Суставные поверхности, участвующие в движениях сгибания и разгибания
Тот факт, что основные движения в коленном суставе, а именно сгибание и разгибание осуществляются по отношению к поперечной оси, объявляется тем, что он преимущественно блоковидный. Действительно, суставная поверхность бедренной кости имеет форму блока или, точнее говоря, представляет собой часть блока (рис. 32), напоминая в какой-то степени шасси самолёта (рис. 33). Два мыщелка бедренной кости, выпуклые в обеих плоскостях, образуют две губы блока и соответствуют колесам самолёта; они выдвигаются кпереди (рис. 34) блокообразной пателлярной поверхностью. Шейка блока представлена спереди центральной бороздкой на пателлярной поверхности, а сзади – межмыщелковой вырезкой (механическая значимость подобного строения будет ясна позже). Некоторые авторы описывают коленный сустав как бикондилярный. Это правильно с анатомической точки зрения, но с позиций биомеханики этот сустав вне всяких сомнений блоковидный.
Суставная поверхность большеберцовой кости имеет соответствующие выпуклости и углубления и имеет две вогнутые параллельные бороздки, разделённые тупым выступом, идущим спереди назад (рис. 35). Наружный мыщелок (LС) и внутренний мыщелок (МС) лежат в вогнутостях на поверхности S и разделяются тупым передне-задним выступом, образуемым двумя межмыщелковыми бугорками. Спереди, если это возвышение продолжить, оно совпадёт с вертикальным выступом на глубокой поверхности надколенника (Р), а два фасетки по обе стороны от этого выступа соответствуют мыщелкам большеберцовой кости. Эти поверхности имеют поперечную ось (I), которая соответствует межмыщелковой оси (II), когда сустав замкнут.
Таким образом, мыщелки большеберцовой кости соответствуют мыщелкам бедренной кости, а межмыщелковый выступ большеберцовой кости – межмыщелковой вырезке бедренной: функционально эти поверхности образуют бедренно-большеберцовое сочленение. Спереди две фасетки надколенника соответствуют пателлярной поверхности бедренной кости, а вертикальный выступ надколенника входит в центральную бороздку на бедре: эти поверхности образуют второй функциональный сустав – бедренно-надколенниковый. Эти два функциональных сочленения входят в один анатомический сустав - коленный.
С точки зрения сгибания-разгибания коленный сустав можно прежде всего рассматривать как блоковидную поверхность, скользящую по соответствующим изогнутым и вогнутым бороздкам (рис. 36). Но, как станет ясно позже, ситуация на деле более сложна.
Суставные поверхности по отношению к ротации
Как было сказано только что, суставные поверхности позволяют только одно движение, т.е. сгибание-разгибание. Действительно, межмыщелковый выступ большеберцовой кости, располагающийся по всей длине межмыщелковой вырезки бедра, мешал бы ротации голени по отношению к бедру.
Поэтому, чтобы позволить осевую ротацию, суставная поверхность большеберцовой кости (рис. 37) нуждалась бы в какой-то модификации, чтобы уменьшить протяжённость межмыщелкового выступа. Это достигается сглаживанием (рис. 38) двух концов выступа, а его средняя часть служит точкой вращения в межмыщелковой вырезке, что позволяет большеберцовой кости совершать ротационные движения. Эта точка вращения представлена межмыщелковыми остями, которые соответственно образуют латеральный край внутреннего мыщелка и медиальный край наружного мыщелка. Вертикальная ось (R), по отношению к которой происходят движения осевой ротации, проходит через эту центральную точку вращения или, точнее говоря, через медиальную межмыщелковую ость. Некоторые авторы считают центром вращения крестообразные связки, считая их осью ротации в коленном суставе. Такой подход не правилен, поскольку точка вращения предполагает наличие надёжной точки опоры, которая и обеспечивается внутренней межмыщелковой остьв. Для крестообразных связок больше подходит термин "центральное звено".
Понять такое строение суставных поверхностей легче с помощью механической модели. Возьмём две структуры (рис. 39): верхняя имеет бородку, а нижняя – плечо. Поскольку бороздка и плечо точно соответствуют друг другу, эти две структуры могут совершать скользящие движения по отношению друг к другу, но не могут вращаться по отношению друг к другу.
Если срезать концы плеча, оставив интактной его центральную часть, скруглив её так, чтобы её наибольший диаметр соответствовал бороздке (рис. 40), то вместо плеча мы получим цилиндрический выступ, который будет входить в бороздку на вышележащей поверхности.
Эти две структуры (рис. 41) могут выполнять два типа движений по отношению друг к другу:
скользящее движение центрального выступа вдоль бороздки, что будет соответствовать сгибанию/разгибанию;
ротационные движения выступа в бороздке (каково бы ни было его положение в бороздке), что будет соответствовать ротации по отношению к продольной оси конечности.
