Коленный сустав (articulatio genus) образуется суставной поверхностью мыщелков бедренной и большеберцовой костей. К передней поверхности сустава прилежит надколенник (patella), находящийся в толще сухожилия четырехглавой мышцы бедра. Суставные поверхности костей неконгруэнтны и дополняются двумя менисками.
Капсула коленного сустава самая обширная среди всех суставов и может вмещать до 300 мл жидкости. На бедренной и большеберцовой костях капсула прикрепляется по краям суставных поверхностей. К надколеннику синовиальный слой капсулы прикреплен по краям таким образом, что задняя поверхность его обращена в полость сустава.
Синовиальный слой капсулы имеет многочисленные складки и ворсины, особенно хорошо выраженные вокруг надколенника и в ямке между мыщелками бедренной кости. В дистальных отделах коленного сустава вокруг его капсулы находится скопление жировой ткани (corpus adiposum infrapatellare), заполняющее пространство, ограниченное спереди lig. patellae, большеберцовой костью и надколенником.
146. Вскрытый коленный сустав.
1 — femur;
2 — capsula articularis;
3 — condylus medialis femoris;
4 — lig. cruciatum posterius;
5 — lig. cruciatum anterius;
6 — meniscus medialis;
7 — plica sinovialis infrapatellaris;
8 — plicae alares;
9 — lig. patellae;
10 — m. quadriceps femoris;
11 — tibia;
12 — fibula;
13 — m. quadriceps femoris;
14 — patella: 15 — lig. collaterale fibulare.
Полость коленного сустава посредством крестообразных связок (ligg. cruciata genus) разделяется на правую и левые части (рис. 146). Крестообразные связки сустава спереди и по бокам покрыты синовиальной оболочкой. Кроме этого, полость сустава разделена на верхний и нижний отделы двумя хрящевыми менисками (meniscus medialis et lateralis). Наружные края обоих менисков утолщены и сращены с суставной сумкой, а к центру мениски истончаются. В срединной части менисков имеются отверстия, через которые сообщаются верхний и нижний отделы полости коленного сустава. Верхняя поверхность менисков вогнута и повторяет кривизну мыщелков бедренной кости, а нижняя— плоская и прилежит к хрящу мыщелка большеберцовой кости. Присутствие менисков углубляет суставную поверхность большеберцовой кости на 4—6 мм. Форма менисков различна. Медиальный мениск имеет диаметр больше, чем латеральный мениск. Объем коленного сустава увеличивается за счет сообщения ее полости с синовиальными сумками.
Синовиальная надколенная сумка (bursa suprapatellaris) самая большая. Она располагается на 7—8 см выше надколенника позади сухожилия четырехглавой мышцы бедра. У новорожденных, как правило, она обособлена от полости сустава. У взрослых только в 20% случаев сумка отделена от полости сустава тонкой перемычкой.
Сумка подколенной мышцы (bursa m. poplitei) залегает под одноименной мышцей. В области латерального мениска сумка сообщается с полостью коленного сустава.
Сумка полуперепончатой мышцы (bursa m. semimembranosi) располагается между медиальным мыщелком и полуперепончатой мышцей. Сумка сообщается не только с полостью сустава, но и с сумкой, лежащей между головкой икроножной и перепончатой мышц.
Сумка икроножной мышцы (bursa m. gastrocnemii medialis) находится между головкой одноименной мышцы и суставной капсулой.
У коленного сустава имеются еще слизистые сумки, не сообщающиеся с полостью сустава. Эти сумки возникли в результате давления сухожилия или кожи на кость и мягкие ткани (bursa m. gastrocnemii lateralis, bursa anserina, bursa infrapatellaris profunda, bursa prepatellaris subcutanea).
147. Связки коленного сустава (по Р. Д. Синельникову).
1 — lig. cruciatum posterius;
2 — lig. cruciatum anterius;
3 — lig. transversum genus;
4 — meniscus medialis;
5 — lig patellae;
6 — facies articularis;
7 — membrana interossea cruris;
8 — caput fibulae;
9 — lig. capitis fibulae;
10 — tendo m. bicipitis femoris;
11 — meniscus lateralis 12 — lig. collaterale fibulare.
Связки. Связки коленного сустава укрепляют капсулу сустава и участвуют в соединении костей (рис. 147). К сумочным относятся косая и дугообразная подколенная связки (ligg. popliteum obliguum et arcuatum), находящиеся на задней поверхности капсулы сустава. Косая связка представляет продолжение части пучков сухожилия полуперепончатой мышцы, дугообразная — утолщенный нижний край фиброзного слоя суставной капсулы. Связки коленного сустава, участвующие в соединении костей, хорошо развиты.
Малоберцовая коллатеральная связка (lig. collaterale fibulare) представляет толстый тяж, который начинается от бокового надмыщелка бедра и достигает головки малоберцовой кости. Проходя около сустава, отделена от капсулы сустава рыхлой клетчаткой.
Большеберцовая коллатеральная связка (lig. collaterale tibiale) спускается в виде широкого тяжа от медиального надмыщелка бедренной кости. Проходя около сустава, срастается с наружным краем латерального мениска; прикрепляется на боковой поверхности большеберцовой кости. Большеберцовая коллатеральная связка значительно более развита, чем предыдущая. Это объясняется тем, что при разгибании в коленном суставе нарастает натяжение связки вследствие большого радиуса латерального мыщелка бедра.
Связка надколенника (lig. patellae) представляет продолжение сухожилия четырехглавой мышцы бедра. Прикрепляется к бугристости большеберцовой кости. От боковых частей этой связки отделяются пучки, которые вплетаются в капсулу сустава в виде сухожильного растяжения (retinaculum patellae mediale et laterale). Эти связки укрепляют боковые отделы капсулы сустава.
Крестообразная передняя и задняя связки (ligg. cruciata anterius et posterius) — очень прочные образования. Первая проходит от внутренней поверхности латерального мыщелка бедра к area intercondylaris anterior tibiae. Связка натягивается при сгибании в коленном суставе. Задняя связка начинается на внутренней поверхности медиального мыщелка затем направляется назад и вниз, прикрепляясь к area intercondyloidea posterior большеберцовой кости. Задняя связка развита несколько лучше, чем передняя. Вместе в lig. collaterale tibiale, когда бедренная и большеберцовая кости находятся в вертикальном положении, она препятствует разгибанию в коленном суставе. Таким образом, задняя крестообразная связка, принимая нагрузку одновременно с коллатеральной большеберцовой, тормозит разгибание в коленном суставе, обеспечивая большую прочность и устойчивость нижней конечности.
Поперечная связка колена (lig. transversum genus) тонкая и короткая. Соединяет передние части менисков, препятствуя их расхождению.
148. Схема кривизны сагиттального разреза мыщелков бедра (по В. П. Воробьеву).
Коленный сустав имеет фронтальную ось движения, где функцию направляющего валика и углубления выполняют коллатеральные и крестообразные связки. Суммарная подвижность голени в суставе колена 170°, где 130° составляет активное сгибание, 30° — пассивное сгибание и 10° приходятся на переразгибание. Переразгибание и заключительная ротация * бедра в объеме 5° совершаются только при быстрой ходьбе и выполнении очень резких и сильных движений. В согнутом суставе, когда ligg. collateralia tibiale et fibulare и lig. cruciatum posterius расслаблены, возможно движение вокруг вертикальной оси с общим объемом около 40°. Сгибание и особенно разгибание в коленном суставе совершаются плавно не только за счет мышечного тонуса сгибателей и разгибателей, но и в силу особого расположения и формы мыщелков бедренной кости. При согнутом коленном суставе радиус мыщелков бедра в заднем отделе равняется 1,5—1,7 см. Этот радиус возрастает кпереди до 3,8—4,1 см. Таким образом, при разгибании будет увеличиваться радиус мыщелков при прежней длине связок (рис. 148). Следовательно, по мере разгибания нарастает напряжение связок, что является фактором, тормозящим движение. Мениски, состоящие из эластического хряща, и жировые подушки обеспечивают при каждом положении мыщелков недостающую для них конгруэнтность.
Значение надколенной чашки в движениях коленного сустава заключается в том, что она облегчает скольжение сухожилия четырехглавой мышцы бедра по нижнему эпифизу бедренной кости на площади 5—7 см. Кроме этого, при сокращении четырехглавой мышцы бедра нижний конец надколенника поднимается вверх и вперед, увеличивая угол подхода lig. patellae к большеберцовой кости. Это более выгодно для увеличения момента вращения силы мышцы.
Рентгенограммы коленного сустава
На рентгеновском снимке в задней проекции при разогнутом коленном суставе видны раздельно коленный и большеберцово-малоберцовый суставы. Тень надколенника наслаивается на тень бедренной кости. На боковом снимке надколенник находится впереди мыщелков бедра.
Ось диафиза бедра с осью мыщелков образует угол 80°. Видны возвышения в местах прикрепления связок и мышц. Хорошо видна мелкоячеистая структура губчатого вещества мыщелков бедра и эпифиза большеберцовой кости.
* При заключительной ротации совершается на медиальном мыщелке бедра поворот внутрь на 5°. В результате поворота боковой мыщелок соприкасается более плотно с суставной поверхностью большеберцовой кости.