Коленный сустав и движения в нем
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
Строение колена человека
Коленный сустав является одним из наиболее сложных суставов человека. Он состоит из сочленения бедренной, большеберцовой костей и надколенника (чашечки).
Дистальный (нижний, наиболее удаленный от тела) конец бедренной кости представлен медиальным (внутренним) и латеральным (наружным) мыщелками.
Вид коленного сустава спереди (надколенник или коленная чашечка отведена вверх и кнутри).
Проксимальная (верхняя, наиболее ближняя к телу) часть большеберцовой кости также состоит из наружнего и внутреннего мыщелков, между ними — межмыщелкового возвышения, являющегося местом прикрепления крестообразных связок.
Вид коленного сустава сбоку (в сагитальной плоскости через центр сустава).
Мыщелки бедренной и большеберцовой костей разные по форме и не соответствуют друг другу. Для увеличения их конгруэнтности (соответствия) на мыщелках большеберцовой кости располагаются мениски (наружный и внутренний, которые в центральной части фиксированы к межмыщелковому возвышению, а поперечной связкой — друг к другу спереди. С боковых сторон мениски плотно фиксированы к капсуле сустава.
Вид на большеберцовую кость сверху (видны мениски, боковые связки, места прикрепления крестообразных связок).
При движениях в коленном суставе мениски смещаются в передней-заднем направлении, причем наружным мениск менее фиксирован и имеет большую амплитуду смещения, а внутренний — фиксирован больше наружного. Поэтому, при резком движении в коленном суставе наружный мениск благодаря своей подвижности повреждается реже, чем более фиксированный внутренний.
Связки коленного сустава
Основными структурами, стабилизирующими коленный сустав, являются: наружная и внутренняя коллатеральные связки, передняя и задняя крестообразные связки.
Связки коленного сустава.
Каждая из связок имеет разнонаправленный ход волокон и выполняет сложную функцию при разных углах сгибания в коленном суставе, когда разные пучки одной и той же связки укрепляют коленный сустав. Кроме указанных связок в стабилизации коленного сустава принимает участие капсула сустава, илиотибиальный тракт, мыщцы области коленного сустава посредством своих сухожилий. Это — подколенная мышца, четырехглавая, двуглавая мышцы бедра, полуперепончатая, полусухожильная мышцы, трехглавая мышца голени.
Повреждения коленого сустава
Для диагностики патологии коленного сустава помимо клинического осмотра ноги, необходимы рентгенограммы коленного сустава в двух проекциях. При необходимости врач назначает магнитно-резонансную томографию или компьютерную томографию коленного сустава. Ниже представлена магнитно-резонансная томография коленнго сустава (МРТ).
Магнитно-резонансная томография коленного сустава.
Данное исследование позволяет более детально рассмотреть строение колена человека — хрящ бедренной и большеберцовой костей, мениски, крестообразные связки, мышцы и так далее. На рисунке под цифрой 1 представлена бедренная кость, 2 — сухожилие четырехглавой мышцы, 3 — надколенник (коленная чашечка), 4 — связка надколенника, которая от надколенника идет к бугристости большеберцовой кости, 5 — большеберцовая кость, 6 — задний рог мениска (треугольной формы), 7 — трехглавая мышца голени (икроножная головка), 8 — сосудисто-нервный пучок, 9, 10 — мышцы задней поверхности бедра.
Магнитно-резонансная томография — это точное исследование, при котором на пленку или диск записывается множество срезов, проходящих через коленный сустав с шагом 1-1,5 мм. На пленке распечатываются не все срезы, поэтому попросите у врача функциональной диагностики записать исследование на диск.
Какие движения возможны в коленном сустав?
В коленном суставе возможно сгибание и разгибание, а при согнутом под углом 90 градусов коленном суставе — возможно также вращение голени и стопы внутрь и наружу (благодаря в основном подвижным менискам). При полностью разогнутом коленном суставе (нога прямая) коленный сустав является максимально фиксированным.
Таким образом, коленный сустав достаточно сложно устроен, и при травме коленного сустава необходим осмотр нижней конечности врачом травматологом-ортопедом для выявления клинических признаков повреждения внутрисуставных структур, в последующем для уточнения диагноза могут помочь рентгенограммы коленного сустава, магнитно-резонансная или компьютерная томография.
Источник
Коленный сустав (Articulatio genus, Артикуляцио генус) – это сложное костно-хрящевое образование, состоящее из множества различных элементов, благодаря которым, сустав становится подвижным, функциональным и, одновременно, подверженным множествам травм. Давайте разберемся, какое же строение коленного сустава.
Как показывает нам анатомический атлас с фото, коленный сустав по форме является блоковидно-шаровидным. В разогнутом состоянии он работает как блоковидный. Коленный сустав образован тремя костями: дистальный (нижний) эпифиз бедренной кости, проксимальный (верхний) эпифиз большеберцовой кости и надколенник (прим. эпифиз – закругленный концевой отдел трубчатой кости, формирующий сустав).
Суставная поверхность мыщелков (выступов на костном эпифизе) бедренной кости имеет эллипсоидную форму, причем медиальный мыщелок больше, чем латеральный. Форма мыщелков бедренной кости не совпадает с формой мыщелков большеберцовой кости, так как последние имеют иную кривизну. Это несоответствие выравнивается благодаря медиальному и латеральному мениску, который располагается между мыщелками бедренной и большеберцовой костями.
Мениск коленного сустава и суставная капсула
Мениск редставляет собой трехгранные хрящевые пластинки, различные по форме и размеру. Они устроены таким образом, что латеральный (наружный) край утолщен и срастается с суставной капсулой, что демонстрирует рисунок. Медиальный (внутренний) свободный край заострен и обращен в полость сустава. Мениск прикрепляются спереди и сзади к межмыщелковому возвышению большеберцовой кости. Поперечная связка коленного сустава соединяет передние края обоих менисков.
Огромное значение в коленном суставе имеет суставная капсула. Чаще всего она и является причиной болевых ощущений в колене, ограничивающих движение человека (прим. сам сустав в принципе болеть не может, так как там нет нервных окончаний). Как показывает нам картинка, суставная капсула прикрепляется к краю бедренной кости под надмыщелками, к краю большеберцовой кости и надколеннику. К надколеннику она прикрепляется таким образом, что его передняя поверхность оказывается за пределами полости сустава. Структура суставной капсулы: внутри нее имеется синовиальная мембрана, которая выстилается на поверхности сочленяющихся костей до линии суставных хрящей.
Суставная капсула коленного сустава образует ряд синовиальных сумок, которые залегают по ходу мышц и сухожилий, при этом они не сообщаются с самой полостью сустава. Самой крупной сумкой является наднадколенниковая сумка, и располагается она между сухожилием четырехглавой мышцы и бедренной костью.
Связки коленного сустава
Коленный сустав поддерживается связками, которые обычно делят на две группы:
- внекапсульные (связки, находящиеся вне полости сустава);
- внутрикапсульные (связки внутри сустава).
К внешним связкам можно отнести:
- Большеберцовая коллатеральная связка, которая начинается от медиального мыщелка бедренной кости и направляется вниз, срастаясь с суставной капсулой и медиальным мениском, достигая проксимального эпифиза большеберцовой кости;
- Малоберцовая коллатеральная связка, несколько уже предыдущей, идет от латерального надмыщелка бедра вниз и прикрепляется к латеральной поверхности головки малоберцовой кости.
- Связка надколенника. По сути, связка надколенника это продолжение сухожилия четырехглавой мышцы бедра. Сухожилие этой мышцы подходит к надколеннику, охватывает его со всех сторон, и продолжается вниз, достигая большеберцовой кости. Некоторая часть пучков этого сухожилия, которая достигает бугристости большеберцовой кости, называется связкой надколенника.
- Латеральная и медиальная поддерживающая связка. Это также продолжение сухожилия четырехглавой мышцы, но эти пучки направляются от надколенника к наружному и внутреннему мыщелкам большеберцовой кости.
- Поддерживающие связки надколенника. Прикрепляются к надмыщелкам бедренной кости. Исходя из названия, эти связки выполняют важную роль, удерживая надколенник в нужном положении.
- Косая и дугообразная подколенная связка. Косая связка укрепляет задние отделы суставной капсулы и представляет собой часть пучков сухожилия полуперепончатой мышцы. Связка берет свое начало у медиального мыщелка большеберцовой кости к латеральному мыщелку бедренной кости. Дугообразная начинается от внешнего мыщелка бедра и головки малоберцовой кости, прикрепляется к косой подколенной связке и идет дальше к латеральному мыщелку большеберцовой кости.
К внутренним связкам относятся:
- Крестообразные связки. Сюда стоит отдельно выделить переднюю крестообразную и заднюю крестообразную связки. Передняя крестообразная связка коленного сустава берет свое начало с внутренней поверхности внешнего мыщелка бедра, направляется вперед и медиально прикрепляется на переднем межмыщелковом поле большеберцовой кости. Задняя крестообразная связка, наоборот, берет свое начало на внутренней поверхности внутреннего мыщелка бедра, направляется назад медиально и прикрепляется к заднему межмыщелковому полю большеберцовой кости. Регулярные запредельные движения ногами в коленях могут приводить к разрывам крестообразных связок в них.
- Есть еще три связки, относящиеся к менискам: поперечная связка колена, передняя и задняя менискобедренная связка.
Мышцы коленного сустава
Мышцы коленного сустава обеспечивают различные движения в нем, благодаря которому человек обладает способностью передвигаться. При фиксированном бедре, мышцы колена обеспечивают сгибание, разгибание, супинацию и пронацию (вращения) голени, а при фиксированной голени обеспечивают супинацию, пронацию, а также движение вперед и назад бедра.
Сгибание обеспечивается благодаря следующей группе мышц:
- двуглавая мышцы бедра;
- полусухожильная и полуперепончатая мышца бедра;
- портняжная и тонкая мышца;
- подколенная мышца;
- икроножная мышца;
- подошвенная мышца.
Разгибание обеспечивается благодаря следующей группе мышц;
- прямая мышца бедра;
- латеральная и медиальная широкая мышца бедра;
- промежуточная широкая мышца бедра.
Пронация коленного сустава обеспечивается следующими мышцами:
- полусухожильная и полуперепончатая;
- портняжная и тонкая;
- медиальная головка икроножной;
- подколенная.
Супинация коленного сустава обеспечивается двуглавой мышцей бедра и латеральной головкой икроножной.
Вот мы в общих чертах и ознакомились с тем, какая анатомия коленного сустава и что он из себя представляет. А схема его работы и ее подробное описание предложены в следующем видео сюжете.
Источник