Коленный сустав. Анатомия человека, строение, связки, кости

Колено имеет немного нестабильную конструкцию. Тем не менее, оно способно выдерживать полный вес тела человека при стоянии и гораздо больший во время ходьбы или бега. Поэтому и проблемы с коленным суставом у людей всех возрастов возникают часто. Понимание анатомии этой структуры опорного аппарата поможет понять, что происходит и как развиваются проблемы с коленями.

Структуры сустава колена

Колено состоит из 3 суставных отсеков, окруженных прочной оболочкой из мягких тканей, включая:

• синовиальную оболочку;
• суставную капсулу;
• мышцу;
• сухожилие;
• сумку;
• подкожную ткань;
• кожу.

Сложная взаимосвязь между этими структурами наделяет колено функцией основного сустава тела, несущего вес, что обеспечивает его большую гибкость, поворот и высокую ударную нагрузку. Сустав позволяет ногам сгибаться и выпрямляться, что необходимо для ходьбы, подъема и спуска по лестнице, бега, прыжков, перехода от сидячего положения к стоянию.

Коленный сустав (анатомия человека описательно представлена в статье для ознакомления) огибают кровеносные сосуды, проходящие вокруг колена по большеберцовому нерву по задней части ноги. Подколенная артерия и подколенная вена являются основными сосудами, снабжающими голени и стопы. Подколенная артерия несет кровь к ноге и стопе, а вена кровь возвращается к сердцу.

Для чего нужны хрящи?

Коленный сустав включает в себя 2 основных типа хрящей (суставный и мениск):

• Суставный хрящ покрывает костные поверхности, обращенные к полости, и поэтому неразрывно с ними связан. Он прочный и бессосудистый, обеспечивает плавное сочленение 2-х костей. В колене он находится на проксимальном конце большеберцовой кости, дистальном конце бедренной кости, и на задней поверхности надколенника. Трение хряща надколенника о дистальный отдел бедренной кости может вызвать мелкое потрескивание, известное как крепитация. Чаще это происходит под нагрузкой, например, когда человек встает после глубокого приседания. Обычно это не является признаком травмы.
• Мениск относится к другому типу хряща в колене. Он свободно прикреплен к плато большеберцовой кости, располагается между большеберцовой и бедренной костью и способствует поглощению ударов. В каждом колене по 2 мениска С-образной формы. Медиальный расположен по направлению к средней линии тела, а латеральный — к внешней стороне тела. Мениски не только помогают поглощать удары, но и улучшают согласованность действий бедренной и большеберцовой костей, распределяя вес тела по большей площади поверхности.

Связочно-сухожильная система

Связки — это жесткие полосы соединительной ткани, соединяющие 2 кости вместе. Их основная функция – обеспечение пассивной стабильности сустава.

Колено имеет несколько небольших связок и 4 основные:

• крестообразная передняя;
• крестообразная задняя;
• срединная коллатеральная;
• боковая коллатеральная.

Крестообразные связки образуют Х-образную форму и управляют движением голени назад и вперед по отношению к бедренной кости соответственно, а также оказывают некоторое сопротивление вращению колена. Коллатеральные связки охватывают срединную и боковую стороны колена, обеспечивая устойчивость против вальгусных и варусных движений голени.

Капсульная часть сустава

Коленный сустав (анатомия человека в картинках наглядно это представляет) окружает мембранный мешок, называемый суставной капсулой. Он наполнен синовиальной жидкостью, которая смазывает и питает сустав.

В коленном суставе находится примерно 14 таких небольших мешочков (бурс), заполненных жидкостью. Они уменьшают трение между тканями колена и предотвращают воспаление.

Синовиальная и фиброзная оболочка

Полость коленного сустава выстлана тканью, называемой синовиальной оболочкой, которая состоит из 2 слоев:

• интимы, прилегающей к самому коленному суставу;
• субинтимы, которая прилегает к суставной капсуле, находящейся на поверхности.

Синовиальная оболочка способствует выработке синовиальной жидкости, которая обеспечивает смазку суставов и диффузию питательных веществ в суставной хрящ. Первый слой содержит 2 типа специализированных клеток, или синовиоцитов, которые отвечают за производство и поддержание синовиальной жидкости. Второй слой богатый кровеносными, лимфатическими сосудами, нервными окончаниями.

Мышечный аппарат

В колене представлено много мышц, которые влияют на сустав, но основными мышцами, которые позволяют колену выполнять свои главные функции, являются:

• Четырехглавая мышца представляет собой группу из 4-х мышц, расположенных на передней части бедра. Это латеральная широкая мышца бедра, медиальная широкая мышца бедра, промежуточная широкая мышца бедра и прямая мышца бедра. Они отвечают за выпрямление колена.
• Подколенные сухожилия – это группа из 3-х мышц, которые расположены на задней стороне бедра и позволяют сгибать колено. Это двуглавая мышца бедра, полусухожильная и полуперепончатая мышца. Подколенные сухожилия работают вместе, чтобы согнуть ногу в колене, они отвечают за подъем конечности при ходьбе.
• Мышцы голени – это группа из 2-х мышц, которые находятся на тыльной стороне голени. Они работают в тандеме с подколенными сухожилиями, заставляя колено сгибаться. В икроножной области голени икроножная мышца простирается от дистального конца бедра через пяточное (ахиллово) сухожилие к пяточной кости. Икроножная мышца образует заднюю мышечную стенку колена и действует как сгибатель колена и подошвенный сгибатель стопы.

Все эти мышцы также выполняют функции в различных суставах, таких как бедро и лодыжка.

Анатомически коленный сустав имеет и другие мышцы, которые помогают в движениях человеку. Они включают в себя мускулы, растягивающие широкую фасцию, подколенную мышцу и мышцы рода articularis (скелетные). Широкая фасция помогает стабилизировать бедренную и большеберцовую мышцу.

Сгибание колена обеспечивается сокращением подколенной мышцы. Крошечная мышца из рода articularis поднимает наднадколенниковую сумку и капсулу коленного сустава, чтобы предотвратить защемление этой мягкой ткани во время разгибания ноги в колене.

Нервная система

Основные нервы колена находятся в его задней части. Это большеберцовый и общий малоберцовый нерв. Они проходят к голени и стопе, обеспечивая чувствительность и контроль мышц.

Они формируются из большого седалищного нерва, который расщепляется чуть выше колена. Большеберцовый нерв продолжается вниз по задней части ноги, в то время как общий малоберцовый проходит по внешней стороне колена и по передней части ноги к стопе.

Биомеханика колена

Коленный сустав (анатомия человека четко показывает принцип механики сустава) вращается по принципу «винтовой точки», что позволяет полностью разгибать и сгибать колени. Связки и мениски обеспечивают статическую устойчивость мышцы, тогда как сухожилия – динамическую устойчивость.

Остеокинематика и диапазон движений:

• Основное движение в колене — сгибание — разгибание. В этом отношении колено действует как шарнирный сустав, посредством чего суставные поверхности бедра катятся и скользят по поверхности большеберцовой кости. Во время сгибания и разгибания голень и надколенник действуют как одна структура по отношению к бедренной кости. Группа 4-главой мышцы состоит из четырех отдельных мышц, которые соединяются вместе, образуя единое сухожилие. Оно входит в переднюю бугристость большеберцовой кости. Сокращение 4-главой мышцы тянет надколенник вверх и разгибает колено. Диапазон движения: расширение 0˚. Группа мышц подколенного сухожилия, расположенная на тыльной стороне бедра сгибает колено, а также обеспечивает устойчивость по обе стороны от линии сустава. Диапазон движений: сгибание 140˚.

Вторичное движение внутреннее – это вращение голени по отношению к бедренной кости, но возможно только при согнутом колене.

Артрокинематика коленного сустава основана на правилах вогнутости и выпуклости, когда суставная поверхность бедра выпуклая, а большеберцовая — вогнутая и описывается в терминах открытой и закрытой цепочки:

• Открытая кинетическая цепь. При разгибании колена большеберцовая кость скользит вперед по бедру. Точнее, от 20˚ сгибания колена до полного разгибания, большеберцовая кость вращается снаружи. Во время сгибания колена большеберцовая кость скользит кзади по бедренной кости, а от полного разгибания колена до сгибания на 20˚ большеберцовая кость вращается внутрь.
• Замкнутая кинетическая цепь. Во время разгибания колена бедро скользит кзади по большеберцовой кости, от 20˚ сгибания колена до полного разгибания, а бедренная кость вращается внутренне на устойчивой большеберцовой кости. Во время сгибания колена бедро скользит кпереди на большеберцовой кости и от полного выдвижения колена до 20˚ сгибания, а бедренная кость вращается снаружи на стабильной большеберцовой кости.

Механизм «завинчивания» считается ключевым элементом стабильности колена, представляет собой вращение между большеберцовой и бедренной костью.

Заболевания коленей

Коленный сустав подвергается большим нагрузкам, а отсюда множественность его заболеваний и расстройств.

• Воспаление мягких тканей – бурсит, синовит, тендинит.
• Травмы – костные переломы, разрыв связок, мышц, поражения хрящей, менисков.
• Заболевания коленного сустава – артрит, инфекции, рак.
• Нервно-мышечные заболевания – миалгия, миопатия, спазм, синдром запирательного нерва, невропатия бедренного нерва.

Бурсит

Коленный бурсит – это воспаление небольшого мешочка, заполненного жидкостью. Бурсы уменьшают трение и смягчают точки давления между костями, сухожилиями, мышцами возле суставов.

Может воспалиться любая бурса колена, но чаще всего коленный бурсит возникает на коленной чашечке или на внутренней стороне колена ниже сустава. Воспаление происходит в результате работ, требующих частого стояния на коленях на твердых поверхностях, поэтому симптомы обычно начинаются постепенно и могут со временем ухудшиться.

Симптомы бурсита коленного сустава различаются в зависимости от того, какая бурса поражена и что вызывает воспаление.

Основные признаки:

• боль, отек;
• снижение подвижности или жесткости колена;
• красная, теплая, кожа над коленом.

Хондроматоз

Синовиальный хондроматоз — это разновидность доброкачественной опухоли. Чаще всего поражается колено, но может поражать любой сустав. Опухоли начинаются с небольших хрящевых узелков, которые могут появляться и отделяться внутри сустава. Некоторые опухоли могут быть не больше рисового зерна. Синовиальный хондроматоз чаще всего возникает у взрослых в возрасте от 20 до 50 лет.

Симптомы могут включать:

• боль;
• отек;
• уменьшение диапазона движений;
• блокировку сустава.

Точная основная причина заболевания неизвестна.

Тендинит

Тендинит надколенника — это повреждение сухожилия, соединяющего коленную чашечку (надколенник) с большой берцовой костью. Тендинит надколенника, также известный как «колено прыгуна», чаще встречается у спортсменов, которые занимаются баскетболом и волейболом.

Боль — первый симптом тендинита надколенника. Она возникает между коленной чашечкой и местом прикрепления сухожилия к большеберцовой кости.

Коленный сустав (анатомия человека в картинках представлена для ознакомления) может болеть при тендините в начале физической активности или сразу после интенсивной тренировки. Со временем боль усиливается и мешает выполнять повседневные движения, такие как подъем по лестнице или вставание со стула.

Симптомы тендинита колена включают:

• боль выше или ниже коленной чашечки;
• припухлость;
• боль, которая повторяется при определенных действиях и облегчается при отдыхе;
• в тяжелых случаях боль становится постоянной (несмотря на отдых сустава) и может даже нарушить сон.

Тендиноз

Тендиноз – это заболевание, характеризующееся воспалением сухожилия надколенника, которое соединяет коленную чашечку с большой берцовой костью. Тендиноз ослабляет сухожилие и, если его не лечить, может привести к его разрыву.

Симптомы:

• боль и припухлость вокруг сухожилия;
• боль при прыжках, беге или ходьбе, при сгибании или разгибании ноги;
• болезненность за нижней частью коленной чашечки.

Киста

Киста Бейкера — это пузырь, заполненный жидкостью, который вызывает чувство стеснения за коленом. Боль может усиливаться при полном сгибании или разгибании колена.

Киста Бейкера, также называемая подколенной кистой, обычно возникает в результате проблемы с коленным суставом, например, артрита или разрыва хряща. В некоторых случаях киста не вызывает боли, и ее можно не заметить.

Но могут проявляться симптомы:

• отек позади колена, а иногда в ноге;
• боль в колене;
• скованность и невозможность полностью согнуть колено.

Симптомы могут ухудшиться после физической активности или долгого стояния на ногах.

Болезнь Кенига

Остеохондроз внутреннего мыщелка бедренной кости – это состояние, при котором имеется ограниченная область некроза суставного хряща и прилегающей кости во внутреннем мыщелке бедренной кости.

Причина этого заболевания до конца не выяснена. Считается, что некроз вызывает нарушение кровообращения в ветвях артерий среднего колена. Другая точка зрения связывает это заболевание с хронической травмой колена. Болеют в основном молодые люди 20-25 лет. Вначале у пациента возникает умеренная ноющая боль в коленном суставе. Боль усиливается при упражнениях и после них. При прощупывании боль ощущается на внутренней поверхности коленного сустава.

Болезнь Шляттера

Болезнь Осгуда-Шлаттера — это состояние, которое вызывает боль и отек ниже коленного сустава, где сухожилие надколенника прикрепляется к верхней части большеберцовой кости точке, называемой бугристостью большеберцовой кости. Также может быть воспаление сухожилия надколенника, которое простирается над коленной чашечкой.

Заболевание вызывается раздражением пластинки роста костей. Кости растут не посередине, а на концах возле сустава, в области, называемой пластиной роста. Пока ребенок растет, эти зоны роста состоят из хрящей, а не костей.

Хрящ никогда не бывает таким прочным, как кость, поэтому высокий уровень нагрузки может привести к тому, что пластина роста начнет болеть и опухать. Болезнь чаще всего встречается у молодых спортсменов, которые занимаются спортом, требующим много прыжков или бега.

Общие симптомы:

• боль в ноге или колене;
• отек, болезненность или повышенное тепло под коленом и над большеберцовой костью;
• боль, которая усиливается от упражнений или нагрузок;
• хромота после физических нагрузок.

Гонартроз

Колено обеспечивает максимально плавные движения бедер и икр. Ежедневное напряжение влияет на износ коленного сустава. Возникшее расстройство специалисты называют остеоартрозом коленного сустава или гонартрозом.

На ранних стадиях боль в колене возникает только при чрезмерном напряжении. В большинстве случаев пациенты жалуются на боль во время длительных прогулок или подъема по лестнице. Часто присутствует припухлость в коленном суставе. Все эти симптомы являются явными признаками остеоартроза коленного сустава (гонартроза).

Износ коленного сустава может быть вызван предрасположенностью, а может быть результатом болезни или несчастного случая. Особенно страдают пожилые люди.

Вальгусная и варусная деформация

Остеоартрит коленного сустава может вызвать вальгусную или варусную позицию. В полностью выровненном правильно коленном суставе масса равномерно распределяется по коленному суставу. Но не все колени расположены правильно. Если коленный сустав изгибается заметно или внутрь, это неравномерно распределяет массу по всему суставу, что называется смещением колена.

Вальгусная деформация — это термин, обозначающий изгиб наружу дистального сегмента кости или сустава. Противоположная деформация — медиальное отклонение дистального отдела кости — называется варусным. Термины варусный и вальгусный всегда относятся к направлению, в котором указывает дистальный сегмент сустава.

Первый симптом — боль в колене, ноге. Иногда это боль в стопе или лодыжке, но чаще это боль в колене.

Визуальные симптомы:

• небольшая хромота в пораженной части;
• изменение объёма бедер и голеней;
• отклонение дистального конца колена внутрь, что создаёт впечатление искривленной ноги.

Диагностика проблем с коленными суставами

Есть 3 подхода к диагностике боли в коленях:

• Местоположение боли: где именно болит колено, например, спереди, сбоку или сзади.
• Как появилась боль: механизм травмы, например, внезапное скручивание или постепенное начало.
• Конкретные симптомы больного.

В некоторых случаях проводятся визуальные тесты:

• Рентген. С его помощью обнаруживаются переломы костей и дегенеративное заболевание суставов.

  

• КТ-сканеры диагностируют проблемы с костями, небольшие переломы позволяют точно определить подагру, даже если сустав не воспален.
• Ультразвук. С помощью этой технологии изучаются структуры мягких тканей внутри и вокруг колена.
• МРТ полезно для выявления повреждений мягких тканей, таких как связки, сухожилия, хрящи и мышцы.

Если врач подозревает инфекцию или воспаление, необходимо сдавать анализы крови, а иногда провести процедуру, называемую артроцентез, при которой небольшое количество жидкости берется из коленного сустава с помощью иглы и отправляется в лабораторию для анализа.

Лечение

Коленный сустав (анатомия человека в этой области досконально изучена врачами) может подвергнуться внешним и внутренним расстройствам, поэтому и боли могут иметь различный характер. Лечение в коленях так же разнообразно, как и условия, которые вызывают боль. Терапия направлена на уменьшение боли, восстановление стабильности сустава, снятие отека и слабости.

Метод лечения	Способы
Укрепление мышц	В 99,9% случаев мышечная слабость является основной причиной проблем с коленями, поэтому укрепление мышц ног — один из лучших универсальных вариантов лечения боли в коленных суставах.
Растяжка мышц	Напряженные мышцы — частая причина боли в коленях. Выполняя растяжку в рамках плана лечения, можно уменьшить напряжение в суставе.
Лекарственные средства	Такие препараты, как Тайленол, Парацетамол, могут помочь уменьшить боль, а НПВП, например, Ибупрофен, могут помочь уменьшить отек.
Лёд	Холод играет очень важную роль в лечении боли в коленном суставе на начальных этапах после травмы или при длительных проблемах. Он уменьшает приток крови к пораженному участку, ограничивая внутреннее кровотечение, что уменьшает отек и боль.
Тепло	Естественное средство от боли в коленном суставе при более длительных проблемах с коленом, таких как артрит, а не после начальных травм. Тепло действует 2 способами: увеличивает приток крови к пораженной области, снижает болевые ощущения и помогает мышцам расслабиться.
Ортез	Специальные приспособления на коленный сустав помогают уменьшить на него нагрузку, обеспечивают поддержку и стабильность, особенно после травм, снижает боль.
Инъекции	Внутрисуставные инъекции помогают при длительных проблемах, таких как разрывы хрящей и артрит. Используются 2 типа инъекций: кортикостероидов, снимающих боль и отёк, и инъекции Синвиск, протез синовиальной жидкости для улучшения смазывания суставов, Последние инъекции особенно полезны при лечении артрита.
Иглоукалывание	Способствует уменьшению болей в колене.
Хирургия коленного сустава	Если другие методы лечения боли в коленном суставе не помогли, может потребоваться операция на колене. Это может быть небольшая операция, такая как артроскопия или полноценная замена сустава.

Некоторые методы лечения хорошо работают на начальных этапах после травмы колена, тогда как другие рассчитаны на длительный период. Чтобы терапия была эффективной, лечение должно быть направлено не только на симптомы проблемы, но и на то, что ее вызывает, чтобы проблема не вернулась в будущем.

Поскольку коленный сустав анатомически представляет собой сложную структуру, ежедневно подвергающуюся значительным биомеханическим нагрузкам, это частое место травм. Поэтому любое неестественное движение колена человека, такое как скручивание, поворот, резкое изменение направления или сильный удар, может вызвать повреждение этих структур.

Видео о коленном суставе

Анатомия коленного сустава: