Биомеханика травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата (ОДА)

Важными факторами в возникновении травм и заболеваний ОДА являются изменение расположения центра тяжести (ЦТ)

человеческого тела, его проекция на площадь опоры, а также про­странственное соотношение между вектором ЦТ и различными сус­тавами, степень подвижности ОДА (см. рис. 2.6; 2.7; 2.9).

Исследования показывают, например, что сила продольного уда­ра, при которой разрушается бедренная кость, находится в преде­лах от 10,6 ± 2,7 кН (жесткий удар) до 18,3 ± 6,9 кН (удар через амортизирующую подкладку (И.Ф. Образцов и др., 1988).

На рис. 18.2, а, приведены данные измерений при жестком уда­ре по коленному суставу в направлении тазобедренного сустава (без амортизирующей прокладки) в положении сидя. В течение пер­вой миллисекунды (МС), т. е. пока удар сместится не более чем на 1 %, сжатия кости еще нет (кривая 2), однако возникает значитель­ный изгиб — около 30% от .разрушающего.

Прогибу вперед (в сагиттальной плоскости), видимо, способст­вует первоначальный анатомический изгиб кости (рис. 18.3). Далее изгиб вперед нарастает до 0,6—0,65% — до момента разрушения. Так же быстро нарастают продольные деформации бедренной кос­ти и в течение неполных 3 мс достигают предельного значения — около 1,2—1,25% с очень быстрым разрушением (0,2 мс). Обыч­но разрушение наблюдается в пределах диафиза (см. рис. 18.3) (И.Ф. Образцов и др., 1988).

Трещины разрушения возникают на передней поверхности кос­ти; часть приложенной энергии передается еще до разрушения на шейку, головку бедренной кости и на тазобедренный сустав.

При наличии амортизирующей прокладки (см. рис. 18.2, б) си­ла удара достигает 14—15 кН, ее наибольшее значение возникает

только через 5 мс, скорость нарастания ударной силы в течение первых 1,5 мс будет в 10 раз меньше, чем при ударе без прокладки.

Кроме того, значительная часть энергии удара гасится боковы­ми колебаниями бедренной кости в сагиттальной и фронтальной плоскостях (см. кривые 3 и 4) с собственной частотой около 140— 150 Гц. Разрушения кости не происходит.

Предел прочности кости на изгиб для первой группы равен 384 кг/см, для второй — 106 кг/см, т. е. он уменьшился более чем в 3 раза.

Создаваемые работой мышц силы передаются на кости посред­ством сухожилий, которые обладают значительной прочностью главным образом на разрыв. Так, например, ахиллово (пяточное) сухожилие взрослого человека выдерживает нагрузку от 270 до 500 кг.

Повреждение сухожилий может быть открытым и закрытым. Закрытые повреждения, т. е. без повреждения кожи, называют под­кожными. Эти разрывы характерны для сухожилий разгибателей.

Подкожный разрыв сухожилия может наступить в результате резкого мышечного сокращения и от удара тупым предметом. Раз­рыв сухожилия может наступить вследствие дегенеративных из­менений после относительной или абсолютной перегрузки тканей; хронических воспалений и переохлаждения (R. Suckert, 1967; К. Vittel, 1974), а также если механическая нагрузка превышает выносливость на разрыв; при максимальном напряжении мышцы (толчок, бросок и др.), неожиданная остановка активного движе­ния (ручной мяч, футбол и др.); пассивное растяжение работаю­щей мышцы при одновременном напряжении антагонистов (манев­ренные движения при падении или столкновении, движения при страховке); прямая тупая травма максимально напряженного при беге или в прыжке сухожилия (толчок, удар, столкновения и пр.).

Наиболее часто в спорте высших достижений повреждается ахиллово (пяточное) сухожилие.

Повреждения мышц могут быть как открытыми, так и закры­тыми (рис. 18.4). На верхней конечности чаще всего повреждают­ся двуглавая, надостная, дельтовидная, большая грудная, трехгла­вая мышца плеча и мышцы предплечья.

Непрямой механизм травмы характеризуется внезапным рез­ким сокращением напряженной мышцы. Под воздействием растя­гивающей нагрузки сократившаяся мышца, потеряв эластичность, разрывается.

На рис. 18.5 и рис. 18.6 показаны относительно частые (типич­ные) спортивные травмы (и заболевания) плечевого пояса и верх­ней конечности и их причинная зависимость от видов спорта. При оценке возникшей травмы или заболевания ОДА у спортсменов, необходимо принимать во внимание функциональные моменты. Все мышцы верхней конечности проходят по меньшей мере через один сустав, который они приводят в движение, и нарушения трофики, иннервации, а вследствие этого и функции в дальнейшем по своим проявлениям выходят далеко за пределы, обусловленные собствен­но травмой.

Вывихи в плечевом суставе являются типичной травмой в та­ких видах спорта как борьба дзюдо, самбо, вольная, греко-римская, прыжки в воду, прыжки на лыжах с трамплина и др.

Вывих плеча составляет 50—60% всех вывихов. Такая частота их объясняется анатомо-физиологическими особенностями плече­вого сустава: суставная впадина лопатки в 3—4 раза меньше головки, имеющей шаровидную форму, суставная сумка обширна и тонка.

Травматические вывихи в плечевом суставе возникают чаще при прямой травме, например при падении (рис. 18.7, а и б) или ударе.

Чаще встречаются передние вывихи и очень редко — задние (рис. 18.8).

Вывихи в локтевом суставе составляют 18—27% всех вывихов. Чаще всего вывихи предплечья возникают во время падения на вытя­нутую руку при переразгибании в локтевом суставе (рис. 18.9).

Наиболее часто встречаются задние вывихи обеих костей пред­плечья и вывих одной лучевой кости кпереди. Остальные виды вы­вихов предплечья наблюдаются редко.

Самым частым из вывихов в пястно-фаланговых суставах явля­ется вывих первого пальца. Вывих происходит в результате пере­разгибания первого пальца при падении на руку, во время игры в волейбол,гандбол и др.

Вывихи ключицы составляют от 3 до 15% всех вывихов. Пре­имущественно встречается у мужчин. Вывихи ключицы делятся на два вида: вывих наружного, или акромиального конца ключицы и внутреннего, или грудинного конца ее.

Вывихи в одном или обоих суставах ключицы возникает при сильных падениях (авто- и мотоспорт, велоспорт, горнолыжный спорт, прыжки на лыжах с трамплина и др.) или непрямых повре­ждениях при рычаговом движении рукой в борьбе самбо, дзюдо.

Переломы трубчатых костей возникают при прямом ударе по наружной поверхности плечевого сустава либо при падении на локоть или кисть. Переломы бугров плечевой кости чаще являются отрывными, т. е. возникают при чрезмерном мышечном сокраще­нии. Переломы хирургической шейки обычно бывают результатом падения на локоть.

Переломы плечевой кости. Типичными спортивными травмами являются спиральные переломы плеча вследствие мышечной тяги при метании снарядов (копья, диска, гранаты и др.) и в играх (гандбол и др.) и надмыщелковые переломы плечевой кости у юниоров.

Механизм травмы у спортсменов — прямые и непрямые сило­вые воздействия. Примерами повреждений от прямого силового воздействия являются:

— перелом локтевого отростка при падении на находящийся в положении сгибания сустав;

— перелом после удара или толчка в травмированную область.

Большинство повреждений области локтевого сустава являет­ся следствием непрямого силового воздействия. При падении на вытянутую руку могут сработать механизмы сгибания и компрес­сии (рис. 18.10).

Силы, действующие при рывке, приводят к надмыщелковым пе­реломам при разгибании или вывихам, если произошло падение вперед, когда сустав находился в положении сгибания (рис. 18.11).

Падение назад на сустав, находящийся в положении сгибания, мо­жет также под влиянием сил, действующих при толчке, привести к надмыщелковому перелому (рис. 18.12).

Повреждения в области предплечья встречаются на обоих кос­тях в отдельности, вместе или в сочетании с повреждением в про­ксимальном, а также дистальном отделах лучелоктевого сустава (см. рис. 18.5, 18.6).

В механизме повреждения преобладает непрямая травма при па­дении на вытянутую вперед руку (см. рис. 18.7, 18.10). Это случает­ся в основном на уроках физкультуры и в любительском спорте при падениях с гимнастических снарядов, катании на роликах, коньках или в играх, а также в мото- и велоспорте у взрослых.

Переломы локтевого отростка возникают, как правило, в резуль­тате прямого удара локтевой областью о твердый предмет (рис. 18.13).

Перелом головки и шейки лучевой кости возникают при паде­нии на вытянутую руку, в результате чего происходит вклинивание головки луча в головчатое возвышение плеча.

Повреждение дистального эпифиза лучевой кости представ­ляет собой наиболее частое повреждение костей предплечья в ти­пичном месте.

Перелом нижнего эпифиза чаще всего возникает при падении на вытянутую руку, кисть которой находится в положении тыль­ного или ладонного сгибания (рис. 18.14).

Переломы костей кисти (рис. 18.15) и пальцев составляют до 1 /8 переломов всех костей. Повреждения кисти могут относиться не только к кожным покровам, но и костям, мышцам, сухожилиям, а также нервам и сосудам.

4% повреждений и последствий неправильной нагрузки в спор­те приходится на область кисти (J. Williams, 1973), хотя и здесь наблюдаются типичные повреждения и зависимость частоты травм от специфики отдельных видов спорта.

В механизме повреждения преобладают прямые травмы, напри­мер, при подхвате резко брошенного мяча, при ударе или толчке в борьбе и под действием непрямой силы при падении на вытяну­тую руку.

Наиболее часто встречаются переломы проксимального ряда костей запястья. Чаще других повреждается ладьевидная кость, реже — полулунная и еще реже — остальные кости запястья.

Перелом ладьевидной кости может произойти при падении на выпрямленную кисть (рис. 18.16), при прямом ударе по ладони. Иногда перелом может наступить при ударе кулаком о твердый предмет (см. рис. 18.16, б).

Переломы костей пястья типичны при столкновении сжатой в кулак кисти (головок пястных костей) с препятствием, напри­мер, в скоростном спуске на лыжах, при игре в гандбол, в мото-и велоспорте, боксе и др.

Особой формой повреждения пястных костей является часто наблюдаемый у боксеров переломовывих в 1-ом пястно-запястном суставе(перелом Беннета).

Различают два типа переломов: внутрисуставные и внесустав-ные (рис. 18.17). Чаще всего возникает перелом основания 1 -ой пяст­ной кости. При внутрисуставных переломах 1-ой пястной кости небольшой треугольный осколок ульно-волярной поверхности ос­нования 1-ой пястной кости остается на месте. Первая пястная кость под влиянием сгибателей и разгибателей вывихивается в за-пястно-пястном суставе в тыльно-радиальную сторону.

Переломы фаланг пальцев чаще возникает вследствие прямой или, реже, непрямой травмы. В результате перелома под влиянием межкостных и червеобразных мышц отломки фаланг пальцев сме­щаются под углом, открытым в тыльную сторону. Чаще встречается в играх(волейбол,гандбол, баскетбол и др.).

Прямые травмы — такие, как падение или удар — приводят к пе­реломам лопатки, ключицы или вызывают разрывы сочленений.

Чаще всего повреждения в области плечевого пояса в спорте возникают при падении на вытянутую для амортизации руку (см. рис. 18.11, 18.8).

Перелом ключицы является наиболее частой травмой в спорте (прыжки на лыжах с трамплина, мото- и велоспорт, борьба и др.), при падении и прямой травме (удары и пр.), преимущественно в детском и подростковом возрасте. Они составляют от 3 до 16% переломов всех костей скелета.

По механизму травмы переломы ключицы можно разделить на две группы. Это переломы, возникающие в результате прямого механизма травмы (удар по плечу, непосредственно по ключице). Вторую группу составляют переломы, возникающие от непрямого механизма травмы — удар или падение на область наружной по­верхности плечевого сустава (рис. 18.18), падение на локоть, вы­тянутую руку, сдавление плечевых суставов с боков.

Перелом лопатки возникает преимущественно в результате значительного силового воздействия: вело- и мотоспорт, скоростной спуск на лыжах, прыжки на лыжах с трамплина и др. (рис. 18.19).