Структура и движение: анатомия и биомеханика коленного сустава

Структура и движение: анатомия и биомеханика коленного сустава

Коленный сустав является наиболее сложным и крупным в человеческом теле. С его непосредственной помощью сочленяются длинные рычаги нижней конечности, т.е. бедренная кость и кости голени. Коленный сустав комплексный. С анатомической точки зрения он представляет собой прерывистое соединение дистального конца бедренной кости и проксимального конца большеберцовой кости, а также надколенника, и которое имеет ряд вспомогательных элементов, таких как мениски, крестообразные связки, синовиальные сумки и складки. Строение коленного сустава позволяет осуществлять ряд движений: сгибание и разгибание голени, наружная и внутренняя ротация голени относительно бедра. Благодаря ему человек уверенно стоит и спокойно перемещается. В норме суставные поверхности покрыты гладким гиалиновым хрящом, что позволяет осуществлять движения без излишнего трения и болевых ощущений. Нарушения его работы приводят к появлению боли в суставе и нарушению его нормальной функции, т.к. происходит повреждение и последующее разрушение хряща. Эти последствия могут быть вызваны заболеваниями, носящими дегенеративный характер, такими как артроз или артрит. Пациентов с начальными стадиями развития этих заболеваний обычно лечат путем консервативной терапии. Она направлена на ослабление болевых ощущений, питание хрящевой ткани и уменьшение воспаления. Оптимальным же методом лечения пациентов с запущенными стадиями этих заболеваний будет являться эндопротезирование коленного сустава. Операция представляет собой замену изношенного сустава или его части на новые компоненты из специальных сплавов. Такие компоненты называют имплантами или эндопротезами. На данный момент существует два основных варианта проведения операции по эндопротезированию : 1) одномыщелковое эндопротезирование ; 2) тотальное (полное) эндопротезирование . Замена коленного сустава происходит у разных категорий пациентов: у лиц пожилого возраста и у молодых людей, активно занимающихся спортом. Протез, конечно, не заменит навсегда здоровый сустав, но избавит от болей, добавит подвижности, путем увеличения объема движений. Многие люди смогут вернуться в спорт. Как минимум 10-12 лет протез проработает без проблем и нареканий.

Связанные вопросы и ответы:

Какие основные компоненты коленного сустава

Для лучшего понимания, что и почему может болеть под коленом спереди , сзади или сбоку, нужно понимать строение самого сочленения. Как правило, самой часто появляющейся причиной проблем с болью является сам коленный сустав, который считается одним из самых сложно устроенных в организме.

Сустав необходим для осуществления функций сгибания и разгибания конечностей. Сустав управляет бедренной и большеберцовой костями, которые работают как "рычаги". Эти кости соединены коленом, которое в своей структуре имеет множество различных компонентов: сам коленный сустав, мышцы, связки и хрящевую ткань.

В обычной жизни колено испытывает огромные нагрузки, так как несет на себе вес всего тела и обеспечивают плавность передвижения. Можно сравнить суставы с амортизаторами в автомобиле: они так же принимают на себя основную часть воздействия окружения и помогают максимально снизить возможные негативные эффекты.

Коленный сустав не соединяет кости напрямую, так как их поверхность не является достаточно гладкой для нормальной работы сустава. Кости, прилегающие друг к другу, имеют специальную хрящевую ткань, которая и обеспечивают плавность хода суставных элементов. Хрящевая ткань может разрушаться под воздействием различных факторов, что само по себе провоцирует боль в колене под коленной чашечкой.

Отдельного упоминания заслуживает такой орган как синовиальная сумка, которая образует специальное вещество, необходимое для смазывания внутренней части сустава. В синовиальной сумке также часто образуются воспалительные процессы. При этом человек также ощущает, что болит нога под коленкой спереди. Воспалительные процессы в синовиальной сумке требуют особого подхода в лечении.

Как кости, связки и мышцы работают вместе в колене

Мени́ск  —прокладка, которая выполняет роль амортизатора в, а также стабилизирует. У человека мениски также присутствуют в,, лодыжечном, кистевом,суставах. При движениях в коленном суставе мениски сжимаются, их форма изменяется.

Существуют два вида менисков коленного сустава:

, .

Спереди сустава они соединяются поперечной связкой.

менисков — самая частая из травм коленного сустава от всех закрытых повреждений. Повреждение мениска — один из наиболее широко распространённых видов.

Сбоку от сустава мениски сращены с капсулой сустава и имеют кровоснабжение от артерий капсулы. Внутренние части находятся в глубине сустава и собственного кровоснабжения не имеют, а питание их тканей осуществляется за счет циркуляции внутрисуставной жидкости. Поэтому повреждения менисков рядом с капсулой сустава срастаются хорошо, а разрывы внутренней части в глубине коленного сустава не срастаются совсем. Потому в нем выделяют три зоны: периферическую (красную) — в области соединения мениска с капсулой, промежуточную (красно-белую) и центральную — белую, или бессосудистую, зону. Чем ближе к внутреннему краю мениска располагается разрыв, тем меньше сосудов проходит вблизи него и тем ниже вероятность его заживления. Возникают повреждения менисков при резких движениях голени с поворотом в коленном суставе, но при фиксированной стопе. Реже разрывы менисков происходят при приседании, при прыжках. Часто травма, которая привела к разрыву мениска, может быть незначительной.

различают отрыв менисков от места прикрепления к капсуле сустава и разрыв тела мениска.

Какова роль менисков в коленном суставе

Что врачи подразумевают под нестабильностью коленного сустава? Это значит, что под статической нагрузкой, когда, допустим, человек стоит на одной ноге, в стабилизации коленного сустава задействованы окружающие его мышцы – никаких рисков при этом для колена нет. Но при расслабленных мышцах, при пассивных движениях сустава происходит децентрация компонентов сустава (связки, мениск и др.), то есть риск их смещения и формирования подвывихов. В таком состоянии значительно повышается риск получения травм коленного сустава, зачастую довольно серьезных, требующих оперативного вмешательства.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, что именно является основным стабилизирующим компонентом коленного сустава: связки – статический компонент или мышечный аппарат (главную роль в котором играет четырехглавая мышца бедра) – динамический компонент. Исследователи, которые придерживаются последней точки зрения, напоминают, что существует так называемый симптом «выдвижного ящика», когда при целых крестообразных связках наблюдается нарушение устойчивости сустава на фоне сильного падения тонуса окружающих его мышц. Известно также, что у спортсменов повреждения связок обычно компенсируются за счет мышечной составляющей.

Все разнообразие движений в колене обеспечивается системой крестообразных связок, которые формируют «переносящий четырехугольник сустава». При этом надо уточнить, что нестабильность коленного сустава – преимущественно взрослая проблема. В детском возрасте связи еще настолько эластичные и прочные, что их разрыва не происходит даже при довольно рискованных движениях.

Как коленный сустав обеспечивает стабильность во время движения

Она не позволяет смещаться вперед большеберцовой кости по отношению кости бедра. Исходит она из задней медиальной поверхности латерального бедренного мыщелка. Крепится к задней части поверхности сустава большеберцовой кости чуть ближе к средней области переднего рога наружного мениска на расстоянии 15 мм по отношению к переднему краю поверхности сустава.

В среднем, длина передней крестообразной составляет 3 см, а ширина – 8-12 мм.

Строение передней крестообразной связки имеет задненаружный и передневнутренний пучки. Подобная двухпучковая анатомия позволяет обеспечить наилучшую стабильность в колене под разными углами изгибов. Иногда выделяют также третий пучок – промежуточный.

Разрыв передней крестообразной связки – частая травма спортсменов. Повреждение передней крестообразной нередко сочетается с травмами иных структур внутри сустава (мениск). В США ежегодно фиксируется примерно 200 тыс. разрывов передней крестообразной связки, из этого числа около половины оперируют методом пластики (реконструкции) передней крестообразной связки.

Лечение сначала обеспечивается медикаментозными методами – прикладывают холод, обезболивают, создают покой, удаляют кровь из сустава, обездвиживают, принимают меры ЛФК (физкультура). Разрыв передней крестообразной связки не предусматривает обязательное проведение операции. Ее следует производить только в случае, если консервативный способ не добился признаков устранения нестабильности в суставе. К ним относят: ощущение «провалов» в суставе, выскальзывание или вывих голеностопа, «непослушность» колена. Разрыв передней крестообразной связки является одной из самых частых причин операций на колене.

Связки коленного сустава играют ключевую роль в обеспечении стабильности и подвижности этого важного соединения. Многие специалисты подчеркивают, что анатомия колена включает в себя четыре основные связки: переднюю крестообразную, заднюю крестообразную, медиальную и латеральную коллатеральные связки. Эти структуры не только удерживают кости на месте, но и помогают контролировать движения, такие как сгибание и разгибание.

Проблемы со связками, такие как растяжения или разрывы, могут значительно ограничить физическую активность и вызвать боль. Восстановление после травм часто требует комплексного подхода, включая физиотерапию и, в некоторых случаях, хирургическое вмешательство. Многие пациенты отмечают, что понимание анатомии коленного сустава помогает им лучше осознавать важность профилактики травм и заботы о своем здоровье.

Какие основные виды движений возможны в колене

Категории Статьи

Коленный сустав, являющийся одним из самых сложных суставов в человеческом организме, часто подвержен травмам, затрагивающим как костные структуры, так и капсульно-связочный аппарат.

Этот сустав формируется мыщелками бедренной кости с эксцентричной кривизной, а также суставными поверхностями надколенника и большеберцовой кости. Суставные поверхности мыщелков большеберцовой кости разделены межмыщелковым возвышением, в котором находятся передние и задние бугорки, к которым прикрепляются мениски и крестообразные связки.

Внутрисуставные образования коленного сустава включают жировое тело, мениски и крестообразные связки. Жировое тело расположено между фиброзной капсулой, синовиальной оболочкой и связкой надколенника, выполняя функцию амортизатора, который распределяет напряжение синовиальной оболочки во время движений. Оно также насыщено нервами, кровеносными и лимфатическими сосудами.

Мениски , состоящие из волокнистого хряща, увеличивают вогнутость большеберцовой кости. Медиальный мениск имеет полулунную форму, тогда как латеральный — кольцевидную. Латеральный мениск шире медиального; его передний рог прикрепляется к наружной части медиального межмыщелкового возвышения и передней крестообразной связке (ПКС), а задний рог — к латеральному межмыщелковому возвышению. Медиальный мениск больше по размеру, его узкий передний рог прикрепляется к медиальному возвышению перед ПКС, а более широкий задний рог — к латеральному возвышению, располагаясь перед задней крестообразной связкой (ЗКС) и позади заднего рога латерального мениска. Передние рога менисков разделены ПКС, а задние рога расположены рядом друг с другом. Внешний край медиального мениска прочно сращен с суставной капсулой, что ограничивает его подвижность и предрасполагает к разрывам. Латеральный мениск на протяжении 1-1,5 см отделяется от капсулы сустава сухожилием подколенной мышцы, что обеспечивает ему большую подвижность и защищает от травм.

Мениски выполняют несколько функций:

• Участвуют в питании и смазке гиалинового хряща за счет перемешивания синовиальной жидкости при движениях.
• Обеспечивают амортизацию ударов и сотрясений.
• Увеличивают зону контакта и улучшают конгруэнтность.
• Контролируют механизмы движений в коленном суставе.
• Служат для стабилизации.

Передняя крестообразная связка (ПКС) состоит из переднемедиального и заднелатерального пучков и отвечает за ограничение передней нестабильности. При наружной ротации голени она расслаблена, а при внутренней — напряжена. Задняя крестообразная связка (ЗКС) образована переднелатеральным и заднемедиальным пучками. Напряжение в переднелатеральном пучке увеличивается от разгибания к сгибанию, ограничивая заднее смещение, в то время как напряжение в заднемедиальном пучке возрастает от сгибания к разгибанию, предотвращая переразгибание. При наружной ротации голени передние пучки расслаблены, тогда как задние всегда напряжены. ЗКС предотвращает смещение голени назад и ее переразгибание.

Кроме этих связок коленный сустав окружен мощным капсульно-связочным аппаратом, который обеспечивает стабильность и движение.

По своим биомеханическим характеристикам коленный сустав является наиболее сложным и крупным вращательно-блоковидным сочленением, позволяя выполнять три типа движений: сдвиг, качение и скольжение.

Благодаря такому сложному строению коленный сустав обеспечивает стабильность и устойчивость при ходьбе, стоянии, беге и прыжках, а также при любых физических нагрузках.

Как крестообразные связки способствуют стабильности колена

На заключительном этапе реабилитации проводятся занятия на силовых тренажерах. Объем нагрузки и темп работы подбираются индивидуально. Примеры упражнений:

• Разгибание ног в тренажере. Сядьте ровно, прижмите спину к спинке сиденья, заведите ноги под валики и ухватитесь руками за боковые рукоятки. Поднимите и распрямите ноги. Задержитесь в верхней точке на 2 секунды. Выполните серию разгибаний: три подхода по 20 повторений. Двигайтесь плавно, без рывков.
• Сгибание ног лежа. Лягте на живот, расположившись на скамье так, чтобы колени выступали за край, а излом скамьи находился на уровне талии. Заведите ноги под валики, возьмитесь руками за рукоятки. Согните ноги и подведите валики к ягодицам. Выдержите небольшую паузу и вернитесь в начальное положение. Сделайте 15-20 повторений в трех подходах. Отдых между подходами — 30 секунд.

После завершения реабилитации не стоит отказываться от занятий фитнесом. Физические упражнения укрепляют мускулатуру ног, страхуя колени от повреждений. Развитые мышцы нижних конечностей забирают на себя существенную часть нагрузки при ходьбе, беге и прыжках. Если мышцы слабые, все механическое воздействие концентрируется на структурах суставов. От постоянных перегрузок нарушается функционирование суставных элементов, возникают боли, отеки, воспаления, развиваются хронические заболевания, увеличивается вероятность рецидивов, растет риск получения новых травм.

Укрепление коленных суставов и связок применяется в тех случаях, когда необходимо убрать причину какой-либо патологии и исключить повторное появление нежелательной симптоматики.

Колени испытывают огромную нагрузку, поэтому они часто травмируются и изнашиваются, а в костной ткани проявляются деформации. Укреплять ткани необходимо не только при диагностировании повреждений из-за перелома или вывиха, но и в качестве профилактики многих заболеваний. Прежде всего это бурситы, склонность к появлениям артрита, артрозы, нестабильность суставов, период после растяжения или разрыва связок, сухожилий.

При развитии этих заболеваний вероятность проявления проблем с суставами и связками повышается. Лечебная физкультура показана в случаях, когда:

• движения сопровождаются хрустом суставов;
• занятия спортом вызывают жжение в коленях;
• повышается температура вокруг коленной чашечки;
• наблюдается отечность и покраснение в этой области;
• кровообращение нарушается;
• есть проблемы с обменом веществ;
• внутри накапливается синовиальная жидкость.

Укрепление коленного сустава требуется и в тех случаях, когда человек перенес травмы, из-за которых конечность приходилось иммобилизировать. Отсутствие движений в связках и сухожилиях может приводить к атрофическим процессам.

Лишний вес также является показанием к укреплению связок, так как избыточная масса тела сильно перегружает колени. По этой же причине профилактические упражнения рекомендованы и спортсменам, которые нагружают коленные суставы из-за постоянной физической нагрузки.

Специалисты советуют заниматься специальными упражнениями страдающим сахарным диабетом, а также другими заболеваниями, которые связаны с проблемой обмена веществ.

Какие мышцы отвечают за сгибание и разгибание колена

Высокий риск повреждений коленного сустава обусловлен повышенными нагрузками на него и его анатомическими особенностями. Большинство травм достаточно легкие, так как происходят в быту или во время падения и подлежат амбулаторному лечению.

Серьезные повреждения, полученные во время аварий, падений с высоты, работы на производстве, встречаются реже, но подлежат обязательному лечению в условиях стационара, так как они часто сопровождаются травмами других органов.

Симптомы травм коленного сустава схожи: боль, отек, покраснение, невозможность согнуть или разогнуть ногу, возможная деформация. Наиболее распространенные травмы:

• ушиб — повреждение мягких тканей, при котором нет нарушения целостности сустава, сопровождается небольшой болью и хромотой. Обычно при ушибе делают рентгеновский снимок, чтобы исключить более серьезные повреждения. Лечится холодом и покоем, в тяжелых случаях накладывается гипс;
• повреждение связок — бывает полным или частичным, чаще всего встречается у спортсменов. Всегда сопровождается сильной болью, иногда щелчком. Может ощущаться нестабильность сустава и смещение голени. Для диагностики используют рентген, МРТ, артроскопию. Лечат обычно консервативно, при полном разрыве — только оперативно.
• повреждение менисков — от небольших надрывов до полных разрывов. Риску больше подвержены спортсмены, танцоры, люди, выполняющие тяжелую работу. Сама травма может сопровождаться небольшой припухлостью, легкими болевыми ощущениями. Со временем симптомы нарастают, становится невозможно ходить по лестнице. Диагностируется с помощью МРТ или артроскопии. Лечится консервативно или оперативно, в зависимости от тяжести;
• перелом — трещина, перелом (со смещением или без) любой кости в коленном суставе, чаще всего страдает коленная чашечка. Вызывает боль, отечность, невозможность двигать ногой. Лечится иммобилизацией сустава, в тяжелых случаях выполняют остеосинтез и/или скелетное вытяжение. После лечения обязательна реабилитация;
• вывих — смещение кости из своего естественного положения. Симптомы типичные — боли, отеки, деформация коленного сустава. Лечение зависит от тяжести повреждения, иногда может потребоваться хирургическое вмешательство.

Как коленный сустав адаптируется к различным нагрузкам и стрессам

Иногда в результате травмы случается перелом коленной чашечки, тогда страдает работа четырехглавой мышцы бедра. Головки ее образуют сухожилие, которое крепится к выступу или бугристости большеберцовой кости. Мышца способствует разгибанию голени. Именно в толще связки, напоминающей тут рамку, располагается надколенник.

Если ногу разогнуть, то он «плавает» над поверхностью коленного сустава, в норме располагаясь выше и спереди от щели сустава. Во время движения кость ложится посередине, в специальную вертикальную борозду между двумя бедренными мыщелками, и в таком положении исполняет роль блока. Чтобы скользить по поверхности мыщелка, надколенник покрывает слой хряща. Толщина его значительная, все потому, что в этом участке надколенник испытывает сильное давление.

Перелом надколенника — это серьезная травма, которая требует внимательного подхода. Врачи отмечают, что основными причинами таких переломов являются падения, спортивные травмы и дорожно-транспортные происшествия. Симптомы включают сильную боль в колене, отек, ограничение подвижности и иногда видимую деформацию. Лечение может варьироваться от консервативных методов, таких как иммобилизация и физиотерапия, до хирургического вмешательства в случае сложных переломов. Реабилитация играет ключевую роль в восстановлении функции колена и включает упражнения на растяжение и укрепление мышц. Врачи подчеркивают важность индивидуального подхода к каждому пациенту для достижения наилучших результатов.