Биомеханические аспекты переломов надколенника

Наиболее часто перелом надколенника является результатом непосредственного воздействия травмирующей силы. Такой механизм именуют прямым. Он возможен при падении на область колена или же при ударе по надколеннику (рис. 50). Спереди коленная чашка плохо защищена мягкими тканями. Задняя ее поверхность почти плотно соприкасается с твердой основой мыщелками бедра. В силу указанных причин разрушающая сила при непосредственном воздействии ее на переднюю поверхность коленного сустава в основном приходится на надколенник (Carpenter J., 1993).

Рис. 50. Прямой механизм перелома надколенника.

По данным В.Н.Ефимова (1983) при прямом ударе преобладают поперечные и оскольчатые переломы. Чаще они бывают раздробленными, но вместе с тем с небольшим смещением (рис. 51). С ростом числа автомашин прямая травма повышает количество переломов надколенника (Bohler J., 1961). Наиболее часто при дорожно-транспортных происшествиях происходит удар коленной чашки с большой силой о панель салона автомашины. Благодаря этому, в литературе появился термин: "Dashboard fracture". При этом уровень перелома зависит от длины голени пострадавшего и от высоты расположения панели (Smillie I.,1954).

Рис. 51. Виды переломов надколенника.

Реже переломы надколенника возникают в результате непрямой травмы – внезапного резкого сокращения четырехглавой мышцы (Розов В.И., 1933; Каплан А.В.,1956). Механизм ее A.DePalma (I954) описывал так: "Четырехглавая мышца сильно сокращается при переносе всей тяжести тела на ногу, полусогнутую в колене, например, при спотыкании. Надколенник в это время располагается высоко на мыщелках бедра. Внезапное сокращение мышцы вызывает его перелом".

Рис. 52. Силы с тремя точками приложения.

Действие четырехглавой мышцы бедра не всегда является единственной причиной таких переломов. Одновременно с ее сильным сокращением, при согнутом коленном суставе, происходит упор средним отделом надколенника в мыщелки бедра. Нижний и верхний края его лежат на весу и растягиваются под углом lig. patellae с одной стороны и сухожилием четырехглавой мышцы – с другой. Вследствие перегиба коленной чашки кзади, может возникнуть ее перелом. Этот эффект можно сравнить с переламыванием палки через колено.

В разогнутом колене надколенник передает почти всю силу сокращения четырехглавой мышцы и, таким образом, в первую очередь подвергается растяжению. По мере сгибания в коленном суставе, он приходит в соприкосновение с мыщелками бедра, но лишь небольшой частью своей площади. Задняя суставная поверхность надколенника выпукла кпереди. Суставная поверхность бедра выпукла в том же направлении. Таким образом, давление на поверхность пателлофеморального сочленения при большинстве видов движения имеет поперечно-линейное направление (Carpenter J., et al., 1993). Давление на эту область соприкосновения рождает силы, имеющие три точки приложения на коленную чашку. Две из них, у ее полюсов, обусловлены тягой четырехглавой мышцы и собственной связки; вектор силы направлен здесь спереди-назад, третья – в контактной зоне. Нагрузка на нее имеет обратное направление. В совокупности все три компонента действуют на изгиб (рис. 52).

Большинство переломов надколенника происходит в результате смешанного действия прямого и непрямого механизма. Выделяют 3 компонента:

· отрывное действие разгибателей голени;

· перегиб надколенника через мыщелки бедра;

· прямой удар по коленной чашке.