Работа мышц в коленном суставе

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.

Экология здоровья: В современном мире спортивной биомеханики колено рассматривают не как единичную биомеханическую структуру, а комплексно с голеностопом и тазобедренным суставом.

Биомеханика работы коленного сустава: нормальная и патологическая

В современном мире спортивной биомеханики колено рассматривают не как единичную биомеханическую структуру, а комплексно с голеностопом и тазобедренным суставом.

Любые заболевания, возникающие в коленном суставе, в большинстве случаев являются следствием неправильной работы тазобедренного или голеностопного суставов (не считая чрезвычайных ситуации вроде автомобильной аварии).

Для профилактики или лечения заболеваний коленного сустава в первую очередь проводят диагностику работы всех трех суставов.

Причины нарушений:

Существует много причин биомеханических нарушений работы коленного сустава. Два основных и самых типичных нарушения правильной биомеханики коленного сустава, которые приводят к травмам и заболеваниям, связаны с деформацией голеностопного сустава:

• Х-образная (вальгусная) деформация ног.

• О-образная (варусная) деформация ног.

Как правило, эти два отклонения формируются еще в раннем детстве, если на одном из этапов формирования осанки произошел сбой. Именно поэтому самая важная рекомендация для родителей: постоянно следите за изменениями в осанке ребенка и в строении его ног. Если вы видите, что ноги становятся похожи на букву Х или рогалик, то сразу же обратитесь к ортопеду. Он составит индивидуальную программу, включающую в себя комплекс упражнений по восстановлению измененных структур и, как крайний вариант, назначит подбор стелек.

Часто отклонения от правильной биомеханики коленного сустава обусловлены неправильной постановкой таза. Нарушения постановки тазобедренного или голеностопного суставов могут быть структурными или функциональными.

• Структурные изменения очень сложно вылечить, так как кости и хрящи уже деформировались и такие деформации практически необратимы.

• Нарушения функционального характера можно и нужно исправлять. Функциональные нарушения от неправильной биомеханики возникают в результате мышечного дисбаланса и несогласованной работы мышц.

Например, при Х-образной деформации ног активно работают мышцы-напрягатели широкой фасции и бицепс бедра. В это же время приводящие мышцы, полусухожильная и полумембранозная мышцы очень слабые. При варусной деформации всё происходит наоборот.

При составлении упражнений очень важно слабые мышцы «закачать», а сильные «расслабить».Первые тренировки лучше проводить под контролем врача-реабилитолога, чтобы вы были уверены, что в работу включается правильная мышечная группа.

Чем опасны функциональные и структурные нарушения работы коленного сустава?

Во-первых, нарушается правильная соосность (конгруэнтность), что приводит к неравномерному распределению нагрузок. Например, латеральный мениск нагружается на 70%, а медиальный мениск на 30% (прим. автора мениск – хрящевая прокладка, которая играет роль амортизатора в суставе и стабилизирует коленный сустав). Поэтому латеральный мениск быстрее изнашивается.

В этом случае очень важно восстановить мышечный баланс и выровнять распределение нагрузки на мениски.

Во-вторых, при наличии мышечного дисбаланса, который приводит к функциональным нарушениям, мышцы не могут полноценно выполнять функцию стабилизации коленного сустава. Поэтому эту функцию берут на себя пассивные системы стабилизации, такие как связки и сухожилия, что приводит к их преждевременному износу. В норме связки и сухожилия не должны участвовать в процессе стабилизации. Если же они начинают выполнять эту функцию, то их полный или частичный разрыв, лишь вопрос времени.

Чтобы снять со связок и сухожилий функцию стабилизации коленного сустава, нужно активировать мышцы, основная функция которых безопасность коленного сустава в любых движениях и амплитуде.

Будьте очень внимательны к своим ногам, особенно если вам говорили о наличии вальгусной или варусной деформаций коленей. Необходимо понимать, что данные изменения в большинстве случаев приводят к артриту (прим – воспаление коленного сустава) или артрозу (прим. – старение коленного сустава). Подобные нарушения вынуждают внутри- и внесуставные пассивные структуры (связки и сухожилия) брать на себя функцию стабилизации, что повышает вероятность получения спортивной травмы.

Выводы: Помимо общеразвивающих упражнений, основная цель которых – повышение спортивного результата, чрезвычайно важно выполнять и коррекционные упражнения, основная цель которых выровнять функциональные нарушения. Это позволит увеличить спортивное долголетие, провести профилактику спортивных травм и вылечить хотя бы часть существующих заболеваний.опубликовано econet.ru

Автор: Сергей Иванов

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet