Биомеханика связок

Каждая из связок в зависимости от положения стопы и голеностопного сустава играет свою определенную роль в стабилизации голеностопного и подтаранного суставов. Эта функция связок наиболее актуальна в ненагруженном суставе, поскольку в условиях нагрузки, с учетом особенности конфигурации костей, образующих голеностопный сустав, способствуют его стабилизации и без участия связочного аппарата. В положении тыльного сгибания передняя таранно-малоберцовая связка расслаблена, тогда как пяточно-малоберцовая связка натягивается. В положении подошвенного сгибания, наоборот, передняя таранно-малоберцовая связка натягивается, а пяточно-малоберцовая связка расслабляется.

В биомеханических исследованиях показано, что передняя таранно-малоберцовая связка обладает более низкой прочность на разрыв по сравнению с пяточно-малоберцовой связкой.  Максимальная прочность на разрыв у пяточно-малоберцовой связки в 2-3,5 раза выше, чем у передней таранно-малоберцовой связки (345,7±55,2 Н против 138,9±23,5 Н). Передняя таранно-малоберцовая связка, наоборот, чаще подвержена перерастяжению, чем пяточно-малоберцовая связка и задняя таранно-малоберцовая связка. Поэтому передняя таранно-малоберцовая связка перед разрывом может испытывать более выраженную деформацию и в положении подошвенного сгибания голеностопного сустава обеспечивает возможность внутренней ротации таранной кости. Относительно низкая прочность связки вкупе с наиболее распространенным механизмом травмы, связанным с подошвенным сгибанием и инверсией стопы, позволяет объяснить, почему именно передняя таранно-малоберцовая связка повреждается чаще всего при травмах голеностопного сустава.

Последовательное пересечение наружных связок голеностопного сустава позволило изучить их функцию в различных положениях и различных режимах нагрузки голеностопного сустава. Согласно результатам ряда исследований, передняя таранно-малоберцовая связка выполняет в первую очередь функции ограничения внутренней ротации таранной кости в вилке голеностопного сустава. Другими авторами показано, что передняя таранно-малоберцовая связка ограничивает переднее смещение таранной кости и подошвенное сгибание голеностопного сустава. В положении подошвенного сгибания передняя таранно-малоберцовая связка также ограничивает приведение таранной кости. В нейтральном положении голеностопного сустава передняя таранно-малоберцовая связка располагается практически горизонтально. Пяточно-малоберцовая связка ограничивает в первую очередь приведение таранной кости в нейтральном положении, а в положении тыльного сгибания является практически независимым стабилизатором сустава. В положении подошвенного сгибания она вместе с передней таранно-малоберцовой связкой ограничивает приведение таранной кости. Задняя таранно-малоберцовая связка ограничивает избыточную наружную ротацию в положении тыльного сгибания голеностопного сустава. Первичным стабилизатором голеностопного сустава в положении тыльного сгибания является в основном медиальные связки, однако задняя таранно-малоберцовая связка также в этом положении участвует в стабилизации сустава. Короткие волокна задней таранно-малоберцовой связки также ограничивают внутреннюю ротацию в случаях, когда передняя таранно-малоберцовая связка оказывается повреждена и свою функцию не выполняет. После разрыва  пяточно малоберцовой связки  задняя таранно-малоберцовая связка ограничивает приведение таранной кости в положении тыльного сгибания.

О. Rasmussen (1983) на кадаверных препаратах голеностопных суставов показал, как происходит разрыв связок голеностопного сустава в условиях отсутствия нагрузки весом. При форсированном тыльном сгибании происходит разрыв задней таранно-малоберцовой связки. При форсированной внутренней ротации вслед за разрывом передней таранно-малоберцовой связки рвется задняя таранно-малоберцовая связка. Избыточная наружная ротация приводит к разрыву глубокой порции дельтовидной связки. Приведение таранной кости в нейтральном положении и положении тыльного сгибания вызывает разрыв пяточно-малоберцовой связки, тогда как в положении подошвенного сгибания в основном страдает передняя таранно-малоберцовая связка.

Связочный комплекс заднего отдела стопы также в определенных положениях противостоит некоторым движениям стопы и голеностопного сустава. Роль межкостной таранно-пяточной связки в стабилизации подтаранного сустава остается предметом дебатов. Шеечная связка контролирует инверсию в подтаранном суставе. Кроме того, более выраженная иннервация этой связки позволяет предположить о ее важной роли в проприоцепции и рефлекторной активности, что не характерно для других не настолько хорошо иннервируемых связок.

В различных исследованиях также измерялись значения контактного давления на суставные поверхности таранной кости в нейтральном положении стопы. Зоны нормального контакта сравнивались с контактными зонами в условиях смещения наружу на несколько миллиметров, как это бывает при разрыве латеральных связок голеностопного сустава и связок межберцового синдесмоза. При латеральном смещении уже на 1 мм площадь контакта уменьшается на 40%. Эти данные объясняют, почему развивается посттравматический остеоартроз голеностопного сустава – наиболее распространенный вариант остеоартроза этого сустава.

Экспериментальные исследования об относительном влиянии различных компонентов связочного комплекса на стабильность заднего отдела стопы показывают, что наиболее важным стабилизатором таранно-пяточного сустава является пяточно-малоберцовая связка. В исследованиях показано, что рассечение пяточно-малоберцовой связки приводит к увеличению ротации таранно-пяточного сустава на 20% и увеличению приведения пяточной кости относительно таранной на 61-77%. Авторы также обнаружили увеличение амплитуды ротации, приведения и движений в сагиттальной плоскости в большеберцово-таранно-пяточном и таранно-пяточном сочленениях при рассечении пяточно-малоберцовой связки или межкостной таранно-пяточной связки. Наиболее значительное увеличение амплитуды движений в таранно-пяточном суставе наблюдалось в положении тыльного сгибания стопы после рассечения межкостной таранно-пяточной связки. Аналогичное исследование, в котором рассечению подвергались пяточно-малоберцовая связка, наружная капсула и межкостная таранно-пяточная связка. После рассечения пяточно-малоберцовой связки авторы зафиксировали раскрытие суставной щели задней фасетки подтаранного сустава (на стресс-рентгенограммах) до 5 мм, а если дополнительно рассекалась и межкостная таранно-пяточная связка, что раскрытие суставной щели достигало 7 мм.

Нормальные взаимоотношения дистальных концов большеберцовой и малоберцовой кости обеспечивают некоторую подвижность дистального межберцового сочленения во всех трех плоскостях. В пределах полной амплитуды движений в голеностопном суставе (между полным подошвенным и полным тыльным сгибанием) межлодыжечный интервал увеличивается в среднем на 1,5 мм. Ротация на уровне голеностопного сустава также возможна за счет дистального межберцового синдесмоза. При нормальном активном или пассивном тыльном сгибании или при обычной ходьбе большеберцовая кость ротируется относительно таранной примерно на 5-6°. На кадаверных моделях в условиях отсутствия нагрузки ротация в горизонтальной плоскости достигает 25°, при этом примерно половина этой амплитуды обеспечивается дистальным межберцовым сочленением. Еще в одном исследовании авторы говорят о внутренней ротации в горизонтальной плоскости 7° и наружной ротации 10°. Наконец, в промежуточную фазу ходьбы среднее смещение малоберцовой кости на уровне межберцового сочленения составляет 2,4 мм.

Вклад связочного аппарата межберцового сочленения в общую стабильность голеностопного сустава оценивалась в экспериментальных исследованиях, в ходе которых исследователи постепенно пересекали эти связки и оценивали то, как меняется стабильность голеностопного сустава на этом фоне. Исследователи пришли к заключению, что ПНМС обеспечивает 35% стабильности, межкостная связка – 22%, поверхностная порция ЗНМС – 9% и глубокая порция ЗНМС – 33%. На основании результатов этого исследования можно сделать вывод, что повреждение двух из трех связок приведет к выраженной нестабильности. Согласно исследованию Bonnin, разрыв ПНМС приводит к расхождению берцовых костей до 4 мм, а при дополнительном разрыве межкостной связки диастаз может увеличиваться до 1 см. Другие авторы отмечали, что при рассечении ПНМС диастаз между берцовыми костями может увеличиваться до 5-12 мм. Xenos et al.  в своем кадаверном исследовании определили, что диастаз между берцовыми костями при пересечении ПНМС составляет 2,3 мм. При рассечении дистальных 8 см межкостной мембраны диастаз увеличивается еще на 2,2 мм, а при рассечении еще и ЗНМС общий диастаз достигает 7,3 мм.

Параллельно с диастазом оценивалась и ротация малоберцовой кости. При рассечении ПНМС среднее увеличение ротации составляло 2,7°. При рассечении всех трех связок ротация увеличивалась до 10,2°. Нарушение целостности ПНМС наряду с увеличением наружной ротации малоберцовой кости приводило и к передне-заднему ее смещению.

В исследован   показано, что изолированное пересечение ПНМС приводит к увеличению ротации малоберцовой кости только на 1-2°, а изменения положения ее во фронтальной плоскости не происходит вовсе. Группа исследователей под руководством Xenos выяснила, что средняя ротация малоберцовой кости при рассечении ПНМС составляет 2,7°. В работе  О. Rasmussen (1983) говорится, что дополнительное рассечение межкостной связки приводило к увеличению наружной ротации малоберцовой кости еще на 1,2 ± 0,45°. Последующее рассечение ЗНМС приводило к увеличению наружной ротации еще на 2,78 ± 1,64°, а внутренней – на 2,44 ± 1,67°. Изолированное рассечение ЗНМС увеличивало внутреннюю ротацию малоберцовой кости на 0,75 ± 0,5° без изменения объема ее наружной ротации. Дополнительное к ЗНМС рассечение межкостной связки увеличивало амплитуду внутренней ротации лишь незначительно – на 1,25 ± 0,5°.  Teramoto et al в своем исследовании подтвердили результаты, полученные Rasmussen, однако наряду с этим обнаружили, что при повреждении межберцового синдесмоза развивается инверсионная нестабильность, что у спортсменов с такими повреждениями увеличивает риск травм наружного связочного аппарата голеностопного сустава.

О. Rasmussen (1983) пришел к заключению, что связки дистального межберцового сочленения при сохранении целостности остальных связочных структур этого сустава оказывают лишь минимальное влияние на стабильность сустава в целом. Однако Xenos в своем исследовании показал, что повреждение всех трех связок межберцового сочленения приводит к увеличению ротации малоберцовой кости на 10,2°, что является критичным для механической стабильности голеностопного сустава. Следует отметить, что ни в одном из исследований ни разу не удалось воспроизвести чисто связочное повреждение межберцового сочленения за счет нагрузки, связанной с наружной ротацией и отведением стопы.

Бессараб М.С.