Коленный сустав как работает

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.

Одну из самых сложных и прочных анатомических конструкций в организме имеет коленный сустав, который очень важен для нормальной двигательной активности человека. И именно сложное строение помогает колену выдерживать большие нагрузки. Коленный сустав постоянно напряженно работает и поэтому быстрее подвергается износу, по сравнению с другими суставами.

Анатомия сустава колена

Благодаря коленям человек может бегать, прыгать и ходить. Анатомическое строение коленных суставов особенное и сочленение очень уязвимо. На него приходится большая нагрузка. Этот сустав состоит из множества различных элементов. И если хотя бы один выходит из строя, нарушается работа всего колена. К элементам анатомии колена относятся:

• хрящи;
• мышцы;
• кости;
• сосуды;
• нервные волокна.

Костный аппарат поддерживается соединительными тканями, а для укрепления необходимы и связки.

Кроме того, в коленном суставе есть такие элементы:

• две кости;
• два мыщелка;
• чашечка.

Устройство сустава в колене человека очень сложное, все части плотно взаимодействуют друг с другом.

О том, как коленный рефлекс помогает в диагностике, читайте тут.

Структуры

Специфическое соединение помогает колену нормально работать, позволяет колену делать разные движения:

• вращательные;
• скользящие;
• разгибательные и сгибательные;
• перекатывающие.

Скользящее и перекатывающее движение необходимо для смягчения сильных ударов, например, при прыжках. При таких нагрузках мягкие ткани не могут справиться с работой.

Последний вид движений – это смещение разных частей, которые помогают уменьшить нагрузку, если возникает неправильное движение коленом. Это своеобразные амортизаторы, помогающие ногам испытывать всевозможные нагрузки.

Для чего нужны хрящи?

Изнутри колено выслано хрящами, они смягчают трение, защищают кости от преждевременного износа. Хрящи нужны для того, чтобы сустав нормально питался. Хрящи поглощают питательные вещества из тканей, расположенных рядом с коленом и синовиального мешка. И после этого насыщают кости полученными ценными веществами.

Главный элемент аппарата – менисковые хрящи, которые имеют форму серпа. Их функция заключается в защите сустава при воздействии силы удара (прыжки), увеличении силы, которая нужна для опоры и предупреждении излишней подвижности. То есть, благодаря этому важному хрящу вся конструкция защищена от различных ушибов и других повреждений.

Связочно-сухожильная система

Сустав имеет также связочный аппарат, входящий в строение коленного сустава:

1. Внутренние – находятся в полости сустава.
2. Наружные – окружают сустав.

Функция связочного аппарата – соединение всех частей колена в одно целое и стабилизация колена. Без поддержки определенных мышц важный сустав не будет правильно работать. Поэтому мышцы тоже важны.

Факт! Микротравмы связок называются тендинозы.

Впереди и сзади есть связки, которые расположены в полости самого колена и помогают ему не смещаться. Однако все работает правильно, только если движения колена происходят в привычных возможностях. Если происходит слишком резкое движение, превышающее обычную амплитуду, то возникает нарушение – разрыв связок.

Капсульная часть сустава

Функцией этой части колена является защита. Она оберегает колено от внешнего воздействия. Внутри капсула покрыта мембраной. Натягивается суставная сумка не очень сильно, поэтому двигательная активность колена возможна в разных плоскостях. Сзади капсула немного толще и там много отверстий, через которые проходят кровеносные сосуды.

Можно выделить две оболочки в капсуле. Без этих двух оболочек колено не сможет нормально двигаться.

Синовиальная и фиброзная оболочка

Первый вид оболочки – одна из самых важных структур колена. Она выстилает колено изнутри и вырабатывает специальную жидкость. Она закрывает все части колена и необходима для выполнения следующих функций:

1. Производит специальную жидкость, которая необходима для смазки сустава и обеспечения его подвижности.
2. Защищает колени от воспаления, которое может развиваться вследствие инфекций или других заболеваний.
3. Доставляет питание хрящам и связкам, так как сама оболочка богата сосудами и хорошо снабжается из кровотока.

Завороты коленного сустава находятся там, где оболочка крепится к кости, их – всего тринадцать. Они помогают суставу двигаться в нужном направлении, а также вырабатывать определенное количество жидкости. Завороты коленного сустава и полость – это одно целое. Такое сложное строение обеспечивает подвижность самому большому суставу.

Фиброзная выстилает капсулу сустава снаружи, а ее основной компонент – коллагеновое вещество, которое отвечает за эластичность. Она крепится на большеберцовой кости, достигая бугристости. Фиброзная оболочка прочно крепится к краям надколенника. Она очень плотная и прочная, образована эта оболочка из плотной волокнистой ткани. И эта оболочка тоже выполняет оборонительную функцию, а также позволяет колену двигаться.

Мышечный аппарат

Мышцы коленного сустава тоже необходимы для нормальной работы колена. Без этих мышц сустав не сможет действовать:

1. Самая выдающаяся мышца колена – четырехглавая. Она расположена впереди бедра и присоединяется к чашке, а также к другой кости.
2. Есть еще одна мышца – портняжная. Она расположена вокруг чашечки и фиксируется на большой берцовой кости. Эта мышца помогает двигаться назад и вперед.
3. Двусуставная мышца помогает портняжной. Она начинается у лобковой части. Эта очень тонкая мышца.

Кроме того, колену необходимы полусухожильные и подколенные мышцы. Они находятся под суставом и помогают ему сгибаться и вращаться.

Интересно! Портняжная мышца – самая длинная мышца тела человека.

Заболевания коленей

Артроз этого сустава может возникать из-за недостаточной активности, лишнего веса и других проблем, когда метаболизм нарушен. Влияет также возраст, чаще всего страдают люди после сорока лет. Однако болезнь молодеет и проявляется иногда в 20-25 лет. Это заболевание представляет собой деформацию и разрушение хрящей. При этой болезни появляются боли различного характера и силы, могут появиться и осложнения.

Артрит протекает очень медленно, проявляется болями, воспалением и опухолью в колене. Также при артрите могут беспокоить жар и лихорадка, область сустава может краснеть. Причиной обычно являются различные инфекции или перенесенные заболевания. Различают три вида болезни:

• реактивный;
• ревматоидный;
• артрозо-артрит.

Мениск – это самый уязвимый хрящ, именно его разрыв является самой частой травмой колена, а также нарушить его функцию могут изменения в структуре из-за недостатка питательных веществ. Причиной разрыва мениска может быть:

1. Удар по самому колену, например, падение на твердую поверхность
2. Одновременный поворот и нагрузка, например, катание на коньках.
3. Большие компрессионные нагрузки – прыжок с большой высоты.

Активное кровообращение в синовиальной оболочке нужно для нормальной работы колена, но это же свойство делает ее уязвимой. Микробы, которые попадают в полость сустава из-за царапин или порезов, способны вызвать воспаление этой оболочки. И такое воспаление называется синовит, характеризуется опухолью и болью.

Возникнуть он может из-за травмы. Если в результате в полость сустава происходит кровоизлияние. А еще болезнь может возникнуть без причин. Поэтому если беспокоит боль в колене, и при этом нет каких-то определенных причин (инфекции, травмы), это может говорить о возникновении синовита, если, конечно, об этом свидетельствуют симптомы.

Бурсит

Бурсит – еще одна частая болезнь колена. Это воспаление синовиальных сумок. Чаще всего такое заболевание бывает у спортсменов из-за частых травм. Но бурсит могут вызвать также инфекции и другие болезни коленей (например, артрит). Характеризуется болезнь краснотой и припухлостью сустава, конечно, беспокоят боли и ограничивается подвижность колена.

Нюанс! При болях в коленях надо обращаться к травматологу или терапевту. А эти врачи в свою очередь направят к другим специалистам или будут лечить сами.

Хондроматоз

Заболевание, при котором перерождаются часть синовиальной оболочки в хрящевую, называется хондроматоз. Оно еще недостаточно изучено, поэтому точно назвать причины болезни нельзя. Однако связь между регулярными травмами и хондроматозом существует. Эта болезнь может развиться из-за того, что синовиальная оболочка не получает достаточно питания, повлиять на это могут травмы.

Тендинит

При постоянных микротравмах связок может развиться тендинит и периартрит. Первое заболевание – это воспалительный процесс в связках. А второе появляется, если воспаление связок переходит к другим частям колена. Оба заболевания могут привести к частичной обездвиженности ног, и, конечно, способны вызвать боль и опухоль на месте повреждения.

Тендиноз

А вот при тендинозе поражаются сухожилия и ткани, что наиболее характерно для спортсменов. Связано это с повышенной нагрузкой и частыми микротравмами колена. Болезнь развивается по 4 стадиям, сопровождается болью и припухлостью. Может начаться гиперемия, ограничение ротации. Терапия консервативная, включает использование обезболивающий и противовоспалительных препаратов. Эффективна ЛФК и физиопроцедуры. И только на 4 стадии требуется хирургическое вмешательство, так как осложнением здесь выступает полный разрыв связок.

Наиболее распространенные нарушения суставов – это травмы. Они могут быть легкими – ушибы, например, частые или тяжелые – переломы костей, разрыв связок. Они могут привести ко многим проблемам с коленями. Поскольку коленный сустав является очень уязвимым суставом, необходимо беречь его и при любых неприятных симптомах обращаться к доктору для обследования и назначения определенной схемы лечения.

Диагностика проблем с коленными суставами

Как проходит диагностика этих заболеваний? Конечно, самое первое, что делает врач – опрашивает пациента и осматривает поврежденный коленный сустав. Кроме того, доктор назначает различные анализы, которые помогут пролить свет и найти причину, поставить диагноз и выбрать необходимое лечение, позволяющее вернуть коленный сустав в нормальное состояние и избежать осложнений.

Вот основные методы обследования:

1. Общий анализ крови и биохимия – позволяет выявить отклонения в количестве белков, лейкоцитов, СОЭ.
2. Рентген – фото костей проводят обычно для выявления специфических изменений в костях.
3. Микробиологическое исследование – проводится не всегда, а при подозрении на определенные болезни (например, артрит).
4. Пункционная биопсия кости – проводят, если предполагают туберкулез кости.
5. Пункция сустава – для его проведения игру вводят в жидкость и забирают ее часть, исследуют на белок и кровяные тельца.

Что еще делают при обследовании? Специалист может назначить ультразвуковое исследование, если есть вероятность болезней или повреждений менисков, а также для выявления остеоартроза. Кроме того, при подозрении на хондроматоз проводят МРТ.

Для справки! Еще один метод обследования, артроскопия, проводится при травме мениска или связок.

Лечение

Специалист подбирает лечение, учитывая много факторов – от возраста и веса пациента до других имеющихся болезней и наличия аллергии. Но любые назначения специалиста пациент должен точно исполнять, а не заниматься самолечением. Это поможет быстрее выздороветь и избежать различных осложнений с коленом и со всей ногой.

Основные методы лечения колена:

1. Снижение нагрузки на сустав – сделать это необходимо, чтобы избежать неприятных симптомов.
2. Стабилизация сустава эластичным бинтом, фиксирующей повязкой или бандажом.
3. Применение жаропонижающие (если есть необходимость) и противовоспалительных препаратов.
4. Использование хондроптотекторов – лекарств, улучшающих состояние хрящей.
5. Использование холодных или горячих компрессов, а также разогревающих мазей.

Может потребоваться и специальная диета. Питание предполагает сокращение таких продуктов в меню:

• мучного;
• соленого;
• жареного.

О туторах читайте в другой статье.

Употребление соли надо вообще максимально снизить. А такие продукты надо обязательно употреблять в большом количестве:

• овощи;
• фрукты;
• крупы;
• белковые продукты;
• растительные масла.

Все это помогает вернуть привычную подвижность, убрать боль и опухоль, лихорадку, если она есть.

Анатомия коленного сустава человека очень сложна, и функционирование это – сложная работа. Поэтому необходимо поддерживать здоровье коленей. Если возникнет боль или другие симптомы, надо действовать и обращаться к врачу по поводу лечения. Главное, найти основную причину болезни и убрать ее, тогда и неприятные симптомы уйдут. И тогда колени будут работать нормально и общее самочувствие улучшится, двигательная активность вернется.