Контрольная работа: Патологическая биомеханика, вывихи и переломы
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.
