Анатомия и устройство колена человека: схемы мышц, сустава и кровоснабжения, фото

Опорно-двигательный аппарат человека состоит из множества сочленений. Одно из них – коленный сустав. Его структура довольно сложная, а размеры – одни из самых крупных. Строение колена обеспечивает ему способность выдерживать большие нагрузки, осуществлять нормальную двигательную активность. Многофункциональность и сложное строение – причина быстрого износа сустава. Рассмотрим анатомическое строение колена.

Особенности классификации

Строение коленного сустава

Согласно артрологии, раздела анатомии, изучающего костные соединения, коленное сочленение имеет сложную классификацию. По строению оно относится к комплексным суставам, т. к. в его составе мениски. По форме колено – мыщелковый сустав. Это значит, что образующие сустав кости имеют в своем основании головку, форма которого напоминает эллипс. Фактически мыщелковые суставы — это промежуточное состояние между блоковидной и эллипсоидной формой.

Если брать за основу классификации количество осей движений, то коленный сустав следует отнести к двухосевому типу. По биомеханическим свойствам это сочленение относится к сложносочинённой форме.

Какие кости образуют сустав

Коленный сустав образуют сразу несколько костей:

  • бедренная;
  • большеберцовая;
  • коленная чашечка или надколенник.


Бедренная и большеберцовая кости имеют эпифиз. Или закругленное, нередко расширенное окончание трубчатой кости, которое формирует сустав со смежной костью. Эпифиз, в свою очередь, имеет утолщение или мыщелки. У бедренной кости оно имеет выпуклую форму, а у большеберцовой – плоской. Мыщелки покрыты хрящевой тканью, представленной гиалиновым веществом, состоящим из коллагена.

Поверхность большеберцовой кости из-за ее плоской формы часто называют большеберцовым плато. Оно состоит из двух частей:

  • медиальное плато, которое располагается на внутренней стороне костного образования;
  • латеральное плато.
Схема строения коленного сустава

Толщина гиалинового хряща – не больше пяти миллиметров. Он сохраняет гладкость несмотря на регулярные трения из-за того, что колено сгибается-разгибается. Эластичные свойства оказывают на сустав амортизирующее воздействие.

Надколенник относится к костям сесамовидного типа. Это значит, что коленная чашечка расположена в толще сухожилия и лежит на поверхности других костей. Ее внутреннюю сторону покрывает хрящ, обеспечивающий легкое скольжение элементов костного сустава. Надколенник влияет на качественные характеристики работы мышечного аппарата также он выполняет функцию блокировки.

Фактически сустав состоит из двух сочленений – бедренно-большеберцовое и бедренно-надледниковое.

Внутри сочленения, на концах большеберцовой и бедренной находятся пластины из хряща – мениски, делящие его на две равные части. Они выполняют функцию прокладок между поверхностями костей, помогаю равномерно распределять нагрузку, оказываемую на суставные поверхности.

Биомеханика колена достаточно сложна. Именно она обеспечивает двигательные функции в нескольких плоскостях:

  • сагиттальная или вертикальная;
  • фронтальная;
  • горизонтальная.

Каждая из указанных плоскостей обеспечивает движение сочленения в следующих направлениях:

  • сгибательно-разгибательное;
  • ротационное или вращательное;
  • скользящее;
  • перекатывающее.


Цель последних двух движений – амортизация сустава при компрессионных нагрузках внезапного типа прыжки, бег в тех случаях, когда мягкие ткани по разным причинам оказываются неспособными целиком компенсировать и погасить всю энергию удара. Суставные части костей скользят (отсюда и название направления) в полости, чтобы сохранить силу опоры.

Перекатывающие движения свидетельствуют о том, что суставные части костей сместились. Так, организм снижает объем нагрузки на сочленение в случаях, когда разгибание и/или сгибание анатомически неверное. Распределить ее равно позволяет способность головки сустава поворачиваться вокруг собственной оси.

Частые заболевания костей

Коленный сустав

Сложная биомеханика и анатомия коленного сустава – объяснение не только стабильности, но и нестабильности сочленения. Последнее, в свою очередь, обуславливает частое развитие переломов внутренних элементов, их вывихов и подвывихов. Природно на коленный сустав приходятся наиболее интенсивные нагрузки, что и объясняет тот факт, что именно в нем чаще чем в других сочленения диагностируются сложные переломы. Нередко они сопровождаются отслаиванием верхних слоев костей, миграцией внутрь полости костей отломков.

Ткани колена, как и иные подобные образования, подвержены дегенерационным и воспалительным патологиям – артрозу и артриту.

Артроз, который также верно называть гонартрозом, относится к состояниям, которые прогрессируют крайне медленно. Патология первоначально развивается в хрящах колена. Однако при игнорировании клинических проявлений артроз переходит на кости сочленения.

Прогрессирование состояния приводит к деформированию суставных костей – такое состояние называется деформирующий артроз. Оно негативно влияет на двигательную активность, ограничивая или даже полностью прекращая.

Артрит или гонит – воспалительный процесс в суставе острой формы. Его развитие обусловлено наличием в организме системной инфекции или же артрит выступает осложнением иных заболеваний.

Кости специалисты называют каркасом, на который крепятся мягкие ткани, отвечающие за усиление коленного сустава, а также стабилизацию его двигательной функции.

Хрящевые структуры

Хрящ коленного сустава

Внутри коленный сустав выстлан хрящевыми тканями. Их главные задачи:

  • смягчить трение;
  • амортизация нагрузки;
  • предохранение костных тканей от износа.

Хрящи поглощают из синовиальной оболочки, а также рядом расположенных тканей питательные вещества, которые потом направляются к костным тканям, насыщая их и давая базу для роста и регенерации.

Главные элементы коленного сустава – мениски. Они помогают укрепить коленный сустав и отвечают за плавность движений всех частей сочленений. Хрящевые образования выступают в роли прокладки, способствующей равномерному распределению массы тела и обеспечивающей амортизацию во время движения. Фото отражает строение мениска.

Важно! Любое, даже незначительное, повреждение мениска приводит к развитию дегенеративных состояний.

Толщина мениска неравномерна. Наименьший показатель отмечается в центральной части, по крам хрящ более толстый. За счет такой особенности образуется небольшое углубление, помогающее равномерно распределить нагрузку и обеспечить устойчивость конечности.


По краям мениски связаны с суставной капсулой мениско-большеберцовыми и мениско-бедренными связками. Движение сустава происходит между мыщелками бедренной кости и верхней частью менисков благодаря прочности и ригидности мениско-больщеберцовых связок.

У обращенного к центру свободного края менисков полностью отсутствуют сосуды. У взрослого человека кровеносные сосуды содержат исключительно периферийные участки, на которые приходится ¼ всей ширины мениска.

Связки и сухожилия коленного сустава

Связочный аппарат сочленения состоит из нескольких элементов:

  • внутренние связки (они расположены внутрисуставной полости);
  • наружные (такие, что окружают сустав) сухожилия и мышцы – они отвечают за стабилизацию сустава, соединение всех элементов.
Фото: Связки и сухожилия коленного сустава

Уникальной, не имеющей аналогов особенность коленного сочленения являются крестообразные связки – передняя и задняя. Находясь внутри сустава, от ее внутренней полости они отделяются синовиальной оболочкой.

В среднем толщина передней связки достигает 10 мм, длина – 35 мм. Концы связки одинаково широки. Один берет свое начало в задних отделах внутренней поверхности наружного мыщелка бедренной кости. Второй крепится кпереди от межмыщелкогового возвышения большеберцовой кости. Связки образуются множеством волокон, которые объединены в два пучка.

Пучки волокон позволяют связке независимо от положения сустава сохранять свое натяжение. Главная функциональная задача передней крестообразной связки – предупредить подвывих наружного мыщелка большеберцовой кости.

Параметры задней крестообразной связки:

  • толщина – 15 мм;
  • длина – 30 мм.


Свое начало связка берет в передних отделах внутренней поверхности внутреннего мыщелка бедренной кости. Другой конец крепится в области межмыщелковой ямки большеберцовой кости. Часть волокон связки вплетены в задние отделы суставной капсулы.

Важно! Основной функцией задней крестообразной связки специалисты называют предупреждение избыточного разгибания большеберцовой кости. Она состоит из двух пучков – основной переднедатеральный и заднемедиальный, значение которого второстепенно. Специалисты говорят о том, что задняя крестообразная связка дублирует мениско-бедренные связки.

Стабилизацию сустава по внутренней поверхности обеспечивает медиальная коллатеральная связка. Она препятствует отклонению голени кпереди и подвывиху ее медиального мыщелка. Связка состоит из двух долей:

  • поверхностная – на нее возлагается стабилизирующая функция. Состоит из длинных волокон, которые вееообразно распространяются от внутреннего надмыщелка бедренной кости к медиальным меиаэпифизарным отделом большеберцового костного образования;
  • глубокая – образована короткими волокнами. Они связаны с медиальным мениском, образовывают мениско-бедренную и мениско-большеберцовую связку. С тыльной стороны глубокой доли медиальной коллатеральной связки расположен заднемедиальный участок суставной капсулы, без которого невозможно организовать стабильность сочленения.
Латеральная связка

Заднемедиальный участок в своем составе имеет длинные волокна, имеющие ориентирование в задне-кадуальном направлении. Второе название – задняя косая связка. В функциональном плане она схожа на медиальную коллатеральную связку.

В последнее время сформировалась тенденция выделять заднюю косую связку в самостоятельную, отдельную структуру. Она важна для поддержания стабильности медиальных, а также заднемедиальных отделов капсульно-связочного аппарата. Второе название последних образований – заднемедиальный угол коленного сочленения.

У капсульного-связочного аппарата есть два отдела – латеральный и заднелатеральный. Вместе они – соединение связочно-сухожильных структур, которые в медицине называются заднелатеральным связочно-сухожильным комплексом. Его функция – стабилизировать заднелатеральные отделы сочленения. Вообще, функционально структуры комплекса тесно связаны с задней крестообразной связкой.

Суставная сумка

Суставная сумка

Описывая, строение коленного сустава, внимание следует уделить и суставной сумке. Она состоит из синовиальной и фиброзной мембраны. Крепится к крайним участкам менисков и хряща. Передний участок защищен тремя тяжами, в образовании которых принимали участие сухожильные пучки четырехглавой мышцы бедра. В тяж, занимающий срединное положение, вплетена коленная чашечка.

Боковые участка сумки укреплены двумя связками:

  • внутренняя связка большеберцовойкости;
  • наружная связка малоберцовой кости.


При выпрямлении конечности в коленном сочленении перечисленные связки исключают вероятность того, что голень будет вращаться или ее подвижность по сторонам. Заднюю поверхность укрепляют сухожилия мышц бедра и голени.

Изнутри суставная сумка покрыта синовиальной оболочкой.

Нервная система

Нервная система коленного сустава

Крупнейшим нервом коленного сочленения служит подколенный нерв. Он является частью большого седалищного нерва, который проходит в голени и стопе. Подколенный нерв обеспечивает чувствительность, а также подвижность всех элементов.

Чуть выше сочленения нерв разделяется на два:

  • малоберцовый;
  • большеберцовый.

Если происходит травма, именно перечисленные нервы чаще всего повреждаются.

Мышечный аппарат

Мышцы коленного сочленения отвечают за разного рода движения. При условии, что бедро зафиксировано, мышечный аппарат обеспечивают сгибание, разгибание, супинацию и пронацию голени. Если же зафиксирована голень, мышцы обеспечивают пронацию, супинацию, движение назад и вперед.

Жуйкова Татьяна

Врач УЗИ, ревматолог

Заболевания суставов и соединительных тканей.

  • Ревматоидный артрит.
  • Бурсит.
  • Артрит.
  • Тендовагинит.
  • Остеопороз.
  • Тендинит.
  • Периартрит плечелопаточный.
  • Болезнь Рейтера.

Образование:

Диплом по специальности "Лечебное дело (Лечебно-профилактическое дело)", Ижевская государственная медицинская академия (1999 г.)

Курсы повышения квалификации:

"Ревматология", Институт ревматологии РАМН, г. Москва (2000 г.)

Опыт работы:

  • Врач-ревматолог, РКДЦ, город Ижевск (2000-2014 гг.)
  • Врач-ревматолог, частная клиника, город Ижевск (2014-2016 гг.)
  • Врач-ревматолог, "Авиценна", город Ижевск (2016- н.в.)