Рис. 6.16 Схема скелета плечевого пояса
Заболевания плечевого пояса часто встречаются как среди населения в целом, так и среди работающих людей. Треть женщин и четверть мужчин испытывают боль в шейном отделе и плечевом поясе каждый день или через день. Показано, что распространенность плечевого тендинита среди всего населения составляет около 2%. В США среди женщин и мужчин, выполняющих часто повторяющиеся движения руками или работу, связанную с большими физическими нагрузками на плечевой пояс, распространенность плечевого тендинита составляет 8%, а среди тех, кто не испытывает такого воздействия на опорно-двигательный аппарат - лишь 1%.
Анатомия
Кости плечевого пояса включают лопатку, ключицу и плечевой сустав, как показано на рис. 6.16. Ключица соединяется с туловищем грудинно-ключичным суставом, а с лопаткой - акромион-ключичным суставом. Грудинно-ключичный сустав - единственное соединение между верхней конечностью и остальным туловищем. Лопатка не имеет собственного сустава и, таким образом, для соединения с туловищем плечо нуждается в мышцах. Верхняя конечность соединяется с лопаткой плечевым суставом.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 6.16 Схема скелета плечевого пояса
-------------------------------------------------------------------------------
Функция плеча состоит в том, чтобы обеспечить платформу для верхней конечности и для некоторых мышц. Хотя плечевой сустав имеет больший размах движений, чем нижняя конечность в тазобедренном суставе, его подвижность развилась за счет мышц. В то время, как связки тазобедренного сустава очень прочны, связки плечевого сустава немногочисленны и слабы. Для компенсации этой относительной слабости плечевой сустав окружен плечевыми мышцами, образующими манжету, которая называется вращающей манжетой.
Биомеханика
Рука составляет около 5% общего веса туловища, ее центр тяжести расположен посередине воображаемой линии между плечевым суставом и кистью. Когда рука поднимается и отклоняется от тела или к телу (абдукция или сгибание), создается рычаг, в котором возрастает расстояние от центра тяжести и, следовательно, возрастает скручивающее усилие и вращающий момент нагрузки на суставы плечевого пояса. Однако, боковая нагрузка возрастает не просто прямо пропорционально углу отклонения руки, т.к. математическая функция, которая описывает биомеханическую функцию, не линейная, а синусоидальная от угла абдукции. Боковая нагрузка уменьшится всего на 10%, если сгибание или угол абдукции уменьшается на 90-60 градусов. Однако, если угол уменьшится с 60 до 30 градусов, боковая нагрузка снизится на целых 50%.
Сила приведения в плечевом суставе составляет около 40-50 Нм для женщин и около 80-100 Нм для мужчин. Когда рука вытянута вперед (под углом 90 градусов) и на руку нет никакой нагрузки, то есть, человек ничего не держит в руке и ни на что не давит рукой, - статическая нагрузка все равно составляет 15 - 20% от максимальной сократительной способности без груза для женщин и около 10 - 15% максимальной сократительной способности без груза для мужчин. Если держать в вытянутой руке инструмент весом 1 кг, то соответствующая нагрузка на плечо составит около 80% максимальной сократительной способности без груза для женщин, как показано на рис. 6.17.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 6.17 Сила женщин и мужчин при удерживании в выпрямленной руке веса 1 кг с различным углом сгибания плеча
--------------------------------------------------------------------------------
Наиболее важные мышцы отведения, поднимающие руку вбок от тела, - это дельтовидная мышца, вращающие мышцы и длинная головка двуглавой мышцы. Наиболее важные мышцы сгибания вперед, поднимающие руку вверх вперед, - это передняя часть дельтовидной мышцы, вращающие мышцы, клювовидно-плечевая мышца и короткая головка двуглавой мышцы. Вращение внутрь осуществляется большой грудной мышцей, подлопаточной мышцей, передней частью дельтовидной мышцы и широчайшей мышцей спины. Вращение наружу осуществляется задней частью дельтовидной мышцы, подостной мышцей, а также малой и большой круглой мышцами.
Вращающие мышцы участвуют во всех движениях плечевого сустава, т. е. во всех движениях руки. Вращающие мышцы прикрепляются к лопатке, а их сухожилия окружают плечо наподобие манжеты. Четыре вращающие мышцы - это надостная мышца, подостная мышца, малая круглая мышца и подлопаточная мышца. Эти мышцы функционируют как связки в плечевом суставе и фиксируют головку плеча против лопатки. Разрыв вращающей мышцы (например, сухожилия надостной мышцы) ведет к снижению способности отведения, особенно в тех положениях, когда рука согнута в сторону от туловища. Когда нарушена функция дельтовидной мышцы, способность отведения может быть снижена на 50%, независимо от угла сгибания руки.
При любом приведении или отведении руки вся система испытывает нагрузку. Многие движения вызывают силу вращения или боковую нагрузку. Поскольку рука соединена с лопаткой плечевым суставом, любая нагрузка на этот сустав передается на лопатку. Нагрузка на плечевой сустав, выраженная в максимальной сократительной способности без груза, почти прямо пропорциональна нагрузке, действующей на верхнюю трапецевидную мышцу, которая фиксирует лопатку.
Основные профессиональные заболевания пояса верхних конечностей
Заболевания вращающих мышц и тендинит двуглавой мышцы
Тендинит и тендосиновит - это воспаления сухожилия и синовиальной оболочки сухожильного влагалища. Часто местом воспалительного процесса в плечевом поясе становятся сухожилия вращающих мышц (надостной, подостной, подлопаточной и малой круглой мышц) и длинной головки двуглавой мышцы. В этих местах характерна большая амплитуда движений сухожилий. При поднятии руки сухожилие продвигается к плечевому суставу, в данном положении сухожилие может быть травмировано ударом, что приведет к воспалению. Эти заболевания иногда называют синдромом удара. Воспаление сухожилия может быть частью общего воспалительного процесса в организме, как например, при ревматоидном артрите, но может быть также вызвано местным воспалительным процессом вследствие механического раздражения и трения.
Остеоартрит плечевого и лопаточно-ключичного сустава
Остеоартрит плечевого и лопаточно-ключичного суставов представляет собой дегенеративные изменения хряща и кости.
Эпидемиология
Высокий уровень распространенности плечевого тендинита наблюдается среди сварщиков и бронировщиков (соответственно 18% и 16%). Относительный риск заболевания среди сварщиков и бронировщиков был соответственно в 11 и 13 раз выше, чем у офисных служащих. Подобное увеличения риска в 11 раз было получено в сравнительном исследовании рабочих-мужчин, выполняющих работу руками на уровне плеча. Сборщикам автомобилей, которые страдают от острой боли в плече и от тендинита, приходилось поднимать руки чаще и держать их поднятыми дольше, чем рабочим других специальностей.
В исследованиях рабочих в США было показано, что распространенность плечевого тендинита и дегенеративных изменений плечевого сустава вследствие кумулятивной травмы (КТ) составила 7,8% среди работающих, чьи производственные операции заключались в повторяющихся движениях и/или давлении, оказываемым на кисть и руку. В другом исследовании обратимый плечевой тендинит развился у студенток, выполнявших повторяющиеся движения приведения плеча. Это состояние развивалось, когда частота приведения в течение одного часа составляла 15 сгибаний вперед в минуту и угол приведения составлял от 0 до 90 градусов. Рабочие, занятые обивкой досками, швеи и фальцовщики страдают от плечевого тендинита в два раза чаще, чем работники трикотажной промышленности. Среди профессиональных бейсболистов 10% заболевают плечевым тендинитом. В результате опроса пловцов канадских плавательных клубов, показано, что 15% пловцов страдают значительными нарушениями функций плечевого пояса. Заболевание наблюдается особенно часто среди пловцов стиля батерфляй и фристайл. У 11% из 84 лучших теннисистов мира обнаружен тендинит двуглавой мышцы плеча.
В другом исследовании показано, что остеоартрит плечевого сустава чаще встречается у дантистов, чем у фермеров, однако эргономического фактора риска в отношении остеоартрита плечевого сустава не было выявлено. Повышенный риск возникновения остеоартрита акромион-ключичного сустава обнаружен среди строителей. Предполагается, что фактором риска, связанным с остеоартритом акромион-ключичного сустава в данном случае является поднятие тяжестей и работа с тяжелым вибрирующим инструментом.
Механизмы развития заболевания и факторы риска
Патофизиология плечевого тендинита
Дегенерация сухожилия часто является фактором, предрасполагающим к развитию плечевого тендинита. Дегенерация сухожилия может быть вызвана нарушением циркуляции крови, что нарушает процессы метаболизма в сухожилии. Причиной развития заболевания может быть также механическое повреждение. Начальной формой дегенерации может быть отмирание клеток внутри сухожилия с образованием клеточного детрита, в котором может откладываться кальций. Сухожилия надостной мышцы, длинной головки двуглавой мышцы и верхние концы подостной мышцы имеют зону, в которой отсутствуют кровеносные сосуды, и преимущественно в этой зоне наблюдаются признаки дегенерации, включающие отмирание клеток, отложение кальция и микроразрывы. При нарушении кровообращения, например, при сдавливании и статической нагрузке на сухожилия плеча, дегенерация может развиваться быстрее, поскольку поддержание нормального состояния организма не будет оптимально.
При поднятии руки происходит сдавливание сухожилия. Процесс, который обычно называют ущемлением, заключается в прохождении сухожилия между костями плеча, как показано на рис. 6.18. Сдавливание сухожилий вращающих мышц (особенно сухожилия надостной мышцы) происходит в узком пространстве между головкой плеча и плотно прилегающей клюво-акромиальной дугой. У людей, страдающих долговременной нетрудоспособностью из-за хронического бурсита или полного или частичного разрыва сухожилий вращающих мышц или двуглавой мышцы плеча, обычно наблюдается синдром ущемления.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 6.18 Ущемление
--------------------------------------------------------------------------------
Кровообращение в сухожилии также зависит от мышечного напряжения. В сухожилии кровообращение обратно пропорционально напряжению. При сильном перенапряжении кровообращение может полностью прекратиться. Недавние исследования показали, что, когда угол приведения или отведения плечевого сустава равен 30 градусам, внутримышечное давление в надостной мышце может превышать 30 мм рт. ст., как показано на рис. 6.19. Именно при таком давлении нарушается кровообращение. Поскольку главные кровеносные сосуды, снабжающие кровью сухожилие надостной мышцы, проходят внутри нее, вероятно, что при приведении и отведении плечевого сустава на 30 градусов может нарушаться кровообращение в сухожилии.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 6.19 Поднимание предплечья на разную высоту и с разным углом вызывает различное внутримышечное давление в
надостной мышце
--------------------------------------------------------------------------------
Ввиду описанных биомеханических эффектов не удивительно, что высокому риску возникновения травмы плечевых суставов подвергаются рабочие, производственная деятельность которых связана со статическим сокращением надостной мышцы или повторяющимся приведением или отведением плеча. Сварщики, бронировщики и рабочие швейного производства относятся к тем профессиональным группам, чья работа требует статического напряжения этих мышц. Сборщики автомобильной промышленности, маляры, столяры и спортсмены, например, пловцы, также принадлежат к профессиональным группам, которые выполняют повторяющиеся движения плечевого сустава.
В сухожилии, в котором имеют место дегенеративные процессы, перенапряжение может вызвать воспалительную реакцию на остатки отмерших клеток, в результате чего развивается тендинит, Фактором, предрасполагающим к развитию тендинита плеча, также может служить инфекция (напр., вирусная или бактериальная) или системный воспалительный процесс в организме.
Патогенез остеоартроза
Патогенез остеоартроза (ОА) неизвестен. Первичный (идиопатический) ОА - наиболее распространенный диагноз при отсутствии предрасполагающих факторов, например, предшествующего перелома. Если есть предрасполагающие факторы, ОА называют вторичным. Ведутся дискуссии между теми, кто считает, что первичный ОА является метаболическим или генетическим нарушением и теми, кто считает, что в патогенезе первичного ОА может играть роль кумулятивная механическая травма. Одним из патогенетических механизмов ОА, связанного с физической нагрузкой, могут быть микротравмы, возникающие вследствие внезапной перегрузки или повторяющейся нагрузки.
Лечение и профилактика
В этом разделе рассматриваются немедикаментозные методы лечения заболеваний плеча. Если тендинит возникает вследствие большой местной физической нагрузки на плечевой пояс, необходимо изменение организации рабочего места или изменение вида работы. При наличии в истории болезни плечевого тендинита, рабочий, выполняющий повторяющиеся движения руками или движения поднятия рук выше головы, предрасположен к рецидиву тендинита. Нагрузка пораженного остеоартритом сустава должна быть сведена к минимуму, для чего необходимо соблюдение эргономических требований при оптимизации рабочего места.
Первичная профилактика
Профилактика профессиональных заболеваний скелетно-мышечной системы плечевого пояса может быть достигнута оптимизацией положения тела, движений в процессе работы, устранением внешних факторов, вредных для здоровья, таких, как вибрация руки или всего тела. При организации рабочего места и процесса необходимо учитывать эргономические требования с учетом индивидуальных особенностей работающего.
· Положение во время работы: Ввиду того, что при поднятии руки на 30 градусов (отведение) происходит сдавливание плечевых сухожилий, организация работы должна позволять рабочему держать предплечье близко к туловищу.
· Движение: Повторяющиеся подъемы рук могут вызывать плечевой тендинит, поэтому работу следует организовать так, чтобы избегать часто повторяющихся поднимающих движений руками.
· Ручная работа: Работа с инструментом и объектами, удерживаемыми в руках, может быть связана с большой нагрузкой на сухожилия и мышцы плеча. Вес инструмента и предметов, удерживаемых в руке должен быть по возможности наименьшим, при подъеме предметов следует использовать поддержку.
· Организация работы: Организация работы должна позволять паузы и отдых. Отпуск, ротация рабочих и распределение работы на более длительный срок помогут избежать повторяющейся нагрузки на отдельные мышцы или суставы.
· Внешние факторы: Влияние вибрации и других неблагоприятных воздействий электрических инструментов может вызвать растяжение сухожилий и суставов, увеличивая риск остеоартроза. Уровень вибрации электроинструментов должен быть минимальным, следует избегать работы под воздействием вибрации и других неблагоприятных факторов, используя различные типы поддержки или рычагов. Необходимо учитывать, что вибрация всего тела может быть причиной рефлекторного сокращения мышц плеча и увеличения нагрузки на плечевой пояс.
· Субъективная эргономика: Этот метод заключается в участии самих рабочих в определении и решении проблем на рабочем месте. Субъективная эргономика базируется на макроэргономическом подходе, включающем анализ всей производственной системы. Результаты анализа могут привести к широкомасштабным изменениям в методах производства, которые могут улучшить здоровье и безопасность работающих, а также повысить производительность труда и увеличить прибыль. Анализ полученных результатов может также привести к небольшим переменам, например, в организации рабочего места.
· Предварительное обследование: Имеющаяся в настоящее время информация не подтверждает представления о том, что предварительное обследование до найма на работу является эффективной мерой, снижающей распространенность профессиональных заболеваний плечевого пояса.
· Медицинский контроль и наблюдение: Наблюдение за развитием симптомов заболевания плеча следует проводить, используя стандартные анкеты и периодическое обследование рабочих мест.