Строение коленного сустава человека

Самый крупный в теле человека сустав — коленный, является распространенной причиной болей. Он занимает промежуточное место в биомеханической цепи нижней конечности.

Важно знать строение коленного сустава человека и мышцы, приводящие его в движение, чтобы идентифицировать причину боли при конкретном движении. Если болит при разгибании, значит, слабость в четырехглавой мышце и спазм в двуглавой или полусухожильной. Если боль возникает при сгибании, то не справляются сгибатели из-за компрессии седалищного нерва.

Функции коленного сустава

Колено – самый крупный и сложный сустав в теле, необходимый человеку для перемещения в пространстве – вставания, наклонов, ходьбы.

Основные функции коленного сустава – сгибание и разгибание ноги, а небольшое вращение возможно только во время сгибания сустава.

Строение коленного сустава человекаСустав выдерживает огромные нагрузки: при ходьбе – это вес, превышающий массу тела человека в 1,5 раз, при подъеме по лестнице — в 3-4 раза, а при приседании – в 8 раз.

Проблема в функции коленного сустава заключается в том, что он должен быть достаточно гибким при ходьбе и сгибании, но в то же время – стабильным для поддержания положения стоя.

Частота жалоб и заболеваний коленей неуклонно растет с 50-60 годов прошлого века. Анатомия тел не изменилась, но поменялась среда обитания.

Земля покрыта асфальтом, и человек ходит по траве всего 15-20 минут в месяц. Несмотря на разработку ортопедической обуви, ногам тяжело противостоять бетону.

При контакте с твердыми поверхностями, своды стопы максимально сокращаются, что заставляет стопу обрушиваться внутрь. Чрезмерная пронация приводит к двум проблемам:

  • потеря амортизации во время ходьбы;
  • неравномерное сгибание колена.

Длительное воздействие приводит к воспалению, нестабильности, перегрузке связок. Причиной всех дегенеративных изменений являются проблемы биомеханики, поскольку колено занимает промежуточное звено между тазом и ступней.

Анатомическое строение

Структура колена включает четыре кости, связки, суставную капсулу, мениски. Фактически выделяют два сочленения:

  • бедренно-большеберцовое — шарнирное;
  • бедренно-надколенниковое — седловидное.

Они функционируют вместе для создания сустава, который также разделяется на медиальное и латеральное тибиофеморальные сочленения.

Соответственно медиальный мыщелок коленного сустава включает как мыщелки бедренной и большеберцовой костей, как и латеральный.

Из чего состоит колено:

  1. Строение коленного сустава человекаБольшеберцовая кость – спускается от колена до лодыжки, имеет два мыщелка, возвышения между ними, на котором находятся бугорки. На плато прикрепляются два хряща в виде полумесяца – мениски.
  2. Бедренная кость – самая длинная кость бедра и самая сильная в теле, которая также имеет два мыщелка и бедренно-надколенниковую борозду между ними.
  3. Надколенник – сесамовиданая кость, предназначенная для распределения трения между костями и мышцами во время сгибания для защиты колена.
  4. Малоберцовая кость располагается на латеральной стороне вдоль большеберцовой. На ней располагается сухожилия главного сгибателя – двуглавой мышцы бедра.

Связки стабилизируют колено, предотвращая сдвиги элементов относительно друг друга. Нагрузка на них усиливается при снижении тонуса мышц.

Основные структуры связок

В анатомии коленного сустава и связок рассматривают четыре основные структуры:

  • медиальная или большеберцовая коллатеральная связка – находится на внутренней стороне бедренной и большеберцовой костей, глубокими волокнами крепится к медиальному мениску;
  • латеральная или малоберцовая связка – крепится к наружной стороне бедренной и малоберцовой кости (рядом с ней проходит ветвь малоберцового нерва, связка зависит от тонуса большеберцовой мышцы);
  • передняя крестообразная связка – находится внутри колена, ограничивает вращение и движение большеберцовой кости вперед;
  • задняя крестообразная связка – самая сильная связка между берцовой и бедренной костями, предотвращает чрезмерное движение колена назад. При ее повреждении подколенная мышца будет держать сустав, а сокращение двуглавой мышцы может вызвать подвывих при угле сгибания выше 40 градусов. Задняя крестообразная связка нагружается при напряжении четырехглавой мышцы бедра при угле 20-60 градусов.

На фото коленного сустава видно, что связок гораздо больше. Только у надколенника есть собственная, которая крепится к бугристости большеберцовой кости, а также медиальная и латеральная поддерживающие. Малоберцовая кость также фиксирована задней и передней связками головки.

Связка надколенника прикрепляет коленную чашечку к голени, пара коллатеральных связок удерживает боковое смещение костей.

Подвздошно-большеберцовый тракт проходит по внешней стороне конечности от бедра до колена и удерживает боковое движение сустава.

Сухожилия

Они соединяют мышцы с костями, необходимы для стабилизации сустава:

  • сухожилие четырехглавой мышцы создает тягу для разгибания колена и удерживает надколенник в пателлофеморальной борозде;
  • надколенниковое сухожилие соединяет коленную чашку с берцовой костью, служит настоящей связкой.

Хрящи

Хрящи – белая, гладкая соединительная ткань, покрывающая мыщелки костей для защиты во время сгибания и разгибания.

Строение коленного сустава человека

Капсула коленного сустава включает мениски, выполняющие функцию амортизаторов. Медиальный из фиброзной ткани в форме полумесяца хряща находится внутренней стороне колена, а латеральный имеет О-образную форму, крепится с наружной части.

Мениски необходимы для углубления большеберцового плато, принимают до 40-70% нагрузок, удерживают бедренную кость в правильном положении и помогают распространять синовиальную жидкость для смазки сустава.

На схеме коленного сустава можно увидеть синовиальную оболочку, в которой находится несколько складок.

Подколенная артерия (ветвь бедренной) осуществляет кровоснабжение коленного сустава. Сосуд проходит рядом с веной, седалищным и большеберцовым нервами в подколенной ямке, прикрытой снаружи двуглавой мышцей, изнутри – полуперепончатой, снизу – икроножной.

При сгибании и сдавливании артерий кровоснабжение сохраняется из-за развитой сети сосудов.

Как работает колено

При сгибании и разгибании большеберцовая кость с надколенником выступают как единой структурой по отношению к бедренной кости, так устроено колено.

Четырехглавой мышца состоит из четырех отдельных головок, которые образуют одно сухожилие, проходящее по пателлофеморальной борозде.

Это самая мощная мышца над коленом, на которой располагается надколенник для увеличения ее механического рычага. Сокращение четырехглавой мышцы тянет надколенник вверх и разгибает колено до 0 градусов.

Группа разгибателей находится на задней части бедра, их функция заключается в стабилизации сустава. Диапазон сгибание 140 градусов.

Основные мышцы и их функции:

МышцаФункцияНервСегмент позвоночника
Четырехглавая мышцы бедраМощный разгибательБедренныйL2, L3, L4
ПолусухожильнаяСгибание и внутреннее вращениеБольшеберцовыйL5, S1, S2
ПолумембранознаяСгибание и внутреннее вращениеБольшеберцовыйL5, S1, S2
ГребенчатаяСгибание и внутреннее вращениеЗапирательныйL2, L3, L4
ПортняжнаяСгибание и внутреннее вращениеБедренныйL2, L3
ПодколеннаяСгибание и внутреннее вращение, предотвращает скольжение бедра вперед при приседанииБольшеберцовыйL4, L5, S1
Напрягатель широкой фасции бедраРазгибатель колена, сгибание и вращение наружу при сгибании более 30 градусовВерхний ягодичныйL4, L5
Икроножная мышцаСгибатель колена, стопы, вращение бедраБольшеберцовыйS1, S2
Двуглавая мышца бедраСгибание и наружное вращениеСедалищныйL5, S1

Сила и строение мышц колена важны для функции и стабильности сустава. Существуют различные причины потери гипорефлексии мышц со стороны кровоснабжения и иннервации.

Частые болезни колена

Сложное устройство коленного сустава обуславливает разнообразие заболеваний. Патологии можно разделить на три большие группы:

  • вывихи и переломы;
  • воспалительные и дистрофические процессы;
  • повреждения околосуставных тканей.

Переломы костей

Переломы бывают стрессовыми, со смещением, сдавлением, частичным разрушением.

В пожилом возрасте они связаны с дегенеративным остеоартритом и остеопорозом. Врожденные пороки развития бедренно-ацетабулярного сустава, апофизарные или эпифизарные травмы в основном встречаются в раннем возрасте.

У взрослых или скелетно-зрелых пациентов боли обычно связаны с воспалением сухожилий, а перелом – с падениями, ДТП.

Существуют три типа переломов надколенника:

  • Строение коленного сустава человекаоскольчатые – связаны с дроблением кости при падении на сгибаемое колено или прямым ударом по нему;
  • поперечный и вертикальный – связаны с напряжением мышц, разрывом связок или сухожилий;
  • отрывной перелом полюсов – обычно незначительный, но влияет на функцию мышцы, которая крепится к краю данной кости.

Чаще всего колено страдает при падениях и ДТП в комплексных травмах. Выделяют также переломы большеберцового плато.

Травмы вызваны ударами или другими воздействиями на голень с варусной или вальгусной деформацией, с одновременным вертикальным напряжением и сгибанием колена.

Причиной обычно становятся ДТП и иногда спортивные мероприятия: катания на лыжах, верховая езда.

Воспаления и дегенеративные процессы

Дегенеративные заболевания развиваются из-за отсутствия нормальной функции мышц. Из-за малоподвижного образа жизни, плохого питания, стрессов – процессы наступают раньше, чем у предыдущих поколений.

При сидении происходит расслабление прямой мышцы живота и ягодичных мышц. Это приводит к пережатию на уровне паховой связки бедренного нерва и артерии, ослаблению разгибателей колена.

При сидении функцию ягодичных мышц выполняют грушевидные, их спазм пережимает седалищный нерв, потому слабеет двуглавая мышца бедра – наружный ротатор бедренной кости. Это приводит к развороту бедра внутрь, ослаблению голени, дестабилизации сустава.

Сначала боли возникают в месте крепления мышц, так называемые энтезопатии – кратковременные боли во время движения, мышечного сокращения.

Затем воспаление распространяется на сухожилия, суставные сумки. Появляется отек. Процесс происходит через 5-10 лет после ослабления мышцы, и за это время хрящи действительно страдают.

Воспалительные процессы бывают:

  • асептические – связанные с травмой острой или хронической, переиспользование колена;
  • септические, когда инфекция попадает в сустав или окружающие его структуры.

Наиболее распространен реактивный артрит, который возникает в молодом возрасте после перенесенного ОРВИ или ангины.

Строение коленного сустава человекаРевматоидный артрит связан с аутоиммунной атакой на сустав также после инфекции. В пожилом возрасте развиваются метаболические воспалительные процессы с накоплением кристаллов мочевой кислоты – подагра.

Болезни колена возникают при острых травмах и при чрезмерных нагрузках. К первым относятся разрывы связок при прямом ударе или при воздействии внешних сил.

Разрыв передней крестообразной связки происходит при сочетании внешнего разворота колена и сгибания на 10-30 градусов, когда бедро вращается при закрепленной на поверхности земли ступне. Растяжению подвергается дугообразная подколенная связка во время тренировок.

Хронические травмы приводят к воспалениям, кистам. Хондромаляция – дегенеративные изменения хряща надколенника у молодых людей.

Синдром Плица – это воспаления синовиальной складки при различных биомеханических нарушениях в коленном суставе.

Травмы можно разделить на внутренние – при повреждении внутрисуставных элементов, и наружные, когда повреждаются сухожилия, расположенные по внешней стороне колена. Примером является разрыв мениска при переносе веса тела на согнутое колено при развороте большеберцовой кости, зачастую сочетается с травмой связок.

К хроническим патологиями относится, например, пателлофеморальный синдром (боли в сухожилии надколенника), бурситы, тендиниты.

Все болезни коленного сустава и их лечение должны завершаться восстановлением мышц, которые стабилизируют сочленение костей, снижают нагрузку на связки и другие элементы.

Заключение

Коленный сустав испытывает колоссальные нагрузки, постепенно разрушаясь в течение жизни человека. Трудно встретить пациента после 45 лет с жалобами на колено и без диагноза «Артроз». Старение и износ хрящевой ткани диагностируют по рентгенограмме или МРТ, а также по симптомам – боли, скованности, отекам.

Проблемы с этим суставом начинаются гораздо раньше при слабости мышечного аппарата. Не забывайте, что при укреплении коленей важно также уделять внимание мышцам живота, таза и стоп. При активных занятиях спортом не забывайте о разминке и защите суставов.

Читайте также:

Оставьте комментарий