Строение голени и 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
Анатомия нижних конечностей человека отличается от остальных костных структур в организме. Произошло это из-за необходимости передвигаться без угрозы для позвоночника. При ходьбе ноги человека пружинят, нагрузка на остальные части организма минимальна.
Особенности строения нижних конечностей
Скелет нижних конечностей является добавочным, в котором выделяют три основных системы:
- бедро;
- голень;
- стопы.
Основное функциональное отличие анатомии нижних конечностей от любых других — постоянная подвижность без риска повреждения мышц и связок.
Ещё одна характерная особенность пояса нижних конечностей — это самая длинная трубчатая кость в скелетной системе человека (бедренная кость). Ноги и нижние конечности являются самыми повреждаемыми органами в организме человека. Для оказания первой помощи следует как минимум знать строение этой части тела.
Кости нижних конечностей человека
Скелет нижней части тела состоит из двух отделов:
- тазовая кость;
- две тазовые кости, соединённые с крестцом, образуют таз.
Таз прикрепляется к туловищу очень прочно и неподвижно, чтобы в этой области не происходило повреждений. При переломе этой части придется госпитализировать человека и минимизировать его передвижение.
Строение тазовой кости
Остальные элементы являются свободными, не закрепленными с другими костными системами человека:
- большеберцовая кость, образующая голень;
- кости предплюсны (стопы);
- плюсневые кости;
- кости пальцев ног;
- бедренная кость;
- надколенник;
- малоберцовая кость.
Стоение костей голени
Формирование нижних конечностей у человека происходило с целью возможного дальнейшего передвижения, поэтому важно здоровье каждого сустава, чтобы не происходило трения и не травмировались мышцы.
[adinserter block=»1″]
[adinserter block=»9″]
Строение менисков
Мениск — прокладка из хрящевого материала, которая служит защитой для сустава и является оболочкой для него же. Помимо нижних конечностей этот элемент используются и в составе челюсти, ключицы и груди.
Мениск позволяет амортизировать движение суставов. Происходит это из-за постоянного сжатия и изменения формы при передвижении. Хрящевой материал увеличивает эластичность.
В коленном суставе есть два типа данного элемента:
- наружный;
- внутренний.
Мениск в колене сустава
Если происходит повреждение этих элементов, чаще всего случается повреждение мениска, так как наименее подвижен, то следует незамедлительно воспользоваться помощью врачей, иначе можно долгое время ходить на костылях в целях реабилитации травмы.
Функции нижних конечностей
Основные функции:
- Опорная. Специальная физиология ног позволяет человеку нормально стоять, сохранять равновесие. Нарушение функции может произойти из-за банального заболевания — плоскостопие. В результате может появиться боль в области позвоночника, тело будет уставать от длительной ходьбы.
- Рессорная или амортизационная. Помогает смягчить передвижение человека. Выполняется благодаря суставам, мышцам и специальным прокладкам (менискам), которые позволяют смягчить падение, осуществляя эффект пружины. То есть повреждения остального скелета при движении, прыжках, беге не происходит.
- Двигательная. Осуществляет передвижение человека с помощью мышц. Кости — своеобразные рычаги, которые приводит в действие мышечная ткань. Важная особенность — наличие большого количества нервных окончаний, с помощью которых сигнал о движении передаётся в мозг.
Кости нижних конечностей
Костей огромное множество, но большинство из них объединено в систему. Рассматривать маленькие косточки по отдельности нет смысла, так как их функция осуществляется только в том случае, если они работают в комплексе.
Бедро
Бедро — это область между коленом и тазобедренным суставом. Эта часть тела свойственна не только человеку, но и многим птицам, насекомым и млекопитающим. В основе бедра — самая длинная в теле человека трубчатая (бедренная) кость. Форма похожа на цилиндр, поверхность на задней стенке шероховатая, что позволяет прикрепляться мышцам.
В нижней части бедра есть небольшое деление (медиальный и латеральный мыщелки), они позволяют этой части бедра скрепляться с коленным суставом подвижным методом, то есть чтобы в дальнейшем без препятствий осуществлять основную функцию движения.
Бедренная кость
Мышечная схема строения состоит из трёх групп:
- Передняя. Позволяет разгибать и сгибать колено вплоть до угла в 90 градусов, что обеспечивает высокую подвижность.
- Медиальная (средняя часть). Сгиб нижней конечности в области таза, движение и вращение бедра. Также данная мышечная система помогает движению в коленном суставе, осуществляя некую поддержку.
- Задняя. Обеспечивает сгибание и разгибание ноги, осуществляет вращение и движение голени, также способствует вращению туловища.
Голень
Область голени начинается около колена и заканчивается началом стопы. Строение этой системы достаточно сложное, ведь на голень осуществляется давление практически всего тела человека, при этом никакой сосуд не должен препятствовать движению крови, а нервные окончания должны нормально функционировать.
Каждая кость окружена мышечной тканью для осуществления движения. В этой области больше всего нервных окончаний, чтобы не допустить повреждения.
Голень помогает осуществлению следующих процессов:
- разгибанию/сгибанию пальцев, в том числе большого;
- осуществлению функции передвижения;
- смягчению давления на стопы.
Мышцы голени
Стопа
Стопа — самая нижняя конечность в организме человека, при этом она имеет индивидуальное строение. У некоторых пальцы кончики пальцев находятся на одном уровне, у других большой палец выпирает, у третьих они равномерно переходят к мизинцу.
Функции данной конечности огромны, ведь стопа выдерживает постоянную ежедневную нагрузку в размере 100-150% от массы тела человека. Это при условии, что в среднем мы ходим около шести тысяч шагов в день, однако редко когда ощущаются болевые ощущения в области стоп или голени, что говорит о нормальном функционировании этих нижних конечностей.
[adinserter block=»6″]
[adinserter block=»10″]
Стопа позволяет:
- Удерживать равновесие. Она подвижна во всех плоскостях, что помогает устоять не только на ровной поверхности, но и на наклонной.
- Осуществлять отталкивание от земли. Стопа помогает сохранить весовой баланс тела, при этом позволяет совершать движение в любую сторону. Шаг происходит именно благодаря ей, после чего начинает передвигаться всё тело человека. Стопа — основная точка опоры.
- Уменьшать давление на остальную костную систему, выполняет функцию амортизатора.
Схема костей стопы с подписями
Суставы
Сустав — это место соединение двух и более костей, который не только их скрепляет, но и при этом осуществляет подвижность системы. Благодаря суставам кости образуют единый скелет, к тому же достаточно подвижный.
В анатомии нижних конечностей есть 4 важных системы суставов.
Тазобедренный сустав
Тазобедренный сустав — это место скрепления области таза с туловищем. Благодаря вертлужной впадине, человек осуществляет одну из важнейших функций — движение. В той области закреплены мышцы, приводящие дальнейшие системы в действие. Строение схоже с плечевым суставом и по сути выполняет схожие функции, но только для нижних конечностей.
Функции тазобедренного сустава:
- способность двигаться вне зависимости от направления;
- осуществление опоры для человека;
- отведение и приведение;
- осуществление вращения бедра.
Строение тазобедренного сустава
При игнорировании травм в области таза постепенно будут нарушаться остальные функции организма, так как от неправильной амортизации страдают внутренние органы и остальной скелет.
Коленный сустав
Область коленной чашечки одна из важнейших в анатомии нижних конечностей по той причине, что она осуществляет подвижность коленной системы, что не только осуществляет возможность ходить, но и выполняет функцию смягчения ударов и падений.
Коленный сустав формируют:
- суставная капсула;
- нервы и кровеносные сосуды;
- связки и мениски (поверхность суставов);
- мышцы и недвижимые сухожилия.
Строение колена человека
При правильном функционировании коленного сустава чашечка должна скользить благодаря углублениям в строении, покрытым хрящевым материалом. При повреждении травмируются кости, стирается мышечная ткань, ощущается сильная боль и постоянное жжение.
Голеностопный сустав
Состоит из костно-мышечных сухожильных образований, данная часть нижних конечностей практически недвижима, однако осуществляет связь между коленным суставом и суставами стопы.
Сустав позволяет:
- осуществлять широкий диапазон различных движений стопой;
- обеспечивать вертикальную устойчивость человека;
- прыгать, бегать, выполнять определённые упражнения без риска получения травмы.
Голеностопный сустав
Область больше всего уязвима к механическим повреждениям из-за малой подвижности, что может привести к перелому и необходимости вести постельный режим до тех пор, пока костная ткань не будет восстановлена.
При первых симптомах возможных проблем следует провести диагностику, чтобы не довести дело до серьёзных заболеваний по типу артрита.
Суставы стопы
Обеспечивают подвижность костей стопы, которых насчитывается ровно 52 на обе ноги.
Это примерно четверть всего количества костей в организме человека, поэтому сустав в этой области нижних конечностей постоянно напряжены и выполняют очень важные функции:
- регулируют равновесие;
- позволяют стопе сгибаться и уменьшать нагрузку;
- формируют твёрдую основу ноги;
- создают максимальную опору.
Повреждение стоп происходит редко, но каждая травма сопровождается болезненными ощущениями и невозможностью осуществлять движение и переносить вес тела на ноги.
[adinserter block=»2″]
Мышцы и сухожилия
Вся мышечная система нижнего пояса разделяется на отделы:
- ягодиц;
- бедра;
- голени;
- стопы.
Сухожилия — недвижимая часть, которая соединяет мышцы и обеспечивает их нормальное функционирование и крепкое закрепление к костям.
Мышцы и сухожилия ног
Мышцы подразделяются на две категории:
- Поясные.
- Свободные.
У каждой группы мышц, связанных сухожилиями, есть особенные функции, характерные для конкретной части нижних конечностей.
Мышцы голени и стопы позволяют:
- сгибать колено;
- укреплять положение стопы и её опору;
- сгибать ногу в голеностопе.
Мышц стопы
Основная задача мышц — управлять костями, как своеобразными рычагами, приводя их в действие. Мышцы ног одни из самых сильных в организме, ведь именно они заставляют человека ходить.
Артерии и вены нижних конечностей
Нижние конечности испытывают большую нагрузку, отсюда возникает необходимость постоянно подпитывать мышцы и обеспечивать сильный приток крови, в которой содержатся питательные вещества.
Система вен нижних конечностей отличается своей разветвлённостью, существует два типа:
- Глубокие вены. Обеспечивают отток крови из области нижних конечностей, уводят уже отфильтрованную кровь.
- Поверхностные вены. Обеспечивают кровоснабжение суставов и мышечной ткани, обеспечивая их необходимыми веществами.
Строение вен нижних конечностей
Сеть артерий менее разнообразная, чем венозная, однако их функция крайне важна. В артериях кровь течёт под высоким напором, а далее все питательные вещества передаётся с помощью венозной системы.
Всего существует 4 типа артерий в нижних конечностях:
- подвздошные;
- бедренные;
- подколенные;
- артерии голени.
Артерии нижних конечностей
Основным источником служит аорта, идущая прямо из области сердечной мышцы. Если кровь не будет правильно циркулировать в нижних конечностях, то в области суставов и мышц будут присутствовать болевые ощущения, напоминающие жжение.
Нервы нижних конечностей
Система нервов позволяет мозгу принимать информацию с разных частей тела и приводить в движение мышцы, выполнять их сокращение или наоборот расширение. Это осуществляет все функции в организме и если повреждается нервная система, страдает весь организм полностью, даже если травма имеет локальную симптоматику.
В иннервации нижних конечностей существует два нервных сплетения:
- поясничное;
- крестцовое.
Бедренный нерв — один из крупнейших в области нижних конечностей, что делает его наиболее важным. Благодаря этой системе осуществляется управление ногами, непосредственное движение и другие опорно-двигательные акты.
Нервы нижних конечностей человека
Если происходит паралич бедренного нерва, то вся система, находящаяся ниже, остаётся без соединения с ЦНС (центром нервной системы), то есть наступает момент, когда управлять ногами становится невозможно.
Отсюда возникает важность сохранять нервные сплетения в целости и сохранности, не допускать их повреждения и сохранять постоянную температуру, избегая перепадов, в данной области нижних конечностей.
[adinserter block=»8″]
Исследование костей и суставов нижних конечностей
При появлении первых симптомов травм в области нижних конечностей следует незамедлительно провести диагностику, чтобы выявить проблему на раннем этапе.
Первыми симптомами могут быть:
- появление тянущей боли в области икроножных мышц;
- общая слабость ног;
- нервные спазмы;
- постоянное отвердевание различных мышц.
При этом, если присутствуют даже небольшие болевые ощущения на постоянной основе, это тоже говорит о возможном повреждении или болезни.
Общий осмотр
Врач проверяет нижние конечности на визуальное отклонение от нормы (увеличение коленной чашечки, опухоли, синяки, тромбы и т.д.). Специалист просит пациента осуществить некоторые упражнения и сказать, если будет чувствоваться боли. Таким способом выявляется область, где возможна протекает заболевание.
Далее наступает метод пальпации, при котором лечащий врач ощупает ноги на предмет каких-то затвердеваний и комков, что может говорить о тромбах, проблемах с нервной или мышечной системами.
Гониометрия
Гониометрия — это дополнительное обследования нижних конечностей при помощи современных технологий. Данный метод позволяет выявить отклонения в амплитуде колебаний суставов и коленной чашечки. То есть, если существует какое-то отличие от нормы, есть повод задуматься и начать проводить дальнейшее исследование.
Гониометрия
Лучевая диагностика нижних конечностей
Существует несколько видов лучевой диагностики:
Рентген в двух проекциях для уточнения степени тяжести болезни
- Рентген. Делается снимок, на котором можно заменить повреждения скелета. Однако не стоит думать, что рентген выявляется только трещины и переломы, в некоторых случаях можно заметить полости, проблему, связанную с нехваткой кальция в организме.
- Артография похожа на предыдущий способ, однако снимки делаются точечно в области коленного сустава, чтобы проверить целостность менисков.
- Компьютерная томография — современный и дорогостоящий метод, однако крайне эффективный, ведь погрешность точности измерения составляет всего миллиметр.
- Радионуклеидные методы. Помогают специалисту выявить патологии в области нижних конечностей и суставов.
Существуют и дополнительные методы исследования, назначающиеся в частном порядке:
- ультразвуковое обследование (УЗИ);
- магнитно-резонансную томографию ( МРТ).
Однако, несмотря на эффективность некоторых способов, самым надёжным будет решение скомбинировать несколько, чтобы минимизировать возможность не заметить заболевание или травму.
Заключение
Если человек замечает какие-то странные ощущения в области нижних конечностей, то следует незамедлительно провести исследование в одной из городских клиник, иначе симптомы могут стать серьёзнее и привести к заболеваниям, на лечении которых уйдёт не один год.
Врач-ревматолог с многолетним стажем и автор сайта nehrusti.com. Более 20 лет помогает людям эффективно бороться с различными заболеваниями суставов.
Источник