Строение и функции коленного сустава
Сустав представляет собой место соединения костей. Между ними находится хрящевая ткань, или мениск, которая необходима для того, чтобы суставы не стирались в этих местах, а движения были плавными. Чтобы кости держались и выполняли свои функции, есть суставная сумка, которая состоит из связок, обволакивающих сустав и удерживающих его на одном месте.
Коленный сустав, который обеспечивает сгибание, разгибание и небольшие повороты в стороны, относится к шарнирному типу синовиального сустава. Движение в нем происходит между соединениями костей, в которые входят коленная чашечка, большеберцовая и бедренная кости.
В процессе сгибания и разгибания сустава движение идет между уплощенной верхней частью большеберцовой кости и головками бедренной кости. Мыщелки последней отличаются небольшой высотой, их легко можно прощупать как костные структуры боковой и внутренней сторон коленного сустава.
Как и другие синовиальные суставы, коленный сустав окружен синовиальной мембраной, из которой выделяется вещество-смазка. Оно обеспечивает плавное скольжение хрящей, обволакивающих трущиеся поверхности костей.
В случае артроза поверхности суставов могут быть недостаточно гладкими, что сопровождается болезненными ощущениями при нагрузках на ноги. Однако даже гладкие коленные суставы недостаточно сильные и устойчивые.
Устойчивость коленного сустава определяют окружающие его связки, которые фиксируют кости в нужном положении при сгибании и разгибании колена. Коленные суставы, в отличие от устойчивых тазобедренных, не имеют глубокой «емкости», необходимой для того, чтобы кости надежно «сидели» в них. Именно поэтому они являются довольно хрупкими и уязвимыми.
На связках, прикрепляющихся к костям и образующих коленный сустав, лежит большая нагрузка – предотвращение соскальзывания одной кости с другой.
Верхняя, средняя и боковая поверхности большой берцовой кости имеют две уплощенных поверхности, соединенные с бедренной костью. Они называются большеберцовыми плато, а каждой из них соответствует один из двух мыщелков бедра. Между большеберцовыми плато имеется узкое межмыщелковое пространство.
Кости
Коленный сустав формируется из двух трубчатых костей – бедренной (сверху) и большеберцовой (снизу). Помимо этого, в передней части сустава находится кость круглой формы – надколенник, или коленная чашечка. Два шарообразных возвышения, расположенных внизу бедренной кости, называются бедренными мыщелками.
Коленная чашечка скользит по пателлофеморальному углублению, которое образуют бедренные мыщелки. Концы костей в суставах покрывают суставные хрящи, толщина которых обычно составляет 5–6 мм. Это блестящая ткань белого цвета с гладкой поверхностью. Суставной хрящ уменьшает силу трения в суставе при движении. В коленном суставе он имеется на концах бедренной и большеберцовой костей, а также на задней поверхности коленной чашечки.
Коллатеральные связки
Они располагаются по сторонам коленного сустава, предотвращает скольжение бедра и большеберцовой кости внутрь и наружу и называются больше– и малоберцовыми коллатеральными связками. Это наименование связано с костью голени, к которой они прикреплены.
При сгибании колена коллатеральные связки натягиваются, а при разгибании они ослабевают. Малоберцовая кость (наиболее тонкая кость, расположенная на боковой стороне голени) не входит в строение коленного сустава, но играет важную роль, так как фиксирует малоберцовую коллатеральную связку, которая окружает ее и прикрепляется к бедру.
Малоберцовая коллатеральная связка рвется крайне редко, поскольку основная нагрузка приходится на внутреннюю часть коленного сустава. Однако при перенапряжении внутренней части колена большеберцовая кость или бедро могут сместиться в бок, что нередко приводит к ее разрыву.
Большеберцовая коллатеральная связка располагается с внутренней стороны и проходит вдоль колена между бедром и большеберцовой костью. Она прикрепляется к среднему мениску, поэтому в случае ее повреждения происходит разрыв последнего и средней коллатеральной связки.
Травмы, результатом которых является повреждение большеберцовых коллатеральных связок, обычно те же самые, что приводят к разрыву передней крестообразной связки. Они часто наблюдаются у футболистов, когда бедренная кость смещается к середине в результате удара по боковой части колена.
В том случае, если большеберцовые коллатеральные связки не разорвались, а лишь растянулись, бедренные или большеберцовые соединения этих связок размягчаются, что вызывает развитие опухоли во внутренней части колена.
Крестообразные связки
Эти связки коленного сустава можно сравнить с канатом. Они соединяют бедренную и большеберцовую кости и находятся между боковым и внутренним мыщелками бедренной кости и большеберцовыми плато. Название этих связок оправдывает себя: пересекаясь, они образуют букву «Х».
Передняя крестообразная связка присоединена к передней части большеберцовой кости, а задняя – к задней стороне большеберцовой кости коленного сустава. При сгибании колена передняя крестообразная связка ослабевает, а при выпрямлении натягивается. Устойчивость колена при сдвиге вперед и назад определяется состоянием крестообразных связок, особенно в том случае, если коленный сустав напряжен.
Передняя крестообразная связка
Эта связка является наиболее слабой из двух пересекающихся связок. Она имеет около 38 мм в длину и 10 мм в ширину. Ее составляет множество коллагеновых пучков. Коллаген представляет собой основной структурный белок большинства соединительных тканей, в том числе связок и сухожилий.
Начало передней крестообразной связки – передняя часть межмыщелкового пространства большеберцовой кости. Оно находится позади среднего мениска. Передняя крестообразная связка идет в направлении вверх, вперед и чуть в сторону и скрепляет тыльную и среднюю стороны боковых мыщелков бедренной кости.
При сгибании коленного сустава по обеим сторонам мыщелков бедренной и большеберцовой кости имеется промежуток. Именно в этот момент колено наиболее подвержено травме. Причиной образования этого пространства является то, что при сгибании колена передняя крестообразная связка не натянута. Ее основная функция – защита большеберцовой кости от движения вперед (относительно бедренной кости).
Эта связка также не допускает чрезмерного выпрямления коленного сустава. Когда он согнут на 90°, большеберцовая кость не может сдвигаться назад, поскольку ее фиксирует передняя крестообразная связка (при условии что она находится в нормальном, здоровом состоянии).
Задняя крестообразная связка
Из задней части межмыщелкового пространства большеберцовой кости она идет сверху и спереди средней части передней крестообразной связки и прикрепляется к передней части среднего мыщелка бедра.
Когда хирург вскрывает коленный сустав во время операции, эта связка является первым, что он видит. Во время сгибания колена наблюдается ее натяжение. Одной из функций задней крестообразной связки является предотвращение движения большеберцовой кости назад относительно бедренной. Благодаря суставной жидкости и хрящу при сгибании колена трение на поверхности сустава незначительно.
Задняя крестообразная связка занимает более вертикальное положение при разгибании колена и более горизонтальное при сгибании. Она предотвращает чрезмерное сгибание сустава.
При согнутом колене она является основным стабилизатором бедренной кости. Это относится к тем случаям, когда колено согнуто под воздействием сопротивления (например, при глубоком жиме ногами в положении лежа, приседании и ходьбе по лестнице вниз).
Задняя крестообразная связка наиболее уязвима для травм при согнутом положении колена. Например, она может быть повреждена при дорожно-транспортном происшествии, когда в автомобиль сзади врезается другое транспортное средство.
Мышцы
На передней поверхности бедра располагаются мышцы-разгибатели. В результате их сокращения происходит выпрямление ноги в коленном суставе, благодаря чему мы можем ходить. Основной мышцей данной группы является четырехглавая мышца.
Надколенник, который находится в толще сухожилия, является дополнительной опорой и дает возможность изменить направление действия и повышает силу четырехглавой мышцы, прилагаемую в процессе разгибания голени.
Мышцы-сгибатели голени находятся на задней поверхности бедра в области колена. Их сокращение, соответственно, сопровождается сгибанием ноги в суставе.
Нервы
Главным нервом в области колена является подколенный нерв, который расположен на задней поверхности коленного сустава. Он является составным элементом седалищного нерва, проходит в области голени и стопы и обеспечивает чувствительность и движение данных областей. Подколенный нерв находится несколько выше коленного сустава и разделяется на большеберцовый и малоберцовый нервы. Первый находится на задней поверхности голени, а второй проходит вокруг головки малоберцовой кости и идет по передней и наружно-боковой поверхностям голени.
Кровеносные сосуды
Кровеносные сосуды расположены на задней поверхности коленного сустава рядом с подколенным нервом. Подколенная вена и артерия обеспечивают кровообращение в голени и стопе. По подколенной артерии кровь продвигается к стопе, а по вене – обратно к сердцу.