Например,

если точку прикрепления передненаружной крестооб-

разной связки к большеберцовой кости переместить

кпереди (рис. 59), то окружность, описываемая ее

прикреплением к бедренной кости, также переместит-

ся кпереди (рис. 60); и вследствие этого появится но-

вый мыщелковый профиль, лежащий внутри первич-

ного, что приведет в возникновению некоторой меха-

нической «игры» в суставе с преждевременным изно-

сом суставного хряща.

Позднее, в 1978 г. А. Меншик (A. Menschik) из Вены

подтвердил эти мысли с помощью чисто геометричес-

кого анализа.

Очевидно, что эта теория геометрической детермини-

рованности мыщелко-блоковидного профиля основа-

на на изометрической гипотезе, а именно на посто-

янстве длины крестообразных связок, что не совсем

справедливо. Тем не менее она объясняет многие фак-

ты и помогает разрабатывать новые операции, направ-

ленные на восстановление связок.

Позже П. Фрайн (P. Frain) с соавторами, используя ма-

тематическую модель, основанную на анатомическом

изучении 20 коленных суставов, подтвердил правиль-

ность идеи дуг и множественность центров спон-

танных движений, а также подчеркнул наличие фун-

кциональной связи между крестообразными и боко-

выми связками коленного сустава. Компьютерное

построение векторов скорости в каждой точке контак-

та между бедренной и большеберцовой костями точно

воспроизводит профиль мыщелков.