Биомеханика травм і захворювань опорно-рухового апарату (ОДА)

Найчастіше ушкодження у сфері плечового пояса він виникають під час падіння на витягнуту для амортизації руку (див. рис. 8).

Перелом ключиці є найчастішою травмою він (стрибки на лижах з трампліна, мото- і велоспорт, боротьба та інших.), під час падіння і прямий травмі (удари тощо.), переважно у дитсадку й такому віці. Вони сягають від 3 до 16% переломів всіх кісток скелета.

По механізму травми переломи ключиці можна розділити на дві групи. Це переломи, що у результаті прямого механізму травми (удару плечу, безпосередньо по ключиці). Другу групу становлять переломи, виникаючі від непрямого механізму травми — удар чи падіння галузь зовнішньої поверхні плечового суглоба (рис. 13) падіння на лікоть, витягнуту руку, сдавление плечових суглобів з боків.

Рис. 13. Механізми травми при переломах ключиці:

а — прямий,

б — непрямий

Перелом лопатки виникає переважно у результаті значного силового впливу: вело- і мотоспорт, швидкісної спуск на лижах, стрибки на лижах з трампліна та інших. (рис. 14).

Рис. 14. Механізми травми при переломах лопатки:

а — непрямий,

б — прямий

2 Типові наслідки неправильної  навантаження

 

У сфері пензля такі:

· периостоз шиловидного відростка ліктьовий кістки (фехтування, стрибки в води і ін.);

· крепитирующий паратенонит (здебільшого розгиначів) у спортивній гімнастики, у важкій атлетиці, греблі та інших видах спорту;

· тендопатия на місці прикріплення сухожилля ліктьового згинача пензля у сфері гороховидной кістки (стрибки в воду, спортивної гімнастики та інших.);

Рис. 15. Типові наслідки спортивних перевантажень у сфері пензля:

1 — артроз в  запястно-пястном суглобі (бокс),

2 — тендиноз  на місці прикріплення; гороховидная  кістку — стрибки в воду, шилоподібний  відросток ліктьовий кістки —  стрибки в воду, фехтування, III пястная  кістку (дорсальное підставу) — бокс;

3 — перитендиноз (волейбол, теніс, настільний теніс)

· артрози у сфері зап'ястя й у першому пястно-запястном суглобі (бокс, важка атлетика, фехтування та інших.).

Травматические вивихи в тазостегновому суглобі становлять близько двох% всіх вивихів (рис. 16). Механізм виникнення вивиху — найчастіше непряме значне зусилля, за умови, коли стегно раптово різко ротируется всередину і наводиться, і навіть за значного прямому силовому вплив (падіння у альпіністів, гірськолижників, мото- і автоспортсменов та інших.).

Травматический вивих надколенника виникає найчастіше внаслідок падіння на колінний суглоб, під час удару твердим предметом по колінному суглобу або за зміні тяги мышц-разгибателей гомілки. Важливе значення для вивиху має низку певних моментів: ставлення гомілки кнаружи, розвиненіший внутрішній мыщелок стегна і неправильне напрям четырехглавого разгибателя гомілки стосовно зв'язці над коленника. Вивихи надколенника відбуваються частіше в жінок. Зазначається латеральное усунення, що пов'язані з Х-образным становищем нижніх кінцівок і тягою четырехглавой м'язи стегна відповідно до параллелограммом сил.

Подтаранный вивих стопи. Вывих відбувається у таранно-пяточном і таранно-ладьевидном зчленуваннях у разі непрямого механізму травми. При подтаранном вивиху стопа найчастіше зміщується всередину чи тому і — внутрішній і задневнутренний вивих (рис, 17).

Перелом шийки стегна частіше зустрічається у людей. Це з зменшенням шеечно-диафизарного кута, поганим кровопостачанням (артерія круглої зв'язки, зазвичай, облитерирована). Шеечно-диафизарный кут у людей роками зменшується, у зв'язку з цим велике навантаження посідає шийку стегна, тому легко виникає її перелом.

Переломи диафиза стегна. Так само як і інших диафизарных переломах, переломи стегна можливі що за різних варіантах прямого і непрямого механізмів травми. Направлением і точкою докладання травмирующего дії визначаються характері і рівень перелому.

Рис. 16. Типові спортивні травми та ушкодження внаслідок надмірної навантаження на таз і нижні кінцівки (крім колінного суглоба):

1 — таз; 2 — відривні  переломи (спринт, спортивні ігри); 3 — м'язи стегна; 4 — м'язові  грижі, розриви м'язів (часткові) —  спринт, спортивні ігри; 5 — розрив  ахиллова сухожилля (повний, неповний); 6—бег, спортивні ігри (швидке наступ), гімнастика (зіскок зі снаряда); 7 — торсионный перелом середньої  третини великогомілкової кістки; 8 — футбол; 9 — поперечний перелом великогомілкової кістки краєм взуття; 10 — швидкісної спуск на лижах; 11 — ушкодження зв'язок у верхній відділі гомілковостопного суглоба (найчастіше передній таранномалоберцовой зв'язки); 12—бег, стрибки, всі види ігри робилися із м'ячем, гімнастика, лижні гонки; 13 — гребінь лобкової кістки, горбочок лобкової кістки; 14 — футбол, біг; 15 — гілка сідничної кістки; 16 — футбол, біг; 17 - бугристость великогомілкової кістки; 18—футбол, стрибки; 19—периостоз крайових поверхонь великогомілкової кістки; 20 — біг, стрибки, ходьба; 21 — ахиллодиния (паратендинит ахиллова сухожилля); 22 — біг, стрибки, гімнастика; 23 — хронічне розтягнення у верхній відділі гомілковостопного суглоба; 24 — біг, стрибки, всі види ігор із м'ячем, гімнастика, лижні гонки; 25 — артроз предплюсны; 26 — футбол, стрибки; 27 — стресовий перелом плюсны (маршовий перелом); 28 — футбол, стрибки, біг, ходьба

Рис. 17. Подтаранные вивихи стопи:

а — внутрішній,

б — задневнутренний

Рис. 18. Типове усунення уламків стегна:

а — у верхній третини,

б — у неповній середній третини,

в — у нижній третини

Відповідно рівню перелому розрізняють переломи стегна у верхній, середній і нижньої третинах (рис. 18).

Частота переломів гомілки загалом коливається не більше 30%. Найбільш часті переломи гомілки у нижній третини. Переломи може бути відкритими й закритими, залежно від механізму травми (рис. 19).

Частіше зустрічається перелом обох кісток. На характер перелому, його конфігурацію та наявність усунення у тому чи іншою мірою впливає як механізм травми, а й м'язова тракция.

Механізм травми то, можливо прямим і непрямим (рис. 20). При супинационныхпереломах стопа,поворачиваясь всередину, назбирає зв'язки, що з'єднують латеральную щиколотку з кістками стопи, наслідком чого стане у себе відрив зовнішньої щиколотки. Якщо що травмує сила продовжує діяти, внутрішня бічна поверхню таранної кістки впирається в внутрішню щиколотку, відламуючи її з точки знизу вгору.

Рис. 19. Механізм ушкодження кісток гомілки:

а — прямого удару,

б — поворот тіла при фіксованою стопі,

в — вертикальна навантаження,

р — подворачивание ноги

Вирізняють три підгрупи переломів: супинационные, пронадионные і сгибательно-разгибательные переломи (рис. 21).

Переломи щиколоток досить часта травма він. Залежно від механізму, і тривалості травмуючої сили переломи цього виду можна найрізноманітніших поєднаннях: ізольовані переломи одного чи двох щиколоток, двох щиколоток з відривом заднього чи переломом переднього країв великогомілкової кістки, з подвывихом чи вивихом стопи у різних напрямах, які можуть опинитися супроводжуватися розривом синдесмоза.

Пронационные переломи творяться у результаті пронации стопи. У цьому зв'язки, які від медіальної щиколотки до кістках

стопи, натягаються і відривають внутрішню щиколотку (іноді розриваються й які самі зв'язки).

Пронационные переломи часто супроводжуються ушкодженням межберцового зчленування.

Рис. 20. Механізм травми у сфері гомілки з прикладу травми при швидкісному спуску на лижах

а — сучасна лижна взуття, яка фіксує гомілковостопний суглоб, викликає три виду травм: у сфері верхнього краю черевика, компресію переднього краю боль-шеберцовой кістки, розрив ахиллова сухожилля; б, в — напрям навантаження при вільному спуску і зіткненні з перешкодою.

Рис. 21. Види переломів кісток гомілки у сфері гомілковостопного суглоба:

а — супинационные переломи,

б — пронационные переломи,

в — сгибательно-разгибательные переломи

3 Вплив фізичні  навантаження на суглоби

Протягом часу життю людина робить (0,5—0,7)-10 рухів у великих суглобах рук, 6-10 рухів пальцями рук (приміром, шини сучасного автомобіля зношуються після 25—-30 млн. оборотів).

При ходьбі, бігу, робочих рухах кістки, хрящі суглобів, м'язи, сухожилля піддаються навантаженні, проте напруги до кісток рідко перевищують 50 МПа. Навантаження на суглоби залежить загальної маси тіла. Приміром, при ожирении суглоби людини піддаються великим впливам.

При звичайній ходьбі під фазі 15% з початку опорного циклу виникає изгибающий момент на гомілка людини величиною близько 50—60 Нм, в фазі 45% з початку опорного циклу значення изгибающего моменту зростає до 90—130 Нм. Изгибные деформації гомілки різноманітні (рис. 18.35). Вони можуть бути від вібрацій на частотах власних коливань кісток, викликаних, наприклад, ударом, при зіткненні п'яти з землею (особливо без взуття). На початку опорною фази ударна хвиля проходить через кістку, причому лінійне прискорення сягає 20—80 м/с2 тривалістю 15—25 мс. При швидкості ходьби 1м/с навантаження в тазостегновому суглобі може становити 6 кН, що у порядок вище ваги тіла.

У спорті найвищих досягнень прискорення набагато вища, що веде до значним, хоч і короткочасним, навантажень на біомеханічні системи. Наприклад, під час бігу негативне прискорення гомілки сягає 500 м/с2, тож під кінець удару при исполне нии прийомів карате — навіть 4000 м/с2.

Рис. 22. Изгибные деформації великогомілкової кістки що за різних видах навантаження

При спринтерском бігу, стрибках завдовжки, потрійним вивищуватися вертикальна складова сили опорних реакцій сягає 5— 7 кН, а горизонтальна — до 3—4 кН. Відповідно різко зростають навантаження попри всі суглоби і сухожилля (табл.1).

Таблиця 1 Максимальні навантаження на суглоби нижньої кінцівки при спринтерском бігу 9,5 м/с

Вигляд навантаження Величина навантаження

Момент в гомілковостопному суглобі, Нм:

Мxa — сагиттально

330±30 Мya — фронтально 125±50 Мza — горизонтально 20±11 Сила в гомілковостопному суглобі FTc, H 8900+1000

Момент в колінному суглобі, Нм:

Мsk — сагиттально

150+40 Мfk — фронтально 160±55 Мmk — горизонтально (щодо великогомілкової кістки) 40±15 Максимальне натяг в ахилловом сухожилии, М 6600±660 Максимальне натяг у власному зв'язці надколенника, М 3000±800

Наприклад, сила лежить на поверхні гомілковостопного суглоба може становити 9000 М. Це означає, що ахіллове сухожилля створює протидіючий той час у сагиттальной площині до 300 Н-м і тягу до 6000 М. Напруга розтяги сягає 60 МПа — близько 60% гранично припустимого. Під час стрибків завдовжки напруження як у сухожилии може становити 73—75 МПа, що ще ближчі один до граничним значенням.

Особливості механізму ушкодження колінного суглоба обумовлені анатомічними і функціональними його особливостями, і навіть виглядом і вагою травми. Вирізняють гострі і хронічні травми (подвывихи, мікротравми), пряме і непряме силове вплив. Найчастішою причиною ушкоджень колінного суглоба він є зниження економіки з поворотом при фіксованою стопі і трохи зігнутому суглобом (рис. 23).

Рис. 23. Типовий механізм травми капсульно-связочного апарату: падіння з поворотом при фіксованою стопі, відведення гомілки і зовнішня ротація верхньої половини тулуба

Такий механізм травми типовий для футболу (рис. 24), дзюдо, самбо, гірськолижного спорту, баскетболу, гандболу та інших. Дія наснаги в реалізації зонах, розташованих нижче кордону розриву суглобної сумки і зв'язок, гиалинового суглобного хряща і волокнистого хряща менисков при повторних микротравмах можуть призвести до дегенеративним тканевым змін.

Рис. 24. Схематическое зображення механізму травми, показаної на рис. 23

Дегенеративные зміни у мениске внаслідок хронічної перевантаження, наприклад, у футболістів, можуть призвести до розривів меніска від часом мінімальної травми.

На рис. 25 і рис 26 представлені типові види травм.

На рис. 27, порівнюючи взаємне становище оцінок на суглобних поверхнях, можна побачити результат впливу зв'язок на руху кісток: взаємне рух поверхонь гиалинового хряща складається з обкатывания зі ковзанням. При згинанні коліна стегнову кістку зсувається тому щодо великогомілкової кістки з проскальзыванием, начинающимся приблизно з 15—20° повороту і заканчивающимся незадовго остаточно згинання; при разгибании стегнову кістку зміщується вперед. У результаті не можна вказати певну вісь в суглобі: кожному за становища кісток є своя миттєва вісь.

Рис. 25. Типові види спортивної травми в колінному суглобі:

1 — ушкодження  меніска (футбол, швидкісної спуск  на лижах, волейбол, боротьба, глибоке  присідання), 2 — ушкодження хрестоподібної  зв'язки (футбол, швидкісної спуск  на лижах, боротьба), 3 — комбіноване  ушкодження капсули, зв'язок і  меніска (футбол, швидкісної спуск  на лижах, боротьба), можливо, за всіх  важких торсійних травмах; 4 — перелом мыщелков великогомілкової кістки (мотоспорт)