Механическая роль крестообразных связок

Обычно крестообразные связки показывают в виде линейных тяжей с точечными прикреплениями. Это справедливо лишь в первом приближении и позволяет понять общую функцию этих связок, но не даёт представления о функциональных тонкостях, поэтому нельзя забывать о 3 следующих факторах.

1. Толщина связки

Толтцина и объём связки прямопропорциональны её силе и обратнопропорциональны её эластичности. Каждое волокно можно рассматривать как маленькую пружину.

2. Структура связки

Поскольку её волокна имеют разную длину, не все они одновременно вступают в действие. Как и в отношении мышечных волокон, волокна связки постепенно вовлекаются при движении, поэтому на разных его этапах сила и эластичность связки разные.

3. Размер и направление прикреплений

Волокна не только не всегда параллельны друг другу, нередко они скручены друг с другом, поскольку линии, соединяющие точки их прикрепления, далеко не всегда параллельны, а чаще идут наклонно или перпендикулярно друг другу. Относительная ориентация прикреплений меняется при движениях, что ведёт к постепенному вовлечению волокон в движение и к модификации действия связки в целом. Эти изменения в направлении хода связки происходят не только в сагиттальной плоскости, но во всех трех плоскостях, объясняя их комплексное и одновременное действие в обеспечении передне-задней, боковой и ротационной стабильности коленного сустава.

Таким образом, геометрия крестообразных связок определяет форму мыщелков бедра и блока во всех трёх плоскостях.

В целом крестообразные связки обеспечивают передне-заднюю стабильность коленного сустава и позволяют блоковидные движения, удерживая суставные поверхности в контакте.

Их роль можно продемонстрировать на простой механической модели (рис. 167). Две планки (А и В) скрепляются двумя лентами (аb и сd), соединяющими противоположные концы планок. Таким путём они могут двигаться по отношению друг к другу. Эти точки "а" и "b" могут накладываться на точки "с" и "d" соответственно, но скользящие движения невозможны.

Крестообразные связки напоминают ленты, при этом движения происходят не в двух блоковидных соединениях, а в целом ряде соединений, лежащих по дуге мыщелка. Как и на модели, движение в передне-заднем направлении невозможно.

На маленьких диаграммах на следующих двух страницах креатообразные связки представлены прямыми линиями (передняя = аb, задняя = сd). На более крупных рисунках они представлены периферическими и средними волокнами с линиями прикрепления.

Начиная из нейтрального положения (рис. 168) или из положения небольшого сгибания под углом 30° (рис. 169), когда крестообразные связки растягиваются до одинаковом степени, сгибание вызывает наклон бедренной "планки" сb (рис. 170), а задняя связка сd распрямляется и передняя связка аb становится ооризонтальной. Как можно видеть на более подробной схеме (рис. 171), сгибание до 60° не оказывает существенного влияния на величину натяжения связок. Пo мере увеличения сгибания до 90° (рис. 172) и затем до 120° (рис. 173) задняя крестообразная связка становится вертикально и растягивается больше чем передняя связка. Как можно видеть из более подробной схемы (рис. 174), средние и нижние волокна передней крестообразной связки расслабляются (–) и лишь только передне-верхние волокна растягиваются (+). Кроме того, при гиперэкстензии (рис. 178) дно межмыщелковой ямки "с" сталкивается с передней крестообразной связкой и растягивает её, как козлы. Передняя крестообразная связка растягивается при разгибании и помогает контролировать переразгибание.

Ф. Боннель недавно подтвердил эти идеи, первоначально высказанные Штрассером (1917), на механических моделях. Более детальный механический анализ подтверждает и высказывание Руда (1913) о том, что крестообразные связки всегда находятся в состоянии частичного натяжения вследствие неодинаковой длины их волокон. Как это часто случается в биомеханике, две казалось бы противоречащие друг другу гипотезы не являются взаимоисключающими.

Мы уже упоминали ранее, что мыщелки бедра катятся и скользят по суставной поверхности большеберцовой кости. Нетрудно представить себе качение, но встаёт вопрос: как же происходит скольжение в этом достаточно фиксированном суставе. Оно активно продуцируется экстензорами, которые тянут большеберцовую кость кпереди по отношению к бедренной кости при разгибании, и флексорами, которые заставляют суставную поверхность большеберцовой кости скользить кзади при сгибании. Но, когда начинаешь изучать эти движения на скелете, становится отчётливо видна и пассивная роль, играемая этими связками. Крестообразные связки тянут мыщелки бедра кзади и заставляют их скользить по суставной поверхности большеберцовой кости в направлении противоположном качению.

Начиная (рис. 179) с разгибания (I), если бы мыщелок катился без скольжения, он оказался бы в положении (II), и прикрепление к бедру (b) передней крестообразной связки оказалось бы в точке (b'), пройдя теоретическое расстояние (bb'). Подобная ситуация, показанная на рис. 108, привела бы к повреждению заднего рога внутреннего мениска. Но точка (b) может двигаться только по кругу с центром (а) и радиусом (аb) (связка в данном примере условно считается неэластичной). Таким образом, истинный путь, пройденный (b), будет не (bb'), а (bb'') соответственно положению (III) мыщелка бадра, лежащего кпереди от положения (II) на расстояние (е). При сгибании передняя крестообразная связка приходит в действие и тянет мыщелок кпереди. Поэтому можно сказать, что при сгибании передняя крестообразная связка заставляет мыщелок скользить кпереди, a сам он катится кзади.

Подобным же образом можно показать и роль задней крестообразной связки при разгибании (рис. 180). При качении из положения (I) в положение (II) мыщелок ощущает тягу кзади со стороны задней крестообразной связки, и путь, который проходит её прикрепление к бедренной кости, будет не (сс), а (сс') по кругу с центром "d" и радиусом "dс". Таким образом, мыщелок скользит кзади на расстояние f, чтобы достичь положения (III). При разгибании задняя крестообразная связка заставляет мыщелок бедра скользить кзади в то время, когда он совершает качение кпереди.

Движения по типу выдвижного ящика, совершаемые голенью по отношению к бедру, являются патологическими и могут быть продемонстрированы в двух положениях:

1. при сгибании голени под прямым углом,

2. при полном разгибании в коленном суставе.

При сгибании под прямым углом (рис. 183) в положении больного на спине на жёстком топчане следует сесть на стопу, чтобы не дать ей двигаться. Затем обеими руками нужно взяться за верхний конец голени и при тяге за неё кпереди можно продемонстрировать симптом переднего выдвижного ящика и при тяге кзади – заднего выдвижного ящика, стопа при этом может находиться как в среднем положении, так и быть повёрнутой кнутри или кнаружи.

Симптом заднего выдвижного ящика (рис. 181) констатируется при перемещениях большеберцовой кости кзади от бедренной, он свидетельствует о повреждении задней крестообразной связки, что легко запомнить: "симптом заднего выдвижного ящика = повреждению задней крестообразной связки", Симптом переднего выдвижного ящика (рис. 182) означает смещение большеберцовой кости кпереди по отношению к бедренной, он обусловлен повреждением передней связки, т.е. в данном варианте "передний = повреждению передней крестообразной связки".

При обследовании коленный сустав должен быть разогнут. Подожите одну руку на заднюю поверхность бедра, другую – на верхний конец голени и попытайтесь перемещать её кпереди и кзади (манёвр Лахмана-Трилла). Любое движение кпереди указывает на повреждение передней крестообразной связки и особенно, как считает Буске, её задне-наружного фибротендинозного слоя. Проводить это исследование довольно трудно из-за малой амплитуды проверяемых движений.

Ротационная стабильность коленного сустава
во время разгибания

Мы уже знаем, что ротационные движения в коленном суставе возможны только в согнутом положении. При полном разгибании осевая ротация невозможна, т.к. ей препятствуют натянутые крестообразные и боковые связки.

Если смотреть на коленный сустав спереди в нейтральном положении в смысле ротации (рис. 184, суставные поверхности сильно "разошлись" в результате чрезмерной "растяжимости" связок), то можно видеть, что крестообразные связки проходят крест-на-крест, причём благодаря их наклонному ходу (рис. 185, поперечный срез) они могут перекручиваться друг с другом.

При внутренней ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 186, фронтальный срез) эти связки отчётливо перекрещиваются во фронтальной плоскости, в то время как в горизонтальной (рис. 187, вид сверху) их аксиальные края находятся в контакте (см. вставку). Таким образом, они обвиваются вокруг друг друга (рис. 188) и растягивают друг друга (рис. 189), как эластичные хорды турникета. В результате этого суставные поверхности сближаются, что эффективно противодействует внутренней ротации. В то же самое время, поскольку центр ротации (рис. 187, крест) не совпадает с центром сустава, а находится во внутренней части внутренней ости большеберцовой кости, внутренняя ротация расслабляет (-) заднюю и натягивает (+) переднюю крестообразную связку и её волокна, прикрепляющиеся к переднему рогу внутреннего мениска, на который затем начинает действовать тяга кзади.

При наружной ротации большеберцовой кости по отношению к бедренной (рис. 190, вид спереди) связки стремятся стать параллельными (см. вставку). В горизонтальной плоскости (рис. 191, вид сверху) они ещё более перекрещиваются, но их аксиальные края утрачивают контакт. В результате этого "турникет" расслабляется и суставные поверхности слегка расходятся (рис. 193). Таким образом, наружная ротация не контролируется растяжением крестообразных связок. Однако, поскольку центр ротации не совпадает с центром сустава, (рис. 191) наружная ротация расслабляет переднюю (-) и напрягает (+) заднюю крестообразную связку и её волокна, прикрепляющиеся к заднему рогу наружного мениска.

Крестовидные связки препятствуют внутренней ротации голени при разогнутом коленном суставе. Внутренняя ротация напрягает переднюю крестообразную и расслабляет заднюю крестообразную связку. Наружная ротация растягивает заднюю и расслабляет переднюю крестообразную связку.

Слокум и Ларсен пристально изучали ротационную стабильность согнутого коленного сустава у спортсменов, особенно у футболистов. При резком повороте в сторону противоположную опорной конечности коленный сустав испытывает сильнейшую наружную ротацию. Это приводит к повреждениям медиальной порции суставной капсулы. Её передняя часть особенно часто травмируется, если речь идёт о вальгизации и латеральной ротации при сгибании в коленном суставе под углом 90°. Задняя часть легко травмируется, если коленный сустав разогнут. Средняя часть идентично глубоким волокнам внутренней боковой связки повреждается тогда, 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 при первых 10 – 20° наружной ротации, а затем опять напрягается. Если бы величина наружной ротации не контролировалась, то происходил бы разрыв этой связки при её оборачивании вокруг внутренней поверхности наружного мыщелка бедра.

И, наконец, благодаря капсулярным соединениям с большеберцовой костью задняя половина внутреннего мениска сама может помешать наружной ротации согнутой голени.

Таким образом, воздействие различной степени травмирующей силы на коленный сустав, включающей вальгизацией и наружную ротацию, может последовательно приводить к следующим повреждениям:

- разрыву передней трети суставной капсулы,

- разрыву внутренней боковой связки, сначала глубоких, потом поверхностных её волокон,

- разрыву передней крестообразной связки,

- отрыву внутреннего мениска.

Роль боковых связок в обеспечении ротационной стабильности коленного сустава исходит из их симметричного положения.

При нулевой ротации – нейтральное положение – (рис. 194, вид сверху через "прозрачные" мыщелки) наклонный ход наружной боковой связки, идущей книзу и кпереди, и внутренней боковой связки, идущей книзу и кзади, заставляет их обвиваться вокруг верхнего конца большеберцовой кости.

Внутренняя ротация (рис. 195) мешает этому, т.к. величина наклона связок уменьшается и они стремятся стать параллельными (рис. 196, вид сзади и изнутри с разъединёнными суставными поверхностями). По мере того, как обвитие уменьшается, суставные поверхности уже не столь сильно удерживаются в котакте боковыми связками (рис. 197), зато эту функцию берут на себя крестообразные связки. Итак, "игра", допускаемая расслаблением боковых связок, контролируется натяжением крестообразных.

И наоборот, наружная ротация еще более способствует обвитию (рис. 198, 200), что сближает суставные поверхности и ограничивает подвижность. Крестообразные связки одновременно расслабляется.

Наружная ротация контролируется боковыми связками, внутренняя – крестообразными, а ротационная стабильность коленного сустава в положении разгибания обеспечивается как боковыми, так и крестообразными связками.

Динамическое обследование коленного сустава:
внутренняя ротация

Помимо статических тестов на стабильность коленного сустава с целью выявления патологических движений в поперечной и передне-задней плоскостях, проводится динамическое исследование с целью определения стабильности (или нестабильности), направленное на демонстрацию патологических компонентов исследуемых движений. Эти тесты столь многочисленны, что лучше всего объединить их в группы и назвать наиболее важные из них.

Можно выделить две группы тестов:

- сочетающие вальгусное смещение и внутреннюю ротацию,

- сочетающие вальгусное смещение и наружную ротацию.

Первая группа включает следующие гесты или симптомы, наиболее известным и широко используемым из них является боковой сдвиг МакИнтоша. При обследовании больной лежит на спине (рис. 201) или на боку под углом 45° к плоскости топчана (рис. 202). В первом случае (рис. 201) рукой, лежащей на подошвенной поверхности стопы, вызывайте насильственную внутреннюю ротацию голени; сам вес приподнятой конечности обеспечивает вальгизацию в коленном суставе. Во втором случае (рис. 202) возьмитесь за пятку и, разгибая свою кисть в лучезапястном суставе, обеспечивайте наружную ротацию голени. Нейтральное положение коленного сустава будет в экстензии (рис. 201); другой рукой толкайте колено кпереди, продуцируя сгибание, и книзу, чтобы увеличить вальгус. При флексии (рис. 202) будет наблюдаться некоторое сопротивление движению, но при 25 – 30° флексии ощущается внезапный скачок, и можно видеть и чувствовать, как наружный мыщелок бедра перепрыгивает кпереди по латеральной суставной поверхности большеберцовой кости.

Положительный симптом МакИнтоша указывает на разрыв передней крестообразной связки. При разогнутом положении коленного сустава внутренняя ротация (рис. 203) смещает наружный мыщелок бедра кзади по заднему склону выпуклой поверхности наружного плато большеберцовой кости и он удерживается напряжённой широкой фасцией бедра (FL) и вальгусным смещением; и то, и другое удерживает суставные поверхности в тесном контакте. Как только широкая фасция оказывается кпереди от выступа выпуклого латерального плато большеберцовой кости, мыщелок бедра удерживается в описанном положении благодаря заднему подвывиху (PSL). При увеличивающемся сгибании (рис. 204) широкая фасция перемещается кзади от выступа наружного плато большеберцовой кости, мыщелок скользит по этому выступу и задерживается спереди на переднем склоне плато (2) задней крестообразной связкой. Важно, чтобы и больной ощутил этот внезапный "скачок".

Скачок Хагстона обратен тесту МакИнтоша. Больной лежит на спине (рис. 205) или на боку под углом 45° к плоскости топчана (рис. 206). Отличие состоит в том, что стартовым положением является 35-40° флексии, из которого осуществляют разгибание в коленном суставе при одновременной его вальгизации и внутренней ротации. Наружный мыщелок бедра поначалу находится в "преувеличенном" переднем положении, где он имеет контакт (2) с передним склоном выпуклого латерального плато большеберцовой кости. Затем он перескакивает кзади (РSL), т.к. передняя крестообразная связка перестаёт удерживать его во время paзгибания. Положительный симптом Хагстона такие указывает на разрыв передней крестообразной связки.

Поиск по сайту: