Staw kolanowy jest największym i jednocześnie najczęściej ulegającym uszkodzeniom stawem organizmu ludzkiego. Łączy kość udową z kością piszczelową, a w jego skład wchodzi również rzepka. Umożliwia ruchy zginania i prostowania oraz ruchy rotacyjne (w zgięciu). Obudowany jest więzadłami zewnętrznymi oraz wewnętrznymi. Jak dokładnie zbudowane jest ludzkie kolano? Czym dokładnie są powierzchnie stawowe i pokrywająca je chrząstka? Jaką funkcję pełnią łąkotki przyśrodkowa i boczna?
Spis treści
Budowa stawu kolanowego
Głowę stawową tworzą kłykcie kości udowej, natomiast panewkę – kłykcie kości piszczelowej. W skład stawu kolanowego wchodzi również rzepka, która należy do trzeszczek.
Rysunek: Freepik.com
Wymienione elementy kostne tworzące staw mają odpowiednie powierzchnie stawowe pokryte grubą chrząstką, która wzmaga sprężystość stawu i zmniejsza powstające podczas chodzenia wstrząsy. Chrząstka stawowa panewek jest na ogół bardziej miękka niż ta pokrywająca powierzchnie główki stawów.
Właściwości i funkcje chrząstki stawowej kolana
Odżywianie chrząstki stawowej pochodzi przede wszystkim z płynu stawowego, jak również z podchrzęstnej warstwy kości, dlatego zmiany zwyrodnieniowe, powstające na skutek unieruchomienia stawu, mogą rozwijać się w następstwie upośledzenia pompy tłoczącej. Wraz z ukończeniem wzrostu osobniczego ustaje wzrost chrząstki stawowej.
Mechaniczne właściwości chrząstki stawowej wynikają z jej warstwowej budowy oraz ruchu płynu wewnątrztkankowego. Sztywność chrząstki zmniejsza się wraz z oddalaniem się od jej powierzchni. Jednocześnie tkanka ta wykazuje większą wytrzymałość na siły zgniatające niż ścinające.
Chrząstka stawowa jest materiałem lekko-sprężystym. Jej mechaniczna odpowiedź zależy od czasu działania bodźca. Pod wpływem stałego, długotrwałego obciążenia obserwuje się stopniowy wzrost odkształcenia. Po ustąpieniu działającej siły dochodzi do powolnego rozprężenia się odkształconej chrząstki. Właściwości mechaniczne chrząstki stawowej powodują, że spełnia ona funkcję amortyzującą w stawie kolanowym.
Tkanki miękkie i torebka stawowa
W skład stawu kolanowego wchodzą również tkanki miękkie, których głównym zadaniem jest stabilizacja stawu oraz zabezpieczenie powierzchni stawowych przed nadmiernym zużyciem.
Torebka stawowa jest silnie wzmocniona przez pasma pochodzące głównie z powięzi szerokiej uda i od ścięgien otaczających staw. Ściana tylna torebki stawowej jest wzmocniona ścięgnem mięśnia półbłoniastego i półścięgnistego, brzuchatego łydki i podkolanowego. Torebka stawowa jest najmniej napięta przy kolanie zgiętym do 25 st.
Łąkotki w kolanie – przyśrodkowa i boczna
Łąkotki pogłębiają powierzchnię stawową kości piszczelowej. Znajdują się one w obrębie torebki stawowej między kością udową a piszczelową. Obie łąkotki (boczna i przyśrodkowa) dzielą części obwodowe jamy stawowej na 2 piętra.
W górnym piętrze odbywają się ruchy zgięcia, natomiast w dolnym prostowania. W wyprostowanym stawie kolanowym łąkotki wydłużają się i zwężają.
Uszkodzenia dotyczą zazwyczaj łąkotki przyśrodkowej. Usunięcie łąkotek nie wywołuje większego upośledzenia ruchowego. Utrudnione jest natomiast prostowanie kolana, np. przy chodzeniu po górach lub po schodach.
Błona maziowa stawu kolanowego
Błona maziowa stanowi wewnętrzną wyściółkę stawu kolanowego, której duża powierzchnia, dzięki występowaniu licznych kosmków i fałdów, decyduje o znacznej funkcji wydzielniczej. W błonie maziowej powstaje maź stawowa. Bogate unerwienie czuciowe przyczynia się do występowania silnego bólu w przebiegu schorzeń lub urazów w obrębie stawów.
Więzadła w kolanie
Więzadło właściwe rzepki jest płaskim, mocnym więzadłem utworzonym głównie przez centralną część ścięgna głowy prostej. Rzadziej zawiera ono elementy ścięgna mięśnia obszernego bocznego. U góry przyczepia się do szczytu i do powierzchni przedniej rzepki, następnie zwęża się nieco ku dołowi i przyczepia się do guzowatości piszczeli.
Osłabienie funkcji mechanicznych i anatomicznych składowych aparatu wyprostnego kolana, u chorych z dolegliwościami bólowymi przedniego przedziału stawu kolanowego, powoduje zmniejszenie przyrostu siły:
mięśnia prostego,
pośredniego oraz
przyśrodkowej głowy mięśnia czworogłowego uda
podczas skurczu mięśnia.
Grube skupienie tkanki tłuszczowej oddziela powierzchnię tylną więzadła od błony maziowej torebki stawowej. Poniżej, między kością a więzadłem znajduje się kaletka maziowa podrzepkowa głęboka.
Bardzo ważną rolę w prawidłowej funkcji stawu kolanowego odgrywają proprioreceptory. Warunkują tzw. czucie głębokie. Rozmieszczone są one w:
torebce stawowej,
więzadłach oraz
łąkotkach.
Warunkują one występowanie odruchów koniecznych do skoordynowania działania mięśni, tak aby staw funkcjonował prawidłowo.
Gonartroza na zdjęciu RTG – zwyrodnienie stawu kolanowego
Biomechanika stawu kolanowego
Staw kolanowy nie jest zwykłym stawem zawiasowym. Oś obrotu stawu znajduje się w miejscu przecięcia najbardziej obciążonych włókien więzadeł krzyżowych i przesuwa się do tyłu podczas zginania i ku przodowi w czasie prostowania.
W zdrowym kolanie oś obrotu jest w miejscu styku powierzchni stawowych uda i piszczeli. W pozycji stojącej staw kolanowy poddany obciążeniom jest ustalony przez prostowniki i zginacze. Tylna część torebki stawowej jest mocno napięta.
Staw kolanowy ma tylko jeden mięsień prostujący: mięsień czworogłowy uda i cały szereg mięśni zginających. M. czworogłowy może wykonać 4-krotnie większą pracę od zginaczy.
Ruchy zgięcia i prostowania w stawie kolanowym są kombinacją toczenia i ślizgania względem siebie powierzchni stawowych. Toczenie odbywa się w pierwszej fazie zgięcia, w granicach 20 stopni, potem przechodzi w ruch ślizgania. Udział w tym biorą łąkotki i rzepka, które ślizgają się wzdłuż powierzchni stawowych w zakresie 5-7 cm.
Zakres ruchu zgięcia jest większy niż w innych stawach i wynosi 160-170 stopni. Wraz ze wzrostem zgięcia zwiększa się powierzchnia styku rzepki i kości udowej.
Główne ruchy stawu, tj. zgięcie i wyprost, zachodzą w płaszczyźnie strzałkowej. Czynny wyprost może osiągać 5-10 stopni (często określany jako przeprost), natomiast bierny zakres jest trochę większy.
Zakres ruchu zgięcia zależy od pozycji stawu biodrowego. Kiedy jest on zgięty, czynne zgięcie kolana wynosi około 140 stopni, natomiast bierne około 160 stopni. Przy wyprostowanym biodrze czynny ruch jest dużo mniejszy i wynosi 120 st.
Zakres ruchomości stawu kolanowego konieczny w niektórych czynnościach życia codziennego to:
