praca dyplomowa z fizjoterapii
Staw kolanowy (łać. articulatio genus) jest najbardziej złożonym stawem zawiasowym organizmu człowieka. Składa się z kości udowej i piszczelowej, oraz rzepki pełniącą funkcją trzeszczki, które otoczone są wspólną torebką stawową [1].
Torebka składa się z dwóch warstw: zewnętrznej błony włóknistej i wewnętrznej błony maziowej. Błona włóknista torebki stawowej stawu kolanowego na powierzchni przedniej rozpięta jest między brzegami powierzchni stawowych kości udowej, rzepki i piszczeli. Na stronie tylnej przymocowuje się do kresy międzykłykciowej kości udowej i biegnie do kości piszczelowej w okolicach chrząstki stawowej. Błona maziowa ma nieco inny przebieg, gdyż z tyłu omija pole międzykłykciowe i więzadła krzyżowe – wyłączając je w ten sposób z jamy stawowej (Wikipedia).
Ryc.1. Przekrój stawu kolanowego, widziany z góry. 7 i 8 przyczep oraz WKP Wg. Kapandji [2]
Nieregularne kształty powierzchni kostnych, które nie sprzyjają stabilności stawu zaopatrzone są w szereg więzadeł wewnątrz i zewnątrzstawowych. Powierzchnie stawowe są pokryte grubą warstwą chrząstki stawowej (ok. 3-4 mm).
Więzadła składające się bierną stabilizację stawu:
- wewnątrzstawowe, w. krzyżowe przednie (łac. Ligamentum cruciatum anterius), krzyżowe tylne (łac. Ligamentum cruciatum posterius), więzadło rzepki (łac. Ligamentum patellae), trochki rzepki (łac. Retinacula patellae), w.podkolanowe skośne (łac. Ligamentum popliteum obliąuum), w. podkolanowe łukowate (łac. Ligamentum popliteum arcuatum);
- zewnątrzstawowe, poboczne piszczelowe łac. Ligamentum collaterale tibiale), w. poboczne strzałkowe (łac. Ligamentum collaterale fibulare);
- więzadła związane z łąkotkami, w. poprzeczne kolana (łac. Ligamentum transversum genus) łaczy ze sobą rogi przednie łąkotek;
- łąkotkowo-udowe przednie (łac. Ligamentum meniscofemorale anterius);
- łąkotkowo-udowe tylne (łac. Ligamentum meniscofemoraleposterius).
Ryc.2. Budowa więzadłowa stawu kolanowego, bez widocznej rzepki. Wg. Greys Anatomy
Funkcjonalnie staw kolanowy zbudowany jest z dwóch części:
- stawu udowo-goleniowego, (art. femoro-tibialis) utworzonego przez główkę w postaci powierzchni stawowych kłykci kości udowej, oraz panewkę utworzoną przez górną powierzchnię stawową kości piszczelowej, podzieloną na dwie części przyśrodkową i boczną (powierzchnie stawowe st. udowo-goleniowego są rozdzielone łąkotkami);
- stawu rzepkowo-udowego, (art. femoro-patellaris) (SRU), powstający pomiędzy powierzchnią stawową rzepki położoną na jej tylnej powierzchni oraz powierzchnią stawową rzepkową dalszego końca k.udowej [3].
Mięśnie oddziałujące na staw kolanowy dzięlą się na grupę prostowników oraz zginaczy.
Prostowniki st. kolanowego:
- czworogłowy uda ( musculus ąuadriceps femoris)
Mięśnie zginające st. kolanowy:
- m. półścięgnisty (musculus semitendinosus),
- m.półbłoniasty (musculus semimembranosus),
- m. dwugłowy uda (musculus bicepps femoris),
- m. krawiecki (sartorius),
- m. smukły (gracilis),
- m. brzuchaty łydki (gastrochnemius).
Unaczynienie stawu kolanowego zapewnione jest dzięki tętnicy środkowej kolana oraz sieci stawowej składającej się z:
- tętnica zstępuj ąca kolana od tętnicy udowej,
- gałąź zstępująca os tętnicy okalającej udo bocznej,
- tętnice wsteczne piszczelowe przednia i tylna od tętnicy piszczelowej przedniej,
- gałąź okalająca strzałkę od tętnicy piszczelowej tylnej oraz,
- cztery tętnice od t. podkolanowej.
W okolicy stawu znajdują się również kaletki maziowe:
- kaletka nadrzepkowa,
- kaletka podścięgnowa podrzepkowa,
- kaletka podskórna podrzepkowa,
- kaletka podrzepkowa głęboka,
- kaletka mięśnia półbłoniastego,
- kaletka podścięgnowa mięsnia brzuchatego łydki,
- zachyłek podkolanowy.
Staw kolanowy w zakresie zgięcia osiąga 160°- 170°. Czynne zgięcie za pomocą mięśni odbywa się do 130°. Wyprost stawu osiąga „przeprost“ od 5°-15° (7) Doświadczenia na zwłokach wykazały, że przeprost w stawie kolanowym jest możliwy do 20° (8).
Ruch zgięcia i wyprostu odbywa się wokół osi przechodzącej przez kłykcie k. udowej, w płaszczyźnie strzałkowej. Oprócz tego odbywają się ruchy rotacyjne dookoła osi długiej goleni, przy zgięciu o 30° obrót na zewn. wynosi ok. 32°, a do wewn. 5°-10°. Pęczek przodnio-przyśrodkowy więzadła WKP odpowiada za zmianę ruchu toczenia w ślizg (7).
Podczas czynnego ruchu zgięcia, grupa tylna mm. uda powoduje ślizg k. piszczelowej w tył, podczas prostowania m. czworogłowy uda wywołuje ślizg w kierunku przednim. Powoduje to powstawanie sił ścinających przedniej i tylnej hamowanych głównie przez ww. krzyżowe.
Więzadło WKP rozciąga się pomiędzy polem międzykłykciowym przednim piszczeli, a powierzchnią przyśrodkową kłykcia bocznego k. udowej, jest nazywane więzadłem wewnątrzstawowym, jednakże nie leży w jego jamie, położone jest między warstwą włóknistą a maziową torebki stawu. Średnia jego długość wynosi 38 mm, a szerokość 11 mm. Wyróżnia się 2 grupy włókien:
- pęczek przednio-przyśrodkowy,
- pęczek tylno-boczny.
Ryc.3. Wypreparowane więzadło krzyżowe przednie (Anterior Cruciate Ligament)
Tkankę więzadła określa się mianem „fibrocartilage“, z czego 60% stanowi woda, główne pęczki więzadła są zbudowane z kolagenu typu I (90%), typ II to 10 %.
W czasie wyprostu oba pęczki pozostają napięte, włókna pęczka przednio- przyśrodkowego leżą w pobliżu stropu dołu międzykłykciowego, w czasie zgięcia kolana włókna obu pęczków się krzyżują i układają w formę spirali. Receptorami WKP są mechanoreceptory- ciałka Rufiniego, Paciniego i Golgiego oraz wolne zakończenia- nocyceptory [4] pełniące rolę neurosensoryczną i biorą udział w regulacji napięcia mm. agonistycznych i antagonistycznych podczas ruchu.
Zmierzone z płaszczyznach funkcjonalnych obciążenie maksymalne WKP wynosi 137 N, a odkształcenie 10-12% [5].
Podczas ruchu biernego:
- WKP wspomaga zmianę ruchu toczenia w ślizg,
- włókna pozostają zawsze częściowo napięte w wyniku niejednorodnego kształtu i długości włókien,
- w zgięciu ok. 40° siły przenoszone przez więzadła są najmniejsze,
- bierny wyprost powoduje największe obciążenie WKP w ostatnich 10° ruchu,
- bierna rotacja zewnętrzna goleni znosi napięcie WKP,
- rotacja wewnętrzna obciąża WKP w całym zakresie ruchu.
Podczas ruchu czynnego:
- w końcowej fazie wyprostu WKP hamuje wewnętrzną rotację goleni i „rygluje“ staw,
- oba więzadła WKP i WKT są jednakowo napięte przy zgięcia kolana w 20°.
Ryc.4. Mechanizm pasywny umożliwiający ruch ślizgu kłykci kości udowej podczas zgięcia (A) i wyprostu (B) stawu kolanowego wg. I.A. Kapandji
B. Ciszek, [w:], „Acta Clinica“ Morfologia więzadełkrzyżowych stawu kolanowego” 2001, nr 4, Tom 1, s.278-283.
M. Kisielewski, [w:] „Acta Clinica“ Rozwój filogenetyczny i ontogenetyczny oraz rola wiązadeł krzyżowych kolana. 2001, nr 4, Tom 1, s. 275-277.
A. Pasierbiński, [w:] „Acta Clinica“ Rehabilitacja po rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego, 2002, nr 1, Tom 1, s. 86-100.
[2] I.A Kapandji, „The Physiology of the joints” Churchill Livingstone, Edinburgh London Melbourne i Nowy York, 1987, s. 114-129.
[3] B. Ciszek, [w:], „Acta Clinica“ Morfologia więzadeł krzyżowych stawu kolanowego”2001, nr 4, Tom 1, s.278-283.
[4] B. Ciszek, [w:], „Acta Clinica“ Morfologia więzadełkrzyżowych stawu kolanowego” 2001, nr 4, Tom 1, s.278-283.
[5] A. Pasierbiński, [w:] „Acta Clinica” „Biomechanika więzadeł krzyżowych” 2001, nr 4, Tom 1, s 284-293.