Возрастная торсионная трансформация сегментов нижней конечности

Вопросы возрастной динамики развития нижних конечностей и механизмов, обеспечивающих торсионное развитие отдельных ее сегментов, имеют большое значение в практике детской ортопедии. Вопросу торсионнного развития костей голени посвящено большое количество исследований (П. Ф. Мороз, 1966; Л. Н. Алякин, Е. С. Тихонен ков, 1973, Г. Ф. Феоктистов, 1976; Dupuis, 1951; Barnes 1956; Вгоокез, 1962; Gollemann, Jarret, 1966; Kinzinger, 1977; Atlas, 1980; Turner, Smlllier, 1981; Klyng, 1983), однако они не дают целостного представления о взаимной связи торсионного развития сегментов нижних конечностей. В указанных работах торсионное развитие изучали изолированно, то есть только в одном семгенте, без учета взаимосвязи сегментов нижней конечности в целом. Кроме того, результаты, полученные в процессе исследования механизма и направления торсионного развития, носят противоречивый характер.

С целью раскрытия механизма торсионного развития сегментов нижней конечности нами проводились углубленные анатомические, антрометрические исследования с последующим анализом полученных данных с позиций теореРис. 1. Схема тазобедренных мышц, вызывающих торсию бедренной кости: а — фронтальная плоскость; б — горизонтальная плоскость.

Рис. 2. Величина торсии на препаратах бедренных костей новорожденного ребенка (слева) и взрослого человека (справа), вид сверху.

тической механики на созданной нами объемной модели нижней конечности.

Антрометрические исследования костей таза и нижних конечностей выполняли на 78 сухих скелетах человека. Изучено более 500 рентгенограмм указанных сегментов по 12 наиболее важным параметрам и по возрастам (с 1 года жизни до 14 лот включительно). Эти данные сопоставляли с теми же антропометрическими параметрами костей таза и Нижних конеччостей на скелетах взрослого человека.

Анатомические исследования осуществляли на сухих и влажных костно-мышечных препаратах таза и нижних конечностей 18 трупов плодов последних месяцев развития новорожденных, а также детей первого года жизни, 2—4-летнего возраста.

При изучении анатомических препаратов сегментов нижней конечности у новорожденных и детей первых месяцев жизни многими исследователями, в том числе и нами, было установлено, «то угол антеторсии бедренной кости составляет в среднем 30—40°. Ось шейки бедра к фронтальной плоскости располагается под углом 45°, а поперечная ось мыщелков бедра к той же плоскости — под углом 15°. За счет торсионного развития к периоду зрелости ось шейки бедра с фронтальной плоскостью образует угол в пределах 6°, а поперечная ось мыщелков бедра поворачивается кзади от фронтальной плоскости также на 6°. Если поперечную ось мыщелков бедра расположить по фронтальной плоскости, то шейка и головка отклонятся кпереди а 8—12°, (величина физиологической антеторсии у взрослых). На рис. 1 а приведена схема основных мышц, вызывающих торсию бедренной кости во фронтальной плоскости, а на рис. 16 — то же в горизонтальной плоскости в конце торсионного процесса. Условные обозначения: Р — вес тела, ПП — пояснично-подвздошная мышца, Ся — средняя ягодичная мышца, Гр — грушевидная, Зв, Зн — внутренняя и наружная запирательные мышцы, Гб — гребешковидная мышца, Кп — короткая приводящая мышца, Дп — длинная приводящая мышца, KB — квадратная, Бп — большая приводящая мышца, 1 — ось шейки бедра, 2 — фронтальная плоскость, 12° — величина угла антеторсии.

На рис. 2 показаны препараты левой бедренной кости новорожденного и правая бедренная кость взрослого человека справа (вид сверху). Для демонстрации величины углов антеторсии через поперечную ось мыщелков и шеек бедренных костей проведены спицы. На влажном препарате бедренной кости у новорожденного угол антеторсии составляет 40°, а у взрослого человека—10°. Следовательно, в процессе торсионного развития скрученность бедренной кости уменьшается на 30° по сравнению с таковой в периоде новорожденное™.

В биомеханике изучаемого процесса существенная роль принадлежит той системе рычага, которая создается деятельностью подвздошно-поясничной мышцы. У взрослых сокращение этой мышцы совместно с другими обеспечивает сгибание и наружную ротацию бедра через точку опоры его головки в области нередневерхнего края вертлужной впадины, образуя рычаг второго рода.

У новорожденного, наоборот, сокращение пояснично-подвздошной мышцы способствует внутреннему повороту бедра из-за большого угла антеторсии. В таком случае область большого вертела наклоняется сзади наперед, приближаясь к фронтальной плоскости, а головка бедра, находясь на точке опоры, то есть во вертлужной впадине, постепенно отходит кзади относительно большого вертела по горизонтальной плоскости. В этом процессе также принимает непосредственное участие задняя группа мышц наружных ротаторов бедра, которые, прикрепляясь к области межвертельной ямки, играют роль антагонистов подвздошно-поясничной мышцы. Такое прикрепление мышц к проксимальному отделу бедренной кости вызывает внутреннюю торсию на всем протяжении и содействует постепенному уменьшению угла антеторсии. Последнему помогает также сокращение большой ягодичной мышцы и мышцы, напрягающий широкую фасцию бедра при упоре головки о передний край вертлужной впадины. Постепенная внутренняя торсия бедра и связанное с этим уменьшение угла антеторсии являются нормальным физиологическим процессом, который начинается еще во время внутриутробного развития в связи с активной мышечной деятельностью. Следует подчеркнуть, что наличие точки опоры головки бедра обязательно в вертлужной впадине и представляется одним из важных условий нормального торсионного развития. Так, при врожденном вывихе бедра действие рычага будет нарушено, и поэтому в подобном случае верхний конец бедра сохранит форму, характерную для внутритробного периода.

При активном сгибании бедра подвздошио-поясничная мышца развивает силу, превышающую вес нижней конечности и усилие мышц, сохраняющих равновесие конечности при движении в сагитта аьной плоскости. Эти силы влияют на форму шеечно-диафизарной области, способствуя постепенному уменьшению угла антеторсии. Последнее же имеет значение не только для биомеханики нижних конечностей, но и для статики человека в целом. Уменьшение угла антеторсии вызывает смещение ОЦМ впереди, и TOI-да равновесие тела в вертикальном положении будет компенсировано образованием лордоза в поясничном отделе позвоночника Весь комплекс при-способительных изменений, ведущих к нормальному развитию биомеханики вертикальной ходьбы человека, начинается с функции мышц таза. Среди последних, как уже отмечалось выпи, важную роль выполняет подвздош-но-поясничная мышца, которая является ключом для пуска и регулировки сложного процесса развития статики вообще и формирования нормальной биомеханики нижних конечностей в частности. Несомненно, на динамический процесс формирования проксимального отдела бедренной кости оказывают влияние, но не столь существенное, и другие группы мышц бедра. Поэтому для лучшего понимания этого процесса целесообразно рассмотреть назначение отдельных мышц, прикрепляющихся в области проксимального оконца бедренной кости и вызывающих ее торсионное изменение.

Динамика отклонения осей шейки и головки бедренной кости по возрастам по отношению к фронтальной плоскости, как уже упоминалось, была изучена нами на 78 скелетах (156 бедренных костей) и на 100 отдельных бедренных костях человека с периода рождения до 82 лет. Анте-торсию измеряли на целых костных препаратах, а также на горизонтальных распилах шейки и головки бедренных костей, произведенных на двух уровнях, с выделением трех отдельных фрагментов (рис. За). На опиленные поверхности наносили линии по центру головки и шейки, с одной стороны, и вертельной части — с другой. Они пересекаются и образуют между собой угол, открытый кзади. Вершина угла, как правило, располагается на уровне основания шейки бедренной кости (рис. 36). В литературе объяснеРис. 3. Распилы препарата шейки бедренной кости взрослого человека: а — вид спереди, б — величины углов ретрофлексии на распилах в зависимости от уровня, вид сверху.

Рис. 4. Схема расположения тазобедренных мыищ, горизонтальная плоскость: а — расположение мышц, участвующих в образовании угла ретрофлексии; б — возникновение изгиба под действием тазобедренных мышц у основания шейки бедра ния механизма формирования изгиба шейки бедренной ко,-ти у основания мы не обнаружили. Указанный выше угол обозначен нами как угол ретрофлексии шейки бедра. На костных препаратах он проявляется именно как изгиб.

Измерение величины данного угла на препаратах у людей различного возраста выявило ее колебания от 0 до 28°. У взрослых эта величина варьирует в среднем от 16 до 18°. На препаратах бедренных костей у новорожденных рассматриваемый угол не обнаруживается, но у детей в возрасте 5—6 лет он уже выражен и равняется 4—8°. Постепенно развивающуюся ретрофлексию шейки бедренной кости в процессе роста организма можно рассматривать как следствие воздействия мышц.

Уменьшение угла антеверсии и образование угла ретрофлексии тесно взаимосвязаны. Уменьшение угла анге версии вызывает увеличение угла ретрофлексии шейки бедра, л все это происходит в основном под влиянием мышечной деятельности На рис. 4 а, б представлена схема расположения мышц тазобедренной области по горизонтальной плоскости. По ней можно проанализировать некоторые биомеханические закономерности, вызванные деятельностью отдельных групп мышц тазобедренной области.

Продольная ось бедренной кости у новорожденных на горизонтальном распиле прямолинейная. Она может быть воспринята как рычаг второго рода, внутренний конец которого (головка бедра) имеет конструкцию шаровидного шарнира. При действии, с одной стороны, силы сокращения, направленной кпереди подвздошно-поясничной мышцы на малый вертел, и противодействия, с другой стороны, группы мышц наружных ротаторов бедра (грушевидной, близничных, квадратной, внутренней и наружно-запира-тельных, задних порций средней и малой ягодичных мышц) происходит сгибание шейки бедра кзади на месте ее перехода в диафриз. Эту конструкцию можно представить в виде балки переменного сечения. На рис. 46 внутренний конец ее (Oi) имеет конструкцию шарового шарнира. Примерно на середину балки в точке А действует сила Р подвздошно-поясничной мышцы, а на ее наружную часть в противоположном направлении от силы Р действуют силы PI, ?2, РЗ, ?4 (наружные ротаторы бедра как сумма разных моментов сил). Под действием этих сил в наружной части возникает момент с напряжением, определяемым формулой a = ^гиб , где о —напряжение, растягивающее передние части шейки бедра и сжимающее задние, М — величина сгибающего момента, We — момент Рис 5. Схема уменьшения угла антеверсии шейки бедра под действием большой ягодичной мышцы (БЯМ) и мышцы, напрягающей широкую фасцию бедра (МНШФ); а — вид снаружи, б — вид снизу.

сопротивления сечения. Следовательно, наименьшее значение имеет основание шейки, поэтому именно здесь возникает максимальное напряжение. Согласно формуле для приблизительного круглого сечения Wс имеет значение пR3, где R — радиус сечения В дяк-ной области и должен находиться наибольший угол изгиба. Какой областью является место перехода шейки в вертельную часть бедра. В процессе развития нижней конечности благод фя деятельности указанных мышц угол изгиба постепенно увеличивается в среднем до 18°. Как видно на схеме, силы Р1 Р2 Р3 Р4 находятся латеральнее силы Р. Такое соотношение сил вызывает изгиб оси балки. Линия изгиба показана пунктиром (рис. 4 б) В механизме возникновения угла ретрофлексии, приводящего к уменьшению величины антеверсии шейки бедра, кроме описанных выше мышц, участвуют большая ягодичная, напрягающая фасцию, большая приводящая и двухсуставные мышцы бедра, которые начинаются позади оси вращения головки бедра в вертлужной впадине.

Напряжение большой ягодичной мышцы (Бям) с плечом силы ОС (рис. 5а, б) при разгибании туловища создает поворот костей таза кзади за счет упора головки бедра в передневерхний край вертлужной впадины. В таком положении точка опоры головки бедра лежит кпереди относительно силы направления большой ягодичной мышцы, образуя рычаг второго рода, вследствие чего происходит функциональная деторсия бедренной кости (отклонение головки кзади относительно большого вертела). Аналогичное воздействие на бедренную кость оказывают большая приводящая, полусухожильная, полуперепончатая и двуглавая мышцы, но в значительно меньшей степени, чем большая ягодичная. Функцию большой ягодичной мышцы усиливает синхронное сокращение мышцы, напрягающей фасцию бедра (МНШФ) плечом силы ОМ, хотя место начала ее лежит кпереди от оси вращения головки бедра. Однако вплетение сухожилий мышцы, напрягающей широкую фасцию бедра, и части сухожилий большой ягодичной мышцы под углом 30—35° в массиатов тракт вызывает синергизм в их работе.

Кроме описанных выше факторов, влияющих на уменьшение угла антеверсии шейки бедра, нельзя не учитывать и роли пояснично-подвздошной мышцы, исходя из анатомических особенностей ее направления и прикрепления. Сухожилие мышцы, направляясь вниз, проходит по передней поверхности тазобедренного сустава, огибая его как блок (где имеет подвздошно-гребешковую сумку), и прикрепляется к малому вертелу. Сокращение данной мышцы при разогнутых и фиксированных конечностях оказывает значительное давление своим сухожилием на шейку и частично на головку бедренной кости спереди назад (рис. 6, вид на шейку правой бедренной кости по горизонтальной плоскости), что также способствует уменьшению угла антеторсии и увеличению угла ретрофлексии. Аналогично, но значительно слабее действуют на величину AT при разгибании бедра подвздошно-бедренная связка и сухожилие прямой мышцы бедра, однако они играют большую роль в укреплении капсулы тазобедренного сустава спереди при переразгибании нижней конечности.

Таким образом, нашими исследованиями установлено, что при правильных взаимоотношениях костей, составляющих тазобедренный сустав на скелете ребенка с момента рождения, начинается и интенсивно развивается перестройка формы верхнего конца бедренной кости. Торсионное развитие проксимального отдела бедренного сегмента Рис 6 Схема уменьшения угла антегорсии под действием пояснично-подвздошной мышцы (ПП), вид сверху.

в свою очередь отражается на дистальном его отделе и на других нижележащих сегментах.

Достоверность описанного выше процесса торсионного развития бедренного и нижележащих сегментов проверена на сухих и влажных анатомических препаратах.

Возрастные особенности строения костной системы нижней конечности человека изучены на сухих скелетах б плодов последних месяцев развития (7—9 мес.), а строение костно-мышечной системы с позиций биомеханики — также на влажных препаратах сегментов нижних конечностей у 5 детей, умерших в первые месяцы жизни. С такой же целью были обследованы трупы 7 детей в возрасте от года до 5 лет (2— в годова-валом, 1 — в двухлетнем, 2 — в трехлетнем и 2 — в четырех- и пятилетнем возрасте). Одновременно были изучены 18 скелетов плодов последних месяцев развития и детей первых лет жизни.

Так, у обследованных нами новорожденных продольные оси бедренной и большеберцовой костей во фронтальной плоскости образуют угол, открытый кнутри, в пределах 166—168°, то есть кости голени по отношению к бедренной кости находятся в положении варусной установки под углом 12—14° (рис. 7). Голеностопный сустав смещается кнутри от биомеханической оси нижней конечности, проходящей через середины тазобедренного и коленного суставов. У взрослых, наоборот, угол между продольными осями бедренной и большеберцовой костей открыт кнаружи и составляет 170—172°. В таком случае биомеханическая ось нижней конечности проходит через середины тазобедренного и коленного суставов и близко к наружному краю блока таранной кости, вследствие чего суставы нагружаются равномерно. Если бы нижние конечности в процессе роста сохранялись такими, как при рождении, в варусном положении коленного сустава создались бы условия для перегрузки внутренних мыщелков бедренной и большеберцовой костей. При нормальном развитии нижние конечности не должны оставаться в функционально Рис. 7. Влажные препараты нижних конечностей новорожденного ребенка (слева) и 4-летнего ребенка (справа), Ва-русная установка голени у новорожденного в 4 годам переходит в вальгусную невыгодном положении, поэтому дистальный конец продольной оси большеберцовой кости в процессе нормального торсионного развития отклоняется от вертикали кнаружи во фронтальной плоскости на 10—12°, а ее проксимальный конец — внутри на 4—6°, размер угла зависит от величины угла приведения бедра. В итоге угол отклонения продольной оси большеберцовой кости равняется 14—16°.

Рис. 8. Схема расположения осей шейки бедра, мыщелков и лодыжек новорожденного и взрослого человека в изометрии.

На рис. 8 приведена схема торсионного развития с момента рождения до окончания периода роста в изометрии. Изменениям, происходящим в области коленного сустава, способствуют в первую очередь мышечная работа, а затем статическая нагрузка, возникающая при ходьбе. Отклонение проксимального конца голени кнутри, а дистального кнаружи происходит при внутренней торсии коленного сустава не только по фронтальной плоскости, но и по спирали снаружи внутрь, причем проксимальный конец костей голени отклоняется снаружи внутрь и спереди назад.

По данной причине коленный сустав из варусного положения у новорожденного переходит к физиологическому вальгусному положению уже к 3—4 годам. При внутреннем скручивании коленного сустава поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей по горизонтальной плоскости описывают дугу в пределах 18—22° по определенному радиусу, который зависит от конкретной длины сегментов бедра и голени Если в норме поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей у новорожденного с фронтальной плоскостью образуют угол в пределах 14—16°, то в процессе внутреннего скручивания эти оси совпадают с фронтальной плоскостью, а затем ее пересекают спереди назад под углом 4—8°. Ди-стальный отдел костей голени, скручиваясь кнаружи, отклоняется латерально (кнаружи), обеспечивая физиологический вальгус в области коленного сустава. В результате этого биомеханическая ось нижней конечности проходит почти у наружного края блока таранной кости, что обеспечивает равномерную нагрузку над- и подтаранных суставов, способствует правильному развитию продольного свода стопы и ее рессорной функции. Трансформация продольны» осей бедра и голени, поперечных осей мыщелков, а также лодыжек происходит как единое взаимосвязанное и неразрывное торсионное развитие нижней конечности, которая в области коленного сустава напоминает поворот плеч коловорота или изогнутого стержня под уг-чом 168°. Если сравнить бедро и голень новорожденного с изогнутым стержнем с углом, открытым кнутри и кзади, в области коленного сустава, то к четырем годам, когда процесс внутреннего скручивания завершается, вершина угла стержня (область коленного сустава) опишет при длине нижней конечности ребенка, равной 35—40 см, дугу в пределах 18—24° и радиусом 30 см.

Отклонение дистального конца голени уменьшает нагрузку на внутренний отдел ростковых пластин бедренной и большеберцовой костей. По закону Вольфа — Гютера — Фолькманна это содействует большему развитию внутреннего мыщелка бедра, что в дальнейшем обеспечивает сохранение параллельности щели коленного сустава по отношению к горизонтальной плоскости и равномерную нагрузку на суставы нижней конечности, несмотря на большее приведение бедренной кости кнутри, связанное о возрастным расширением таза. Поэтому в норме щель коленного сустава всегда остается параллельной относительно горизонтальной плоскости в любой возрастной период Рис. 9. Схема расположения двух основных тазобедренных мышц, способствующих кручению бедренной кости на протяжении.

формирования статики нижней конечности, особенно ее выхода из варусного положения у новорожденного. Рассмотрим механизм внутреннего скручивания коленного сустава под влиянием сокращения мышц в норме. На рис. 9 представлен распил костей таза по горизонтальной плоскости на уровне вертлужной впадины, а бедренной кости — на уровне малого вертела. Направления векторов сил, создающих скручивающий момент бедренной кости в верхней и нижней трети, указаны стрелками. Как видно из рисунка, к области малого вертела приложена сила поясничного-подвздошной мышцы (ПП), направленная вперед. Силу большой приводящей мышцы (БП) создают длинные мышечные пучки большой приводящей мышцы, которые, начинаясь от седалищного бугра, прикрепляются к медиальному надмыщелку бедренной кости, то есть совершают ход сверху вниз, сзади наперед. Короткие пучки (Bill) мышцы берут начало от нижней части седалищной кости, то есть спереди от длинных пучков, и прикрепляются к медиальной губе шероховатой линии бедренной кости до границы ее нижней трети. Сокращение коротких пучков (основная их функция — приведение бедра) большой приводящей мышцы (Bill) при фиксированной в вертлужной впадине головке бедра на вершине 2/3 длины кости оказывает слегка ротирующее кнаружи действие, которым бедро как бы удерживается, то есть стабилизируется в определенном положении, а длинные пучки этой же мышцы создают выраженное скручивающее действие кнутри на дистальный отдел кости. Поэтому нижняя половина бедренной кости заметно скручивается кнутри, что отчетливо видно на препарате рис. 10. Грань, обозначенная цифрой «2» в области мыщелков бедра, полностью отклоняется внутрь. У новорожденного грани бедренной кости не скручены (рис. 11). Следовательно, одна и та же мышРис. 10 Сухой препарат бедренной кости взрослого человека (объяснения в тексте).

Рис. 11 Влажный препарат бедренной кости новорожденного ребенка (объяснения в тексте).

ца оказывает скручивающее действие на бедренную кость вследствие анатомических особенностей ее строения; и прикрепления к различным участкам кости. Последняя дополнительно стабилизирована короткой приводящей (Кп) и длинной приводящей (Дп) мышцами, которые оказывают на нее такое же действие, как и короткие пучки большой приводящей мышцы (Bnt). При фиксированной головке бедренной кости в вертлужной впадине на ее малый вертел приложена сила пояснично-подвздошной мышцы, которая способствует уменьшению выраженного угла анте-торсии у новорожденного. Противоположная ей сила большой приводящей мышцы обеспечивает внутреннее скручивание дистального конца бедренной кости в пределах 18— 22°. Скручивание поперечной оси мыщелков бедра на 18— 22° кнутри не может произойти без внутреннего скручивания проксимального отдела большеберцовой кости, которое происходит синхронно скручиванию бедренной кости.

Рис 12 Схема передачи скручивающих сил от бедренного сегмента к проксимальному отделу больше-берцовой кости сухожилиями двухсу-ставных мышц, вид изнутри Рис 13 Схема возникновения физиологической вальгусной установки голени в процессе торсии нижней конечности под действием мышц (слева), вид спереди и скручивание бедренной кости на протяжении, вид снаружи.

Рис 14 Схема направления сил основных мышц, скручивающих бедренную кость в проксимальном отделе, вид сверху (верхний рисунок) и области коленного сустава, вид сверху (нижний рисунок).

Скручивающая сила от бедренной кости к болшеберцовой передается не через пассивные элементы — связочно-капсу-лярный аппарат коленного сустава (такая передача в норме невозможна ввиду вероятности перекрута и растяжения связок и нарушения конгруэнтности суставных поверхностей и др.), а через сухожилия двухсуставных, мышц, огибающих внутренний мыщелок бедренной кости сзади, как тросы через блок (рис. 12). На рисунке приведена схема расположения сухожилий портняжной (П), тонкой (Т), полусухожильной (Пс) и полумембранозной (Пм) мышц, огибающих внутренний мыщелок бедренной кости. Сухожилия первых трех мышц прикрепляются к области бугристости болылеберцовой кости. Таким образом, скручивание поперечной оси мыщелков бедренной кости кнутри под действием длинных мышечных пучков большой приводящей мышцы передается к большеберцо-вой кости через сухожилия двухсуставных мышц, огибающих внутренний мыщелок бедра. В процессе торсии кнутри и кзади внутренний мыщелок бедренной кости увлекает за собой сухожилия портняжной, тонкой, полусухожильной и полумембранозной мышц, прикрепленных к проксималь-ному отделу болыдеберцовой кости, и вызывает синхронное ее скручивание внутрь и назад на 18—22°. Такой процесс вызывает физиологический вальгус в коленном суставе (рис. 13 слева, вид на коленный сустав спереди). На рис. 13 справа показана схема одно- и двухсуставных мышц, участвующих в скручивании бедренной кости в сагиттальной плоскости (вид снаружи). На рис. 14 приведена схема мышц, торсирующих бедренную (вверху) и берцовые кости (внизу), но по горизонтальной плоскости. Обозначения мышц соответствуют приведенным выше сокращениям. В результате синхронности скручивания костей не происходит ни растяжения, ни перекручивания связочно-капсулярного аппарата коленного сустава. При внутреннем скручивании коленного сустава равновесие и ограничение степени торсии обеспечиваются противоположными па направлению силами натяжения двуглавой мышцы бедра и массиатового тракта. На головку бедра также оказывают стабилизирующее действие мощные мышцы прикрепленные к проксимальному отделу бедренной кости (средняя ягодичная, большая ягодичная, пояснично-подвздошная).

Процесс физиологического торсионного развития сегментов нижней конечности происходит лишь при нормально развитой костно-мышечной системе и обусловлен деятельностью мускулатуры в динамике и статике. При системных заболеваниях и врожденных пороках развития нижних конечностей, как правило, нарушается их торсионное развитие. Наблюдается закономерность развития деформаций нижних конечностей при системных заболеваниях в зависимости от возраста больного.

Нами установлено, что различные виды деформаций нижних конечностей определяются периодом торсии, связанной с возрастом ребенка. Особенно хорошо это просле^ живается на примере О- и Х- образных искривлений в области коленного сустава, имеющих место при D-де-фицитном, D-резистентном рахите, а также при других системных заболеваниях скелета. Особенности деформаций у этих больных соответствуют возрасту ребенка, то есть стадии торсионного развития конечностей. Отсюда следует, что если ребенок заболел рахитом в первые 2— 3 года жизни, когда конечности находились в положении физиологического варуса, то деформация в области коленного сустава примет О-образный вид. При заболевании после 4—5 лет, когда конечности заняли физиологическое вальгусное положение, приобретут Х-образную форму. Такая закономерность распространяется и на другие системные заболевания скелета. Варусная установка голени у детей первых двух лет жизни не только сохраняется в последующие годы жизни, но и возрастает с увеличением статической нагрузки, если основное заболевание не было ликвидировано. В результате этого в процессе роста ребенка происходит внутреннее скручивание костей голени в дистальном отделе, нижняя конечность оказывается в функционально невыгодном положении, и кость еще больше деформируется в ту сторону, куда была направлена торсия до заболевания. Таким образом, создаются условия для перегрузки внутренних мыщелков бедренной и боль-шеберцовой костей, а также их ростковых зон. Видимо, такая перегрузка внутренних мыщелков у части больных представляет одну из причин развития явлений субэпифи-зарной остеохондропатии с характерной варусной деформацией конечности.

РОЛЬ мышц нижней конечности не ограничивается только локомоторной функцией или торсионной трансформацией сегментов нижней конечности, она имеет очень важное значение и в функциональном формообразовании костей, что особенно заметно, как мы писали выше, на примере проксимального отдела бедренной кости. Все подобные изменения в процессе торсионного развития приводят к улучшению функциональных возможностей нижней конечности в результате достижения устойчивого равновесия между определенными группами ее мышц. Равновесие между приводящими и отводящими сгибателями и разгибательными группами мышц обеспечивается пропорциональностью развития костных рычагов бедренных костей по отношению к костям таза.

Функционально трансформирующее влияние мышц распространяется и на диафизарный отдел бедренной кости, что доказывается изгибом диафиза в норме кпереди по Рис 15. Формы диафизов бедренных костей взрослого человека (слева) и новорожденного (справа), вид снаружи.

Рис. 16 Схема направления сил мышц, вызывающих изгиб диафиза бедренной кости, вид снаружи.

сагиттальной плоскости. Изгиб полностью формируется к 4—5 годам в соответствии с формой бедренной кости взрослого человека и составляет угол 10—14° (рис. 15, слева), у новорожденного он отсутствует (рис. 15, справа). Возникновение функционального изгиба диафиза неразрывно связано с механизмом торсионного развития бедренной кости. Как отмечалось выше, большая приводящая мышца в силу особенностей анатомического прикрепления оказывает скручивающее действие на бедренную кость. Короткие пучки мышцы прикрепляются к средней трети медиальной губы шероховатой линии, а мышцы, лежащие кпереди от оси вращения головки бедра (короткая и длинная приводящие мышцы), к верхней и средней трети линии. Все они, кроме приведения, слегка вращают бедро кнаружи. Из той же области начинаются две мощнейшие головки четырехглавой мышцы, проходящие сзади наперед, и фиксирована третья головка, но к передней поверхности бедренной кости. Поэтому при сокращении всех перечисленных выше мышц средняя треть бедренной кости испытывает действие сил, направленных сзади наперед (рис. 16). Как видно из рисунка, при разложении сил короткой (Кп), длинной (Дп) и четырехглавой мышц образуются векторы Р и Р1 проходящие сзади накеред. Вектор Р2 большой ягодичной мышцы (Бя) и вектор РЗ икроножной мышцы (Икр) следуют спереди назад, причем вектор P2 находится выше первых двух векторов. Вектор Р3 действует в обратном направлении на дистальный конец бедренной кости и расположен значительно ниже первых векторов. Верхняя и средняя трети бедренной кости оказываются фиксированными упомянутыми выше мышцами, в результате этого длинная головка большой приводящей мышцы осуществляет внутреннюю торсию дис-тального конца бедренной кости, так как длинные пучки большой приводящей мышцы направлены спереди назад и снизу вверх как бы по диагонали внутренней поверхности бедра. Вследствие такого действия сил на бедренную кость происходит ее изгибание по сагиттальной плоскости вершиной кпереди в среднем отделе диафиза. Чрезмерное изгибание диафиза в среднем отделе исключается обратными силами таких мощных мышц, как большая ягодичная в проксимальном отделе и икроножная в дисталь-ном отделе бедренной кости. Значение изгиба бедренной кости кпереди заключается в увеличении момента силы четырехглавой мышцы, что облегчает разгибание голени. Основная же роль изгиба бедренной кости состоит в том, что он является одним из амортизаторов толчков при ходьбе, беге, прыжках за счет упругой деформации в диа-физарном отделе, которая способствует улучшению микроциркуляции крови в самой костной ткани.

Функционально рациональное формообразующее действие мышцы оказывают не только на бедренную кость, но и на кости голени. К таким возрастным функциональным изменениям формы кости относится постепенное формирование метадиафизарного угла большеберцовой кости, вершину которого представляет бугристость большеберцовой кости. Угол открыт кзади и у различных людей равен от 10 до 45°, а в среднем 32—35° (рис. 17). Метадиафизар-ный угол у новорожденных еще не выражен (рис. 18, справа), но у детей четырехлетнего возраста он достигает 15— 20° (рис 18, слева) и окончательно формируется к 18— 22 годам. Угол особенно отчетлив до 45° у физически развитых мужчин. Механизм формирования метадиафизарного угла также тесно связан с процессом торсионного развития под непосредственным действием мышц. При Рис. 17. Метадиафизарный угол на сухом препарате больше-берцовой кости, вид изнутри.

Рис. 18. Метадиафизарный угол новорожденного (справа) и 4лсгнего ребенка (слева), вид изнутри.

внутреннем скручивании мыщелков бедренной кости под влиянием двухсуставных мышц происходит синхронное внутреннее скручивание поперечной оси мыщелков боль-шеберцовой кости в области ее бугристости, так как данная область прочно фиксирована собственной связкой надколенника и сухожилия двухсуставных мышц. За счет силы тяги четырехглавой мышцы (Чг) бедра область бугристости большеберцовой кости как бы изгибается кпереди. Этому способствует направление силы полуперепончатой мышцы (Пм) кзади, так как точка прикрепления ее сухожилия расположена на внутреннем мыщелке большеберцовой кости значительно выше, чем точка прикрепления собственной связки надколенника. Поэтому на проксималь-ный отдел большеберцовой кости действуют силы, идущие в противоположные стороны, причем приложенные на различных уровнях продольной оси кости (рис. 19, слева). Внутренний мыщелок большеберцовой кости, фиксированный сзади сухожилием такой мощной мышцы, как полуперепончатая, постепенно смещается назад значительно больше, чем наружный, в результате чего метадиафизар-ный угол образуется именно в области бугристости большеберцовой кости. При измерениях с внутренней стороны кости он всегда больше, чем с наружной.

Функциональное значение метадиафизарного угла заключается прежде всего в увеличении угла приРис. 19. Схема возникновения метадиафизарного угла под действием сил мышц (слева), вид изнутри и постепенное увеличение этого угла с возрастом, левый коленный сустав (справа), вид изнутри.

крепления собственной связки надколенника к бугристости большеберце-вой кости (рис. 19, справа). На рисунке показано изменение величины угла прикрепления собственной связки надколенника к бугристости боль-шеберцовой кости, которое зависит от возрастя, за счет увеличения метадиафизарного угла. Если у новорожденного (эпи-метафиз обозначен пунктирной линией) собственная связка надколенника прикрепляется под углом 12° и имеет плечо силы (ав.), то в четырехлетнем возрасте — уже под углом 32°, причем возрастает плечо силы четырехглавой мышцы (а1в1). Это намного увеличивает силу разгибания голени четвфехглавой мышцей, что особенно существенно при разгибании голени из согнутого положения под острым углом, так как угол прикрепления собственной связки надколенника всегда остается одинаковым, несмотря на различный угол сгибания (рис. 20).

Процесс скручивания костей голени в норме, как правило, способствует улучшению функциональных свойств нижней конечности. Рассмотрим механизм торсионного развития этого сегмента. При скручивании мыщелков бедренной и большеберцовой костей внутрь ди-стальный отдел берцовых костей претерпевает обратное (наружное) скручивание. Оно происходит в результате давления сухожилий при сокращении мышц задней большеберцовой (3 б/б) и длинного сгибателя пальцев стопы (Дп) на внутреннюю лодыжку сзади наперед. Схема возникновения скручивающих сил костей голени приведена на рис. 21а (вид сзади). Торсия голени связана с анатомическими особенностями направления и прикрепления мышц. На рис. 21в представлена схема происхождения скручивающих сил кнаружи на дистальном отделе костей голени, сагиттальная плоскость (вид изнутри), а на рис. 216 — схема сил, вызывающих внутреннее синхронное скручивание мыщелков бедренной и большеберцовой костей (вид изнутри). Скручивание возникает по той причине, Рис. 20. Схема сохранения постоянного угла собственной связки надколенника а независимо от величины сгибания голени, вид изнутри, правый коленный сустав что механическая ось голени проходит у наружного края блока таранной кости, поэтому плечо силы задней большеберцовой и длинного сгибателя пальцев мышц на анато-мических препаратах в 2 раза больше, чем плечо силы перонеальной гру