Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Строение менисков коленного сустава человека и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах

На правах рукописи

РЫБАЛКО ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ

□ОЭОБТБОТ'

СТРОЕНИЕ МЕНИСКОВ КОЛЕННОГО СУСТАВА ЧЕЛОВЕКА И ИХ ФИКСИРУЮЩЕГО АППАРАТА В ЗРЕЛОМ, ПОЖИЛОМ И СТАРЧЕСКОМ ВОЗРАСТАХ

14.00.02 - Анатомия человека

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

УФА-2006

003067507

Работа выполвена на кафедре анатомии человека в Государственном образовательном учреяедении высшего профессионального образования «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ»

Научный руководитель: Заслуженный работник высшей школы РФ,

доктор медицинских наук, профессор Вагапова Василя Шарифьяновна

Официальные оппоненты: Доктор медицинских наук, профессор

Валишин Эдуард Салихович

Доктор медицинских наук, профессор Краюшкин Александр Иванович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреяздение высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ»

Защита состоится « » « ^вфря^-у^» 2007 г. в_ч. на заседании

диссертационного совета Д. 208.006.02 при ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (450000, РБ, г. Уфа, ул. Ленина, 3).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Автореферат разослан ^2.» декабря 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Р.Т. Нигматуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы

Коленный сустав представляет собой сложно устроенное сочленение с большим количеством внутрисуставных структур. В открытой кинематической цепи нижней-конечности он занимает промежуточное положение между тазобедренным и голеностопным суставами. Наряду с движением вокруг фронтальной оси в нем возможна и ротация. Кроме того, при ходьбе и беге внутренние структуры коленного сустава испытывают ударную нагрузку. Все это делает его особенно уязвимым для травм.

Среди всех травм нижней конечности, по сведениям различных авторов, частота повреждений коленного сустава колеблется от 6,9 до 75% случаев (Кузменко В.В., 1996; Маслов А.П., 1999; Соколов И.В., 2000; Сергеев C.B. с соавт., 2001; Карусинов П.С., 2001).

Из всех повреждений коленного сустава преобладают разрывы менисков и, по сведениям различных авторов, на их долю приходится от 32% до 85% случаев (Бабкин В.И., 1963; Миронова З.С., 1965; Витюгов И А., 1982; Шелухин Н.И., 1987; Иде Арафат, 1995; Карусинов П.С., 2001).

По данным исследователей (Маркушев В.М., 1955; Каплан A.B., 1967; Никитин В.В., 1970; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Маслов А.П., 1999; Дьяков Д.Д и др., 2000; Карусинов П.С., 2001), медиальный мениск травмируется чаще (от 46,5% до 87% случаев), чем латеральный (от 2,7% до 15% случаев). По сведениям З.С. Мироновой (1987), Иде Арафат (1995), А.П. Маслова (1999) частота повреждений менисков у мужчин преобладает (от 66% до 77,4%), по сравнению с женщинами (22,6-34%). Средний возраст людей с повреждениями менисков, как следует по данным А.И. Городниченко (1989), Иде Арафат (1995), А.П. Маслова (1999), колеблется от 20 до 50 лет.

В литературе имеются сведения о макроскопическом строении менисков коленного сустава и их фиксирующего аппарата у взрослого человека. Однако, авторы (Образцов ГД, 1929; Нефедов В.И., 1945; Орлов Г.А., 1947; Маркушев В.М., 1955; Лабунский Ю.В., 1968; Charles С.М., 1935; Le Minor J.M., 1990) приводят разноречивые данные о формах и размерах менисков, поскольку отсутствует единый подход к их классификации.

Гистологическое строение менисков освещено в литературе также неоднозначно. Имеются работы, посвященные кровоснабжению менисков коленного сустава у взрослого человека (Косицын ИМ., 1949; Судзиловский Ф.В., 1953; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Самойлович Э.Ф., 1992). Однако, на этапах постнаталь-ного онтогенеза до настоящего времени взаимосвязь структуры и микроцирку-ляторного русла менисков не установлена.

О прочности менисков в литературе имеются единичные сведения (Pfeil Е., 1965). Эти данные отрывочные и не дают целостного представления об их биомеханических свойствах.

Таким образом, имеющиеся сведения литературы о макро-, микроскопическом строении, кровоснабжении менисков и их фиксирующего аппарата, а также об их биомеханических свойствах недостаточны для полных знаний о функциональной их морфологии, что необходимо для установления патогенеза их повреждений и заболеваний, диагностики и выработки рациональных способов их коррекции. Поэтому комплексное исследование морфологии менисков коленного сустава человека и их фиксирующего аппарата на этапах постна-тального онтогенеза является актуальным для теоретической и практической артрологии.

Цель исследования

Выявить особенности строения и биомеханические свойства менисков и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах.

Задачи исследования

1. Изучить форму и размеры менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

2. Изучить фиксирующий аппарат менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

3. Изучить гистоструктуру менисков и их фиксирующего аппарата у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

4. Изучить биомеханические свойства (прочность на разрыв) менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное исследование морфологии и биомеханических свойств менисков коленного сустава и их фиксирующего аппарата у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

Установлены варианты формы менисков. Медиальный мениск представлен формами-с широким задним рогом (в 62,73% случаев), с одинаковой шириной рогов (в 32,72% случаев) и с широким передним рогом (в 2,73% случаев), а также в 1,82% наблюдений - кольцевидной формой. Латеральный мениск имеет С-образную форму (в 43,86% случаев), подковообразную форму (в 36,84% случаев) и полудисковидную (в 13,16% случаев), а также форму с широким задним рогом (в 5,26% случаев) и широким передним рогом (в 0,88% случаев).

Уточнено и дополнено строение фиксирующего аппарата менисков. Определены основные варианты фиксации переднего и заднего рогов обоих менисков. Обнаружена связь медиального и латерального менисков с крестообразным комплексом.

На основании сопоставления гистологического строения мениска на горизонтальных и вертикальных срезах впервые осуществлена графическая реконструкция, дающая четкое представление о внутренней структуре мениска. Мениск состоит из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних слоев. Центральный слой образован плотной неоформленной соединительной тканью и служит каркасом для других слоев мениска. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью. Связки менисков являются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной соединительной ткани.

Дополнены сведения о микроциркуляторном русле менисков Установлено, что поверхностные и средние слои менисков являются бессосудистыми. Сосуды располагаются в центральном слое мениска, глубина их проникновения соответствует протяженности этого слоя.

Определены предел прочности на разрыв, относительное удлинение и модуль упругости различных частей мениска, характеризующие его биомеханические свойства. Впервые выявлены половые отличия прочности менисков на разрыв и прослежена возрастная динамика этого показателя Установлено, что на протяжении зрелого возраста мениски у женщин прочнее, чем у мужчин

и с возрастом у лиц обоего пола происходит снижение их прочности. Установлено, что мениски коленного сустава являются биологическим композиционным материалом. Выяснен характер зависимости биомеханических свойств менисков от их макро- и микроскопической структуры.

Теоретическое и практическое значение работы

Полученные нами данные о строении менисков коленного сустава и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах имеют значение для теоретической и практической артрологии.

Выявленная нами индивидуальная изменчивость форм менисков, а также их крайние варианты развития позволяют провести границу между нормой и патологией, что необходимо при морфологических исследованиях, а также в клинической практике.

Обнаруженные нами различия в фиксации медиального и латерального менисков позволяют объяснить разную частоту их травм, а наличие связи менисков с крестообразными связками - сочетанные повреждения этих структур.

Построенная нами модель пространственного гистологического строения мениска может служить основой для дальнейшего изучения его микроструктуры и биомеханических свойств, иметь значение для разработки методов его пластики.

На основании обнаруженных нами особенностей фиброархитектоники мениска возможно прогнозирование его упруго-прочностных свойств в различных направлениях и разработки методов укрепления коленного сустава с целью предотвращения его травм. Выявленные нами половые отличия прочности менисков являются теоретическим обоснованием большей частоты их повреждений у мужчин, по сравнению с женщинами. Обнаруженный предел прочности менисков у лиц зрелого, пожилого и старческого возрастов может явиться основой для расчета величин максимальных нагрузок на коленный сустав в спортивной и восстановительной медицине.

Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе на морфологических и некоторых клинических кафедрах.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Мениски коленного сустава человека характеризуются различными вариантами формы, которые на протяжении зрелого, пожилого и старческого возрастов не изменяются. Медиальный мениск имеет четыре, латеральный -пять вариантов развития. Формы менисков не имеют половых и возрастных отличий.

2. Фиксация менисков осуществляется посредством их связок к больше-берцовой, бедренной костям и крестообразному комплексу, а также к капсуле коленного сустава. Передний рог медиального мениска имеет четыре варианта прикрепления. Задний рог этого мениска фиксируется во всех случаях одним способом. Передний рог латерального мениска обладает тремя, а задний четырьмя вариантами прикрепления. Фиксация менисков характеризуется индивидуальной изменчивостью и не зависит от возраста и пола.

3. Мениски коленного сустава человека состоят из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних слоев. Центральный слой состоит из плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью. Связки менисков являются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной волокнистой соединительной ткани. Кровеносные сосуды мениска вступают из капсулы сустава в его центральный слой, протяженность которого определяет глубину их проникновения. Поверхностные и средние слои менисков являются бессосудистыми.

4. Упруго-прочностные характеристики менисков определяются фибро-архитектоникой всех их слоев. На протяжении зрелого возраста мениски у женщин прочнее, чем у мужчин. В пожилом и старческом возрастах происходит снижение прочности менисков.

Апробация материалов диссертации

Основные положения диссертации доложены на IV международном конгрессе анатомов (Турция, 2005), на IV Украинском симпозиуме «Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение» (Киев, 2005), на III Российской научной конференции «Роль природных факторов и туризма

в формировании здоровья населения» (Уфа, 2005), на VIII конгрессе МАМ (Орел, 2006), на 71-й итоговой Республиканской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Уфа, 2006), на VIII съезде травматологов-ортопедов России «Травматология и ортопедия XXI века» (Самара, 2006), на заседании Башкирского отделения ВРНО АГЭ (Уфа, 2006).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 10 работ в отечественной и иностранной печати.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 203 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, главы собственных исследований, обсуждения полученных данных и выводов. Указатель литературы содержит сведения о 254 источниках (отечественных -185, иностранных - 69). Иллюстрации представлены 111 рисунками: микрофотографиями, графиками, диаграммами. Цифровой материал сгруппирован в 16 таблицах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Материал и методы исследования

Материалом для комплексного макроскопического исследования менисков и их связочного аппарата служили коленные суставы 40 ампутированных конечностей людей обоего пола в возрасте от 32 до 84 лет. Для изучения микроскопической структуры менисков и их биомеханических свойств был набран материал от 168 трупов людей обоего пола в возрасте от 20 до 92 лет без заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Трупный материал доставлялся из клиники Башкирского государственного медицинского университета, патологоанатомического отделения городской клинической больницы №21 г. Уфы и бюро судебно-медицинской экспертизы г. Уфы. Забор материала осуществлялся не позднее 24 часов после смерти или ампутации нижней конечности.

В работе были использованы следующие методы исследования: макроскопические, планиметрические, гистологические и биомеханические.

Макроскопически исследовались мениски, их связки и взаимоотношения этих элементов коленного сустава с другими его внутренними структурами путем препарирования. Штангенциркулем измерялись длина, ширина и толщина связок. Производилось фотографирование каждого образования. После этого мениски вместе со связками выделялись для последующего изучения их формы.

Для определения границы между телом и рогами менисков, мы пользовались методикой В.Ш. Вагаповой и О.В. Самоходовой (2004). Нами определялись основные линейные параметры менисков: длина наружной и внутренней окружностей, передне-задний и поперечный размеры, площадь нижней поверхности мениска, расстояние между рогами, ширина тела, переднего и заднего рогов, и их оснований, а также коэффициенты ширины тела и кривизны мениска. Коэффициент ширины тела - это отношение ширины тела мениска к его поперечнику, выраженное в процентах; коэффициент кривизны менисков - это отношение поперечника менисков к их передне-заднему размеру, выраженное в процентах.

Для гистологического исследования были взяты мениски от 83 трупов людей обоего пола в возрасте от 20 до 92 лет. Мениски разделялись на 4 части: передний и задний рога со связками и две части тела. Срезы производились в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Окраска осуществлялась гематоксилин-эозином, по Ван-Гизону, Харту, импрегнацией нитратом серебра по В.В. Куприянову.

Изучение микроскопических срезов производилось под тринокулярным микроскопом серии МС-300 (Австрия) с увеличением от 40 до 400. Морфомет-рия осуществлялась на горизонтальных срезах менисков при помощи окуляр-микрометра МОВ-1-15. Определялись ширина внутренней зоны, количество хонцроцитов, их диаметр, а также число изогенных групп. Микрофотографирование осуществлялось на микроскопе МС-300 с помощью фотоаппарата Nikon CoolPix 4500.

Исследование деформативно-прочностных характеристик менисков производилось на нативном материале, взятом от трупов не позднее 24 часов после

наступления смерти. Эксперименты производили в день взятия материала. Прочностные свойства менисков изучались в трех частях (тело, передний и задний рога). Из каждой части при помощи специального пресс-ножа изготавливались образцы для биомеханических испытаний. При этом, длинная ось ножа ориентировалась параллельно к внутреннему и наружному краям мениска, поэтому большая часть пучков коллагеновых волокон в испытуемом материале располагалась вдоль нагрузочного влияния. Эти образцы имели стандартные начальные размеры: длина рабочей части равнялась 15 мм, а ширина - 3 мм. Образцы менисков растягивались в продольном направлении на разрывной машине FP-10 с постоянной скоростью 12 мм/мин до момента полного разрыва. Производилась графическая регистрация зависимости «нагрузка-абсолютная деформация».

С целью характеристики прочностных свойств мениска- нами определялись предел прочности и деформация, соответствующая этой величине. Для выяснения упругих свойств менисков с помощью линейного регрессионного анализа определялся модуль Юнга.

Статистическая обработка цифровых данных осуществлялась с использованием программы Excel 2003 для Windows ХР на предмет установления статистических показателей и их достоверности.

Полученные данные и их обсуяадеиие

В коленном суставе различают два мениска - латеральный и медиальный. В каждом мениске выделяют три поверхности (верхнюю, нижнюю и наружную) и три края внутренний, верхний и нижний. Верхняя поверхность мениска вогнута, а нижняя уплощена. Наружная его поверхность сращена с капсулой коленного сустава, а внутренний край мениска истончен, свободно обращен в полость сустава (Маркущев В.М., 1955; Кованов В.В., 1963; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Сапин М.Р., 2001).

Исследователи (Образцов Г.Д., 1929; Charles С.М., 1935; Нефедов В.И., 1945; Орлов Г.А., 1947; Маркушев В.М., 1955; Лабунский Ю.В., 1968), занимавшиеся изучением макроскопического строения менисков коленного сустава обращали внимание, прежде всего, на форму менисков и определяли их мор-фометрические характеристики. Отсутствие единой методики определения гра-

ниц между частями мениска не позволяло сравнивать полученные ими данные. Поэтому для проведения границ между телом и рогами менисков на этапах по-стнатального онтогенеза мы применяли методику В.Ш. Вагаповой и О.В. Самоходовой (2004).

По нашим данным, медиальный мениск имеет четыре формы. Наиболее часто, по нашим данным, встречается медиальный мениск с широким задним рогом (в 62,73% случаев), медиальный мениск с одинаковой шириной рогов занимает второе место (в 32,72% случаев). Реже встречается медиальный мениск с широким передним рогом (в 2,73% случаев). В 1,82% наблюдений нами была обнаружена кольцевидная форма медиального мениска, которую мы относим к крайним вариантам его развития.

Латеральный мениск коленного сустава, по нашим данным, имеет также несколько разновидностей. Выделение у латерального мениска различных его форм основано нами на соотношениях ширины тела, рогов и вырезки мениска. Наиболее часто, по нашим данным, встречается С-образный латеральный мениск (в 43,86% случаев), а подковообразная форма мениска занимает по частоте второе место (в 36,84% случаев). Полудисковидный латеральный мениск нами выявлен в 13,16% случаев, мениск с широким задним рогом - в 5,26% наблюдений. Лишь в одном случае из 114 наблюдений (в 0,88% случаев) мы обнаружили латеральный мениск с широким передним рогом. Последние две формы латерального мениска мы считаем крайними вариантами его развития.

По результатам наших исследований также следует, что форма менисков коленного сустава не зависит от пола и возраста человека. В обоих периодах зрелого, пожилого и старческого возрастов нами выявлено примерно одинаковое соотношение всех форм менисков.

Обнаруженные нами возрастные изменения менисков коленного сустава подтверждают результаты исследований предыдущих авторов (Лабунский Ю.В., 1968; Ратишвили Г.И., 1953). По нашим данным, изменения наружного строения менисков появляются, начиная со второго периода зрелого возраста, а затем становятся более выраженными в последующие возрасты. Изменяется цвет, теряется однородность структуры, происходит разволокнение поверхности и медиального края мениска.

Мениски вместе со своими связками составляют единый функциональный комплекс коленного сустава (Лабунский Ю.В., 1968; Аниськова Е.П., 1986 по Абельянц Г.С., 1969; Вагапова В.Ш., Самоходова О.В., 2004), что особенно проявляется в условиях патологии: по данным разных авторов (Миронова З.С., 1962; Ковтун В.В., Карчебный H.H., 1998; Gorcea D., 1999) сочетанные травмы менисков и внутрисуставных связок встречаются от 2% до 20% случаев.

Наружная окружность медиального и латерального менисков сращена с капсулой коленного сустава. Однако, часть наружной окружности латерального мениска не имеет фиксации с капсулой сустава (Маркушев В.М., 1955; Лабунский Ю.В.,1968; Аниськова Е.П., 1985; Стрижков А.Е., 1990; Самоходова О.В., 2004). в этом месте латеральный мениск контактирует с сухожилием подколенной мышцы, находящимся в собственном синовиальном влагалище.

Рога обоих менисков продолжаются в их связки. По нашим данным, передний рог медиального мениска во всех случаях фиксируется к большеберцо-вой кости. Поперечная связка колена нами выявлена лишь в 53,85% исследованных нами случаев. Она начинается от верхнего края переднего рога медиального мениска и прикрепляется к переднему рогу латерального мениска, соединяя, таким образом, передние рога обоих менисков друг с другом. В 12,82% случаев мы обнаружили связку, идущую от переднего рога медиального мениска к передней крестообразной связке.

Таким образом, по нашим данным, основными пунктами прикрепления переднего рога медиального мениска являются болыпеберцовая кость, передний рог латерального мениска и передняя крестообразная связка. Это подтверждает данные, полученные на плодах человека О.В. Самоходовой (2004). Наши данные о соединении медиального мениска с передней крестообразной связкой объясняет сочетанные их повреждения (Гашпар Л, 1990 по O'Donoghue, 1950; Маслов А.П., 1999; Тайлашев М.М., 2003).

Нами установлены варианты прикрепления связок переднего рога медиального мениска. Одно место фиксации (к болынеберцовой кости) нами выявлено в 38,46% случаев. Дополнительно передний рог медиального мениска может фиксироваться либо к переднему рогу латерального мениска посредством поперечной связки колена (в 48,72% случаев), либо к передней крестообразной связке (в 7,69% случаев). Кроме того, в 5,13% наблюдений отмечается фикса-

ция переднего рога медиального мениска к трем местам - болынеберцовой кости, переднему рогу латерального мениска и передней крестообразной связке.

Задний рог медиального мениска, по нашим данным, имеет единственную связку, прикрепляющуюся к болынеберцовой кости, что совпадает с данными Ю.В. Лабунского (1968) и О.В. Самоходовой (2004).

Латеральный мениск, имеет большее количество связок. Передний его рог во всех случаях продолжается в связку, которая прикрепляется к больше-берцовой кости. Поперечная связка колена, существующая, как было отмечено выше, в 53,85% случаев, фиксируется к верхнему краю переднего рога латерального мениска. В 5,13% наблюдений нами обнаружена связка, идущая от переднего рога этого мениска вместе с передней крестообразной связкой к мыщелку бедренной кости.

Таким образом, по нашим данным, основными точками фиксации переднего рога латерального мениска служат большеберцовая кость, передний рог медиального мениска, передняя крестообразная связка и бедренная кость. Эти места прикрепления встречаются в различных сочетаниях. По результатам наших исследований, в 46,15% случаев передний рог фиксируется в одном месте - к болынеберцовой кости, в 48,72% наблюдений прикрепление осуществляется в двух местах (к болыпеберцовой кости и к переднему рогу медиального мениска). Крайним вариантом следует считать прикрепление переднего рога латерального мениска к трем точкам, что встречается в 5,13% случаев.

Задний рог латерального мениска, по данным Ю.В. Лабунского (1968), О.В. Самоходовой (2004), может иметь три связки, прикрепляющиеся к боль-шеберцовой кости, к передней и задней крестообразным связкам. По нашим данным, задний рог латерального мениска продолжается в связку, прикрепляющуюся к болынеберцовой кости.

Кроме того, нами были выделены передняя и задняя мениско-бедренные связки, идущие от верхнего края заднего рога латерального мениска к бедренной кости по передней и задней поверхностям задней крестообразной связки, соответственно. При этом, передняя мениско-бедренная связка соединяется и с передней крестообразной связкой.

Исходя из изложенного, основными точками фиксации заднего рога латерального мениска следует считать болынеберцовую кость, бедренную кость и комплекс крестообразных связок.

Задний рог латерального мениска имеет различные варианты фиксации. Одно место прикрепления (болынеберцовая кость) обнаружено в 12,12% наблюдений. При наличии двух точек фиксации, одна из них была на верхнем эпифизе болынеберцовой кости, а другая - на медиальном мыщелке бедренной кости. Необходимо отметить, что в качестве связующего звена при этом в 18,18% наблюдений выступала передняя мениско-бедренная связка, а в 48,48% случаев - задняя мениско-бедренная связка. Присутствие обеих связок у заднего рога латерального мениска одновременно отмечалось нами в 21,22% случаев.

Также как и Ю.В. Лабунский (1968), и О.В. Самоходова (2004) мы пришли к выводу, что количество связок у каждого мениска не зависит от его формы, размеров и половой принадлежности. Кроме того, на протяжении обоих периодов зрелого, пожилого и старческого возрастов характерных и статистически значимых отличий размеров связок медиального и латерального менисков нами выявлено не было.

Нами изучено микроскопическое строение и кровоснабжение менисков и их связок. По нашим данным, на горизонтальных срезах мениски имеют зональное строение. Наружная зона состоит из плотной неоформленной соединительной ткани, а внутренняя и средняя зоны - из волокнистой хрящевой ткани, что подтверждает мнение О.В. Самоходовой (2004).

Кроме того, гистологическое строение менисков нами изучено и на вертикальных их срезах. Путем графической реконструкции при сопоставлении микроскопического строения менисков на горизонтальных и вертикальных срезах нами построена модель их пространственной волокнистой структуры.

Так, по нашим данным, в области тела и рогов, до границы перехода их в связки нами выделены центральный, верхний и нижний средние, а также верхний и нижний поверхностные слои. На вертикальных срезах центральный слой имеет форму треугольника, основание которого сращено с капсулой сустава, а верхушка обращена к медиальному краю мениска и простирается от одной трети до половины его ширины. Этот слой представлен плотной неоформленной

соединительной тканью. Коллагеновые волокна здесь толстые, имеют выраженную извитость и образуют мощные пучки. Они направляются к внутреннему краю мениска, но до него не доходят. Эти пучки имеют различную ориентацию: параллельную или перпендикулярную к длинной оси мениска, а также косое положение. Центральный слой мениска на горизонтальных срезах формирует его наружную зону, которую описывают в своих работах другие исследователи (Бабкин В.М., 1963; ЬейеП в., 8с1ша1Ье1 М,, 1986; ЬаЬапс1ета-Оапс1а ХЬ., 1986).

Верхняя и нижняя поверхности мениска, которые непосредственно соприкасаются с суставным хрящом бедренной и болынеберцовой костей, образованы тонким слоем волокнистой хрящевой ткани. Эти слои названы нами верхним и нижним поверхностными. В них коллагеновые волокна и их пучки тонкие, в некоторых местах имеют едва заметную извитость. Они пересекаются друг с другом под разными углами и образуют нежную сеть. Между коллагено-выми волокнами располагаются хрящевые клетки: хондробласты, одиночные хондроциты, изогенные группы. На горизонтальных срезах поверхностные слои образуют внутреннюю зону мениска.

Верхний и нижний поверхностные слои мениска, согласно нашему исследованию, соединяются друг с другом в области медиального края мениска под острым углом. Между верхним и нижним поверхностными и подлежащими средними слоями границы четко не определяются. Средние слои также образованы волокнистым хрящом. Однако, в них пучки коллагеновых волокон, по сравнению с поверхностными слоями, толще. Эти пучки, переплетаются друг с другом, образуя трехмерную сеть, а в области перехода рога мениска в его связку продолжаются в нее на небольшую глубину. На горизонтальных срезах средние слои образует среднюю зону мениска.

Во всех слоях мениска и его связках располагаются тонкие эластические волокна, которые, сопровождая коллагеновые волокна, образуют нежную сеть.

Связки, в которые переходят передний и задний рога менисков, по нашим данным, представлены плотной оформленной соединительной тканью. Они образованы пучками коллагеновых волокон, продолжающимися из центрального слоя мениска. Занимая в связке параллельное друг к другу положение и отделя-

ясь друг от друга прослойками рыхлой соединительной ткани с располагающимися в них сосудами, коллагеновые волокна формируют пучки II порядка.

По нашим данным, из кровеносной сети суставной капсулы, прилежащей к латеральной поверхности мениска, микрососуды проникают в его центральный слой. Здесь направление кровеносных сосудов различно: под острым углом, почти параллельно или перпендикулярно к длинной оси мениска. Глубина проникновения сосудов соответствует протяженности центрального слоя мениска, что. уточняет данные, полученные большинством исследователей (Косицын И.И., 1949; Судзиловский Ф.В., 1953; Шамаев М.И., 1957; Самоходова О.В., 2004). Кроме того, кровеносные сосуды определяются в прослойках рыхлой соединительной ткани, находящейся межу пучками коллагено-вых волокон II порядка связок переднего и заднего рогов. Кровеносные микрососуды связок (артериолы, прекапилляры, капилляры, посткапилляры и выну-лы) ориентированы в разных плоскостях, благодаря чему образуют трехмерную сосудистую сеть.

Таким образом, как установлено нами, поверхностные и средние слои мениска являются бессосудистыми, а в центральном его слое располагается сеть кровеносных микрососудов, связанная с сетью капсулы сустава и связок переднего и заднего рогов мениска.

Нами прослежена также возрастная динамика гистологического строения менисков. Возрастные изменения менисков начинаются во второй половине зрелого возраста и увеличиваются в пожилом и старческом. Внутренний край мениска становится фестончатым, здесь появляются расслоения и изъязвления различной глубины и протяженности. Наиболее выраженные изменения обнаруживаются в поверхностных слоях мениска. Они проявляются в виде гипертрофирования хондроцитов, кариопикноза, кариорексиса и лизиса хрящевых клеток. Центральный и средние слои мениска подвергаются менее значительным изменениям. Происходит разрыхление их структуры. Отмечается уменьшение количества выявляемых эластических волокон.

С целью уточнения функциональной морфологии менисков мы изучали их биомеханические свойства. По нашим данным, предел прочности менисков колеблется от 24,57±2,38 МПа до 48,68±4,75 МПа, что согласуется с результатами исследования Пфейля (1966). По данным автора, у гистологически неиз-

мененных менисков взрослого человека предел прочности составил, в среднем, 15 кр/4мм2 (36,75 МПа). При сравнении прочностных характеристик двух менисков нами не было найдено достоверной разницы между медиальным и латеральным менисками. Нами установлено, что с возрастом происходит снижение величины предела прочности всех частей менисков, как у мужчин, так и у женщин, что подтверждает общие тенденции, присущие другим структурам коленного сустава (Валуева В.П., 1965; Обысов A.C., 1971).

Нами также установлено, что в отдельные возрастные периоды у женщин мениски оказываются прочнее, по сравнению с таковыми у мужчин. Однако, кривая возрастной динамики этого параметра у женщин расположена под большим углом к оси абсцисс, что свидетельствует о более резком снижении у них этого показателя в пожилом и старческом возрастах, по сравнению с мужчинами. Так, значение предела прочности переднего, заднего рогов и тела мениска у женщин в старческом возрасте уменьшается, соответственно, в 1,76, 1,83 и 1,84 раза по сравнению с первьм периодом зрелого возраста, а у мужчин лишь в 1,32, 1,37 и 1,36 раза.

По нашим данным, прочность мениска зависит, в большей степени, от волокнистой структуры его средних слоев, поскольку они, по сравнению с другими слоями, наиболее выражены. По данным В.Т. Карсанова (2000) известно, что критерием механической прочности ткани является сохранение соотношения эластических и коллагеновых волокон. Как следует из наших данных, с возрастом в структуре менисков происходит уменьшение количества эластических волокон и разрыхление пучков коллагеновых волокон. Это, естественно, приводит к снижению прочности менисков.

Таким образом, согласно нашим данным, на этапах зрелого, пожилого и старческого периодов постнатального онтогенеза происходит снижение упруго-прочностных свойств различных частей менисков коленного сустава.

По мнению Г. Бранкова (1981), коллаген, эластин и связующее вещество составляет основу биотканей и поэтому они представляют собой сложную композиционную структуру, обладающую свойствами, отличающимися от свойств отдельных компонентов. По нашим данным, мениски также являются биологическим композиционным материалом. Определенная укладка волокнистых структур во всех их слоях определяет анизотропию мениска, то есть неодина-

ковость биомеханических свойств по различным направлениям, что подтверждает данные A. Gabrion с соавт. (2005). Волокна композиционного материала направлены вдоль наибольшего нагрузочного влияния (Первушин Ю.С., Жернаков B.C., 2002). Следовательно, по выявленным нами основньм направлениям пучков коллагеновых волокон в различных слоях мениска можно судить о силах возникающих в нем при функционировании коленного сустава.

Таким образом, нами выявлена связь между биомеханическими свойствами и структурой мениска, выражающаяся в зависимости предела прочности от толщины, взаимоотношения и направления пучков коллагеновых волокон.

ВЫВОДЫ

1. Форма менисков коленного сустава характеризуется'индивидуальными особенностями: медиальный мениск имеет четыре, латеральный - пять вариантов формы. Медиальный мениск наиболее часто (в 62,73% случаев) имеет широкий задний рог, реже - одинаковую ширину рогов (в 32,72% случаев). Латеральный мениск наиболее часто (в 43,86% случаев) представлен С-образной, реже - подковообразной (в 36,84% случаев) и редко - полудиско-видной формами (13,16% случаев). Крайними вариантами формы медиального мениска являются наличие широкого переднего рога (в 2,73% случаев) и его кольцевидная форма (в 1,82% случаев), а латерального мениска - наличие широкого заднего (в 5,26% случаев) и широкого переднего рогов (в 0,88% случаев). Формы менисков не имеют половых и возрастных отличий.

2. Наружная поверхность менисков сращена с капсулой коленного сустава. Латеральный мениск фиксирован более подвижно: между ним и капсулой сустава находится синовиальное влагалище сухожилия подколенной мышцы. Рога менисков посредством связок прикрепляются к болынеберцовой и к бедренной костям, а также к передней и к задней крестообразным связкам. Количество и места фиксации связок менисков имеют индивидуальные варианты, но не подвержены половым и возрастным отличиям.

3. Передний рог медиального мениска фиксируется четырьмя способами. Наиболее часто (в 48,72% случаев) он прикрепляется двумя связками: к боль-шеберцовой кости и к переднему рогу латерального мениска; реже (в 38,46%

случаев) этот рог имеет лишь одну связку, прикрепляющуюся к болыпеберцо-вой кости. Крайними вариантами фиксации этого рога являются прикрепление его посредством двух связок (в 7,69% случаев): к болынеберцовой кости и к передней крестообразной связке, а также с помощью трех связок (в 5,13% случаев): к большеберцовой кости, переднему рогу латерального мениска и к передней крестообразной связке. Задний рог медиального мениска во всех случаях продолжается лишь в одну связку, прикрепляющуюся к большеберцовой кости.

4. Передний рог латерального мениска чаще (в 48,72% случаев) прикрепляется двумя связками: к большеберцовой кости и к переднему рогу медиального мениска; реже (в 46,15% случаев) имеет лишь одну связку, фиксирующуюся к большеберцовой кости. Крайним вариантом фиксации (в 5,13% случаев) является прикрепление переднего рога латерального мениска тремя связками: к большеберцовой кости и к переднему рогу медиального мениска, а также вместе с передней крестообразной связкой - к бедренной кости.

5. Задний рог латерального мениска наиболее часто (в 48,48% случаев) фиксируется двумя связками к большеберцовой кости и к медиальному мыщелку бедра посредством задней мениско-бедренной связки; реже (в 21,22% случаев) - тремя связками: к большеберцовой кости и к бедренной с помощью передней и задней мениско-бедренных связок ив 18,18% случаев - двумя связками: к большеберцовой кости и к медиальному мыщелку бедренной кости -передней мениско-бедренной связкой. Реже (в 12,12% случаев) встречается прикрепление заднего рога латерального мениска лишь одной связкой к большеберцовой кости.

6. Мениски коленного сустава человека имеют слоистую конструкцию. Они состоят из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних. Центральный слой состоит из плотной неоформленной соединительной ткани и служит каркасом для других слоев мениска; на вертикальных срезах имеет форму треугольника, основание которого обращено к капсуле сустава, а вершина - к медиальному краю мениска. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью и имеют форму пластин, которые соединяются друг с другом под острым углом, образуя медиальный край мениска. Связки менисков явля-

ются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной соединительной ткани. Кровеносные сосуды мениска вступают из капсулы сустава в его центральный слой, протяженность которого определяет глубину их проникновения. В пожилом и старческом возрастах в поверхностных слоях мениска появляются расслоения и изъязвления различной глубины и протяженности; обнаруживаются гипертрофированные хондроциты, кариопикноз, карио-рексис и лизис хрящевых клеток.

7. Мениски являются биологическим композиционным материалом и обладают анизотропией. Упруго-прочностные характеристики мениска определяются, в первую очередь, фиброархитектоникой его средних слоев, где пучки коллагеновых волокон значительной толщины располагаются, преимущественно, вдоль его наружного и внутреннего краев, переплетаясь друг с другом. В зрелом возрасте мениски у женщин прочнее, чем у мужчин. Снижение прочности менисков у лиц обоего пола начинается во втором периоде зрелого, прогрессирует в пожилом и старческом возрастах. В старческом возрасте, по сравнению с первым периодом зрелого, значение предела прочности переднего, заднего рогов и тела мениска у женщин уменьшается, соответственно, в 1,76, 1,83 и 1,84 раза, а у мужчин - в 1,32,1,37 и 1,36 раза.

Автор приносит глубокую благодарность и признательность заведующей кафедрой анатомии человека, заслуженному работнику высшей школы РФ, заслуженному деятелю науки РБ, доктору медицинских наук, профессору В.Ш. Вагаповой за чуткое руководство, советы и ценные замечания в работе над диссертацией; сотрудникам кафедры сопротивления материалов Уфимского государственного авиационного технического университета: научному руководителю лаборатории композиционных материалов, доктору технических наук, профессору Ю.С. Первушину, доктору технических наук, доценту В.П. Павлову, заведующему лабораторией композиционных материалов Г.М. Зильбану за помощь в проведении биомеханических испытаний; сотрудникам кафедры анатомии человека БГМУ за помощь и поддержку.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Самоходова, О.В. Макроскопические исследования менисков плодов 20-40-недельного возраста / О.В. Самоходова, Д.Ю. Рыбалко // Морфология. -

2004.-Т. 126, №4.-С. 109.

2. Самоходова, О.В. Развитие менисков коленного сустава у плодов 7-20-недельного возраста / О.В. Самоходова, В.Ш. Вагапова, Д.Ю. Рыбалко // Морфологические ведомости (приложение). - 2004. - № 1-2. - С. 91.

3. Clinical anatomy of the human knee joint menisci and their ligaments / V. Vagapova, D. Rybalko, R. Gumerov [et al.] // Materials of the 4-th Asian-Pacific International Congress of Anatomists. - Kusadasi-Turkey, 2005. - P. 271.

4. Изменения менисков и жирового тела коленного сустава в зрелом, пожилом и старческом возрастах / В.Ш. Вагапова, Д.Ю. Рыбалко, OB. Самоходова, Д.Р. Валиуллин // Проблемы остеологии. - 2005. - Т. 8, № 1-3: Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение; матер. IV Украинского симпозиума. - С. 43-45.

5. Самоходова, О.В. Методика определения границ между телом и рогами менисков коленного сустава человека в пре- и постнатальном онтогенезе / О.В. Самоходова, В.Ш. Вагапова, Д.Ю. Рыбалко // Роль природных факторов и туризма в формировании здоровья населения: матер. III Рос. науч. конф. - Уфа,

2005.-С. 125-127.

6. Вагапова, В.Ш. Методика определения границ между телом и рогами менисков коленного сустава человека / В.Ш. Вагапова, О.В. Самоходова, Д.Ю. Рыбалко // Морфология. - 2006. - Т. 129, № 4: материалы докладов VIII конгресса международной ассоциации морфологов. - С. 28-29.

7. Рыбалко, Д.Ю. Морфология и биомеханика менисков коленного сустава человека / Д.Ю. Рыбалко, О.В. Самоходова // Вопросы теоретической и практической медицины: матер. 71-й итоговой Респуб. науч. конф. студентов и молодых ученых с междунар. участием - Уфа, 2006 - С. 143-144.

8. Вагапова, В.Ш. Связочный аппарат менисков коленного сустава человека в пренатальном онтогенезе / В.Ш. Вагапова, О.В. Самоходова, Д.Ю. Рыбалко // Морфологические ведомости. - 2006. - № 1-2, приложение № 1. - С. 40-42.

9. Морфологические основы травм менисков коленного сустава человека / В.Ш. Вагапова, Д.Ю. Рыбалко, О.В. Самоходова, P.A. Гумеров // Травматология и ортопедия XXI века: сб. тез. докл. VIII съезда травматологов-ортопедов России. - Самара, 2006. - Т. 1. - С. 485-486.

10. Вагапова, В.Ш. Гистогенез менисков коленного сустава у плодов человека / В.Ш. Вагапова, О.В. Самоходова, Д.Ю. Рыбалко // Актуальные проблемы морфологии: сб. науч. тр., посвящ. 30-летию организации ГУ НИИ медицинских проблем Севера. - Красноярск, 2006. - Вып. 5. - С. 25-27.

Рыбалко Дмитрий Юрьевич

Строепие менисков коленного сустава человека и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах

14.00.02- Анатомия человека

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Лицензия № 0177 от 10.06 96 г. Подписано в печать 11.12.2006 г. Бумага офсетная Отпечатано на ризографе. Формат 60x84'/]6. Усл.-печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,7. Тираж 150 экз Заказ №412.

450000, г. Уфа, ул Ленина, 3, ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава»

Актуальность темы. Коленный сустав представляет собой сложно устроенное сочленение с большим количеством внутрисуставных структур. В открытой кинематической цепи нижней конечности он занимает промежуточное положение между тазобедренным и голеностопным суставами. Наряду с движением вокруг фронтальной оси в нем возможна и ротация. Кроме того, при ходьбе и беге внутренние структуры коленного сустава испытывают ударную нагрузку. Все это делает его особенно уязвимым для травм. В настоящее время отмечается увеличение частоты повреждений коленного сустава. Это обусловлено ускорением ритма жизни человека, увеличением скорости его передвижения в пространстве, активным развитием спорта (футбола, борьбы, гимнастики и горнолыжного спорта). По сведениям литературы, у спортсменов чаще встречаются повреждения именно коленного сустава - от 65,7% до 75,5% (З.С. Миронова, 1982; Иде Арафат, 1995), так как практически не применяются какие-либо средства защиты сустава от повреждений из-за ограничений ими подвижности. С другой стороны, увеличивается частота дегенеративно-дистрофических заболеваний коленного сустава, ведущих к изменению строения его внутренних структур, что, в свою очередь, предрасполагает к различным травмам. Важно отметить, что в последнее время наблюдается «омоложение» контингента пациентов с заболеваниями деформирующим артрозом (Городниченко А.И., Панфилов В.М., Першин Г.Г., 1989).

В структуре патологии опорно-двигательного аппарата повреждения и заболевания коленного сустава составляют 9,8% (Яковлева А.А., 1977; Шапиро К.И., 1981; Никитин В.В., 1985).

Среди всех травм нижней конечности, по сведениям различных авторов, частота повреждений коленного сустава колеблется от 6,9 до 75% случаев (Никитин В.В., 1985; Гиршин С., 1995; Маслов А.П., 1999; Соколова И.В., 2000; Сергеев С.В. с соавт., 2001; Карусинов П.С., 2001).

Из всех повреждений коленного сустава преобладают разрывы менисков и, по сведениям различных авторов, на их долю приходится от 32% до 85% случаев (Букин Ю.В., 1958; Бабкин В.И., 1963; Миронова З.С., 1962; Никитин В.В., 1970; Битюгов И.А., 1982; Шелухин Н.И., 1987; Иде Арафат, 1995; Карусинов П.С., 2001).

У мужчин мениски повреждаются чаще, чем у женщин. По данным З.С. Мироновой, Иде Арафат (1995) и А.П. Маслова (1999) у мужчин травмы составляют от 66% до 77,4%, а у женщин колеблются в диапазоне 22,6-34%.

По данным Н.И. Шелухина (1987), средний возраст людей с повреждениями менисков -27 лет, большинство авторов (Городниченко А.И., 1989; Иде Арафат, 1995) отмечают возрастной диапазон, в котором наиболее часто встречаются травмы менисков - от 20 до 50 лет. А.П. Маслов (1999) указывает, что средний возраст составляет 34 года,

Выделяют несколько основных механизмов повреждения менисков при непрямой травме: резкое сгибание голени в момент приседания, вращение бедра при фиксированных голени и стопе или резкая ротация голени и стопы при фиксированном положении бедра (Миронова З.С., 1962; Каплан А.В., 1967).

По отношению ко всем травмам менисков частота повреждений медиального мениска составляет от 46,5% до 87% случаев, а латерального — от 2,7% до 15%. (Маркушев В.М., 1955; Каплан А.В., 1967; Никитин В.В., 1970; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Маслов А.П., 1999; Дьяков Д.Д. и др., 2000; Карусинов П.С., 2001). Одновременное повреждение обоих менисков встречается значительно реже - от 1,9% до 6,3% (Шелухин Н.И., 1987; Иде Арафат, 1995). В то же время, возможны и сочетанные травмы менисков и внутрисуставных связок - от 2% до 20% случаев (Миронова З.С., 1962; Ковтун В.В., Карчебный Н.Н., 1998; Gorcea D., 1999). При этом чаще наблюдается одновременное повреждение передней крестообразной, коллатеральной болынеберцовой связки и медиального мениска (Гашпар JL, 1990 по O'Donoghue, 1950).

В.М. Бабкин (1963) отмечает, что чаще всего травмируется тело менисков, на втором месте по частоте повреждений идет передний рог, на третьем - задний. В зависимости от характера травмы автор выделяет спортивные (59%), бытовые (13%), уличные (11%), производственные (7%) и прочие (9%).

По данным литературы известно, что различают следующие травмы менисков: ушибы, разрывы, размозжения, ненормальная подвижность (Миронова З.С., 1962). Наиболее часто встречаются трансхондральные разрывы мениска по типу «ручка лейки» (56,3%), лоскутные (12,9%), горизонтальные (Иде Арафат, 1995).

Таким образом, среди различных травм коленного сустава, по сведениям литературы, наиболее широко распространены повреждения менисков, которым по частоте уступают лишь травматические повреждения его капсульно-связочного аппарата. Кроме этого, широкое распространение имеют патологические процессы сустава дегенеративно-дистрофического характера (Стоматин С.И., 1971; Миронова З.С., Фалех Ф.Ю., 1982; Лучихина Л.В., 2001). Самыми распространенными заболеваниями коленного сустава являются следующие: деформирующий остеоартроз, менископатия, или хронический менисцит, болезнь Гоффа, хронические синовиты различной этиологии. Они могут быть как самостоятельными, так и осложнять течение деформирующего остеоартроза.

В настоящее время большое внимание уделяется хирургическому лечению травм менисков, которое включает в себя полное или частичное удаление поврежденной структуры, восстановление ее целостности путем ушивания разрыва, либо протезирование всего сустава (Rosenberg T.D. et al., 1986; Keating E.M. et al., 1988; Городниченко А.И., 1989; Martin Benlloch I.A. et al., 1990; Del Pizzo W., Fox J.M., 1990; Zukor D. et al., 1990; Шавырин А.Б., 1991; Шелухин Н.И., 2000; Garrett J.C., Stevensen R.N., 1991; Маслов А.П., 1995, 1999; Chen M.I. et al.,1996; Verbruggen G. et al., 1996; Hollis J.M. et al., 2000; Papageorgion C.D. et al., 2001; Sekaran S.V. et al., 2002; R. Verdon K.,

2002). Однако, для адекватного проведения хирургической операции с последующим восстановлением функции коленного сустава в полном объеме необходимы подробные сведения об особенностях макро- и микроскопического строения и кровоснабжения менисков, что определяет их репаративные свойства.

В доступной нам литературе имеются сведения о строении менисков коленного сустава взрослого человека (Образцов Г.Д., 1929; Charles, 1935; Нефедов В.И., 1945; Орлов Г .А., 1947; Маркушев В.М., 1955; Бабкин В.М., 1963; Лабунский Ю.В., 1968; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Le Minor J.M., 1990; Самойлович Э.Ф., Серафин Ю.Я., 1994). На этапах пренатального онтогенеза закладка и формирование менисков и их связочного аппарата подробно изучено В.Ш. Вагаповой и О.В. Самоходовой (2004). Ими же предложена методика определения частей менисков у плодов.

Известно, что каждый мениск имеет тело, передний и задний рога. В то же время в постнатальном онтогенезе до сих пор не выработаны критерии определения их границ, что приводит к разноречивому толкованию макроструктуры менисков и, самое главное, не позволяет унифицировать топическую диагностику повреждений менисков, что необходимо для рациональных мер с целью восстановления их целостности. Лишь Ю.В. Лабунским (1964) было предложено деление менисков на группы в зависимости от их формы и размеров. Однако, автор не приводит четких критериев, кроме того, классификация основана на использовании определенных соотношений менисков с наружными структурами.

Гистологическое строение менисков освещено в литературе разноречиво: одни авторы утверждают, что мениски представлены фиброзным хрящом (Орловский Ю.А., 1963; Аниськова Е.П., 1986; Ахмедов Ш.М., 1990; Волков М.В. с соавт., 1994; Абу Махмуд Шауки, 2000; Маланин Д.А., 2000; Vildirim F.B., Sindler М., 1998) другие рассматривают мениски как волокнистые образования, отмечая неоднородность их структуры и сходство в различных участках с соединительной и хрящевой тканью (Асфандияров Р.И., 1987; Бабкин В.М., 1963; Понятовский Ю.В., 1979; Spden A, Varker R.M., 1985).

Имеются работы, посвященные кровоснабжению менисков коленного сустава у взрослого человека (Косицын И.И., 1949; Судзиловский Ф.В., 1953; Маркушев В.М., 1955; Миронова З.С., 1962; Орловский Ю.А., 1963; Маркевич А.В., 1969; Ахмедов Ш.М., 1990; Бахтиозин Ф.Ш., 1990; Самойлович Э.Ф., 1992) У плодов различных возрастов В.Ш. Вагаповой и О.В. Самоходовой (2004) прослежена закладка и формирование различных звеньев микроциркуляторного русла. Однако, на этапах постнатального онтогенеза до настоящего времени взаимосвязь структуры и микроциркуляторного русла менисков не установлена.

В доступной литературе имеются данные о фиксирующем аппарате менисков. Он представлен идущей к менискам синовиальной мембраной и их связками (Лабунский Ю.В., 1965; Ратишвили Г.И., 1969; Вагапова В.Ш., 1981; Галлямов М.М., 1989; Анискова Е.П., 1986; Khoury G., 1984; Sindel М., 1999). Ю.В.Лабунский (1965) описывает у менисков коленного сустава взрослого человека до 20 связок, в число которых он включает также часть капсулы сустава. В то же время, в геронтологическом аспекте изменения менисков и их связок отражены крайне скудно.

Подробно изучены биомеханические свойства капсулы и связок коленного сустава (Недригайлова О.В., 1959; Валуева В.П., 1965; Савельев В.И., 1965; Обысов А.С., 1971; Ахмалетдинов А.С., 1986, Галлямов М.М., 1988). Прочностные и упругие характеристики связки надколенника, коллатеральных и крестообразных связок коленного сустава у плодов человека представлены в работе А.Е. Стрижкова (1992). Однако, о прочностных свойствах менисков в литературе имеются единичные сведения (Е. Pfeil, 1966). Эти данные отрывочные и не дают целостного представления об их биомеханических свойствах.

Таким образом, имеющиеся сведения литературы о макро-, микроскопическом строении, кровоснабжении менисков и их фиксирующего аппарата, а также об их биомеханических свойствах недостаточны для полных знаний о функциональной их морфологии, что необходимо для установления патогенеза их повреждений и заболеваний, диагностики и выработки рациональных способов их коррекции. Поэтому комплексное исследование морфологии менисков коленного сустава человека и их фиксирующего аппарата на этапах постнатального онтогенеза является актуальным для теоретической и практической артрологии.

Кроме того, четкое представление возрастных изменений макро- и микроструктуры, микроциркуляторного русла и особенностей обменных процессов менисков и их фиксирующего аппарата имеет несомненное значение для разработки профилактики, диагностики и лечения их патологий у людей, особенно для лиц пожилого и старческого возрастов.

Цель исследования

Выявить особенности строения и биомеханические свойства менисков и их фиксирующего аппарата на этапах постнатального онтогенеза.

Задачи исследования

1. Изучить форму и размеры менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

2. Изучить фиксирующий аппарат менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

3. Изучить гистоструктуру менисков и их фиксирующего аппарата у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

4. Изучить биомеханические свойства (прочность на разрыв) менисков у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное исследование морфологии и биомеханических свойств менисков коленного сустава и их фиксирующего аппарата у людей зрелого, пожилого и старческого возрастов.

Установлены варианты формы менисков. Медиальный мениск представлен формами с широким задним рогом (в 62,73% случаев), с одинаковой шириной рогов (в 32,72% случаев) и с широким передним рогом (в 2,73% случаев), а также в 1,82% наблюдений - кольцевидной формой. Латеральный мениск имеет С-образную форму (в 43,86% случаев), подковообразную форму (в 36,84%) случаев) и полудисковидную (в 13,16% случаев), а также форму с широким задним рогом (в 5,26% случаев) и широким передним рогом ( в 0,88%) случаев).

Уточнено и дополнено строение фиксирующего аппарата менисков. Определены основные варианты фиксации переднего и заднего рогов обоих менисков. Обнаружена связь медиального и латерального менисков с крестообразным комплексом.

На основании сопоставления гистологического строения мениска на горизонтальных и вертикальных срезах впервые осуществлена графическая реконструкция, дающая четкое представление о внутренней структуре мениска. Мениск состоит из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних слоев. Центральный слой образован плотной неоформленной соединительной тканью и служит каркасом для других слоев мениска. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью. Связки менисков являются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной соединительной ткани.

Дополнены сведения о микроциркуляторном русле менисков. Установлено, что поверхностные и средние слои менисков являются бессосудистыми. Сосуды располагаются в центральном слое мениска, глубина их проникновения соответствует протяженности этого слоя.

Определены предел прочности на разрыв, относительное удлинение и модуль упругости различных частей мениска, характеризующие его биомеханические свойства. Впервые выявлены половые отличия прочности менисков на разрыв и прослежена возрастная динамика этого показателя. Установлено, что на протяжении зрелого возраста мениски у женщин прочнее, чем у мужчин и с возрастом у лиц обоего пола происходит снижение их прочности. Установлено, что мениски коленного сустава являются биологическим композиционным материалом. Выяснен характер зависимости биомеханических свойств менисков от их макро- и микроскопической структуры.

Теоретическое и практическое значение работы

Полученные нами данные о строении менисков коленного сустава и их фиксирующего аппарата в зрелом, пожилом и старческом возрастах имеют значение для теоретической и практической артрологии.

Выявленная нами индивидуальная изменчивость форм менисков, а также их крайние варианты развития позволяют провести границу между нормой и патологией, что необходимо при морфологических исследованиях, а также в клинической практике.

Обнаруженные нами различия в фиксации медиального и латерального менисков позволяют объяснить разную частоту их травм, а наличие связи менисков с крестообразными связками — сочетанные повреждения этих структур.

Построенная нами модель пространственного гистологического строения мениска может служить основой для дальнейшего изучения его микроструктуры и биомеханических свойств, иметь значение для разработки методов его пластики.

На основании обнаруженных нами особенностей фиброархитектоники мениска возможно прогнозирование его упруго-прочностных свойств в различных направлениях и разработки методов укрепления коленного сустава с целью предотвращения его травм. Выявленные нами половые отличия прочности менисков являются теоретическим обоснованием большей частоты их повреждений у мужчин, по сравнению с женщинами. Обнаруженный предел прочности менисков у лиц зрелого, пожилого и старческого возрастов может явиться основой для расчета величин максимальных нагрузок на коленный сустав в спортивной и восстановительной медицине.

Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе на морфологических и некоторых клинических кафедрах.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Мениски коленного сустава человека характеризуются различными вариантами формы, которые на протяжении зрелого, пожилого и старческого возрастов не изменяются. Медиальный мениск имеет четыре, латеральный -пять вариантов развития. Формы менисков не имеют половых и возрастных отличий.

2. Фиксация менисков осуществляется посредством их связок к большеберцовой, бедренной костям и крестообразному комплексу, а также к капсуле коленного сустава. Передний рог медиального мениска имеет четыре варианта прикрепления. Задний рог этого мениска фиксируется во всех случаях одним способом. Передний рог латерального мениска обладает тремя, а задний четырьмя вариантами прикрепления. Фиксация менисков характеризуется индивидуальной изменчивостью и не зависит от возраста и пола.

3. Мениски коленного сустава человека состоят из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних слоев. Центральный слой состоит из плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью. Связки менисков являются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной волокнистой соединительной ткани. Кровеносные сосуды мениска вступают из капсулы сустава в его центральный слой, протяженность которого определяет глубину их проникновения. Поверхностные и средние слои менисков являются бессосудистыми.

4. Упруго-прочностные характеристики менисков определяются фиброархитектоникой всех их слоев. На протяжении зрелого возраста мениски у женщин прочнее, чем у мужчин. В пожилом и старческом возрастах происходит снижение прочности менисков.

Апробация материалов диссертации

Основные положения диссертации доложены на IV международном конгрессе анатомов (Турция, 2005), на IV Украинском симпозиуме «Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение» (Киев, 2005), на III Российской научной конференции «Роль природных факторов и туризма в формировании здоровья населения» (Уфа, 2005), на VIII конгрессе МАМ (Орел, 2006), на 71-й итоговой Республиканской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Уфа, 2006), на VIII съезде травматологов-ортопедов России «Травматология и ортопедия XXI века» (Самара, 2006), на заседании Башкирского отделения ВРНО АГЭ (Уфа, 2006).

Публикации по теме диссертационной работы

По материалам диссертации опубликовано 10 работ в отечественной и иностранной печати.

выводы

1. Форма менисков коленного сустава характеризуется индивидуальными особенностями: медиальный мениск имеет четыре, латеральный — пять вариантов формы. Медиальный мениск наиболее часто (в 62,73% случаев) имеет широкий задний рог, реже - одинаковую ширину рогов (в 32,72%) случаев). Латеральный мениск наиболее часто (в 43,86% случаев) представлен С-образной, реже - подковообразной (в 36,84% случаев) и редко — полудисковидной формами (13,16%) случаев). Крайними вариантами формы медиального мениска являются наличие широкого переднего рога (в 2,73% случаев) и его кольцевидная форма (в 1,82% случаев), а латерального мениска - наличие широкого заднего (в 5,26% случаев) и широкого переднего рогов (в 0,88%) случаев). Формы менисков не имеют половых и возрастных отличий.

2. Наружная поверхность менисков сращена с капсулой коленного сустава. Латеральный мениск фиксирован более подвижно: между ним и капсулой сустава находится синовиальное влагалище сухожилия подколенной мышцы. Рога менисков посредством связок прикрепляются к большеберцовой и к бедренной костям, а также к передней и к задней крестообразным связкам. Количество и места фиксации связок менисков имеют индивидуальные варианты, но не подвержены половым и возрастным отличиям.

3. Передний рог медиального мениска фиксируется четырьмя способами. Наиболее часто (в 48,72%) случаев) он прикрепляется двумя связками: к большеберцовой кости и к переднему рогу латерального мениска; реже (в 38,46%) случаев) этот рог имеет лишь одну связку, прикрепляющуюся к большеберцовой кости. Крайними вариантами фиксации этого рога являются прикрепление его посредством двух связок (в 7,69%) случаев): к большеберцовой кости и к передней крестообразной связке, а также с помощью трех связок (в 5,13% случаев): к большеберцовой кости, переднему рогу латерального мениска и к передней крестообразной связке. Задний рог медиального мениска во всех случаях продолжается лишь в одну связку, прикрепляющуюся к большеберцовой кости.

4. Передний рог латерального мениска чаще (в 48,72% случаев) прикрепляется двумя связками: к большеберцовой кости и к переднему рогу медиального мениска; реже (в 46,15%) случаев) имеет лишь одну связку, фиксирующуюся к большеберцовой кости. Крайним вариантом фиксации (в 5,13%) случаев) является прикрепление переднего рога латерального мениска тремя связками: к большеберцовой кости и к переднему рогу медиального мениска, а также вместе с передней крестообразной связкой — к бедренной кости.

5. Задний рог латерального мениска наиболее часто (в 48,48%) случаев) фиксируется двумя связками к большеберцовой кости и к медиальному мыщелку бедра посредством задней мениско-бедренной связки; реже (в 21,22% случаев) - тремя связками: к большеберцовой кости и к бедренной с помощью передней и задней мениско-бедренных связок и в 18,18% случаев — двумя связками: к большеберцовой кости и к медиальному мыщелку бедренной кости - передней мениско-бедренной связкой. Реже (в 12,12% случаев) встречается прикрепление заднего рога латерального мениска лишь одной связкой к большеберцовой кости.

6. Мениски коленного сустава человека имеют слоистую конструкцию. Они состоят из пяти слоев: центрального, верхнего и нижнего поверхностных и, залегающих между ними, верхнего и нижнего средних. Центральный слой состоит из плотной неоформленной соединительной ткани и служит каркасом для других слоев мениска; на вертикальных срезах имеет форму треугольника, основание которого обращено к капсуле сустава, а вершина - к медиальному краю мениска. Поверхностные и средние слои сформированы волокнистой хрящевой тканью и имеют форму пластин, которые соединяются друг с другом под острым углом, образуя медиальный край мениска. Связки менисков являются продолжением центрального слоя и состоят из плотной оформленной соединительной ткани. Кровеносные сосуды мениска вступают из капсулы сустава в его центральный слой, протяженность которого определяет глубину их проникновения. В пожилом и старческом возрастах в поверхностных слоях мениска появляются расслоения и изъязвления различной глубины и протяженности; обнаруживаются гипертрофированные хондроциты, кариопикноз, кариорексис и лизис хрящевых клеток.

7. Мениски являются биологическим композиционным материалом и обладают анизотропией. Упруго-прочностные характеристики мениска определяются, в первую очередь, фиброархитектоникой его средних слоев, где пучки коллагеновых волокон значительной толщины располагаются, преимущественно, вдоль его наружного и внутреннего краев, переплетаясь друг с другом. В зрелом возрасте мениски у женщин прочнее, чем у мужчин. Снижение прочности менисков у лиц обоего пола начинается во втором периоде зрелого, прогрессирует в пожилом и старческом возрастах. В старческом возрасте, по сравнению с первым периодом зрелого, значение предела прочности переднего, заднего рогов и тела мениска у женщин уменьшается, соответственно, в 1,76, 1,83 и 1,84 раза, а у мужчин — в 1,32, 1,37 и 1,36 раза.

Автор приносит глубокую благодарность и признательность заведующей кафедрой анатомии человека, заслуженному работнику высшей школы РФ, заслуженному деятелю науки РБ, доктору медицинских наук, профессору В.Ш. Вагаповой за чуткое руководство, советы и ценные замечания в работе над диссертацией; сотрудникам кафедры сопротивления материалов Уфимского государственного авиационного технического университета: научному руководителю лаборатории композиционных материалов, доктору технических наук, профессору Ю.С. Первушину, доктору технических наук, доценту В.П. Павлову, заведующему лабораторией композиционных материалов Г.М. Зильбану за помощь в проведении биомеханических испытаний; сотрудникам кафедры анатомии человека БГМУ за помощь и поддержку.