Нормальная 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
Коленный сустав образован не только костными структурами, но и сухожильными, связочными, сосудистыми, нервными структурами. Именно такой комплекс позволяет совершать движения, слаженно функционировать. Если рассмотреть строение коленного сустава, как объемную структуру, то верхней границей является дистальный конец бедра, нижней – верхний отдел большеберцовой кости, спереди ограничено надколенником, сзади – мышечными волокнами. Коленная чашечка выполняет ряд важных функций – защита, помощь в сгибании и разгибании.
Зачем нужна хрящевая ткань?
По форме строения сустав считается блоковидным. Для мягкости, плавности движений, сочленяющиеся поверхности выстланы хрящевой тканью. На основании гистологии хрящевая ткань представлена комплексом из коллагеновых, эластиковых волокон.
Коллаген составляет каркас ткани за счет формирования пространства между клетками. Образован плотными волокнистыми молекулами, переплетенными в спирали из нескольких слоев. Именно за счет подобного строения хрящевая ткань колена обретает стабильность, прочность.
Эластичность обеспечивается специфическими волокнами, которые состоят из фибрилл эластина, накрученных вокруг сердцевины. Последняя представлена кислым гликопротеином.
Что обеспечивает стабильность сочленения?
Анатомия коленного сустава включает внутрисуставные и внесуставные связки, являющиеся стабилизаторами. К внешним относятся:
- медиальная коллатеральная — идет от внутреннего мыщелка бедра через капсулу до эпифиза большеберцовой кости;
- латеральная коллатеральная — проходит по латеральному контуру: от наружного надмыщелка бедра до головки малоберцовой кости;
- сухожилие четырехглавой мышцы бедра — локализуется спереди относительно бедра. Крепится к верхнему отделу коленной чашечки, огибает его и идет в составе собственной связкой надколенника до места прикрепления к большеберцовой кости;
- медиальный и латеральный поддерживатели надколенника — находятся по обеим сторонам (справа и слева) от надколенника. Предназначены для фиксации его в центральном положении. Крепятся к надмыщелкам бедра.
Внутренние связочные структуры:
- передняя крестообразная связка (ПКС) — форма – веерообразная. Ход диагональный. Верхним концом присоединяется к задне-внутреннему краю латерального мыщелка бедра. Нижним широким концом – к передней поверхности межмыщелкового возвышения большеберцовой кости;
- задняя крестообразная (ЗКС) — расположена сзади от ПКС. Начинается от передне-верхнего контура медиального мыщелка бедра, заканчивается в дорзальном отделе межмыщелкового возвышения большеберцовой кости.
Анатомия коленного сустава и связок наиболее подробно описана в атласе Синельникова с полной расшифровкой всех компонентов.
Как выглядят и где расположены мениски?
В проекции суставной щели на уровне медиальных и латеральных мыщелков расположены одноименные мениски, состоящие из упругой хрящевой ткани. Как выглядят мениски, можно посмотреть на картинке ниже. Плотно прилегают к большеберцовой кости, к капсуле сустава, мягко – к бедренной кости. Основная их задача – амортизация, смягчение толчков, ударов, трения.
Внешне похожи на полумесяцы. На периферии более толстые, к центральным отделам тела истончаются. Верхний контур обоих менисков вогнутый, нижний – уплощенный, тем самым повторяют анатомические контуры сочленяющихся поверхностей.
Что такое бурсы?
По контуру коленного сустава, располагаются специфические структуры – сумки (бурсы). На фоне воспалительных процессов (синовиты) именно они становятся местом скопления жидкостного компонента.
Если идти со стороны надколенника (рисунок с обозначением локализации сумок смотрите выше), то непосредственно под кожей залегает препателлярная подкожная, далее – препателлярная субфасциальная, под апоневрозом.
Над коленной чашечкой локализуется супрапателлярная бурса.
Между собственной связкой надколенника, большой бугристостью и жировой клетчаткой Гоффа – инфрапателлярная сумка.
Теперь рассмотрим область позади коленки. По дорзо-латеральному контуру (согласно атласу) располагается подколенная сумка, которая связана с полостью коленного и межберцового сочленений.
Дорзо-медиально расположились две сумки. Одна отделяет медиальную головку икроножной мышцы от сустава. Вторая – разделяет сочленение и сухожилие полуперепончатой мышцы.
Мышечная поддержка колена
Эффективность выполнения всех функций обеспечивается мышечными структурами, которые в зависимости от локализации бывают:
- вентральные, предназначенные для сгибания. Локализуются по вентральной поверхности бедра. К этой группе относятся четырехглавая, портняжная мышцы;
- дорзальные – для разгибания. Обеспечивается мышцами – двуглавой, полуперепончатой, полусухожильной;
- медиальные (по внутренней поверхности бедра) – выполняют функцию приведения. Эта задача лежит на тонкой, большой приводящих мышцах.
Именно совместная работа каждой из структур позволяют колену свободно и безболезненно двигаться. Как только нарушается целостность одного элемента, возникает дисбаланс системы.
Кровоснабжение
Строение колена человека определяется не только костными, связочными элементами, но и сосудистыми структурами. Анатомия кровоснабжение складывается из питания через бассейн бедренной артерии со сбросом в подколенную вену (схему смотрите ниже).
Подколенная артерия расположена по контуру бедра. В дистальных отделах приносит кровь к подколенной мышце. Финишной точкой считается область по нижнему контуру камбаловидной мышцы.
Дорзальная и вентральная большеберцовые вены, малая и большая подкожные вены идут от стопы через голень до подколенной области, по ходу собирают венозную кровь от мышечных, костных структур. Далее они сливаются с формированием подколенной вены, которая продолжается в бедренную, а затем в подвздошную.
Почему появляется боль?
Боль в колене чаще всего возникает сразу после получения прямой травмы. В таблице ниже приведены примеры самых частых заболеваний.
| Область воспаления | Название болезни | Механизм развития |
| Суставной хрящ | Хондрит | Причина возникновения – артроз. Дегенеративно-дистрофический процесс характеризуется поэтапным разрушением хрящевой составляющей сустава. |
| Подколенная артерия | Артериит | Воспалительные изменения в стенке подколенной артерии, которые возникают за счет фиксации микроорганизмов на поверхности атеросклеротической бляшки. Формируется очаг воспаления, со временем разрушающий внутреннюю стенку сосуда. |
| Подколенная вена | Флебит | В основе механизмов лежит формирование микротромбов в заворотах клапанов вен. Тромботические массы считаются весьма подходящим субстратом для бактерий. В структуре тромбов рост бактерий усиливается, вызывая воспаление участка сосуда. |
| Седалищный или большеберцовый нерв | Неврит | Чаще всего воспаление нерва – следствие прямого механического воздействия, растяжение на фоне травмы или локального переохлаждения. К редким причинам относятся повреждения участков оболочек нервного волокна, например, антителами человека при аутоиммунных процессах. |
| Лимфатические узлы | Лимфаденит | Изменения единичного или нескольких лимфоузлов в подколенной области является прямым следствием формирования воспалительного очага. |
| Капсула коленного сустава | Синовит | Частая причина — результат механического повреждения. Может формироваться на фоне ревматизма. По механизму имеет сходство с аутоиммунным поражением. |
| Костный мозг | Остеомиелит | Первичный остеомиелит образуется на фоне проникновения бактерий в костный мозг через кровеносную систему кости. Вторичный остеомиелит – это всегда следствие серьезных травм, вызывается попаданием микроорганизмов напрямую из окружающей среды. |
| Синовиальная сумка | Бурсит | Самая частая причина – травматизация. Воспаление может быть следствием распространения регионарного процесса из других структур окружающих сустав. |
| Кожа | Дерматит | Развивается при поражении кожных покровов ноги. Может стать следствием бактериальной инфекции или при контактном дерматите. |
Редко встречающиеся патологии
Помимо часто встречающихся заболеваний в клинической практике врачей есть редкие виды патологий, которые имеют свои тонкости в диагностике и последующем лечении.
Болезнь Гоффа – это воспалительное заболевание, поражающее параартикулярную жировую ткань. Причиной этой болезни могут считаться травмы колена, артроз, климактерический гормональный дисбаланс.
Первичными симптомами патологии является боль, локализованная в области коленной чашечки. Регионально формируется отек мягких тканей, вызывая ограничение подвижности в виде неполного разгибания. При прогрессировании боль приобретает более постоянный характер, чаще в ночное время. Нарушается сократительная функция мышц бедра.
На заключительном этапе развития болезни происходит полное замещение жировых телец фиброзной тканью, что в значительной степени снижает амортизирующую функцию коленного сустава.
Абсцесс Броди — одна из наиболее редких и не менее сложных форм гематогенного остеомиелита. Четко отграничивается участок больной кости.
Вызывается бактериями различных классов. Проникая в участок кости, бактерии формируют колонии, провоцируя иммунный ответ. В случаях, когда защитных сил недостаточно, организм перекрывает кровоснабжение участка. Этот фрагмент кости становится зоной инфаркта. Однако процессы жизнедеятельности продолжаются. За счет некроза тканей бактерии продолжают разрушать костные структуры. В ответ на это организм выстраивает своеобразный барьер в виде высокоплотной капсулы, тем самым запечатывая бактерии внутри, как в саркофаге.
Клиническая картина имеет вид общего воспаления – повышение температуры, слабость. Симптомы невыраженные, периодически обостряются. В моменты таких обострений отмечается болезненность в толще тканей. При нажатии на участок потенциального поражения боль резко усилится. По мере прогрессирования абсцесса внешние контуры капсулы удается прощупать через кожу.
Как проявляются заболевания колена?
Дополнительными жалобами являются – сложности, возникающие при совершении сгибательных, разгибательных движений, ощущение напряженности в подколенной области, краснота, отечность. Боль в ногах по характеру также бывает различной – острой, ноющей.
Способы лечения колена
Перед тем, как начать лечить, доктор определяется с основным процессом, который вызвал боль, ограничение подвижности. Для этого обращаются к комплексу лабораторных и инструментальных диагностических манипуляций (УЗИ, МРТ, КТ, рентген, радиография).
Важно! В зависимости от вида заболевания применяют определенную тактику консервативного, оперативного, физиотерапевтического лечения. При разрешении лечащего доктора возможно дополнить схему терапии народными методиками.
Как лечить тендинит и бурсит?
Тендинит и бурсит относятся к группе воспалительных заболеваний, инициированных травмами, инфекциями, аллергическими реакциями.
Начинается лечение с давящей повязки, компрессов для разгрузки, повышения локальных обменных процессов. С этой целью применяют кинезиотейпирование, ношение лангеты, ортеза.
Помимо этого назначают лекарственные средства группы НПВС. Наиболее распространенные представители — Ибупрофен, Диклофенак, Найз. При приеме внутрь и местно на пораженную область уменьшают боль, лихорадку, симптомы воспаления.
При выраженном скоплении жидкости пунктируют полость с эвакуацией содержимого с последующей промывкой антисептическими растворами.
Для повышения эффективности комплекс дополняются физиопроцедурами. После затихания острого процесса – комплекс лечебной физкультуры.
Можно ли вылечить хондропатию?
На уровне коленного сустава рассматривают два вида хондропатий – болезнь Кенига (рассекающий остеохондрит) и болезнь Осгуд-Шляттера. Оба процесса относятся к заболеваниям детского и подросткового возраста.
На ранних этапах требуют консервативного подхода в виде иммобилизации, назначения НПВС для уменьшения боли, воспаления.
Если болезнь Кенига переходит в тот этап, когда свободный хрящевой компонент окончательно отсекается с формированием суставной «мыши», тогда проводят артроскопическую операцию с удалением этот фрагмента. Данный вид манипуляции относится к малоинвазивным, так как доступ осуществляется через точечный разрез.
Болезнь Осгуд-Шляттера обнаруживается у ребёнка, который активно занимается спортом. Чаще всего с возрастом заболевание проходит бессимптомно, но может сопровождаться образованием костного фрагмента, который встраивается в собственную связку надколенника. В таком случае при каждом движении возникает постоянная травматизация связки. Тогда его оптимально убрать оперативно, чтобы предупредить разрыв сухожилия.
Другие болезни
На начальных этапах воспалительных и дистрофических заболеваний используют консервативное лечение.
Опухоль убирают с совместным назначением химиотерапии и лучевой терапии для исключения метастатического поражения.
При нарушении целостности костей (выраженный артроз, артрит) применяют эндопротезирование. На фото представлен вариант металлоконструкции.
Поврежденные мениски частично резецируют методом артроскопии.
Разорванную связку заменяют сухожильным имплантатом.
Поврежденную стенку сосуда заменяют на аллотрансплантат человеческого или животного происхождения.
Профилактические мероприятия
Чтобы предотвратить развитие заболеваний колена, важно соблюдать простые правила:
- вести умеренно активный, здоровый образ жизни;
- предотвращать набор излишнего веса, так как он увеличивает нагрузку на все суставы нижних конечностей;
- при выявлении инфекционных заболеваний вовремя и полностью проходить весь курс терапии;
- минимизировать травмы. Если вы занимаетесь активным спортом, обеспечьте полноценную защиту при помощи наколенников.
Конечно, нельзя полностью исключить патологические процессы этой области. Но если придерживаться вышеописанных рекомендаций, то риск повреждения будет минимален.
Анатомия коленного сустава сложная, с высокой степенью взаимосвязанности каждого действующего элемента. Поэтому нарушение работы даже одной связки или сухожилия приводит к дисбалансу системы.
Источник