Скелет человека коленного сустава

Скелет человека коленного сустава thumbnail

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!

Анатомия колена: структурные и физиологические особенности крупнейшего сустава человеческого организма

Анатомическое строение коленного сустава включает все ключевые элементы опорно-двигательного аппарата: нервные волокна, мышцы, связочный аппарат и, конечно же, костно-хрящевые структуры. Чтобы разобраться, как работает этот механизм, следует тщательно изучить каждый из этих элементов, его структурные особенности и роль в подвижности нижних конечностей.

Кости и хрящи, образующие коленный сустав: анатомия и ключевые функции

В состав колена входят три кости:

  • Бедренная. Она присоединяется к суставу дистальным концом и выполняет функцию своеобразной опоры ноги.
  • Большеберцовая. Эта трубчатая кость примыкает к колену проксимальным концом и отвечает в первую очередь за подвижность конечности.
  • Надколенник, или коленная чашечка. Самая крупная сесамовидная кость человеческого организма оберегает коленный сустав от возможных травм, возникших вследствие бокового смещения (например, при неудачном вывихе, подворачивании ноги и других подобных травмах).

колено

К слову, нормальный надколенник формируется у человека не сразу: в младенческом возрасте эта косточка ещё недостаточно развита и представлена эластичными хрящевыми образованиями. Подобная анатомическая особенность защищает подвижных непосед от серьёзных травм: в период активного ползания и частых падений эластичные хрящики препятствуют повреждению костей, однако, риск перелома коленной чашечки при этом существенно снижается.

Снизу анатомия колена представлена хрящевыми мыщелками, которые соприкасаются с поверхностью большеберцового плато, способствуя правильному формированию особого углубления. Именно это углубление является ключевым звеном в механизме сгибания и разгибания коленного сустава.

Поскольку примыкающие друг к другу трубчатые кости, формирующие колено, несоразмерны ни по площади, ни по форме поверхности, между ними необходимо что-то, что будет компенсировать эту несовместимость, выполняя функцию своеобразного амортизатора. Именно эту роль играют мениски — небольшие гибкие образования, которые поддерживают устойчивость сустава, равномерно распределяя нагрузку на прилежащие поверхности костей. Свободные края позволяют им беспрепятственно передвигаться в полости сустава.

Несмотря на то, что анатомическое строение менисков напоминает хрящевую ткань, да и во многих справочниках их относят именно к хрящам, сами образования немного отличаются от обычных хрящиков: они более гибкие, поскольку включают высокий процент эластиновых волокон. Именно благодаря этому им удаётся обеспечивать полноценное взаимодействие костей под высокой нагрузкой, препятствуя их истиранию и деформации. Поэтому при малейшей травме менисков страдает весь сустав, включая костные структуры.

строение колена

Связки колена

Связочный аппарат коленного сустава служит прочнейшим механизмом, который удерживает каждую косточку в определённой позиции, не ограничивая при этом возможную траекторию движений. Именно благодаря связкам колено не «разлетается» при первом же неудачном шаге, сохраняя свою конфигурацию и функциональность.

Связки, расположенные в области коленного сочленения, представлены следующими группами:

  • боковые — коллатеральная мало- и большеберцовая;
  • задние — надколенника, поддерживающая медиальная и латеральная, подколенная, дугообразная;
  • внутрисуставные — поперечная и две крестообразные.

Несмотря на то, что каждая из этих групп по-своему функциональна и незаменима, наибольшее значение для подвижности сустава имеют крестообразные связки — передняя и задняя. Передние крестообразные связочные волокна удерживают коленный сустав, фиксируют наружный мыщелок поверхности большеберцовой кости и препятствуют излишнему смещению голени вперед, что, в свою очередь, позволяет защитить сустав от серьёзной травмы. Задняя связка, напротив, ограничивает смещение голени назад и прикрепляется к задней мыщелковой ямке. Такой баланс позволяет обеспечить разумное физиологичное вращение коленного сустава, предотвратив при этом патологическую подвижность.

Растянуть и уж тем более разорвать крестообразные связки довольно сложно: они расположены внутри самого колена и надёжно защищены прилегающими тканями. Тем не менее, при неадекватных физических нагрузках и патологической траектории движения такая травма вполне возможна, поэтому следует соблюдать аккуратность и разумно подходить к составлению графика занятий, ведь восстановление колена в этом случае — процесс крайне длительный и трудоёмкий.

строение колена

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Пронация — движение ноги внутрь. Ограниченное «заваливание» голени к внутренней оси обеспечивается подколенной, полусухожильной, тонкой, портняжной, полуперепончатой, а также медиальной головкой икроножной мышцы.
  4. Супинация — движение кнаружи. Выворот голени наружу возможен благодаря сокращению двуглавой и латеральной головки икроножной мышцы.
Читайте также:  Субхондральный остеосклероз коленных суставов что это такое

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.

строение колена

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.

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.

Скелет человека коленного сустава

Источник

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.

Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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.

Читайте также:  Что такое врожденная дисплазия коленных суставов

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:

  1. Предохранение прерывистого сочленения от травм.
  2. Увеличение усилий, создаваемых четырехглавой мышцей бедра при разгибании ноги.
  3. Защита поверхностей трубчатых костей от смещений в стороны

Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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.

Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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:

  1. Завороты, или ряд выпячиваний. Наибольшей величиной отличаются 2 задних боковых, передневерхний срединный.
  2. Складки, содержащие жировые ткани.
  3. 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.

Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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:

  1. Наднадколенниковый заворот. Находится выше надколенника. Место расположения — между утолщениями эпифизов бедра и сухожилием квадрицепса. Структура изменяется по мере формирования человеческого организма.
  2. Глубокая поднадколенниковая. Находится между эпифизом большеберцового трубчатого звена ОДА и связкой сесамовидной кости. Отличается овальной формой. Не сообщается с суставной полостью.
  3. Полуперепончатой мышцы. Выявляется у 20% людей. По конфигурации сумка похожа на удлиненный овал. В половине случаев сообщается со щелевидным пространством сочленения.
  4. Подкожные пред- и поднаколенниковые. Выявляются у 50-60% обследуемых. Обеспечивают эластическую опору сесамовидной кости и ее связки.
  5. 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.
Читайте также:  Вольтарен уколы при артрозе коленного сустава

Запрещается проводить лечение воспалений рассмотренных элементов в домашних условиях без предварительной консультации с врачом: прогрессирующие патологические процессы могут стать причиной инвалидизации.
Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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.

Анатомия коленного сустава: устройство суставов, связок, сумок, надколенника

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:

  1. 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).
  2. 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.
  3. 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:

  1. Латеральная и медиальная верхние, снабжающие питательными веществами двуглавую и широкую бедренные мышцы.
  2. Средняя. По ней кровоток достигает синовиальных складок капсулы сочленения, менисков, крестообразных связок.
  3. 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.

Источник