Budowa anatomiczna stawu kolanowego
Staw kolanowy (articulatio genus) jest największym stawem ustroju ludzkiego. Łączy on udo z golenią, przy czym ze strony podudzia tylko kość piszczelowa uczestniczy w tym połączeniu. Staw kolanowy jest stawem złożonym, gdyż biorą w nim udział trzy kości: udowa, piszczelowa i rzepka. Wypukłą powierzchnie stawową tworzą oba kłykcie kości udowej, które przylegają do lekko zagłębionych powierzchni stawowych górnych kłykci kości piszczelowej. Od przodu przylega do kłykci kości udowej rzepki, uzupełniając niejako panewkę stawową. Powierzchnię stawową pokrywa gruba warstwa chrząstki szklistej, wskutek czego zwiększa się sprężystość stawu, a wstrząsy powstające podczas chodzenia, biegów i skoków zostają wybitnie zmniejszone.
W jamie stawu znajdują się ruchome uzupełnienia panewki w postaci dwóch przesuwalnych, półksiężycowatych tworów włóknisto-chrzęstnych, zwanych łąkotkami. Łąkotka boczna jest krótsza i silniej zakrzywiona od łąkotki przyśrodkowej. W każdej łąkotce można wyróżnić róg przedni umocowany w polu międzykłykciowym przednim i róg tylny kończący się w polu międzykłykciowym tylnym kości piszczelowej. Brzegi łąkotek skierowane obwodowo są grubsze i zrastają się z warstwą włóknistą torebki stawowej. Na przekroju pionowym każda łąkotka ma kształt klina, ostrzem zwróconego do wnętrza stawu. Dzięki takiej budowie i odpowiedniemu ułożeniu łąkotki znacznie pogłębiają panewkę stawową oraz dzielą obwodowe części jamy stawowej na dwa piętra: górne łąkotkowo- udowe i dolne łąkotkowo- piszczelowe. W piętrze górnym odbywają się głównie ruchy zgięcia i prostowania, zaś w piętrze dolnym ruchy obrotowe.
Torebka stawu kolanowego ma przebieg dość zawiły, szczególnie gdy chodzi o jej warstwę maziową. Błona włóknista znajduje się w zasadzie z tyłu i po bokach stawu, przymocowując się do brzegów powierzchni stawowych. Z przodu jest ona w dużym stopniu zastąpiona przez ścięgno końcowe mięśnia czworogłowego uda. Błona maziowa z przodu sięga powyżej powierzchni stawowej rzepkowej kości udowej, następnie obustronnie stromo opada i poniżej obu nadkłykci ściśle przylega do błony włóknistej. W dole międzykłykciowym obie błony torebki ponownie oddzielają się od siebie; błona włóknista przebiega na dołem, błona maziowa natomiast biegnie wzdłuż brzegów chrząstki stawowej obu kłykci, obejmując więzadła krzyżowe kolana z boków i od przodu. Na piszczeli przyczep błony maziowej torebki stawowej przebiega mniej więcej wzdłuż brzegu powierzchni stawowej każdego kłykcia na obu łąkotkach błona maziowa przyczepia się do ich brzegów bocznych zarówno od góry, jak i dołu, tak że brzeg obwodowy każdej łąkotki zrasta się z błoną włóknistą torebki stawowej. Na rzepce przyczep błony maziowej biegnie wzdłuż brzegów chrząstki stawowej. Poniżej rzepki znajduje się ciało tłuszczowe podrzepkowe, które nie dopuszcza do fałdowania się torebki stawowej w czasie ruchów w stawie.
Jama stawowa nie jest przestrzenią jednolitą. Położenie wewnątrz stawu, mniej więcej w płaszczyźnie pośrodkowej, więzadła krzyżowe kolana oraz otaczająca je błona maziowa wytwarzają niezupełną przegrodę, która dzieli jamę stawu na połowę prawą i lewą. Drugą przegrodę, także niezupełną, tworzą poprzecznie ułożone łąkotki stawowe, dzieląc jamę stawu na piętro górne i dolne. Ponieważ obie przegrody są niezupełne, wszystkie cztery komory jamy stawowej łącząc się ze sobą pośrednio lub bezpośrednio. Więzadła stawu kolanowego dzielimy na zewnętrzne i wewnętrzne.
Więzadła wewnętrzne
Więzadła krzyżowe kolana (ligg. cruciata genus), stanowią pozostałość pionowej przegrody stawu. Więzadło krzyżowe przednie (lig. cruciatum anterius) biegnie od pola międzykłykciowego przedniego do przyśrodkowej powierzchni kłykcia bocznego kości udowej. Więzadło krzyżowe tylne (lig. cruciatum pasterius) jest rozpięte między polem międzykłykciowym tylnym, a boczną powierzchnią kłykcia przyśrodkowego kości udowej. Prócz więzadeł krzyżowych wewnętrznych stawu znajduje się więzadło poprzeczne kolana (lig. transversum genus), które łączy rogi przednie obu łąkotek.
Więzadła zewnętrzne
Więzadło poboczne piszczelowe (lig. collateral tibiale) biegnie od nadkłykcia przyśrodkowego kości udowej do kości piszczelowej, zrastając się z torebką stawową i łąkotką przyśrodkową.
Więzadło poboczne strzałkowe (lig. collaterale fibulare) rozpoczyna się na nadkłykciu bocznym kości udowej, a kończy się na głowie strzałki.
Więzadło rzepki (lig. patellae) stanowi przedłużenie części środkowej ścięgna mięśnia czworogłowego uda i biegnie od rzepki do guzowatości piszczeli. Część włókien ścięgna końcowego mięśnia czworogłowego, położonych bocznie i przyśrodkowo od więzadła rzepki, biegnie rozbieżnie ku dołowi do kłykci kości piszczelowej, tworząc troczek rzepki przyśrodkowy i boczny.
Więzadło podkolanowe skośne (lig. popliteum obliquum) wzmacnia tylną część powierzchni torebki stawowej. Biegnie ono od góry z okolicy kłykcia bocznego kości udowej skośnie ku dołowi i przyśrodkowo, gubiąc się po części w torebce stawowej, częściowo przechodzi w ścięgno końcowe mięśnia półbłoniastego. Więzadło to hamuje nadmierne prostowanie kolana i ruchy obrotowe.
Więzadło podkolanowe łukowate (lig. popliteum arcuatum) rozpoczyna się także w okolicy kłykcia bocznego kości udowej, a kończy się w środkowej okolicy tylnej ściany torebki stawowej.
Pod względem budowy staw kolanowy można zaliczyć do stawów typu zawiasowo- obrotowego o dwóch osiach ruchu- poprzecznej i pionowej.
Ruch zgięcia i prostowania wokół osi poprzecznej jest w stawie kolanowym kombinacją toczenia i ślizgania. W pierwszej fazie zgięcia kłykcia kości udowej toczą się po kości piszczelowej, jak koła wozu po ziemi. Dalszemu jednak toczeniu przeszkadzają napinające się więzadła krzyżowe i dlatego toczenie przechodzi w ruch ślizgania, w trakcie którego coraz to inne punkty kłykci kości udowej stykają się z tymi samymi punktami kości piszczelowej czy łąkotek. Podczas zginania łąkotki przesuwają się do tyłu, w czasie prostowania do przodu.
Ruchy nawracania odwracania podudzia w stawie kolanowym można wykonywać w każdym położeniu stawu, z wyjątkiem krańcowego zgięcia i wyprostu.
Mięśnie działające na staw kolanowy
Mięsień czworogłowy uda (m. quadratus femoris) w postaci czworogłowej płytki biegnie poprzecznie od guza kulszowego do grzebienia międzykrętarzowego kości udowej. Jest to największy pod względem masy mięsień ustroju człowieka. Położony jest na przedniej powierzchni uda i z uwagi na swoje przyczepy początkowe dzieli się na cztery głowy: najbardziej powierzchowną głowę stanowi m. prosty uda, który jest m, dwustawowym i najbardziej niezależnym spośród wszystkich czterech głów. Trzy pozostałe głowy to: mięsień obszerny boczny, mięsień obszerny przyśrodkowy i mięsień obszerny pośredni.
Mięsień prosty uda (m. rectus femoris) jest mięśniem wrzecionowatym, grubym, który rozpoczyna się na kolcu biodrowym przednim dolnym i na torebce stawu biodrowego. W dolnej części uda brzusiec mięśniowy przechodzi w grube, wspólne ścięgno końcowe dochodzące do rzepki.
Mięsień obszerny boczny (m. vastus lateralis) jest najsilniejszą częścią m. czworogłowego uda i zajmuje boczną powierzchnię trzonu kości udowej. Rozpoczyna się na krętarzu większym, kresie międzykrętarzowej i wardze bocznej kresy chropawej kości udowej. Włókna biegną łukowato w kierunku przyśrodkowym i w dół, przechodząc we wspólne ścięgno końcowe.
Mięsień obszerny przyśrodkowy (m. vastus medialis) jest położony po stronie przyśrodkowej i przedniej uda. Rozpoczyna się wzdłuż wargi przyśrodkowej kresy chropawej kości udowej. Włókna jego biegną równolegle, łukowato w kierunku bocznym ku dołowi i przechodzą we wspólne ścięgno końcowe.
Mięsień obszerny pośredni (m. vastus intermedius) przylega do przedniej i częściowo bocznej powierzchni trzonu kości udowej, przykryty całkowicie przez m. prosty uda. Przyczep początkowy tego mięśnia znajduje się na przednio- bocznej stronie trzonu kości udowej, poniżej kresy międzykrętarzowej, sięgając u dołu do około ¾ długości trzonu, gdzie przechodzi we wspólne ścięgno końcowe.
Wspólne ścięgno końcowe m. czworogłowego uda przyczepia się do podstawy i brzegów rzepki i przechodzi dalej w więzadło rzepki (lig. patellae), które stanowiąc przedłużenie ścięgna końcowego m. czworogłowego uda kończy się na guzowatości piszczeli. Część włókien ścięgna końcowego, należących do głowy przyśrodkowej i bocznej, rozchodzi się poniżej rzepki ku dołowi do powierzchni przedniej kłykcia bocznego i przyśrodkowego piszczeli jako troczek boczny przyśrodkowy rzepki (retinaculum patellae laterale et mediale).
Czynność. Mięsień czworogłowy uda jest jedynym i bardzo silnym prostownikiem stawu kolanowego, trzykrotnie przewyższa swą siłą wszystkie mięsnie zginacze tego stawu. Mięsień prosty uda (m. rectus femoris) działa także na staw biodrowy. Jest obok m. biodrowo- lędźwiowego (m. iliopsoas) najsilniejszym zginaczem uda w stawie biodrowym. Ponadto m. prosty uda jest dość silnym odwodzicielem i słabym odwracaczem uda.
Unerwienie. Mięsień otrzymuje liczne gałązki od nerwu udowego (n. femoralis ). W przypadku porażenia n. udowego niemożliwe jest aktywne prostowanie podudzia w stawie kolanowym. Charakterystycznym objawem dla porażenia n. udowego jest brak odruchu rzepkowego.
Mięsień krawiecki (m. sartorius) jest najdłuższym mięśniem ustroju ludzkiego i ma kształt długiej, wąskiej taśmy.
Przyczep początkowy mięśnia znajduje się na kolcu biodrowym przednim górnym i w swoim przebiegu towarzyszy tętnicy udowej. Przyczep końcowy. Włókna tego mięśnia biegną równolegle ku dołowi w kierunku przyśrodkowej strony uda. Następnie mięsień przebiega do tyłu od nadkłykcia przyśrodkowego kości udowej i kończy się płaskim, rozbieżnym ścięgnem poniżej kłykcia przyśrodkowego kości piszczelowej, przyśrodkowo od guzowatości piszczeli w tzw. gęsiej stopce (pes anserinus).
Czynność. Jest to mięsień dwustanowy, zatem jako jedyny mięsień, zginając udo w stawie biodrowym, równocześnie zgina podudzie w stawie kolanowym. W działaniu na staw biodrowy jest zginaczem, odwodzicielem i słabym odwracaczem uda. W stawie kolanowym mięsień ten zgina i nawraca goleń. Mimo licznych czynności jest słabym mięśniem, gdyż posiada mały przekrój fizjologiczny.
Mięsień dwugłowy uda (m. biceps femoris) jest mięśniem długim, położonym po stronie bocznej, na tylnej powierzchni uda. W przyczepie początkowym mięśnia wyróżnia się głowę długą i krótką. Głowa długa (caput longum) rozpoczyna się na guzie kulszowym, głowa krótka (caput breve) na środkowej trzeciej części wargi bocznej kresy chropawej. Biegnąc ku dołowi obie głowy łączą się i tworzą górną i boczną granicę dołu podkolanowego. Silne ścięgno końcowe jest umocowane na głowie strzałki.
Czynność. Na staw biodrowy działa tylko głowa długa mięśnia dwugłowego. Jest on prostownikiem tego stawu, poza tym przywodzi i słabo odwraca udo. W działaniu na staw kolanowy obie głowy przejawiają wspólną funkcję, tj. silnie zginają i odwracają goleń.
Mięsień półbłoniasty (m. semimembranosus). Rozpoczyna się długim, płaskim ścięgnem na guzie kulszowym. Ścięgno to sięga zazwyczaj aż do połowy długości mięśnia, po czym przechodzi stopniowo w szeroki brzusiec, który ogranicza od strony górnej i przyśrodkowej dół podkolanowy (possa poplitea). Ścięgno końcowe kieruje się ku dołowi przechodzi do tyłu od nadkłykcia przyśrodkowego kości udowej i na wysokości kłykcia przyśrodkowego piszczeli dzieli się na trzy odnogi. Jedna odnoga kończy się na powierzchni kłykcia przyśrodkowego piszczeli, druga przechodzi w więzadło podkolanowe skośne, odnoga trzecia kieruje się ku dołowi i wnika do powięzi goleni.
Czynność. Działanie mięśnia pół błoniastego jest podobne do mięśnia półścięgnistego, ale znacznie silniejsze. Jest silnym prostownikiem i przywodzicielem stawu biodrowego, w stawie kolanowym zgina i nawraca.
Mięsień półścięgnisty (m. semitendinosus), położony najbardziej przyśrodkowy w tylnej okolicy uda, rozpoczyna się na guzie kulszowym, biegnie w dół, gdzie w połowie długości uda przechodzi w obłe ścięgno końcowe. Przyczep końcowy znajduje się poniżej kłykcia przyśrodkowego piszczeli w tzw. gęsiej stopce (pes anserinus).
Czynność. Jest on prostownikiem i słabym przywodzicielem uda w stawie biodrowym. W stawie kolanowym uczestniczy w zginaniu i nawracaniu goleni.
Mięsień smukły (m. gracilis) jest najdłuższym i jedynym dwustanowym mięśniem tej grupy. Rozpoczyna się na gałęzi dolnej kości łonowej i przyległej części gałęzi kości kulszowej. Włókna jego biegną równolegle ku dołowi i w trzeciej dolnej części uda przechodzą w długie, cienkie ścięgno, które owija się razem z m. krawieckim od tyłu, dookoła nadkłykcia przyśrodkowego kości udowej i kończy poniżej kłykcia przyśrodkowego kości piszczelowej w tzw. gęsiej stopce.
Trzy mięsnie kończą się tu swymi spłaszczonymi ścięgnami, zachodząc wachlarzowato na siebie wytwarzając tzw. gęsią stopkę (pes anserinus). oprócz m. krawieckiego z grupy mięsni przednich uda i m. smukłego będącego przedstawicielem grupy przyśrodkowej, w skład „gęsiej stopki” wchodzi jeszcze m. półścięgnisty, należący do grupy mięsni tylnych uda.
Czynność. Mięsień smukły jest mięśniem dwustanowym. Na staw biodrowy działa tak, jak wszystkie mięsnie tej grupy, tzn. przywodzi, odwraca i nieznacznie zgina udo. W działaniu na staw kolanowy jest zginaczem tego stawu i równocześnie słabo nawraca podudzie.
Mięsień trójgłowy łydki (m. triceps surae) jest to największy mięsień grupy tylnej, który z uwagi na przyczep początkowy dzieli się na dwa mięśnie: mięsień brzuchaty łydki i mięsień płaszczkowaty.
Mięsień brzuchaty łydki (m. gastrocnemius) jest mięśniem dwugłowym, który rozpoczyna się powyżej stawu kolanowego. Przyczep początkowy głowy bocznej (caput laterale) znajduje się powyżej kłykcia bocznego, głowy przyśrodkowej (caput mediale)- powyżej kłykcia przyśrodkowego kości udowej na powierzchni podkolanowej. Obie głowy łączą się w środkowej części goleni, gdzie przechodzą w płaskie i szerokie ścięgno. Ścięgno to łączy się ze ścięgnem m. płaszczkowatego, tworząc ścięgno piętowe (tendo calcaneus), zwane ścięgnem Achillesa (tendo Achilles), przymocowane do guza piętowego.
Mięsień płaszczkowaty (m. koleus) pokryty mięśniem brzuchatym jest płaski i gruby. Rozpoczyna się na tylnej powierzchni głowy strzałki i górnej części trzonu strzałki, na kresie m. płaszczkowatego i przyległej części tylnej powierzchni kości piszczelowej. Brzusiec mięśniowy przechodzi w ścięgno znacznie niżej, niż w mięśniu brzuchatym. Oba ścięgna łączą się tuż powyżej kości piętowej, tworząc wspólne ścięgno piętowe, przymocowane do guza piętowego.
Czynność. W odniesieniu do stawów skokowych oba mięśnie przejawiają zgodną czynność; są najsilniejszymi mięśniami zginającymi stopę w kierunku podeszwowym. Mięsień trójgłowy łydki przyciska stopę do podłoża, jest więc czynnie zaangażowanym mięśniem podczas chodzenia, biegu czy skoków. Oprócz ruchu zginania m. trójgłowy łydki odwraca i przywodzi stopę. Mięsień brzuchaty łydki z uwagi na swe przyczepy początkowo działa także na staw kolanowy; jest słabym zginaczem tego stawu.
Mięsień trójgłowy łydki wraz z m. pośladkowym wielkim i m. czworogłowym uda nie pozwala na zgięcie w stawach kończyny dolnej: biodrowym, kolanowym o skokowym, utrzymując ciało w pozycji pionowej.
Mięsień podeszwowy (m. plantaris) jest mięśniem o małym, spłaszczonym brzuścu, rozpoczynającym się razem z głową boczną m. brzuchatego łydki. Krótki brzusiec przechodzi w długie, cienkie ścięgno, które kończy się na guzie piętowym.
Czynność. Jest słabym mięśniem i w małym tylko stopniu wspomaga działanie m. trójgłowego łydki.