Факторы, обуславливающие возрастные изменения строения фиксирующих элементов надколенника и сгибательной системы коленного сустава в целом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Факторы, обуславливающие возрастные изменения строения фиксирующих элементов надколенника и сгибательной системы коленного сустава в целом

Гибадуллина Ф.Б.

Минигазимов Р.С.

Насибуллина Л.Г.

Гареева К. С.

Латыпова А.М.

Мухетдинова Л.З.

Гибадуллина Г.Ф.

Сахипова Л.Р.

Курочкина А.О.

ХисматуллинаУ.З.

Фатхиева Л.Р.

Аннотация

Надколенник и его фиксирующий аппарат взаимосвязаны в структурном и функциональном отношении, формируя единую сгибательную систему коленного сустава, при этом каждый элемент в этой системе имеет значение для функции нижней конечности в целом. Любые функциональные нагрузки в коленном суставе обуславливают возрастные изменения элементов коленного сустава и сгибательной системы нижней конечности в целом. Комплексное исследование надколенника и его фиксирующего аппарата имеют не только теоретическое значение для биомеханики коленного сустава и мышц, действующих на него, но и клиническое, применимое в спортивной медицине, педиатрии, травматологии и ортопедии.

Ключевые слова: надколенник; коленный сустав; биомеханика; фиксирующий аппарат надколенника.

Abstract

The patella and its fixing apparatus are interconnected structurally and functionally, they form a single flexor system of a knee joint. With each element in this system is of some importance for the function of the knee and lower limb total. Complicated structure of the knee joint, freedom movements in the functional load causes age-related changes in the structure of the knee joint and the flexion system. The results of complex research have a theoretical value for the biomechanics of the knee joint and muscles acting on it.

Keywords: patella; knee joint; biomechanics; the fixing device of the patella.

Введение. В литературе существуют обширные и противоречивые данные по строению коленного сустава. Большое количество работ посвящено морфологии его менисков (Самоходова О.В., 2004; Рыбалко Д.Ю., 2006), связок (Галлямов М.Н., 1989; Стрижков А.Е., 1992-2015; Ахметдинова Э.Х., 1994; Иманова В.Р., 2004; Гибадуллина Ф.Б., 2004, 2009), строению жирового тела (Валиуллин Д.Р., 2003), надколенника (Гибадуллина Ф.Б., 2004; Иманова В.Р., 2004), синовиальных сумок (Костина Ю.В., 2011; Нурбулатова Л.Г., 2012). Сложное строение коленного сустава, свобода движений в нем, внешние функциональные нагрузки обуславливают высокий риск связочного аппарата к механическим повреждениям (Маланин Д.А., 1996). Среди патологии опорно-двигательного аппарата, по данным различных авторов, повреждения и заболевания коленного сустава составляют 10-24% всех повреждений нижних конечностей (Миронова З.С., 1962; Кириленко A.B. с соавт., 1989; Кузьменко В. с соавт., 1995; Гиршин С.Г. с соавт., 2000). надколенник биомеханика сустав мышца

Эта проблема имеет не только медицинское, но и социальное значение, так как часто посттравматические изменения в суставах ведут к снижению функции конечностей и инвалидизации (Коссинская И.С., 1969; Шапиро Г.Л., 1991; Краснов А.Ф. с соавт., 1992; Moro-oka Т., 2002; Овчинников E.H. с соавт., 2004, В.Ш. Вагапова, 2012). В структуре детского травматизма повреждения коленного сустава занимают одно из первых мест (Халезова М.С., 2003; Кавалерский Г.М., 2006; Брюханов A.B., 2007, Гумеров Р.А., 2014), среди которых наиболее часто встречаются травмы и заболевания вспомогательных элементов сустава (менисков, внутрисуставных связок, синовиальных сумок). Травматические изменения сгибательного механизма коленного сустава завершаются ранними дистрофическими поражениями коленного сустава.

В различные возрастные периоды коленный сустав человека имеет особенности строения, которые необходимо принимать во внимание в практической травматологии и ортопедии (Ахмалетдинов A.C., 1979; Вагапова В.Ш., 1988-2015; Стрижков А.Е., 1992-2015; Ахметдинова Э.Х., 1994-2010; Дильмухаметова Л.М., 2000-2012; Борзилова О.Х., 2003,2014; Валиуллин Д.Р., 2003-2012).

По данным литературы, в последнее время, среди детского населения часто встречаются дегенеративно-дистрофические поражения суставов, пик которых, по мнению Н.П. Шабалова (2009), В.Ш. Вагаповой (2014), приходится на 2-4 года. Дегенеративные изменения в суставах, характерные для пожилых и старых людей, и появляющиеся в процессе физиологического старения могут развиваться и у молодых лиц, в частности, у спортсменов в случае перегрузки суставов, когда происходит преждевременное изнашивание костно-суставного аппарата (Кураченков А.И., 1958; Миронова, З.С., 1976; Gardner D.L., 1994, Вагапова В.Ш., 2014).

Надколенник, как кость, формирующая коленный сустав, и, одновременно, как сесамовидная кость, находящаяся в толще сухожилия четырехглавой мышцы бедра, способствует изменению угла мышечной тяги и передаче ее на голень. Поэтому большой интерес в функциональном отношении сустава и конечности в целом, представляет знание форм и размеров надколенника, его фиксирующего аппарата и окружающих структур в возрастном аспекте.

Целью нашего исследования определили выявление особенностей строения элементов сустава и факторов, обуславливающих возрастные изменения сгибательной системы коленного сустава в возрастном аспекте.

Материал и методы исследования. Забор материала (влажные препараты в количестве 89) производился из БСМЭ. Использовали морфометрические, макро- и микроскопические и гистологические методы исследования.

Результаты. По полученным данным, во фронтальной плоскости мы выделили четыре формы надколенника: треугольную, округло-овальную, неправильного четырехугольника, пятиугольную. Наиболее часто, в 64,6% случаев, встречается надколенник треугольной формы с округлыми углами, в 23,4% случаев - округло-овальной, в 6,9% случаев формы неправильного четырехугольника с закругленными углами и в 5,1% случаев - пятиугольной формы. В сагиттальной проекции описали четыре его формы: в 41,4% случаев - неправильного четырехугольника, в 25,3% случаев - двояковыпуклой линзы, в 19,6% случаев - треугольной формы, в 13,7% случаев - округло-овальной. В горизонтальной проекции мы выделяем три формы надколенника: в 46,2% случаев - формы вытянутой «груши», в 34,1% случаев - треугольной формы и в 19,7% случаев - формы шестиугольника с округлыми углами. Возрастные изменения параметров надколенника отражают, по-видимому, преобразования с возрастом опорно-двигательного аппарата в целом, его объемных и весовых элементов, что отражается с возрастом на биомеханике коленного сустава.

Надколенник, имея контакт в разогнутом положении с надколенниковой поверхностью бедренной кости, а при сгибании - с его мыщелками, приводит к морфологическим изменениям сгибательной системы коленного сустава. Соприкасающаяся с названными костями суставная поверхность надколенника испытывает при статической и динамической нагрузках механическое воздействие в виде сдавления и трения. Кроме того, к задней поверхности верхушки надколенника прилежит поднадколенниковое жировое тело, изученное Д.Р. Валиуллиным (2003, 2008, 2010, 2012), которое имеет эффект помпы и аммортизатора для надколенника и его окружающих структур. Все это имеет немаловажное значение для формирования структур задней поверхности надколенника, на которой, по ряду авторов (Маркушев В.М., 1955; Синельников Р.Д., 1996; Сапин М.Р., 2001, Вагапова В.Ш., 2008, 2010, 2012), различаются две суставные фасетки - медиальная и латеральная, разделяющиеся продольным срединным выступом. По нашим исследованиям, кроме последнего имеется еще в 70% случаев медиальный выступ. Они делят суставную поверхность надколенника на латеральную, медиальную и краевую фасетки. Срединный выступ в 25% случаев на уровне нижней трети делится на две ветви, которые ограничивают дополнительную нижнюю фасетку треугольной формы. Нами также обнаружены горизонтальные выступы, которые делят латеральную и медиальную суставные фасетки на соответствующие верхние и нижние. По нашим данным, медиальная и латеральная суставные фасетки обнаруживаются уже у плодов, а описанные нами дополнительные формируются в постнатальном онтогенезе в связи с активацией движений в КС.

По нашим данным, в сопоставлении с данными литературы, к внесуставной задней поверхности надколенника, соответствующей его верхушке, прикрепляется поднадколенниковое жировое тело, от боковых частей которого начинаются медиальный и латеральный околонадколенниковые отростки, при этом, медиальный отросток над основанием надколенника расширяется, и поэтому, по мнению Д.Р. Валиуллина (2012), можно говорить о наличии наднадколенникового ЖТ, причем неравномерная выраженность околонадколенниковых отростков связана с неодинаковой нагрузкой на различные участки КС. Именно этим можно объяснить выявленную нами более частую деструкцию медиальных фасеток, увеличивающуюся с возрастом.

Параметры верхушки надколенника зависят от ее формы, что имеет значение при фиксации и передаче силы тяги четырехглавой мышцы бедра в сторону бугристости большеберцовой кости. Следовательно, форма надколенника определяет, в какой-то степени, биомеханику этой мышцы и, по нашему мнению, зависит от разницы силы приложения тяги латеральной и медиальной широких мышц бедра.

Обсуждение. Результаты нашего исследования указывают на наличие связи между околонадколенниковыми жировыми отростками, поднадколенниковым и наднадколенниковым жировыми телами и надколенником посредством соединительнотканных волокон. Исследования О.В. Самоходовой (2000), Э.Х. Ахметдиновой (2015) свидетельствуют о наличии связок, идущих от передних рогов и от наружного края менисков коленного сустава к жировому телу. Исходя из вышеизложенного, надколенник имеет тесные структурно-функциональные связи и с внутрисуставными его элементами: с жировым телом, менисками и с их фиксирующим аппаратом. По данным О.Х. Борзиловой (2003, 2014) морфологические возрастные изменения суставного хряща надколенника выражаются истончением вглубь до субхондральной кости и разволокнением коллагеновых волокон суставной поверхности вплоть до «ворсистости», в основном, на периферических частях. Во втором периоде зрелого возраста, в пожилом и старческом возрастах определяется незначительное увеличение содержания гликозаминогликанов, что связано с кратковременной гиперфункцией хондроцитов в ответ на его разрушение. По данным Рыбалко Д.Ю. (2007, 2015), мениски коленного сустава человека имеют различные варианты форм, которые на протяжении зрелого, пожилого и старческого возрастов не изменяются. Формы менисков не отличаются по полу и возрасту и упруго-прочностные характеристики менисков определяются фибро-архитектоникой всех их слоев. Отмечается, что на протяжении зрелого возраста мениски у женщин прочнее, чем у мужчин, в пожилом и старческом возрастах происходит снижение прочности менисков. Таким образом, выработка и расход синовиальной жидкости меняется в зависимости от физической нагрузки, от состояния суставного хряща, менисков и синовиальных сумок. Имеются данные (Нурбулатова Л.Г., 2012), что различные взаимоотношения синовиальных сумок с полостью сустава имеют сообщения, особенно, во всех случаях с полостью коленного сустава сообщается наднадколенниковая сумка и сумка подколенной мышцы, в 50% случаев - сумка полуперепончатой мышцы, в 43% случаев - сумка медиальной головки икроножной мышцы, в 28% случаев - сумка гусиной лапки. Преднадколенниковые и глубокая поднадколенниковая синовиальные сумки с полостью сустава не сообщаются. Вышеизложенные взаимосвязи играют роль в биомеханике, а также при диагностике и лечении коленного сустава.

Заключение. Исходя из вышеизложенного, в сопоставлении с данными литературы, надколенник и его фиксирующий аппарат, формируют единую сгибательную систему коленного сустава, взаимосвязаны структурно и функционально, при этом, каждый элемент в этой системе имеет определенное функциональное значение для коленного сустава и нижней конечности в целом. Результаты комплексного исследования имеют теоретическое значение для суждений о биомеханике коленного сустава и мышц, действующих на него, увеличивают имеющиеся сведения о защитных механизмах коленного сустава. Знания топографии, форм и размеров надколенника, окружающих структур и фиксирующего аппарата, взаимоотношений с полостью коленного сустава, могут быть полезными в клинической артрологии, геронтологии и практической медицине.

Литература

1. Ахметдинова, Э.Х. Биомеханические свойства мест фиксации связок коленного сустава у плодов и новорожденных детей / Э. Х. Ахметдинова, В. Ш. Вагапова, О. Х. Борзилова // Мед. вестн. Башкортостана. - 2014. - N 4. - С. 40-43.

2. Ахметдинова, Э.Х. Биомеханические свойства мест фиксации связок коленного сустава у плодов и новорожденных детей / Э. Х. Ахметдинова, В. Ш. Вагапова // Мед. вестн. Башкортостана. - 2015. - N 1. том.10. - С. 65-68.

3. Вагапова, В.Ш. Исследование морфологии суставов в онтогенезе / В.Ш. Вагапова // Актуал. проблемы биологии и медицины: матер, междунар. конф. Астрахань, 2000. - С.33.

4. Вагапова, В.Ш. Функциональная морфология коленного сустава / В.Ш. Вагапова // Медицинский вестник Башкортостана. - 2007. - Т. 2, №5. - С. 69-74.

5. Валиуллин, Д.Р. Формирование жирового тела коленного сустава у плода /Д.Р. Валиуллин, В.Ш. Вагапова // Тезисы 5-го Общероссийского съезда анатомов, гистологов и эмбриологов. - М., 2004. - С. 18.

6. Галлямов, М.М. Фиброархитектоника, биомеханические свойства и микроваскуляризация крестообразных и коллатеральных связок коленного сустава: автореф. дисс. канд. мед. наук. - Ярославль, 1989. - 23 с.

7. Гиршин, С.Г. Коленный сустав (повреждения и болевые синдромы) / С.Г. Гиршин, Г.Д. Лазишвили. - М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2007. - 352с. http://elibrary.ru/item.asp?id=19538769 (дата обращения: 02.07.2015г.)

8. Иоффе, М.Л. Кинематика плоского движения коленного сустава человека (Сколько степеней свободы имеет коленный сустав?) / М.Л. Иоффе // Российский журнал биомеханики. - 2008. - Т. 12, № 1 (39). - С. 59-67. http://elibrary.ru/item.asp?id=11739427 (дата обращения: 02.07.2015г.)

9. Костина, Ю.В. Развитие синовиальных сумок коленного сустава в пренатальном и на этапах постнатального онтогенеза человека : автореферат дис. на соиск. учен. степ. кандидата медицинских наук (14.03.01) / Юлия Валлинуровна Костина/ Башкир. гос. мед. ун-т. - Уфа, 2011 - 22 c.

10. Минигазимов, P.C. Структурные основы «синовиальной помпы» суставов / P.C. Минигазимов, В.Ш. Вагапова, А.Г. Габбасов // Тез. V общероссийского съезда анатомов, гистологов и эмбриологов. - М., 2004. - С. 66.

11. Миронов, С.П. Повреждения связок коленного сустава / С.П. Миронов, А.К. Орлецкий, М.Б. Цыкунов. - М.: Лесар, 1999. - 208 с.

12. Нурбулатова, Л.Г. Строение стенок синовиальных сумок коленного сустава / Л.Г. Нурбулатова, В.Ш. Вагапова // Медицинский вестник Башкортостана. - 2010. - Т. 5, № 3. - С. 104-107.

13. Рыбалко, Д.Ю. Строение менисков коленного сустава человека и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах: диссертация на соиск. учен. степ. кандидата медицинских наук (14.00.02) / Дмитрий Юрьевич Рыбалко / ГОУВПО “Башкирский государственный медицинский университет”. - Уфа, 2007. - 203 с.: ил.

14. Самоходова, O.B. Строение менисков коленного сустава у плодов человека / О.В. Самоходова, В.Ш. Вагапова // Морфология. - 2000. - Т.117. - №3. -С.106.

15. Стрижков, А.Е. Аналитическое описание формы суставных поверхностей крупных суставов человека в пре- и неонатальном онтогенезе / Стрижков А.Е. // Морфологические ведомости.- № 1-2, приложение №1. - 2006. - С.275-278.

16. Стрижков, А.Е. Основные стадии органогенеза связочного аппарата крупных суставов нижней конечности / А.Е. Стрижков, В.Ш. Вагапова, A.A. Сальманов // Морфология. - 2004. - № 4. - С. 118.

17. Ahmed, A.M. Correlation of patellar tracking pattern with trochlear and retropatellar surface topographies / A.M. Ahmed, N.A. Duncan // Journal of biomechanical engineering. - 2000. - 122 (6). - pp. 60-652.

18. Hopf, T. Cruciate ligament injuries with knee joint effusion - why can Lachman sign not be elicited? / T. Hopf, M. Gleitz, S. Rupp // - 1996. - Bd. 134. - S. 418 - 420.

19. Inter- and intratester comparison of the Rolimeter knee tester: effect of tester's experience and the examination technique / T. Muellner [et al.] // Knee surgery, sports traumatology, arthroscopy: official journal of the ESSKA. - 2001. - Vol.9. - P. 302 - 306.

20. Sheehan, F.T. Human patellar tendon strain. A nonivasive, in vivo study / F.T. Sheehan, J.E. Drace // Clinical ortopaedics and related research. -Vol. 370.-P. 7-201.

21. Smith, H.E. Spatial variation in cartilage „Т2 of the knee. / H.E. Smith, T.J. Mosher, B.J. Dardzinski et al. // Journal of magnetic resonance imaging: JMRI. 2001. - 14 (1). - pp. 50-55.

22. Walker, P.S. Biomechanics of the patella in total knee replacement. / P.S. Walker // Knee surgery, sports traumatology, arthroscopy: official journal of the ESSKA. 2001. (1) - pp. 3-7.

Размещено на Allbest.ru