Анатомия и биомеханика коленного сустава

Анатомия и биомеханика коленного сустава

Содержание:

Коленный сустав принадлежит к самому крупному подвижному соединению костей в человеческом организме. Анатомия коленного сустава человека включает костную составляющую, мышцы, кровеносные сосуды, суставную оболочку и суставную капсулу.

Костная составляющая сустава

В состав коленного сустава входят не три (как сообщается в большинстве источников), а четыре кости: 3 трубчатых и одна губчатая сесамовидная – надколенник. Анатомия и биомеханика коленного сустава определяется во многих информационных источниках тремя костями трубчатого типа: бедренной, малой и большой берцовыми. Надколенник расположен в толще связок и, хотя не является рычагом для приведения в движения конечность, является суставной частью.

В нижней части бедренной кости имеются две выпуклости, называемые мыщелками. Мыщелкам соответствуют две вогнутости большой берцовой кости, которые соприкасаются друг с другом подобно пазлам. Все поверхности бедренной кости и большой берцовой кости покрыты в наружной части хрящевыми менисками (прокладками), уменьшающими трение суставных поверхностей. Другими функциями менисков являются амортизация суставных поверхностей и трофический очаг для функционирования всей хрящевой поверхности кости. В месте перехода мыщелков поверхность бедренной кости соединяется с надколенником и укрепляется связками. Медиальный мыщелок (ближе к середине сустава) немного крупнее, чем латеральный.

Внутренний, наружный мыщелковых менисков имеют друг с другом связочное соединение. Каждый мениск включает 3 составляющих: тело (основная часть) и роговые отростки (передний и задний). Если наружный мениск имеет врожденную плоскую поверхность без рогов, человек страдает симптомом «щелкающего колена».

Анатомия коленного сустава включает проксимальную верхнюю часть большеберцовой кости. Отдельно соединение большеберцовой кости с бедренной в медицине именуется тибио-феморальным суставом. Большеберцовая кость имеет две впадины, в которые заходят мыщелки бедренной кости. Дополнительное укрепление суставных поверхностей осуществляется связочно-мышечным аппаратом.

Хотя анатомия коленного сустава человека визуально не предполагает включение кости малоберцовой в контуры сустава (не соединяется су другими костями), функционально биомеханика коленного сустава не мыслима без вспомогательной работы маленького рычага – малой берцовой кости. Мышечно-связочный аппарат малой берцовой кости связан с большой берцовой костью, обеспечивая разгибательные движения в суставе.

Надколенник, часто называемый коленной чашечкой – плоская треугольная губчатая кость, имеющая выпуклость с одной стороны. Углы коленной чашечки скруглены, а середина выпуклости имеет заостренность. Функциональность этой кости двоякая: защищает неприкрытую другими костями суставную сумку и связки, а также обеспечение большей амплитуды движений в суставе. Объемное строение кости включает переднюю, заднюю плоскости и три грани. Неровности передней плоскости коленной чашечки объясняются прикреплением расширенного сухожилия, образованного фасцией четырехглавой мышцы бедра. Отверстия в передней поверхности кости связаны с прохождением через них мелких кровеносных сосудов.

Мышцы коленного сустава

Головки бедренной четырехглавой мышцы крепятся к разным структурам бедренной кости, но сходятся сухожилиями в области коленной чашечки, покрывая ее и прикрепляясь к шероховатостям большой бедренной кости.

Подошвенная мышца имеет название от прикрепляемого сухожилия в нижней трети части голени к пяточному (ахиллову) сухожилию. Свое начало мышца берет от наружной выпуклости бедренной кости и задней поверхности суставной капсулы.

С медиальной и латеральной выпуклостей берут начало одноименные головки икроножной мышцы: латеральная и медиальная. Подколенная ямка образована головками этих мышц и подсухожильными сумками, расположенными снаружи от их головок.

Связочный аппарат сустава

Анатомия коленного сустава в картинках показывает расположение 10 связок в различных направлениях. По расположению к капсуле связки делятся на внутрикапсульные и внекапсульные.

К внутрикапсульным связкам относят соединительные волокна менисков, крестообразные связки (передняя и задняя). Передние части выпуклостей бедренной кости соединяет поперечная связка мениска, медиальный и латеральный мыщелки соединяются передней и задней менисковыми связками с противолежащими менисками.

Анатомия сумки коленного сустава указывает на приращение четырех внекапсульных связок к суставной сумке:

  • Косая подколенная связка начинается на внутренней выпуклости большой берцовой кости и заканчивается на наружной выпуклости бедренной кости. Отдельные связочные волокна заканчиваются в суставной сумке.
  • Боковая связка большой бедренной кости связывает по наружной поверхности сустава внутренний мыщелок (его верхнюю часть) и эпифиз большой берцовой кости. По ходу расположения волокна связок прирастают к суставной капсуле и поверхности внутреннего мыщелка.
  • Боковая связка малой берцовой кости соединяет две наружные поверхности костей: мыщелок бедренной кости и бугристую поверхность малой бедренной кости.
    Дугообразная связка срастается со связкой под коленом и соединяет наружную часть большой берцовой кости и наружный мыщелок бедренной кости, по пути связка срастается с головкой бедренной кости, из-за чего получила свое название.

Кровоснабжение и иннервация

Приток крови к суставу осуществляется по подколенной артерии, имеющей пять разветвлений: две латеральные (верхняя и нижняя), медиальные (верхняя и нижняя) и средняя. Отток крови осуществляется по подколенной вене, впадающей в бедренную вену. Подколенная вена образуется при слиянии большой и малой подкожных вен.

Иннервация сустава производится одним их периферических нервов, являющегося веточкой седалищного нерва.

Анатомия коленного сустава человека дополняется суставной капсулой с серозной жидкостью и синовиальной оболочкой изнутри капсулы.

Научная электронная библиотека

Рябчиков И. В., Панков И. О.,

Анатомо-биомеханические особенности коленного сустава

Коленный сустав по своему анатомическому строению и биомеханическим условиям является одним из самых сложных суставов человека. В образовании коленного сустава принимают участие суставные концы бедренной, большеберцовой костей, а также надколенник. Суставные поверхности мыщелков бедра эллипсоидной формы. При этом кривизна медиального мыщелка больше латерального. Верхние суставные поверхности мыщелков большеберцовой кости слегка вогнуты и не соответствуют кривизне суставных поверхностей мыщелков бедренной кости. Такое несоответствие несколько выравнивают располагающиеся между мыщелками бедра и большеберцовой кости межсуставные хрящи, или мениски (Синельников Р.Д., 1967).

Различия в параметрах кривизны медиального и латерального мыщелков бедренной кости, а также несоответствие их параметрам кривизны суставных поверхностей плато большеберцовой кости определяет характер движений в коленном суставе, где наряду с движением относительно фронтальной оси («сгибание – разгибание») имеет место ротационное движение. Таким образом, коленный сустав представляет собой сочетание блоковидного сустава с вращательным и относится к вращательно-блоковидным суставам (Синельников Р.Д., 1967).

Особенности анатомии коленного сустава и характер движений определяются особенностями торсионного развития нижних конечностей.

Известно, что угол между продольными осями бедренной и большеберцовой костями открыт кнаружи и в норме составляет 170–172°. В этом случае биомеханическая ось нижней конечности проходит через середины тазобедренного и коленного суставов и близко к наружному краю блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку на суставы и функцию всей конечности (Гафаров Х.З., 1990).

Исследованиями Х.З. Гафарова (1984, 1990) установлено, что при нормальном развитии нижней конечности дистальный конец продольной оси большеберцовой кости в процессе торсионного развития отклоняется от вертикальной оси кнаружи во фронтальной плоскости на 10–12 градусов, а ее проксимальный конец – кнутри на 4–6 градусов, при этом величина угла отклонения зависит от величины приведения бедра. Таким образом, угол отклонения продольной оси большеберцовой кости составляет 14–16°. Данное положение определяется тонусом и работой мышц нижней конечности. Отклонение проксимального конца голени кнутри, а дистального кнаружи происходит при внутренней торсии коленного сустава во фронтальной плоскости и по спирали снаружи кнутри, при этом проксимальный конец костей голени отклоняется снаружи кнутри и спереди назад (Гафаров Х.З., 1990). По этой причине коленный сустав получает физиологическое вальгусное положение.

При внутреннем скручивании коленного сустава поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в горизонтальной плоскости описывают дугу 18–22° по определенному радиусу, который находится в зависимости от длины сегментов бедра и голени. При этом поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в процессе внутреннего скручивания образуют с фронтальной плоскостью угол 4–8°, пересекая ее спереди назад. Дистальный отдел костей голени, скручиваясь кнаружи, отклоняется латерально (кнаружи), при этом обеспечивается физиологический вальгус в коленном суставе. В результате этого биомеханическая ось нижней конечности проходит у наружного края блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку в над- и подтаранном суставах, и способствует правильному развитию сводов стопы и ее рессорной функции (Гафаров Х.З., 1990).

Отклонение дистального конца голени в процессе торсионного развития уменьшает нагрузку на внутренний отдел ростковых пластин бедренной и большеберцовой костей. Это способствует большему развитию внутреннего мыщелка бедра, что в дальнейшем обеспечивает сохранение параллельности щели коленного сустава по отношению к горизонтальной плоскости и равномерную нагрузку на суставы нижней конечности (закон Вольфа, Гюнтера, Фолькманна).

Исследования биомеханики движений в коленном суставе последних десятилетий XX века выявили более сложный характер движений. Этот характер определяется как совокупность смещений (скольжений – перекатываний) между мыщелками бедренной и большеберцовой костей и вращений в коленном суставе в трех плоскостях.

Несомненно, что величина вращательного движения значительно преобладает над остальными видами движений, которые составляют: в передне – заднем направлении 5–10 мм, во внутренне – наружном направлении 2–5 мм и так называемая «компрессия – дистракция» при нагрузке 1–2 мм. При этом само вращательное движение является сложным и происходит в трёх плоскостях: во фронтальной плоскости (ротационное движение), в сагиттальной плоскости «сгибание – разгибание», и в вертикальной плоскости «отведение – приведение» (Johnson R.J., 1988; Lafortune M.A., Cavanaugh P.R., Sommer H.J., 1992; Woo S.L.Y., Livesay G.A., 1994; Putz R., 1995).

Вращательное движение в коленном суставе, которое осуществляется между суставными поверхностями мыщелков бедренной и большеберцовой костей сопряжено с движением «скольжение – перекатывание». При этом движении суставная поверхность мыщелков большеберцовой кости проходит сложный путь перемещений по суставным поверхностям мыщелков бедра, различающимися между собой размерами и радиусами кривизны. Описанная кривая траектории движения между суставными поверхностями мыщелков бедра и большеберцовой кости получила название «вершина кубика» («vertex cubis») (Menshik A., 1974, 1975).

Таким образом, при максимальном сгибании в коленном суставе осуществляется вращение относительно фронтальной оси 135° с одновременным (4–8°) вращением мыщелков большеберцовой кости кнутри и перемещением в переднее – заднем направлении до 10 мм.

При этом проксимальный конец большеберцовой кости оказывается развернутым кнутри и выдвинутым кпереди относительно дистального суставного конца бедра.

Рис. 1.1. наглядно демонстрирует величину и направление перемещений мыщелков бедренной и большеберцовой костей при максимальном сгибании в коленном суставе.

Рис. 1.1. Перемещение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра при максимальном сгибании в коленном суставе: а – положение разгибания; б – сгибание 90° в – максимальное сгибание в суставе

При полном разгибании в коленном суставе мыщелки бедренной кости выстоят несколько кпереди относительно мыщелков бедра (рис. 1а); сгибание 90° – незначительное выдвижение мыщелков большеберцовой кости кпереди от бедренной кости (рис. 1б). При максимальном сгибании – выдвижение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра кпереди на 10 мм с внутренней ротацией относительно вертикальной оси – перемещение и наслоение малоберцовой кости на большеберцовую, при этом кпереди выдвигается наружный мыщелок большеберцовой кости (рис. 1в).

Данные положения имеют принципиальное прикладное значение в клинике, так как объясняют механизм и особенности переломов костей, составляющих коленный сустав при травме.

Анатомия коленного сустава

Содержание

Коленный сустав — одна из самых сложных в механическом отношении систем человеческого организма: он воспринимает и распределяет нагрузки, в несколько раз превышающие вес тела. Величайшие нагрузки на сжатие и растяжения испытывает бедренно-надколенниковое сочленение. Зная функциональную анатомию этой части сустава, ортопед лучше ориентируется при выявлении травм и выборе лечения. При кажущейся простоте устройства, бедренно-надколенниковое сочленение на самом деле — одна из самых сложных частей сустава. Помимо непростой конфигурации костных поверхностей сочленение имеет множество фасциальных слоев, к нему прикрепляются связки и суставные сумки.

Биомеханика коленного сустава на рентгене

Описывать анатомию сустава проще всего послойно, начиная с поверхностного подкожного слоя и затем переходя к глубоко расположенной капсуле. Подкожный слой содержит относительно мало жира. Кожа, покрывающая надколенник, очень подвижна и допускает движения с максимальной амплитудой. По бокам в кожу под прямым углом вплетается постепенно увеличивающееся количество небольших фасциальных пучков. Эти пучки ограничивают передний отдел преднадколенниковой синовиальной сумки. Ниже, спереди от надколенниковой связки, также расположена подкожная сумка связки надколенника. Форма и локализация сумок могут быть различны. Следующий слой — поверхностный фасциальный, или дугообразный (так как формирует поперечную дугу), — является продолжением широкой фасции бедра. Этот поверхностный фасциальный слой латерально переходит на подвздошно-большеберцовый тракт, медиально — на дистальную часть четырехглавой мышцы, внизу — на связку надколенника и заканчивается на уровне бугристости большеберцовой кости. Волокна фасции не входят в связку надколенника, но их часто пересекают и затем восстанавливают при подготовке трансплантата из данной связки для реконструкции передней крестообразной связки.

Промежуточный косо расположенный сухожильный слой лежит спереди от надколенника и состоит из передней части сухожилия прямой мышцы бедра, сухожилий медиальной и латеральной широкой мышцы бедра. Этот слой толще дугообразного, и его волокна вплетаются в более глубокие слои по бокам от надколенника, но не в связку надколенника. Пространство между промежуточным и дугообразным слоями содержит подсухожильную преднадколенниковую сумку. Глубокий продольный слой является продолжением сухожилия прямой мышцы бедра; волокна, составляющие глубокий слой, пересекают сверху вниз надколенник и сливаются с его связкой, прикрепляясь затем к бугристости большеберцовой кости. Глубокий слой плотно прилежит к надколеннику и ограничивает снизу глубокую надколенниковую сумку. Следующий по глубине слой состоит из толстых волокон поперечного направления, из которых образуются связки, поддерживающие надколенник. Эти волокна придают бедренно-надколенниковому сочленению устойчивость к статическим нагрузкам. Медиальная связка, поддерживающая надколенник, начинается от медиальной поверхности надколенника и прикрепляется к медиальному мыщелку бедренной кости, латеральная — идет от наружной поверхности надколенника, проходит под подвздошно-большеберцовым трактом и прикрепляется к нему снизу. Самый глубокий слой представлен капсулой сустава, фиксированной по бокам к надколеннику, а затем к менискам.

Подвижность коленного сустава обеспечивают четырехглавая мышца и задняя группа мышц бедра, но четырехглавая мышца, кроме того, является важным структурным и стабилизирующим элементом бедренно-надколенникового сочленения. В первую очередь стабилизация происходит за счет эксцентрических сокращений мышцы. На бедре мышца представлена четырьмя головками: медиальной, латеральной и промежуточной широкими мышцами и прямой мышцей бедра. На уровне коленного сустава медиальная и латеральная широкие мышцы принимают косое направление. Прямая мышца начинается от нижней передней подвздошной ости. В дистальном отделе ее сухожилие охватывает надколенники, а затем ее волокна вплетаются в связку надколенника. Промежуточная широкая мышца начинается от передней поверхности верхней половины бедренной кости, проходит под прямой мышцей и прикрепляется к основанию надколенника. За счет ширины прикрепления нагрузка равномерно распределяется на большую часть сухожилия четырехглавой мышцы. Под промежуточной широкой мышцей лежит суставная мышца колена, берущая начало на передней поверхности дистальной части бедренной кости и прикрепляющаяся к капсуле сустава в области наднадколенниковой сумки. Во время движений мышца оттягивает сумку и нередко принимает участие в образовании медиальной и наднадколенниковой складок.

Медиальная и латеральная широкие мышцы берут начало на передней поверхности тела бедренной кости медиальнее и латеральнее места прикрепления промежуточной широкой мышцы. Прикрепляются они к верхнемедиальному и верхнелатеральному краю надколенника. Медиальная широкая мышца обычно крупнее и прикрепляется дистальнее, сухожилие латеральной прикрепляется в верхнелатеральной части надколенника на большом протяжении. Кроме того, в латеральную мышцу вплетаются волокна подвздошно-большеберцового тракта. Медиальная широкая мышца играет важную роль в стабилизации медиального смещения надколенника при полном разгибании сустава.

Помимо четырехглавой мышцы, стабилизирующей надколенник при движениях, существует еще несколько медиальных связок, играющих роль статического ограничителя, предотвращающего смещение надколенника наружу. Основную нагрузку берет на себя медиальная бедренно-надколенниковая связка, обеспечивая 53% сопротивления наружному смещению надколенника. Далее, по мере убывания значимости, следуют медиальная мениско-надколенниковая связка (22%), а также медиальная связка, поддерживающая надколенник, и медиальная большеберцово-надколенниковая связка.

Сложное устройство связки надколенника обеспечивает распределение значительных растягивающих нагрузок от ее начала у верхушки надколенника до места прикрепления к бугристости большеберцовой кости. Волокна связки начинаются далеко друг от друга на задней и нижней поверхности надколенника. По мере приближения к месту прикрепления к ним спереди присоединяются волокна сухожилия прямой мышцы бедра. Плотно прилегающие друг к другу коллагеновые волокна расположены вдоль длинной оси надколенника. Коллаген составляет 85% сухого веса связки, причем в основном это волокна I типа (90%). Волокна связки покрыты тремя оболочками: наружной (паратендинием), промежуточной (эпитендинием) и внутренней (эндотендинием). Через эндотендиний к клеткам и волокнам связки подходят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды.

Надколенник служит центром вращения и обеспечивает эффективную работу четырехглавой мышцы при передаче нагрузки на коленный сустав. Нагрузка на центр вращения распределяется сложно и включает как растяжение, так и сжатие с минимальным трением. Анатомия костной и хрящевой части надколенника отражает непростые соотношения сил, воздействующих на него. Передняя поверхность надколенника выпуклая, на ней расположены прикрепляющееся здесь сухожилие прямой мышцы бедра, а также отверстия для кровеносных сосудов. Задняя, суставная, поверхность имеет три фасетки, покрытые толстым слоем хряща. Самая большая фасетка — латеральная — занимает пространство от основания до верхушки надколенника и сочленяется с наружным мыщелком бедра. От медиальной фасетки ее отделяется продольный центральный гребень, приходящийся на межмыщелковую борозду. Медиальная фасетка по высоте такая же, как латеральная, но приблизительно на треть уже; она сочленяется с внутренним мыщелком бедра. Еще медиальнее расположена небольшая дополнительная фасетка, соприкасающаяся с внутренним мыщелком бедра только при полном разгибании колена. Толстый слой хряща, покрывающий фасетки, улучшает конгруэнтность суставных поверхностей и гасит компрессионные нагрузки, возникающие при разнообразных движениях в суставе.

Источники: http://infosustav.ru/anatomiya-i-biomexanika-kolennogo-sustava.html, http://monographies.ru/ru/book/section?id=5383, http://m.sportwiki.to/Анатомия_коленного_сустава

18 комментариев
  • megan92 ()   2 недели назад
    Подскажите, кто как борется с болью в суставах? Жутко болят колени(( Пью обезболивающие, но понимаю, что борюсь со следствием, а не с причиной...
  • Дарья ()   2 недели назад
    Несколько лет боролась со своими больными суставами и только прочитав эту статью, уже давно забыла про "неизлечимые" суставы
  • megan92 ()   13 дней назад
    Дарья, киньте ссылку на статью!
    P.S. Я тоже из города
    ))
  • Дарья ()   12 дней назад
    megan92, так я же в первом своем комментарии написала) Продублирую на всякий случай - ссылка на статью.
  • Соня 10 дней назад
    А это не развод? Почему в Интернете продают?
  • юлек26 (Тверь)   10 дней назад
    Соня, вы в какой стране живете? В интернете продают, потому-что магазины и аптеки ставят свою наценку зверскую. К тому-же оплата только после получения, то есть сначала посмотрели, проверили и только потом заплатили. Да и в Интернете сейчас все продают - от одежды до телевизоров и мебели.
  • Ответ Редакции 10 дней назад
    Соня, здравствуйте. Данный препарат для лечения суставов действительно не реализуется через аптечную сеть во избежание завышенной цены. На сегодняшний день заказать можно только на официальном сайте. Будьте здоровы!
  • Соня 10 дней назад
    Извиняюсь, не заметила сначала информацию про наложенный платеж. Тогда все в порядке точно, если оплата при получении.
  • Margo (Ульяновск)   8 дней назад
    А кто-нибудь пробовал народные методы лечения суставов? Бабушка таблеткам не доверяет, мучается от боли...
  • Андрей Неделю назад
    Каких только народных средств не пробовал, ничего не помогло...
  • Екатерина Неделю назад
    Пробовала пить отвар из лаврового листа, толку никакого, только желудок испортила себе. Не верю я больше в эти народные методы...
  • Мария 5 дней назад
    Недавно смотрела передачу по первому каналу, там тоже про эту Федеральную программу по борьбе с заболеваниями суставов говорили. Говорят что нашли способ навсегда вылечить суставы и спину, причем государство полностью финансирует лечение для каждого больного.
  • Елена (врач эндокринолог) 6 дней назад
    Действительно, на данный момент проходит программа, в которой каждый житель РФ и СНГ может полностью вылечить больные суставы.
  • александра (Сыктывкар)   5 дней назад
    Спасибо вам, уже приняла участие в этой программе.
  • Максим 4 дня назад
    кто Диклофенак пробовал? как эффект? помогло?
  • Татьяна (Екатеринбург)   Позавчера
    Практически не помогло. Не советую.
  • Елена (врач эндокринолог) Вчера
    Максим, рекомендую вам принять участие в Федеральной программе по борьбе с заболеваниями суставов, в 21 веке любые суставы можно вылечить!
  • Максим Сегодня
    Вот здорово! Неужели дошел прогресс и до нашей страны.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

Adblock detector