Строение коленного сустава и мышцы действующие на него

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.

Мениски, связки, синовиальные сумки представляют собой не полный комплект составляющих элементов коленного сустава. Его анатомия сложнее любого другого сочленения в организме человека.

Ведь это место соединения довольно длинных рычагов нижней конечности. Именно поэтому оперативное и консервативное лечение этого сустава составляет большую сложность для хирургов, ортопедов, травматологов и даже ревматологов.

Строение коленного сустава

По форме сочленение относится к мыщелковым. В его формировании участвуют 3 костные структуры, поэтому сустав называют сложным. В коленном суставе сочленяются мыщелки бедра, суставная поверхность большеберцовой кости и надколенник. Малоберцовая кость в состав колена не входит.

Сочленяющиеся поверхности неидентичны по площади и форме. Чтобы этого достичь, в составе колена имеются хрящевые мениски. Кроме того, фиксируется сустав многочисленными связками.

Суставная капсула формирует 9 заворотов. Это также важно в биомеханике колена. Коленный сустав человека позволяет удерживать вертикальное положение. У приматов же это сочленение устроено таким образом, чтобы придать им полусидячее положение.

Связки

Выделяют внесуставные и внутрисуставные связки. К первой группе относят коллатеральные большеберцовую и малоберцовую, поддерживающие связки надколенника, косую и дугообразную.

Связки коленного сустава (анатомия околосуставных структур более разнообразна) внутри сустава менее разнообразные. Внутрисуставной аппарат представлен 2 важными крестообразными связками: передней и задней. Эти структуры участвуют в биомеханике сустава при его активных движениях.

Во время сгибания они препятствуют тому, чтобы большеберцовая кость смещалась вперед или чрезмерно назад.

Внутрисуставной связочный аппарат начинает предохраняет сустав, когда он находится в ротированном положении. Кроме этого, крестообразные связки делят коленное сочленение на 2 важных отдела — передний и задний, что позволяет избежать распространения инфекции из одной области в другую.

Связки коленного сустава: анатомия

Анатомически связки являются грубоволокнистыми тяжами и выполняют разные функции. Коллатеральная малоберцовая связка состоит из спирально закрученных волокон соединительной ткани.

Внешне она как уплощенный канатик. От суставной капсулы она отделена массивной жировой прослойкой. Именно эта особенность строения позволяет связке травмироваться и рваться реже других внесуставных фиксирующих элементов сустава.

Большеберцовая коллатеральная связка состоит из 2 порций. Одна из них вплетается своими волокнами в суставную капсулу колена. Именно по этой причине она часто травмируется и повреждается.

Если внутрисуставные связки обеспечивают устойчивость сустава при движении, то внесуставные элементы отвечают за статику и являются мощными фиксаторами описываемого сочленения в состоянии физиологического покоя.

Мышечная система

Мышцы колена классифицируют по той функции, которые они выполняют. Выделяют целых 4 группы.

Мышцы, которые обеспечивают сгибание колена, включают двуглавую, портняжную и тонкую мышцы на бедре, а также массивную икроножную, полусухожильную и полуперепончатую на голени. Это большая и разнородная группа мышц. Из-за обилия мышечных волокон, позволяющих коленному суставу сгибаться, это является физиологическим положением для сочленения.

В противовес ей разгибает ногу в колене четырехглавая мышца бедра. Иными словами, квадрицепс. Это один из мощных массивов мышц указанной области.

Супинацию конечности обеспечивают 2 мышцы. Это двуглавая и икроножная (ее латеральная головка). А вот ротацию ноги в обратном направлении обеспечивает медиальная головка икроножной мышцы, а также тонкая, подколенная, полуперепончатая и портняжная мышцы. При повреждении одной из мышц функцию забирают на себя волокна другой.

Мениск

Речь идет об образованиях из грубой волокнистой ткани. По форме они напоминают серп или полумесяц. В полости коленного сустава 2 мениска: латеральный и медикальный. Они обеспечивают достижение высокой конгруэнтности сустава.

Внешне внутренний мениск больше, чем наружний. Его волокна прочно вплетаются в волокна капсулы колена практически на всем протяжении мениска. Это обусловливает меньшую подвижность. Именно поэтому он повреждается чаще, чем латеральный мениск.

Он, в свою очередь, более широкий и более мобильный. Это образование не настолько прочно фиксировано к суставной капсуле. Повреждения, трещины, разрывы наружнего мениска встречаются очень часто.

Описываемые хрящевые образования имеют тело и 2 рога: передний и задний. Если посмотреть на них сверху, то латеральный мениск напоминает букву “О”, в то время как медиальный напоминает “С”. Соединены между собой эти структуры посредством поперечной связки колена.

Функция менисков не ограничивается ликвидацией дисконгруэтности сочленяющихся поверхностей. Эти внутрисуставные элементы обеспечивают устойчивость суставу, особенно при ротациях. Этим самым они снижают нагрузку на суставной хрящ, выстилающий сочленяющиеся поверхности. Мениски также участвуют в перераспределении и балансе синовиальной жидкости по полости коленного сустава.

Кости

Сочленение относят к сложным. Это связано с тем, что количество соединяемых костей более 2.

В коленном суставе 3 кости. Это большеберцовая, бедренная, которые относятся к длинным трубчатым костям, и сесамовидная кость — надколенник.

Функции колена человека

Сочленение позволяет выполнять движения во фронтальной, вертикальной и горизонтальной плоскости. Сгибается нога в колене в норме на 40 градусов, в то время как разгибание в норме 180 град.

Во фронтальной плоскости возможно отведение и приведение. Ротация колена в норме возможна до 40 град.

Какие травмы связок бывают

Сухожилия и связки являются грубоволокнистыми структурами. Они выполняют фиксирующую функцию. Ведь именно их прочность обеспечивает устойчивость мышц, внутри- и внесуставных структур как во время движения, так и в момент покоя.

Связки коленного сустава (анатомия описывает множество разновидностей) крепятся между костными структурами. В это время сухожильные структуры менее прочные. Они связывают между собой мышцы и костные выступы.

Связочный аппарат колена, несмотря на свою прочность, очень часто подвергается травмам.

Возникают следующие повреждения:

• растяжение связок, для которого характерно нарушение целостности отдельных волокон;
• надрыв или разрыв большой части связочной структуры;
• полный разрыв связки, когда целостность последней нарушена полностью.

Растяжение связки проявляется незначительной болезненностью в месте травмы. Здесь же обнаруживается небольшая отечность. Мягкие ткани немного припухшие. Кожа над ними покрасневшая, но только в проекции повреждения. Нагрузки на сустав вызывают незначительное усиление болевого синдрома. Пробы на нестабильность, которые описаны ниже, отрицательные.

Симптоматика несколько более выраженная при неполном разрыве связки. Появляется нестабильность сустава. Наконец, при полном разрыве в крайних положениях сустав практически “разболтан” и нестабилен. Отек, боль и покраснение гораздо более распространены, чем площадь поражения.

Диагностика повреждений менисков и связок коленного сустава

В первую очередь необходимо побеседовать с больным, собрать полностью анамнез травмы, условий ее возникновения. Осмотр позволяет оценить трезво состояние больного в общем, а также состояние колена, конечности в частности. Самое главное, не пропустить признаки перелома или вывиха. Пальпация и оценка объема активных, а также пассивных движений должна быть максимально осторожной.

Связки и мениски коленного сустава повреждаются часто. Анатомия этих структур сложна, поэтому требуется своевременное вмешательство врача. Связки меняют функциональные возможности сустава.

Поэтому важное место в диагностике повреждений связочного аппарата и менисков коленного сустава занимают так называемые нагрузочные пробы. Их цель заключается в оценке стабильности сустава в крайних положениях. Для правильной постановки диагноза это важно.

Рентгенография сустава необходима, чтобы исключить переломы или вывихи, а также другие нарушения целостности конечностей. Этот метод также используют и при проведении нагрузочных проб. При необходимости исследование дополняют томографией. Послойное исследование дает более четкую картину о состоянии костных структур.

Более четкую информацию о связочном аппарате, сухожилиях, мышца и менисках дает МРТ. Лучше, если при этом используется контрастирование. Как альтернатива, сегодня используется ультразвуковое исследование суставов. Но этот метод сегодня при травме считается менее информативен. Хотя многое зависит от разрешающей способности аппарата и навыков врача.

Артроскопия способствует визуализации тканей в полости сустава. Это важно в диагностике разрывов связок, повреждений менисков. Эта процедура носит диагностическую цель, но в процессе может стать и лечебно-диагностической.

Лечение повреждений связок

Связки коленного сустава (анатомия этого сочленения сложна и требует квалифицированного отношения) в случае повреждения должны лечиться только специалистом.

Своевременно и адекватно оказанная первая помощь является гарантией того, что на последующих этапах терапии не возникнет осложнений травмы или повреждения связочного аппарата. Для начала необходимо приложить к месту травмы или ушиба холод. В идеале это лед, но вполне сойдет бутылка холодной воды или хотя бы смоченное холодной водой полотенце.

Для обездвиживания используется либо эластичный бинт, либо иные подручные средства. Это платок, полотенца, жгуты, веревки. Опора на поврежденную конечность недопустима.

Ведь никто на догоспитальном этапе не дает гарантий о том, что в данной ситуации нет перелома костей бедра, голени или стопы. Транспортировка в лучшем случае должна проводиться с приданием пораженной конечности возвышенного положения.

Обезболивание позволит предотвратить развитие болевого шока, а также снизить выраженность мышечного спазма. Используются как таблетированные формы (Найз, Анальгин), так и инъекционные (Диклофенак, Кеторол).

Медикаментозное лечение

Консервативный подход в лечении повреждении коленного сустава применяется чаще всего. Операция показана сразу лишь при полном разрыве связок. На начальной стадии при всех остальных ситуациях показано медикаментозное лечение.

Консервативное лечение

Для соблюдения покоя пораженному суставу рекомендуется иммобилизация суставов при помощи туторов, эластических бинтов. Используются также так называемые тейп-ленты. Более грубый вариант — гисповая иммобилизация. В остром периоде показана полная иммобилизация. Это занимает 3-7 дней. Такой подход позволит минимизировать возможность неблагоприятного исхода и пролонгации лечения.

Если повреждение суставов или менисков осложнилось скоплением воспалительной жидкости или крови в полости колена, необходимо провести пункцию. Выполняется декомпрессия, удаляется жидкость. Это позволит избежать септических осложнений.

В рамках противовоспалительного лечения назначают курсом нестероидные противовоспалительные препараты.

Это:

• Мелоксикам.
• Мовалис.
• Артрозан.
• Нимесил.

При выраженном стойком болевом синдроме назначают сначала средства в инъекциях. Затем при облегчении состояния осуществляют плавный переход на таблетированные варианты.

На более позних этапах в рамках ускорения восстановительных процессов доктора рекомендуют препараты кальция и хондропротекторы. Это Остеогенон, лучше в комбинации с витамином Д.

Применяются также препараты, питающие и восстанавливающие структуру хряща:

Эти средства вводятся в мышцу, а потом постепенно переходят на пероральный прием. Некоторые травматологи используют внутрисуставной путь введения.

Миновав острый период, врачи назначают вспомогательные методы лечения. Это физиотерапевтические процедуры с использованием тепла, грязи, парафин, озокерит. Можно применять компрессы с Димексидом, добавляя небольшое количество Кенолога или Дипроспана. Обязательно подключение занятий лечебной физической культурой.

Операция

Хирургическое вмешательство выполняется при неэффективности проводимого ранее консервативного лечения. Второе показание — полный разрыв связки.

Суть операций заключается в восстановлении целостности сухожилия или связки. Накладывается П-образный шов, иногда несколько. Если же разрыв или растяжение старое, и при этом структура связки выраженно разволокнена, то используют аутоткани или алло-материалы.

После проведения операции необходима длительная фиксация конечности для восстановления структуры сшитой связки. Рекомендуемая позиция конечности — сгибание в колене на 150 градусов. Время иммобилизации — 4 — 6 недель.

Дополнительные методики

Связки коленного сустава (анатомия их хорошо изучена) могут быть подвергнуты реконструктивному лечению. Операции могут ограничиваться обычным сшиванием разорванных связок. Но сегодня можно использовать и более современные методики, материалы.

Реконструктивные операции заключаются в том, чтобы сшить множество разорванных лоскутов между собой, а некротизированные участки ликвидировать. В рамках аутотрансплантации  используют собственные ткани, участки. А при аллотрансплантации применяются биологические материалы доноров. Возможно, от трупного материала.

При отрывах сухожилий от костных структур используются различные фиксаторы.

Что можно и нельзя делать нельзя при повреждении связок и менисков коленного сустава

Со стороны пациента необходимо неукоснительное выполнение его лечебных рекомендаций. При повреждении этих структур нельзя в первое время нагружать конечность. В то же время, когда опасный период миновал, рекомендуется потихоньку расширять объем движений. Лучше это делать под контролем врача лечебной физкультуры.

Самостоятельная эскалация уровня нагрузок может нарушить лечебный процесс и привести к нежелательным осложнениям. Попытки пользоваться средствами народной медицины при игнорировании рекомендаций доктора чреваты усугублением заболевания.

Как укрепить связки

Профилактика травм довольно неспецифична. Важно соблюдение техники безопасности при занятиях травмоопасными видами спорта.

Но кроме этого, травматологи рекомендуют с молодого возраста заботиться о состоянии опорно-двигательного аппарата. Для этого необходимы занятия ЛФК и правильное полноценное питание.

Какие витамины принимать для поддержания связок

Улучшает питание связок витамин Д в сочетании с кальцием. Принимать их нужно под контролем уровня кальция в крови, чтобы не вызывать гиперкальциемию и возникновение камней в почках.

При травмах идеально использование витаминов группы В. Они способствуют быстрому восстановлению нервной проводимости. Это улучшает трофику тканей и регенерацию волокон связок.

Упражнения для укрепления связок

Регулярное выполнение комплексов физической культуры позволить сохранить эластичность связок на долгие годы. Оптимальное время в течение суток — до 15-25 мин. От более длительных изнурительных тренировок у неподготовленных людей может, наоборот, появиться склонность к травматизации.

Из наиболее простых упражнений можно запомнить приседы на одн?