функциональная анатомия, нижняя конечность

Первая степень свободы связана с поперечной осью

XX' (рис. 1, вид спереди и изнутри; рис. 2, вид полусогнутого колена спереди и снаружи), по отношению к которой происходят движения сгибания и разгибания в сагиттальной плоскости. Эта ось, лежащая во фронтальной плоскости, проходит через мыщелки бедренных костей горизонтально.

Поскольку шейка бедренной кости образует угол с диафизом (рис. 3, общий вид скелета нижних конечностей), ось последнего не совпадает с осью голени, а составляет с ней тупой угол в 170-175°, открытый кнаружи. Это физиологическое смещение кнаружи (вальгус) коленного сустава.

С другой стороны, центры трех суставов - тазобедренного Н, коленного О и голеностопного С - лежат на прямой линии НОС, являющейся механической осью нижней конечности. На уровне голени НОС совпадает с осью голени, но составляет острый угол в 6° с осью бедра.

Поскольку тазобедренные суставы дальше отстоят друг от друга, чем голеностопные, механическая ось нижней конечности идет косо книзу и кнутри, образуя с вертикалью угол в 3°. Этот угол будет тем больше, чем шире таз, что характерно для женщин. Этим объясняется более выраженный физиологический вальгус коленного сустава у женщин по сравнению с мужчинами.

Ось сгибания-разгибания XX' проходит горизонтально и не совпадает с биссектрисой Ob, пересекающей вальгусный угол. Угол между XX' и осью бедренной кости составляет 81°, а между XX' и осью голени - 93°. Поэтому при полном сгибании в коленном суста-

ве ось голени оказывается не непосредственно позади оси бедра, а сзади и слегка кнутри от нее, так что пятка перемещается медиально по направлению к плоскости симметрии тела. Полное сгибание приводит

пятку в контакт с ягодицей на уровне седалищного бугра.

Вторая степень свободы коленного сустава связана с ротацией вокруг продольной оси голени УУ' (рис. 1 и 2) при согнутом коленном суставе. Его строение ис-

ключает ротацию в положении полного разгибания; ось голени совпадает с механической осью нижней конечности, и ротация проходит не в коленном, а в тазобедренном суставе, который в этой ситуации является как бы комплементарным по отношению к коленному.

На рис.1 и 2 ось ZZ' идет спереди назад и перпендикулярно к двум другим осям. Эта ось не является третьей степенью свободы, но благодаря наличию некоторой механической «игры» в суставе, обеспеченной расслаблением латеральных связок, по отношению к ней происходят боковые движения при согнутом колене (в пределах 1-2 см, если измерять на уровне голеностопного сустава). В положении полного разгибания эти движения исчезают в связи с натяжением латеральных связок, и их сохранение, как правило, указывает на наличие патологии связок.

Следует помнить, что поперечные смещения в норме происходят при малейшем сгибании колена. Чтобы удостовериться в том, что они не выходят за пределы нормы, необходимо сравнить оба коленных сустава при условии, что второй сустав здоров.

Помимо физиологических вариаций, связанных с полом, величина вальгуса может изменяться патологически (рис. 4, вид спереди скелета нижних конечностей).

Поворот вальгуса кнаружи (красная стрелка) называется genu varum (левое колено: Var на рис. 4). О таком человеке говорят, что он кривоногий, с О-образ- ной деформацией (рис. 6). Центр сустава, проходящий через бороздку на суставной поверхности большеберцовой кости и через межмыщелковую ямку бедренной кости, оказывается смещенным кнаружи.

Genu varum можно определить двумя способами:

•измерив угол между осями диафизов бедренной и большеберцовой костей; при варусной деформации он превышает нормальную величину в 170°, доходя до 180 - 185°, что представляет изменение тупого угла;

•измерив величину латерального смещения е

(рис. 5) центра сустава по отношению к механической оси нижней конечности, которая в норме составляет 10-15 мм или 20 мм. Таким образом, мы отмечаем DE = 15 мм.

И, наоборот, изменение физиологического вальгуса в сторону закрытия угла кнутри (синяя стрелка) приводит к genu valgum (рис. 4, правое колено), т.е. к X- образной деформации нижних конечностей, косолапости (рис. 8).

Эту деформацию можно также оценить двумя способами:

•измерив угол между осями диафизов бедренной и большеберцовой костей, который в этом случае окажется меньше нормальной величины в 170°, например 165°;

•определив медиальное смещение i (рис. 7) центра коленного сустава по отношению к механической оси нижней конечности, например на 10—15 мм или 20 мм. Таким образом, мы отмечаем DI = 15 мм.

Измерение поперечного смещения является более точным, чем измерение вальгусного отклонения, но

требует качественных рентгенограмм нижней конечности (рис. 4) или гониометрии. Несчастный па-

циент, представленный на схеме на рис. 4, имеет справа genu valgum, а слева - genu varum. Такое наблюдается редко, так как в большинстве случаев деформация симметрична, но не обязательно одинакова по тяжести. Однако встречаются очень редкие случаи, когда смещение центра суставов происходит в одном и том же направлении, как на рисунке. Эта комбинированная деформация причиняет больному много неудобств с утратой стабильности, особенно со стороны genu valgum. Это может произойти в том случае, когда остеотомия приводит к гиперкоррекции genu varum или genu valgum. В такой ситуации необходимо без промедления прооперировать второй коленный сустав, чтобы восстановить нормальный баланс.

Поперечные смещения в коленном суставе далеко не безобидны, так как они приводят к развитию остеоартроза. Это происходит из-за неравномерного распределения нагрузки между двумя половинами суставных поверхностей с преждевременным износом внутренней или наружной половины и появлением артро-

за в медиальной или латеральной части бедренноболыпебернового сочленения в зависимости от наличия genu varum или valgum. Лечение может потребовать какой-либо формы остеотомии большебергрвой или бедренной кости.

Именно для профилактики этого осложнения столь

много внимания уделяется сейчас поперечным смещениям в коленном суставе у маленьких детей.

Действительно, у детей двусторонняя вальгусная деформация коленного сустава встречается очень часто и исчезает по мере роста. Тем не менее такие пациенты нуждаются в диспансерном наблюдении с рентгенологическим контролем. Если к концу детского возраста остается значительная деформация, может потребоваться эпифизиодез медиальной или латеральной части сустава для коррекции genu valgum или varum соответственно. Эта операция должна быть произведена до окончания роста, так как ее цель состоит в том, чтобы задержать рост на одной стороне по отношению к другой.

Это основные движения в коленном суставе, и их амплитуду измеряют по отношению к исходному положению, определяемому по следующим критериям:

ось голени лежит на одной линии с осью бедра (рис. 9, левая нога), т.е., если смотреть сбоку, ось бедра непосредственно продолжает ось голени. В этом исходном положении длина нижней конечности наибольшая.

Разгибание определяется как движение, отдаляющее

заднюю поверхность голени от задней поверхности бедра. Строго говоря, абсолютного разгибания не существует, поскольку в исходном положении голень уже максимально разогнута. Однако можно добиться пассивного разгибания в 5-10° из исходного положения (рис. И), что ошибочно называют «гиперэкстензией». У некоторых людей эта гиперэкстензия чрезмерно выражена, что приводит к искривлению коленного сустава.

Активное разгибание редко превосходит исходное положение, а если и превосходит, то очень не намного (рис. 9), причем это зависит от тазобедренного сустава. По сути, эффективность функции прямой мышцы бедра как разгибателя коленного сустава увеличивается с экстензией в тазобедренном (см. стр. 164), так что разгибание в тазобедренном суставе (рис. 10, правая конечность, сзади) создает условия для разгибания в коленном.

Относительное разгибание - это движение, обеспечивающее полное разгибание в коленном суставе, начиная из любого положения сгибания (рис. 10, левая конечность, впереди). Оно имеет место при ходьбе, когда неопорная конечность разгибается, чтобы прийти в контакт с плоскостью опоры.

Сгибание - это движение задней поверхности голени по направлению к задней поверхности бедра. Сгибание может быть абсолютным, т.е. из исходного положения, и относительным, т.е. из положения частичного сгибания.

Амплитуда сгибания в коленном суставе варьирует в зависимости от положения тазобедренного сустава и в зависимости от того, является ли сгибание активным или пассивным.

Активное сгибание достигает 140°, если тазобедренный сустав уже согнут (рис. 12), и только 120°, если он разогнут (рис. 13). Различие объясняется тем, что седалищно-бедренные мышцы в какой-то мере утрачивают свою эффективность при разогнутом тазобедренном суставе (см. стр. 166). Тем не менее возможно превысить этот предел в 120° сгибания при разогнутом тазобедренном суставе, воспользовавшись эффектом «продолжения движения» седалищно-бедренных мышц. Когда они резко и мощно сокращаются, коленный сустав приходит в положение сгибания, и за этим следует некоторое пассивное сгибание.

Пассивное сгибание в коленном суставе достигает 160° (рис. 14), что позволяет пятке соприкоснуться с ягодицей. Это важный клинический тест, позволяющий определить свободу сгибания в коленном суставе и объем пассивного сгибания, измерив расстояние между пяткой и ягодицей. Обычно величину сгибания определяют по сближению эластичных мышечных масс бедра и икры. При наличии патологии пассивное сгибание бывает ограничено ретракцией разгибательного аппарата, преимущественно четырехглавой мышцы, или укорочением связок капсулы (см. стр. 122).

Количественно определить дефицит сгибания можно, измерив разницу между достижимым сгибанием и максимально ожидаемым (160°), или расстояние между пяткой и ягодицей, дефицит разгибания всегда представлен отрицательным числом: например, дефицит сгибания в -60°, измеренный между положением, достигаемым при пассивном разгибании, и нейтральным положением. На рис. 13 голень согнута на 120°, и если ее нельзя разогнуть больше, то дефицит разгибания составит-120°.

Ротация голени вокруг продольной оси возможна только при согнутом коленном суставе, тогда как при разогнутом колене суставной замок превращает большеберцовую и бедренную кости в единое целое.

Для измерения активной осевой ротации нужно посадить больного на край кушетки, чтобы голени свободно свисали, а коленный сустав был согнут под прямым углом (рис. 15): сгибание в коленном суставе препятствует ротации в тазобедренном. В этом положении пальцы стопы слегка развернуты кнаружи (см. стр. 90).

Внутренняя ротация (рис. 16) поворачивает пальцы стоп внутрь и играет важную роль в функции приведения стопы (см. стр. 200).

Наружная ротация (рис. 17) поворачивает пальцы стоп кнаружи, а также играет важную роль в функции отведении стопы.

Согласно Фику (Fick) наружная ротация составляет 40° и внутренняя — 30°. Ее величина зависит от степени сгибания в коленном суставе. Так, по данным этого автора, наружная ротация достигает 32° при сгибании

в коленном суставе на 30° и 42° при сгибании голени под прямым углом.

Пассивную осевую ротацию можно измерить в положении больного на животе с согнутыми под прямым углом коленными суставами. Для этого нужно обеими руками взяться за стопу и поворачивать ее так, чтобы пальцы смотрели поочередно наружу (рис. 18)

ивнутрь (рис. 19). Как и следует ожидать, амплитуда пассивной ротации будет больше, чем активной.

И, наконец, существует осевая ротация, которую называют автоматической, поскольку она неизбежна

инепроизвольно связана с движениями сгибания и разгибания. Особенно отчетливо она проявляется в конце разгибания и в начале сгибания. Когда коленный сустав разогнут, стопа ротирована кнаружи

(рис. 20), и наоборот, когда он согнут, голень повернута кнутри (рис. 21). Те же самые движения происходят, когда человек сидит, подложив под себя ноги и повернув пальцы стоп кнутри (положение плода).

Механизм этой автоматической осевой ротации будет рассмотрен позже.

Ориентация мыщелков бедренной и большеберцовой костей способствует сгибанию в коленном суставе. Суставные концы костей, совершая движения по отношению друг к другу (рис. 22), приобрели форму, соответствующую этим движениям (рис. 23) (следуя опыту Фика (Fick)). Сгибание не будет достигать прямого угла (рис. 24), пока из верхнего компонента сустава не будет удален небольшой фрагмент (рис. 25), благодаря чему суставные поверхности начинают приходить в контакт. Создаваемая при этом слабая точка в кости компенсируется смещением диафиза бедренной кости кпереди так, что мыщелки оказываются сзади (рис. 26). Соответственно болыиеберцовая кость оказывается тоньше сзади и мощней спереди (рис. 27), поэтому ее суставное плато лежит кзади.

В целом изгиб костей нижней конечности отражает воздействующие на них нагрузки в соответствии с

законами Ойлера (Euler), управляющими движением колонн в условиях эксцентрической нагрузки

(Steindler).

Если колонна свободна с обоих концов (рис. 29, а), она сгибается по всей длине, что соответствует форме бедренной кости с вогнутостью кзади (рис. 29, Ь, бедренная кость сбоку).

Если колонна фиксирована снизу и свободна сверху

(рис. 30, а), появляются два разнонаправленных из-

гиба, причем верхний занимает 2/3 колонны. Эти изгибы соответствуют форме бедренной кости во фронтальной плоскости (рис. 30, Ь, бедренная кость спереди).

Если колонна фиксирована с обоих концов (рис. 31, а), изгиб происходит в двух средних четвертях; это соответствует изгибу большеберцовой кости во фронтальной плоскости (рис. 31, Ь).

В сагиттальной плоскости большеберцовая кость имеет следующие три характеристики (рис. 32, Ь):

•ретроторсия t, т.е. смещение верхнего конца кзади, что уже упоминалось;

•ретроверсия v, означающую, что мыщелки большеберцовой кости наклонены кзади под углом 5-6° по отношению к горизонтальной плоскости;

•ретрофлексия f, т.е. большеберцовая кость изогнута

свогнутостью кзади, что соответствует искривлению колонны, подвижной с обоих концов (рис. 32, а), то же самое характерно и для бедренной кости.

При сгибании (рис. 28, бедренная кость при сгибании)

вогнутости бедренной и большеберцовой костей

повернуты друг к другу, что обеспечивает пространство для мышечных масс. Подобное строение эквивалентно строению плеча (см. том 1), когда костные изгибы предоставляют пространство для расположения мышечной массы при сгибании.