CC BY
337
В.К. ФЕДОТОВ, в.ю. СОЛОМИН
Омская государственная медицинская академия Детская городская поликлиника
№8
УДК 616.728.3:612.76
НЕСТАБИЛЬНОСТЬ КОЛЕННОГО СУСТАВА КАК БИОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА_
В СТАТЬЕ ИЗУЧАЮТСЯ ВОПРОСЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ АНАТОМИЧЕСКИХ СТРУКТУР, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СТАБИЛЬНОСТЬ КОЛЕННОГО СУСТАВА, ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ СОЧЛЕНЕНИЯ, С ПОЗИЦИЙ БИОМЕХАНИКИ.
ПРОВЕДЕН АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ И ЗАРУБЕЖНОЙ НАУЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРЕДСТАВЛЕННОЙ ТЕМЕ. ПОДРОБНО ИЗУЧЕНА ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ НАРУШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ КОЛЕННОГО СУСТАВА, И ОПИСАНЫ ПРИМЕНЕННЫЕ МЕТОДИКИ ОБСЛЕДОВАНИЯ СОЧЛЕНЕНИЯ. НА ОСНОВЕ КЛИНИЧЕСКИХ ДАННЫХ ДАЮТСЯ РЕКОМЕНДАЦИИ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ РЕШАТЬ ЗАДАЧИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ЛЕЧЕНИЯ ДАННОЙ ПАТОЛОГИИ.
Термин "нестабильность коленного сустава" употребляется для обозначения острого или хронического нарушения опорной функции коленного сочленения, развивающегося вследствие различных заболеваний и повреждений и клинически проявляющегося в виде неустойчивости, под-вывихивания в суставе.
Данная проблема привлекала внимание медицины с древнейших времен. Так, типичный случай острой нестабильности коленного сустава вследствие перелома надколенника, вызванного чрезмерной нагрузкой на четырехглавую мышцу, описан в древнекитайской летописи (IV в. до Р.Х.): "На восемнадцатом году циньский У-ван поднимал красные треножники, украшенные драконами. От этого он надломил коленные чашечки и умер." [10].
В последнее время интерес к этой проблеме значительно возрос по целому ряду причин: рост травматизма населения, в т.ч. травм области коленного сустава, наличие осложнений, ведущих к инвалидизации, и т.д.
Нестабильность коленного сустава характеризуется появлением децентраций или подвывихов при осуществлении пассивных движений в несвойственных суставу направлениях (при расслабленной мускулатуре) и правильностью анатомических соотношений при статической нагрузке, т.е. в тех условиях, когда в стабилизацию сустава включается равномерное напряжение окружающих сустав мышц [6].
Для точной диагностики и своевременного лечения нестабильности коленного сустава необходима правильная оценка состояния анатомических структур, обеспечивающих его стабильность, представленных статическим (связки, мениски, капсула) и динамическим (мышцы) компонентами, находящимися в тесной функциональной взаимосвязи, с позиций биомеханики [4,12]. В современной литературе отмечается, что коленный сустав является самым крупным суставом человеческого тела и активно участвует в статике и движениях [9]. Он является блоко-видно-вращательным суставом. В нем возможны сгибание и разгибание голени, небольшие вращательные движения голени вокруг своей оси. Последнее движение происходит в полусогнутом положении голени при расслаблении боковых связок коленного сустава [13].
Анатомо-биомеханическими особенностями коленного сустава (в отличие, например, от тазобедренного) является то, что он не покрыт мышцами, основные движения в нем совершаются в одной плоскости, он отличается повышенной реактивностью, полицентричностью вращения оси сустава [11].
По поводу наибольшего значения в обеспечении опо-роустойчивости сустава отдельных его элементов в литературе встречаются различные мнения. Так, по данным Н. Ое]оиг [14]^. Нидз1оп е[ а1. [15], связки колена являются главным стабилизирующим компонентом.
Другие авторы основную роль в стабилизации коленного сустава отводят его мышечному аппарату, в первую очередь четырехглавой мышце бедра. В частности, З.С. Миронова [5] отмечает, что при атрофии или значительном снижении тонуса мышц, окружающих коленный сустав, главным образом четырехглавой, выявляется симптом "выдвижного ящика" несмотря на целость крестообразных связок. На возможность нарушения устойчивости коленного сустава без повреждения его пассивных стабилизаторов указывает также С.П. Миронов с соавт. [4].
Нарушения статического компонента стабилизации коленного сустава могут компенсироваться за счет динамического (мышечного) компонента, что особенно характерно для спортсменов [1,2].
Сумочно-свяэочный аппарат коленного сустава - сложное анатомо-функциональное образование. Повреждение одного из элементов этой системы может обусловливать несостоятельность других [7]. Связки коленного сустава являются многофункциональными. Так, например, доказано, что внутренняя боковая связка контролирует стабильность сустава в 3-х плоскостях: во фронтальной - ограничивает отведение голени, в сагиттальной - движения голени в суставе вперед и в горизонтальной - наружную ротацию голени [12].
Связки коленного сустава у детей отличаются высокой эластичностью и прочностью, чем объясняется редкость их разрыва [9].
Движения в коленном суставе осуществляются благодаря аппарату крестообразных связок, образующего так называемый переносящий четырехугольник сустава. Траекторию движения плато большеберцовой кости определяют в движении контуры мыщелков бедра. Обе суставные поверхности - мыщелки бедра и плато большеберцовой кости не могут быть конгруэнтными ни в одном положении сустава и соприкасаются между собой только на очень небольшой площади. Эта контактная площадь уменьшается приблизительно наполовину благодаря менискам [8].
Обобщая данные литературы и собственные наблюдения, можно выделить следующие функции менисков коленного сустава:
1. стабилизация движения в суставе;
2. участие в смазке сустава;
3. распределение нагрузки на суставные поверхности бедра и голени;
4. всасывающая функция;
5. смягчение и поглощение удара между суставными поверхностями.
Анатомо-физиологическая общность активных стабилизирующих структур дает основание рассматривать их как единую биомеханическую систему, объединяемую термином "разгибательный аппарат коленного сустава" [3].
оедренная кость
направление силы, тянущей надколенник латерально
малоберцовгш кость
натяжение m. vastus lateralis, т vastus intermedins, т. rectus femoris
натяжение m. vastus medialis надколенник
натяжение связки надколенника
бугристость большеберцовой кости
большеберцовая кость
Рис. 1. Схема разгибательного механизма коленного сустава
Функция коленного сустава обеспечивается по следующему принципу (Рис. 1). При сгибании коленного сустава надколенник перемещается в межмыщелковую борозду бедра. Активное разгибание коленного сустава является результатом сокращения четырехглавой мышцы, сухожилие которой прикрепляется в проксимальной части надколенника. Надколенник передает усилие на бугристость большеберцовой кости через волокна связки надколенника. Огромные сжимающие силы (достигающие одновременно до 10 масс тела) действуют через пателлофемо-рапьный сустав, когда колено выпрямлено против сопротивления.
Если суставные поверхности конгруэнтны, смазаны и проложены собственным суставным хрящом, они противостоят этим силам, но каждое незначительное изменение конгруэнтности сустава может вызвать различные симптомы и функциональные расстройства. Конгруэнтность поддерживается балансом сил четырехглавой мышцы. Прямая мышца бедра, широкая промежуточная и широкая латеральная мышцы вызывают натяжение параллельно длинной оси бедра, которая отклонена на 7-10 градусов от вертикали. Это натяжение стремится отклонить надколенник латерально. Косые волокна медиальной широкой мышцы оттягивают надколенник медиально и поддерживают его в нормальной позиции.
Клиника нестабильности коленного сустава вследствие нарушения разгибательного механизма часто обусловлена сочетанием следующих факторов:
1. Величина угла О. Вальгусная деформация коленных суставов ("вывернутые колени"), латеральное расположение бугристости большеберцовой кости, и латеральная торсия большеберцовой кости ведут к увеличению угла между линией натяжения квадрицепса и связкой надколенника. Линии от бугристости большеберцовой кости до середины надколенника и от надколенника до передней верхней ости подвздошной кости формируют угол; величина около 15 градусов или более ассоциируются с нестабильностью надколенника.
2. Латеральный наклон надколенника и повреждение надколенника. В положении сидя при коленных суставах, согнутых под углом 90 градусов,'нормальный надколенник расположен на уровне бедра, обращен вперед, и его передняя поверхность расположена вертикально. Если передняя поверхность надколенника отклонена латерально или вверх, надколенник имеет тенденцию к нестабильности.
3. Контрактура сухожилия латеральной широкой мышцы. Иногда исключительно плотное сухожилие латераль-
ной широкой мышцы бедра, просматривающееся и пальпирующееся на латеральной стороне надколенника, притягивает его к латеральной стороне межмыщелко-вой борозды [16].
При изолированном нарушении функций мышечного аппарата рентгенологически могут иметь место изменения архитектоники губчатого вещества - ослабление выраженности или полное рассасывание веерообразных систем "силовых линий" в месте прикрепления мышц [6].
Нарушение функции разгибательного аппарата, развивающееся в результате разрыва мышц и связок в области переднего отдела сустава, вызывает острую нестабильность коленного сочленения. К этой патологии относятся травматические вывихи надколенника. Для их возникновения нужна значительная травмирующая сила, вызывающая довольно грубое повреждение. Различают три вида травматического вывиха надколенника:
1. Боковой вывих, при котором надколенник смещается кнаружи, редко - кнутри. Наружному вывиху надколенника способствует вальгусная деформация в коленном суставе, недоразвитие наружного мыщелка бедра, лате-ропозиция надколенника.
2. Торсионный, или ротационный, вывих, при котором надколенник поворачивается вокруг вертикальной оси. По стороне, в которую обращена суставная поверхность надколенника, различают наружный, внутренний и передний торсионный вывихи. Последний встречается крайне редко.
3. Вертикальный вывих с внедрением в суставную щель возможен только при полном поперечном разрыве сухожильного растяжения четырехглавой мышцы или собственной связки надколенника. При этом вывихе надколенник поворачивается вокруг горизонтальной оси свободным концом кзади [11].
Общепризнанными являются три основных механизма получения травмы разгибательного аппарата коленного сустава: прямой (повреждение возникает в месте приложения травмирующей силы), непрямой (повреждаются структуры, находящиеся вдали от точки действия травмирующей силы) и вследствие резкого некоординированного мышечного сокращения. Примером прямого механизма получения травмы является падение на согнутое колено или же удар в область верхнего или нижнего полюсов надколенника (удар мячом или ногой соперника во время игры в футбол, шайбой или клюшкой при игре в хоккей). При этом чаще всего возникает перелом надколенника, отрыв сухожилия четырехглавой мышцы бедра от его верхнего полюса, реже - разрыв этого сухожилия в месте перехода в мышечную ткань.
Непрямой механизм травмы встречается, как правило, на фоне дистрофических процессов, протекающих в сухожильно-мышечном комплексе. При этом разрыв возникает внезапно, как бы самопроизвольно, иногда во время бега или ходьбы. Пострадавший может получить повреждение разгибательного аппарата коленного сустава при попытке сохранить равновесие и встать из положения полуприседа с опорой на согнутую в коленном суставе ногу. В спорте это бывает у тяжелоатлетов при подъеме штанги, в быту - при падении во время спуска по ступеням лестницы.
Повреждения разгибательного аппарата коленного сус-
тава в результате резкого сокращения четырехглавой мышцы бедра встречаются, как правило, у людей с хорошо развитой мускулатурой: у легкоатлетов - во время прыжка спринтеров, в момент отталкивания от земли при прыжках в длину и высоту; у футболистов - когда спортсмен бьет по летящему навстречу ему мячу и промахивается (3].
Примером тесной функциональной взаимосвязи различных структурных элементов коленного сустава может служить обеспечение стабильности его внутренней стороны, в котором участвуют как статические (пассивные) стабилизаторы:
1. внутренняя часть суставной капсулы;
2. внутренние боковые связки (поверхностная и глубокие);
3. крестообразные связки;
4. внутренняя часть задней капсулы;
5. внутренний мениск;
6. форма мыщелков бедренной и большеберцовой костей;
так и динамические (активные) стабилизаторы:
1. внутренняя часть четырехглавой мышцы;
2. мышцы, составляющие "гусиную лапку";
3. полуперепончатая мышца со своими ветвями;
4. внутреннее брюшко икроножной мышцы (12].
Наличие неустраненных нарушений биомеханики сочленения ведет к развитию остеоартроза, который следует рассматривать как наиболее неадекватный вариант статической стабилизации коленного сустава [1].
Нами выполнено обследование 2500 детей школьного возраста с целью выявления нестабильности коленного сустава с использованием биомеханического подхода к проблеме. В проведенном научном исследовании использована комплексная оценка походки, симметричности коленных суставов, пальпаторного определения подвижности и стабильности сустава, конгруэнтности пател-лофеморального сочленения, величины угла О, отклонения надколенника, наличия контрактуры латеральной порции квадрицепса, теста Файрбенка (или "теста опасения").
Положительный тест Файрбенка указывает на нестабильность пателлофеморального сочленения. Методика его проведения следующая: при коленном суставе, согнутом под углом 30 градусов, и стопе, поддерживаемой так, что четырехглавая мышца расслаблена, мануальное давление на надколенник приводит к его латеральному смещению на 1 см без какаго-либо дискомфорта. У пациента с чрезмерной расслабленностью давление на надколенник в сторону латерального мыщелка бедра вызывает ощущение грозящего подвывиха или вывиха, и пациент невольно сокращает квадрицепс и разгибает колено, отдергивая надколенник медиально. Он схватывает руку врача для предупреждения дальнейшего смещения [16].
Среди обследованных школьников у 11 детей выявлены различной степени проявления нестабильности надколенника, что составило 0,44%. Детям старшего школьного возраста с выраженной слабостью разгибательного механизма и атрофией мышц бедра (5 больных) проведено биомеханически обоснованное оперативное лечение, заключающееся в фиксации надколенника. Детям среднего и младшего школьного возраста с проявлениями этой патологии (6 пациентов) проведена система консервативных реабилитационных мероприятий по укреплению динамических стабилизаторов коленного сустава, включающая использование эластических повязок, массажа и ЛФК по специальной методике. Результаты лечения хорошие.
Данное исследование подтвердило обусловленность нарушений сгибательно-разгибательной функции коленного сустава нестабильностью сочленения, необходимость соблюдения принципов биомеханики при обследовании и лечении больных.
Выводы
1. Сохранение опороустойчивости коленного сустава в наибольшей степени определяется состоянием его разгибательного механизма. Возможно нарушение устойчивости сочленения без повреждения его пассивных стабилизаторов.
2. Частота нестабильности коленного сустава, обусловленной патологией активного стабилизирующего аппарата, составляет у детей школьного возраста 0,44%.
3. Для точной диагностики и своевременного лечения нестабильности коленного сустава необходима правильная оценка состояния анатомических структур, обеспечивающих его стабильность, с позиций биомеханики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зойкин В.П. Диагностика и хирургическое лечение посттравматической функциональной нестабильности коленного сустава. - Автореф. дисс. - Оренбург, 2000. -16 с.
2. Котельников Г.П. Посттравматическая нестабильность коленного сустава. Монография. - Самара: Самар. Дом печати, 1998. -184 с.
3. Краснов А.Ф., Котельников Г.П., Измалков С.Н. Медицинская реабилитация больных с повреждением разгибательного аппарата коленного сустава. - Самара, 1994. -192 с.
4. Миронов С.П., Орлецкий А.К., Цыкунов М.Б. О классификации посттравматической нестабильности коленного сустава // Вестник травматологии и ортопедии. - 1994. -№1.- С. 28-32.
5. Миронова З.С. Повреждение менисков, боковых и крестообразных связок коленного сустава при занятиях спортом. Пособие для врачей.-М.: Медгиз, 1962.-135 с.
6. Михайлов А.Н. Руководство по медицинской визуализации. - Мн.: Высш. шк., 1996. -506 с.
7. Мовшович И.А. Оперативная ортопедия. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1994.-448 с.
8. Самойлович Э.Ф., Шаклычев O.K., Серафин Ю.Я. Хирургическая патология коленного сустава у детей. - М., 1993.-150 с.
9. Стужи на B.T. Повреждения области коленного сустава у детей при занятиях спортом и их лечение // Заболевания и повреждения нижних конечностей удетей: Сб. науч. тр. / Под ред. В.Л. Андрианова. - Л.: Лениздат, 1990. -С. 84-87.
10. Сыма Цянь. Исторические записки ("Ши цзи"): Т. 4. Пер. с китайского. — М.: Наука, 1992. — 483 с.
11. Травматология и ортопедия. Руководство для врачей/Под. ред. Ю.Г. Шапошникова. М.: Медицина, 1997,В 3-х т.
12. Тэйн Т., Эллер А., КелкХ.Т. Выбор методов лечения и оценка отдаленных результатов при повреждениях су-мочно-связочного аппарата коленного сустава / В сб.: Труды по медицине. Уч. записки Тартуского гос. университета.-Тарту, 1989.-С. 15-23.
13. Юмашев Г.С., Епифанов В.А. Оперативная травматология и реабилитация больных с повреждением опорно-двигательного аппарата. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1983,384 с.
14. Н. Dejour (1972), 181. Dejour Н. // Rev. Chir. ortop. -1972,- Suppl. I. - P. 61.
15. Hughston J/ et al. // The Knee Joint. - New York; Amsterdam, 1974.
16. Smith J.B. Knee problems in children // Pediatric Clinics of North America. -December 1986. -Vol. 33,- №6.- P. 14391456.
ФЕДОТОВ Валерий Константинович - д.м.н., профессор, кафедра детской хирургии ОГМА.
СОЛОМИН Виталий Юрьевич-врач травматолог-ортопед, детская городская поликлиника №8.
