Функционирование и строение коленного сустава

Строение коленного сустава очень сложное, в него входит  большое количество связок, нервных волокон, кровеносных сосудов и мышц. Коленный сустав является самым крупным суставом человеческого организма. Он принимает на себя большую нагрузку и делает возможным воспроизведение самых сложных действий: от катания на коньках до лазанья по деревьям.

Особое устройство коленного сустава человека делает данное сочленение уязвимым перед травмами и заболеваниями. Повреждение коленного сустава часто становится причиной инвалидности и требует длительного лечения. Колено человека представляет собой совокупность мышц, связок, нервов и кровеносных сосудов, костей и менисков. Действие похоже на работу шарнирного соединения. Голень может сгибаться, разгибаться и поворачиваться. Круговые и вращательные движения делаются за счет связок, которые расслабляются во время кругового движения.

Формирующие сустав кости и связки

Коленный сустав формируется двумя трубчатыми костями. Они называются бедренная и большеберцовая. Спереди колено защищено округлой костью – коленной чашечкой.

Нижняя часть сустава образована двумя полукруглыми возвышенностями бедренной кости – мыщелками. Покрытие мыщелков состоит из хрящевой ткани. Во время движения мыщелки взаимодействуют с поверхностью большеберцовой кости, которая называется большеберцовое плато.

Это плато делится на две части: медиальное (у центра тела) и латеральное. Коленная чашечка передвигается по пателлофеморальному углублению, образуемому бедренными мыщелками.

Толщина суставного хряща 5-6 мм. Хрящевая ткань покрывает поверхность концов составляющих сустав костей и заднюю часть коленной чашечки. Хрящи имеют гладкую и блестящую поверхность. Эта поверхность улучшает амортизацию и снижает трение между костями во время движения.

Кости коленного сустава фиксируются соединительной тканью. Для укрепления суставной капсулы и предотвращения боковых движений в боковых частях находятся связки: латеральная и медиальная. Движения вперед-назад контролируют крестообразные связки, которые находятся в центре коленного сустава. Большеберцовая кость удерживается передней крестообразной связкой, которая не позволяет кости соскользнуть вперед. Чтобы большеберцовая кость не соскальзывала назад по отношению к бедренной кости, ее закрепляет задняя крестообразная связка.

Мениски – хрящевые образования

Между концами костей находятся мениски – хрящевые образования. Мениски напоминают хрящевую ткань, но имеют несколько другую структуру, чем хрящевая поверхность концов костей. Функция менисков заключается в обеспечении устойчивости коленного сустава и равномерном распределении веса тела по поверхности плато большеберцовой кости.

Структура менисков более эластичная, чем суставная поверхность костей.

Мениски выполняют роль своеобразных прокладок, которые помогают распределить вес тела равномерно по поверхности большеберцовой кости. Если бы мениски отсутствовали, то плато испытывало бы чрезмерные нагрузки, а все давление бы оказывалось на одну точку поверхности большеберцовой кости. В случае если мениски повреждены, хрящи начинают деформироваться, стабильность коленного сустава нарушается.

Толщина менисков в центральной части меньше, чем на периферии. Такое строение образует небольшую впадину на поверхности большеберцового плато, обеспечивает устойчивость и позволяет равномернее распределить нагрузку. Структура коленного сустава образуется такими поверхностями, которые не могут самостоятельно обеспечить стабильность, как это происходит в бедренном или локтевом суставе. Поэтому связки играют огромную роль в укреплении сустава, без них он был бы неустойчивым.

Окружающие мышцы

Работу сустава обеспечивают мышцы, располагающиеся вокруг него. Мышцы в свою очередь делятся на три группы:

• мышцы, сгибающие бедро;
• разгибающие бедро;
• приводящие.

На передней части бедра находится самая большая мышца человеческого организма – четырехглавая. Четырехглавая мышца крепится к коленной чашечке и к поверхности большеберцовой кости. Мышца колена образуется из ответвлений четырехглавой мышцы и крепится к суставной капсуле. Эта мышца отвечает за движения бедра и голени.

Портняжная мышца через поверхность бедренной кости огибает коленную чашечку. Далее она крепится к большеберцовой кости. Эта мышца позволяет голени двигаться вперед-назад.

Двусуставная тонкая мышца берет начало у лобковой кости. В виде тонкого тяжа она крепится к большеберцовой кости. Эта мышца, проходя чуть в стороне от поперечной оси, помогает сгибать сустав.

Подколенные мышцы помогают вращению колена и сгибанию голени. На задней части бедра имеются полусухожильные мышцы. Их работа позволяет осуществлять вращательные движения голени, разгибательные движения бедра и голени. Икроножные мышцы начинаются в мыщелках бедренной кости. Такие мышцы отвечают за сгибание голени в колене и в голеностопе.

Функция подколенной мышцы заключается в пронации (вращении) голени и ее сгибанию. Эта короткая и плоская мышца располагается с задней стороны колена и начинается у латерального мыщелка.

Иннервация и кровоснабжение коленного сустава

Схема иннервации коленного сустава имеет множество сложных переплетений. Чувствительность обеспечивают седалищный, большеберцовый и малоберцовые нервы. Заднюю часть колена иннервирует большеберцовый нерв суставными ветвями. Переднюю наружную часть коленной чашечки иннервирует малоберцовый нерв, который проходит под двуглавой мышцей.

Нервы в менисках проходят вдоль периферии хрящевого тела. Нервные сплетения проникают в мениски с кровеносными сосудами. Нервные пучки менисков образуют мякотные и безмякотные нервные волокна.

Нервные образования менисков относительно других областей нервов человека развиты несильно. Коленный сустав, строение которого механически нарушено, подвергается дистрофическим и некробиотическим изменениям. Склероз возникает после повреждения нервов в капсуле.

Кровеносная система питает все элементы сустава. Сеть анастомозов соединяет между собой все вены колена. Околосуставная клетчатка содержит венозную сеть, состоящую из вен, выходящих из суставной сумки. Самые крупные сосуды находятся на задней части. Подколенная вена обеспечивает периферийный отток крови, а подколенная артерия возвращает кровоток к сердцу.

Отток крови по глубоким венам осуществляется за счет наличия в венах клапанов. Вдоль кровеносных сосудов располагаются лимфатические сосуды. Лимфоотток с передней внутренней части осуществляется в большие паховые лимфоузлы.

Лимфатические сосуды передней части попадают в подколенную ямку и соединяются с лимфатическими подколенными узлами. С задней части лимфатические сосуды также впадают в сеть лимфатических сосудов подколенной ямки.

Самые распространенные травмы

Самая частая травма коленного сустава встречается у спортсменов (обычно у футболистов, горнолыжников и борцов). Это разрыв крестообразной связки. Связки разрываются после сильного удара задней части колена. Когда разрыв сопровождается переломами костных выступов и переломами мест крепления связок, лечение сильно затрудняется. Задняя связка может повредиться после удара по голени или при слишком резком ее разгибании. Самая тяжелая форма – разрыв всех связок, когда сустав полностью теряет стабильность и ухудшается его подвижность.

Разрыв связок сопровождается резкой болью. В полость сустава начинает поступать кровь. Бывают случаи, когда сам момент повреждения не заметен, а симптомы разорванных связок появляются позже при ходьбе. Кости становятся слишком подвижными, возникает синдром «выдвинутого ящика».

При резком выкручивании голени может произойти перелом менисков. В случае травмы или вывиха важно ограничить сустав в движении, приложить пакет со льдом и обратиться к травматологу. Такие травмы очень опасны и могут грозить инвалидностью.

Когда ломаются кости коленного сустава, в большинстве случаев требуется оперативное вмешательство.