Ротационные движения в коленном суставе это
Мы уже знаем, что ротационные движения в коленном суставе происходят только в согнутом его положении. Однако при полном разгибании осевая ротация невозможна, так как ей препятствуют натянутые латеральные и крестообразные связки.
На схематическом изображении коленного сустава при нулевой ротации (рис. 203, вид спереди, суставные поверхности разобщены в результате чрезмерной растянутости связок) можно видеть, что крестообразные связки проходят крест-накрест, причем благодаря их наклонной ориентации они могут перекручиваться друг с другом (рис. 204). В горизонтальной плоскости (рис. 205, плоскостное изображение, мыщелки бедренной кости прозрачные) две крестообразные связки параллельны друг другу.
При внутренней ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 206, вид спереди) эти связки отчетливо более скрещены во фронтальной плоскости (рис. 207), в то время как в горизонтальной плоскости (рис. 208, вид сверху) их аксиальные края находятся во взаимном контакте. Таким образом, они обвиваются вокруг друг друга и растягивают друг друга, как эластичные канаты турникета. В результате этого суставные поверхности сближаются, что быстро и эффективно противодействует внутренней ротации.
При наружной ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 209, вид спереди) связки стремятся стать параллельными во фронтальной плоскости (рис. 210), тогда как в горизонтальной плоскости (рис. 211, вид сверху) их аксиальные края утрачивают контакт. В результате этого «турникет» расслабляется. Таким образом, наружная ротация не контролируется натяжением крестообразных связок.
Каковы последствия стабильности коленного сустава в положении стоя, к чему неизбежно приводит ротация большеберцовой кости по отношению к бедренной? При полном разгибании коленного сустава возникают следующие последствия от внутренней ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 212, детальный вид сверху, мыщелки бедренной кости показаны прозрачными): большеберцовая кость вращается не по окружности с центром на уровне суставной ямки между межмыщелковыми бугорками, а вокруг другого центра, отмеченного крестиком. Этот реальный центр соответствует внутренней поверхности медиального межмыщелкового бугорка. При этом когда центр ротации, отмеченный крестиком (рис. 212), не совпадает с центром сустава (белый круг), такое нецентрированное движение приводит к расслаблению задней крестообразной связки (розового цвета) и к натяжению передней крестообразной связки (зеленого цвета), натягивается и прикрепление связки к переднему рогу внутреннего мениска, который сдвигается кзади.
Связки приходят во все более плотный контакт (рис. 213, показаны изолированные связки) и все сильнее перекручиваются. Если движение будет продолжаться и дальше (рис. 214, большеберцовая кость ротирована кнутри на 180° искусственным способом), связки окончательно закрутятся, укорачиваясь и сближая большеберцовую и бедренную кости (черные стрелки). Это как раз и происходит в реальности — закручивание связок по отношению к друг другу сильно сближает суставные поверхности, что приводит к блокированию внутренней ротации. Внутренняя ротация натягивает переднюю крестообразную связку и расслабляет заднюю. Крестообразные связки предотвращают внутреннюю ротацию разогнутого колена. С другой стороны, при разогнутом коленном суставе возникают следующие последствия наружной ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 215, вид сверху, мыщелки прозрачны): ротация большеберцовой кости по отношению к бедренной происходит вокруг реального центра, отмеченного крестиком, и это движение (как и предыдущее, со смещенным центром) натягивает заднюю крестообразную связку (розового цвета) и расслабляет переднюю крестообразную связку (зеленого цвета). Связки стремятся стать параллельными (рис. 216), а если продолжить движение наружной ротации (рис. 217, ротация проведена только на четверть), они станут абсолютно параллельны, что позволит немного развести суставные поверхности (черные стрелки).
Крестообразные связки не ограничивают наружную ротацию разогнутого коленного сустава.
Дональд Сиокум и Роберт Л. Ларсен (Donald Siocum, Roьert L. Larsen; книга J. Bone ans Joint Surg., март 1968 г.) детально изучили ротационную стабильность согнутого коленного сустава у спортсменов, в частности у футболистов. При резком повороте в сторону, противоположную опорной конечности, коленный сустав испытывает сильнейшую наружную ротацию. Это приводит к следующим повреждениям медиальной части суставной капсулы:
- ее передняя треть особенно часто страдает, если травма сопровождается вальгизацией и наружной ротацией при сгибании в коленном суставе под углом 90°;
- ее задняя треть легко травмируется, если коленный сустав разогнут;
- ее средняя треть, куда вплетаются глубокие волокна большеберцовой коллатеральной связки, повреждается, когда травмирующая сила воздействует на коленный сустав в положении сгибания от 30° до 90°;
- если же коленный сустав согнут под прямым углом и более, передняя крестообразная связка начинает расслабляться на первых 15-20° наружной ротации, а затем опять натягивается и даже может разорваться, закрутившись вокруг аксиальной поверхности наружного мыщелка бедренной кости, если ротация будет продолжаться;
- и, наконец, благодаря соединению с большеберцовой костью через капсулу задняя половина внутреннего мениска сама по себе может помешать наружной ротации согнутого коленного сустава.
Таким образом, воздействие на согнутый коленный сустав травмирующей силы в виде вальгизации и наружной ротации может последовательно приводить к следующим повреждениям:
- повреждению большеберцовой коллатеральной связки, сначала глубоких, потом поверхностных ее волокон;
- повреждению передней крестообразной связки;
- отрыву внутреннего мениска.
«Нижняя конечность. Функциональная анатомия»
А.И. Капанджи
Источник
Ранее уже упоминалось, что конечные градусы разгибания сочетаются с небольшой наружной ротацией, а начало сгибания всегда сопровождается некоторой внутренней ротацией. Эти ротационные движения происходят автоматически, т.е. непроизвольно.
Автоматическую ротацию можно продемонстрировать на анатомическом препарате, основанном на эксперименте Роуда (Roud):
- Две спицы проводят в горизонтальном и поперечном направлениях (рис. 257, вид сверху на разогнутый коленный сустав) через верхнюю оконечность большеберцовой кости и нижнюю часть бедренной кости. Когда коленный сустав разогнут, эти спицы параллельны друг другу.
- Если колено сгибают на 90° (рис. 258, вид сверху на согнутое колено), то заметно, что спицы больше не параллельны, в связи с наружной ротацией бедра по отношению к большеберцовой кости. Они образуют угол в 30°.
- Когда ось бедра возвращается в сагиттальную плоскость (рис. 259), спица, проходящая через большеберцовую кость, наклоняется в медиально- латеральном и переднезаднем направлениях, 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°. Разница в 10° объясняется тем фактом, что спица, проходящая через бедро, из-за физиологического вальгуса не перпендикулярна оси диафиза бедра, а образует с ней V-образный угол в 80° .
- То же самое можно проделать в обратном порядке. Исходя из положения сгибания на 90°, когда спицы расходятся (рис. 258), чтобы прийти к полному разгибанию в коленном суставе, когда спицы становятся параллельными (рис. 257). Это показывает, что разгибание в коленном суставе сопровождается автоматической наружной ротацией.
Внутренняя ротация большеберцовой кости (рис. 260, вид сверху на проксимальную суставную поверхность) происходит во время сгибания, поскольку наружный мыщелок бедра отступает кзади больше, чем внутренний. При разогнутом положении коленного сустава точки контакта а и b лежат на поперечной оси Ох. При сгибании в коленном суставе внутренний мыщелок из положения а переходит в положение а’ (5-6 мм), а наружный мыщелок — из положения b в положение b’ (10 — 12 мм), и точки контакта а’ и b’ при сгибании лежат на линии Оу, образующей угол в 20° с линией Ох. Поэтому для того чтобы линияОу вновь совпала с поперечной плоскостью, большеберцовая кость должна ротироваться внутрь на 20°.
Неодинаковое перемещение мыщелков кзади объясняется тремя механизмами.
- Неравное развитие профилей мыщелков бедренной кости (рис. 261, 262). Если измерить длину суставных поверхностей внутреннего (рис. 261) и наружного (рис. 262) мыщелков бедра, перекатив их 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 при скатывании проходит большее расстояние, чем внутренний.
- Форма мыщелков большеберцовой кости. Внутренний мыщелок бедра лишь немного отступает кзади, т.к. он находится внутри вогнутой суставной поверхности большеберцовой кости (рис. 263), а наружный мыщелок скользит более свободно по заднему склону выпуклой поверхности мыщелка большеберцовой кости (рис. 264).
- Направление коллатеральных связок. Когда мыщелки бедра откатываются кзади, внутренняя коллатеральная связка (рис. 263) натягивается быстрей наружной (рис. 264), поэтому мыщелок на стороне последней отступает дальше по наклонной поверхности.
Ротация вызывается двумя парами сил:
- преобладающим действием сгибателей и внутренних ротаторов (рис. 265): тонкой, портняжной, полусухожильной и подколенной мышц;
- натяжением передней крестообразной связки (желтая стрелка) к концу разгибания (рис. 266); как только эта связка оказывается латеральное оси сустава, она натягивается и вызывает наружную ротацию.
«Нижняя конечность. Функциональная анатомия»
А.И. Капанджи
Опубликовал Константин Моканов
Источник
Анатомо-биомеханические особенности коленного сустава
Коленный сустав по своему анатомическому строению и биомеханическим условиям является одним из самых сложных суставов человека. В образовании коленного сустава принимают участие суставные концы бедренной, большеберцовой костей, а также надколенник. Суставные поверхности мыщелков бедра эллипсоидной формы. При этом кривизна медиального мыщелка больше латерального. Верхние суставные поверхности мыщелков большеберцовой кости слегка вогнуты и не соответствуют кривизне суставных поверхностей мыщелков бедренной кости. Такое несоответствие несколько выравнивают располагающиеся между мыщелками бедра и большеберцовой кости межсуставные хрящи, или мениски (Синельников Р.Д., 1967).
Различия в параметрах кривизны медиального и латерального мыщелков бедренной кости, а также несоответствие их параметрам кривизны суставных поверхностей плато большеберцовой кости определяет характер движений в коленном суставе, где наряду с движением относительно фронтальной оси («сгибание – разгибание») имеет место ротационное движение. Таким образом, коленный сустав представляет собой сочетание блоковидного сустава с вращательным и относится к вращательно-блоковидным суставам (Синельников Р.Д., 1967).
Особенности анатомии коленного сустава и характер движений определяются особенностями торсионного развития нижних конечностей.
Известно, что угол между продольными осями бедренной и большеберцовой костями открыт кнаружи и в норме составляет 170–172°. В этом случае биомеханическая ось нижней конечности проходит через середины тазобедренного и коленного суставов и близко к наружному краю блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку на суставы и функцию всей конечности (Гафаров Х.З., 1990).
Исследованиями Х.З. Гафарова (1984, 1990) установлено, что при нормальном развитии нижней конечности дистальный конец продольной оси большеберцовой кости в процессе торсионного развития отклоняется от вертикальной оси кнаружи во фронтальной плоскости на 10–12 градусов, а ее проксимальный конец – кнутри на 4–6 градусов, при этом величина угла отклонения зависит от величины приведения бедра. Таким образом, угол отклонения продольной оси большеберцовой кости составляет 14–16°. Данное положение определяется тонусом и работой мышц нижней конечности. Отклонение проксимального конца голени кнутри, а дистального кнаружи происходит при внутренней торсии коленного сустава во фронтальной плоскости и по спирали снаружи кнутри, при этом проксимальный конец костей голени отклоняется снаружи кнутри и спереди назад (Гафаров Х.З., 1990). По этой причине коленный сустав получает физиологическое вальгусное положение.
При внутреннем скручивании коленного сустава поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в горизонтальной плоскости описывают дугу 18–22° по определенному радиусу, который находится в зависимости от длины сегментов бедра и голени. При этом поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в процессе внутреннего скручивания образуют с фронтальной плоскостью угол 4–8°, пересекая ее спереди назад. Дистальный отдел костей голени, скручиваясь кнаружи, отклоняется латерально (кнаружи), при этом обеспечивается физиологический вальгус в коленном суставе. В результате этого биомеханическая ось нижней конечности проходит у наружного края блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку в над- и подтаранном суставах, и способствует правильному развитию сводов стопы и ее рессорной функции (Гафаров Х.З., 1990).
Отклонение дистального конца голени в процессе торсионного развития уменьшает нагрузку на внутренний отдел ростковых пластин бедренной и большеберцовой костей. Это способствует большему развитию внутреннего мыщелка бедра, что в дальнейшем обеспечивает сохранение параллельности щели коленного сустава по отношению к горизонтальной плоскости и равномерную нагрузку на суставы нижней конечности (закон Вольфа, Гюнтера, Фолькманна).
Исследования биомеханики движений в коленном суставе последних десятилетий XX века выявили более сложный характер движений. Этот характер определяется как совокупность смещений (скольжений – перекатываний) между мыщелками бедренной и большеберцовой костей и вращений в коленном суставе в трех плоскостях.
Несомненно, что величина вращательного движения значительно преобладает над остальными видами движений, которые составляют: в передне – заднем направлении 5–10 мм, во внутренне – наружном направлении 2–5 мм и так называемая «компрессия – дистракция» при нагрузке 1–2 мм. При этом само вращательное движение является сложным и происходит в трёх плоскостях: во фронтальной плоскости (ротационное движение), в сагиттальной плоскости «сгибание – разгибание», и в вертикальной плоскости «отведение – приведение» (Johnson R.J., 1988; Lafortune M.A., Cavanaugh P.R., Sommer H.J., 1992; Woo S.L.Y., Livesay G.A., 1994; Putz R., 1995).
Вращательное движение в коленном суставе, которое осуществляется между суставными поверхностями мыщелков бедренной и большеберцовой костей сопряжено с движением «скольжение – перекатывание». При этом движении суставная поверхность мыщелков большеберцовой кости проходит сложный путь перемещений по суставным поверхностям мыщелков бедра, различающимися между собой размерами и радиусами кривизны. Описанная кривая траектории движения между суставными поверхностями мыщелков бедра и большеберцовой кости получила название «вершина кубика» («vertex cubis») (Menshik A., 1974, 1975).
Таким образом, при максимальном сгибании в коленном суставе осуществляется вращение относительно фронтальной оси 135° с одновременным (4–8°) вращением мыщелков большеберцовой кости кнутри и перемещением в переднее – заднем направлении до 10 мм.
При этом проксимальный конец большеберцовой кости оказывается развернутым кнутри и выдвинутым кпереди относительно дистального суставного конца бедра.
Рис. 1.1. наглядно демонстрирует величину и направление перемещений мыщелков бедренной и большеберцовой костей при максимальном сгибании в коленном суставе.
а б в
Рис. 1.1. Перемещение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра при максимальном сгибании в коленном суставе: а – положение разгибания; б – сгибание 90° в – максимальное сгибание в суставе
При полном разгибании в коленном суставе мыщелки бедренной кости выстоят несколько кпереди относительно мыщелков бедра (рис. 1а); сгибание 90° – незначительное выдвижение мыщелков большеберцовой кости кпереди от бедренной кости (рис. 1б). При максимальном сгибании – выдвижение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра кпереди на 10 мм с внутренней ротацией относительно вертикальной оси – перемещение и наслоение малоберцовой кости на большеберцовую, при этом кпереди выдвигается наружный мыщелок большеберцовой кости (рис. 1в).
Данные положения имеют принципиальное прикладное значение в клинике, так как объясняют механизм и особенности переломов костей, составляющих коленный сустав при травме.
Источник
Автоматическую ротацию можно продемонстрировать на анатомическом препарате, основанном на эксперименте Роуда (Roud):
Две спицы проводят в горизонтальном и поперечном направлениях (рис. 257, вид сверху на разогнутый коленный сустав) через верхнюю оконечность большеберцовой кости и нижнюю часть бедренной кости. Когда коленный сустав разогнут, эти спицы параллельны друг другу.
Если колено сгибают на 90° (рис. 258, вид сверху на согнутое колено), то заметно, что спицы больше не параллельны, в связи с наружной ротацией бедра по отношению к большеберцовой кости. Они образуют угол в 30°.
Когда ось бедра возвращается в сагиттальную плоскость (рис. 259), спица, проходящая через большеберцовую кость, наклоняется в медиально- латеральном и переднезаднем направлениях, 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°. Разница в 10° объясняется тем фактом, что спица, проходящая через бедро, из-за физиологического вальгуса не перпендикулярна оси диафиза бедра, а образует с ней V-образный угол в 80° .
То же самое можно проделать в обратном порядке. Исходя из положения сгибания на 90°, когда спицы расходятся (рис. 258), чтобы прийти к полному разгибанию в коленном суставе, когда спицы становятся параллельными (рис. 257). Это показывает, что разгибание в коленном суставе сопровождается автоматической наружной ротацией.
Внутренняя ротация большеберцовой кости (рис. 260, вид сверху на проксимальную суставную поверхность) происходит во время сгибания, поскольку наружный мыщелок бедра отступает кзади больше, чем внутренний. При разогнутом положении коленного сустава точки контакта а и b лежат на поперечной оси Ох. При сгибании в коленном суставе внутренний мыщелок из положения а переходит в положение а’ (5-6 мм), а наружный мыщелок — из положения b в положение b’ (10 — 12 мм), и точки контакта а’ и b’ при сгибании лежат 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°.
Неодинаковое перемещение мыщелков кзади объясняется тремя механизмами.
Неравное развитие профилей мыщелков бедренной кости (рис. 261, 262). Если измерить длину суставных поверхностей внутреннего (рис. 261) и наружного (рис. 262) мыщелков бедра, перекатив их 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 при скатывании проходит большее расстояние, чем внутренний.
Форма мыщелков большеберцовой кости. Внутренний мыщелок бедра лишь немного отступает кзади, т.к. он находится внутри вогнутой суставной поверхности большеберцовой кости (рис. 263), а наружный мыщелок скользит более свободно по заднему склону выпуклой поверхности мыщелка большеберцовой кости (рис. 264).
Направление коллатеральных связок. Когда мыщелки бедра откатываются кзади, внутренняя коллатеральная связка (рис. 263) натягивается быстрей наружной (рис. 264), поэтому мыщелок на стороне последней отступает дальше по наклонной поверхности.
Ротация вызывается двумя парами сил:
преобладающим действием сгибателей и внутренних ротаторов (рис. 265): тонкой, портняжной, полусухожильной и подколенной мышц;
натяжением передней крестообразной связки (желтая стрелка) к концу разгибания (рис. 266); как только эта связка оказывается латеральное оси сустава, она натягивается и вызывает наружную ротацию.
«Нижняя конечность. Функциональная анатомия»
А.И. Капанджи
#колено #суставы #здоровье #анатомия #
Источник