Журнал «Травма» Том 16, №2, 2015

Статья опубликована на с.  21-24

Введение

В структуре повреждений опорно-двигательного аппарата переломы пяточной кости составляют до 4 % всех переломов скелета и до 60 % переломов заднего отдела стопы [3]. Наиболее неблагоприятными являются внутрисуставные переломы (80 % переломов пяточной кости) [4]. Основной причиной переломов пяточной кости является падение с высоты на ноги. В 15 % случаев отмечаются двусторонние переломы. Перелом пяточной кости со смещением отломков является тяжелой травмой, а недостаточная репозиция и фиксация отломков приводят к полной или частичной утрате статико-динамической функции стопы. Основной функциональной единицей голени является трехглавая мышца голени, которая в результате перелома пяточной кости со смещением периферического фрагмента претерпевает изменения своей длины и плеча силы. Такие нарушения приводят к изменению поведения мышцы в условиях функциональной нагрузки. В фазе заднего толчка акта ходьбы трехглавая мышца голени, передавая усилие по поднятию массы тела через смещенный периферический фрагмент пяточной кости, работает в измененных условиях.

Цель исследования — изучение влияния смещения периферического отломка пяточной кости на функцию трехглавой мышцы голени.

Материалы и методы

Исследование проведено методом моделирования в программной среде AnyBody Modeling System 6.0 (AnyBody Technology, Dаnemark) с использованием стандартной модели костно-мышечной системы StandingModel из пакета AnyBody Repository AMMR Version 1.6.2. Механические свойства тканей изменены в соответствии с экспериментальными целями. В контексте данной работы исследовались силы реакции задней группы мышц голени в момент принятия упрощенного положения приседа на корточки (рис. 1). Межсегментарные углы представлены в табл. 1.

Анализ проводился в разных условиях нахождения точки фиксации ахиллова сухожилия к пяточной кости путем изменения параметра координаты TendonCalcaneousNode в модели (табл. 2).

Положение координаты места крепления ахиллова сухожилия к пяточной кости при отсутствии ее перелома установлено по умолчанию, а также использовано 5 дополнительных вариантов положения, определяющих направление смещения периферического фрагмента перелома пяточной кости:

Вариант 1: TendonCalcaneousNode = {0.0290, –0.8098, –0.0189}→ 10 mm вверх;

Вариант 2: TendonCalcaneousNode = {0.0290, –0.7998, –0.0189}→ 20 mm вверх;

Вариант 3: TendonCalcaneousNode = {0.0390, –0.8198, –0.0189}→ 10 mm кпереди;

Вариант 4: TendonCalcaneousNode = {0.0190, –0.8198, –0.0189}→ 10 mm кзади;

Вариант 5: TendonCalcaneousNode = {0.0390, –0.7998, –0.0189}→ 20 mm вверх + 10 mm кпереди (рис. 2).

Анализ результатов проводился путем расчета мышечных сил в момент принятия упрощенного положения приседа для каждого положения смещения фрагмента перелома пяточной кости по следующим элементам модели: GastrocnemiusLateralis1, GastrocnemiusMedialis2, Plantaris1, SoleusMedialis1, SoleusMedialis2, SoleusMedialis3, SoleusLateralis1, SoleusLateralis2, SoleusLateralis3.

Результаты и их обсуждение

По результатам расчетов, смещения периферического фрагмента пяточной кости в диапазоне 0–10 мм не поддаются дальнейшему анализу в связи с низкой разрешающей способностью модели.

С учетом низкой активности m.plantaris как в интактных условиях, так и в условиях перелома пяточной кости со смещением периферического фрагмента дальнейший анализ ее мышечных сил не проводился (рис. 3).

Группа m.gastrocnemius (lateralis et medialis) в начальной фазе движения во всех вариантах смещения периферического фрагмента не развивала достаточных мышечных усилий по сравнению с интактной пяточной костью (рис. 3).

Графики мышечной активности каждой из трех составляющих m.soleus medialis et lateralis демонстрируют значительное повышение их показателей в начальной фазе движения, достигающих значений 41,87 ± 1,90 Н и 52,07 ± 2,10 Н соответственно. Наблюдается бόльший прирост значений мышечных сил m.soleus lateralis до достижения своих максимальных значений, чем это наблюдается при интактной пяточной кости. В конечной фазе движения, в момент достижения мышцей своей максимальной длины (положение полного приседа модели AnyBody) все составляющие m.soleus демонстрировали возврат показателей мышечных сил, приближающихся к исходным величинам или даже значительно ниже этих значений (рис. 4, 5).

Такое снижение показателей мышечных сил может свидетельствовать об уменьшении мышечной экскурсии в связи с уменьшением плеча силы или сближения точек прикрепления мышцы в условиях перелома пяточной кости со смещением периферического фрагмента вперед и вверх. Можно предположить, что в условиях анатомического удлинения мышцы за счет опускания пятки на поверхность опоры при таком смещении периферического фрагмента мышце требуется дополнительное усилие для достижения длины покоя, а соответственно, и своего силового максимума. Данный факт согласуется с выводами М. Бликса, который в своих работах [1, 2] показал, что при растяжении активной поперечнополосатой мышцы под воздействием внешней нагрузки ее сила вначале возрастает, а затем уменьшается.

Графики показывают, что во всех вариантах смещения периферического фрагмента нарушается функция трехглавой мышцы голени с вовлечением дополнительных мышечных усилий для принятия положения полного приседа модели AnyBody. Данный факт должен нацелить хирурга на необходимость точной репозиции отломков при переломе пяточной кости со смещением периферического фрагмента.

Выводы

Во всех вариантах смещения периферического фрагмента пяточной кости при ее переломе нарушается функция трехглавой мышцы голени с вовлечением дополнительных мышечных усилий для принятия положения полного приседа. Смещение периферического фрагмента сопровождается дополнительными усилиями m.soleus medialis et lateralis и, следовательно, дополнительными энергозатратами в начальной фазе движения. В конечной фазе движения, в момент достижения мышцей своей максимальной длины под воздействием внешней нагрузки ее сила вначале возрастает, а затем уменьшается.