Патологическая биомеханика, вывихи и переломы (стр. 3 из 4)

Рис. 16. Типичные спортивные травмы и повреждения в результате чрезмерной нагрузки на таз и нижние конечности (за исключением коленного сустава):

1 — таз; 2 — отрывные переломы (спринт, спортивные игры); 3 — мышцы бедра; 4 — мышечные грыжи, разрывы мышц (частичные) — спринт, спортивные игры; 5 — разрыв ахиллова сухожилия (полный, неполный); 6—бег, спортивные игры (быстрое наступление), гимнастика (соскок со снаряда); 7 — торсионный перелом средней трети большеберцовой кости; 8 — футбол; 9 — поперечный перелом большеберцовой кости по краю обуви; 10 — скоростной спуск на лыжах; 11 — повреждения связок в верхнем отделе голеностопного сустава (чаще всего передней таранномалоберцовой связки); 12—бег, прыжки, все виды игры с мячом, гимнастика, лыжные гонки; 13 — гребень лобковой кости, бугорок лобковой кости; 14 — футбол, бег; 15 — ветвь седалищной кости; 16 — футбол, бег; 17 - бугристость большеберцовой кости; 18—футбол, прыжки; 19—периостоз краевых поверхностей большеберцовой кости; 20 — бег, прыжки, ходьба; 21 — ахиллодиния (паратендинит ахиллова сухожилия); 22 — бег, прыжки, гимнастика; 23 — хроническое растяжение в верхнем отделе голеностопного сустава; 24 — бег, прыжки, все виды игр с мячом, гимнастика, лыжные гонки; 25 — артроз предплюсны; 26 — футбол, прыжки; 27 — стрессовый перелом плюсны (маршевый перелом); 28 — футбол, прыжки, бег, ходьба

Рис. 17. Подтаранные вывихи стопы:

а — внутренний,

б — задневнутренний

Рис. 18. Типичное смещение отломков бедра:

а — в верхней трети,

б — в средней трети,

в — в нижней трети

Соответственно уровню перелома различают переломы бедра в верхней, средней и нижней третях (рис. 18).

Частота переломов голени в среднем колеблется в пределах 30%. Наиболее часты переломы голени в нижней трети. Переломы могут быть открытыми и закрытыми, в зависимости от механизма травмы (рис. 19).

Чаще встречается перелом обеих костей. На характер перелома, его конфигурацию и наличие смещения в той или иной степени влияет не только механизм травмы, но и мышечная тракция.

Механизм травмы может быть прямым и непрямым (рис. 20). При супинационныхпереломах стопа,поворачиваясь внутрь, натягивает связки, соединяющие латеральную лодыжку с костями стопы, что влечет за собой отрыв наружной лодыжки. Если травмирующая сила продолжает действовать, внутренняя боковая поверхность таранной кости упирается во внутреннюю лодыжку, отламывая ее под углом снизу вверх.

Рис. 19. Механизм повреждения костей голени:

а — прямой удар,

б — поворот тела при фиксированной стопе,

в — вертикальная нагрузка,

г — подворачивание ноги

Выделяют три подгруппы переломов: супинационные, пронадионные и сгибательно-разгибательные переломы (рис. 21).

Переломы лодыжек довольно частая травма в спорте. В зависимости от механизма и длительности травмирующей силы переломы этого вида могут быть в самых различных сочетаниях: изолированные переломы одной или двух лодыжек, двух лодыжек с отрывом заднего или переломом переднего краев большеберцовой кости, с подвывихом или вывихом стопы в различных направлениях, которые могут сопровождаться разрывом синдесмоза.

Пронационные переломы возникают в результате пронации стопы. При этом связки, идущие от медиальной лодыжки к костям

стопы, натягиваются и отрывают внутреннюю лодыжку (иногда разрываются и сами связки).

Пронационные переломы часто сопровождаются повреждением межберцового сочленения.

Рис. 20. Механизм травмы в области голени на примере травмы при скоростном спуске на лыжах

а — современная лыжная обувь, фиксирующая голеностопный сустав, вызывает три вида травм: в области верхнего края ботинка, компрессию переднего края боль-шеберцовой кости, разрыв ахиллова сухожилия; б, в — направление нагрузки при свободном спуске и столкновении с препятствием.

Рис. 21. Виды переломов костей голени в области голеностопного сустава:

а — супинационные переломы,

б — пронационные переломы,

в — сгибательно-разгибательные переломы

3 Влияние физических нагрузок на суставы

За время жизни человек делает (0,5—0,7)-10 движений в крупных суставах рук, 6-10 движений пальцами рук (к примеру, шины современного автомобиля изнашиваются после 25—-30 млн. оборотов).

При ходьбе, беге, рабочих движениях кости, хрящи суставов, мышцы, сухожилия подвергаются нагрузке, однако напряжения в кости редко превышают 50 МПа. Нагрузка на суставы зависит от общей массы тела. К примеру, при ожирении суставы человека подвергаются большим воздействиям.

При обычной ходьбе в фазе 15% от начала опорного цикла возникает изгибающий момент на голень человека величиной около 50—60 Нм, в фазе 45% от начала опорного цикла значение изгибающего момента возрастает до 90—130 Нм. Изгибные деформации голени разнообразны (рис. 18.35). Они могут возникать от вибраций на частотах собственных колебаний костей, вызванных, например, ударом, при соприкосновении пятки с землей (особенно без обуви). В начале опорной фазы ударная волна проходит через кость, причем линейное ускорение достигает 20—80 м/с2 длительностью 15—25 мс. При скорости ходьбы 1м/с нагрузка в тазобедренном суставе может достигать 6 кН, что на порядок выше веса тела.

В спорте высших достижений ускорения намного выше, что ведет к значительным, хотя и кратковременным, нагрузкам на биомеханические системы. Например, во время бега отрицательное ускорение голени достигает 500 м/с2, а в конце удара при исполнении приемов карате — даже 4000 м/с2.

Рис. 22. Изгибные деформации большеберцовой кости при различных видах нагрузки

При спринтерском беге, прыжках в длину, тройным и в высоту вертикальная составляющая силы опорных реакций достигает 5— 7 кН, а горизонтальная — до 3—4 кН. Соответственно резко возрастают нагрузки на все суставы и сухожилия (табл.1).

Таблица 1 Максимальные нагрузки на суставы нижней конечности при спринтерском беге 9,5 м/с

Вид нагрузки	Величина нагрузки
Момент в голеностопном суставе, Нм: Мxa — сагиттально	330±30
Мya — фронтально	125±50
Мza — горизонтально	20±11
Сила в голеностопном суставе FTc, H	8900+1000
Момент в коленном суставе, Нм: Мsk — сагиттально	150+40
Мfk — фронтально	160±55
Мmk — горизонтально (в отношении большеберцовой кости)	40±15
Максимальное натяжение в ахилловом сухожилии, Н	6600±660
Максимальное натяжение в собственной связке надколенника, Н	3000±800

Например, сила на поверхности голеностопного сустава может достигать 9000 Н. Это значит, что ахиллово сухожилие создает противодействующий момент в сагиттальной плоскости до 300 Н-м и тягу до 6000 Н. Напряжение растяжения достигает 60 МПа — около 60% предельно допустимого. Во время прыжков в длину напряжение в сухожилии может достигать 73—75 МПа, что еще ближе к предельным значениям.

Особенности механизма повреждения коленного сустава обусловлены анатомическими и функциональными его особенностями, а также видом и тяжестью травмы. Выделяют острые и хронические травмы (подвывихи, микротравмы), прямое и непрямое силовое воздействие. Наиболее частой причиной повреждений коленного сустава в спорте являются падения с поворотом при фиксированной стопе и слегка согнутом суставом (рис. 23).

Рис. 23. Типичный механизм травмы капсульно-связочного аппарата: падение с поворотом при фиксированной стопе, отведение голени и наружная ротация верхней половины туловища

Такой механизм травмы типичен для футбола (рис. 24), дзюдо, самбо, горнолыжного спорта, баскетбола, гандбола и др. Действие сил в зонах, расположенных ниже границы разрыва суставной сумки и связок, гиалинового суставного хряща и волокнистого хряща менисков при повторных микротравмах может привести к дегенеративным тканевым изменениям.

Рис. 24. Схематическое изображение механизма травмы, показанной на рис. 23

Дегенеративные изменения в мениске вследствие хронической перегрузки, например, у футболистов, могут привести к разрывам мениска от подчас минимальной травмы.

На рис. 25 и рис 26 представлены типичные виды травм.

На рис. 27, сравнивая взаимное положение отметок на суставных поверхностях, можно видеть результат влияния связок на движения костей: взаимное движение поверхностей гиалинового хряща состоит из обкатывания со скольжением. При сгибании колена бедренная кость сдвигается назад относительно большеберцовой кости с проскальзыванием, начинающимся приблизительно с 15—20° поворота и заканчивающимся незадолго до конца сгибания; при разгибании бедренная кость смещается вперед. Вследствие этого нельзя указать определенную ось вращения в суставе: для каждого положения костей имеется своя мгновенная ось вращения.

Рис. 25. Типичные виды спортивной травмы в коленном суставе:

1 — повреждения мениска (футбол, скоростной спуск на лыжах, волейбол, борьба, глубокое приседание), 2 — повреждение крестообразной связки (футбол, скоростной спуск на лыжах, борьба), 3 — комбинированное повреждение капсулы, связок и мениска (футбол, скоростной спуск на лыжах, борьба), возможно при всех тяжелых торсионных травмах; 4 — перелом мыщелков большеберцовой кости (мотоспорт)