Движения мыщелков бедренной кости по суставной поверхности большеберцовой во время сгибания/разгибания

Судя по округлой форме мыщелков бедра, можно предположить, что они катаются по мыщелкам большеберцовой кости, но это не так. В действительности, когда колесо катится по земле без скольжения (рис. 55), то каждой точке земли соответствует какая-то точка на колесе, поэтому расстояние, пройденное по земле (ОО''), будет точно равно той части окружности колеса, которое прокатилось по ней (на рис. это расстояние между точкой, обозначенной треугольником, и точкой, обозначенной прямоугольником). Коли бы то же самое происходило в коленном суставе (рис. 56), то после определённого сгибания (положение II) мыщелок бедра оказался бы за мыщелком большеберцовой кости, т.е. произошел бы вивих; чтобы избежать этого, последний должен быть длиннее. Возможность простого качения мыщелка бедра пресекается тем фактом, что длина его окружности вдвое больше длины мыщелка большеберцовой кости.

Теперь представим себе, что колесо скользит, а не катится (рис. 57), поэтому одной точке на земле соответствует сегмент окружности колес. Такую картину можно наблюдать, когда машина буксует на скользкой дороге. Такой тип скользящего движения в какой-то мере мог бы напоминать движения мыщелка бедра по мыщелку большеберцовой кости (рис. 58). В этом случае одной точке на мыщелке большеберцовой кости соответствовали бы все точки поверхности мыщелка бедра. Но становится ясным, что в такой ситуации сгибание оказалось бы перманентно блокированным столкновением бедра с задним краем мыщелка большеберцовой кости (стрелка).

Можно также представить себе, что колесо одновременно катится и скользит (рис. 59), при этом некоторое продвижение вперёд всё же происходит. Здесь расстоянию, пройденному по земле, будет соответствовать значительно большая поверхность окружности колеса (на рис. между черной точкой и белым треугольником).

Эксперимент, поставленный братьми Вебер (рис. 60) в 1836 г., показал, что последний из описанных выше механизмов действует в жизни. Для различных положений между крайним разгибанием и крайним сгибанием они пометили на суставном хряще соответствующие точки контакта между мыщелками бедренной и большеберцовой костей. Они обнаружили, что, с одной стороны, точка контакта на большеберцовой кости перемещалась кзади при сгибании (чёрный треугольник – разгибание, чёрная точка – сгибание), а с другой, расстояние между точками контакта, помеченными на мыщелке бедра, было вдвое больше расстояния между соответствующими точками на мыщелке большеберцовой кости. Этот эксперимент вне всякого сомнения доказывает, что мыщелок бедра одновременно катится и скользит по мыщелку большеберцовой кости. Ведь только таким путём можно избежать вывихивания мыщелка бедра кзади при сохранении необходимой амплитуды сгибания (160°, сравните со сгибанием на рис. 58 и 60).

Эксперименты, проведенные позже (Штрассер, 1917), показали, что соотношение качения к скольжению меняется при флексии и экстензии. Из положения полного разгибания мыщелок бедра начинает катиться, не скользя, затем скольжение начинает становиться всё более важным и к концу сгибания мыщелок скальэит без качения.

И, наконец, расстояние, на котором происходит качение, разное для внутреннего и наружного мыщелков бедра:

• для внутреннего чистое качение (рис. 61) происходит только на первых 10 - 15° сгибания,

• для наружного (рис. 62) качение продолжается до 20° сгибания.

Таким образом, наружный мыщелок катится больше, чем внутренний этим отчасти можно объяснить, почему расстояние, проходимое наружным мыщелком бедра по соответствующему мыщелку большеберцовой кости, больше по сравнению с расстоянием, проходимым внутренним мыщелком. Мы вновь вернемся к этому важному факту, говоря об автоматической ротации.

Важно также подчеркнуть, что 15 - 20° начального качения соответствуют нормальной амплитуде сгибания/разгибания при обычной ходьбе.

Фрейн с соавторами показал, что каждая точка, проходимая мыщелками бедра, соответствует, с одной стороны, центру соединительного круга, представляющего собой центр дуги мыщелка в этой точке, и с другой, центру пути движения, представляющему собой точку, вокруг которой бедро ротируется по отношению к большеберцовой кости. Только тогда, когда два эти центра совпадают, происходит чистое качение. Отношение скольжения к качению непосредственно зависит от расстояния между двумя этими центрами.