 |
Биомеханика коленного сустава
|
|
|
|
Стабильность коленного сустава зависит от состояния мягких тканей, окружающих коленный сустав. Костные структуры влияют на стабильность в меньшей степени
Надколенник скользит во время своего движения по бедренной суставной поверхности, имеющей форму неглубокого желоба. Этот желоб стабилизирует движение надколенника во время флексии и экстензии в коленном суставе.
Малоберцовая кость имеет важное значение для осуществления нормальной функции коленного сустава, поскольку является местом прикрепления двуглавой мышцы бедра и наружной боковой связки коленного сустава. Малоберцовая кость сочленяется с большеберцовой костью, и удерживается на месте мощным связочным аппаратом.
Большеберцовая кость несет большую часть массы тела, передаваемой через бедренную кость
Стабилизация капсулы сустава
| Отдел | Поддерживается фиброзными волокнами следующих структур |
| Передний | vastus medialis, vastus lateralis и tractus iliotibialis |
| Латеральный | Наружная боковая связка, наружная часть надколенника и tractus iliotibialis, латеральная группа задних мышц бедра, наружная головка икроножной мышцы |
| Задний | Косая подколенная связка, дугообразная подколенная связка, mm. popliteus, gastrocnemius, hamstrings |
| Заднелатеральный | Дугообразная подколенная, наружная боковая связка, m. popliteus |
| Медиальный | Внутренняя боковая связка, медиальный отдел надколенника, медиальная группа hamstrings, портняжная, стройная мышцы |
Мениски выполняют целый ряд функций.
1. Гасят стрессовые нагрузки, возникающие между большеберцовой и бедренной костями
2. Поддерживают бедренную кость в правильном положении
3. Ограничивают движения бедренной кости по поверхности большеберцовой, уменьшают трение и способствуют имбрикации суставного хряща.
|
|
|
При ходьбе, силы, приходящиеся на коленный сустав, могут достигать 2-3-кратных от массы тела. При беге и прыжках нагрузки достигают 9-кратных. При ходьбе мениски претерпевают физиологическую деформацию по периферии, что способствует демпфированию (поглощению) нагрузок.
Передняя и задняя крестообразные связки обеспечивают надежную стабилизацию коленного сустава во всех направлениях движения. Наиболее важная функциональная составляющая этих связок – предупреждение переднезаднего смещения бедренной кости относительно большеберцовой.
Передняя крестообразная связка обеспечивает наибольшую стабильность коленного сустава таким образом, что предупреждает смещение большеберцовой кости вперед относительно бедренной кости
Анатомия коленного сустава делает невозможным ротационные движения в нем в положении полного разгибания. Ротация в этом случае происходит в тазобедренном и голеностопном суставе
Движение надколенника относительно большеберцовой кости
В нейтральном положении ротации сухожилие надколенника направлено вниз и латерально.
1. При флексионно-экстензионных движениях в коленном суставе, надколенник перемещается по дуге
2. При ротации внутрь, бедренная кость вращается латерально относительно большеберцовой, и это меняет ориентацию сухожилия надколенника, которое становится направленным вниз и медиально.
3. При ротации наружу изменение положения бедренной кости ведет к перемещению надколенника медиально, так что собственная его связка становится ориентированной вниз и латерально, но под большим, чем в нейтральном положении, углом.
Боковые связки коленного сустава
Наружные боковые связки стабилизируют коленный сустав с внутренней и внешней стороны, они натягиваются в положении разгибания, и ослабляются при сгибании голени.
|
|
|
Движения в коленном суставе
Сгибание
Агонисты: Двуглавая мышца бедра, полусухожильная, полумембранозная мышца.
Антагонисты: Четырехглавая мышца
Стабилизаторы: Подколенная мышца, большая ягодичная и tensor f. Lata – через илиотибиальный тракт, приводящие мышцы.
Биомеханика: Активная флексия возможна до угла 140 градусов при фиксированном тазобедренном суставе, и до угла 120 градусов в положении разгибания в тазобедренном суставе. Это различие связано с ослаблением hamstrings при разгибании бедра.
Амплитуда пассивного сгибания в коленном суставе достигает 160 градусов, при этом возможно касание пяткой ягодицы. В условиях патологии объем пассивного сгибания ограничен при укорочении квадрицепса и его фасциального футляра, либо капсулярных связок.
Смещение мыщелка бедренной кости включает компоненты перекатывания и скольжения. Начиная с положения полного разгибания в коленном суставе, мыщелки бедренной кости начинают только перекатывание без скольжения, но по мере увеличения угла сгибания в колене, компонент скольжения становится все более важным, так что к концу амплитуды сгибания мыщелки скользят без перекатывания.
Перекатывание начинается на медиальном мыщелке примерно при 10-15 градусах флексии, а на латеральном мыщелке появляется при 20 градусах флексии.
Степень перекатывания наружного мыщелка больше, чем внутреннего. Объем флексии и экстензии при обычной ходьбе обеспечивает 15-20 градусов начальной ротации.
В положении флексии в коленном суставе, внутренний мениск смещается назад за счет сухожильного растяжения полуперепончатой мышцы, которое прикрепляется к заднему краю мениска, в то время как тягой волокон передней крестообразной связки передний рог сдвигается вперед; латеральный мениск в результате сокращения подколенной мышцы смещается назад. Скольжение сухожилия надколенника в области нижней части бедренной кости напоминает движение ремня через шкив. В момент сгибания в коленном суставе, надколенник начинает свое движение вертикально вниз по бороздке бедренной кости до межмыщелковой вырезки.
Сгибание в коленном суставе требует скоординированной мышечной деятельности флексоров и экстензоров. При сокращении квадрицепса и полном разгибании колена, большеберцовая кость соскальзывает вперед относительно бедренной кости. Это движение ведет к удлинению передней крестообразной связки, заднего отдела капсулы сустава, боковых связок и хамстрингов.
|
|
|
При сгибании коленного сустава, сокращение хамстрингов вызывает смещение большеберцовой кости кзади по отношению к бедренной кости. Это приводит к удлинению четырехглавой мышцы и задней крестообразной связки.
Разгибание
Агонисты: Четырехглавая мышца бедра.
Антагонисты: Двуглавая мышца бедра, полусухожильная, полумембранозная мышца.
Стабилизаторы: Подколенная мышца, большая ягодичная и tensor f. Lata – через илиотибиальный тракт, приводящие мышцы.
Биомеханика: Выпрямленная в коленном суставе нога ошибочно называется разгибанием. Фактически, активное разгибание составляет 0 градусов. Пассивно возможно добиться угла разгибания 5-10 градусов.
При разогнутом коленном суставе мениски смещаются вперед за счет тяги волокон между мениском и надколенником, натяжение которых происходит вследствие смещения надколенника вперед. Это ведет к выдвижению поперечной связки вперед. Задний рог наружного мениска уходит вперед благодаря натяжению менискобедренной связки, натягивается задняя крестообразная связка.
В норме при сокращении квадрицепса надколенник двигается только вертикальной плоскости, без поперечных отклонений, плотно прижимается к бороздке бедренной кости, контролирующей направление его перемещения.
В положении полного разгибания сила прижатия надколенника к бедренной кости уменьшается.
В положении переразгибания отмечается отдаление надколенника от бедренной кости, поскольку сухожилие квадрицепса и собственная связка надколенника образуют с бедренной костью тупой угол, открытый кпереди.
При разгибании мыщелки бедренной кости как бы скользят между мыщелками бедренной кости и верхней точкой прикрепления боковых связок.
Поведение мыщелков аналогично движениям клина, поскольку радиус их кривизны постепенно увеличивается в направлении сзади вперед, а боковые связки прикрепляются на вогнутой поверхности, на линии, соединяющей центры их кривизны.
|
|
|
Внутренняя ротация
Агонисты: Медиальная головка икроножной мышцы, подколенная мышца.
Биомеханика: Ротация голени вокруг собственной продольной оси возможна только при сгибании в коленном суставе, так как флексия колена препятствует ротационным движениям в тазобедренном суставе.
В норме амплитуда наружной ротации составляет 40 градусов, внутренней - 30 град.
Когда бедренная кость находится в нейтральном положении относительно ротации в коленном суставе, задняя часть мыщелка бедра контактирует со средней частью мыщелка большеберцовой кости
В положении наружной ротации большеберцовой кости на бедренной кости, наружный мыщелок бедра совершает движение вперед по наружному тибиальному мыщелку, в то время как медиальный мыщелок бедра перемещается назад по медиальному мыщелку большеберцовой кости.
В положении внутренней ротации имеет место обратная ситуация: наружный мыщелок бедра движется назад, внутренний – вперед.
При осевой ротации конечности, мениски точно повторяют движение мыщелков бедренной кости; следовательно, направление их движения противоположно движению мыщелков большеберцовой кости.
При ротации наружу латеральный мениск движется по поверхности большеберцовой кости вперед, медиальный мениск – назад. В ходе вращения голени внутрь, медиальный мениск смещается вперед, латеральный – назад.
Мениски растягиваются между точками своего прикрепления. Общий объем движений латерального мениска вдвое превышает объем движений медиального мениска. Смещения менисков во время осевой ротации преимущественно пассивные.
Диагностика: Пассивная ротация может быть измерена в положении пациента лежа на животе с согнутой в коленном суставе ногой. Голень в нижней трети захватывают обеими руками и воспроизводят вращательные движения таким образом, чтобы пальцы стопы поворачивались внутрь и наружу.
 |
Мышцы
Большая ягодичная, аддукторы бедра, подвздошно-поясничная, портняжная, экстензоры бедра (см. п. 2. 3. Тазобедренный сустав)
|
|
|
