Биомеханика коленного сустава человека

Сегодня мы раскроем тему: "биомеханика коленного сустава человека" и постараемся ответить на все сопутствующие вопросы.

Анатомия. Биомеханика мениска.

Анатомия. Мениски – серповидные хрящеподобные образования, состоящие из коллагеновых волокон, которые сложно переплетаясь, обеспечивают высокую прочность и натяжение мениска.

Выделяют тело, передний и задний рог мениска. Медиальный (внутренний) мениск формирует больший полукруг, чем латеральный (наружный). Его узкий передний рог прикрепляется к медиальной части межмыщелкового возвышения, перед передней крестообразной связкой, а широкий задний рог крепится к латеральной части межмыщелкового возвышения, кпереди от задней крестообразной связки и кзади от места прикрепления латерального мениска. Медиальный мениск прочно фиксирован к капсуле сустава на всем протяжении и поэтому менее подвижен, что обуславливает большую частоту его повреждений. Латеральный (наружный) мениск гораздо более широкий, толстый и, главное, более подвижный, чем внутренний, что и объясняет значительно меньшую частоту его разрывов.

Кровоснабжение менисков обеспечивается ветвями аа. medial et lateral genicularis и капсулярными сосудами. Хорошо известно разделение менисков в зависимости от качества кровоснабжения на три зоны: красную (с достаточным кровоснабжением для регенерации зоны периферического повреждения), красно-белую (переходную) и белую (аваскулярную) зону. Но как бы хорошо не кровоснабжалась периферическая часть менисков, после ее резекции не удается на этом месте вырастить ничего похожего на мениск.

Функция. Мениски играют огромную роль для нормального функционирования сустава. Она заключается во-первых, в дополнительной (помимо связочно-капсульного аппарата) стабилизации (в первую очередь ротационной) сустава, во-вторых в уменьшении нагрузки на суставной хрящ, обеспечивая амортизацию и демпферирование, в третьих — в компенсации крайней дисконгруентности суставных поверхностей мыщелков бедренной и большеберцовой костей. Нельзя отрицать и роль менисков в распределении синовиальной жидкости, как питательной среды для суставного хряща.

Биомеханика. Мениски способны деформироваться при движениях препятствуя смещению большеберцовой кости. Они также способствуют распределению вертикальной нагрузки на нее, что при экстремальных движениях (прыжки, бег и т. п.) значительно уменьшает стрессорное воздействие. Мениски плотно прикреплены к большеберцовой кости. При сгибании они смещаются кзади. Мобильность менисков позволяет им двигаться в переднезаднем направлении независимо друг от друга при внутренней и наружной ротации большеберцовой кости. При осевой ротации мениски точно следуют за движениями мыщелков бедра. При наружной ротации голени наружный мениск подтягивается к передней части наружного мыщелка большеберцовой кости, а внутренний мениск подтягивается кзади. При внутренней ротации внутренний мениск перемещается кпереди, а наружный мениск — кзади.

Источник: http://koleno21.ru/anatomy.html

Анатомия и биомеханика передней крестообразной связки коленного сустава

Передняя крестообразная связка (далее ПКС) состоит из двух неравномерных по прочности пучков: более длинного и слабого передне-внутреннего и более короткого и мощного задне-наружного.

Задне-наружный пучок оказывается напряженным при полном разгибании голени, а передне-внутренний — при сгибании до 120°. При внутренней ротации голени напряженными оказываются оба пучка связки.

В процессе движений в коленном суставе ПКС приобретает более вертикальное расположение при полном разгибании сустава и более горизонтальное — при сгибании до угла 90°. По мере увеличения угла сгибания в суставе возникают скручивание и наружная ротация волокон ПКС почти на 90°.

Источник: http://koleno21.ru/pks-anatomy.html

Научная электронная библиотека

Рябчиков И. В., Панков И. О.,

Анатомо-биомеханические особенности коленного сустава

Коленный сустав по своему анатомическому строению и биомеханическим условиям является одним из самых сложных суставов человека. В образовании коленного сустава принимают участие суставные концы бедренной, большеберцовой костей, а также надколенник. Суставные поверхности мыщелков бедра эллипсоидной формы. При этом кривизна медиального мыщелка больше латерального. Верхние суставные поверхности мыщелков большеберцовой кости слегка вогнуты и не соответствуют кривизне суставных поверхностей мыщелков бедренной кости. Такое несоответствие несколько выравнивают располагающиеся между мыщелками бедра и большеберцовой кости межсуставные хрящи, или мениски (Синельников Р.Д., 1967).

Различия в параметрах кривизны медиального и латерального мыщелков бедренной кости, а также несоответствие их параметрам кривизны суставных поверхностей плато большеберцовой кости определяет характер движений в коленном суставе, где наряду с движением относительно фронтальной оси («сгибание – разгибание») имеет место ротационное движение. Таким образом, коленный сустав представляет собой сочетание блоковидного сустава с вращательным и относится к вращательно-блоковидным суставам (Синельников Р.Д., 1967).

Особенности анатомии коленного сустава и характер движений определяются особенностями торсионного развития нижних конечностей.

Известно, что угол между продольными осями бедренной и большеберцовой костями открыт кнаружи и в норме составляет 170–172°. В этом случае биомеханическая ось нижней конечности проходит через середины тазобедренного и коленного суставов и близко к наружному краю блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку на суставы и функцию всей конечности (Гафаров Х.З., 1990).

Исследованиями Х.З. Гафарова (1984, 1990) установлено, что при нормальном развитии нижней конечности дистальный конец продольной оси большеберцовой кости в процессе торсионного развития отклоняется от вертикальной оси кнаружи во фронтальной плоскости на 10–12 градусов, а ее проксимальный конец – кнутри на 4–6 градусов, при этом величина угла отклонения зависит от величины приведения бедра. Таким образом, угол отклонения продольной оси большеберцовой кости составляет 14–16°. Данное положение определяется тонусом и работой мышц нижней конечности. Отклонение проксимального конца голени кнутри, а дистального кнаружи происходит при внутренней торсии коленного сустава во фронтальной плоскости и по спирали снаружи кнутри, при этом проксимальный конец костей голени отклоняется снаружи кнутри и спереди назад (Гафаров Х.З., 1990). По этой причине коленный сустав получает физиологическое вальгусное положение.

При внутреннем скручивании коленного сустава поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в горизонтальной плоскости описывают дугу 18–22° по определенному радиусу, который находится в зависимости от длины сегментов бедра и голени. При этом поперечные оси мыщелков бедренной и большеберцовой костей в процессе внутреннего скручивания образуют с фронтальной плоскостью угол 4–8°, пересекая ее спереди назад. Дистальный отдел костей голени, скручиваясь кнаружи, отклоняется латерально (кнаружи), при этом обеспечивается физиологический вальгус в коленном суставе. В результате этого биомеханическая ось нижней конечности проходит у наружного края блока таранной кости, что определяет равномерную нагрузку в над- и подтаранном суставах, и способствует правильному развитию сводов стопы и ее рессорной функции (Гафаров Х.З., 1990).

Читайте так же:  Больничный при артрозе плечевого сустава

Отклонение дистального конца голени в процессе торсионного развития уменьшает нагрузку на внутренний отдел ростковых пластин бедренной и большеберцовой костей. Это способствует большему развитию внутреннего мыщелка бедра, что в дальнейшем обеспечивает сохранение параллельности щели коленного сустава по отношению к горизонтальной плоскости и равномерную нагрузку на суставы нижней конечности (закон Вольфа, Гюнтера, Фолькманна).

Исследования биомеханики движений в коленном суставе последних десятилетий XX века выявили более сложный характер движений. Этот характер определяется как совокупность смещений (скольжений – перекатываний) между мыщелками бедренной и большеберцовой костей и вращений в коленном суставе в трех плоскостях.

Несомненно, что величина вращательного движения значительно преобладает над остальными видами движений, которые составляют: в передне – заднем направлении 5–10 мм, во внутренне – наружном направлении 2–5 мм и так называемая «компрессия – дистракция» при нагрузке 1–2 мм. При этом само вращательное движение является сложным и происходит в трёх плоскостях: во фронтальной плоскости (ротационное движение), в сагиттальной плоскости «сгибание – разгибание», и в вертикальной плоскости «отведение – приведение» (Johnson R.J., 1988; Lafortune M.A., Cavanaugh P.R., Sommer H.J., 1992; Woo S.L.Y., Livesay G.A., 1994; Putz R., 1995).

Вращательное движение в коленном суставе, которое осуществляется между суставными поверхностями мыщелков бедренной и большеберцовой костей сопряжено с движением «скольжение – перекатывание». При этом движении суставная поверхность мыщелков большеберцовой кости проходит сложный путь перемещений по суставным поверхностям мыщелков бедра, различающимися между собой размерами и радиусами кривизны. Описанная кривая траектории движения между суставными поверхностями мыщелков бедра и большеберцовой кости получила название «вершина кубика» («vertex cubis») (Menshik A., 1974, 1975).

Таким образом, при максимальном сгибании в коленном суставе осуществляется вращение относительно фронтальной оси 135° с одновременным (4–8°) вращением мыщелков большеберцовой кости кнутри и перемещением в переднее – заднем направлении до 10 мм.

При этом проксимальный конец большеберцовой кости оказывается развернутым кнутри и выдвинутым кпереди относительно дистального суставного конца бедра.

Рис. 1.1. наглядно демонстрирует величину и направление перемещений мыщелков бедренной и большеберцовой костей при максимальном сгибании в коленном суставе.

Рис. 1.1. Перемещение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра при максимальном сгибании в коленном суставе: а – положение разгибания; б – сгибание 90° в – максимальное сгибание в суставе

При полном разгибании в коленном суставе мыщелки бедренной кости выстоят несколько кпереди относительно мыщелков бедра (рис. 1а); сгибание 90° – незначительное выдвижение мыщелков большеберцовой кости кпереди от бедренной кости (рис. 1б). При максимальном сгибании – выдвижение мыщелков большеберцовой кости относительно мыщелков бедра кпереди на 10 мм с внутренней ротацией относительно вертикальной оси – перемещение и наслоение малоберцовой кости на большеберцовую, при этом кпереди выдвигается наружный мыщелок большеберцовой кости (рис. 1в).

Данные положения имеют принципиальное прикладное значение в клинике, так как объясняют механизм и особенности переломов костей, составляющих коленный сустав при травме.

Источник: http://monographies.ru/ru/book/section?id=5383

Какова биомеханика коленного сустава?

Суставы человека представляют собой подвижные сочленения костных поверхностей. По своему строению разные суставы разнятся между собой. Строение зависит от тех функций, которые должен выполнять сустав. Любые движения доступны в зависимости от сложности строения конкретного сустава. Коленный сустав обеспечивает сразу несколько функций. После тазобедренного сустава коленный сустав является наиболее крупным в организме. Он имеет сложнейшее строение и биомеханику коленного сустава. Нередко данные суставы подвергаются развитию различных патологий. Заболевания колен могут стать причиной потери подвижности человека.

Описание сустава

Коленный сустав относится к двуосным мыщелковым суставам. Состоит сустав из трёх костей: бедренной, большеберцовой и надколенника. Основными движениями, которые осуществляются коленом, являются сгибание и разгибание. Кровоснабжение сустава в большей степени питает нижнюю часть колена, верхняя часть является менее кровоснабжённой.

Колено остаётся наиболее уязвимым среди всех суставов. Травмирование происходит довольно часто. Травмы колена в большинстве случаев, если они серьёзны, не проходят незамеченными. После их получения у человека могут развиться такие заболевания как артрит (воспаление) или артроз (деформация), которые в большинстве своём превращаются в заболевания хронического характера. С годами происходит разрушение коленного сустава и происходит полная потеря подвижности сустава.

Строение колена

В целом сустав имеет сложное строение. Суставы выполняют одновременно 3 функции: перемещение в пространстве, перемещение относительно друг друга и поддержание скелета человека.

Помимо своих основных движений, сгибания и разгибания (производятся на 140-145 градусов), колено способно осуществлять приведение-отведение и ротацию. Но эти движения могут происходить только в состояния сгиба колена. Кроме перечисленных движений в коленном суставе осуществляются 2 движения мыщелков относительно бедренной кости.

Мениски или соединительнотканные хрящи выполняют функции прокладок между суставными поверхностями бедренной и большеберцовой костей. Благодаря менискам происходит перераспределение нагрузки, которая оказывается на суставные поверхности костей, и выполнение амортизационной функции, благодаря чему сустав стабилизируется.

Связки и мышцы

Стабилизирующая функция колена осуществляется благодаря менискам, связочному аппарату и мышечно-сухожильным комплексам. Связочный аппарат коленного сустава очень прочный.

Крестообразные связки являются особенностью колена. Они состоят из множества волокон, которые собраны в 2 основных пучка. Расположены они внутри сустава, отделяясь от его полости синовиальной оболочкой. Эти связки служат для предупреждения подвывиха наружного мыщелка.

Задняя крестообразная связка осуществляет предупреждение переразгибания большеберцовой кости и задней дислокации.

Читайте так же:  Растяжение плюснефалангового сустава второго пальца лечение

Медиальная коллатеральная связка стабилизирует сустав по его внутренней поверхности, препятствуя деформации голени и подвывиху её мыщелка.

Мышечный аппарат включает 3 группы мышц. Главной из них является четырёхглавая мышца.

Источник: http://tvoyaybolit.ru/kakova-biomexanika-kolennogo-sustava.html

II.1. Биомеханика движений суставов

Само понятие биомеханика в переводе с греческого имеет две составляющие: bios — жизнь, и mexane — механизм, рычаг.

Биомеха́ника — раздел естественных наук, изучающий на основе моделей и методов механики механические свойства живых тканей, отдельных органов и систем, или организма в целом, а также происходящие в них механические явления. Биомеханические исследования охватывают различные уровни организации живой материи: биологические макромолекулы, клетки, ткани, органы, системы органов, а также целые организмы и их сообщества. Чаще всего объектом исследования этой науки, является движение человека. Под механическим движением понимается движение всей биосистемы в целом, а также движение отдельных частей системы относительно друг друга — деформация системы. Это сокращение мышцы, деформация сухожилия, кости, связок, фасций, движения в суставах.

В хореографии, как и во всех видах спорта, особенно подвижных, биомеханика рассматривается и используется, как базовая наука и имеет большое значение. Основу биомеханики составляют физиология, геометрия, анатомия и физика.

Движения частей тела человека представляют собою перемещения в пространстве и времени, которые выполняются во многих суставах одновременно и последовательно. Движения в суставах по своей форме и характеру очень разнообразны, они зависят от действия множества приложенных сил. Все движения закономерно объединены в целостные организованные действия, которыми человек управляет при помощи мышц. Учитывая сложность движений человека, в биомеханике исследуют и механическую, и биологическую их стороны, причем обязательно в тесной взаимосвязи.

Поскольку человек выполняет всегда осмысленные действия, его интересует, как можно достичь цели, насколько хорошо и легко это получается в данных условиях. Для того чтобы результат движения был лучше, и достичь его было бы легче, человек сознательно учитывает и использует условия, в которых осуществляется движение. Кроме того, он учится более совершенно выполнять движения. Биомеханика человека учитывает эти его способности, чем существенно отличается от биомеханики животных.

Таким образом, биомеханика человека изучает, какой способ и какие условия выполнения действий лучше и как овладеть ими. Общая задача изучения движений состоит в оценке эффективности приложения сил для достижения поставленной цели. Всякое изучение движений, в конечном счете, направлено на то, чтобы помочь лучше выполнять их. Прежде, чем приступить к разработке лучших способов действий, необходимо оценить уже существующие. Отсюда вытекает общая задача биомеханики, сводящаяся к оценке эффективности способов выполнения изучаемого движения. Биомеханика исследует, каким образом полученная механическая энергия движения и напряжения может приобрести рабочее применение. Рабочий эффект измеряется тем, как используется затраченная энергия. Для этого определяют, какие силы совершают полезную работу, каковы они по происхождению, когда и где приложены. То же самое должно быть известно о силах, которые производят вредную работу, снижающую эффективность полезных сил. Такое изучение дает возможность сделать выводы о том, как повысить эффективность действия. При решении общей задачи биомеханики возникают многочисленные частные задачи, не только предусматривающие непосредственную оценку эффективности, но и вытекающие из общей задачи и ей подчиненные.

Общая задача изучения движений человека в биомеханике современного танца — оценка эффективности приложения сил для более совершенного достижения поставленной цели. Изучение движений, в конечном счете, направлено на то, чтобы найти совершенные способы двигательных действий и научить лучше их исполнять. Поэтому оно имеет ярко выраженную педагогическую направленность.

Частные задачи биомеханики состоят в изучении следующих основных вопросов:

а) строение, свойства и двигательные функции тела танцора;

б) рациональная танцевальная техника и техническое совершенствование танцовщика.

Поскольку особенности движений зависят от объекта движений – тела человека, в биомеханике изучают строение опорно-двигательного аппарата, его механические свойства и функции (включая показатели двигательных качеств) с учетом возрастных и половых особенностей, влияния уровня технической подготовленности исполнителя и т.п.

Человеческое тело имеет три измерения: продольное, поперечное, передне-заднее, соответст­венно через тело можно мысленно провести три взаимоперпендикулярные плоскости: передне-заднюю, или сагиттальную (делит тело на правую и левую поло­вины); фронтальную, делящую тело на переднюю и заднюю половины, и поперечные, проходящие горизонтально (делят тело на разных уровнях на верхнюю и нижнюю части).

Соответственно этим трем воображаемым плоскостям принято рассматривать три взаимно перпендикулярные оси движений звеньев и сус­тавов. Вокруг оси, проходящей через центр сустава спереди назад (сагит­тальной) происходит движение, называемое отведением и приведением звена тела. Вокруг фронтальной оси происходит движение, называемое сгибанием и разгибанием. Вокруг оси, проведенной через сустав вдоль звена, осуществляется поворот внутрь и наружу.

Движение вокруг той или иной оси называют степенью свободы движения. Количество степеней свободы движений звена зависит от фор­мы и строения сустава. Суставы, имеющие сферическую форму, обладают тремя степенями свободы движения, в них возможны отведение и приведение, сгибание и разгибание, поворот внутрь и наружу (пронация и супи­нация). Кроме того, в шаровидных суставах возможно круговое движение (таков плечевой сустав). К суставам с тремя осями вращения принадлежит и ореховидный (тазобедренный). Движения в нем совершаются как и в ша­ровидном, но амплитуда движений меньше.

Эллипсовидные суставы имеют две оси вращения. В них возможны сгибание и разгибание, приведение и отведение, а также круговое движение, но поворот внутрь и наружу невозможен. Таков лучезапястный сустав.

Блоковидный и цилиндрический суставы относятся к одноосным. В них одна ось вращения — фронтальная, вокруг которой возможны только сгибание и разгибание (локтевой, коленный, голеностопный).

Движения позвоночного столба могут происходить вокруг трех осей вращения: поперечной — сгибание и разгибание, переднезадней — на­клоны вправо и влево, вертикальной — скручивание в ту или иную сторону. Кроме того, можно выполнить круговые движения, представляющие собой результат движений вокруг различных осей вращения. Наиболее подвижными являются шейный и поясничный отделы позвоночника, менее под­вижны верхний и нижний участки грудного отдела. Подвижность позво­ночника зависит от межпозвоночных дисков. Они упруги, пластичны и мо­гут деформироваться при движениях позвонков.

Читайте так же:  Прокол локтевого сустава

В скелете рук выделяются следующие суставы: плечевой, локтевой, лучелоктевой и лучезапястный.

Плечевой сустав имеет простую, шаровидную форму; три взаимно перпендикулярные оси вращения: поперечную, вокруг которой возможны движения вперед (сгибание) и назад (разгибание); переднезаднюю — отведение и приведение; вертикальную — пронация (повороты внутрь) и супи­нация (повороты наружу). Кроме того, в плечевом суставе возможно кру­говое движение. Движения в плечевом суставе обычно сочетаются с дви­жениями пояса верхних конечностей.

Объем движений в плечевом суставе составляет: сгибание — 90°, разгибание — 45°, отведение — 90°, приведение — 30°, супинация — 85°, пронация— 85°.

Локтевой сустав состоит из трех сочленений: плечелоктевого, плечелучевого, лучелоктевого.

Плечелоктевое сочленение имеет блоковидную форму и одну ось вращения, вокруг которой возможно сгибание и разгибание.

Плечелучевое сочленение имеет шаровидную форму и три оси вращения. Вокруг поперечной оси возможны сгибание и разгибание предпле­чья, вокруг вертикальной — пронация и супинация. Сагиттальная ось не используется в движении, так как между костями предплечья натянута ко­стная перепонка.

Лучелоктевое сочленение имеет цилиндрическую форму и одну вертикальную ось, вокруг которой возможны пронация и супинация.

Видео (кликните для воспроизведения).

Таким образом, в локтевом суставе возможны сгибание и разгибание вокруг поперечной оси, пронация и супинация — вокруг вертикальной. Величина подвижности вокруг поперечной оси, т. е. сгибание и разгибание предплечья составляет 140°. Размах движения при пронации и супинации также приблизительно по 140°.

Лучезапястный сустав имеет эллипсовидную форму. В нем возможны сгибание и разгибание, приведение и отведение вокруг сагиттальной оси. Пронация и супинация кисти вокруг вертикальной оси происхо­дит вместе с одноименными движениями предплечья.

Запястно-пястные суставы малоподвижны.

Пястно-фаланговыс суставы имеют шаровидную форму и три оси вращения. Вокруг этих осей происходит сгибание и разгибание, отведение и приведение, а также круговые движения. Пронация и супинация возможны только пассивные, если одной рукой захватить один из пальцев другой. Сгибание и разгибание возможны на 90-100°, отведение и приведение — на 45-50°.

Под влиянием систематической тренировки подвижность бедра вокруг вертикальной оси тазобедренного сустава увеличивается. Так, выворотное положение стоп I позиции определяется в основном в положении бедренных костей в тазобедренных суставах. Его сравнительно легко при­нять, когда обе ноги упираются в пол. Если же одна нога поднята, то удержать равновесие гораздо сложнее.


Коленный сустав сложный. По форме блоковидно-шаровидный. В разогнутом положении он функционирует как блоковидный. По мере же сгибания благодаря уменьшению радиуса кривизны суставной поверхности, могут происходить пронация и супинация. Общая подвижность при сгибании колена может достигать 170°: активное сгибание — 130° и пассивное — 30°; разгибание из среднего положения 10-12°. По мере сгибания в коленном суставе его связки расслабляются и тогда становятся возможными вращательное и круговое ее движение.

Голеностопный сустав сложный, имеет блоковидную форму. В нем возможны сгибание и разгибание. По мере сгибания стопы становится возможным некоторое приведение и отведение вокруг вертикальной оси. В исходном положении стоя разгибание стопы возможно в переделах 15-25°, сгибание 45-50°, отведение и приведение — по 12°, пронация и супи­нация — в пределах 13°.

Рассмотрим основные позиции, движения и элементы современного танца с точки зрения биомеханики движений суставов в момент их исполнения.

Назад 2-я фаза Тазобедренный, коленный, голеностопный, плюснево-фаланговый Разгибание, вращение назад, приведение, разгибание, вращение нару­жу разгибание
Опорная нога 1 -я фаза Тазобедренный, коленный, голеностопный Вращение наружу, разгибание, сгибание, вращение наружу
Движение вперед, . движение *» в сторону, движение назад 2-я фаза Тазобедренный тазобедренный 1 тазобедренный j коленный и голеностопный Разгибание, вращение на­ружу, приведение, вращение на­ружу, сгибание, вращение наружу сохраняется положение пер­вой фазы
Grand battement jete
Вперед 1-я фаза Тазобедренный, коленный, голеностопный, плюснево-фаланговый Сгибание, вращение нару­жу, разгибание, разгибание и вращение на­ружу, разгибание
2-я фаза Тазобедренный, коленный, голеностопный, плюснево-фаланговый Разгибание, вращение на- РУЖУ. разгибание, сгибание, вращение нару­жу, сгибание частичное
В сторону 1 -я фаза Тазобедренный, коленный, голеностопный, плюснево-фаланговый Отведение и вращение на­ружу, разгибание, разгибание, вращение наружу, разгибание

Чтобы эффективно исполнять танцевальные элементы, танцовщик должен знать какие процессы происходят в его теле и тем самым развивать наиболее рациональную для него технику. От того, из каких движений и как построены двигательные действия, зависит их совершенство. Поэтому в биомеханике детально исследуют процессы, проходящие в теле, особенности различных групп движений и возможности их совершенствования. Изучают ныне существующие техники, а также разрабатывают новые, более рациональные.

Данные об изменениях техники позволяют разрабатывать основу методики технического совершенствования. Исходя из особенностей рациональной техники, определяют рациональные пути ее построения, средства и методы повышения технического мастерства. Таким образом, биомеханическое обоснование технической подготовки подразумевает: определение особенностей и уровня подготовленности тренирующихся, подбор вспомогательных упражнений.

Источник: http://lektsia.com/2x80b2.html

Биомеханика работы коленного сустава

Экология здоровья: В современном мире спортивной биомеханики колено рассматривают не как единичную биомеханическую структуру, а комплексно с голеностопом и тазобедренным суставом.

Биомеханика работы коленного сустава: нормальная и патологическая

В современном мире спортивной биомеханики колено рассматривают не как единичную биомеханическую структуру, а комплексно с голеностопом и тазобедренным суставом.

Любые заболевания, возникающие в коленном суставе, в большинстве случаев являются следствием неправильной работы тазобедренного или голеностопного суставов (не считая чрезвычайных ситуации вроде автомобильной аварии).

Для профилактики или лечения заболеваний коленного сустава в первую очередь проводят диагностику работы всех трех суставов.

Причины нарушений:

Существует много причин биомеханических нарушений работы коленного сустава. Два основных и самых типичных нарушения правильной биомеханики коленного сустава, которые приводят к травмам и заболеваниям, связаны с деформацией голеностопного сустава:

Читайте так же:  Рак тазобедренного сустава симптомы

Х-образная (вальгусная) деформация ног.

О-образная (варусная) деформация ног.

Как правило, эти два отклонения формируются еще в раннем детстве, если на одном из этапов формирования осанки произошел сбой. Именно поэтому самая важная рекомендация для родителей: постоянно следите за изменениями в осанке ребенка и в строении его ног. Если вы видите, что ноги становятся похожи на букву Х или рогалик, то сразу же обратитесь к ортопеду. Он составит индивидуальную программу, включающую в себя комплекс упражнений по восстановлению измененных структур и, как крайний вариант, назначит подбор стелек.

Часто отклонения от правильной биомеханики коленного сустава обусловлены неправильной постановкой таза. Нарушения постановки тазобедренного или голеностопного суставов могут быть структурными или функциональными.

Структурные изменения очень сложно вылечить, так как кости и хрящи уже деформировались и такие деформации практически необратимы.

Нарушения функционального характера можно и нужно исправлять. Функциональные нарушения от неправильной биомеханики возникают в результате мышечного дисбаланса и несогласованной работы мышц.

Например, при Х-образной деформации ног активно работают мышцы-напрягатели широкой фасции и бицепс бедра. В это же время приводящие мышцы, полусухожильная и полумембранозная мышцы очень слабые. При варусной деформации всё происходит наоборот.

При составлении упражнений очень важно слабые мышцы «закачать», а сильные «расслабить».Первые тренировки лучше проводить под контролем врача-реабилитолога, чтобы вы были уверены, что в работу включается правильная мышечная группа.

Чем опасны функциональные и структурные нарушения работы коленного сустава?

Во-первых, нарушается правильная соосность (конгруэнтность), что приводит к неравномерному распределению нагрузок. Например, латеральный мениск нагружается на 70%, а медиальный мениск на 30% (прим. автора мениск – хрящевая прокладка, которая играет роль амортизатора в суставе и стабилизирует коленный сустав). Поэтому латеральный мениск быстрее изнашивается.

В этом случае очень важно восстановить мышечный баланс и выровнять распределение нагрузки на мениски.

Во-вторых, при наличии мышечного дисбаланса, который приводит к функциональным нарушениям, мышцы не могут полноценно выполнять функцию стабилизации коленного сустава. Поэтому эту функцию берут на себя пассивные системы стабилизации, такие как связки и сухожилия, что приводит к их преждевременному износу. В норме связки и сухожилия не должны участвовать в процессе стабилизации. Если же они начинают выполнять эту функцию, то их полный или частичный разрыв, лишь вопрос времени.

Чтобы снять со связок и сухожилий функцию стабилизации коленного сустава, нужно активировать мышцы, основная функция которых безопасность коленного сустава в любых движениях и амплитуде.

Будьте очень внимательны к своим ногам, особенно если вам говорили о наличии вальгусной или варусной деформаций коленей. Необходимо понимать, что данные изменения в большинстве случаев приводят к артриту (прим – воспаление коленного сустава) или артрозу (прим. – старение коленного сустава). Подобные нарушения вынуждают внутри- и внесуставные пассивные структуры (связки и сухожилия) брать на себя функцию стабилизации, что повышает вероятность получения спортивной травмы.

Выводы: Помимо общеразвивающих упражнений, основная цель которых – повышение спортивного результата, чрезвычайно важно выполнять и коррекционные упражнения, основная цель которых выровнять функциональные нарушения. Это позволит увеличить спортивное долголетие, провести профилактику спортивных травм и вылечить хотя бы часть существующих заболеваний.опубликовано econet.ru

Автор: Сергей Иванов

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник: http://econet.ru/articles/175439-biomehanika-raboty-kolennogo-sustava

Коленный сустав: анатомия и физиология

К олено является крупнейшим и, пожалуй, одним из самых сложных суставов человеческого организма. С одной стороны, оно должно обеспечивать сгибание и разгибание ноги, её подвижность, причём во всех направлениях, поддерживать координацию и правильное положение тела в пространстве. С другой, коленный сустав как одна из связующих частей нижних конечностей должен быть максимально устойчивым и прочным, чтобы выдерживать массу человеческого тела, не деформироваться и не травмироваться при интенсивных нагрузках. Природа позаботилась об этом балансе, продумав анатомию коленного сустава до мелочей: в структуре этого сочленения нет ни единой лишней детали, поэтому каждый, даже самый незначительный сбой или травма приводит к серьёзному ограничению нормальных функций целой конечности. Как устроено колено, от чего зависит его функциональность и как сохранить здоровье сложнейшего и крайне важного сустава, избежав травм и возрастных изменений? Небольшой медицинский ликбез поможет найти ответы на столь животрепещущие вопросы современной ортопедии!

Анатомия колена: структурные и физиологические особенности крупнейшего сустава человеческого организма

Анатомическое строение коленного сустава включает все ключевые элементы опорно-двигательного аппарата: нервные волокна, мышцы, связочный аппарат и, конечно же, костно-хрящевые структуры. Чтобы разобраться, как работает этот механизм, следует тщательно изучить каждый из этих элементов, его структурные особенности и роль в подвижности нижних конечностей.

Кости и хрящи, образующие коленный сустав: анатомия и ключевые функции

В состав колена входят три кости:

  • Бедренная. Она присоединяется к суставу дистальным концом и выполняет функцию своеобразной опоры ноги.
  • Большеберцовая. Эта трубчатая кость примыкает к колену проксимальным концом и отвечает в первую очередь за подвижность конечности.
  • Надколенник, или коленная чашечка. Самая крупная сесамовидная кость человеческого организма оберегает коленный сустав от возможных травм, возникших вследствие бокового смещения (например, при неудачном вывихе, подворачивании ноги и других подобных травмах).

К слову, нормальный надколенник формируется у человека не сразу: в младенческом возрасте эта косточка ещё недостаточно развита и представлена эластичными хрящевыми образованиями. Подобная анатомическая особенность защищает подвижных непосед от серьёзных травм: в период активного ползания и частых падений эластичные хрящики препятствуют повреждению костей, однако, риск перелома коленной чашечки при этом существенно снижается.

Снизу анатомия колена представлена хрящевыми мыщелками, которые соприкасаются с поверхностью большеберцового плато, способствуя правильному формированию особого углубления. Именно это углубление является ключевым звеном в механизме сгибания и разгибания коленного сустава.

Читайте так же:  Суставные фасетки дугоотросчатых суставов

Поскольку примыкающие друг к другу трубчатые кости, формирующие колено, несоразмерны ни по площади, ни по форме поверхности, между ними необходимо что-то, что будет компенсировать эту несовместимость, выполняя функцию своеобразного амортизатора. Именно эту роль играют мениски — небольшие гибкие образования, которые поддерживают устойчивость сустава, равномерно распределяя нагрузку на прилежащие поверхности костей. Свободные края позволяют им беспрепятственно передвигаться в полости сустава.

Несмотря на то, что анатомическое строение менисков напоминает хрящевую ткань, да и во многих справочниках их относят именно к хрящам, сами образования немного отличаются от обычных хрящиков: они более гибкие, поскольку включают высокий процент эластиновых волокон. Именно благодаря этому им удаётся обеспечивать полноценное взаимодействие костей под высокой нагрузкой, препятствуя их истиранию и деформации. Поэтому при малейшей травме менисков страдает весь сустав, включая костные структуры.

Связки колена

Связочный аппарат коленного сустава служит прочнейшим механизмом, который удерживает каждую косточку в определённой позиции, не ограничивая при этом возможную траекторию движений. Именно благодаря связкам колено не «разлетается» при первом же неудачном шаге, сохраняя свою конфигурацию и функциональность.

Связки, расположенные в области коленного сочленения, представлены следующими группами:

  • боковые — коллатеральная мало- и большеберцовая;
  • задние — надколенника, поддерживающая медиальная и латеральная, подколенная, дугообразная;
  • внутрисуставные — поперечная и две крестообразные.

Несмотря на то, что каждая из этих групп по-своему функциональна и незаменима, наибольшее значение для подвижности сустава имеют крестообразные связки — передняя и задняя. Передние крестообразные связочные волокна удерживают коленный сустав, фиксируют наружный мыщелок поверхности большеберцовой кости и препятствуют излишнему смещению голени вперед, что, в свою очередь, позволяет защитить сустав от серьёзной травмы. Задняя связка, напротив, ограничивает смещение голени назад и прикрепляется к задней мыщелковой ямке. Такой баланс позволяет обеспечить разумное физиологичное вращение коленного сустава, предотвратив при этом патологическую подвижность.

Растянуть и уж тем более разорвать крестообразные связки довольно сложно: они расположены внутри самого колена и надёжно защищены прилегающими тканями. Тем не менее, при неадекватных физических нагрузках и патологической траектории движения такая травма вполне возможна, поэтому следует соблюдать аккуратность и разумно подходить к составлению графика занятий, ведь восстановление колена в этом случае — процесс крайне длительный и трудоёмкий.

Коленный сустав: анатомия и физиология мышечного аппарата

Попеременное сокращение и расслабление мышц заставляет колено двигаться в трёх плоскостях, обеспечивая тем самым подвижность и устойчивость нижней конечности. Именно поэтому основная классификация мышечного аппарата основана не на анатомии или локализации каждой группы, а на возложенных на неё функциях:

  1. Сгибание колена. Такое движение обеспечивается благодаря сбалансированной и полноценной работе самой обширной группы мышц коленного сустава. В неё входят двуглавая, полусухожильная, полуперепончатая, подколенная, икроножная, подошвенная, портняжная и тонкая мышцы.
  2. Разгибание сустава. Эта функция возложена всего на одну, зато самую крупную мышцу ноги — четырёхглавую. Она состоит из прямой, латеральной, медиальной и промежуточной широких мышечных волокон.
  3. Пронация — движение ноги внутрь. Ограниченное «заваливание» голени к внутренней оси обеспечивается подколенной, полусухожильной, тонкой, портняжной, полуперепончатой, а также медиальной головкой икроножной мышцы.
  4. Супинация — движение кнаружи. Выворот голени наружу возможен благодаря сокращению двуглавой и латеральной головки икроножной мышцы.

Иннервация тканей, прилегающих к коленному суставу

Нервные волокна коленного сустава представляют собой сложнейшую взаимосвязанную сеть, благодаря которой обеспечивается полноценное функционирование нижних конечностей. Несмотря на то, что иннервационная сеть колена не слишком развита, каждый её элемент играет ключевую роль, а значит, при малейшем сбое «выключается» вся система подвижности сустава.

Нервная система, локализованная в области колена, представлена следующими волокнами:

  • Пучки нервов мениска проникают в ткань вдоль периферии тела самого хряща, по ходу кровеносных сосудов колена. Эти нервы способствуют образованию безмякотных и мякотных волокон, поддерживая нормальную иннервацию тканей сустава.
  • Большеберцовый нерв с помощью суставных ветвей обеспечивает чувствительность задней поверхности колена.
  • Малоберцовый нерв иннервирует переднюю часть колена, включая чашечку.

Анатомия кровеносных сосудов колена

Два ключевых кровеносных сосуда, расположенных в области коленного сустава, локализованы на задней поверхности, то есть под коленом (именно поэтому и вену, и артерию в анатомических справочниках называют подколенными). Артерия транзиторно переносит кровь от сердца к низлежащим участкам ноги — голени и стопе, а одноимённая вена, в свою очередь, возвращает обеднённую кровь к сердцу. Впрочем, этими сосудами представлена далеко не вся кровеносная система колена: от них отходит множество сосудиков меньшего диаметра, соединённых между собой сетью анастомозов. Благодаря им обеспечивается питание мышц и тканей, примыкающих к коленному суставу.

Физиология и патология колена: цепная реакция на травму

Травмы колена считаются одними из самых сложных в ортопедии, и неспроста: каждое мышечное или связочное волокно, каждый хрящ или косточка влияют на функциональность и подвижность сустава. Даже незначительное отклонение, например, лёгкое воспаление связки или ушиб, может запустить разрушительные процессы, для лечения которых потребуется длительная и серьёзная терапия.

Как известно, поверхности костей не могут соединяться, как паззл, обеспечивая полноценную подвижность. Поэтому при нарушении работы связочного аппарата, мышц или мениска, которые удерживают сустав в физиологичном положении, хрящевые ткани начинают постепенно истираться. Как правило, такое разрушение становится отчетливо выраженным только на конечных стадиях: вначале ощущения при патологическом процессе можно списать на последствия вывиха или переутомления. Именно поэтому любая боль, нетипичный звук при сгибании/разгибании или дискомфорт во время нагрузки требуют детальной диагностики коленного сустава и своевременной квалифицированной помощи.

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://www.oum.ru/literature/anatomiya-cheloveka/kolennyy-sustav-anatomiya-i-fiziologiya/

Биомеханика коленного сустава человека
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here