Особенности анатомии коленного сустава

Особенности анатомии коленного сустава

Коленный сустав представляет собой два сочленения: большеберцово-бедренное и надколенно-бедренное. Кости, образующие первое из них, отличаются лишь минимальной собственной стабильностью и потому стабильность этого сочленения чуть ли не целиком зависит от статических и динамических стабилизаторов, которыми являются окружающие сустав связки и мышцы. Надколенно-бедренное сочленение устроено таким образом, что надколенник перемещается в этом сочленении в борозде, образованной мыщелками бедренной кости, если глубина этой борозды недостаточна, то создаются условия для развития подвывиха или вывиха надколенника, а при изменении нормальной траектории этого движения (трекинга) надколенника — условия для преждевременной дегенерации суставного хряща.

Одной из важных функций надколенника является увеличение действующего на уровне коленного сустава разгибательного усилия: за счет надколенника точка приложения реализуемой при сокращении четырехглавой мышцы силы смещается кпереди, увеличивая тем самым момент этой силы.

Сухожилие четырехглавой мышцы прикрепляется к верхнему полюсу надколенника и располагается на одной оси с бедренной костью, тогда как собственная связка надколенника располагается на одной оси с большеберцовой костью. Сухожилие четырехглавой мышцы и собственная связка надколенника образуют друг с другом т. н. Q-угол, за счет существования которого сокращение мышцы приводило бы к смещению надколенника кнаружи, однако этого не происходит благодаря поперечному направлению волокон медиальной широкой мышцы бедра.

Таким образом эта мышца является важным стабилизатором надколенника и ее гипотрофию, которая достаточно быстро развивается при любой патологии коленного сустава, необходимо насколько это возможно предотвращать.

Диафиз бедра имеет наклон в медиальную сторону, тогда как большеберцовая кость располагается вертикально, тем самым коленный сустав в норме отличается небольшой вальгусной установкой (в среднем около 7°). Это физиологический вальгус, а термин «genu valgum» применяется только тогда, когда этот угол превышает 7°, при значительном уменьшении величины этого угла применяется термин «genu varum».

При ходьбе вес тела человека по очереди переносится с одной нижней конечности на другую. Вектор этой силы располагается кнутри от коленного сустава, поэтому его действие должно компенсироваться сокращением мышц, расположенных снаружи от оси коленного сустава (главным образом, это мышца, напрягающая широкую фасцию бедра). Чтобы определить величину нагрузки, действующей на коленный сустав, необходимо к силе тяжести, определяемой весом тела, добавить эту силу мышечного сокращения, кроме того, поскольку при каждом шаге коленный сустав стабилизируется сокращением четырехглавой мышцы, следует добавить и силу сокращения этой мышцы.

Таким образом становится понятно, что нагрузки, испытываемые суставным хрящом коленного сустава (как, в общем-то, и тазобедренного), значительно выше, чем те, что обусловлены одним только весом тела человека. Очевидно также и то, что варусная деформация быстро приводит к перегрузке и дегенерации внутреннего отдела коленного сустава, как и вальгусная — к перегрузке и деформации наружного отдела.

В течении нескольких десятилетий среди врачей бытовало мнение, что движения в коленном суставе регулируются крестообразными связками, которые работают как четырехзвенный шарнир. Применительно к коленному суставу это означает, что ось ротации большеберцовой кости относительно бедра должна располагаться в точке пересечения крестообразных связок. Важным кинематическим следствием работы четырехзвенника является т.н. феномен «качения назад». Качение в данном случае — это поступательное движение бедра в направлении назад относительно большеберцовой кости при сгибании коленного сустава. Соответственно, при разгибании коленного сустава происходит обратное движение — качение вперед.

Однако недавние работы, посвященные изучению кинематики коленного сустава, показали, что коленный сустав работает не так, как это было принято считать. Современное понимание кинематики коленного сустава предполагает разделение всей амплитуды сгибания сустава на три фазы (Freeman и Pinskerova). В пределах от полного разгибания до сгибания 20-30° наряду с собственно сгибанием происходит внутренняя ротация большеберцовой кости, с наружной стороны коленного сустава наблюдается противодействие этому движению, стремящееся вернуть коленный сустав в положение разгибания. Рабочей амплитудой движений в коленном суставе является амплитуда в пределах 20-120°. В пределах этой амплитуды суставные поверхности мыщелков бедра, которые имеют округлое сечение в сагиттальной плоскости, ротируются вокруг центра.

Внутренний мыщелок не смещается в передне-заднем направлении (т.е. качения назад внутреннего мыщелка бедра не происходит), а только лишь вращается, тогда как пятно контакта перемещается от переднего отдела суставных поверхностей при 10° сгибания к заднему при 30°.

Таким образом ввиду особенностей формы образующих коленный сустав костей пятно контакта медиальных мыщелков бедра и большеберцовой кости при сгибании до 30° смещается назад, тогда как сам мыщелок бедра остается неподвижным. Со стороны наружного отдела коленного сустава при сгибании его наполовину (до 60°) наблюдается так или иначе вращательное движение, а при сгибании до 120° — начинается качение мыщелка назад. Снаружи мыщелок бедра и пятно контакта смещаются назад в различной степени в зависимости от объема сгибания (качения назад) в суставе, приводя при сгибании к внутренней ротации большеберцовой кости вокруг оси, расположенной в области внутреннего отдела сустава. Выше 120° возможно только пассивное сгибание в коленном суставе.

Во внутреннем отделе сустава при этом происходит скатывание мыщелка бедра на задний рог внутреннего мениска. Снаружи мыщелок бедра и задний рог наружного мениска смещаются кзади относительного заднего края плато большеберцовой кости. Современные протезы коленного сустава устроены таким образом, чтобы максимально соответствовать современным представлениям о кинематике коленного сустава.

Мениски коленного сустава представляют собой образования, построенные из волокнистого хряща, и ввиду особенностей своего расположения между постоянно и по сложной траектории перемещающимися суставными поверхностями, они подвержены риску повреждения, особенно при форсированных движениях, связанных с разгибанием и ротацией при нагрузке голени. Наиболее уязвимым в этом отношении является внутренний мениск, что связано не только с относительно непрочным его креплением венечными связками, но и с прочной фиксацией мениска в трех достаточно отстоящих друг от друга точках: в области переднего рога, в области заднего рога и в области внутренней боковой связки коленного сустава. Наружный мениск меньше подвержен риску повреждения, поскольку его прикрепление к кости ограничено только передним и задним рогами, и обе точки расположены достаточно близко друг к другу.

Функция менисков до конца остается неясной, однако определенно одно — мениски однозначно увеличивают площадь контакта между мыщелками бедра и большеберцовой кости. Они играют весьма важную роль в перераспределении нагрузок во всех положениях коленного сустава: при сгибании они смещаются назад, а при разгибании возвращаются обратно.

Глубокая порция внутренней боковой связки коленного сустава, к которой прикрепляется мениск, имеет веерообразный ход волокон и вплетается в задне-медиальные отделы капсулы сустава. Поэтому неудивительно, что разрывы ее нередко сочетаются с разрывами внутреннего мениска и задне-медиальной капсулы сустава. Наружная боковая связка расположена относительно позади и не соединяется ни с капсулой коленного сустава, ни с наружным мениском, от которого она отделена сухожилием подколенной мышцы.

Обе боковые связки коленного сустава противостоят боковым отклонениям большеберцовой кости при разогнутом коленном суставе. Кроме того, внутренняя боковая связка предотвращает смещение внутреннего мыщелка большеберцово)! кости вперед. Смещению же наружного мыщелка большеберцовой кости кпереди противостоит не наружная боковая, а передняя крестообразная связка. Большеберцовая кость приобретает возможность смещения кпереди только при одновременном разрыве внутренней боковой и передней крестообразной связки (что приводит к появления резко положительного симптома переднего выдвижного ящика). Заднему подвывиху большеберцовой кости противостоит мощная задняя крестообразная связка вместе с дугоообразной связкой снаружи и задней косой связкой изнутри.

Крестообразные связки являются весьма важными стабилизаторами коленного сустава. Передняя крестообразная связка противостоит переднему смещению большеберцовой кости относительно мыщелка бедра, в частности, она предотвращает передний подвывих наружного мыщелка большеберцовой кости, который может возникать, например, при резком изменении направления движения во время бега. Задняя крестообразная связка в свою очередь противостоит заднему смещению большеберцовой кости относительно мыщелка бедра, поэтому ее целостность важна, например, при спуске по наклонной поверхности.

Учебное видео анатомии коленного сустава

- Читать далее "Причины боли в голеностопном суставе и его обследование"

Оглавление темы "Болезни коленного сустава и стопы":