Więzadła stawu kolanowego

Konwencjonalnie wszystkie stabilizatory dzieli się nie na dwie grupy, jak to było wcześniej przyjęte, lecz na trzy: pasywne, względnie pasywne i aktywne. Do biernych elementów układu stabilizującego zalicza się kości, torebkę maziową stawu, do względnie biernych zalicza się łąkotki, więzadła stawu kolanowego, torebkę włóknistą stawu, a do czynnych mięśnie z ich ścięgnami.

Do względnie biernych elementów stabilizujących staw kolanowy zalicza się te, które nie przemieszczają aktywnie kości piszczelowej względem kości udowej, ale mają bezpośrednie połączenie z więzadłami i ścięgnami (na przykład łąkotki) lub same są strukturami więzadłowymi, które mają bezpośrednie lub pośrednie połączenie z mięśniami.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Anatomia funkcjonalna aparatu torebkowo-więzadłowego kolana

W stawie do 90°. PCL przejmuje rolę wtórnego stabilizatora dla zewnętrznej rotacji kości piszczelowej przy 90° zgięcia, ale odgrywa mniejszą rolę przy pełnym wyproście kości piszczelowej. D. Veltry (1994) zauważa również, że PCL jest wtórnym stabilizatorem przy szpotawym odchyleniu kości piszczelowej.

BCL jest podstawowym stabilizatorem koślawego odchylenia kości piszczelowej. Jest również podstawowym ogranicznikiem zewnętrznej rotacji kości piszczelowej. Rolą BCL jako wtórnego stabilizatora jest ograniczenie przedniego przemieszczenia kości piszczelowej. Tak więc przy nienaruszonym więzadle ACL przecięcie BCL nie zmieni przedniego przesunięcia kości piszczelowej. Jednak po uszkodzeniu więzadła ACL i przecięciu BCL następuje znaczny wzrost patologicznego przemieszczenia kości piszczelowej do przodu. Oprócz BCL, przyśrodkowa część torebki stawowej również w pewnym stopniu ogranicza przednie przemieszczenie kości piszczelowej.

MCL jest podstawowym stabilizatorem odchylenia szpotawego kości piszczelowej i jej rotacji wewnętrznej. Tylno-boczna część torebki stawowej jest stabilizatorem wtórnym.

Przyczep więzadeł stawu kolanowego

Istnieją dwa typy przyczepu: bezpośredni i pośredni. Typ bezpośredni charakteryzuje się tym, że większość włókien kolagenowych wnika bezpośrednio do kości korowej w miejscu ich przyczepu. Typ pośredni jest określany przez to, że znaczna liczba włókien kolagenowych przy wejściu przechodzi dalej do struktur okostnej i powięziowej. Ten typ charakteryzuje się znacznymi pod względem długości miejscami przyczepu do kości. Przykładem typu bezpośredniego jest przyczep udowy więzadła pobocznego przyśrodkowego stawu kolanowego, gdzie przejście elastycznego mocnego więzadła do sztywnej płytki korowej odbywa się poprzez struktury czterościenne, a mianowicie: więzadła stawu kolanowego, niezmineralizowaną chrząstkę włóknistą, zmineralizowaną chrząstkę włóknistą, kość korową. Przykładem różnych typów przyczepu w obrębie jednej struktury więzadłowej jest przyczep piszczelowy więzadła krzyżowego przedniego. Z jednej strony występuje rozległy pośredni przyczep, w którym większość włókien kolagenowych przechodzi do okostnej, a z drugiej strony występują pewne połączenia chrzęstno-włókniste z bezpośrednim wejściem włókien kolagenowych do kości.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Izometria

Izometria to utrzymanie stałej długości więzadła stawu kolanowego podczas artykulacji. W stawie zawiasowym o zakresie ruchu 135° koncepcja izometrii jest niezwykle ważna dla prawidłowego zrozumienia jego biomechaniki w normie i patologii. W płaszczyźnie strzałkowej ruchy w stawie kolanowym można scharakteryzować jako połączenie czterech komponentów: dwóch więzadeł krzyżowych i mostków kostnych między ich przyczepami początkowymi. Najbardziej złożony układ występuje w więzadłach pobocznych, co wiąże się z brakiem całkowitej izometrii podczas artykulacji przy różnych kątach zgięcia w stawie kolanowym.

Więzadła krzyżowe stawu kolanowego

Więzadła krzyżowe stawu kolanowego są zaopatrywane w krew z tętnicy pośrodkowej. Ogólne unerwienie zapewniają nerwy splotu podkolanowego.

Przednie więzadła krzyżowe stawu kolanowego to pasmo tkanki łącznej (średnio 32 mm długości, 9 mm szerokości), które biegnie od tylnej przyśrodkowej powierzchni kłykcia bocznego kości udowej do tylnego dołu międzykłykciowego na kości piszczelowej. Normalne więzadło krzyżowe przednie ma kąt nachylenia 27° przy 90° zgięcia, składowa rotacyjna włókien w miejscach przyczepu na kości piszczelowej i udowej wynosi 110°, kąt skręcenia wewnątrzwięzadłowego włókien kolagenowych waha się w zakresie 23-25°. Przy pełnym wyproście włókna więzadła krzyżowego przedniego biegną mniej więcej równolegle do płaszczyzny strzałkowej. Występuje niewielka rotacja więzadła stawu kolanowego względem osi podłużnej, kształt przyczepu piszczelowego jest owalny, dłuższy w kierunku przednio-tylnym niż w kierunku przyśrodkowo-bocznym.

Tylne więzadło krzyżowe stawu kolanowego jest krótsze, mocniejsze (średnia długość 30 mm) i rozpoczyna się od kłykcia przyśrodkowego kości udowej, kształt początku jest półkolisty. Jest dłuższe w kierunku przednio-tylnym w części bliższej i ma wygląd łuku zakrzywionego w części dalszej kości udowej. Wysokie przyczepienie udowe nadaje więzadłu niemal pionowy przebieg. Dalszy przyczep PCL znajduje się bezpośrednio na tylnej powierzchni bliższego końca kości piszczelowej.

Więzadło krzyżowe przednie dzieli się na wąski, przednio-przyśrodkowy pęczek, który rozciąga się podczas zgięcia, i szeroki tylno-boczny pęczek, który ma napięcie włókien podczas prostowania. Więzadło krzyżowe przednie dzieli się na szeroki pęczek przednio-boczny, który rozciąga się podczas zgięcia nogi, wąski tylno-przyśrodkowy pęczek, który doświadcza napięcia podczas prostowania, i pasmo łąkotkowo-udowe o różnych kształtach, które jest napięte podczas zgięcia.

Jest to jednak raczej warunkowy podział wiązek więzadeł krzyżowych stawu kolanowego w odniesieniu do ich napięcia podczas zginania-prostowania, ponieważ jest oczywiste, że ze względu na ich ścisły związek funkcjonalny nie ma włókien absolutnie izometrycznych. Szczególnie godne uwagi są prace szeregu autorów na temat anatomii przekrojowo-poprzecznej więzadeł krzyżowych, które wykazały, że pole przekroju poprzecznego PCL jest 1,5 razy większe niż ICL (statystycznie wiarygodne dane uzyskano w obszarze przyczepu udowego i w środku więzadła stawu kolanowego). Pole przekroju poprzecznego nie zmienia się podczas ruchów. Pole przekroju poprzecznego PCL zwiększa się od kości piszczelowej do kości udowej, a ICL odwrotnie, od kości udowej do kości piszczelowej. Więzadła łąkotkowo-udowe stawu kolanowego stanowią 20% objętości więzadła krzyżowego tylnego stawu kolanowego. PCL dzieli się na części przednio-boczną, tylno-przyśrodkową i łąkotkowo-udową. Jesteśmy pod wrażeniem wniosków tych autorów, ponieważ są one zgodne z naszym rozumieniem tego problemu, a mianowicie:

1. Zabieg rekonstrukcyjny nie przywraca trójskładnikowego kompleksu więzadła krzyżowego tylnego.
2. Pęczek przednio-boczny więzadła krzyżowego tylnego jest dwa razy większy od pęczka tylno-przyśrodkowego i odgrywa ważną rolę w kinematyce stawu kolanowego.
3. Część łąkotkowo-udowa jest zawsze obecna, ma podobne wymiary przekroju poprzecznego do pęczka tylno-przyśrodkowego. Jej położenie, rozmiar i siła odgrywają znaczącą rolę w kontrolowaniu tylnego i tylno-bocznego przemieszczenia kości piszczelowej względem kości udowej.

Dalszą analizę anatomii funkcjonalnej stawu kolanowego lepiej przeprowadzić, identyfikując obszar anatomiczny, ponieważ istnieje ścisły związek funkcjonalny między pasywnymi (torebka stawowa, kości) względnie pasywnymi (łąkotki, więzadła stawu kolanowego) i aktywnymi składnikami stabilności (mięśnie).

[ 7 ]

Kompleks torebkowo-więzadłowy przyśrodkowy

W praktyce najwygodniej jest podzielić struktury anatomiczne tej części ciała na trzy warstwy: głęboką, środkową i powierzchowną.

Najgłębsza trzecia warstwa obejmuje przyśrodkową torebkę stawu, cienką w przedniej części. Nie jest długa, znajduje się pod łąkotką przyśrodkową, zapewniając mocniejsze przyczepienie do kości piszczelowej niż do kości udowej. Środkową część głębokiej warstwy reprezentuje głęboki liść więzadła pobocznego przyśrodkowego stawu kolanowego. Ten segment dzieli się na część łąkotkowo-udową i łąkotkowo-piszczelową. W części tylno-przyśrodkowej warstwa środkowa (II) łączy się z głębszą (III). Obszar ten nazywa się więzadłem skośnym tylnym.

W tym przypadku widoczne jest wyraźne zespolenie elementów pasywnych z względnie pasywnymi, co świadczy o umowności takiego podziału, choć ma on bardzo konkretne znaczenie biomechaniczne.

Części łąkotkowo-udowe więzadła stawu kolanowego dalej z tyłu stają się cieńsze i mają najmniejsze napięcie podczas zgięcia w stawie. Obszar ten jest wzmacniany przez ścięgno m. semimembranosus. Część włókien ścięgna jest wpleciona w więzadło podkolanowe skośne, które przechodzi poprzecznie od dystalnej części powierzchni przyśrodkowej kości piszczelowej do proksymalnej części kłykcia bocznego kości udowej w kierunku prostym do tylnej części torebki stawowej. Ścięgno m. semimembranosus oddaje również włókna do przodu do więzadła skośnego tylnego i do łąkotki przyśrodkowej. Trzecia część m. semimembranosus jest przyczepiona bezpośrednio do tylno-przyśrodkowej powierzchni kości piszczelowej. W tych obszarach torebka jest zauważalnie pogrubiona. Pozostałe dwie głowy m. Więzadła półbłoniaste przyczepiają się do przyśrodkowej powierzchni kości piszczelowej, przechodząc głęboko (względem MCL) do warstwy, która jest połączona z m podkolanowym. Najmocniejszą częścią warstwy III jest głęboki płatek MCL, który ma włókna zorientowane równolegle do włókien ACL przy pełnym wyproście. Przy maksymalnym zgięciu przyczep MCL jest pociągany do przodu, powodując, że więzadło przebiega prawie pionowo (tj. prostopadle do plateau piszczelowego). Brzuszny przyczep głębokiej części MCL leży dystalnie i lekko z tyłu od powierzchownej warstwy MCL. Powierzchowny płatek MCL przebiega wzdłużnie w warstwie pośredniej. Pozostaje prostopadły do powierzchni plateau piszczelowego podczas zgięcia, ale jest przemieszczony do tyłu, gdy kość udowa się przesuwa.

Widoczne jest zatem wyraźne powiązanie i współzależność aktywności różnych wiązek więzadła kolana. Tak więc w pozycji zgięcia przednie włókna więzadła kolana są napięte, podczas gdy tylne włókna są rozluźnione. Doprowadziło nas to do wniosku, że w zachowawczym leczeniu zerwań więzadła kolana, w zależności od lokalizacji uszkodzenia więzadła kolana, konieczne jest dobranie optymalnego kąta zgięcia w stawie kolanowym, aby zmaksymalizować redukcję rozejścia się włókien między zerwanymi włóknami. W leczeniu operacyjnym należy również wykonać zszycie więzadła kolana w okresie ostrym, jeśli to możliwe, biorąc pod uwagę te cechy biomechaniczne więzadła kolana.

Tylne części II i III warstwy torebki stawowej są połączone w tylnym więzadle skośnym. Początek udowy tego więzadła stawu kolanowego leży na przyśrodkowej powierzchni kości udowej za początkiem powierzchownego płatka BCL. Włókna więzadła stawu kolanowego są skierowane do tyłu i w dół i są przyczepione w obszarze tylno-przyśrodkowego kąta stawowego końca kości piszczelowej. Część łąkotkowo-piszczelowa tego więzadła stawu kolanowego jest bardzo ważna w przyczepie tylnej części łąkotki. Ten sam obszar jest ważnym przyczepem m. semimembranosus.

Nie ma jeszcze konsensusu co do tego, czy więzadło skośne tylne jest oddzielnym więzadłem, czy też tylną częścią powierzchniowej warstwy więzadła pobocznego piszczelowego (BCL). W przypadku urazu więzadła krzyżowego przedniego ten obszar stawu kolanowego jest wtórnym stabilizatorem.

Kompleks więzadła pobocznego przyśrodkowego ogranicza nadmierne odchylenie koślawe i zewnętrzną rotację kości piszczelowej. Głównym aktywnym stabilizatorem w tym obszarze są ścięgna mięśni dużej „gęsiej stopy” (pes anserinus), które pokrywają MCL podczas pełnego wyprostu kości piszczelowej. MCL (część głęboka) wraz z więzadłem krzyżowym przednim ogranicza również przednie przemieszczenie kości piszczelowej. Tylna część MCL, więzadło skośne tylne, wzmacnia tylno-przyśrodkową część stawu.

Najbardziej powierzchowna warstwa I składa się z kontynuacji głębokiej powięzi uda i ścięgnistego przedłużenia m. sartorius. W przedniej części powierzchownej części BCL włókna warstw I i II stają się nierozłączne. Grzbietowo, gdzie warstwy II i III są nierozłączne, ścięgna m. gracilis i m. scmitendinosus leżą nad stawem, pomiędzy warstwami I i II. W części tylnej torebka stawowa jest cieńsza i składa się z jednej warstwy, z wyjątkiem ukrytych dyskretnych zgrubień.

Kompleks torebkowo-więzadłowy boczny

Część boczna stawu składa się również z trzech warstw struktur więzadłowych. Torebka stawowa dzieli się na część przednią, środkową, tylną, a także część łąkotkowo-udową i łąkotkowo-piszczelową. W części bocznej stawu znajduje się ścięgno śródtorebkowe m. popliteus, które przechodzi do obwodowego przyczepu łąkotki bocznej i przyczepia się do bocznej części torebki stawowej, przed m. popliteus zawiera a. geniculare inferior. Występują liczne zgrubienia najgłębszej warstwy (III). MCL to gęste pasmo podłużnych włókien kolagenowych, leżące swobodnie między dwiema warstwami. To więzadło stawu kolanowego znajduje się między kością strzałkową a bocznym kłykciem kości udowej. Udowy początek MCL leży na więzadle łączącym wejście ścięgna m. popliteus (koniec dalszy) i początek głowy bocznej m. gastrocnemius (koniec bliższy). Nieco z tyłu i najgłębiej znajduje się lg. arcuatum, który bierze swój początek w głowie kości strzałkowej, wchodzi do tylnej torebki w pobliżu lg. obliquus popliteus. Ścięgno m. popliteus działa jak więzadło. M. popliteus powoduje wewnętrzną rotację kości piszczelowej przy zwiększającym się zgięciu nogi. Oznacza to, że jest bardziej rotatorem nogi niż zginaczem lub prostownikiem. MCL jest ogranicznikiem patologicznego odchylenia szpotawego, pomimo faktu, że rozluźnia się przy zgięciu.

Warstwa powierzchniowa (I) po stronie bocznej jest kontynuacją głębokiej powięzi uda, która otacza przednio-bocznie pasmo biodrowo-piszczelowe, a ścięgno mięśnia dwugłowego uda tylno-bocznie. Warstwa pośrednia (II) to ścięgno rzepki, które bierze swój początek w pasmie biodrowo-piszczelowym i torebce stawowej, przechodzi przyśrodkowo i przyczepia się do rzepki. Pasmo biodrowo-piszczelowe wspomaga więzadło poboczne przyśrodkowe w bocznej stabilizacji stawu. Istnieje ścisły związek anatomiczny i funkcjonalny pomiędzy pasmem biodrowo-piszczelowym a przegrodą międzymięśniową podczas zbliżania się do miejsca przyczepu w guzku Gerdy'ego. Muller V. (1982) określił to jako więzadło piszczelowo-udowe przednio-boczne, które pełni rolę stabilizatora wtórnego, ograniczającego przednie przemieszczenie kości piszczelowej.

Istnieją jeszcze cztery struktury więzadłowe: boczne i przyśrodkowe więzadła łąkotkowo-rzepkowe stawu kolanowego, boczne i przyśrodkowe więzadła rzepkowo-udowe stawu kolanowego. Jednak naszym zdaniem podział ten jest bardzo warunkowy, ponieważ elementy te są częścią innych struktur anatomicznych i funkcjonalnych.

Wielu autorów wyróżnia część ścięgna m. popliteus jako strukturę więzadłową lg. popliteo-fibulare, ponieważ to więzadło stawu kolanowego wraz z lg. arcuaium, MCL, m. popliteus. wspiera PCL w kontrolowaniu tylnego przemieszczenia kości piszczelowej. Różne struktury stawowe, na przykład poduszka tłuszczowa, staw piszczelowo-strzałkowy bliższy, nie są tutaj brane pod uwagę, ponieważ nie są one bezpośrednio związane ze stabilizacją stawu, chociaż ich rola jako pewnych biernych elementów stabilizujących nie jest wykluczona.

Biomechaniczne aspekty rozwoju przewlekłej pourazowej niestabilności kolana

Bezkontaktowe metody pomiaru ruchów stawów podczas badań biomechanicznych stosowali J. Perry D. Moynes, D. Antonelli (1984).

Urządzenia elektromagnetyczne do tych samych celów zostały użyte przez J. Sidles i in. (1988). Zaproponowano modelowanie matematyczne do przetwarzania informacji o ruchu w stawie kolanowym.

Ruchy stawów można postrzegać jako różne kombinacje translacji i rotacji kontrolowane przez kilka mechanizmów. Istnieją cztery składniki, które wpływają na stabilność stawu, pomagając utrzymać powierzchnie stawowe w kontakcie ze sobą: pasywne struktury tkanek miękkich, takie jak więzadła krzyżowe i poboczne stawu kolanowego, łąkotki, które działają albo bezpośrednio, napinając odpowiadające im tkanki, ograniczając ruchy w stawie piszczelowo-udowym, albo pośrednio, tworząc obciążenie ściskające staw; czynne siły mięśniowe (aktywno-dynamiczne składniki stabilizacji), takie jak trakcja mięśnia czworogłowego uda, mięśnie dwugłowe uda, których mechanizm działania jest związany z ograniczaniem amplitudy ruchów w stawie i przekształcaniem jednego ruchu w drugi; wpływ zewnętrzny na staw, taki jak momenty bezwładności powstające podczas lokomocji; geometria powierzchni stawowych (absolutnie pasywne elementy stabilności), ograniczające ruchy w stawie ze względu na zgodność powierzchni stawowych kości. Istnieją trzy translacyjne stopnie swobody ruchu między kością piszczelową a kością udową, opisane jako przednio-tylny, przyśrodkowo-boczny i proksymalno-dystalny; oraz trzy rotacyjne stopnie swobody ruchu, mianowicie zgięcie-wyprost, koślawość-szpotawość i rotacja zewnętrzna-wewnętrzna. Ponadto istnieje tak zwana rotacja automatyczna, która jest określana przez kształt powierzchni stawowych w stawie kolanowym. Tak więc, gdy noga jest wyprostowana, następuje jej rotacja zewnętrzna, jej amplituda jest mała i wynosi średnio 1°.

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Stabilizująca rola więzadeł stawu kolanowego

Szereg badań eksperymentalnych pozwoliło nam na dokładniejsze zbadanie funkcji więzadeł. Zastosowano metodę selektywnego cięcia. Pozwoliło to na sformułowanie koncepcji stabilizatorów pierwotnych i wtórnych w normie i przy uszkodzeniu więzadeł stawu kolanowego. Podobną propozycję opublikowaliśmy w 1987 roku. Istota koncepcji jest następująca. Strukturę więzadłową, która zapewnia największą odporność na zwichnięcie przednio-tylne (translację) i rotację zachodzącą pod wpływem siły zewnętrznej, uważa się za stabilizator pierwotny. Elementy zapewniające mniejszy wkład w odporność pod obciążeniem zewnętrznym to ograniczniki wtórne (stabilizatory). Izolowane skrzyżowanie stabilizatorów pierwotnych prowadzi do znacznego wzrostu translacji i rotacji, które ta struktura ogranicza. Przy skrzyżowaniu stabilizatorów wtórnych nie obserwuje się wzrostu przemieszczenia patologicznego przy integralności stabilizatora pierwotnego. Przy uszkodzeniu przekrojowym stabilizatora wtórnego i zerwaniu stabilizatora pierwotnego następuje bardziej znaczący wzrost przemieszczenia patologicznego kości piszczelowej względem kości udowej. Więzadło kolanowe może działać jako podstawowy stabilizator niektórych translacji i rotacji, a także wtórnie ograniczać inne ruchy stawowe. Na przykład, BCL jest podstawowym stabilizatorem koślawego odchylenia kości piszczelowej, ale działa również jako wtórny ogranicznik przedniego przemieszczenia kości piszczelowej względem kości udowej.

Przednie więzadło krzyżowe stawu kolanowego jest głównym ogranicznikiem przedniego przemieszczenia kości piszczelowej przy wszystkich kątach zgięcia w stawie kolanowym, przyjmując około 80-85% oporu na ten ruch. Maksymalna wartość tego ograniczenia jest obserwowana przy 30° zgięcia w stawie. Izolowane przecięcie więzadła krzyżowego przedniego prowadzi do większego przesunięcia przy 30° niż przy 90°. Więzadło krzyżowe przednie zapewnia również główne ograniczenie przyśrodkowego przemieszczenia kości piszczelowej przy pełnym wyproście i 30° zgięcia w stawie. Drugorzędną rolą więzadła krzyżowego przedniego jako stabilizatora jest ograniczenie rotacji kości piszczelowej, szczególnie przy pełnym wyproście, i jest większym ograniczeniem rotacji wewnętrznej niż zewnętrznej. Jednak niektórzy autorzy wskazują, że przy izolowanym uszkodzeniu więzadła krzyżowego przedniego występuje niewielka niestabilność rotacyjna.

Naszym zdaniem wynika to z faktu, że zarówno więzadło krzyżowe przednie, jak i więzadło krzyżowe tylne są elementami osi centralnej stawu. Wielkość siły dźwigni dla więzadła krzyżowego przedniego na obrót kości piszczelowej jest niezwykle mała, a dla więzadła krzyżowego tylnego praktycznie nie występuje. Dlatego wpływ na ograniczenie ruchów rotacyjnych więzadeł krzyżowych jest minimalny. Izolowane przecięcie więzadła krzyżowego przedniego i struktur tylno-bocznych (ścięgna m. podkolanowego, MCL, lg. podkolanowo-strzałkowego) prowadzi do zwiększenia przedniego i tylnego przemieszczenia kości piszczelowej, odchylenia szpotawego i rotacji wewnętrznej.

Elementy stabilizacji aktywno-dynamicznej

W badaniach poświęconych temu zagadnieniu większą uwagę zwraca się na wpływ mięśni na bierne elementy więzadłowe stabilizacji za pomocą napięcia lub rozluźnienia pod pewnymi kątami zgięcia w stawie. Tak więc mięsień czworogłowy uda ma największy wpływ na więzadła krzyżowe stawu kolanowego, gdy piszczel jest zgięta od 10 do 70°. Aktywacja mięśnia czworogłowego uda prowadzi do zwiększenia napięcia więzadła krzyżowego przedniego. Przeciwnie, napięcie więzadła krzyżowego tylnego zmniejsza się. Mięśnie tylnej grupy uda (ścięgna podkolanowe) nieco zmniejszają napięcie więzadła krzyżowego przedniego przy zgięciu większym niż 70°.

Aby zapewnić spójność prezentacji materiału, powtórzymy pokrótce niektóre dane, które szczegółowo omówiliśmy w poprzednich sekcjach.

Stabilizująca funkcja struktur torebkowo-więzadłowych i mięśni okołostawowych zostanie omówiona bardziej szczegółowo nieco później.

Jakie mechanizmy zapewniają stabilność tak złożonego systemu pod względem statyki i dynamiki?

Na pierwszy rzut oka siły działające tutaj równoważą się w płaszczyźnie czołowej (koślawo-szpotawe) i strzałkowej (przemieszczenie przednie i tylne). W rzeczywistości program stabilizacji stawu kolanowego jest znacznie głębszy i opiera się na koncepcji skrętu, czyli mechanizm jego stabilizacji opiera się na modelu spiralnym. Tak więc rotacji wewnętrznej kości piszczelowej towarzyszy jej koślawe odchylenie. Powierzchnia stawowa zewnętrzna porusza się bardziej niż wewnętrzna. Rozpoczynając ruch, kłykcie przesuwają się w kierunku osi rotacji w pierwszych stopniach zgięcia. W pozycji zgięcia z koślawym odchyleniem i zewnętrzną rotacją kości piszczelowej staw kolanowy jest znacznie mniej stabilny niż w pozycji zgięcia z koślawym odchyleniem i wewnętrzną rotacją.

Aby to zrozumieć, rozważmy kształt powierzchni stawowych i warunki obciążenia mechanicznego w trzech płaszczyznach.

Kształty powierzchni stawowych kości udowej i piszczelowej są niezgodne, tzn. wypukłość pierwszej jest większa niż wklęsłość drugiej. Łąkotki sprawiają, że są one zgodne. W rezultacie istnieją w rzeczywistości dwa stawy - łąkotkowo-udowy i mezyko-piszczelowy. Podczas zginania i prostowania w odcinku łąkotkowo-udowym stawu kolanowego górna powierzchnia łąkotek styka się z tylną i dolną powierzchnią kłykci kości udowej. Ich konfiguracja jest taka, że tylna powierzchnia tworzy łuk 120° o promieniu 5 cm, a dolna powierzchnia - 40° o promieniu 9 cm, tzn. istnieją dwa ośrodki obrotu i podczas zginania jeden zastępuje drugi. W rzeczywistości kłykcie skręcają się w formie spirali, a promień krzywizny stale wzrasta w kierunku tylno-przednim, a wcześniej nazwane centra rotacji odpowiadają tylko punktom końcowym krzywej, wzdłuż której środek rotacji porusza się podczas zgięcia i wyprostu. Więzadła boczne stawu kolanowego mają swój początek w miejscach odpowiadających środkom jego rotacji. W miarę wydłużania się stawu kolanowego więzadła stawu kolanowego są rozciągane.

W odcinku łąkotkowo-udowym stawu kolanowego występują ruchy zginania i prostowania, a w odcinku łąkotkowo-piszczelowym utworzonym przez dolne powierzchnie łąkotek i powierzchnie stawowe kości piszczelowej występują ruchy obrotowe wokół osi podłużnej. Te ostatnie są możliwe tylko przy zgięciu stawu.

Podczas zgięcia i wyprostu łąkotki również poruszają się w kierunku przednio-tylnym wzdłuż powierzchni stawowych kości piszczelowej: podczas zgięcia łąkotki poruszają się do tyłu razem z kością udową, a podczas wyprostu poruszają się do tyłu, tzn. staw łąkotkowo-piszczelowy jest ruchomy. Ruch łąkotek w kierunku przednio-tylnym jest spowodowany naciskiem kłykci kości udowej i jest bierny. Jednak trakcja ścięgien mięśnia półbłoniastego i podkolanowego powoduje część ich przemieszczenia do tyłu.

Można zatem wnioskować, że powierzchnie stawowe stawu kolanowego są nieprzystające do siebie, wzmocnione są elementami torebkowo-więzadłowymi, które przy obciążeniu podlegają siłom skierowanym w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach.

Centralną osią stawu kolanowego, zapewniającą jego stabilność, są więzadła krzyżowe stawu kolanowego, które wzajemnie się uzupełniają.

Więzadło krzyżowe przednie bierze swój początek na przyśrodkowej powierzchni kłykcia bocznego kości udowej i kończy się w przedniej części wyniosłości międzykłykciowej. Ma trzy pęczki: tylno-boczny, przednio-boczny i pośredni. Przy zgięciu pod kątem 30° włókna przednie są bardziej napięte niż włókna tylne, przy 90° są jednakowo napięte, a przy 120' włókna tylne i boczne są bardziej napięte niż włókna przednie. Przy pełnym wyproście z zewnętrzną lub wewnętrzną rotacją kości piszczelowej wszystkie włókna są również napięte. Przy 30° z wewnętrzną rotacją kości piszczelowej włókna przednio-boczne są napięte, a włókna tylno-boczne rozluźnione. Oś obrotu więzadła krzyżowego przedniego stawu kolanowego znajduje się w części tylno-bocznej.

Więzadło krzyżowe tylne bierze swój początek na zewnętrznej powierzchni kłykcia przyśrodkowego kości udowej i kończy się w tylnej części wyniosłości międzykłykciowej kości piszczelowej. Posiada cztery pęczki: przednio-przyśrodkowy, tylno-boczny, łąkotkowo-udowy (Wrisbcrg) i silnie wysunięty do przodu, czyli więzadło Humphreya. W płaszczyźnie czołowej jest zorientowane pod kątem 52-59°; w strzałkowej - 44-59°. Taka zmienność wynika z faktu, że pełni ono podwójną rolę: podczas zgięcia rozciągane są włókna przednie, a podczas wyprostu włókna tylne. Ponadto włókna tylne uczestniczą w biernym przeciwdziałaniu rotacji w płaszczyźnie poziomej.

W przypadku koślawego odchylenia i zewnętrznej rotacji kości piszczelowej więzadło krzyżowe przednie ogranicza przednie przemieszczenie części przyśrodkowej plateau kości piszczelowej, a więzadło krzyżowe tylne ogranicza tylne przemieszczenie jego części bocznej. W przypadku koślawego odchylenia i wewnętrznej rotacji kości piszczelowej więzadło krzyżowe tylne ogranicza tylne przemieszczenie części przyśrodkowej plateau kości piszczelowej, a więzadło krzyżowe przednie ogranicza przednie zwichnięcie części przyśrodkowej.

Przy naciągnięciu mięśni zginaczy i prostowników podudzia zmienia się napięcie więzadła krzyżowego przedniego stawu kolanowego. Tak więc, według P. Renstroma i SW Armsa (1986), przy biernym zgięciu od 0 do 75° napięcie więzadła stawu kolanowego nie ulega zmianie, przy izometrycznym napięciu mięśni kulszowo-goleniowych przednie przemieszczenie kości piszczelowej maleje (maksymalny efekt występuje przy 30–60°), izometrycznemu i dynamicznemu napięciu mięśnia czworogłowego towarzyszy napięcie więzadła stawu kolanowego zwykle od 0 do 30° zgięcia, jednoczesne napięcie zginaczy i prostowników podudzia nie zwiększa jego napięcia przy kącie zgięcia mniejszym niż 45°.

Na obwodzie staw kolanowy ograniczony jest torebką stawową z jej zgrubieniami i więzadłami, które są biernymi stabilizatorami przeciwdziałającymi nadmiernemu przemieszczeniu kości piszczelowej w kierunku przednio-tylnym, jej nadmiernemu zboczeniu i rotacji w różnych położeniach.

Więzadło poboczne przyśrodkowe lub piszczelowe składa się z dwóch wiązek: jedna jest powierzchowna, położona między guzkiem kłykcia kości udowej a wewnętrzną powierzchnią kości piszczelowej, a druga jest głęboka, szersza, biegnąca przed i za powierzchowną powięzią. Tylne i skośne głębokie włókna tego więzadła stawu kolanowego rozciągają się podczas zgięcia od kąta 90° do pełnego wyprostu. Więzadło poboczne piszczelowe chroni piszczel przed nadmiernym odchyleniem koślawym i rotacją zewnętrzną.

Za więzadłem pobocznym piszczelowym stawu kolanowego znajduje się skupisko włókien zwane jądrem włóknisto-ścięgnistym tylno-wewnętrznym (noyau fibro-tendineux-postero-interne) lub punktem kątowym tylno-wewnętrznym (point d'angle postero-inteme).

Więzadło poboczne boczne lub więzadło poboczne strzałkowe jest klasyfikowane jako pozastawowe. Ma swój początek w guzku kłykcia bocznego kości udowej i przyczepia się do głowy kości strzałkowej. Funkcją tego więzadła stawu kolanowego jest zapobieganie nadmiernemu odchyleniu piszczeli od pionu i rotacji wewnętrznej.

Z tyłu znajduje się więzadło strzałkowo-piszczelowe, które bierze swój początek w trzeszczce i przyczepia się do głowy kości strzałkowej.

Pomiędzy tymi dwoma więzadłami znajduje się jądro włóknisto-ścięgniste tylno-zewnętrzne (noyau fibro-tendmeux-postero-externe) lub punkt kątowy tylno-wewnętrzny (point d'angle postero-externe), utworzony przez przyczep ścięgna mięśnia podkolanowego i najbardziej zewnętrznych włókien zgrubień torebki stawowej (łuku zewnętrznego łuku podkolanowego lub więzadeł stawu kolanowego).

Więzadło tylne odgrywa ważną rolę w ograniczaniu biernego wyprostu. Składa się z trzech części: środkowej i dwóch bocznych. Część środkowa jest połączona z wyprostem więzadła podkolanowego skośnego stawu kolanowego i włóknami końcowymi mięśnia półbłoniastego. Przechodząc do mięśnia podkolanowego, łuk więzadła podkolanowego stawu kolanowego z jego dwoma pęczkami uzupełnia tylne struktury pośrodkowe. Łuk ten wzmacnia torebkę stawową tylko w 13% przypadków (według Leebachera), a więzadło strzałkowo-piszczelowe – w 20%. Istnieje odwrotna zależność między znaczeniem tych więzadeł niestałych.

Więzadła skrzydłowe stawu kolanowego, czyli więzadła rzepki, są utworzone przez wiele torebkowo-więzadłowych struktur - włókna udowo-rzepkowe, skośne i krzyżowe mięśnia obszernego zewnętrznego i wewnętrznego uda, włókna skośne szerokiej powięzi uda i rozcięgno mięśnia krawieckiego. Zmienność kierunku włókien i ścisłe połączenie z otaczającymi mięśniami, które mogą je rozciągać podczas skurczu, wyjaśniają zdolność tych struktur do pełnienia funkcji stabilizatorów czynnych i biernych, podobnie jak więzadła krzyżowe i poboczne.

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ]

Anatomiczne podstawy stabilności rotacyjnej kolana

Jądra włóknisto-ścięgniste okołostawowe (les noyaux fibro-tendineux peri-articulaires) pomiędzy strefami zgrubienia torebki stawowej są reprezentowane przez więzadła, wśród których wyróżnia się cztery jądra włóknisto-ścięgniste, innymi słowy, różne odcinki torebki i aktywne elementy mięśniowo-ścięgniste. Cztery jądra włóknisto-ścięgniste dzielą się na dwa przednie i dwa tylne.

Jądro włóknisto-ścięgniste przednie przyśrodkowe położone jest przed więzadłem pobocznym piszczelowym stawu kolanowego i obejmuje włókna jego głębokiego pęczka, więzadło rzepkowo-udowe i więzadło rzepkowo-łękotkowe przyśrodkowe; ścięgno mięśnia krawieckiego, mięsień smukły, część skośną ścięgna mięśnia półbłoniastego, włókna skośne i pionowe części ścięgnistej mięśnia obszernego uda.

Tylno-przyśrodkowe jądro włóknisto-ścięgniste znajduje się za pęczkiem powierzchownym więzadła pobocznego piszczelowego stawu kolanowego. W tej przestrzeni wyróżnia się pęczek głęboki wspomnianego więzadła stawu kolanowego, pęczek skośny odchodzący od kłykcia, przyczep głowy wewnętrznej mięśnia brzuchatego łydki oraz pęczek bezpośredni i nawrotny ścięgna mięśnia półbłoniastego.

Jądro włóknisto-ścięgniste przednio-boczne znajduje się przed więzadłem pobocznym strzałkowym i obejmuje torebkę stawową, więzadło rzepkowo-udowe i więzadło rzepkowo-łękotkowe boczne stawu kolanowego oraz włókna skośne i pionowe mięśnia napinacza powięzi szerokiej uda.

Tylno-boczne jądro włóknisto-ścięgniste znajduje się za więzadłem pobocznym strzałkowym stawu kolanowego. Składa się ze ścięgna podkolanowego, ścięgna strzałkowo-piszczelowego, najbardziej powierzchownych włókien wychodzących z kłykcia z włóknami zewnętrznej części (łuku) łuku podkolanowego (więzadła stawu kolanowego), przyczepu bocznej głowy mięśnia brzuchatego łydki i ścięgna mięśnia dwugłowego uda.

[ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]