Тазостегновий і колінний суглоби дорослої людини.
Тазостегновий суглоб
Тазостегновий суглоб включає вертлюжної западини, яка на 40% утворена сідничної кісткою, на 38% - клубової кісткою і на 22% - лобкової кісткою. Вертлужная западина по відношенню до фронтальної площини знаходиться під кутом 15 °, до горизонтальної площини - під кутом 45 °. У центрі вертлюжної западини розташована ацетабулярного ямка, яка містить жирову подушку. У переважній більшості випадків головка стегна має неправильну форму. Головка з'єднується з шийкою стегнової кістки, яка, в свою чергу, з'єднується з діафізом стегна і утворює шеечно-діафізарний кут (піду), величина якого у дорослої коливається від 106 ° до 155 °, складаючи в середньому 125 °. У горизонтальній площині вісь шийки утворює з площиною виростків стегнової кістки кут антеверсії стегна, величина якого у дорослої коливається від 10 ° до 15 °.
Суглобова капсула прикріплюється до кісток тазу по периметру вертлюжної западини. Капсула кріпиться до стегнової кістки спереду уздовж межвертельной лінії, ззаду - з відступом від межвертельного гребеня. У порожнині суглоба знаходиться хрящова губа. Зовні на суглобової капсулі знаходяться клубово-стегнова, лобково-стегнова і сідничного-стегнова зв'язки.
У дорослого в тазостегновому суглобі є такий амплітуда рухів: в сагітальній площині 125 °, з яких згинання становить 70 °, розгинання - 55 °; у фронтальній площині 90 °, з яких відведення становить 50 °, приведення - 40 °; в горизонтальній площині ротація 70 °, з яких зовнішня ротація становить 40 °, внутрішня - 30 °. Середня амплітуда рухів в ходьбі становить 34 ± 6 °.
Колінний і пателлофеморальний суглоби
Колінний суглоб утворений виростками стегнової кістки і виростками великогомілкової кістки, які покриті суглобовим хрящем. Кістки з'єднані між собою капсулою суглоба, бічними колатеральних зв'язками (БКС) і хрестоподібними зв'язками (КС). Спереду від колінного суглоба розташований надколінок, який проксимально з'єднаний з сухожиллям чотириголового м'яза, а дистально - зі зв'язкою надколінка. По внутрішній поверхні суглоба знаходиться болипеберцовой БКС, що складається з поверхневого шару і глибокого шару, - який є відносно потужним. Поверх зв'язки знаходяться сухожилля полуперепончатой-м'язи і сухожильно розтягнення надколінка. Позаду суглоба йдуть коса і підколінної зв'язки і напівсухожильний м'яз. По зовнішній поверхні суглоба знаходиться малоберцовая БКС. Ззаду від неї розташовані дугоподібна зв'язка і сухожилля підколінної м'язи. Поверх них знаходиться сухожилля двоголового м'яза, сухожильно розтягнення надколінка і іліотібіального тракт.
Між суглобовими кінцями знаходяться медіальний і латеральний меніски. Вони прикріплені до великогомілкової кістки. При згинанні коліна меніски зміщуються назад.
Надколінок разом з виростків стегнової кістки утворює пателло-феморальное зчленування. Суглобоваповерхню надколінка розділена гребінцем на медіальну і латеральну фасетки. У горизонтальній площині гребінець надколінка розташовується в проекції межмищелкового ямки, що забезпечує конгруентність пателло-феморального зчленування. Кут межмищелкового ямки в горизонтальній площині складає 135-155 °. Надколінок з боків з'єднаний з медіальній і латеральним ретінакуламі. Медіальний ретінакулум покриває медіальну пателлофеморальную, пателло-менісковий і пателлотібіальную зв'язки, які представляють собою потовщення капсули суглоба. Латеральний ретінакулум, що є більш потужним, ніж медіальний, складається з тонкого поверхневого і товстого глибокого шарів. До складу глибокого шару входять латеральна пателлофеморальная зв'язка і іліопателлярний пучок. Іліопателлярний пучок є продовженням іліотібіального пучка, який йде від іліотібіального тракту, що бере початок від сідничних м'язів і тензора широкої фасції стегна.
До надколінка кріпиться чотириглавий м'яз, яка складається з чотирьох окремих порцій або частин.
- Прямий м'яз йде від передньо-нижньої ості крила клубової кістки.
- Внутрішня, або медійна, частина йде від шорсткою лінії стегнової кістки. Нижня частина м'язи сплітається з волокнами великий привідного м'яза, яка йде від Аддукторние горбка стегнової кістки і утворює косу медіальну порцію чотириголового м'яза. Вона віддає волокна до медіального ретінакулум надколінка.
- Зовнішня, або латеральна, порція віддає волокна до латерального ретінакулум.
- Середня порція йде від межвертельной лінії стегнової кістки.
Всі чотири м'язи об'єднані в одне сухожилля, яке кріпиться до верхнього полюса надколінка.
У кожній з частин чотириголового м'яза м'язові волокна розташовані під різними кутами до диафизу стегна. Волокна йдуть в латеральної порції під кутом 43-45 °, в медіальній порції - під кутом 40-45 °, а в медіальній косою порції - під кутом 63 °. Кут нахилу волокон в медіальній косою порції перевищує кут нахилу волокон в медіальній порції в 3-4 рази.
Положення чотириголового м'яза у фронтальній площині визначають за допомогою кута Q, який у дорослих становить 15 °.
У колінному суглобі в сагітальній площині відбувається розгинання і згинання. Розгинання і стабілізацію гомілки в колінному суглобі здійснює чотириглавий м'яз. Вона разом зі-своїми сухожиллям, зв'язкою надколінка і обома ретінакулум об'єднана в розгинальний механізм коліна. Згинання колінного суглоба пррісходіт в результаті тяги задньої групи м'язів стегна, куди входять двоголова, напівсухожильний і полуперепончатая м'язи. Це антагоністи чотириголового м'яза. Спільна робота обох груп м'язів забезпечує динамічну стабільність колінного суглоба. Під час розгинання гомілки відбувається збільшення моменту чотириголового м'яза. При розгинанні, близькому до рол ному, розгинальний момент досягає свого максимуму, що викликає зміщення гомілки вперед щодо стегна. Розгинальний моменту протистоїть згинальний момент. Завдяки рівновазі сил суглоб зберігає конгруентність.
Співвідношення моментів згиначів і розгиначів визначає їх баланс. Ставлення моментів задніх м'язів до передніх виражається коефіцієнтом 3: П або H: Q. На практиці використовують кілька варіантів розрахунку цього коефіцієнта: ставлення сгибательного моменту задніх м'язів до розгинальний моменту чотириголового м'яза; відношення екс центричного моменту задніх м'язів до концентричному, - моменту чотириголового м'яза; ставлення концентричного моменту задніх м'язів до ексцентричного моменту чотириголового м'яза і т. д. Задня група м'язів слабкіше, ніж передня. Протягом всієї амплітуди руху гомілки відношення сумарного моменту задніх м'язів до переднього, т. Е. Коефіцієнт 3: П, коливається в межах від 0,5 до 0,8. Співвідношення сил залежить від статі. Переважання сили передніх м'язів над силою задніх більше виражено у осіб чоловічої статі, ніж жіночої Стабилизирующая роль задніх м'язів зростає в міру збільшення швидкості руху. Збільшення швидкості руху викликає зростання сгибательного моменту. При швидкому розгинанні коефіцієнт 3: П коливається в межах 0,8-1,0. Співвідношення моментів залежить від амплітуди руху в суглобі. Роль м'язів-згиначів, які забезпечують стабільність коліна під час розгинання, зростає в міру збільшення кута розгинання. Коефіцієнт 3: П зростає від 0,3 при куті 50 ° до 1,4 при куті 30 °.
Рух в колінному суглобі здійснюється в трьох площинах. У сагітальній площині амплітуда згинання-розгинання становить 0-140 °. У фронтальній площині при повному розгинанні відведення і приведення відсутні. Вони з'являються починаючи з кута 30 ° У горизонтальній площині при повному розгинанні ротація відсутня. Вона з'являється в міру згинання і досягає максимуму при вугіллі 90 °.
При ходьбі в колінному суглобі відбуваються такі рухи: в період перенесення спочатку має місце згинання а потім розгинання, завдяки чому здійснюється винос гомілки вперед, а в період опори - спочатку згинання, а потім розгинання. Середня амплітуда рухів в коліном суглобі при ходьбі у дорослого становить 70 °. Під час згинання в колеіном суглобі спочатку відбувається кочення, а потім ковзання суглобової поверхні виростків стегна. В суглобі виникають миттєві центри ротації (МЦВ), які слідують один за одним і утворюють вигнуту траєкторію, розташовану в області виростків стегна. Згинання та розгинання гомілки обмежені завдяки натягу хрестоподібних зв'язок.
Надколінок фіксується на передній поверхні колінного суглоба за допомогою статичних і динамічних стабілізаторів. До статичних стабілізаторів відносяться виростків стегна, гребінець надколінка, капсула, зв'язки і ретінакулум, До динамічних стабілізаторів відноситься чотириглавий м'яз, яка кріпиться до верхнього полюса надколінка і віддає волокна до ретінакулум, прикріпленим до бічних поверхонь надколінка. Статичні і динамічні стабілізатори утримують надколенник в трьох площинах. У фронтальній площині надколінок зберігає своє становище завдяки тязі чотириголового м'яза, ретінакулум і зв'язок, які продукують чотири основні сили:
- латеральна - латеральний ретінакулум, латеральна порція чотириголового м'яза, іліотібіального тракт, які тягнуть надколінок назовні;
- медійна - Медіальний ретінакулум, медійна порція, внутрішня косий порція чотириголового м'яза, які здійснюють тракцию надколінка всередину;
- краниальная - чотириглавий м'яз, особливо її пряма порція, яка здійснює тракцию надколінка вгору;
- каудальная - зв'язка надколінка, що з'єднує його з великогомілкової кісткою.
Стабільність надколінка в сагітальній площині досягається за рахунок розташування між двома протилежно спрямованими силами - тяги чотириголового м'яза догори і тяги зв'язки надколінка донизу. В результаті складання двох цих сил в сагітальній площині утворюється результуюча компресійна сила. Вона спрямована спереду назад, завдяки чому притискає надколінок до передньої поверхні виростків стегна. Ця сила грає найбільшу роль.В стабілізації колінної чашки. У горизонтальній площині виступає гребінець на внутрішній поверхні надколінка, який доводиться між двома виступаючими виростками стегнової кістки, утримує надколінок від зсуву.
З усіх факторів багатоплощинного стабілізації виділяють пасивний і активний стабілізатори, поєднане дію яких має патогенетичне значення для утримання колінної чашки. Це комбінація зовнішньоговиростків стегнової кістки і тяги медіальної порції чотириголового м'яза. Повна стабільність існує в умовах дії обох стабілізаторів. При недостатності одного з стабілізаторів надколінок втрачає стійкість. Одночасне зменшення розмірів зовнішньоговиростків і слабкість медіальної порції м'язи приводять до вивиху колінної чашки.
Рухи в пателлофеморальном суглобі відбуваються відповідно до рухами в колінному суглобі. Скорочення чотириголового м'яза викликає розгинання гомілки і зсув надколінка догори. Товщина надколінка в сагітальній площині дає перевагу розгинальний механізму колінного суглоба. У стані повного розгинання коліна надколінок знаходиться вище суглобової щілини на рівні межмищелкового ямки. Під час згинання надколінок зміщується в латеральному напрямку. В амплітуді від 0 до 60 ° йде збільшення контактної площі колінної чашки за рахунок нижньої частини суглобової поверхні. На перших 20-30 ° між колінної чашкою і блоком стегнової кістки відсутня повна конгруентність. Основна напруга по утриманню надколінка відчувають медіальний зв'язки. При згинанні до 20 ° напруга в зв'язці надколінка більше, ніж в сухожиллі чотириголового м'яза. При згинанні більше 20 ° напруга сухожилля чотириголового м'яза перевищує напругу в зв'язці надколінка. При згинанні коліна більше 30 ° прилягання надколінка до блоку стегнової кістки стає більш щільним. Посилюється компресія надколінка в сагітальній площині, що призводить до зростання його стабільності. У міру продовження згинання більше 60 ° глибоке занурення гребеня колінної чашки в межмищелкового ямку сприяє збільшенню контактної площі суглоба, зростання конгруентності і оптимізації розподілу сил в суглобі. При вугіллі згинання 90 ° коленная чашка стосується виростків стегна своєю верхньою частиною. При подальшому згинанні в контакт з суглобової поверхнею стегна вступає сухожилля чотириголового м'яза. При вугіллі згинання від 90 ° до 135 ° відбувається ротація колінної чашки навколо поздовжньої осі, в результаті чого медійна фасетка надколінка починає контактувати з медіальний виростків стегна. Під час руху зміна положення надколінка призводить до зміни положення сил, які діють в суглобі. У закритій кінематичного ланцюга при згинанні коліна до прямого кута відбувається одночасне збільшення сили і контактної площі пателло-феморального суглоба. Інтенсивність росту сили випереджає інтенсивність росту площі, що призводить до наростання тиску в пателло-феморального зчленуванні. Тиск між колінної чашкою і блоком стегнової кістки пов'язано з видом навантаження. Тиск при ходьбі становить 0,3 ваги тіла, при підйомі по сходах - 2,5 ваги тіла, під час спуску по сходах - 3,5 ваги тіла, при сидінні на корточках - 7 ваг тіла.