Staw kolanowy – budowa i biomechanika

Data ostatniej aktualizacji:
Polub portal
Staw kolanowy – budowa i biomechanika

Staw kolanowy jest jednym z najważniejszych stawów narządu ruchu. Ze względu na swoją złożoną strukturę, często jest narażony na różnego rodzaju kontuzje lub urazy. Jego właściwa praca w dużej mierze przekłada się na prawidłowe funkcjonowanie człowieka w życiu codziennym.

Anatomia stawu kolanowego

Staw kolanowy jest największym stawem człowieka, charakteryzujący się skomplikowaną budową anatomiczną. Na jego harmonijną pracę wpły­wa doskonała współpraca wielu elementów kostnych, torebkowo-więzadłowych i mięśniowych. Ze względu na swą skomplikowaną budowę i ukształtowanie powierzchni stawowych kolano jest stawem stabilnym. Staw kolanowy jest stawem łączącym kość udową z kością piszczelową. Jego szkie­let kostny stanowią: nasada dalsza kości udowej i nasada bliższa kości piszczelowej, które tworzą staw udowo-piszczelowy oraz rzepka formująca wraz z powierzchnią rzepkową kości udowej staw rzepkowo-udowy.

Stawy te obejmuje wspólna torebka stawowa tak, że przestrzenie międzystawowe obydwu stawów komunikują się bezpośrednio ze sobą. Nasada dalsza kości udowej ma kształt podobny do dwóch połączonych płóz (kłykieć boczny i przyśrodkowy kości udowej). Przestrzeń między kłykciami kości udowej nazywa się wcięciem mię­dzykłykciowym. Dwie dość płaskie powierzchnie stawowe kłykci kości piszczelowej przedziela w linii środkowej wyniosłość międzykłykciowa. Powierzchnie sta­wowe głowy kości udowej są kilka krotnie większe od powierzchni panewki, stąd aby zabezpieczyć stabilność stawu kolanowego wymagana jest obecność łąkotek. W stawie kolanowym wyróżniamy dwie łąkotki: przyśrodkową oraz boczną. Są to twory niezmiernie istotne dla zachowania prawidłowej funkcji stawu. Zbudowane są z chrząstki włóknistej. Ich podstawową funkcją jest stawianie oporu siłą rozciągającym, działającym na łąkotkę pod obciążeniem. Łąkotki stawu kolanowego dzielą jamę stawową na dwa piętra: górne i dolne. W pierwszym piętrze zachodzą głównie ruchy zgięcia i wyprostu, w drugim ruchy rotacyjne. W trakcie ruchów kolana łąkotki przesuwają się na kości piszczelowej – w trakcie prostowania do przodu, natomiast przy zgięciu do tyłu. Podążają również za ruchem obrotowym w stawie.

Rzepka jest jednym z istotniejszych elementów anatomicznych tworzących staw kolanowy. Rzepka jest to spłaszczona kość chroniąca w dużej mierze staw kola­nowy od przodu. Ma o kształt przypominający trójkąt o zaokrąglonych brzegach. Umiejscowiona jest lekko do przodu od dolnego końca kości udowej. Rzepka jest włączona w ścięgno końcowe mięśnia czworogłowego uda. W budowie anatomicznej wyróżniamy, brzeg górny czyli podstawę rzepki, natomiast dwa pozostałe brzegi to boczny oraz przyśrodkowy, które łącząc się tworzą ostry wierzchołek rzepki skierowany ku dołowi stanowiący przyczep więzadła rzepki. Rzepka posiada dwie powierzchnie: przednią oraz tylną (stawową) dzielącą się na dwa pola (boczne i przyśrodkowe). Podstawowym zadaniem rzepki jest ochrona stawu kolanowego oraz zwiększenie siły mięśnia czworogłowego uda.

Prawidłowa funkcja stawu kolanowego zależy w dużej mierze od obecności gładkiej powierzchni, jaką jest po­wierzchnia chrząstki stawowej. Chrząstka stawowa posiada specyficzną strukturę. Od innych tkanek różni się m.in. brakiem unaczynienia i unerwienia.

Prawidłowa stabilność stawu kolanowego zależy przede wszystkim od odpowied­niej pracy więzadeł. Te wysoko wyspecjalizowane struktury powodują, iż torebka stawowa jest zabezpieczona i odpowiednio wzmocniona, głównie przez pasma z po­więzi szerokiej uda i różnego rodzaju ścięgna mięśni otaczających staw. Torebka stawowa zbudowana jest z zewnętrznej warstwy włóknistej tworzącej wraz z wię­zadłami stawowymi aparat więzadłowo-torebkowy oraz z warstwy wewnętrznej zwanej błoną maziową. 

Główne więzadła stawu kolanowego to:

  • Więzadło krzyżowe przednie (ACL),
  • Więzadło krzyżowe tylne (PCL),
  • Więzadło poboczne strzałkowe (LCL),
  • Więzadło poboczne piszczelowe (MCL),
  • Więzadło właściwe rzepki.

Oba więzadła krzyżowe bardzo mocno zespalają ze sobą kość udową i piszczelową. Razem z więzadłami pobocznymi odpowiadają również za prawidłowy tor określonego ruchu kłykci stawowych. Budowa anatomiczna zwłaszcza więzadeł krzyżowych sprawia, iż w prawie każdym położeniu stawu, któreś z nich jest mocno napięte, dzięki czemu odgrywają one bardzo ważną funkcję ochronną.

Jednym ze składników anatomicznych budowy stawu kolanowego jest również jama stawowa. Wyróżnia się ona skomplikowaną budową i tworzy zróżnicowaną przestrzeń. Więzadła krzyżowe dzielą ja na prawą i lewą połowę, zaś łąkotki na część górna i dolną. W skład jamy stawowej oprócz więzadeł krzyżowych i łąkotek wcho­dzi również płyn stawowy. Jest on mieszaniną różnorodnych składników osocza. W normalnych warunkach płyn ten pokrywa ściany jamy stawowej.

W okolicy stawu kolanowego wyróżnić można liczne kaletki maziowe między innymi takie jak:

  • Kaletka nadrzepkowa,
  • Kaletka gęsia,
  • Kaletka przyśrodkowa mięśnia brzuchatego łydki,
  • Kaletka mięśnia półbłoniastego,
  • Kaletka podskórna przedrzepkowa,
  • Kaletka podskórna podrzepkowa,
  • Ka­letka podrzepkowa głęboka.

Unaczynienie tętnicze kolana pochodzi głównie od tętnicy podkolanowej. Nerwy stawu kolanowego biegną razem z naczyniami krwionośnymi. Pochodzą one z czterech różnych źródeł: nerwu udowego, piszczelowego, strzałkowego wspólnego oraz zasłonowego. Naczynia chłonne kolana wychodzą ze ściany przyśrodkowej, tylnej i bocznej torebki stawowej. Uchodzą one natomiast do węzłów chłonnych podkolanowych i stąd biegną dalej wzdłuż naczyń krwionośnych do węzłów pachwinowych głębokich.



Biomechanika stawu kolanowego

Staw kolanowy jest stawem zawiasowym, zmodyfikowanym, o obszernym zakresie ruchu. Ruchy zginania i prostowania zachodzą w osi poprzecznej. Oba są kombinacją toczenia i ślizgania. Zakres ruchu zgięcia stawu kolanowego uzależniony jest od ułożenia stawu biodrowego. W pozycji leżenia przodem zakres ruchu biernego wynosi 140° natomiast zakres ruchu czynnego jest mniejszy wynosi 130-135°. Wyprost w stawie kolanowym wynosi 0°, fizjologicznie może występować przeprost w wielkości 5°. W wieku od 18 do 40 lat zakres czynnego ruchu zgięcia powinien wynosić około 140°, a pod wpływem działania sił zewnętrznych w chwili zetknięcia pięty z pośladkiem 160° - 170°. U młodych kobiet w stawie kolanowym obserwuje się występowanie przeprostu 5° - 10°, inną cechą przypisaną płci jest ograniczenie ruchomości wyprostu u mężczyzn w podeszłym wieku.

Zakres ruchu rotacji zewnętrznej w warunkach fizjologicznych wynosi 40°, natomiast rotacji wewnętrznej 30°. Nie są to jednak właściwe ruchy rotacyjne ponieważ rotacji zewnętrznej towarzyszy odwiedzenie a rotacji wewnętrznej przywiedzenie przodostopia.

Staw kolanowy otoczony jest dużą ilością mięśni, które mają przeważający wpływ na jego prawidłową biomechanikę.

Ruch zginania w stawie kolanowym wykonują następujące mięśnie takie jak:

  • Mięsień dwugłowy uda (głowa krótka oraz głowa długa),
  • Mięsień półbłoniasty,
  • Mięsień półścięgnisty,
  • Mięsień podkolanowy,
  • Mięsień brzuchaty łydki,
  • Mięsień smukły,
  • Mięsień krawiecki.

Ruch prostowania w stawie kolanowym wykonują następujące mięśnie takie jak:

  • Mięsień czworogłowy uda (mięsień prosty uda, mięsień obszerny boczny, mięsień obszerny przyśrodkowy, mięsień obszerny pośredni),
  • Mięsień naprężacz powięzi szerokiej.

Ruch odwracania podudzia w stawie kolanowym wykonują następujące mięśnie takie jak:

  • Mięsień dwugłowy uda,
  • Mięsień naprężacz powięzi szerokiej,
  • Mięsień brzuchaty łydki (głowa przyśrodkowa).

Ruch nawracania podudzia w stawie kolanowym wykonują następujące mięśnie takie jak:

  • Mięsień półbłoniasty,
  • Mięsień półścięgnisty,
  • Mięsień smukły,
  • Mięsień krawiecki,
  • Mięsień brzuchaty łydki (głowa boczna).

Powyżej opisywane mięśnie odpowiedzialne za wykonanie określonego ruchu w stawie kolanowym mogą również brać także czynny udział w innych ruchach jako mięśnie wspomagające daną czynność.

Profilaktyka

Właściwa i przemyślana profilaktyka pełni bardzo ważną rolę. Jest ona w stanie zapobiec lub uchronić daną strukturę na przykład stawową przed jej uszkodzeniem lub chorobą. Staw kolanowy bierze czynny udział w procesie chodzenia czyli swobodnego przemieszczania się. Zaburzenie jego harmonijnej pracy doprowadza w dużej mierze do dysfunkcji całego narządu ruchu. Aby tego uniknąć należy wprowadzić właściwe rozwiązania profilaktyczne. Jednym z nich jest prawidłowe odżywianie się, które nie dopuszcza do znacznej nadwagi. Podwyższona masa ciała powoduje zwiększony nacisk na powierzchnie stawowe przez co szybciej się one zużywają prowadząc do rozwoju choroby. Kolejnym postępowaniem profilaktycznym jest należyte wzmocnienie mięśni otaczających staw kolanowy. Mocne mięśnie dodatkowo stabilizują staw powodując odciążenie więzadeł. Poprzez takie postępowanie omawiana struktura jest mniej narażona na przeciążenia.

W kompleksowym postępowaniu profilaktycznym wskazane jest również przyjmowanie:

  • doustne preparatów na bazie glukozaminy,
  • dostawowo kwasu hialuronowego.

Obie te substancje mają na celu działanie regeneracyjne określonych struktur wewnątrzstawowych.

Autor: dr n. med. Kamil Klupiński,
fizjoterapeuta sportowy, 
kierownik poradni rehabilitacyjnej
 

Piśmiennictwo/Bibliografia

  • Gielecki J: Atlas anatomii Granta; wydanie I, Wrocław, 2002.
  • Bochenek A, Reicher M: Anatomia człowieka. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 2002, Tom I.
  • Pasierbiński A., Zarys biomechaniki stawu kolanowego; Akademia Zdrowia Narządu Ruchu; zeszyt 2: choroby, uszkodzenia i dysfunkcje stawu kolanowego.

Oceń artykuł:
Ocena:
Brak