Колено является крупнейшим и, пожалуй, одним из самых сложных суставов человеческого организма. С одной стороны, оно должно обеспечивать сгибание и разгибание ноги, её подвижность, причём во всех направлениях, поддерживать координацию и правильное положение тела в пространстве. С другой, коленный сустав как одна из связующих частей нижних конечностей должен быть максимально устойчивым и прочным, чтобы выдерживать массу человеческого тела, не деформироваться и не травмироваться при интенсивных нагрузках. Природа позаботилась об этом балансе, продумав анатомию коленного сустава до мелочей: в структуре этого сочленения нет ни единой лишней детали, поэтому каждый, даже самый незначительный сбой или травма приводит к серьёзному ограничению нормальных функций целой конечности. Как устроено колено, от чего зависит его функциональность и как сохранить здоровье сложнейшего и крайне важного сустава, избежав травм и возрастных изменений? Небольшой медицинский ликбез поможет найти ответы на столь животрепещущие вопросы современной ортопедии!
Коленный сустав: анатомия и физиология мышечного аппарата
Попеременное сокращение и расслабление мышц заставляет колено двигаться в трёх плоскостях, обеспечивая тем самым подвижность и устойчивость нижней конечности. Именно поэтому основная классификация мышечного аппарата основана не на анатомии или локализации каждой группы, а на возложенных на неё функциях:
- Сгибание колена. Такое движение обеспечивается благодаря сбалансированной и полноценной работе самой обширной группы мышц коленного сустава. В неё входят двуглавая, полусухожильная, полуперепончатая, подколенная, икроножная, подошвенная, портняжная и тонкая мышцы.
- Разгибание сустава. Эта функция возложена всего на одну, зато самую крупную мышцу ноги — четырёхглавую. Она состоит из прямой, латеральной, медиальной и промежуточной широких мышечных волокон.
- Пронация — движение ноги внутрь. Ограниченное «заваливание» голени к внутренней оси обеспечивается подколенной, полусухожильной, тонкой, портняжной, полуперепончатой, а также медиальной головкой икроножной мышцы.
- Супинация — движение кнаружи. Выворот голени наружу возможен благодаря сокращению двуглавой и латеральной головки икроножной мышцы.
Иннервация тканей, прилегающих к коленному суставу
Нервные волокна коленного сустава представляют собой сложнейшую взаимосвязанную сеть, благодаря которой обеспечивается полноценное функционирование нижних конечностей. Несмотря на то, что иннервационная сеть колена не слишком развита, каждый её элемент играет ключевую роль, а значит, при малейшем сбое «выключается» вся система подвижности сустава.
Нервная система, локализованная в области колена, представлена следующими волокнами:
- Пучки нервов мениска проникают в ткань вдоль периферии тела самого хряща, по ходу кровеносных сосудов колена. Эти нервы способствуют образованию безмякотных и мякотных волокон, поддерживая нормальную иннервацию тканей сустава.
- Большеберцовый нерв с помощью суставных ветвей обеспечивает чувствительность задней поверхности колена.
- Малоберцовый нерв иннервирует переднюю часть колена, включая чашечку.
Анатомия кровеносных сосудов колена
Два ключевых кровеносных сосуда, расположенных в области коленного сустава, локализованы на задней поверхности, то есть под коленом (именно поэтому и вену, и артерию в анатомических справочниках называют подколенными). Артерия транзиторно переносит кровь от сердца к низлежащим участкам ноги — голени и стопе, а одноимённая вена, в свою очередь, возвращает обеднённую кровь к сердцу. Впрочем, этими сосудами представлена далеко не вся кровеносная система колена: от них отходит множество сосудиков меньшего диаметра, соединённых между собой сетью анастомозов. Благодаря им обеспечивается питание мышц и тканей, примыкающих к коленному суставу.
Анатомические особенности
Кости, формирующие колено:
- бедренная кость;
- большеберцовая кость;
- коленная чашечка.
Внутри коленного сустава находятся хрящевые пластины – мениски. Они расположены на границе бедренной и большеберцовой кости. Мениски, по сути, делят коленный сустав на две равные части. Сустав имеет мыщелковый тип, это означает, что суставы костей, между которыми находится мениск, представлены мыщелками.
Суставное движение осуществляется в следующих направлениях:
- вертикальная (сагиттальная) плоскость – движения выполняются в сгибательном и разгибательном направлении;
- фронтальная плоскость;
- горизонтальная плоскость – движения выполняются при согнутом суставе.
Кроме того, коленные суставы осуществляют скольжение и перекатывание.
Следующие элементы участвуют в формировании колена человека:
- эпифизы костей, которые расположены с обоих сторон мениска;
- капсула и полость сустава;
- синовиальная сумка;
- хрящевая пластина;
- связки колена.
Поговорим об этих элементах детальнее.
Эпифизы бедренной и большеберцовой кости
Эпифиз бедренной кости формирует колено сверху, а эпифиз большеберцовой кости – с нижней стороны. Эпифиз представлен в виде расширенного концевого отдела, который участвует в образовании колена вместе с костью со смежной стороны.
Утолщения эпифизов бедренной кости – мыщелки – выпуклой формы, а мыщелки большеберцовой кости – вогнутой формы. Между поверхностями суставов расположены мениски, так как они не являются симметричными. Хрящевые пластины способны уравнять такое несоответствие.
Утолщения эпифизов обеих костей покрываются хрящом. Хрящевая ткань представлена гиалиновым веществом, который состоит из коллагенового вещества.
Строение коленного сустава человека включает в себя такие элементы:
- хондроциты – главные клетки хряща;
- тканевая жидкость;
- органические вещества;
- ростковый слой, который способствует восстановлению хрящевой ткани.
Во время механического воздействия при ходьбе нагрузку равномерно разделяют между собой ростковый слой, хондроциты и коллагеновая жидкость.
Читать также: Суставы плеча
Гиалиновый хрящ по толщине не превышает пяти миллиметров. Несмотря на постоянные трения сустава, хрящ всегда остается гладким. Хрящ обладает эластичными свойствами, которые оказывают амортизирующее воздействие.
Немаловажную роль в формировании колена играет и надколенник – сесамовидная кость. Коленная чашечка находится внутри сухожилия, а точнее в его толще бедренной мышцы. Надколенник непосредственно участвует в процессе разгибания голени.
Если посмотреть на коленную чашечку с внутренней стороны, то она покрыта с помощью массивного хряща, который способствует легкому перемещению суставов как бедренной, так и большеберцовой кости.
Надколенник улучшает мышечную работу и выполняет блокирующую функцию.
Полость сустава
Суставная полость представлена закрытым пространством, которое похоже по виду на щель. Полость ограничена внутренним слоем суставной капсулы, а также поверхностями суставов бедренной и большеберцовой костей.
Капсула сустава
Основной функцией суставной капсулы является функция защиты. Она предохраняет коленный сустав человека от повышенного механического влияния извне.
Если посмотреть на капсулу изнутри, она покрыта синовиальной мембраной. Натяжение суставной сумки коленного сустава слабое. Благодаря этому, двигательная активность может совершаться в разных плоскостях с различной силой.
Если взглянуть на задний отдел суставной капсулы, то в этом месте она немного толще и отличается наличием многочисленных отверстий, которые являются своеобразными каналами. Через них проходят кровеносные сосуды.
В капсуле выделяют такие оболочки:
- синовиальную . Она выстилает внутреннюю поверхность капсулы сустава. Оболочка не покрывает только лишь суставные поверхности эпифизов бедренной и большеберцовой кости. Синовиальная оболочка вырабатывает синовиальную жидкость. Жидкость содержит мелкие сосуды, поэтому является хорошим питанием ткани хряща. Также, благодаря оболочке, увеличивается подвижность сустава. Оболочка является хорошей защитой при механическом воздействии. Если возникает воспалительный процесс костной ткани, синовиальная оболочка не дает патологическому процессу распространяться дальше и повреждать полость сустава. Ворсинки – это выросты, которые образовывает синовиальная оболочка. Они способствуют увеличению площади поверхности синовиальной оболочки, а также принимают участие в выработке внутрисуставной жидкости;
- фиброзную . Мембрана снаружи покрывает суставную капсулу. Основным компонентом, который входит в состав фиброзной мембраны, является коллагеновое вещество. Оболочка доходит до надкостницы.
Синовиальные сумки
Расположены они под мышцами и возле сухожилий. Для того чтобы при движении мышцы и сухожилия не терлись, сумки наполнены синовиальной жидкостью.
Синовиальные сумки бывают разных видов:
- наднадколенниковый вид сумки. Сумка расположена между бедренной костью и сухожилием. Рядом с ней находится полость коленного сустава;
- поднадколенниковый вид сумки. Расположена между надколенником и коленной чашечкой;
- преднадколенниковый вид сумки. Она расположена между кожным покровом и надколенником. Во время двигательной активности сумка скользит по надколеннику;
- полуперепончатый вид сумки. Расположена между полуперепончатой и икроножной мышцей;
- подколенный вид сумки. Выпяченная капсула колена – это и есть сумка подколенной мышцы.
Патологические процессы костно-мышечной системы могут быть результатом врожденной патологии или нарушений при внутриутробном развитии, а также травм. Кроме того, ортопедия дает информацию о диагностических методах и лечебных мероприятиях при заболеваниях опорно-двигательной системы.
Поговорим о разделах ортопедической медицины:
- амбулаторный раздел. Амбулаторная медицина является довольно значимым разделом, так как в большинстве случаев пациенты проходят амбулаторное лечение;
- детская и подростковая отрасль. Главной задачей данного раздела является профилактика и своевременная ликвидация врожденных патологий;
- оперативная ортопедия. В данном случае основным методом борьбы с проблемой является хирургия;
- имплантационная ортопедия (замена или протезирование);
- спортивный раздел;
- травматология.
Физиология и патология колена: цепная реакция на травму
Травмы колена считаются одними из самых сложных в ортопедии, и неспроста: каждое мышечное или связочное волокно, каждый хрящ или косточка влияют на функциональность и подвижность сустава. Даже незначительное отклонение, например, лёгкое воспаление связки или ушиб, может запустить разрушительные процессы, для лечения которых потребуется длительная и серьёзная терапия.
Как известно, поверхности костей не могут соединяться, как паззл, обеспечивая полноценную подвижность. Поэтому при нарушении работы связочного аппарата, мышц или мениска, которые удерживают сустав в физиологичном положении, хрящевые ткани начинают постепенно истираться. Как правило, такое разрушение становится отчетливо выраженным только на конечных стадиях: вначале ощущения при патологическом процессе можно списать на последствия вывиха или переутомления. Именно поэтому любая боль, нетипичный звук при сгибании/разгибании или дискомфорт во время нагрузки требуют детальной диагностики коленного сустава и своевременной квалифицированной помощи.
Суставная капсула
Герметично закрывающая полость коленного сустава соединительная ткань называется суставной сумкой. Крепление ее происходит к: во-первых, бедренной кости, во-вторых, большой берцовой кости, в-третьих, к надколеннику. Поскольку в коленном суставе прилегание костных структур не является плотным, то в суставной капсуле образуются так называемая щель, или иначе говоря, суставная полость. В норме в полости сустава должно находиться небольшое количество серозной жидкости. Данная жидкость необходима для нормального функционирования колена, работая одновременно как смазка, увлажнитель и питательная среда.
Биологическая механика коленного сустава сравнима с работой петель дверного проема, с добавлением функции выдвижения вперед. В дополнении к этому на сустав колена возлагается нагрузка всей массы тела.
Основным аспектом для полноценной работы коленного аппарата является контроль массы тела, и ведение активного образа жизни. Оптимальными нагрузками для лиц любого возраста являются пешие прогулки по 20 – 30 минут со скоростью 5 – 6 км в час. Если у человека нет возможности ежедневно ходить пешком, то самым лучшим вариантом для замены такого рода нагрузок станет тренажер без ударных нагрузок на колени. К таким тренировочным средствам можно отнести велотренажеры и электромагнитные эллипсоиды.
