Плечевой сустав представляет собой сложную структуру, состоящую из грудинно-ключичного, ключичного, акромиально-ключичного, лопаточного, гленогуморального, проксимального плечевого и лопаточно-грудного суставов. В данной статье описаны функциональная анатомия и биомеханические свойства плечевого сустава, которые тесно связаны с клинической работой. Грудино-ключичный сустав Движение в суставе: Грудино-ключичный сустав движется в шести направлениях вокруг горизонтальной, вертикальной и передне-задней осей. Это вращение вперед, вращение назад, разгибание вперед, разгибание назад, супинация и компрессия. Супинация может достигать 35°, переднее и заднее разгибание — 35°, а осевое вращение длинной оси ключицы — 45-50°. Плече-ключичный сустав 1, связочное строение: связочное строение дистального конца ключицы хорошо знакомо хирургам-ортопедам. Наиболее важная ростроключичная связка состоит из двух частей: конической и косой. Косая связка является более прочной. Кроме того, верхняя капсула акромиально-ключичного сустава утолщается, образуя акромиально-ключичную связку. Движение в суставе: Движение в акромиально-ключичном суставе может включать в себя движение ключицы относительно лопатки в трех направлениях, т.е. передне-заднее движение, движение вверх-вниз и аксиально-вращательное движение. Диапазон движения в передне-заднем направлении является самым большим: примерно в три раза больше, чем диапазон движения в направлении вверх-вниз. Угол движения акромиально-ключичного сустава во всех направлениях изучен недостаточно. Основное внимание уделяется ограничивающему влиянию связочных структур на движение в акромиально-ключичном суставе. Ограничивающее влияние на вращательное движение ключицы в передне-заднем направлении относительно акромиона оказывают в основном передние и задние волокна акромиально-ключичной капсулы. Ростроключичная связка, прежде всего коническая, ограничивает движение ключицы вверх по отношению к акромиону. Связочные структуры, ограничивающие движение ключицы вниз, практически отсутствуют. О связках, ограничивающих осевое вращательное движение ключицы, разные авторы говорят по-разному. Rockwood et al. предположили, что при заднем осевом вращении в основном напрягается косая связка, а также коническая связка и комплекс акромиально-ключичных связок, а Fukuda et al. исследовали роль различных связочных структур в ограничении степени смещения акромиально-ключичного сустава. Он предположил, что акромиально-ключичная связка в основном ограничивает легкое смещение акромиально-ключичного сустава, а ростральная связка плеча более существенно ограничивает большие смещения акромиально-ключичного сустава. Клинически также очевидно, что если акромиально-ключичный сустав значительно смещен на рентгенограмме (>3 градусов акромиально-ключичного вывиха), то коническая связка должна быть скомпрометирована. Движение ключицы Потенциальный диапазон движения ключицы больше, чем диапазон движения, достигаемый во время реальной деятельности. Трудно точно описать движения ключицы на трехмерной модели. При подъеме верхней конечности ключица может быть поднята максимум на 30°, что происходит при подъеме верхней конечности примерно на 130°. Ключица выдвигается вперед на 10° по отношению к акромиону в первые 40° супинации и далее до 130° супинации. Дальнейшего переднего выдвижения ключицы не происходит: если после этого продолжать поднимать верхнюю конечность до предела, то переднее выдвижение ключицы составит 15-20°. Значение осевого движения ключицы в движении верхней конечности различно. Однако клинический опыт подтверждает мнение Rockwood и Green о том, что осевая ротация ключицы по отношению к акромиону не превышает 10° в течение всего процесса подъема верхней конечности, и поэтому можно говорить об отсутствии существенного ограничения подъема верхней конечности у пациентов с остеоартрозным сращением акромиально-ключичного сустава. Для движения верхней конечности: более важная осевая ротация ключицы происходит в грудинно-ключичном суставе. Прикручивание ключицы к ростральному отростку не оказывает существенного влияния на подъем плеча: однако в случае анкилоза грудинно-ключичного сустава верхняя конечность не может быть поднята более чем на 90°. Движение лопатки Весь лопаточный пояс имеет диапазон движения, превышающий диапазон движения любого другого сустава в организме, и верхняя конечность может быть поднята в абдукции почти на 180°: внутренняя и наружная ротация вместе превышают 150°. Амплитуда движения всего лопаточного пояса превышает амплитуду движения любого другого сустава человеческого тела: абдукция и супинация верхней конечности приближаются к 180°, внутренняя и внешняя ротация в совокупности превышают 150°, сгибание и разгибание вперед и назад вокруг горизонтальной оси движения в совокупности приближаются к 170°. Такой большой размах движений достигается за счет сочетания размаха движений в грудинно-ключичном, акромиально-ключичном, гленогуморальном и лопаточно-грудном суставах. Основные движения происходят в гленогуморальном и лопаточно-грудном суставах, а на пределе амплитуды движения также важны движения в грудинно-ключичном суставе. 1. Положение покоя: В положении покоя лопатка повернута вперед на 30° относительно корональной плоскости туловища. Кроме того, при взгляде сзади длинная ось лопатки повернута на 3° кверху относительно длинной оси туловища. Наконец, при боковом виде лопатка лежит с 20° передней флексии относительно корональной плоскости ствола. В состоянии покоя головка плечевой кости центрирована на гленоиде. Как головка, так и ножка плечевой кости лежат в плоскости лопатки. Суставная поверхность головки плечевой кости наклонена кзади на 30° по отношению к ножке плечевой кости. Суставная поверхность головки плечевой кости занимает около 1/3 площади всего земного шара и имеет округлую форму 120°. По отношению к длинной оси ножки плечевой кости суставная поверхность головки плечевой кости наклонена вверх на 45°. Суставная поверхность головки плечевой кости наклонена на 30° кзади относительно линии, проходящей между двумя мыщелками дистального отдела плечевой кости. По форме гленоид напоминает обратную запятую. В целом суставная поверхность гленоида имеет наклон вверх примерно на 5° по отношению к внутренней границе лопатки, а суставная поверхность гленоида имеет средний задний наклон примерно на 7° по отношению к лопатке. 3. Подъем верхней конечности: Важнейшей функцией плечевого сустава является подъем верхней конечности, поэтому это движение изучено достаточно подробно. В процессе подъема верхней конечности в центре внимания находятся гленогумеральный сустав и скапуло-торакальный сустав, соответствующая амплитуда движения, то есть часто называемый лопаткой, плечевой сустав. Бергманн обобщил результаты предыдущих исследований и пришел к выводу, что гленогуморальный сустав имеет большую долю диапазона движения в первые 30° подъема, а в последние 60° подъема гленогуморальный и лопаточно-грудной суставы имеют практически равные степени движения. В конечном итоге, соотношение общего движения гленогумерального и лопаточно-грудного суставов составляет примерно 2:1 на протяжении всего движения подъема верхней руки, а исследования пациентов, перенесших неограниченную операцию полного эндопротезирования плеча, показали, что соотношение движения гленогумерального и лопаточно-грудного суставов становится 1:2 при подъеме пораженной конечности после операции. Кроме того, при подъеме верхней конечности в боковой проекции происходит передне-заднее вращательное движение лопатки относительно грудной стенки. За первые 90° подъема лопатка поворачивается вперед относительно грудной стенки примерно на 6°; при последующем подъеме верхней конечности лопатка поворачивается назад на 16°. Таким образом, в пределе супинации верхней конечности лопатка находилась в положении 10° задней ротации по отношению к положению покоя. 4, наружная ротация верхней конечности: в экспериментах доказано, что при экстремальном подъеме верхней конечности необходимо выполнять наружную ротацию головки плечевой кости, чтобы плечевой бугорок мог обойти ростральную дугу плеча во избежание импинджмента. Кроме того, внешняя ротация плечевой кости во время супинации расслабляет связочные структуры под гленогумеральным суставом, что позволяет максимально супинировать плечо. Поскольку верхняя конечность может быть поднята в различных положениях, при описании подъемного действия необходимо указать, с одной стороны, угол L между плоскостью верхней конечности и плоскостью лопатки, а с другой — угол подъема в плоскости подъема конечности. Браун провел эксперименты, иллюстрирующие взаимосвязь между углом супинации и углом наружной ротации плечевой кости при супинации верхней части руки на модели с фиксацией лопатки. Он обнаружил, что максимальная супинация плеча происходит при расположении плоскости движения плечевой кости на 23° кпереди от плоскости лопатки. Супинация при любом угловом положении плечевой кости кпереди от плоскости лопатки сопровождалась наружной ротацией ножки плечевой кости. При максимальной супинации наружная ротация плечевой кости достигает 35°. При внутренней ротации плечевой ножки максимальный подъем плеча располагается в плоскости на 20°-30° кзади от плоскости лопатки, а максимальный подъем плеча в это время составляет всего 115°. 5. Центр вращения: Исследования движения плеча показали, что центр вращения гленогумерального сустава расположен в пределах (6+2) мм от геометрического центра головки плечевой кости. Это указывает на то, что смещение головки плечевой кости при гленогумеральном вращении минимально. Головка плечевой кости смещается вверх всего на 4 мм во время подъема плеча, поэтому чрезмерное смещение головки плечевой кости вверх может свидетельствовать о наличии дефекта вращательной манжеты или разрыве длинной головки сухожилия бицепса. Центр вращения лопатки при супинации находится на вершине акромиона. Приведенные выше биомеханические знания помогают в клинической работе. Например, в зависимости от взаимного расположения лопатки и грудной клетки мы должны соответствующим образом корректировать положение пациента при съемке лопатки спереди и сбоку. Поскольку подъем плеча всегда сопровождается наружной ротацией плечевой кости, можно предположить, что у пациентов с «замороженным» плечом наружная ротация плечевого сустава явно ограничена, что приводит к очевидному ограничению подъема верхней конечности. Знание того, как эти движения сопровождаются друг другом, позволяет нам направлять функциональные упражнения пациента после операции. Сращивание суставов является эффективным средством решения проблем плечевого сустава. Выбор позиции сращения чрезвычайно важен для послеоперационной функции пациента, и оптимальная позиция для сращения до сих пор остается спорной. Выбор основывается на диапазоне движений лопаточно-грудного стенового сустава и диапазоне движений плеча, необходимом для повседневной жизни. Подвижность лопаточно-грудного стенового сустава хорошо объясняет, почему у пациентов с замороженными плечами и сросшимися суставами сохраняется определенный объем движений в плечевом суставе. Кроме того, подвижность лопаточно-грудной стенки позволяет дельтовидной мышце сохранять необходимую длину для оптимального функционирования на протяжении всего процесса подъема верхней конечности. Поскольку центр вращения гленогуморального сустава находится очень близко к геометрическому центру головки плечевой кости, смещение головки плечевой кости при гленогуморальном вращении незначительно, что подтверждает конструктивное обоснование используемых в настоящее время неограниченных гленогуморальных протезов. Кроме того, оптимальным значением несоответствия радиуса головки плечевой кости и гленоида представляется 3-4 мм, так как это соответствует небольшому смещению головки плечевой кости при нормальном движении сустава. Стабильность плечевого сустава Плечевой сустав — это сустав с наибольшим диапазоном движения в организме, и его стабильность поддерживается как статической, так и динамической стабилизацией. К статическим стабилизирующим структурам относятся мягкие ткани, ростро-плечевая связка, гленогуморальная связка, гленоидная лабума, капсула сустава, контакт суставных поверхностей друг с другом, наклон лопаток и внутрисуставное давление. 1. Суставные факторы: анатомически суставные поверхности головки плечевой кости наклонены кзади на 30°, что, безусловно, важно для уравновешивания мышечных усилий вокруг сустава. Современные исследования влияния соответствия суставных поверхностей на степень стабильности сустава сосредоточены на гленоидной стороне. Общепризнанно, что размер и анатомическая форма гленоида имеют большое значение для стабильности сустава. Это подтверждается тем, что пациенты с дисплазией гленоида склонны к рецидивирующей нестабильности плечевого сустава. С другой стороны, гленоидная лабума играет важную роль в расширении гленоидальной области и увеличении глубины гленоида. При наличии лабрума суставная поверхность гленоида составляет примерно 1/3 суставной поверхности головки плечевой кости, тогда как при удалении лабрума этот процент снижается до 1/4. Однако вопрос о том, насколько ткани гленоидной лабры повышают стабильность плеча, остается спорным. Поверхность гленоида имеет наклон 5° вверх9 , что вместе с верхней капсулой и верхней гленогуморальной связкой имеет большое значение для предотвращения вывиха головки плечевой кости вниз. Еще одним важным стабилизирующим фактором является внутрисуставное давление. Доказано, что в нормальном плечевом суставе всегда существует отрицательное давление, и если его устранить путем рассечения суставной капсулы или закачивания в сустав воздуха, то плечо становится очень восприимчивым к подвывиху вниз. На самом деле отрицательное внутрисуставное давление играет важную роль в поддержании стабильности плеча во многих направлениях, но никогда не ограничивается только нижней стабильностью. Величина отрицательного давления варьируется в зависимости от взаимного расположения гленогумерального сустава и внесуставной нагрузки. Исследования показали, что внутрисуставное отрицательное давление минимально при небольшом подъеме плеча и максимально при сильном подъеме плеча. 2, роль капсулы сустава и связочной ткани: биологический состав капсулы плечевого сустава соответствует составу капсулы других суставов тела, в том числе локтевого сустава. Испытания показали, что для молодого человека в возрасте до 40 лет при вывихе плеча требуется внешняя сила 2000 Н, в то время как при вывихе локтя — 1500 Н, причем с возрастом требуемая сила уменьшается, но это уменьшение более выражено в плече. Капсула плечевого сустава очень тонкая и избыточная, причем степень избыточности капсулы обусловлена генетически: она различна у разных людей. В результате у каждого человека разная степень дряблости сустава, и если сустав слишком дряблый, то это может привести к преобладанию нестабильности плечевого сустава. К связкам плечевого сустава относятся верхняя, средняя, нижняя и ростро-плечевая связки, которые впервые были подробно описаны Флудом в 1892 году. Ростро-плечевая связка: Ростро-плечевая связка берет начало от переднелатеральной части основания рострального отростка и делится на два пучка: один вплетается в капсулу сустава, а другой заканчивается у большого бугорка плечевой кости. Роль ростро-плечевой связки противоречива: в одних исследованиях предполагается, что связка растягивается при наружной ротации плечевого сустава и что ростро-плечевая связка противостоит подвывиху плечевого сустава вниз, но в других исследованиях получен противоположный результат. Согласно другому мнению, ростро-плечевая связка является важной нижней стабилизирующей структурой при наружной ротации, но не при нейтральной или внутренней ротации. Пространство ротаторной манжеты — пространство между надостной и подостной мышцами — покрыто суставной капсулой и укреплено ростро-гуморальной связкой. Отсечение суставной капсулы и ростро-гуморальной связки от пространства ротаторной манжеты привело к значительной нестабильности плечевого сустава в нижнем и заднем направлениях, тогда как рассечение суставной капсулы и сохранение только ростро-гуморальной связки не привело к нестабильности в нижнем направлении. 4. надплечевая связка: надплечевая связка берет начало от переднего края длинной головки двуглавой мышцы от начала верхнего гленоидного бугорка: она заканчивается проксимальнее основания малого бугорка плечевой кости. Эта связка вместе с наклоненным вверх гленоидом предотвращает вывих или подвывих головки плечевой кости в направлении вниз. Средняя гленогуморальная связка: средняя гленогуморальная связка берет начало от верхнего гленоидного бугорка и верхнего края гленоида, а также передней верхней гленоидной губы и идет вниз и кнаружи: она вплетается в подлопаточную мышцу примерно на 2 мм медиальнее места остановки подлопаточной мышцы у бугорка. Связка очень толстая: до 2 см в ширину и 4 мм в толщину, и считается важной структурой, предотвращающей передний вывих головки плечевой кости. При абдукции и наружной ротации верхней конечности гленогуморальная связка напрягается, и селективный разрыв гленогуморальной связки увеличивает степень смещения головки плечевой кости, но не приводит к нестабильности. Таким образом, гленогуморальная связка играет определенную роль в предотвращении передней нестабильности плечевого сустава, но сама по себе недостаточна для предотвращения переднего подвывиха головки плечевой кости при абдукции и наружной ротации пораженной конечности. Недавние исследования показали, что при абдукции и наружной ротации верхней конечности гленогуморальная связка напряжена при малых углах абдукции, остается напряженной при 90° абдукции и уменьшается в напряжении, если угол абдукции продолжает увеличиваться. В нейтральном или внутренне ротированном положении верхней конечности, независимо от угла абдукции, напряжение практически равно нулю. 6. нижняя гленогуморальная связка: почти вся передняя гленоидная губа является началом нижней гленогуморальной связки. О’Брайен после тщательного изучения нижней гленогумеральной связки назвал переднюю утолщенную часть связки передней фасцией, а заднюю утолщенную часть связки — задней фасцией. Нижняя гленогуморальная связка играет важную роль в поддержании передней стабильности плечевого сустава при отведении или наружной ротации плеча. С другой стороны, задний пучок нижней гленогуморальной связки, а также задняя и нижняя капсулы играют важную роль в поддержании задней стабильности плечевого сустава при сгибании и внутренней ротации плеча. Понимание важности нижней гленогумеральной связки может помочь нам в решении многих клинических проблем. Рецидивирующая передняя нестабильность плечевого сустава часто является следствием неполноценности нижней гленогумеральной связки. В заключение: Капсула плечевого сустава и связочные ткани являются важными статическими стабилизирующими структурами вокруг плечевого сустава. Наиболее важной из них является нижняя гленогумеральная связка. Весь капсульно-связочный комплекс действует как единое целое: он поддерживает стабильность плечевого сустава за счет синергетического действия. Динамические стабилизирующие структуры К динамическим стабилизирующим структурам относятся вращательная манжета, двуглавая и дельтовидная мышцы. Мышцы вокруг плечевого сустава сокращаются во время движения, обеспечивая динамическую стабилизацию. Механизм ее действия отражается в четырех аспектах: 1. Размер и напряжение самой мышцы. 2. 2. Сокращение мышцы приводит к увеличению давления между суставными поверхностями. 3. движение суставов может опосредованно стягивать окружающие статические стабилизирующие структуры. 4. сама сокращенная мышца обладает барьерным эффектом. 1, вращательная манжета: мышцы вращательной манжеты обусловлены собственным мышечным объемом и напряжением, т.е. помогают поддерживать стабильность плечевого сустава, subscapularis является важным барьером перед плечевым суставом: предотвращает передний вывих головки плечевой кости, а supraspinatus, infraspinatus и teres minor также очень важны для поддержания стабильности плечевого сустава в заднем направлении. С другой стороны, предполагается, что активное сокращение мышц вращательной манжеты способствует стабильности плечевого сустава. Сообщалось, что супраспинатус является важной нижней стабилизирующей структурой, в то время как в других исследованиях подкапсульная мышца подчеркивается как наиболее важная передняя стабилизирующая структура плечевого сустава. Электромиография показала, что subscapularis и infraspinatus значительно сокращаются в промежуточном диапазоне подъема плеча, а у пациентов с передней нестабильностью плеча: электромиография показала, что мышцы supraspinatus и biceps более активны, чем у нормальных людей. Однако существует также предположение, что активное сокращение мышц вращательной манжеты не способствует стабильности плеча, поэтому этот вопрос до сих пор остается спорным. Biceps brachii: Сухожилие длинной головки biceps brachii считается важной структурой, обеспечивающей нисходящую компрессию головки плечевой кости. Артроскопия плечевого сустава показывает, что головка плечевой кости может быть вдавлена в гленоид при электрической стимуляции сухожилия двуглавой мышцы. Стабилизирующее влияние длинной головки сухожилия бицепса на плечевой сустав наиболее выражено при наружной ротации плеча и наименее — при внутренней. Также сообщалось, что у спортсменов-метателей с передней нестабильностью плечевого сустава электромиография показала значительное повышение сократительной активности двуглавой мышцы, что свидетельствует о стабилизирующем влиянии двуглавой мышцы на плечевой сустав. Itoi et al. пришли к выводу, что сухожилие длинной головки двуглавой мышцы стабилизирует плечевой сустав в нижнем, переднем и заднем направлениях, и что сухожилие длинной головки в сочетании с сухожилием короткой головки поддерживает переднюю стабильность плечевого сустава. Исследования на трупах показали, что при стабильном плече стабилизирующий эффект бицепса находится на том же уровне, что и у супраспинатуса, инфраспинатуса и teres minor, а при нестабильном плече стабилизирующий эффект бицепса более значителен. 3. дельтовидная мышца: исследований роли дельтовидной мышцы на стабильность плеча меньше, и по некоторым данным, дельтовидная мышца не оказывает существенного стабилизирующего влияния на плечевой сустав. Однако было высказано предположение, что роль дельтовидной мышцы весьма дифференцирована в зависимости от ее различных участков: ее передние и задние волокна вносят свой вклад в стабильность плечевого сустава. Взаимодействие статических и динамических стабилизирующих структур Статические и динамические стабилизирующие структуры не являются взаимоисключающими, и Blasier изучил их взаимосвязь на трупах, предположив, что гленогуморальные и ростро-гуморальные связки более важны для статических стабилизирующих структур, тогда как мышцы ротаторной манжеты и двуглавая мышца играют более важную роль для динамических стабилизирующих структур. Динамическая стабилизация более важна при меньшем смещении головки плечевой кости, а статическая стабилизация — при большем смещении. Связочные ткани капсулы ощущают положение, движение и напряжение, и эти сигналы передаются от статических стабилизирующих структур к динамическим стабилизирующим структурам по рефлекторной дуге, которая называется проприоцепцией. Smith и Brunoli сообщили, что у пациентов с рецидивирующими передними вывихами плеча эта проприоцепция нарушена. Murakami отметил, что при приложении силы назад к плечу при 90° сгибания наблюдается значительное увеличение ЭМГ-потенциалов мышцы infraspinatus. Потенциалы супраспинатуса заметно усиливаются. Рецепторы механической активности были обнаружены в тканях ростро-плечевой связки, субакромиальной бурсы, суставной капсулы и гленоидной лабрума у человека. Zuckerman исследовал уровень проприоцепции в плечевом суставе билатерально у пациентов с рецидивирующей передней нестабильностью плечевого сустава до операции, а затем через 6 и 12 месяцев после операции. В ходе эксперимента Gaunche стимулировал переднюю и нижнюю ветви подмышечного нерва, вызывая сокращение двуглавой мышцы плеча и ротаторной манжеты, а стимуляция задней ветви подмышечного нерва вызывала сокращение дельтовидной мышцы. Из приведенных выше исследований видно, что статические и динамические стабилизирующие структуры тесно связаны друг с другом, и вместе они реагируют на любое неблагоприятное движение или смещение плечевого сустава. Гленогуморальный сустав обладает большой подвижностью благодаря сложному взаимодействию между суставом, капсулой, связочными тканями и динамическими стабилизирующими структурами. Гленогуморальный связочный аппарат в основном предотвращает чрезмерную внешнюю ротацию плечевого сустава, а его нижние связочные структуры являются также важнейшими структурами, предотвращающими передний вывих плечевого сустава. Манжета ротатора, двуглавая и дельтовидная мышцы образуют динамические стабилизирующие структуры, и эти различные стабилизирующие механизмы взаимодействуют друг с другом через проприоцептивную систему для повышения стабильности плечевого сустава.