Мышцы и связки коленного сустава

Коленный сустав имеет довольно сложный анатомический характер. Он состоит из огромного количества нервных окончаний, соединительных волокон, мышечной ткани. При этом все они питаются кровеносными сосудами. Чтобы четко понимать строение колена, предлагаем детально рассмотреть каждый его составляющий элемент.

Особенности коленного сустава

Человеческие коленные суставы способны выдерживать серьезные нагрузки, обеспечивая при этом воспроизведение разных двигательных действий. Несмотря на непростое строение коленного сустава человека, его можно легко повредить. Оказывая повышенное давление на него, можно спровоцировать развитие патологии. Поврежденные суставы колен требуют основательного и длительного восстановления. Если их не лечить или действовать вопреки рекомендациям врача, такое отношение может привести даже к инвалидности.

Детальное строение

Человеческий коленный сустав окружен мышцами, связками, менисками, костями, нервными окончаниями, кровеносными сосудами. Чтобы понимать, как происходит движение, и какие элементы при этом задействованы, должен быть изучен состав и анатомия колена.

Кости

Изучая коленного сустава строение, взгляд сразу падает на область коленной чашечки, что служит своеобразной защитой. Она соединяется с бедренной косточкой и большеберцовой.

Анатомия коленного сустава человека устроена таким образом, что в самом низу бедренной косточки имеются 2 возвышения, которые называют мыщелками. Их форма шарообразна, при этом их покрывает хрящ, формируя суставный слой бедренной кости. Хрящевая ткань отличается гладкой структурой. Она отвечает за амортизирующие функции коленного сустава. Кроме того, благодаря ее наличию уменьшается трение костей при движении.

Стоит отметить, что мыщелки находятся в тесном контакте с остовом большеберцовой кости, имеющий название большеберцовый плат. Его формируют 2 половинки: латеральное и медиальное плато.

Связки

Устройство коленного сустава человека детально демонстрирует представленная ниже схема. С боковой его стороны располагаются связки. За счет их наличия капсула коленного сустава обладает повышенной прочностью. При разрыве всех связок может быть полностью утрачена стабильность. Самая сложная форма повреждения сопровождается потерей подвижности.

Большеберцовая кость сдерживается крестообразной связкой. Она позволяет избежать соскальзывания кости вперед. Предотвратить ее отхождение назад в сторону бедра дает возможность участие задней связки.

Разбирая коленный сустав строение, был сделан вывод, что основная нагрузка приходится на бедренно-надколенную связку. Еще существует мениско-надколенная связка и медиальная. Последняя призвана образовывать поддержку надколенника. При этом она имеет довольно сложное устройство. Волокна связки находятся под тремя оболочками:

• внутренняя;
• наружная;
• промежуточная.

Связки, которые участвуют в образовании коленного сустава, окружены нервами, лимфатическими и кровяными сосудами.

Существуют еще мениски, которые часто путают со связками. Они заполняют межпространственную зону большеберцовой костной ткани и бедра, выступая своеобразной хрящевой прокладкой. Их функция состоит в обеспечении амортизации сустава и его стабилизации. В момент движения мениски сокращаются, в результате чего изменяется их форма.

Различают латеральный (внешний) и медиальный (внутренний) мениск. Первый отличается улучшенной подвижностью, поэтому довольно редко повергается травмированию. Второй имеет некоторые ограничения в плане подвижности, за счет чего люди часто повреждают его, когда травмируют коленный сустав. Больше информации о связках представлено на видео от автора Manya Neizvestnaya.

Мышцы

Разгибательные мышцы размещаются спереди бедра. В результате их сокращения отмечается разгибание ноги. Таким образом, обеспечивается ходьба.

Основной мышцей считается четырехглавая. Наличие надколенника, который сосредоточен в теле сухожилия, служит вспомогательной опорной точкой. Благодаря ему, удается менять силу и направленность четырехглавой мышечной ткани, что способствует разгибанию голени.

Сгибательные мышцы сосредоточены сзади бедра в зоне колена. За счет их сокращения осуществляется сгибание ноги.

На поверхности седалищного бугра имеется полуперепончатая мышца. Она соединяется с медиальным мыщелком большеберцовой косточки. Сухожилие данной мышцы разветвляется в сторону подколенной мышцы и ее косой связке. На основании тройного сухожилия, идущего к перечисленным образованиям, формируется гусиная лапка.

Кровеносные сосуды

Они проходят по задней стороне колена. Кровоснабжение коленного сустава образуют кровеносные сосуды, представленные подколенной веной и артерией По полости подколенной артерии кровоток направлен к периферии. Возвращается кровь к сердцу через подколенную вену.

Нервные окончания

Самым крупным считается подколенный нерв. Место его локализации – задняя сторона коленного сустава. Он выступает составляющим элементом седалищного нерва, проходящего через голеностоп. Кроме того, этот нерв имеет разветвление в виде большеберцового нервного окончания и малоберцового, которое отмечается в верхушке сустава.

Первый нервный отросток сосредоточен сзади голени, а второй – огибает тело малоберцовой кости, распространяясь на боковую и фронтальную часть голени. Их повреждение – частое явление при травмировании коленного сустава, требующее серьезное лечение.

Биомеханика

Движения коленного сустава, анатомия которого детально рассмотрена на схемах внизу, совершаются вокруг 2-х осей. Сгибательно-разгибательные действия происходят вокруг фронтальной. В момент сгибания большеберцовой косточки может быть совершен ее оборот внутрь, а наружу при разгибании.

Сгибание коленей происходит преимущественно за счет мышц. В этом процессе могут участвовать медиальная, грациозная, подколенная, латеральная и портняжная области икроножной мышцы. Если колено согнуто, большеберцовая косточка способна делать ротационное движение в бедренной кости.

Голень выступает продолжением бедра, формируя с ним 180-градусный угол. За счет сильного натяжения задней части суставной сумки и крестообразных связок возможны активные сгибательные действия сустава до 130 градусов. Пассивное сгибание в пределах 150 градусов осуществимо в результате наружного давления на бедро либо голень. В данном случае крестообразные связки перекручиваются и увеличиваются в длине, а надколенник сдвигается книзу. В этом положении форма, которую приобретает коленный сустав, становится округленной.

Максимальная ротация голени может быть продемонстрирована в процессе сгиба под углом 70 градусов. Наружное вращение возможно только на сорок градусов, а внутреннее – на десять градусов по причине ограничений, вызванных перекручиванием крестообразных связок.

Видео «Строение нашего колена»

Чтобы вам было проще разобраться в строении коленного сустава, предлагаем вашему вниманию видео, где доктор в доступной форме объясняет, как устроена его система (автор Евгений Гончаров).

prospinu.com

Изометричность

Изометричность — сохранение постоянной длины связки коленного сустава при артикуляциях. В шарнирном суставе при диапазоне движений 135° представление об изометричности крайне важно для правильного понимания его биомеханики в норме и патологии. В сагиттальной плоскости движения в коленном суставе можно охарактеризовать, как соединение четырех компонентов: двух крестообразных связок и костных мостиков между их отхождениями. Наиболее сложное расположение имеется у коллатеральных связок, что связано с отсутствием полной изометрии во время артикуляций при различных углах сгибания в колейном суставе.

Крестообразные связки коленного сустава

Крестообразные связки коленного сустава кровоснабжаются от срединной артерии. Общая иннервация осуществляется от нервов подколенного сплетения.

Передние крестообразные связки коленного сустава — это соединительнотканный тяж (в среднем 32 мм длиной, 9 мм шириной), который направляется от задней внутренней поверхности наружного мыщелка бедренной кости к заднему отделу межмыщелковой ямки на большеберцовой кости. Нормальная ПКС имеет угол наклона 27е при 90° сгибания, ротационная составляющая волокон в местах прикрепления на большеберцовой и бедренной костях — 110°, угол внутрипучкового скручивания коллагеновых волокон колеблется в пределах 23-25°. При полном разгибании волокна ПКС идут примерно параллельно сагиттальной плоскости. Существует небольшая ротация связки коленного сустава по отношению к продольной оси, форма тибиальноого отхождения овальная, длиннее в переднезаднем направлении, чем в медиально-латеральном.

Задние крестообразные связки коленного сустава — короче, более прочная (средняя длина 30 мм) и начинается от медиального бедренного мыщелка, форма отхождения полукруглая. Она длиннее в переднезаднем направлении в своей проксимальной части и имеет вид изогнутой дуги в дистальном отделе на бедренной кости. Высокое бедренное прикрепление дает связке почти вертикальный ход. Дистальное прикрепление ЗКС расположено прямо на задней поверхности проксимального конца большеберцовой кости.

В ПКС выделяют узкий, антеромедиальный пучок, который натягивается при сгибании и широкий постеролатеральный пучок, имеющий напряжение волокон при разгибании. ВЗКС выделяют широкий антеролатеральный пучок, натягивающийся при сгибании голени, узкий постеромедиальный пучок, испытывающий напряжение при разгибании и различной формы менискофеморальный тяж, напрягающийся при сгибании.

Однако, это скорее условное деление пучков крестообразных связок коленного сустава в отношении их натяжения при флексии-экстензии, так как ясно, что из-за их тесной функциональной взаимосвязи не существует абсолютно изометричных волокон. Особого внимания заслуживают работы ряда авторов по секционно-поперечной анатомии крестообразных связок, которые показали, что площадь поперечного сечения ЗКС в 1,5 раза больше, чем ИКС (статистически достоверные данные получены в области бедренного прикрепления и в середине связки коленного сустава).

1. Реконструктивная операция не восстанавливает трехкомпонентный комплекс ЗКС.
2. Антеролатеральный пучок ЗКС в два раза больше постеромедиального и играет важную роль в кинематике коленного сустава.
3. Менискофеморальная порция всегда присутствует, имеет аналогичные поперечно-секционные размеры с постеромедиальным пучком. Ее положение, размеры и прочность играют заметную роль в контроле заднего и задненаружного смешения голени относительно бедра.

Дальнейший анализ функциональной анатомии коленного сустава более целесообразно производить по выделению анатомической области, поскольку имеется тесная функциональная взаимосвязь между пассивными (капсула, кости) относительно пассивными (мениски, связки коленного сустава) и активными компонентами стабильности (мышцы).

Медиальный капсульно-лигаментарный комплекс

В практическом отношении удобно деление анатомических структур данного отдела на три слоя: глубокий, средний и поверхностный.

Наиболее глубокий третий слой включает в себя медиальную капсулу сустава, тонкую в переднем отделе. Длина его не велика, расположен он под внутренним мениском, обеспечивая его более прочное прикрепление к большеберцовой кости, чем к бедренной. Средняя часть глубокого слоя представлена глубоким листком медиальной коллатеральной связки коленного сустава. Этот сегмент делится на менискофеморальную и менискотибиальную части. В заднемедиальном отделе средний слой (II) сливается с более глубоким (III). Эта область называется задней косой связкой.

В данном случае хорошо видно тесное слияние пассивных элементов с относительно пассивными, что говорит об условности такого деления, хотя в нем и заложен вполне определенный биомеханический смысл.

Менискофеморальные части связки коленного сустава далее кзади становятся тоньше и имеют наименьшее натяжение при сгибании в суставе. Эта область укреплена сухожилием m. semimembranosus. Часть волокон сухожилия вплетается в косую подколенную связку, которая проходит поперечно от дисталыюго отдела медиальной поверхности болбшеберцовой кости до проксимального отдела латерального мыщелка бедренной кости в прямом направлении к заднем отделу капсулы сустава.

Таким образом, видна четкая взаимосвязь и взаимозависимость деятельности различных пучков БКС. Так, в положении сгибания передние волокна связки коленного сустава напрягаются, в то время как задние расслабляются. Это привело нас к выводу о том, что при консервативном лечении разрывов БКС в зависимости от локализации повреждения связки коленного сустава для максимального уменьшения диастаза между разорванными волокнами необходимо подбирать оптимальный угол сгибания в коленном суставе. При оперативном лечении ушивание связки коленного сустава в остром периоде также надо производить по возможности с учетом этих биомеханических особенностей БКС.

Задние порции II и III слоя капсулы сустава соединяются в задней косой связке. Бедренное начало данной связки коленного сустава лежит на медиальной поверхности бедренной кости сзади от начала поверхностного листка БКС. Волокна связки коленного сустава направлены назад и вниз и прикрепляются в облает заднемедиального угла суставного конца большеберцовой кости. Мениско-тибиальная часть этой связки коленного сустава очень важна в прикреплении задней части мениска. Эта же область является важным прикреплением m. semimembranosus.

До настоящего времени нет единого мнения относительно того, является ли задняя косая связка отдельной связкой, либо это задняя порция поверхностного слоя БКС. При повреждении ПКС — эта область коленного сустава является вторичным стабилизатором.

Медиальный коллатеральный связочный комплекс осуществляет ограничение чрезмерной вальгусной девиации и наружной ротации голени. Основным активным стабилизатором в данной области являются сухожилия мышц большой «гусиной лапки» (pes anserinus), которые покрывают БКС при полном разгибании голени. БКС (глубокая порция) совместно с ПКС также осуществляет ограничение переднего смешения голени. Задняя часть БКС. задняя косая связка укрепляет заднемедиальный отдел сустава.

Наиболее поверхностный I слой состоит из продолжения глубокой фасции бедра и сухожильного растяжения m. sartorius. В переднем отделе поверхностной части БКС волокна I и II слоя становятся неразделимыми. Дорсальнее, где II и III слои неразделимы, сухожилия m. gracilis и m. scmitendinosus лежат поверх сустава, между I и II слоем. В заднем отделе капсула сустава истончена и состоит из одного слоя, за исключением скрытых дискретных утолщений.

Латеральный капсульно-лигаментарный комплекс

Латеральный отдел сустава также состоит из трех слоев связочных структур. Капсула сустава делится на передний, средний, задний отделы, а также менискофеморальиую и менискотибиальную части. В латеральном отделе сустава расположено интракапсулярное сухожилие т. popliteus, которое идет к периферическому прикреплению латерального мениска и прикрепляется к латеральному отделу капсулы сустава, впереди m. popliteus содержит a. geniculare inferior. Существует несколько утолщений самого глубокого слоя (III). МКС — плотный тяж продольных коллагеновых волокон, свободно лежащий между двумя слоями. Данная связка коленного сустава расположена между малоберцовой костью и наружным мыщелком бедренной кости. Бедренное отхождеиие МКС лежит на липни, соединяющей вход сухожилия m. popliteus (дистальный конец) и начало латеральной головки m. gastrocnemius (проксимальный конец). Несколько кзади и наиболее глубоко имеется lg. arcuatum, которая начинается от головки малоберцовой кости, входит в заднюю капсулу рядом с lg. obliquus popliteus. Сухожилие m. popliteus функционирует подобно связке. М. popliteus производит внутреннюю ротацию большеберцовой кости при увеличении сгибания голени. То есть, это в большей степени ротатор голени, чем сгибатель или разгибатель. МКС является ограничителем патологической варусной девиации, несмотря на то, что она расслабляется при сгибании.

Поверхностный спой (I) на латеральной стороне — это продолжение глубокой фасции бедра, которая окружает tractus iliotibialis антеролатерально и сухожилие m. biceps femoris постеролатерально. Промежуточный слой (II) — это сухожильное растяжение надколенника, которое начинается от илиотибиального тракта и капсулы сустава, проходит медиально и прикрепляется к надколеннику. Tractus iliotibialis помогает МКС в латеральной стабилизации сустава. Существует тесная анатомо-функциональная взаимосвязь илиотибиального тракта и межмышечной перегородкой при приближении к месту прикрепления у бугорка Gerdy. Muller V. (1982) обозначил это как антеролатеральную тибиофеморальную связку, играющую роль вторичного стабилизатора, ограничивающего переднее смещение голени.

Выделяют также еще четыре связочные структуры: латеральные и медиальные менископателлярные связки коленного сустава, латеральные и медиальные пателлофеморальные связки коленного сустава. Однако, по нашему мнению, это деление весьма условно, так как данные элементы являются частью иных анатомо-функциональных структур.

Ряд авторов выделяют часть сухожилия m. popliteus как связочную структуру lg. popliteo-fibulare, поскольку данная связка коленного сустава наряду с lg. arcuaium, МКС, m. popliteus. поддерживает ЗКС в контроле заднего смещения голени. Различные артикулирующие структуры, например, жировая подушка, проксимальный тибиофибулярный сустав, мы здесь не рассматриваем, так как они не имеют прямого отношения к стабилизации сустава, хотя и не исключена их роль как определенных пассивных стабилизирующих элементов.

Биомеханические аспекты развития хронической посттравматической нестабильности колена

Неконтактные способы измерений движений в суставе при биомеханическом тестировании применяли J. Perry D. Moynes, D. Antonelli (1984).

Электромагнитные устройства для этих же целей использовали J. Sidles et al. (1988). Предложено математическое моделирование для обработки информации о движении в коленном суставе.

Движения в суставах можно представить как разнообразные комбинации трансляций и ротаций, которые управляются несколькими механизмами. Существует четыре компонента, которые влияют на стабильность сустава, способствующие удержанию артикулирующих поверхностей в соприкосновении друг с другом: пассивные структуры мягких тканей, такие как крестообразные и  коллатеральные связки коленного сустава, мениски, которые действуют либо непосредственно за счет натяжения соответствующих тканей, ограничивая движения в большеберцово-бедренном суставе либо косвенно, создавая компрессионную нагрузку на сустав; активные мышечные силы (активно-динамические компоненты стабилизации), такие как тяга четырехглавой мышцы бедра, задней группы мышц бедра, механизм действия которых связан с ограничением амплитуды движений в суставе и трансформацией одного движения в другое; внешнее воздействие на сустав, например моменты инерции, возникающее во время локомоций; геометрия артикулирующих поверхностей (абсолютно пассивные элементы стабильности), ограничивающие движения в суставе за счет конгруэнтности артикулирующих суставных поверхностей костей. Существуют три трансляционных степени свободы движения между большеберцовой и бедренной костями, описанные как переднезадние, медиально-латеральная и проксималыго-дистальная; и три ротационных степени свободы движений, а именно: флексия-экстензия, валыус-варус и наружная-внутренняя ротация. Помимо этого существует так называемая автоматическая ротация, которая определяется формой артикулирующих поверхностей в коленном суставе. Так, при разгибании голени происходит ее наружная ротация, амплитуда ее невелика и в среднем составляет 1°.

Стабилизирующая роль связок коленного сустава

Ряд экспериментальных исследований позволил более детально изучить функцию связок. Использовался метод селективного секционирования. Это позволило сформулировать концепцию первичных и вторичных стабилизаторов в норме и при повреждении связок коленного сустава. Аналогичное предложение опубликовано нами в 1987 году. Сущность концепции заключается в следующем. Связочная структура, которая обеспечивает наибольшее противодействие переднезадней дислокации (трансляции) и ротации, происходящей под воздействием внешней силы, считается первичным стабилизатором. Элементы, которые обеспечивают меньший вклад в сопротивление при внешней нагрузке — вторичные ограничители (стабилизаторы). Изолированное пересечение первичных стабилизаторов приводит к значительному увеличению трансляции и ротации, которые эта структура ограничивает. При пересечении вторичных стабилизаторов не наблюдается увеличения патологического смещения при целостности первичного стабилизатора. При секционном повреждении вторичного и разрыве первичного стабилизатора происходит более значимое увеличение патологического смещения голени относительно бедра. Связка коленного сустава может выступать в роли первичного стабилизатора определенных трансляций и ротаций и одновременно вторично ограничивать другие движения в суставе. Например, БКС является первичным стабилизатором для вальгусного отклонения голени, но также выполняет роль вторичного ограничителя для переднего смещения голени относительно бедра.

Передняя крестообразная связка коленного сустава является первичным ограничителем переднего смещения голени при всех углах сгибания в коленном суставе, принимая на себя около 80-85% противодействия этому движению. Максимальное значение данного ограничения отмечается при 30° сгибания в суставе. Изолированное секционирование ПКС ведет к большей трансляции при 30°, чем при 90°. ПКС также обеспечивает первичное ограничение медиального смещения большеберцовой кости при полном разгибании и 30° сгибания в суставе. Вторичная роль ПКС как стабилизатора состоит в ограничении ротации голени, особенно при полном разгибании, причем являясь большим сдерживателем внутренней ротации, чем наружной. Однако отдельные авторы указывают на то, что при изолированном повреждении ПКС возникает незначительная ротационная нестабильность.

По нашему мнению, это связано с тем, что как ПКС, так и ЗКС являются элементами центральной оси сустава. Величина плеча силы для рычага воздействия ПКС на ротацию большеберцовой кости чрезвычайно мала, практически отсутствует у ЗКС. Поэтому влияние на ограничение ротационных движений со стороны крестообразных связок минимально. Изолированное пересечение ПКС и постеролатеральных структур (сухожилия m. popliteus, МКС, lg. popliteo-fibulare) ведет к увеличению переднего и заднего смещения голени, варусного отклонения и внутренней ротации.

Активно-динамические компоненты стабилизации

В исследованиях, посвященных данному вопросу, больше внимания уделяется действию мышц на пассивные связочные элементы стабилизации посредством натяжения либо расслабления при определенных углах сгибания в суставе. Так, четырехглавая мышца бедра оказывает наибольшее влияние на крестообразные связки коленного сустава при сгибании голени от 10 до 70°. Активизация четырехглавой мышцы бедра приводит к увеличению натяжения ПКС. Напротив натяжение ЗКС при этом уменьшается. Мышцы задней группы бедра (hamstring) несколько уменьшают натяжение ПКС при сгибании более 70°.

Для обеспечения последовательности в изложении материала мы будем кратко повторять некоторые данные, на которых подробно останавливались в предыдущих разделах.

Более детально стабилизирующая функция капсульно-связочных структур и околосуставных мышц будет рассмотрена чуть позднее.

Какие же механизмы обеспечивают стабильность столь сложно организованной системы в статике и динамике?

На первый взгляд здесь работают силы, уравновешивающие друг друга во фронтальной плоскости (вальгус-варус) и сагиттальной (переднее и заднее смешение). В действительности программа стабилизации коленного сустава значительно глубже и базируется на представлениях о торсии, то есть в основе механизма его стабилизации лежит спиральная модель. ‘Гак, внутренняя ротация большеберцовой кости сопровождается ее вальгусной девиацией. Наружная суставная поверхность се перемещается больше, чем внутренняя. Начиная движение, мыщелки в первые градусы сгибания скользят в направлении оси вращения. В положении сгибания с вальгусной девиацией и наружной ротацией голени КС намного менее стабилен, чем в положении сгибания с варусной девиацией и внутренней ротацией.

Для того чтобы разобраться в этом, рассмотрим форму суставных поверхностей и условия механической нагрузки в трех плоскостях.

Формы суставных поверхностей бедренной и большеберцовой кости дисконгруэнтны, то есть выпуклость первой больше, чем вогнутость второй. Конгруэнтными их делают мениски. В результате фактически существуют два сустава — мениско-феморальный и мсписко-тибиальный. При сгибании и разгибании в мениско-феморальном отделе КС верхняя поверхность менисков соприкасается с задней и нижней поверхностями мыщелков бедренной кости. Их конфигурация такова, что задняя поверхность образует дугу в 120° с радиусом в 5 см, а нижняя — 40° с радиусом 9 см, то есть существуют два центра вращения и при сгибании один сменяет другой. В действительности мыщелки закручиваются в виде спирали и радиус кривизны все время увеличивается в заднепереднем направлении, а ранее названные центры вращения соответствуют лишь конечным точкам кривой, вдоль которой перемещается центр вращения при сгибании и разгибании. Боковые связки коленного сустава берут начало в местах, соответствующих центрам его вращения. По мере разгибания связки коленного сустава натягиваются.

В мениско-феморальном отделе коленного сустава происходит сгибание и разгибание, а в образованном нижними поверхностями менисков и суставными поверхностями большеберцовой кости его мениско-тибиальном отделе происходят ротационные движения вокруг продольной оси. Последние возможны только при согнутом положении сустава.

При сгибании и разгибании происходит также перемещение менисков в переднезаднем направлении вдоль суставных поверхностей большеберцовой кости: при сгибании мениски вместе с бедренной костью перемещаются назад, а при разгибании — обратно, то есть мениско-тибиальное сочленение является перемещающимся. Перемещение менисков в переднезаднем направлении обусловлено давлением на них мыщелков бедренной кости и носит пассивный характер. Однако тяга за сухожилия полуперепончатой и подколенной мышцы вызывает некоторое их смещение назад.

Таким образом, можно заключить, что суставные поверхности коленного сустава дисконгруэнтны, они укрепляются капсульно-связочными элементами, на которые при нагрузке действуют силы направленные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Центральным стержнем (pivot central) коленного сустава, обеспечивающим его стабильность, являются крестообразные связки коленного сустава, которые взаимно дополняют друг друга.

Передняя крестообразная связка берет начало на внутренней поверхности наружного мыщелка бедренной кости и заканчивается в переднем отделе межмыщелкового возвышения. В ней различают три пучка: задненаружный, передневнутренний и промежуточный. При сгибании 30° се передние волокна натягиваются больше, чем задние, при 90° они натянуты одинаково, а при 120′ задние и наружные волокна натянуты больше, чем передние. При полном разгибании с наружной или внутренней ротацией голени все волокна также натянуты. При 30° с внутренней ротацией голени передневнутренние волокна натянуты, а задненаружные расслаблены. Ось вращения передней крестообразной связки коленного сустава расположена в задненаружной части.

Задняя крестообразная связка берет начало на наружной поверхности внутреннего мыщелка бедренной кости и заканчивается в заднем отделе межмыщелкового возвышения большеберцовой. В ней различают четыре пучка: передневнутренний, задненаружный, мениско-бедренный (Wrisbcrg) и сильно отнесенный вперед, или связку Humphrey. Во фронтальной плоскости она ориентирована под углом 52-59°; в сагиттальной — 44-59°- Такая вариабельность связана с тем, что она выполняет двойную роль: при сгибании натягиваются передние, а при разгибании — задние волокна. Кроме того, задние волокна участвуют в пассивном противодействии ротации в горизонтальной плоскости.

При вальгусной девиации и наружной ротации голени передняя крестообразная связка ограничивает переднее смещение медиального отдела плато большеберцовой кости, а задняя — заднее смещение латерального его отдела. При вальгусной девиации и внутренней ротации голени задняя крестообразная связка ограничивает заднее смещение медиального отдела плато большеберцовой кости, а передняя — переднюю дислокацию медиального.

При напряжении мышц сгибателей и разгибателей голени натяжение передней крестообразной связки коленного сустава изменяется. Так, по данным P. Renstrom и S.W. Arms (1986) при пассивном сгибании от 0 до 75° натяжение связки коленного сустава не изменяется, при изометрическом напряжении исхио-круральных мышц уменьшается переднее смещение большеберцовой кости (максимум эффекта находится между 30 и 60°), изометрическое и динамическое напряжение четырехглавой мышцы сопровождается напряжением связки коленного сустава обычно от 0 до 30° сгибания, одновременное напряжение сгибателей и разгибателей голени не увеличивает ее натяжение при угле сгибания менее 45°.

На периферии коленный сустав ограничен капсулой с ее утолщениями и связками, которые являются пассивными стабилизаторами, противодействующими чрезмерным смещениям голени в переднезаднем направлении, ее избыточной девиации и ротации, в различных позах.

Медиальная боковая или большеберцовая коллатеральная связка состоит из двух пучков: один — поверхностный, расположенный между бугорком мыщелка бедренной кости и внутренней поверхностью большеберцовой кости, и другой — глубокий, более широкий, идущий спереди и сзади от поверхностной фасции. Задние и косые глубокие волокна этой связки коленного сустава натянуты при сгибании от угла в 90° до полного разгибания. Большеберцовая коллатеральная связка удерживает голень от чрезмерной вальгусной девиации и наружной ротации.

Сзади от большеберцовой коллатеральной связки коленного сустава наблюдается концентрация волокон, которая называется задневнутренним фиброзно-сухожильпым ядром (noyau fibro-tendineux-postero-interne) или задневнутренней угловой точкой (point d’angle postero-inteme).

Наружная боковая или малоберцовая коллатеральная связка относится к категории внесус-тавных. Она начинается от бугорка наружного мыщелка бедренной кости и прикрепляется к головке малоберцовой кости. Функция этой связки коленного сустава состоит в удержании голени от чрезмерной варусной девиации и внутренней ротации.

Сзади находится фабелло-малоберцовая связка, которая начинается от фабеллы и прикрепляется к головке малоберцовой кости.

Между двумя этими связками расположено задненаружное фиброзно-сухожильное ядро (noyau fibro-tendmeux-postero-externe) или задневнутренняя угловая точка (point d’angle postero-externe), образованная прикреплением сухожилия подколенной мышцы и наиболее наружными волокнами утолщений капсулы (наружная арка подколенной арки или связки коленного сустава).

Задняя связка играет важную роль в ограничении пассивного разгибания. Она состоит из трех частей: средняя и две латеральных. Средняя часть соединена с растяжением косой подколенной связки коленного сустава и конечными волокнами полуперепончатой мышцы. Совершая пассаж к подколенной мышце, арка подколенной связки коленного сустава с двумя своими пучками дополняет задние срединные структуры. Эта арка укрепляет капсулу лишь в 13% случаев (по Leebacher), а фабелло-малоберцовая связка — в 20%. Существует обратная связь между значимостью указанных непостоянных связок.

Крыловидные связки коленного сустава, или удерживатели надколенника, образованы множеством капсульно-связочных структур — собственные бедренно-надколенниковые, косые и перекрещивающиеся волокна наружной и внутренней широкой мышцы бедра, косые волокна широкой фасции бедра и апоневроз портняжной мышцы. Вариабельность направления волокон и интимная связь с окружающими мышцами, которые при сокращении могут их натягивать, объясняют способность этих структур выполнять функцию активных и пассивных стабилизаторов, аналогичную крестообразным и коллатеральным связкам.

Анатомические основы ротационной стабильности колена

Фиброзно-сухожильные периартикулярные ядра (les noyaux fibro-tendineux peri-articulaires) между зонами утолщения суставной капсулы представлены связками, среди которых различают четыре фиброзно-сухожильных ядра, иными словами, выделяются различные участки капсулы и активных мышечно-сухожильных элементов. Четыре фиброзно-сухожильные я/фа делят на два передних и два задних.

Персдневнутреннее фиброзно-сухожильное ядро расположено спереди от большеберцовой коллатеральной связки коленного сустава и включает волокна ее глубокого пучка, бедренно-надколенниковую и внутреннюю мениско-надколенниковую связку; сухожилие портняжной мышцы, тонкой мышцы, косую часть сухожилия полуперепончатой мышцы, косые и вертикальные волокна сухожильной части широкой мышцы бедра.

Задневнутреннее фиброзно-сухожильное ядро находится сзади от поверхностного пучка большеберцовой коллатеральной связки коленного сустава. В этом пространстве различают глубокий пучок упомянутой связки коленного сустава, косой пучок, идущий от мыщелка, прикрепление внутренней головки икроножной мышцы и прямой и возвратный пучок сухожилия полуперепончатой мышцы.

Передненаружное фиброзно-сухожильное ядро расположено перед малоберцовой коллатеральной связкой и включает суставную капсулу, бедренно-надколенниковую и наружную мениско-надколенниковую связки коленного сустава, косые и вертикальные волокна мышцы напрягающей широкую фасцию бедра.

Задненаружное фиброзно-сухожильное ядро находится сзади малоберцовой коллатеральной связки коленного сустава. Оно состоит из сухожилия подколенной мышцы, фабелло-малоберцового сухожилия, наиболее поверхностью волокон, идущих от мыщелка с волокнами наружной части (арки) подколенной арки (связки коленного сустава), места прикрепления наружной головки икроножной мышцы и сухожилия двуглавой мышцы бедра.

ilive.com.ua

Большеберцовая коллатеральная связка

Медиальная связка стабилизирует медиальный отдел сустава колена и противодействует нагрузке. Исходит она из центра медиального надмыщелка, который располагается спереди и чуть ниже места, где находится крепление большой приводящей мышцы. Строение связки представлено тремя слоями – поверхность, задняя косая связка и глубокий слой, который вплетается в капсулу сустава.

Малоберцовая коллатеральная связка

Стабилизирует латеральный отдел сустава колена и также противодействует нагрузкам. Исходит она из центра латерального надмыщелка, то есть от наиболее выступающего конца латерального мыщелка бедра. Связка крепится к отростку в виде шила головки малоберцовой кости. Дуговидная подколенная связка и малоберцовая коллатеральная совместно с мышцей под коленом и наружной головкой мышцы икры создают механизм, который регулирует наклоны и повороты голени кнаружи.

Передняя крестообразная связка

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.

Задняя крестообразная связка

Предотвращает заднее выдвижение большеберцовой кости по отношению к бедренной. Исходит она изнутри средней области мыщелка бедра. Крепится к задней области поверхности сустава большеберцовой кости посередине с переходом к задней поверхности кости. Строение задней крестообразной связки имеет сложную структуру, в составе которой две основные части – переднелатеральная и заднемедиальная. Переднелатеральный элемент натягивается во время сгибания и расслабляется в процессе разгибания колена, а заднемедиальный действует с точностью наоборот. Размер поперечного сечения переднелатеральной области практически в два раза превышает поперечное сечение заднемедиального элемента.

Еще один элемент задней крестообразной связки – мениско-бедренный связочный аппарат, который идет с заднего рога латерального мениска к заднему элементу внутренней части мыщелка кости бедра.

Снабжение кровью крестообразного связочного аппарата осуществляется срединными артериями колена. Крестообразные связки по всем сторонам окружает синовиальная оболочка, которая расположена внутри сустава, но вне суставной сумки.

Мениск

Мениски – внутрисуставные хрящевые прослойки колена, функцией которых является амортизация и стабилизация. Мениск колена бывает внутренним и наружным. Разрыв мениска является самой частой травмой колена.

Мениск может повреждаться в результате дегенерации и травмы. Деструктивные изменения происходят из-за возникновения артроза. Поврежден мениск или нет, может определить только врач. Разорванный мениск диагностируется магнитно-резонансной томографией.

Сухожилие и связки – в чем различие?

Сухожилия – крепкие соединительные ткани, благодаря которым мышца примыкает к кости. Перегрузки и внезапные движения могут не только повредить связочный аппарат, но и сухожилия. Как повреждаются сухожилия, знают все спортсмены. Поврежденный связочный аппарат и сухожилия сопровождаются болью, отеком, затрудненностью движений. Отличие — меньшее изменение цвета кожи, когда травмируются сухожилия.

Лечение повреждений связок

Лечение и укрепление травмированных связок сегодня можно осуществлять как с помощью консервативного подхода, так и путем операции. Операции позволят восстановить функционирование сустава при множестве видов травм. Минус в том, что иногда на восстановление может уходить очень много времени, к тому же есть вероятность, что потребуется проведение не одной, а двух и даже более операций.

Лечение легкой степени травмы (растяжение) – это обеспечение иммобилизации, охлаждения, покоя, придание колену приподнятого положения. Лечение, как правило, этим и ограничивается. Иногда врачи для снятия болевого синдрома назначают обезболивающие средства и физиотерапию.

Лечение средней степени растяжения потребует уже иммобилизацию с помощью гипса или бандажа на 4-5 недель. Врач назначает лечение с применением средств против воспаления, физиотерапию, а после снятия гипса – массаж и гимнастику.

Лечение тяжелой степени осуществляется в основном с помощью операции, которая направлена на восстановление строения сустава. Гипс после операции накладывают на срок более 2-ух месяцев.

Чтобы укрепить связочный аппарат после травмы, врач может назначит гимнастику и физиотерапию. Физиотерапевт может научить пациента упражнениям, которые можно выполнять и дома. Беговые дорожки и тренажеры помогут укрепить мышцы, охватывающие колено. До выполнения упражнений требуется проводить разминку, растяжку. Это уменьшит нагрузку на колено и поможет расслабить мышцы.

В целом, мышцы ног следует прокачивать с помощью специальных упражнений. Разработка крепких мышц поможет лучше поддерживать колено, что предотвратит травмирование сустава.

drpozvonkov.ru

Кости, образующие сочленение

Коленный состав человека формируется при соединении в общей синовиальной капсулы двух крупнейших костей – бедренной и большеберцовой.

Бедренная кость является наиболее крупным элементом скелета человека. Она удерживает на себе не только внушительный мышечный объем, но и позволяет человеку прямо ходить на двух конечностях. На бедро падает вся масса верхней половины тела.

Дистальный (нижний) отдел кости участвует в формировании колена. Он состоит из двух частей – медиального и латерального мыщелков. Эти образования сверху покрываются синовиальным хрящом, они контактируют с соответствующими участками на верхней части большеберцовой кости.

Большеберцовая кость человека является одной из двух костей голени, между которыми натянута соединительнотканная перепонка. В отличие от предплечья, где обе кости выполняют равноценные задачи, малоберцовая кость голени не несет такой функциональной нагрузки, как большеберцовая. Последняя имеет проксимальный и дистальный эпифизы.

Проксимальный (верхний) участвует в формировании сустава. Верхний отдел кости образует большеберцовое плато, состоящее из двух частей. Медиальный мыщелок бедренной кости сочленяется с внутренней частью плато, а латеральный мыщелок – с наружной.

Строение коленного сустава является особенным еще и потому, что дополняет устройство третья кость – надколенник.

В народе эта кость часто называется коленной чашечкой. Она не прилежит к суставным поверхностям, однако прикрывает сочленение и выполняет защитную и ограничительную роли.

Хрящи и мениски

Каждое сочленение организма построено по одинаковым принципам. Суставные поверхности костей обязательно покрывает особый тонкий хрящ. Это позволяет сгладить движения, добиться исключения трения между костями. Такой хрящ покрывает и суставные поверхности в коленном суставе. Кроме сглаживания движений, эластичная структура хряща помогает ему амортизировать вертикальные нагрузки.

Особенностью коленного сустава является наличие менисков – особых хрящевых элементов, имеющих полулунную форму. Медиальный и латеральный мениски расположены под соответствующими мыщелками бедренной кости.

Химическое строение менисков несколько отличается от обычного гиалинового хряща. Они имеют более плотную и эластичную консистенцию и способны выдерживать сильные нагрузки.

Функции менисков, участвующих в образовании сустава:

• Амортизация вертикальных нагрузок.
• Равномерное распределение падающего на большеберцовую кость веса.
• Повышение прочности и стабильности сочленения.
• Увеличение объема движений.
• Формирование основы для крестообразных связок.
• Удержание сочленения от переразгибания.

Без менисков сложно представить правильную работу сочленения. Коленный сустав представляет собой комплексный механизм, где повреждение любого из элементов приводит к значительному ограничению функции.

Внутрисуставные связки

Одной из важнейших функций менисков является создание опоры (точки фиксации) для крестообразных связок. Эти соединительнотканные элементы располагаются внутри полости сустава и выполняют важнейшую роль:

• Передняя крестообразная связка начинается ближе к задней части наружного мыщелка бедренной кости и заканчивается у переднего отдела внутреннего мениска и межмыщелковому возвышению бедренной кости. Её роль состоит в ограничении переразгибания. Она имеет серьезную клиническую роль, поскольку при повреждении этого элемента нарушается функция сустава.
• Задняя крестообразная связка берет начинается на передних отделах медиального мыщелка бедра и имеет ход волокон по направлению назад к латеральному мениску. Она гораздо меньше передней и несет меньшую нагрузку. Задняя крестообразная связка позволяет стабилизировать колено, удержать его от чрезмерного сгибания.
• Еще одной внутрисуставной соединительнотканной структурой коленного сустава является поперечная связка колена. Она натянута между двумя менисками в переднем их отделе. Связка добавляет прочности и целостности всему внутреннему устройству сочленения.

Внешние связки

Строение колена невозможно представить и без соединительнотканных структур, покрывающих сустав снаружи. Ими являются коллатеральные связки. Коленный сустав человека покрыт:

• Медиальной коллатеральной связкой – она покрывает внутреннюю поверхность суставной капсулы. Соединительнотканная структура имеет достаточно мощное строение и важную функцию. Связка предотвращает смещение голени внутрь и подвывих в коленном суставе. Внутри соединительнотканного пучка имеется две группы волокон – внутренняя и наружная. Они направляются от внутреннего надмыщелка бедра к метаэпифизам большеберцовой кости.
• Латеральной коллатеральной связкой – менее мощный элемент, находящийся на наружной поверхности колена. Вместе с подколенным сухожилием и подколенно-малоберцовой связкой она удерживает задние и наружные отделы сустава от вывиха.
• Подколенной связкой – этот сухожильный элемент является продолжением полуперепончатой мышцы и отвечает за стабильность сочленения в заднем отделе.
• Связкой надколенника, которая направляется от надколенника к бугристости большеберцовой кости. Удерживает одноименную кость в области коленного сочленения.

Коленный сустав человека не зря окружен таким количеством мощнейших связочных элементов. Все перечисленные структуры призваны дополнить функцию такого образования, как капсула сустава.

Капсула сустава

Важнейшим элементом любого сочленения является его капсула. Эта структура выполняет следующие функции:

• Объединяет в единую систему все элементы сочленения.
• Удерживает сустав от чрезмерного сгибания и разгибания.
• Является вместилищем для суставной жидкости, смазывающей поверхности хрящей.
• Придает суставу форму и обеспечивает необходимый объем движений.
• Защищает внутренние элементы сочленения от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды.

Несмотря на внушительные размеры капсулы, она в большей своей части является достаточно тонкой структурой. Это компенсируется описанными выше связками колена.

Клиническая значимость капсулы крайне велика. При ее повреждениях возможны не только многочисленные травмы сочленения – от ушибов до вывихов, но и проникновение инфекции с развитием гнойного артрита.

Внутренней частью капсулы является синовиальная мембрана. Она покрывает все элементы сочленения изнутри, окутывает крестообразные связки и формирует особые складки – синовиальные сумки. Некоторые из них все же являются ограниченными полостями, не связанными с общей полостью.

Синовиальные сумки

Внутренняя оболочка капсулы переходит на многочисленные элементы сустава с формированием различных заворотов, карманов и сумок. Некоторые из них не имеют значимой клинической роли, другие выполняют функцию амортизаторов и сглаживают движения в сочленении.

13 заворотов внутри полости сочленения увеличивают её объем, позволяют в достаточном количестве циркулировать синовиальной жидкости, а при развитии воспаления являются местом скопления патологического экссудата.

Коленный сустав имеет следующие синовиальные карманы:

• Верхний передний заворот.
• Верхний и нижний передние медиальные завороты.
• Верхний и нижний передние латеральные карманы.
• Верхний и нижний задние медиальные завороты.
• Верхний и нижний задние латеральные карманы.
• Боковые завороты по 2 на медиальной и латеральной поверхностях.

Перечисленные карманы располагаются внутри полости сочленения. Снаружи от нее имеются другие особые полости — сумки. Коленный сустав имеет следующие синовиальные сумки:

• Поднаколенниковая.
• Подкожная преднадколенниковая.
• Подфасциальная преднадколенниковая.
• Подапоневровротическая преднадколенниковая.
• Глубокая поднадколенниковая.
• Подколенное углубление.
• Подсухожильная сумка медиальной икроножной мышцы.
• Сумка полуперепончатой мышцы – сумка Броди.

Не все полости сообщаются с капсулой сочленения, это обусловлено индивидуальными анатомическими особенностями.

Мышцы

Костные и связочные структуры являются неподвижными элементами любого сустава в организме. За функцию подвижных сочленений отвечают окружающие их мышцы. Это касается и такого крупного элементу костно-суставной системы, как коленный сустав.

Какие мышцы приводят крупнейшее сочленение ног в движение? Они подразделяются на 3 категории.

Передняя группа, ответственная за сгибание колена:

• Четырехглавая мышца бедра – одна из самых крупных во всем организме. Находится на бедре в области его передней части и состоит из четырех крупных пучков.
• Портняжная мышца – берет начало от тазовой кости и огибает коленный сустав вплоть до бугристости большеберцовой кости.

Внутренняя группа – мышцы, приводящие бедро к телу:

• Тонкая мышца – начинаясь от лобковой кости, этот небольшой пучок мышечных волокон достигает бугристости на большеберцовой кости.
• Больная приводящая мышца – этот пучок волокон имеет довольно крупный размер. Он начинается на нижней поверхности тазовой кости и идет к коленному суставу. Вместе с полусухожильной и портняжной мышцей образует сухожилие, называемое поверхностной гусиной лапкой.

Мышцы-разгибатели на задней поверхности сочленения:

• Двуглавая мышца бедра – начинается двумя головками от седалищной кости и бедра и направляется к малоберцовой кости в области проксимального эпифиза.
• Полусухожильная мышца – находится очень близко вместе с предыдущей мышцей, начинается в области седалищного бугра, формирует поверхностную гусиную лапку.
• Полуперепончатая мышца – начинается на седалищной кости и прикрепляется к фасции подколенной мышцы, формирует глубокую гусиную лапку.

Все эти структуры позволяют осуществлять колену большой объем движений.

Форма и движения

Разобрав особенности анатомии сочленения, можно выделить его основные характеристики. По форме коленный сустав является мыщелковым, блоковидным.

Форма колена обусловливает его роль в организме и максимальную амплитуду движений во всех плоскостях. Возможные движения:

• Сгибание на 130 градусов. При пассивном движении возможно на 160 градусов.
• Разгибание на 10–15 градусов.
• Небольшая супинация – вращение кнаружи, пронация – вращение кнаружи.

Такая амплитуда обеспечивает плавную ходьбу и бег, позволяет совершать различные по объему движения и при этом удерживает сустав в стабильном состоянии тела без чрезмерных перегрузок.

Кровоснабжение

Кровоснабжение коленного сустава осуществляется благодаря крупной подколенной артерии. Этот сосуд является продолжением глубокой артерии бедра и находится на задней поверхности сочленения.

Артерия разделяется на ряд крупных веточек, окружающих сочленение со всех сторон. Такое ветвление позволяет обеспечить крупный элемент опорно-двигательного аппарата достаточным количеством кислорода и питательных веществ.

Венозная кровь собирается от тканей сочленения в венулы, которые также образуют венозную сеть. Она объединяется в подколенную вену, являющуюся одной из частей системы глубоких вен нижней конечности.

Клиническая роль

Говоря об анатомии колена, нельзя не упомянуть о роли его строения в клинике различных заболеваний.

Наличие крупных костных структур и покрывающего их хряща объясняет развитие в колене такого заболевания, как деформирующий артроз. При возрастающих на сустав нагрузках происходит следующее:

• Повреждается ткань суставного хряща.
• Микротрещины в хряще являются источником воспаления.
• Воспалительный процесс приводит к разрастанию костной ткани.
• Происходит деформация тканей.

Проникновение в синовиальную полость инфекции провоцирует развитие гнойного артрита, а многочисленные карманы и сумки предрасполагают к формированию гнойных затеков.

Наличие хрупких менисков и крестообразных связок объясняет многочисленные травмы сочленения. Особенно часто в патологический процесс вовлекаются латеральный мениск и передняя крестообразная связка.

Обильное кровоснабжение сустава объясняет частое развитие в этой области аутоиммунных процессов, приводящих к артриту.

Все перечисленные особенности анатомии должен учитывать лечащий врач для получения четкой клинической картины патологического процесса у каждого больного.

moyskelet.ru

Прочтите обязательно другие статьи:

Состав колена Голеностопный сустав Колено строение связок Кости голеностопа Строение лодыжки человека Сустав плеча Связки тазобедренного сустава Строение сустава человека