Функциональная анатомия 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:
- 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.
- 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.
- Пронация — движение ноги внутрь. Ограниченное «заваливание» голени к внутренней оси обеспечивается подколенной, полусухожильной, тонкой, портняжной, полуперепончатой, а также медиальной головкой икроножной мышцы.
- 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.
Источник
Функциональная анатомия коленного сустава. ОсобенностиКолено является сложным и часто травмируемым суставом, повреждения которого во многих случаях диагностируют ошибочно, что приводит к недопустимой задержке начала лечения. Точная диагностика повреждений колена требует детального знания его анатомии. В этой главе основной акцент сделан на описании анатомии колена с последующим обсуждением повреждений мягких тканей этой области. Поражения коленного сустава систематизированы по анатомическому принципу на заболевания поверхностных образований, повреждения мышц, повреждения связок и менисков. При угле сгибания 90° расслабление связок максимальное, допускающее ротацию 40°. Поверхностные анатомические образования, включая крупные мышцы, окружающие коленный сустав, хорошо видны и легко пальпируются. При разогнутом коленном суставе можно увидеть и прощупать массивную, доминирующую медиальную широкую и меньшего размера латеральную широкую мышцы. При разгибании в коленном суставе медиальная широкая мышца смещает надколенник кнутри, предотвращая таким образом его подвывих или вывих. Портняжная, тонкая и полусухожильная мышцы пальпируются медиально у места их общего прикрепления к большеберцовой кости, что называют «гусиной лапкой». Латерально можно пропальпировать подвздошно-берцовый тракт и сухожилие двуглавой мышцы бедра. Кости коленного сустава также можно пропальпировать. Надколенник и его сухожилие пальпируют по передней поверхности коленного сустава. Медиально определяют площадку внутреннего мыщелка и внутренний мыщелок бедра. Бугорок приводящей мышцы находится кзади от внутреннего мыщелка бедра, где его можно прощупать. Суставную щель определяют, отыскав естественные вдавления медиальнее и латеральнее сухожилия надколенника при согнутом коленном суставе. Эти углубления лежат над суставными поверхностями.
Связка надколенника прикрепляется к бугристости большеберцовой кости, которая легко пальпируется. Наружная площадка большеберцовой кости располагается кнаружи от бугристости. Сзади и латеральнее площадки, чуть ниже наружного мыщелка бедра, пальпируют головку малоберцовой кости. Медиальный мениск пальпируют по внутренней линии сустава (в месте указанного выше вдавления) в положении внутренней ротации и легкого разгибания коленного сустава. Латеральный мениск пальпации недоступен, хотя его повреждение вызывает болезненность по линии суставной щели. Наружную коллатеральную связку, а иногда и общий малоберцовый нерв удается прощупать, если больной сидит, скрестив ноги, с коленными суставами, согнутыми до 90°. Мениски коленного сустава при разгибании смещаются кпереди. Медиальный мениск менее подвижен из-за своего прикрепления к внутренней коллатеральной связке.
Опорные структуры, окружающие коленный сустав, можно разделить на две группы: статические (связки) и динамические (мышцы) стабилизаторы. В свою очередь статические стабилизаторы целесообразно подразделить на внутренние, наружные и задние. Внутренним статическим стабилизатором является большеберцовая коллатеральная связка. Это образование, заключенное в капсулу, также известно как поверхностная большеберцовая коллатеральная связка, являющаяся первичным внутренним стабилизатором, препятствующим вальгусному или ротационному воздействию. Данная связка прикрепляется к внутренним мыщелкам бедренной и большеберцовой костей. Глубокая часть связки, называемая внутренней капсульной связкой, прикрепляется к медиальному мениску, разделяясь на менискоберцовый и менискобедренный компоненты.
Большеберцовая коллатеральная связка также может быть разделена на передний, средний и задний компоненты. Задний компонент сливается с косой подколенной связкой. Сухожилие полуперепончатой мышцы прикрепляется к косой подколенной связке, увеличивая стабильность и мобильность этой связки кзади, так же как и медиального мениска при сгибании. Задний статический стабилизатор — это задний отдел суставной капсулы, который фактически представляет собой продолжение внутренней капсульной связки. Задний капсульно-связочный аппарат натянут в положении разгибания и является первой линией защиты от передневнутренней и передненаружной ротационной нестабильности [5].
«Гусиная лапка», динамический стабилизатор, представляет собой образование, состоящее из слияния сухожилий тонкой, портняжной и полусухожильной мышц. Это сухожилие стабилизирует коленный сустав, предохраняя его от чрезмерных ротационных и вальгусных движений. Полуперепончатая мышца, динамический стабилизатор, внизу имеет три пучка, способствующих стабилизации коленного сустава. Косая подколенная связка натянута от сухожилия полуперепончатой мышцы к заднему отделу капсулы (задняя косая связка) и при напряжении натягивает ее. Это сухожилие также прикрепляется к заднему рогу внутреннего мениска, при сгибании смещая его назад. Последний участок сухожилия прикрепляется к внутреннему мыщелку большеберцовой кости, способствуя сгибанию и внутренней ротации колена. Сухожилие двуглавой мышцы прикрепляется к головке малоберцовой кости латеральнее места прикрепления наружной коллатеральной связки. Двуглавая мышца обеспечивает стабильность снаружи и способствует сгибанию и наружной ротации в коленном суставе. Подколенная мышца располагается сзади, прикрепляясь своим сухожилием, которое имеет форму буквы Y, и называется дугообразной связкой. Одна ножка связки прикрепляется к наружному мыщелку бедра, другая — к головке малоберцовой кости. У места их соединения другая ножка прикрепляется к задней части наружного мениска, обеспечивая подвижность его кзади при сгибании. Анатомия коленного сустава на препарате трупа разбирается Здесь — Также рекомендуем «Травмы поверхностных образований коленного сустава. Диагностика и лечение» Оглавление темы «Заболевания бедра»:
|
Источник
Самым большим и сложным по структуре считается коленный сустав. Именно это сочленение имеет наибольшую амплитуду движения при ходьбе и подвергается большой функциональной нагрузке и давлению. Образуют сочленение большеберцовая кость и бедро, покрытые надколенником. Внутри сустава содержатся многочисленные соединительнотканные структуры, действующие как амортизаторы. Из-за высокого уровня нагрузки, коленное соединение наиболее подвержено механическим травмам и заболеваниям. Для точного диагноза изучается проекция колена на рентгене, КТ, МРТ и результаты других обследований.
Анатомия и строение
Коленный сустав относится к сложным и комплексным сочленениям. Сочленение представляет собой мыщелковое устройство, в его структуре присутствует головка по форме округлого элипсовидного отростка. Колено устроено так, что мышцы спереди отсутствуют, а позади формируют ромбовидное углубление, где проходят нервные пучки и сосудистые сети. Анатомия коленного сустава включает мыщелки бедра, верхнюю поверхность большеберцовой кости и коленную чашечку, располагающуюся в передней области.
Большеберцовое плато формируют боковой и медиальный мыщелок, верхняя сторона большеберцовой кости. В состав сочленения входит особенная деталь — сесамовидная кость надколенник. Строение колена человека содержит слой хряща, который служит амортизатором и снижает трение при передвижении. Сверху скелет колен покрывает собственная фасция. Поражение коленки — тяжелая травма, которая исключает нагрузку на ногу в целом.
Норма толщины хрящей коленного соединения — 5 мм.
Вернуться к оглавлению
Топография связок колена
Связочный аппарат сочленения позволяет стабильно удерживать конечность в определенном положении.
Надколенник и квадрицепс связаны сухожилием, которое продолжается связкой коленной чашечки. Связки надколенника обеспечивают стабильность костей относительно друг друга во время движения и не позволяют смещаться слишком сильно. Крестообразные связки размещаются внутри коленного сочленения. Для предотвращения смещения голени вперед, передняя область большеберцовой кости скреплена с бедром волокнами передней связки.
Пучки задней крестообразной связки колена не позволяют икре слишком сильно смещаться назад. В результате разрыва этих структур блокируются произвольные движения поврежденной ноги, например, левой. Хрящевыми структурами разделяется бедренная кость от большеберцовой. Каждая из них в разрезе выглядит как серповидный трехгранный диск. Внутрисуставные мениски равномерно распределяют вес человека и стабилизируют коленки.
Вернуться к оглавлению
Капсула сустава
Фиброзная соединительная ткань покрывает коленный сустав и защищает его от повреждений и проникновения патогенных агентов. Основная функция суставной капсулы — защита. Поскольку уровень натяжения плотного футляра невысокий, движение осуществляется во всех плоскостях. Топографическая анатомия сумки:
- Синовиальный шар — внутренний, выстилает сочленение изнутри и продуцирует синовию. Смазка питает хрящ. Оболочка увеличивает подвижность сочленения и обеспечивает защиту коленок от механических воздействий. Слой образован ворсинками.
- Фиброзный капсульный шар покрывает снаружи коленный сустав.
Вернуться к оглавлению
Синовиальные сумки
У сочленения есть несколько синовиальных сумок, помогающих работе мускулатуры конечности.
Щелевидные пространства, сформированные суставной оболочкой, содержат в себе смазку. Сумки суставной щели причисляют к вспомогательному аппарату мышц. Выделяют следующие сумки коленного сустава, такие как:
- надколенниковая — щель расположена между бедренной костью и сухожилием;
- поднадколенниковая имеется под надколенником;
- преднадколенниковая — можно найти между кожей и надколенником;
- «гусиная лапка» локализуется между волокнами полуперепончатой и икроножной мышц;
Вернуться к оглавлению
Эпифизы костей
Дистальный конец бедра сверху, а эпифиз большеберцовой кости снизу формируют колено. Поверхности максимально соответствуют друг другу, что обеспечивает возможность движения. Утолщения бедра выпуклые, а мыщелки большеберцовой — вогнутые. Однако, поскольку концы не полностью идентичны, между ними расположены мениски. Суставные поверхности покрыты хрящом гиалинового типа. Гладкость коллагена обеспечивает низкий коэффициент трения костей друг о друга и предотвращает механические повреждения и износ.
Вернуться к оглавлению
Кровеносные сосуды и нервные окончания
Кровоснабжение колена обеспечивается сосудистой сетью, которую формируют бедренная, глубокая феморальная, передняя большеберцовая и подколенная артерии. Всего описано 13 сетей сустава. Пронизывая шары фасции, в суставную сумку проникают ветви артерий. Бедренно-подколенный канал (также его называют Гюнтеров канал) является местом прохождения сосудисто-нервного пучка. Поверхностное кровоснабжение хорошо развито на передней стороне, где сосудистый круг образуется ветвями добавочной и большой подкожной вены. Кровеносные сосуды колена сообщаются в 60%.
Сочленение имеет развитую сеть нервов.
Иннервация колена обеспечивается седалищным и ветвями подколенного нерва. Они проводят все виды чувствительности в спинной мозг. Большеберцовая ветвь проходит на дне подколенной ямки, которая имеет ромбовидные очертания, а пучок малоберцовой находится на передней поверхности. Нервные окончания проходят вдоль краев хрящей.
Вернуться к оглавлению
Полость сустава
Внутреннее пространство коленного сустава — замкнутая полость. Нормальный объем составляет при сгибе — около 35 мл, однако в движении увеличивается до 200 мл. Стенками щели служит синовиальная оболочка, стороны бедра и большеберцовых костей. Полость разделена на сообщающиеся камеры, формирует завороты коленного сустава и верхний и нижний этажи, которые сообщаются через щели в центре.
Вернуться к оглавлению
Мышцы коленна
Мышечный каркас коленного сочленения устроен следующими классами:
- сгибатели;
- разгибатели;
- приводящие.
Квадрицепс относится к группе разгибателей и поднимает ногу вверх. Его продолжение — связка колена.
Вернуться к оглавлению
Функции коленного сустава
Сочленение имеет большую амплитуду сгибания и разгибания.
Движения коленного сочленения делаются в таких плоскостях, как:
- вертикальная — разгибание и сгибание;
- фронтальная — выведение;
- горизонтальная — физиологические движения делаются исключительно при согнутой ноге;
- ротация.
Амплитуда подъема, представлена в таблице:
| Тип движения | Норма угла наклона, ° |
|---|---|
| Сгиб | 40 |
| Разгибание | 180 |
| Ротация | 40 |
Колено работает только при слаженном функционировании всех элементов. Динамическим стабилизатором надколенника выступает квадрицепс, который разгибает ногу. Полусухожильная и полуперепончатая мышца предупреждает развитие синдрома переднего выдвижного ящика, защищает мениски и заднюю область фиброзной сумки. Хрящевые диски плотно сращены со связками, что усиливает капсулу на задней стороне и препятствует чрезмерному воздействию вращательных усилий. Крестовидные связки, производящие движения во фронтальной плоскости, обеспечивают качение и скольжение при сгибе. Медиальная боковая связка стабилизирует колено при отведении, а латеральная предупреждает чрезмерное расширение суставных щелей.
Вернуться к оглавлению
Частые болезни, их причины и проявления
Разрыв связок – одна из частых травм сочленения.
Самые часты патологии колена — травмы из-за чрезмерного действия механических факторов и дегенеративные изменения. Сюда относят переломы, разрывы связок и сухожилий, артрозы. Благодаря функциональным особенностям чаще всего повреждается не латеральный, а медиальный мениск. Проявляются травмы болью в покое и при движении, отечностью области, локальным покраснением кожи. При разрыве связок или менисков, появляется ограниченность движения в определенной плоскости и синдром «выдвижного ящика», когда голень возможно сместить вперед или назад.
К воспалительным патологиям, которые развиваются из-за действия патогенных агентов, относят артриты, бурситы, артрозы и другое. Иногда болезни могут быть результатом действия микроорганизмов, аутоиммунных процессов, нарушения метаболизма или развиваться на фоне травм. Нередко внутренние поражения вызывают скопление жидкости в суставе. Кроме локальных изменений (боли, припухлости, красноты, отечности), возникают и системные проявления в виде лихорадки, упадка сил и утомляемости. Специфические заболевания имеют свои характерные проявления.
Вернуться к оглавлению
Диагностика
Во время консультации у хирурга или ортопеда, доктор расспросит пациента о течении патологии, проведет визуальный осмотр и пальпацию. Помощь в постановке диагноза и подборе терапии оказывает дополнительное лабораторное и инструментальное обследование:
Забор пунктата – важное исследование, необходимое для постановки правильного диагноза.
- Пункция внутрисуставной жидкости позволяет оценить ее количество, макро- и микроскопические особенности, наличие специфических маркеров заболеваний.
- Рентген. Лучевая диагностика суставов в передней и боковой проекции подтверждает переломы, разрушения. На рентген-снимках изучается высота стояния надколенника для оценки состояния связок.
- Для подтверждения накопления жидкости проводят УЗИ.
- При дуплексном сканировании оценивается кровеносная сеть колена.
- Цифровое КТ проводится, если подозревается повреждение мягких тканей.
- Структура костей изучается на МРТ.
- С целью оценки нервной проводимости работы мышц назначается электромиография.
- В редких случаях проводится осмотр сустава во время артроскопии.
- При подозрении на злокачественные образования проводится забор тканей на биопсию.
Вернуться к оглавлению
Ориентировочное лечение
Купирование состояния зависит от основной патологии. При воспалительных заболеваниях лечить следует антибиотиками, гормональными препаратами и НПВС. Артрит ревматоидной этиологии можно вылечить только базисной терапией. При развитии дегенеративных разрушений подбираются хондропротекторы, и в полость соединения вводят препараты гиалурона.
Строение коленного сустава важно учитывать при удалении патологических включений. Хирургическая коррекция назначается при переломах и разрывах соединительнотканных элементов. Злокачественные процессы излечиваются химио- и лучевой терапией. Функциональное лечение коленного сустава и послеоперационная реабилитация включает ЛФК, тейпирование, методы физиотерапии, использование ортопедической обуви и коррекцию массы тела.
Источник