Сложное строение колена обуславливает выполнение человеком ротационных, сгибательно-разгибательных и минимальных боковых движений, содействует правильному перераспределению веса тела на стопы. Под влиянием значительных нагрузок сустав часто подвергается повреждениям. Наличие базовых знаний по его структуре и биомеханике поможет вовремя распознать симптомы развивающихся заболеваний.
Анатомические особенности
Рассматриваемое сочленение входит в группу самых крупных подвижных элементов ОДА. По форме оно относится к мыщелковым, в соответствии с типом строения — к комплексным, сложным.
Основными звеньями, образующими коленный сустав, являются надколенник, эпифизы длинных трубчатых костей (бедренной и большеберцовой).
В перечне добавочных структур — связки, мениски, образования синовиальной оболочки. Среди последних — сумки, складки (в т. ч. жировые). Слаженно работающие вспомогательные составляющие обеспечивают необходимые прерывистому соединению подвижность, амортизацию.
Анатомия коленного сустава не включает малоберцовую кость: сегмент относится к звеньям ОДА, образующим голень.
Характер движений сочленения определяется имеющими различиями параметров кривизны мыщелков самого большого элемента скелета человека.
При выпрямленной голени возможно сгибание конечности до 130º. Дальнейшее изменение положения осуществляется путем нажима на внешние поверхности формирований локомоторной системы.
Наивысшая степень ротации нижней части ноги доступна при согнутом на 65-70º суставе.
Наружное вращение может быть произведено на 40º, внутреннее — на 10º. Увеличению объема указанного типа движений препятствует закручивание связок.
Амплитуда приведения, отведения — незначительна; выполняется только после сгибания конечности в рассматриваемой области.
Эпифизы бедренной и большеберцовой кости
В образовании сочленения участвуют эпифизы бедренной, большеберцовой костей. Концевые отделы первой формируют прерывистое соединение сверху, второй — снизу. Суставные поверхности структур покрыты хрящами и имеют различную форму — выпуклую и вогнутую соответственно. Совпадение конфигураций звеньев обеспечивают мениски.
Утолщения эпифизов называются мыщелками (внутренний — медиальным, наружный — латеральным).
выступы частично доступны пальпации. Исследование здоровых элементов методом ощупывания не вызывает неприятных ощущений. Появление дискомфорта при проведении манипуляций — симптом развития болезни.
Мыщелки бедренной кости контактируют с поверхностью большеберцового элемента ОДА — большеберцовым плато. Образование состоит из 2 частей — латеральной, медиальной.
Коленная чашечка
В структуру колена входит надколенник, имеющий форму вогнутого изнутри и незначительно выпуклого снаружи треугольника со скругленными углами. Анатомическое образование расположено на передней части сочленения, внутри объединяющего головки четырехглавой мышцы бедра сухожилия.
Звено является наиболее крупной сесамовидной костью.
В строении надколенника выделяют:
- основание — верхний край;
- верхушку (нижняя вытянутая часть);
- 2 поверхности — переднюю и заднюю (первая покрыта надкостницей, вторая — гиалиновым хрящом).
Суставная сторона образования делится посредством вертикального гребешка на 2 неравные доли — медиальную (она имеет меньшую площадь), латеральную.
В перечне функций коленной чашечки:
- Предохранение прерывистого сочленения от травм.
- Увеличение усилий, создаваемых четырехглавой мышцей бедра при разгибании ноги.
- Защита поверхностей трубчатых костей от смещений в стороны
Хрящи и мениски
По своей структуре коленный сустав представляет сложную схему, особое место в которой занимает разновидность соединительной ткани — хрящи.
Образования выполняют несколько важных функций. В их перечне:
- амортизация ударных нагрузок;
- защита структур сочленения от истирания, деформаций;
- обеспечение стабильности и правильной работы полостного соединения.
Гиалиновые хрящи
Описываемые элементы покрывают утолщения костных эпифизов. Визуально они напоминают матовое стекло; состоят из крупных овальных клеток — хондроцитов. Последние находятся (группами, изолированно) в лакунах хрящевого матрикса — особого межклеточного вещества, компонентами которого являются коллаген, гликопротеины, эластин, протеогликаны и белки неколлагенового происхождения.
Формирования подвержены повреждениям — механическим, патологическим. О развитии заболеваний свидетельствует появление щелчков, хруста, болей при ходьбе.
Мениски
Плотные, твердые соединительнотканные элементы, отличающиеся от вышерассмотренных наличием в структуре сети коллагеновых волокон. Располагаются между большеберцовым плато и бедренным трубчатым звеном скелетно-мышечной системы.
Изменяют свою форму в соответствии с возрастом человека: у новорожденных образование имеет вид диска, по мере роста ребенка центральная часть ткани атрофируется и приобретает С-образную конфигурацию. Размягчение структур менисков наблюдается у лиц старше 60 лет.
Согласно анатомии строения колена, плоские внутрисуставные хрящевые элементы соединения подразделяются на внутренние и латеральные. Медиальные звенья менее подвижны, чаще травмируются расположенными рядом костями.
В структуре образований выделяют среднюю часть (тело), рога (передний, задний).
Периферические края рассматриваемых компонентов ОДА утолщены, прикреплены к суставной капсуле; свободные — направлены к центру сочленений.
В строении колена отдельно выделяются связки менисков; подробнее о них рассказано ниже.
Полость сустава
Закрытое пространство, имеющее щелевидную конфигурацию. Ограничено поверхностями формирующих элемент костей, оболочкой из соединительной ткани. Заполнено синовиальной жидкостью.
Минимальная емкость образования при согнутой ноге — 75 см³. У женщин предельный объем полости коленного сустава достигает 130 единиц. Вместимость рассматриваемого пространства нижних конечностей у представителей мужского пола на 20 больше.
Капсула коленного сустава
Формирование является соединительнотканной пластиной. Отличается плотностью, прочностью. Элемент, муфтообразно соединяющий костные эпифизы, образует замкнутую полость сочленения.
Капсула коленного сустава состоит из 2 мембран (внутренней и наружной), отличающихся строением и функциями.
Первая из них — синовиальная оболочка. Ее компонентами являются эластические и коллагеновые пучки, плоские клетки.
Слой покрывает все звенья сочленения (за исключением хрящей), имеет неоднородную структуру.
В строении мембраны выделяют:
- Завороты, или ряд выпячиваний. Наибольшей величиной отличаются 2 задних боковых, передневерхний срединный.
- Складки, содержащие жировые ткани.
- Мелкие ворсины, количество которых может варьироваться.
Среди наиболее значимых функций оболочки — осуществление амортизации соединения, обеспечение биозащиты и питания, синтез достаточного объема синовиальной жидкости (эластичную массу продуцируют эпителиальные клетки), улучшение подвижности эпифизов.
Второй мембраной, входящей в структуру суставной капсулы коленного сустава, является фиброзный слой. Он выстилает рассматриваемое образование снаружи. Состоит из соединительной рыхлой ткани, эластических и коллагеновых волокон. Формирование предохраняет полостное соединение от внешних повреждений и проникновения патологических агентов.
Сумки коленного сустава
Данные элементы отдельно выделяются в устройстве коленного сустава. Синовиальные сумки представляют собой полости уплощенной конфигурации с варьирующимися размерами. Они заполнены особой жидкостью. Специальные капсулы отграничивают образования от окружающих звеньев.
Подвержены ли развитию патологических процессов суставные сумки коленных суставов, является положительным. К наиболее распространенным болезням относятся бурситы (воспаления). Они проявляются болью, отечностью в области сочленения.
Сумки коленного сустава находятся преимущественно между и рядом с соединительнотканными образованиями, под мышцами. В перечне выполняемых ими функций — защита внутренних звеньев сочленения от повреждений и обеспечение их естественного движения, снижение трения.
Состав прерывистого соединения объединяет несколько видов рассматриваемых сегментов. Они отличаются топографией, конфигурацией, размерами. Не идентична и структура содержащейся в полостях жидкости. У вещества элементов, не имеющих выхода в щелевидное пространство, нет морфологических признаков синовии.
Краткие характеристики
Среди наиболее значимых синовиальных сумок коленного сустава:
- Наднадколенниковый заворот. Находится выше надколенника. Место расположения — между утолщениями эпифизов бедра и сухожилием квадрицепса. Структура изменяется по мере формирования человеческого организма.
- Глубокая поднадколенниковая. Находится между эпифизом большеберцового трубчатого звена ОДА и связкой сесамовидной кости. Отличается овальной формой. Не сообщается с суставной полостью.
- Полуперепончатой мышцы. Выявляется у 20% людей. По конфигурации сумка похожа на удлиненный овал. В половине случаев сообщается со щелевидным пространством сочленения.
- Подкожные пред- и поднаколенниковые. Выявляются у 50-60% обследуемых. Обеспечивают эластическую опору сесамовидной кости и ее связки.
- Гусиной лапки. Образование преимущественно овальной формы. Сообщается с полостью сочленения в 30% случаев. Залегает под сухожилием тонкой, портняжной и полусухожильной мышц на коллатеральной связке большеберцовой кости. Стенки формирования состоят из синовиальной мембраны.
Запрещается проводить лечение воспалений рассмотренных элементов в домашних условиях без предварительной консультации с врачом: прогрессирующие патологические процессы могут стать причиной инвалидизации.
Строение связок коленного сустава
Анатомия строения коленного сустава включает связки, или лигаменты. Они обеспечивают стабильность системы и точность выполнения движений.
Элементы представляют собой структуры (тяжи) из соединительной ткани. Прикрепляются к костям с помощью особых волокон.
В строении связок коленного сустава преобладают белки — коллаген, эластин. Упругость, гибкость формирований снижаются по достижении человеком 2 периода зрелого возраста. Лигаменты подвержены различным видам травм — растяжениям, разрывам. О наличии повреждений свидетельствует ограничение двигательной активности.
По месту нахождения образования систематизируются на вне- и внутрисуставные.
Внутрисуставные соединительнотканные структуры
Группа объединяет 2 крестообразные связки, покрытые синовиальными мембранами — заднюю, переднюю.
Медиальный мыщелок бедра и заднее межмыщелковое поле большеберцового трубчатого сегмента ОДА — места прикрепления первого из перечисленных формирований. Второе соединяет внутреннюю поверхность латерального выступа эпифиза и переднее межмыщелковое поле указанных выше звеньев локомоторной системы.
Основные функции лигаментов — стабилизация сочленения, препятствование смещению бедренной кости вперед-назад относительно голени.
Связки менисков
К категории внутрисуставных также относятся тяжи менисков.
В структуре коленного сустава здорового человека выделяют 2 типа элементов: мениско бедренные и поперечные связки.
Первые систематизируются на заднюю и переднюю, соединяют хрящевые звенья с мыщелками бедренной кости. Их появление обусловлено необходимостью совершать вращательные движения в сочленении. Результаты исследований в области физиологии свидетельствуют: частота случаев выявления недоразвития рассматриваемых сегментов возрастает. Это происходит в связи со снижением амплитуды ротации полостных соединений у современного человека.
Поперечная связка колена — структура, соединяющая передние края латерального мениска и внутреннего хрящевого формирования. Обеспечивает их устойчивость по отношению к мыщелкам в различных фазах движения. Ее появление связывают с развитием прямохождения. Лигамент присутствует у 65% обследуемых.
Внесуставные элементы
Особенность анатомии коленного сустава — наличие сумочных и коллатеральных связок.
К последним относятся 2 типа плотных тяжей — мало- и большеберцовый. Они стабилизируют сочленение, препятствуют смещению трубчатых длинных костей в боковой плоскости. Каждая состоит из двух зон — глубокой и поверхностной, передней и задней соответственно.
Группа сумочных лигаментов объединяет косую и дугообразную подколенные связки. Вторая из перечисленных начинается на латеральном мыщелке бедра и проходит до аналогичного звена большеберцовой кости. Укрепляет заднюю часть сустава. Состоит из 2 отделов — наружного и внутреннего. Ее срединная область скреплена с продолжением полумембранозного сухожилия — косой подколенной связкой. Последняя соединяет внутренний мыщелок большеберцовой кости с латеральным утолщением эпифиза бедра.
За стабилизацию положения крупнейшего сесамовидного формирования отвечает связка надколенника, образованная сухожилиями квадрицепса.
Мышцы колена
Мышцы коленного сустава обеспечивают правильное функционирование сочленения.
Все мускулы соединения дифференцируются с учетом топографии и выполняемых функций на 3 категории. В их перечне:
- Передняя группа. Объединяет квадрицепс (наиболее мощную структуру) и портняжное (самое длинное) формирование. Элементы являются сгибателями бедра. Эксперты включают в категорию также суставную мышцу колена, чья основная функция — смещение капсулы сочленения вверх (во избежание ее ущемления).
- Задняя группа. В нее входят двуглавая, полусухожильная, полуперепончатая структуры. Мускулы относятся к разгибателям тазобедренного соединения, сгибателям голени в коленном суставе. Элементы проходят через 2 перечисленных сочленения, ограничивают подколенную ямку сверху.
- Внутренняя (медиальная) группа. Категория объединяет гребенчатую и тонкую структуры, а также 3 вида приводящих мышц (длинную, короткую, большую). Сокращение мускул способствует сведению бедер нижних конечностей, поворачиванию голени наружу и сгибанию ее в области колена, развороту кнаружи проксимальной части ноги.
Все перечисленные формирования состоят из мышечной ткани, основная часть которой представлена миоцитами.
Иннервация и кровоснабжение колена
Элементами, обеспечивающими иннервацию коленного сустава, являются ветви самого толстого нерва человеческого организма — седалищного. Образование разделяется в области подколенной ямки (реже — у крестцового сплетения) на 2 части — больше- и малоберцовую. Они обеспечивают чувствительность задней, передней частей голени соответственно.
Схему расположения вышеуказанных структур повторяет сеть крупных кровеносных сосудов.
Кровоснабжение коленного сустава осуществляется при помощи ветвей подколенной артерии. В их списке:
- Латеральная и медиальная верхние, снабжающие питательными веществами двуглавую и широкую бедренные мышцы.
- Средняя. По ней кровоток достигает синовиальных складок капсулы сочленения, менисков, крестообразных связок.
- Внутренняя и наружная нижние, участвующие в формировании обеспечивающей трофику тканей артериальной сети.
Отток обогащенной углекислым газом биологической жидкости осуществляется подколенной веной. Сосуд образуется при слиянии сегментов, собирающих лишенную кислорода кровь из структур соединения.
Мышцы, кости и связки коленного сустава объединены в комплекс, выполняющий ряд сложных взаимодействий. При появлении первых симптомов повреждения любого из рассмотренных формирований соединения следует немедленно обращаться к врачу — последствия даже незначительных травм могут привести к обездвиживанию конечности.
