Активные движения коленного сустава

Колено является крупнейшим и, пожалуй, одним из самых сложных суставов человеческого организма. С одной стороны, оно должно обеспечивать сгибание и разгибание ноги, её подвижность, причём во всех направлениях, поддерживать координацию и правильное положение тела в пространстве. С другой, коленный сустав как одна из связующих частей нижних конечностей должен быть максимально устойчивым и прочным, чтобы выдерживать массу человеческого тела, не деформироваться и не травмироваться при интенсивных нагрузках. Природа позаботилась об этом балансе, продумав анатомию коленного сустава до мелочей: в структуре этого сочленения нет ни единой лишней детали, поэтому каждый, даже самый незначительный сбой или травма приводит к серьёзному ограничению нормальных функций целой конечности. Как устроено колено, от чего зависит его функциональность и как сохранить здоровье сложнейшего и крайне важного сустава, избежав травм и возрастных изменений? Небольшой медицинский ликбез поможет найти ответы на столь животрепещущие вопросы современной ортопедии!

Анатомия колена: структурные и физиологические особенности крупнейшего сустава человеческого организма

Анатомическое строение коленного сустава включает все ключевые элементы опорно-двигательного аппарата: нервные волокна, мышцы, связочный аппарат и, конечно же, костно-хрящевые структуры. Чтобы разобраться, как работает этот механизм, следует тщательно изучить каждый из этих элементов, его структурные особенности и роль в подвижности нижних конечностей.

Кости и хрящи, образующие коленный сустав: анатомия и ключевые функции

В состав колена входят три кости:

• Бедренная. Она присоединяется к суставу дистальным концом и выполняет функцию своеобразной опоры ноги.
• Большеберцовая. Эта трубчатая кость примыкает к колену проксимальным концом и отвечает в первую очередь за подвижность конечности.
• Надколенник, или коленная чашечка. Самая крупная сесамовидная кость человеческого организма оберегает коленный сустав от возможных травм, возникших вследствие бокового смещения (например, при неудачном вывихе, подворачивании ноги и других подобных травмах).

К слову, нормальный надколенник формируется у человека не сразу: в младенческом возрасте эта косточка ещё недостаточно развита и представлена эластичными хрящевыми образованиями. Подобная анатомическая особенность защищает подвижных непосед от серьёзных травм: в период активного ползания и частых падений эластичные хрящики препятствуют повреждению костей, однако, риск перелома коленной чашечки при этом существенно снижается.

Снизу анатомия колена представлена хрящевыми мыщелками, которые соприкасаются с поверхностью большеберцового плато, способствуя правильному формированию особого углубления. Именно это углубление является ключевым звеном в механизме сгибания и разгибания коленного сустава.

Поскольку примыкающие друг к другу трубчатые кости, формирующие колено, несоразмерны ни по площади, ни по форме поверхности, между ними необходимо что-то, что будет компенсировать эту несовместимость, выполняя функцию своеобразного амортизатора. Именно эту роль играют мениски — небольшие гибкие образования, которые поддерживают устойчивость сустава, равномерно распределяя нагрузку на прилежащие поверхности костей. Свободные края позволяют им беспрепятственно передвигаться в полости сустава.

Несмотря на то, что анатомическое строение менисков напоминает хрящевую ткань, да и во многих справочниках их относят именно к хрящам, сами образования немного отличаются от обычных хрящиков: они более гибкие, поскольку включают высокий процент эластиновых волокон. Именно благодаря этому им удаётся обеспечивать полноценное взаимодействие костей под высокой нагрузкой, препятствуя их истиранию и деформации. Поэтому при малейшей травме менисков страдает весь сустав, включая костные структуры.

Связки колена

Связочный аппарат коленного сустава служит прочнейшим механизмом, который удерживает каждую косточку в определённой позиции, не ограничивая при этом возможную траекторию движений. Именно благодаря связкам колено не «разлетается» при первом же неудачном шаге, сохраняя свою конфигурацию и функциональность.

Связки, расположенные в области коленного сочленения, представлены следующими группами:

• боковые — коллатеральная мало- и большеберцовая;
• задние — надколенника, поддерживающая медиальная и латеральная, подколенная, дугообразная;
• внутрисуставные — поперечная и две крестообразные.

Несмотря на то, что каждая из этих групп по-своему функциональна и незаменима, наибольшее значение для подвижности сустава имеют крестообразные связки — передняя и задняя. Передние крестообразные связочные волокна удерживают коленный сустав, фиксируют наружный мыщелок поверхности большеберцовой кости и препятствуют излишнему смещению голени вперед, что, в свою очередь, позволяет защитить сустав от серьёзной травмы. Задняя связка, напротив, ограничивает смещение голени назад и прикрепляется к задней мыщелковой ямке. Такой баланс позволяет обеспечить разумное физиологичное вращение коленного сустава, предотвратив при этом патологическую подвижность.

Растянуть и уж тем более разорвать крестообразные связки довольно сложно: они расположены внутри самого колена и надёжно защищены прилегающими тканями. Тем не менее, при неадекватных физических нагрузках и патологической траектории движения такая травма вполне возможна, поэтому следует соблюдать аккуратность и разумно подходить к составлению графика занятий, ведь восстановление колена в этом случае — процесс крайне длительный и трудоёмкий.

Коленный сустав: анатомия и физиология мышечного аппарата

Попеременное сокращение и расслабление мышц заставляет колено двигаться в трёх плоскостях, обеспечивая тем самым подвижность и устойчивость нижней конечности. Именно поэтому основная классификация мышечного аппарата основана не на анатомии или локализации каждой группы, а на возложенных на неё функциях:

1. Сгибание колена. Такое движение обеспечивается благодаря сбалансированной и полноценной работе самой обширной группы мышц коленного сустава. В неё входят двуглавая, полусухожильная, полуперепончатая, подколенная, икроножная, подошвенная, портняжная и тонкая мышцы.
2. Разгибание сустава. Эта функция возложена всего на одну, зато самую крупную мышцу ноги — четырёхглавую. Она состоит из прямой, латеральной, медиальной и промежуточной широких мышечных волокон.
3. Пронация — движение ноги внутрь. Ограниченное «заваливание» голени к внутренней оси обеспечивается подколенной, полусухожильной, тонкой, портняжной, полуперепончатой, а также медиальной головкой икроножной мышцы.
4. Супинация — движение кнаружи. Выворот голени наружу возможен благодаря сокращению двуглавой и латеральной головки икроножной мышцы.

Иннервация тканей, прилегающих к коленному суставу

Нервные волокна коленного сустава представляют собой сложнейшую взаимосвязанную сеть, благодаря которой обеспечивается полноценное функционирование нижних конечностей. Несмотря на то, что иннервационная сеть колена не слишком развита, каждый её элемент играет ключевую роль, а значит, при малейшем сбое «выключается» вся система подвижности сустава.

Нервная система, локализованная в области колена, представлена следующими волокнами:

• Пучки нервов мениска проникают в ткань вдоль периферии тела самого хряща, по ходу кровеносных сосудов колена. Эти нервы способствуют образованию безмякотных и мякотных волокон, поддерживая нормальную иннервацию тканей сустава.
• Большеберцовый нерв с помощью суставных ветвей обеспечивает чувствительность задней поверхности колена.
• Малоберцовый нерв иннервирует переднюю часть колена, включая чашечку.

Анатомия кровеносных сосудов колена

Два ключевых кровеносных сосуда, расположенных в области коленного сустава, локализованы на задней поверхности, то есть под коленом (именно поэтому и вену, и артерию в анатомических справочниках называют подколенными). Артерия транзиторно переносит кровь от сердца к низлежащим участкам ноги — голени и стопе, а одноимённая вена, в свою очередь, возвращает обеднённую кровь к сердцу. Впрочем, этими сосудами представлена далеко не вся кровеносная система колена: от них отходит множество сосудиков меньшего диаметра, соединённых между собой сетью анастомозов. Благодаря им обеспечивается питание мышц и тканей, примыкающих к коленному суставу.

Физиология и патология колена: цепная реакция на травму

Травмы колена считаются одними из самых сложных в ортопедии, и неспроста: каждое мышечное или связочное волокно, каждый хрящ или косточка влияют на функциональность и подвижность сустава. Даже незначительное отклонение, например, лёгкое воспаление связки или ушиб, может запустить разрушительные процессы, для лечения которых потребуется длительная и серьёзная терапия.

Как известно, поверхности костей не могут соединяться, как паззл, обеспечивая полноценную подвижность. Поэтому при нарушении работы связочного аппарата, мышц или мениска, которые удерживают сустав в физиологичном положении, хрящевые ткани начинают постепенно истираться. Как правило, такое разрушение становится отчетливо выраженным только на конечных стадиях: вначале ощущения при патологическом процессе можно списать на последствия вывиха или переутомления. Именно поэтому любая боль, нетипичный звук при сгибании/разгибании или дискомфорт во время нагрузки требуют детальной диагностики коленного сустава и своевременной квалифицированной помощи.

В зависимости от того, совершает ли движения в суставе сам больной или их производит исследующий без усилии больного, движения соответственно подразделяются на активные и пассивные.

суставе, градусов, движений, объем, совершаются, переразгибание, коленном, подвижность, подвижности, тыльное, норме, вследствие

В зависимости от того, совершает ли движения в суставе сам больной или их производит исследующий без усилии больного, движения соответственно подразделяются на активные и пассивные.

Различают также нормальные движения, совершаемые в свойственном данному суставу объеме в физиологически возможных направлениях, и патологические движения в суставе. К последним относятся движения, совершаемые в необычных для данного сустава плоскостях или пределах.

Движения в суставах могут совершаться во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Во фронтальной плоскости производят от ведение (abductio) и приведение (adduclio), в сагиттальной — сгибание (flexio) и разгибание (eхtensio). Применительно к голеностопному и лучезапястному суставам принято добавлять подошвенное, тыльное и ладонное сгибание (подошвенное сгибание стоны, тыльное разгибание стопы, ладонное сгибание или тыльное разгибание кисти и т.д.). Если кисть отводится или приводится в лучезапястном суставе, говорят о локтевом или лучевом отклонении кисти.

Ротация (rotatio) — наружная и внутренняя — происходит вокруг продольной оси конечности или ее отдельных сегментов. Например, если прижать к туловищу согнутую в локтевом суставе под прямым углом руку и ротировать предплечье максимально кнаружи так, чтобы ладонь смотрела кверху, говорят о супинации предплечья. Если же предплечье ротировано кнутри и ладонь обращена к полу — говорят о пронации предплечья. Ротацию предплечий можно определить и путем поворота поднятых вертикально предплечий и кистей при симметрично установленных локтевых суставах согнутых рук сидящего за столом больного.

Может быть, ротирована и стопа вокруг своей продольной оси (ротация стопы внутрь — пронация, наружу — супинация). Ротационные движения могут также совершаться туловищем вокруг продольной его оси.

В норме в плечевом суставе движения совершаются во фронтальной плоскости — отведение до 90 градусов и вокруг длинной оси плеча — вращение кнутри и кнаружи в пределах 20—35 градусов. В сагиттальной плоскости — сгибание до 130—135 разгибание до 35—45 градусов. Вытянутая вперед до горизонтального положения рука может быть отведена назад до угла 120 градусов и приведена в сторону противоположной руки (в сторону средней линии тела) до угла 30 градусов. Дальнейшие движения возможны, но они совершаются уже всем плечевым поясом с лопаткой и ключицей, особенно при сгибании и отведении плеча.

В локтевом суставе сгибание предплечья совершается до угла 140—150 градусов, возможно переразгибание в нем до 3—5 градусов, особенно у женщин.

В лучезапястном суставе движения совершаются в сторону ладонной поверхности — ладонное сгибание кисти до 45—75 градусов, к тылу — тыльное сгибание (или тыльное разгибание) до 45—60 градусов, отклонение кисти в лучевую сторону (отведение) — 15—20 градусов и локтевую (приведение) — 35—40 градусов. Просупинацнонные движения кисти (поворот внутрь и кнаружи) вместе с предплечьем совершаются в пределах 80 градусов в ту и другую стороны.

Для суставов нижней конечности характерен следующий объем движении. В тазобедренном суставе с сагиттальной плоскости совершаются сгибательно-разгибательные движения: сгибание до 120—140 градусов, разгибание, или переразгибание, до 10—15 градусов. Во фронтальной плоскости совершаются отведение до 30—50 градусов и приведение до 30—40 градусов. Вращательные движения определяются в положении полного разгибания бедра или при сгибании его в тазобедренном суставе под углом 90 градусов.

Размах этих движений совершается в пределах 45 градусов в одну (внутренняя ротация) и другую (наружная ротация) стороны. Дальнейшие движения в тазобедренном суставе возможны, но совершаются они с тазом.

В коленном суставе осуществляются движения в сагиттальной плоскости: сгибание до 140—155 градусов, возможно переразгибание в коленном суставе в пределах 5—10 градусов.

В голеностопном суставе: подошвенное сгибание до 45—65 градусов, тыльное сгибание (разгибание) до 25—35 градусов. Возможны небольшой размах пронации и супинации стопы, совершаемых в голеностопном и таранно-пяточно-ладьевидном суставах, а также приведение и отведение переднего отдела стопы в пределах 30 градусов, осуществляемые за счет движении в мелких суставах.

Объем движений в позвоночном столбе осуществляется путем наклонов и поворотов головы и туловища. При нормальной подвижности в шейном отделе позвоночного столба наклон головы вперед равен 70—80 градусов, назад — 50. Поворот головы вправо и влево составляет 80 градусов. В норме при выпрямленных ногах наклон туловища вперед равен 75—90 градусов, назад — 50—60, а наклон туловища вправо или влево совершается в пределах 35—40 градусов. Размах ротационных движений в грудном и поясничном отделах позвоночного столба умеренный (в пределах 20—30 градусов).

Упомянутый объем движений для каждого сустава в отдельности может варьировать в сторону увеличения или уменьшения. Объем движений в том или ином суставе всегда должен определяться в сравнении со здоровым суставом.

В результате заболевания воспалительного характера, травмы, врожденного уродства или системного заболевания аппарата движения и опоры в суставе могут наступить изменения, приводящие к ограничению объема движении (неправильно сросшийся внутрисуставной или обычный перелом, врожденная тугоподвижность или контрактура сустава и др.), их увеличению или появлению патологической подвижности в суставе.

В соответствии со степенью ограничения объема движения в суставе, вызванного каким-то патологическим состоянием или последствием его, различают: контрактуру — объем движений сохранен, но ограничен, ригидность — объем движений резко ограничен, определяются едва уловимые, качательные движения, не более чем до 3—5°, и анкилоз — полная неподвижность в суставе, суставные поверхности сращены. Определяя степень неподвижности, важно выяснить характер патологических изменений, которые привели к ограничению функции сустава. Отмечается положение конечности, в котором она находится в связи с ограничением подвижности в суставе или суставах (сгибательная установка в коленном суставе под углом 30 градусов и т.д.).

В норме в некоторых суставах иногда отмечаются незначительные избыточные движения. Так, например, в тазобедренном, коленном и локтевом суставах (особенно у женщин) в норме наблюдается избыточное переразгибание. У мужчин, особенно у лиц с сильно развитой мускулатурой, это выражено в меньшей степени. Для определения переразгибания в суставе одной рукой удерживают проксимально расположенный сегмент, а другой производят переразгибание дистального сегмента конечности и отмечают его степень. Если переразгибание отсутствует, а движение сопровождается болезненным ощущением — это говорит о раннем симптоме развивающейся контрактуры, являющейся следствием начала патологического процесса в суставе (например, отсутствие переразгибания в суставе, является ранним признаком его туберкулезного поражения). Наряду с ограничением подвижности в суставе избыточная подвижность в нем может быть патогномоничным симптомом при ряде заболеваний и повреждений суставов.

Увеличение объема движений в плоскости, свойственной обычному движению в суставе, может наблюдаться, например, при последствиях полиомиелита (чрезмерное переразгибание в тазобедренном или коленном суставе, избыточное отведение бедра и др.).

Патологическая подвижность может быть следствием травмы и различных заболеваний (боковая подвижность в коленном суставе при выпрямленной ноге после повреждения малоберцовой или большеберцовой коллатеральных (боковых) связок; разболтанность в голеностопном суставе вследствие перенесенного полиомиелита и др.).

При определении избыточных движении или патологической подвижности, как и при выявлении контрактур, одной рукой фиксируют проксимально расположенный сегмент, а другой определяют степень увеличения объема движений. К избыточной подвижности относят не только переразгибание в суставе, но и отсутствующую обычно боковую подвижность в суставах, в которых движения в норме совершаются в одной плоскости. К числу таких суставов относятся локтевой, коленный, межфаланговые суставы пальцев стопы и кисти, частично голеностопный сустав. Боковая подвижность в упомянутых суставах определяется при полном их разгибании лишь в том случае, если повреждаются боковые связки, суставные поверхности (внутрисуставные переломы), понижается тонус мышечно-связочного аппарата вследствие таких заболеваний, как прогрессивная мышечная дистрофия, при последствиях детского церебрального паралича и др. Боковая подвижность вследствие слабости мышечно-связочного аппарата из всех перечисленных суставов больше всего нарушает функцию коленного сустава. При этом нарушается опорная функция нижней конечности, больной жалуется на неустойчивость ноги, ее слабость, неуверенность при ходьбе.

При выявлении объема движений в суставе вначале определяют сравнительный объем активных движений, затем исследуют объем пассивных движений и выявляют патологическую подвижность в суставе. Отсчет амплитуды движения ведут от исходного положения, занимаемого суставом при свободном вертикальном положении туловища и конечностей. Движения в суставах н позвоночном столбе (сгибание, разгибание, отведение и приведение, наклоны вправо, влево, ротационные движения) должны производиться плавно, без рывков н насилия. Объем движений измеряют с помощью угломера.

Наиболее простой угломер состоит из транспортира с делениями от 0 до 180 градусов и двух браншей. На одной из них крепится градуированная шкала, а другая имеет заостренный конец. Бранши соединены шарниром. При измерении бранши угломера укладывают по оси соответствующих сегментов таким образом, чтобы шар мир браншей совпадал с осью вращения сустава. Заостренный конец одной из браншей указывает величину угла в градусах на градуированной шкале транспортира. В последние годы широкое распространение получил угломер с утяжеленным концом свободно вращающейся стрелки. Благодаря этому приспособлению (один конец стрелки с грузом), последняя всегда занимает строго вертикальное положение. Вращая угломер в вертикальной плоскости и совмещая одну из двух взаимно перпендикулярных линий его с осью согнутого сегмента, получают искомый угол сгибания конечности в суставе. Ось вращения сустава при этом способе измерения должна совпадать с осью вращения стрелки угломера. Размах ротационных движений измеряют ротаметром. Степень ограничения нормального объема движений в суставе может быть различной — от едва заметного ограничения до полной неподвижности в суставе.

Определяя объем движений в суставе, важно знать силу, с которой они совершаются. Иногда вследствие перенесенного заболевания или травмы сила мышцы или группы мышц сохраняется настолько, что может обеспечить движение в суставе в необходимом объеме, однако сила движений в суставе при этом настолько мала, что не удовлетворяет функциональные запросы при обычной нормальной нагрузке. Примером может служить уменьшение силы или полное выпадение функции четырехглавой мышцы бедра при изолированном поражении ее вследствие перенесенного церебрального паралича (полиомиелита). Больной с такой патологией не может ходить или нагружать при стоянии на одной ноге слегка согнутую в коленном суставе ногу. Чтобы опереться на нее в момент ходьбы или стояния больной прибегает к дополнительным усилиям, т.е. надавливает в момент опоры на переднюю поверхность бедра. Этим действием он «замыкает» коленный сустав, т.е. ставит его в момент нагрузки конечности в положение полного разгибания и удерживает его рукой в таком положении, что делает нижнюю конечность опороспособной. Если такой коленный сустав при нагрузке «замкнут» не будет, нога в момент опоры немедленно подкосится и больной упадет. Вот почему для выработки плана лечебных мероприятий чрезвычайно важно знать силу, как отдельных мышц, так и их групп, а также силу мышц-антагонистов.