Эпифизы бедренной и большеберцовой кости

Сверху коленный сустав формирует эпифиз бедренной кости, а снизу - большеберцовой кости. Эпифиз кости представляет собой расширенный концевой отдел, участвующий в образовании сустава со смежной костью. Суставная поверхность мыщелков (утолщения эпифиза) бедренной кости имеет выпуклую форму, а суставная поверхность большеберцовой кости - вогнутую. Суставные поверхности не являются конгруэнтными (симметричными) и поэтому между ними располагаются мениски, которые несколько уравнивают данное несоответствие.
Суставные поверхности большеберцовой и бедренной кости сверху покрыты хрящом. Хрящевая ткань представляет не что иное, как гиалин, который состоит из коллагена (белка, обеспечивающего прочность тканям), хондроцитов (главные клетки хряща), тканевой жидкости, органических веществ и росткового слоя (данный слой находится в надхрящнице и обеспечивает регенерацию хрящевой ткани). При механическом воздействии на коленный сустав во время ходьбы вся нагрузка равномерно распределяется на хондроциты, коллаген и ростковый слой.
Гиалиновый хрящ имеет толщину 0,3 – 0,4 мм. При постоянном трении суставных поверхностей хрящ всегда остается гладким, а его эластичные свойства несколько смягчают толчки во время движения (амортизирующая функция).
Также в формировании коленного сустава участвует надколенник.

Коленная чашечка представляет собой сесамовидную кость. Данный тип костей предполагает расположение внутри сухожилия. Надколенник располагается в толще сухожилия четырехглавой мышцы бедра и участвует в разгибательных движениях голени. Внутренняя часть надколенника покрыта массивным хрящом, размер которого достигает 0,6 см. Данный хрящ помогает надколеннику легко перемещаться между суставными поверхностями бедренной и большеберцовой кости. Главная задача надколенника заключается в ограничении смещения бедренной и большеберцовой кости в боковые стороны. Также коленная чашечка повышает эффективность работы мышц, так как сустав колена работает по принципу блока.

Суставная полость

Суставная полость колена представляет собой закрытое пространство щелевидной формы. Данная полость ограничивается синовиальной оболочкой (внутренний слой капсулы сустава), а также суставными поверхностями бедренной и большеберцовой кости. В суставной полости каждого колена располагаются два мениска.

Суставная капсула

Суставная капсула или сумка коленного сустава играет защитную роль и предохраняет сустав от чрезмерного внешнего механического воздействия. Суставная капсула изнутри покрывается синовиальной мембраной. В колене суставная сумка натянута слабо, что позволяет совершать движения значительной амплитуды в разных плоскостях. Задний отдел суставной капсулы немного толще, чем остальные и содержит многочисленные отверстия, через которые проходят сосуды. На бедренной кости суставная капсула спереди прикрепляется немного выше суставной поверхности мыщелка, по боковым сторонам – практически у хряща. Сзади суставная сумка прикрепляется по краю хрящевой ткани бедренной кости.

В суставной капсуле выделяют следующие оболочки:

· Синовиальная оболочка. Внутренняя поверхность суставной капсулы выстлана синовиальной оболочкой. Данная оболочка покрывает всю поверхность суставной полости кроме суставных поверхностей эпифизов бедренной и большеберцовой костей. Основная задача синовиальной оболочки заключается в выработке синовиальной жидкости для питания хрящевой ткани сустава за счет того, что в ней располагается множество мелких сосудов. Также синовиальная оболочка увеличивает подвижность сустава, защищает от механического воздействия и в случае воспалительного процесса в костной ткани не дает распространиться в полость сустава. Данная оболочка образует особые выросты – ворсинки. Ворсинки увеличивают площадь поверхности синовиальной оболочки и участвуют в выработке синовиальной жидкости.

· Фиброзная мембрана. Снаружи капсула коленного сустава покрыта фиброзной мембраной, которая состоит из коллагена. Фиброзная мембрана постепенно переходит в надкостницу. Синовиальная мембрана, так же как и фиброзная мембрана, в нескольких местах образует синовиальные сумки, которые располагаются рядом с суставом.

Синовиальные сумки

Синовиальные сумки располагаются возле мышечных сухожилий или под самими мышцами. Каждая из синовиальных сумок наполнена синовиальной жидкостью для уменьшения трения сухожилий и мышц при движении. Некоторые синовиальные сумки имеют сообщение с полостью сустава.

Выделяют следующие синовиальные сумки коленного сустава:

· Наднадколенниковая сумка находится между сухожилием четырехглавой мышцы и бедренной костью. Наднадколенниковая сумка имеет сообщение с полостью коленного сустава. В случае если она полностью входит в состав суставной полости, верхний край суставной капсулы может подниматься на несколько сантиметров выше верхнего края надколенника. У новорожденных и грудных детей наднадколенниковая сумка никогда не сообщается с полостью коленного сустава.

· Глубокая поднадколенниковая сумка. Глубокая поднадколенниковая сумка располагается между связкой надколенника и эпифизом большеберцовой кости.

· Подкожная преднадколенниковая сумка располагается в слое подкожно-жировой клетчатки между надколенником (на передней поверхности) и кожей. Данная сумка позволяет коже свободно скользить по надколеннику во время ходьбы.

· Сумка полуперепончатой мышцы залегает между сухожилием полуперепончатой мышцы и одной из головок икроножной мышцы. Иногда данная сумка имеет сообщение с полостью коленного сустава.

· Сумка подколенной мышцы представляет собой выпячивание капсулы коленного сустава, которое располагается под началом сухожилия подколенной мышцы. У детей до двух лет сумка подколенной мышцы может сообщаться с полостью сустава.

Мениски

Мениски представляют собой хрящевые пластинки, увеличивающие соответствие (конгруэнтность) суставных поверхностей бедренной и большеберцовой кости. [?] Мениски выполняют крайне важную роль и являются своеобразными амортизаторами нижних конечностей, смягчая воздействие толчков при движении. Также мениски распределяют нагрузку в коленном суставе и ограничивают в нем амплитуду движений.

Мениски имеют трехгранную форму. Каждый из них имеет передний рог, тело и задний рог. Мениск на три четверти состоит из коллагеновых волокон, которые ориентированы в разные стороны. Радиальные волокна коллагена, перекрещиваясь между собой, образуют особо прочную сеть, что и придает мениску необходимую устойчивость к механическому воздействию. Циркулярные волокна коллагена отвечают за равномерное распределение нагрузки в продольном направлении и встречаются в основном в средней части мениска. Третий вид коллагена представлен перфорантными тяжами (волокнами). Данные тяжи немногочисленны, но имеют очень важную функцию - они связывают циркулярные и радиальные коллагеновые волокна и повышают прочность. Наружный край мениска имеет более толстый слой коллагена и плотно срастается с капсулой сустава, а внутренний край слегка заострен и обращен в суставную полость. Необходимо отметить, что в мениске также присутствует незначительное количество эластина (белок, придающий эластичность ткани).
Необходимо отметить, что у новорожденных мениски пронизаны сетью кровеносных сосудов, однако уже к первому году жизни практически вся данная сеть исчезает. Мениски взрослого человека имеют кровоснабжение только в наружной части, и с каждым годом количество питающих сосудов уменьшается.
Выделяют 3 зоны кровоснабжения мениска:

· Красная зона обладает собственной сетью мелких сосудов. Данная зона располагается возле суставной капсулы.

· Промежуточная зона в незначительной степени получает питание из красной зоны.

· Белая зона характеризуется полным отсутствием кровеносных сосудов, которые могли бы осуществлять питание тканей мениска. Питание данной зоны происходит из синовиальной жидкости.

Питание хрящевой ткани мениска происходит за счет проникновения питательных веществ при диффузии (из синовиальной жидкости), а также при помощи активного транспорта (транспортировка веществ из области пониженной концентрации в область повышенной).

В каждом коленном суставе выделяют два мениска:

· Внутренний или медиальный. Внутренний мениск по своей форме напоминает русскую букву «С». Медиальный мениск с одной стороны прикрепляется к большеберцовой кости, а с другой - к наружному краю суставной капсулы. К центральной части тела внутреннего мениска прикреплена большеберцовая коллатеральная связка. Ограничение мобильности медиального мениска суставной капсулой и большеберцовой коллатеральной связкой в некоторых ситуациях приводят к его разрыву.

· Наружный или латеральный. Наружный мениск по своей форме напоминает полуокружность и покрывает практически всю часть верхней боковой суставной поверхности большеберцовой кости. Рядом с передним рогом наружного мениска находится место, куда прикреплена передняя крестообразная связка. Мениско-бедренные связки (передняя и задняя), прикрепляющиеся к заднему рогу наружного мениска, проходят немного спереди и сзади от задней крестообразной связки. Существует вариант, когда наружный мениск имеет большую, чем обычно площадь суставной поверхности дисковидной формы. Необходимо отметить, что повреждение латерального мениска наблюдается в 7 – 10 раз реже медиального. Это объясняется тем, что наружный мениск не так прочно связан с капсулой сустава, которая ограничивает его мобильность.

Связки сустава

Коленный сустав укрепляется множеством связок. Связки сустава могут располагаться как в полости, так и за его пределами. Связочный аппарат не только придает прочность коленному суставу, но и принимает непосредственное участие в движении.

Выделяют следующие связки коленного сустава:

· Малоберцовая коллатеральная связка (наружная боковая связка) снизу берет свое начало от головки малоберцовой кости, а сверху прикрепляется к наружному мыщелку бедренной кости. Малоберцовая коллатеральная связка во время сгибательных движений в коленном суставе остается расслабленной, а во время выпрямления – натянутой. Главной задачей малоберцовой коллатеральной связки является удерживание голени в физиологически правильной позиции. Также данная связка принимает участие в ротационных движениях (вращениях).

· Большеберцовая коллатеральная связка (внутренняя боковая связка)способствует удержанию голени и ограничивает ее чрезмерное смещение кнаружи. Данная связка непосредственно связана с медиальным (внутренним) мениском. Между внутренней и наружной боковыми связками расположен тонкий слой жировой ткани.

· Косая подколенная связка идет от внешнего мыщелка бедренной кости искоса вниз и вплетается в капсулу коленного сустава. Также внизу косая подколенная связка переплетается с сухожилием полуперепончатой мышцы. Данная связка в значительной мере укрепляет суставную капсулу.

· Дугообразная подколенная связка берет свое начало от наружного мыщелка бедренной кости, вплетаясь в средний отдел косой подколенной связки, прикрепляется к наружному мыщелку большеберцовой кости. Дугообразная связка фиксирует сустав и ограничивает его от чрезмерных боковых смещений.

· Связка надколенника является продолжением сухожилия четырехглавой мышцы бедра. Сухожилие четырехглавой мышцы, которое направляется от верхней части надколенника, прикрепляется к бугристости большеберцовой кости. Большинство пучков коллагеновых волокон, которые входят в состав данного сухожилия, и представляют собой связку надколенника. Данная связка практически полностью охватывает переднюю поверхность надколенника.

· Медиальная поддерживающая связка надколенника представляет собой, по сути, продолжение сухожилия медиальной (внутренней) широкой мышцы бедра. Часть волокон коллагена медиальной широкой мышцы, направляясь вниз, образуют данную связку.

· Латеральная поддерживающая связка надколенника. Большая часть пучков сухожилия латеральной (наружной) широкой мышцы бедра, спускаясь в вертикальном направлении, образует латеральную поддерживающую связку надколенника.

· Передняя крестообразная связка принимает участие в соединении поверхности мыщелка бедренной кости с передним межмыщелковым полем (зона, которая располагается между внутренним и наружным мыщелком) большеберцовой кости. Данная связка располагается в самом центре коленного сустава. Передняя крестообразная связка не дает голени смещаться кпереди. Передняя крестообразная связка коленного сустава намного более уязвима, чем задняя.

· Задняя крестообразная связка расположена сразу за передней крестообразной связкой. Задняя крестообразная связка необходима, чтобы удерживать голень от чрезмерного смещения кзади. Данная связка сверху прикреплена к внутреннему мыщелку бедренной кости, а снизу – к небольшому углублению в большеберцовой кости (заднему межмыщелковому полю). Передняя и задняя крестообразные связки сверху покрываются синовиальной мембраной и перекрещиваются между собой практически под прямым углом. Крестообразные связки располагаются внутри сустава и состоят из большого количества коллагеновых волокон, что придает им значительную прочность.

Необходимо отметить, что в связочном аппарате коленного сустава существуют некоторые внутрисуставные связки, которые напрямую относятся к менискам.
Выделяют следующие три связки, укрепляющие мениски:

· Поперечная связка колена соединяет оба мениска спереди. Данная связка является единственной, которая связывает непосредственно оба мениска и не прикрепляется к каким-либо костным выступам.

· Передняя мениско-бедренная связка берет свое начало с передней поверхности внутреннего мениска, далее направляется искоса вверх к наружному мыщелку бедренной кости.

· Задняя мениско-бедренная связка в своей нижней части прикрепляется к заднему краю наружного мениска и следует вверх к внутренней поверхности внутреннего мыщелка бедренной кости.