Коленный сустав 5 страница

Тест латеральной гипермобильности Буске (Borogquet) проводится при сгибании коленного сустава под углом 60°. При давлении на верхней конец большеберцовой кости с попыткой сместить её книзу и кзади по отношению к мыщелкам бедра ощущается задний скачок, когда стопу ротируют кнаружи. Это пример истинного симптома наружноротационного выдвижного ящика.

Тест на рекурвацию и наружную ротацию можно осуществлять двумя путями, обеспечив хорошее расслабление четырёхглавой мышцы. В положении разгибания нижние конечности приподнимают, удерживая за передний отдел стоп. Поражённая конечность продемонстрирует genu recurvatum и наружную ротацию, которые обусловлены смещением передней бугристости большеберцовой кости кнаружи, задне-наружный подвывих наружного тибиального плато приводит к genu varum.

В положении сгибания одной рукой поддерживайте стопу и, приподнимая её, разгибайте коленный сустав. Другой рукой, лежащей на коленном суставе, пытайтесь уловить задне-наружный подвывих большеберцовой кости, манифестирующийся как genu recurvatum, genu varum и латеральное смещение передней бугристости большеоерцовой кости.

Все эти исследования затруднены, если больной напряжён, но легко осуществляются под наркозом.

Мышцы разгибатели коленного сустава

Четырёхглавая мышца бедра является разгибателем коленного сустава. Это мощная мышца. Площадь среза в её активной части равна 148 см², она сокращается на 8 см и развивает силу эквивалентную 42 кг. Она втрое сильнее сгибателей, что и следовало ожидать, т.к. эта мышца вынуждена противодействовать силе тяжести. Но мы уже знаем, что при гиперэкстенэии в коленном суставе четырехглавая мышца не нужна для поддержания прямостояпия, но, как только начинается сгибание, она немедленно включается в действие, чтобы предупредить падение.

Как следует из ее названия, четырехглавая мышца (рис. 15) имеет 4 мышечных брюшка, прикрепляющихся с помощью общего сухожилия к передней бугристости большеберцовой кости. Это три односуставные мышцы: промежуточная (1), латеральная (2) и медиальная (3) широкие и одна двусуставная: прямая (4), очень специфическую функцию которой мы рассмотрим дальше.

Эти три односуставные мышцы являются исключитильно экстензорами коленного сустава, но выполняют и ещё кой-какую функцию. Следует упомянуть, что медиальная мышца является более мощной и простирается более дистально, чем латеральная и благодаря своему относительному преобладанию контролирует боковой вывих надколенника. В норме сбалансированное сокращение этих широких мышц создаёт результирующую силу, действующую кверху по продольной оси бедра, но при диасбалансе этих мышц, если, например, латеральная мышца преобладает над неполноценной медиальной, надколенник переместится кнаружи. Это один из механизмов, привычного вывиха надколенника, который всегда бывает латеральным, можно устранить эту тенденцию путём избирательного укрепления медиальной широкой мышцы.

Надколенник – это сезамовидная кость, окутанная экстензорным сухожилием коленного сустава; его функция заключается в том, чтобы повышать эффективность действия четырёхглавой мышцы, перемещая кпереди линии действия её тяги. Это можно понять при изучении диаграммы сил с надколенником и без него.

Сила Q четырёхглавой мышцы, действующая на надколеннин (рис. 216) модет быть разложена на два вектора: силу Q₁, действующую в направлении оси сгибания/разгибания и стремящуюся прижимать надколенник к бедренной кости, и силу Q₂, действующую по линии связки надколенника. Эта сила Q₂, воздействующая на бугристость большеберцовой кости, также может быть разложена на два перпендикулярных друг другу вектора: силу Q₃, действующую в направлении оси сгибания/разгибания и удерживающую в контакте бедренную и большеберцовую кости, и тангенциальную силу Q₄, представляющую собой компонент, эффективно участвующий в разгибании, под действием которого большеберцовая кость перемещается кпереди под бедренной.

Представим себе, что надколенник был удалён – выполнена пателлоэктомия. Будем рассуждать, как раньше (рис. 217). Сила Q (предположим, что она равна прежней силе Q) действует тангенциально к пателлярной поверхности бедренной кости и прямо по отношению бугристости большеберцовой. Поэтому её можно разложить на два вектора: Q₅, который прижимает большеберцовую кость к бедренной, и Q₆ – компонент, эффективный для разгибания. Обратите внимание на то, что тангенциальный компонент Q₆ относительно ослаблен, а центростремительный компонент Q₅ сравнительно усилен.

Теперь сравним эффективные силы в этих двух ситуациях (рис. 218) и отчётливо увидим, что Q₄ на 50% больше Q₆, тем самым становится ясно, что надколенник, приподнимая сухожилие четырёхглавой мышцы, как на козлах, увеличивает её эффективность. Также становится ясно, что при отсутствии надколенника сила коаптации Q₅ увеличивается, но этому благоприятному эффекту противодействует уменьшение амплитуды сгибания вследствие укорочения сухожилия разгибателя и повышенная подверженность травмам. Таким образом, надколенник является очень важным механическим элементом, поэтому к его удалению стараются прибегать как можно реже и эта операция пользуется дурной репутацией.

Физиологические функции прямой мышцы бедра

Прямая мышца обеспечивает 1/5 общей силы четырёхглавой мышцы и сама по себе не может вызвать полное разгибание. Но её двусуставная природа придаёт ей особую значимость.

Поскольку она проходит кпереди от оси сгибания/разгибания тазобедренного и коленного суставов, она одновременно является сгибателем бедра и разгибателем голени (рис. 220), но её эффективность в роли разгибателя коленного сустава зависит от положения тазобедренного, а её действие в роли сгибателя бедра зависит от положения коленного сустава. Это объясняется тем фактом (рис. 219), что расстояние между передне-верхней остью подвздошность кости (а) и верхним краем пателлярной поверхности бедра короче, когда бедро согнуто (ас), чем когда оно разогнуто (аb). Это разница (е) обеспечивает относительное удлинение мышцы, когда тазобедренный сустав согнут и коленный сгибается под действием веса голени (II). В этих обстоятельствах широкие мышцы более эффективны в разгибании коленного сустава (III), чем прямая, уже расслабленная благодаря сгибанию бедра.

С другой стороны, если тазобедренный сустав разогнут (IV) из исходного положения (I), то расстояние между точками прикрепления прямой мышцы (аd) увеличивается на (f), и это растягивает прямую мышцу и повышает её эффективность, например, при относительном укорочении конечности. Это происходит также при беге и ходьбе, когда находящаяся сзади конечность отрывается от земли (рис. 223): ягодичные мышцы разгибают тазобедренный сустав, а коленный и голеностопный остаются в согнутом положении. В этих условиях четырёхглавая мышца оказывается в наиболее выгодном положении из-за повышенной эффективности прямой мышцы. Таким образом, большая ягодичная мышца является антагонистом-синергистом прямой мышцн бедра – антагонистом на уровне тазобедренного и синергистом – на уровне коленного сустава.

Когда далее конечность выносится кпереди (рис. 222), а таз временно опирается на другую ногу, прямая мышца сокращается, обеспечивая одновременно сгибание в тазобедренном и разгибание в коленном суставах. Тем самым, прямая мышца бедра, будучи двусуставной, полезна на обеих фазах шага – при толчке стоящей сзади конечности и при выносе конечности вперед.

При переходе от ползания к вертикальной ходьбе прямая мышца бедра играет важную роль, поскольку это единственная составная часть четырёхглавой мышцы, которая сохраняет свою эффективность на протяжении всего движения. При разогнутом коленном суставе бедро разгибается под действием большой ягодичной мышцы, что натягивает прямую мышцу в точке ее начала, тем самым обеспечивая её константную длину уже на начальных стадиях сокращения. Здесь мы опять наблюдаем, как сила, генереруемая мощной мышцей у начала конечности (большой ягодичной мышцей), воздействует на более дистальную точку (коленный сустав) через двусуставную мышцу (прямую мышцу бедра).

И наоборот, сгибание в коленном суставе, обусловленное сгибателями голени, способствует сгибанию в тазобедренном под действием прямой мышцы, что используется при прыжках с согнутыми в коленях ногами (рис. 221). Таким образом, прямая мышца принимает немалое участие в сгибании тазобедренного сустава. Это ещё один пример антагонизма-синергизма между сгибателями голени, которые сгибают коленный и разгибают тазобедренный сустав, и прямой мышцей бедра, которая сгибает тазобедренный и разгибает коленный сустав.

Мышцы сгибатели коленного сустава

Эти мышцы находятся в заднем футляре бедра (рис. 224), это сгибатели голени – прямая мышца бедра (1), полусухожильная (2), полуперепончатая (3) и три мышцы, прикрепляющиеся к внутренней поверхности большеберцовой кости – тонкая (4), портняжная (5), полусухожильная (также часть сгибателей голени) и подколенная мышца. Икроножная мышца (6 и 7) практически бесполезна как сгибатель коленного сустава, но является мощным разгибателем голеностопного.

Тем не менее икроножная мышца является мощным стабилизатором коленного сустава, она сокращается на активной фазе шага, когда коленный и голеностопный суставы разгибаются одновременно, и выносит мыщелки вперёд. Она является антагонистом-синергистом четырёхглавой мышцы бедра.

Все эти мышцы двусуставные за двумя исключениями: короткая головка бицепса и подколенная мышца односуставные. Двусуставные сгибатели голени одновременно разгибают тазобедренный сустав и их воздействие на коленный зависит от положения тазобедренного сустава.

Портняжная мышца (5) является сгибателем, абдуктором и наружным ротатором бедра и в то же время сгибателем голени.

Тонкая мышца (4) – это прежде всего аддуктор и дополнительный сгибатель бедра, она также сгибает коленный сустав и участвует во внутренней ротации голени.

Названные мышцы одновременно являются разгибателями тазобедренного и сгибателями коленного сустава и их воздействие на коленный сустав зависит от положения тазобедренного (рис. 225). Когда тазобедренный сустав сгибается, расстояние (аb) между точками прикрепления этих мышц прогрессивно увеличивается, поскольку центр тазобедренного сустава (О), вокруг которого ротируется бедро, не совпадает с точкой (а), вокруг которой поворачиваются сгибатели голени. Тем самым, чем больше сгибание в тазобедренном суставе, тем больше относительное укорочение этих мышц и тем более они натягиваются.

При сгибании в тазобедренном суставе на 40° (II) относительное укорочение мышц можно частично компенсировать пассивным сгибанием в коленном суставе (аb = аb'). Однако, когда сгибание в тазобедренном суставе достигает 90° (III), относительное укорочение мышц не удаётся компенсировать полностью, согнув коленный сустав даже на 90° (f = "резидуальное" укорочение). Если флексия в тазобедренном суставе превышает 90° (IV), чрезвычайно трудно удержать коленный сустав в положении полного разгибания (рис. 226): величина относительного укорочения (g) абсорбируется эластичностью сгибателей голени, которая у нетренированных лиц существенно уменьшается. Когда сгибатели голени растягиваются под влиянием сгибания в тазобедренном суставе, их эффективность в качестве сгибателей коленного сустава увеличивается. Так, при восхождении на гору (рис. 227), когда одна нижняя конечность выносится вперёд, сгибание в тазобедренном суставе повышает эффективность сгибателей голени. И наоборот, разгибание в коленном суставе способствует флексорному влиянию этих мышц на тазобедренный сустав. Это происходит, когда мы пытаемся выпрямить наклонённое вперед туловище (рис. 226) и когда при восхождении выносим вперёд находившуюся сзади ногу.

Если тазобедренный сустав максимально разогнут (рис. 225, часть V), сгибатели голени демонстрируют относительное удлинение (3) и отчасти утрачивают свою эффективность (рис. 13) как сгибители коленного сустава.

Общая сила, продуцируемая сгибателями, эквивалентана 15 кг, т.е. составляет около 1/3 силы четырёхглавой мышцы бедра.

Ротаторы коленного сустава

Сгибатели одновременно являются ротаторами коленного сустава, их можно разделить на две группы в зависимости от места их прикрепления (рис. 228). Те, что прикрепляются кнаружи (А) от вертикальной оси ХХ' ротации коленного сустава, являются наружными ротаторами (рис. 231), это двуглавая мышца бедра и напрягатель широкой фасции (2). Оказывая тягу на наружную часть тибиального плато кзади (рис. 229), они заставляют большеберцовую кость ротироваться таким образом, что кончики пальцев стоп начинают смотреть более кнаружи. Напрягатель широкой фасции является единств-венным флексором и наружным ротатором, когда коленный сустав согнут; когда он полностью разогнут, эта мышца утрачивает ротирующее действие и становится экстензором, т.е. помогает "замкнуть" коленный сустав в положении разгибания. Короткая головка бицепса (рис. 232, 1') является единственным односуставным наружным ротатором, и положение тазобедренного сустава никак не сказывается на ее функции.

Мышцы, прикрепляющиеся кнутри (В) от вертикальной оси ХХ' ротации коленного сустава, являются внутренними ротаторами (рис. 231) – это портняжная (3), полусухожильная (4), полуперепончатая (5), тонкая (6) и подколенная (рис. 232, 7). Осуществляя тягу кзади за внутреннюю часть тибиольного плато (рис. 230), они заставляют голень ротироваться так, что пальцы смотрят кнутри. Они также противодействуют наружной ротации при согнутом коленном суставе, тем самым защищая капсулу и связки при резких поворотах в сторону, противоположную опорной конечности.

Подколенная мышца (рис. 234, вид сзади) является единственным исключением из этого общего правила распределения мышц. Её сухожилие отходит от подколенной бороздки на наружной стороне наружного мыщелка бедра и вскоре входит в суставную капсулу – всё ещё за пределами синовиальной оболочки – и далее идёт между наружной боковой связкой и наружным мениском (рис. 232). Она посылает фиброзное растяжение к заднему краю наружного мениска и затем выходит из капсулы под прикрытием крестообразной связки (рис. 147), прикрепляясь вторым концом к задней поверхности верхнего конца большеберцовой кости. Её действие можно легко представить себе, глядя на рис. 233, на котором показана суставная поверхность большеберцовой кости, если смотреть на неё сверху. Подколенная мышца (чёрная стрелка) тянет заднюю часть тибиального плато латерально.

Хотя она лежит кзади от коленного сустава, подколенная мышца является разгибателем. При сгибании точка её прикрепления смещается кверху и кпереди (рис. 232) и тянет за собой мышцу, тем самым увеличивая её возможности как внутреннего ротатора. В согнутом положении коленного сустава или, ещё лучше, при наружной ротации вследствие сокращения подколенной мышцы её прикрепление перемещается книзу и кзади, заставляя наружный мыщелок скользить, как это происходит при разгибании. Таким образом, подколенная мышца является одновременно и разгибателем, и внутренним ротатором коленного сустава.

Общая мощность внутренних рототоров (2 кг) лишь немного больше, чем наружных (1,8 кг).

Автоматическая ротация в коленном суставе

Ранее уже упоминалось, что конечные градусы разгибания сочетаются с небольшой наружной ротацией, а начало сгибания всегда сочетается с некоторой внутренней ротацией. Эти ротационные движения происходят автоматически, т.е. непроизвольно.

Автоматическую ротацию можно увидеть на анатомическом препарате, основанном на эксперименте Руда. Две спицы проводят горизонтально и поперечно через мыщелки бедра и плато большеберцовой кости (рис. 235, вид сверху). Когда коленный сустав разогнут, эти спицы параллельны друг другу. Если бедро сгибают по отношению к большеберцовой кости (рис. 236), его ось проходит косо кзади и кнутри (на нашем примере это правый коленный сустав). Когда угол сгибания достигает 90°, спицы образуют в горизонтальной плоскости угол в 30°, который открыт кнаружи и кзади (45° согласно Руду).

Когда ось бедра возвращается в сагиттальную плоскость (рис. 237) спица, проходящая через большеберцовую кость, наклоняется в боковом и передне-заднем направлении, что говорит о внутренней ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной. Эта спица образует угол в 20° с линией перпендикулярной оси бедренной кости, поэтому сгибание в коленном суставе сочетается с автоматической внутренней ротацией на 20°. Эта разница в 10° объясняется тем фактом, что спица, проходящая через бедро (здесь она не показана), из-за физиологического вальгуса не перпендикулярна оси диафиза бедра, а образует с ней угол в 80° (рис. 3).

То же самое можно проделать в ином порядке. В положении сгибания на 90° спицы расходятся (рис. 236), а при полном разгибании в коленном суставе они становятся параллельными (рис. 235). Это показывает, что разгибание в коленном суставе сопровождается автоматической наружной ротацией.

Внутреняя ротация большеберцовой кости (рис. 238) происходит при флексии потому, что наружный мыщелок бедра отступает кзади больше, чем внутренний. При разогнутом положении коленного сустава точка контакта "а" и "b" лежат на поперечной оси Оx. При флексии внутренний мыщелок из положения "а" переходит в положение "а'" (5 - 6 мм), а наружный – из положения "в" в положение "в'" (10 - 12 мм), и точка контакта при сгибании лежит на линии Оу, образующей угол в 20° с линией Ох. Поэтому для того, чтобы линия Оу вновь совпала с поперечной плоскостью, большеберцовая кость должна ротироваться внутрь на 20°.

Это неодинаковое перемещение мыщелков кзади объясняется тремя механизмами:

1. Неравной длиной профилей мыщелков бедренной кости (рис. 239, 240). Если измерить длину суставных поверхностей внутреннего (рис. 239) и наружного (рис. 240) мыщелков, прокатив их по контуру по плоской поверхности, то можно видеть, что длина bd' задней дуги наружного мыщелка слегка превосходит длину задней дуги внутреннего мыщелка (ас' = bс'). Это отчасти объясняет, почему наружный мыщелок катится по большему расстоянию, чем внутренний.

2. Формой мыщелков большеберцовой кости. Внутренний мыщелок бедра отступает кзади лишь немного, т.к. он находится внутри вогнутой суставной поверхности большеберцовой кости (рис. 241), а наружный мыщелок скользит более свободно по заднему склону выпуклой поверхности тибиального плато (рис. 242).

3. Направлением боковых связок. Когда мыщелки бедра откатываются кзади, внутренняя боковая связка напрягается быстрей наружной (рис. 241 и 242), поэтому мыщелок на стороне последней отступает дальше по наклонному склону. Ротация вызывается двумя парами сил:

- преобладающим действием сгибателей и внутренних ротаторов (рис. 243): тонкой, портняжной, полусухожильной (чёрная стрелка) и подколенной (белая стрелка) мышц;

- натяжением крестообразной связки к концу разгибания (рис. 244); как только эта связка оказывается латеральнее оси сустава, она напрягается и вызывает наружную ротацию.

Динамическое равновесие, коленного сустава

Читателю, дочитавшему данную главу до конца, может показаться, что сохранение стабильности в этом ненадёжно замкнутом суставе достигается чудом. Поэтому мы решили дать достаточно понятную диаграмму (рис. 245), на которой показаны корреляции между основными клиническими симптомами и поражёнными анатомическими структурами. Выбор этих симптомов и их интерпретация, основываясь на последних публикациях, не бесспорны, но даваемая нами классификация является лишь предварительной.

1. Прямой симптом переднего выдвижного ящика (в положении нулевой ротации) может быть слабо положительным у здоровых лиц, поэтому необходимо сравнение с непоражённой конечностью. Если он отчётливо положительный (+), он указывает на повреждение передней крестообразной связки. Если он очень положительный, он свидетельствует о комбинированном повреждении внутренней боковой и передней крестообразной связок. Помните о возможности ложноположительного симптома, обусловленного спонтанным вправлением заднего подвывиха при повреждении задней крестообразной связки!

2. Симптом переднего выдвижного ящика (15° внутренней ротации) является несомненным признаком повреждения передней крестообразной связки, которое может сочетаться с повреждением задне-наружного фибросухожильного слоя.

3. Симптом переднего выдвижного ящика (30° внутренней ротации) свидетельствует о сочетанном повреждении обеих крестообразных связок, а при наличии симптома скачка – и об отрыве прикрепления заднего рога наружного мениска.

4. Симптом наружного скачка (вальгизация – внутреняя ротация – флексия) или латерального сдвига по МакИнтошу, а также симптом Хагстона являются признаками повреждения передней крестообразной связки.

5. Симптом переднего выдвижного ящика (наружная ротация), будучи умеренно положительным (+), указывает на повреждение заднего слоя, а если он сочетается с симптомом скачка, – на сопутствующий отрыв заднего рога внутреннего мениска.

6. Прямой симптом заднего выдвижного ящика (нулевая ротация) является признаком повреждения задней крестообразной связки.

7. Симптом бокового скачка/вальгизация – наружная ротация – сгибание (разгибание) или симптом обратного сдвига говорит о повреждении задней крестообразной связки.

8. Симптом заднего выдвижного ящикам (наружная ротация) указывает на повреждение задне-наружного листка с повреждением задней крестообразной связки или без него.

9. Симптом заднего выдвижного ящика (внутренняя ротация) специфичен для сочетанного повреждения задней крестообразной связки и задне-внутреннего листка.

10. Поперечное боковой смещение при разгибании, вызывая небольшой вальгус (+), указывает на повреждение внутренней боковой связки. Если вальгус умеренный (++), имеется сопутствующий перелом скорлупки внутреннего мыщелка. При тяжёлом вальгусе (+++) имеется также повреждение передней крестообразной связки.

11. Латеральное смещение при небольшой флексии (10 - 30°) является признаком сочетанного повреждения внутренней боковой связки, скорлупки внутреннего мыщелка и задне-внутреннего листка, а также заднего рога наружного мениска.

12.. Медиальное смещение при экстензии при умеренной степени сопутствующего варуса (+) указывает на повреждение наружной боковой связки с наличием или без наличия одновременного повреждения напрягателя широкой фасции бедра. При выраженном варусе (++) имеется сопутствущей повреждение скорлупки наружного мыщелка и задне-наружного листка.

13. Медиальное смещение при небольшой флексии (10 - 30°) является признаком только что описанного повреждения, но без вовлечения напрягателя широкой фасции бедра.

14. Тест о использованием рекурвации – наружной ротации – вальгизации, будучи положительным, свидетельствует о сочетанном повреждении наружной боковой связки и задне-наружного листка.

Чтобы понять биомеханику коленного сустава, нужно принять концепцию динамического равновесия, причём забыть о симметричном равновесии. Здесь лучше проводить аналогию с виндсерфингом с тремя компонентами равновесия:

- море, поддерживающее доску для серфинга, соответствует суставным поверхностям,

- ветер, надувающий парус, является движущей силой, т.е. он аналогичен мышцам,

- спортсмен, направляющий доску и постоянно реагирующий на море и на ветер, соответствует связкам.

Таким образом, движения коленного сустава постоянно определяются сбалансированным взаимодействием этих трёх факторов, а именно суставных поверхностей, мышц и связок. Это пример тройного динамического равновесия.

Дата добавления: 2015-08-27