Коленный сустав движения по осям

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.

Коленный сустав (лат. Articulatio genus).

Общее о бедренной и большой берцовой кости

Коленный сустав состоит из подвижного соединения бедренной и большой берцовой костей (рис. 228).

Первая является самой длинной костью нашего тела, длина которой имеет большое влияние на
общую величину нашего тела и на пропорции. Она представляет собой спирально закрученную
палку конструкции готического контрфорса (перенос тяжести тела на вертикаль). При взгляде
со стороны она имеет полое спиралеобразное тело в форме S. Ее ближайший к туловищу конец
(верхний) соединяется с ним через шейку бедра шарообразной головкой, образуя тазобедренный
сустав. В месте перехода от тела бедренной кости к шейке образуются два важных выступа
(место прикрепления боковых мышц), большой и малый вертел (oт лат. Trochanter major et minor).
Нижний конец бедренной кости расширяется до трапециевидной формы. Суставное тело
образовано в своей массе двумя суставными валиками (мыщелками), которые разделяет
небольшой углубленный промежуток.

Большеберцовая кость имеет протяженную клинообразную форму, ее тело (ствол) — треугольный
поперечный срез. Близкий к туловищу верхний конец выступает, как голова колонны над стволом,
в качестве капители большеберцовой кости и представляет собой наклонную плоскость для
мыщелков бедра (Tuberositas tibiae — бугристость большеберцовой кости) как место крепления
разгибателя колена.

Клиновидное умеренное сужение тела кости по направленно к голеностопному суставу заканчивается
каплевидным окончанием (внутренняя лодыжка = малоберцовая кость). Внутренняя сторона
большеберцовой кости покрытa только кожей (следующие подробности и наименования можно
рассмотреть на рис. 228; мы упоминаем малоберцовую кость в связи с
построением голеностопного сустава).

Колено и его функции

Колено делит длину всей ноги на две почти равные части и благодаря сгибанию помогает
преодолеть сопротивление земли, приближать центр тяжести опоры, сидеть на коленях, на
корточках и через растяжку поддерживать равнозначные функции бедренного и голеностопного
суставов. Сгибание укорачивает маятник ноги и вместе с этим увеличивается частота
колебания, напоминая скольжение по земле во время шага.

Составные части, строение и конструктивная форма (рис. 229, 229/1)

В образовании конструктивной формы принимают участие различные составные части.

Парные валики бедренной кости (мыщелки) участвуют сообща, как горизонтально расположенный
цилиндр с поперечной осью, имеющий функции сгибания — разгибания в направлениях этой плоскости.
Выступ валиков (мыщелков бедренной кости), расположенный впереди, вытянут по всей плоскости
соприкосновения с большеберцовой костью, расширяет и синхронизирует (одновременно) небольшую
углубленную канавку, создавая поверхность скольжения надколенника
(от лат. Facies patellaris — коленная чашка). Выступающие части обоих валиков закругляются
спиралевидно друг к другу.

Капитель (суставная поверхность для соединения с бедренной костью) большеберцовой кости
представляет собой две вогнутые овальные впадины на плоскости (Eminentia intercondylaris —
возвышение между мыщелками большеберцовой кости — шероховатость), которые отделены друг
от друга плоским конусообразным возвышением. Конус проникает внутрь смежного пространства
этих мыщелков (Fossa intercondylica — межмыщелковая ямка бедренной кости) и помогает
обеспечивать движение. Крестообразные связки (в смежном пространстве мыщелков), и внутренняя,
и внешняя боковые связки фиксируют сустав. Последние ослабевают при наклоне и этим
дают колену свободное вращение (наружное вращение голени). Неконгруэнтность
(недостаточное совмещение) суставных поверхностей устраняется серповидными волокнистыми
хрящами (Менисками).

Коленная чашка (надколенник) представляет собой короткую щитообразную выпуклую кость
в виде обточенного треугольника, вершина которого находится чуть выше центра суставной щели.
Ее задача заключается в связи, объединении между собой сухожилий разгибателей коленного
сустава с лицевой стороны (выступающая вперед часть) при согнутом колене. Надколенник
через прямую связку коленной чашки (в составе синовиальной оболочки коленного сустава)
соединяется с бугристостью большеберцовой кости. Это переносит усилие разгибателя на
большеберцовую кость.

Несовершенное совмещение суставных тел влечет за собой дифракцию (выгиб), вследствие чего
открывается полость сустава (отсюда травмы в спорте!) (рис. 237 а, б).

При стоянии на ногах под связкой надколенника и ниже ее скапливается подкожная жировая ткань
(Corpus adiposum infrapatellare — поднадколенниковое жировое тело) (рис. 238),

особенно у женщин, которая, тем не менее, может перемещаться во внутреннее пространство
сустава (отсюда резкое подчеркивание коленной чашки) (рис. 246).

Как только колено начинает распрямляться, суставные валики (мыщелки) тотчас же выдвигают
жировую подушечку, что предохраняет капсулу от ущемления.

Рис. 229 представляет последовательность развития элементарных составных частей конструкции и
формы с их дифференциацией. Он в упрощенной форме показывает функциональные и
конструктивные изменения, чтобы облегчить бесконечную работу по представлению.

Колено — это
основной вопрос в изучении предмета анатомии, и он должен пониматься всесторонне.

Механика и пластика кленного сустава

Сгибание и разгибание коленного сустава происходит вдоль поперечной оси, благодаря
пересечению боковых и крестообразных связок (рис. 229/1, 231).

Из максимально возможных 180°, колено из-за наличия мышц можно согнуть только
на 130° (рис. 229/2 а).

Вместе с тем полный объем движений механизма сустава можно достичь с помощью других сил
(собственно вес тела при опоре на колени, сидя или на корточках, а также с помощью рук)
(рис. 229/2 а, б, в), и всего лишь 20° при пассивном сгибании.
При этом механические процессы происходят следующим образом:

а) отклонение тела бедренной кости назад с изменением местоположения оси
валика (мыщелка) (рис. 230 а, б);

б) начинающееся торможение переката с пятки на носок (благодаря вмешательству
крестообразной связки), уменьшая внутрисуставное движение при повороте вокруг
собственной оси. Это замедление движения (под действием крестообразных связок)
при снижении местного движения и вращения следует понять со всех сторон (рис. 229/1, 230 в);

в) завершение изменения в расположении оси, вокруг которой совершается поворот, чтобы
не защемить суставную поверхность большеберцовой кости (рис. 229/2 б, 230 г, 233).

Вместе с тем суставные поверхности находятся на расстоянии друг от друга. Мыщелки бедренной
кости отчетливо выделяются. Коленная чашка как бы погружена вглубь, ее контуры становятся
менее отчетливыми. Весь мощный, имеющий грани, как у куба, сустав колена подчеркнут
коленной чашкой, которая углубляется вовнутрь и при этом выступает прямая связка
надколенника (рис. 235, 236).

Дополнительная внешняя ротация (рис. 240) бедра, в отличие от более жестко посаженной голени,
возможна потому, что в коленном суставе поворот вокруг вертикальной оси происходит
только в связи с тем, что во время сгибания колена ослабевают боковые связки.

Поворот кнаружи в пять раз больше, чем ротация вовнутрь. Смысл механического процесса
состоит в том, чтобы предоставить право ступне при передвижении на коленях
(например, при ползании) находить благоприятные возможности опоры для тела.

Форма и вид корреляционных связей в коленном суставе (рис. 231, 232)

Из-за больших нагрузок, производимых собственным весом всего тела (смотри раздел 5.2),
колено статично зафиксировано не только спереди, но и по бокам, что очень практично.
Прежде всего это видно во взаимном продолжении ширины бедренной и большеберцовой кости.
Они соединены внутренней связкой, которая на рис. 231 б сделала их заметными через
утолщение линий. Так, например, на рис. 231 б эта взаимосвязь выражена, как цепь
корреляционных точек, данная в цифровой последовательности: 1 и 1′ должны показать
точки начала цепи. Из этого относительно узкого места несущие линии расходятся лишь
незначительно, ввиду статической необходимости. Они выделяются вперед точно в направлении
середины обоих суставных мыщелков и входят над межмыщелковым возвышением большеберцовой кости.
В точках 3 и 3′ фиксируются статично и неподвижно. Точки 1-2-3-4 и 1′-2′-3′-4′ корректируют
друг друга и также статичны. Но так как суставы соответствуют высоким динамическим требованиям,
то нельзя их ограничивать узким пространством:
колено расслабляется, колеблясь от 2 и 2′ до 3 и 3′ очень широко. В статичном положении
коленный сустав расслаблен и очень сильно выделяется, тем самым возвращаясь к своему
нормальному состоянию при освобождении от нагрузки.

Какие направления и силы взаимосвязаны, наглядно демонстрируют оставшиеся рисунки на этой схеме.
Насколько велико участие скелета колена в формировании его пластики, мы можем понять из
рисунков (рис. 232-234).

ОБОБЩАЮЩИЙ ОБЗОР

1. Отдельные участки нижних конечностей человека соответствуют задним конечностям животных:
таз, бедро, голень (большеберцовая и малоберцовая кости) и ступни (предплюсна, плюсна и фаланги).

2. Нижние конечности человека отличаются от задней конечности животного следующими важными
признаками:

а) таз это опора для тела, расположенного вертикально, основа и защита для внутренних
органов, формирующая объем и одновременно являющаяся местом основания прикрепления
многочисленных мышц;

б) бедро и голень, соединяясь в колене, образуют ровную, прямую ногу, подобную колонне:

в) нога — самый длинный маятник, создающий большую длину шага:

г) стопа касается всей своей подошвой земли. Ее задача состоит в том, чтобы принимать
нагрузку и отталкивать ее с помощью эластичного и упругого свода стопы.

3. Скелет ноги содержит три основных сустава с различной степенью двигательной способности:

а) тазобедренный сустав, расположенный близко к туловищу, обладает тремя осями основных движений:

— поперечная ось: сгибание-разгибание (поворот вперед — поворот назад);

— сагиттальная ось: приведение-отведение (аддукция-абдукция);

— продольная ось: поворот вовнутрь — поворот кнаружи (вращение вовнутрь — вращение кнаружи).

Группы мышц также относятся к аналогичным осям;

б) коленный сустав, приблизительно посередине между тазобедренным суставом и стопой,
имеет две оси с двумя основными движениями:

— поперечная ось: сгибание (поворот назад) — разгибание (выпрямление);

— продольная ось: вращение вовнутрь и кнаружи в согнутом положении.

4. Основные задачи коленного сустава:

а) участие в подвижности всей ноги для преодоления препятствий на земле;

б) увеличение силы сопротивления через сгибание и разгибание. Приближение или
отдаление от центра тяжести — от земли или к земле;

в) уменьшение маятника ноги для быстрого бега;

г) упругость при столкновении с землей (прыжок);

д) способность к разгибанию согнутой ноги (мышцы-разгибатели).

5. Строение коленного сустава:

а) тело сустава (мыщелки бедренной кости и суставная поверхность большеберцовой кости),
которые не полностью совпадают;

б) подвижные мениски, увеличивают конгруэнтность сочленяющихся поверхностей;

в) связки. Боковые связки препятствуют растяжению, крестообразные — ограничивают
прежде всего внутреннюю и внешнюю ротацию в состоянии покоя;

г) коленная чашка, направляющая нагрузку на суставную поверхность и располагающаяся
в толще сухожилия четырехглавой мышцы (квадрицепса);

д) связка надколенника (коленной чашки) доходит до бугристости большеберцовой кости;

е) жировая подушка, находящаяся рядом со связкой надколенника препятствует
зажиманию суставной капсулы (рис. 237).

6. Механизм коленного сустава позволяет делать активное сгибание на 130°, а также сжатие
(сдавливание) угла еще на 50° (рис. 239 а), пассивное же сгибание на 150°,
и дальнейшее сжатие угла до 30° (рис. 239 б).

При этом возможно сначала вращение бедра
у его основания, а затем вращение только вокруг поперечной оси валика (мыщелков)
бедренной кости. Поворот во-внутрь голени во время сгибания практически незначителен,
чем при повороте наружу.

Сайт как научиться рисовать