THE ROLE OF MEDIAL PATELLO-FEMORAL LIGAMENT IN PROVIDING PATELLA’S KINEMATICS

Full Text

Перемещение надколенника обеспечивается комплексным взаимодействием мышц, связок и костных струк- роли внутренней бедренно-надколенниковой связки тур [1, 4, 9]. При полном сгибании в коленном суставе над- (ВБНС) в обеспечении устойчивости надколенника с исколенник принимает устойчивое положение за счет конгру- пользованием системы оптического видеозахвата. энтности его суставных поверхностей, противолежащих блоковидной ямке бедренной кости. Однако при сгибании МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ меньше 30° роль костных структур в обеспечении стабиль- Были исследованы 5 анатомических препаратов ности надколенника уменьшается. На первое место выхо- коленных суставов (3 женских, 2 мужских). Средний дят мягкотканые структуры, включающие в себя динами- возраст умерших от заболеваний, не связанных с паточеские (мышцы) и статические (связки) компоненты [1, 3]. логией коленного сустава, составлял 63,4 года. В литературе описано множество способов оцен- Каждый препарат включал в себя суставные отки различных параметров движений надколенника [1, делы сочленяющихся костей, капсульно-связочный 2, 4, 7]. Оптический анализ положительно зарекомен- аппарат и окружающие их мышцы. В костно-мозговые довал себя при изучении кинематики эндопротезиро- каналы бедренной и большеберцовой кости были ввеванного коленного сустава. дены стержни диаметром 12 мм и длиной 30 см, которые фиксировали с использованием костного цемента ЦЕПЬ РАБОТЫ «OSTEOBOND®» (Zimmer®, США). Экспериментальный Улучшение результатов лечения пациентов с при- препарат закрепляли в оригинальном биомеханическом вычным вывихом надколенника. В задачи проводимого устройстве, обеспечивающем полную амплитуду сги- 68 Выпуск 4 (44). 2012 бательно-разгибательных движений в коленном суставе (рис. 1). Рис. 1. Схема экспериментального устройства для исследований движений в коленном суставе: А — сила в 10 Н, приложенная по вектору действия четырехглавой мышцы, Б — электромотор, соединенный с зубчатой рейкой, В — исследуемый экспериментальный препарат коленного сустава, Г — шарнирное сочленение для обеспечения наружной ротации большеберцовой кости, Д — стержень, фиксированный к горизонтальной плоскости Стальной стержень, проведенный в бедренную кость, фиксировали к горизонтальной поверхности таким образом, чтобы часть бедра во время всего цикла сгибания оставалась неподвижной. Для воспроизведения биомеханической функции четырехглавой мышцы последнюю выделяли из мягкотканного массива и прикладывали к ней по оси бедра силу величиной в 10 Н. Циклические движения в коленном суставе осуществляли с помощью электромотора. Наружное вращение голени, имеющее место при сгибании и разгибании коленного сустава, моделировали благодаря шарнирному блоку на стержне, введенном в большеберцовую кость. Для исследования наружного смещения надколенника первый оптический маркер устанавливали в его центр, который соответствовал геометрическому центру относительно костных ориентиров во фронтальной и саггиталь-ной плоскостях (внутренняя/наружная граница, проксимальный и дистальный полюс). Второй маркер—в точку прикрепления ВБНС на внутреннем мыщелке бедренной кости. Камера была установлена на расстоянии 150 см в направлении, параллельном анатомической оси бедра [4]. Для исследования изометричности ВБНС маркеры фиксировали в места прикрепления: в область верхней — средней трети внутреннего края надколенника и в область приводящего бугорка внутреннего мыщелка бедренной — в точках, определенных в наших предшествующих анатомических исследованиях. При этом камеру устанавливали перпендикулярно анатомической оси бедра на уровне оптических маркеров. Калибровку камеры осуществляли в статичном режиме. Полученные данные анализировали программой Tracker Video Analysis and Modeling Tool® (written by Douglas Brown) и интерпретировали по биомеханической систе ме «шести степеней свободы», описанной Grood E. S., Suntay W. J. [4]. Вариационно-статистическую обработку проводили с помощью общепринятых методов статистики с использованием пакета прикладных программ Microsoft Office Excel 2007® (Microsoft Corporation). Во время первых пяти испытательных циклов движений надколенник и его поддерживающий аппарат оставляли интактным. Затем к наружному краю надколенника с помощью кортикального винта прикрепляли стальную леску, прикладывая к ней силу, действующую латерально, величиной 10Н [7]. И наконец, измерения производили после пересечения ВБНС с приложенной к надколеннику латеральной силой и без нее. Во время сгибательно-разги-бательных движений в коленном суставе камера четко фиксировала перемещение оптических маркеров в пространстве и изменение расстояния между ними. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Наружное смещение надколенника достоверно достигало максимальных величин при (28 ± 1,5)° сгибания голени, при этом расстояние между маркерами также было максимальным и составляло при сохранении разгибательного аппарата (53 ± 1,5) мм. Минимальное смещение надколенника констатировали при интактном капсульно-связочном аппарате коленного сустава и без приложения наружной силы. После резекции ВБНС расстояние между оптическими маркерами, то есть смещение надколенника было достоверно больше, чем при интактном капсульно-связочном аппарате или после приложения к нему латерально направленной силы. И, наконец, после пересечения ВБНС с одновременным приложением силы, наружное смещение достигало максимальной величины, а надколенник находился в подвывихе. При сгибании в коленном суставе более 80° показатели смещения надколенника были, практически, одинаковыми во всех случаях (рис. 2). /_Ч 10 20 ВО 40 50 60 70 80 Угол сгибания в коленном суставе —Интактный •-Латеральная ^Резекция ВБНС •Резекция ВБНС и латеральная Рис. 2. Изменение расстояния между оптическими маркерами, установленными в область внутреннего мыщелка и в геометрический центр надколенника, при сгибании в коленном суставе Выпуск 4 (44). 2012 69 О степени изометричности ВБНС свидетельствовало изменение расстояния между оптическими маркерами, находящимися в местах прикрепления связки. Для всех коленных суставов средняя длина ВБНС была равна (47,3 ± 3,3) мм при полном разгибании коленного сустава, (46,2 ± 3,2) мм — при сгибании на 30°, (45,3 ± 2,9) мм — при 60° и (44,3 ±3,5) мм — при 90° сгибания. Таким образом, длина связки до угла сгибания в коленном суставе 60° практически не изменялась, а после этого значения значительно уменьшилась (рис. 3). Рис. 3. Изменение расстояния между оптическими маркерами, установленными в местах прикрепления ВБНС, при сгибании в коленном суставе Главная биомеханическая функция надколенника — это обеспечение передачи мышечной силы четырехглавой мышцы путем увеличения плеча рычага раз-гибательного механизма. С клинической точки зрения интересно наружное перемещение надколенника. Исходя из полученных в нашем исследовании данных видеоанализа, можно предположить, что при полном сгибании в коленном суставе надколенник прочно фиксируется за счет конгруэнтности суставных поверхностей бедренной кости и надколенника и поэтому расстояние между маркерами практически не изменяется при полном сгибании. При сгибании меньше 30° первоочередную роль играет капсульно-связочный аппарат и динамические стабилизаторы — мышцы и сухожилия. Основным пассивным ограничителем наружного смещения надколенника выступает ВБНС, которая, согласно ряду исследований. обеспечивает 50—60 % устойчивости надколенника при первых 30° сгибания [1, 7, 4]. Полученные нами результаты оказались созвучными с результатами Steensen R., et al., по данным которых ВБНС, в основном, обеспечивает стабильность при углах сгибания в коленном суставе от 0° до (28 ± 1,5)°, а при ее пересечении риск наружного вывиха надколенника существенно возрастает [9]. Термин «изометрично расположенная связка» означает, что расстояние между местами прикрепления связки остается неизменным во время всего сгибательно-разгибательного цикла работы сустава [9]. Изомет-ричность связочного аппарата коленного сустава на примере передней крестообразной связки (ПКС) исследовали на анатомическом материале Odensten M. and Gillquist J., определив, что длина связки остается постоянной на протяжении всей амплитуды сгибательно-разгибательных движений [6]. Trent P. S., et al. в свой работе, используя лучевые методы исследования, также пришли к заключению о том, что ПКС не растягивается [10]. В экспериментальной работе Wang C. J., Walker P. S. обнаружили 5%-е растяжение ПКС во время первых 90° сгибания в коленном суставе [11]. В настоящее время вопрос об изометрических свойствах ВБНС остается дискутабельным. Amis A. A., et al. в своих исследованиях на анатомическом материале показали, что связка находится в большем натяжении при разогнутом коленном суставе, расслабляется при 20° сгибания и продолжает оставаться в напряжении при последующем сгибании [1]. Анализируя ошибки оперативной техники, Sandmeier R. H., et al. отметили ее чрезмерное натяжение при сгибании в коленном суставе и расслабление при разгибании, связывая это с неправильным выбором мест прикреплений ВБНС [8]. Согласно исследованиям увеличение длины связки на 2—3 мм сопровождается расправлением коллагеновых волокон без нарушения их непрерывности [9, 10, 11]. После прекращения действия силы структура коллагеновой сети восстанавливает свою прежнюю форму. То есть указанное удлинение является одним из видов пластичной деформации, представляет собой нормальный физиологичный процесс, свойственный многим связкам. Согласно результатам нашего исследования, ВБНС несколько изменяла свою длину при движениях в коленном суставе. После 60° сгибания в коленном суставе она была не столь напряжена, то есть степень ее участия в обеспечении устойчивости надколенника уменьшалась. До 60° сгибания в коленном суставе расстояние между точками прикрепления связки оставалось практически неизменным, а затем уменьшалось на (2,5 ± 0,3) мм (p = 0,049), что свидетельствует о том, что основную функцию связка выполняет на начальных углах сгибания в коленном суставе. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Внутренняя бедренно-надколенниковая связка является основным стабилизатором надколенника от действия сил, направленных кнаружи. Изометричность, как нормальная характеристика каждой анатомически расположенной около- или внутрисуставной связки, присуща ВБНС и должна быть соблюдена при выполнении ее пластики. Натяжение трансплантата целесообразно проводить при 60° сгибания в коленном суставе, когда физиологично расположенная связка наиболее напряжена и обеспечивает устойчивость надколенника.

About the authors

D. A. Novikov

Email: novikov_trauma@mail.ru

D. A. Malanin

I. A. Suchilin

References

Supplementary files