Wstęp
Staw kolanowy jest największym stawem ludzkiego ciała, anatomicznie stawem dwukłykciowym, biomechanicznie zawiasowym zmodyfikowanym, gdzie ruch o znacznym zakresie kątowym następuje głównie w jednej płaszczyźnie (strzałkowej), a przy tym brak jest wystarczającej stabilizacji kształtem z powodu ograniczonego kontaktu powierzchni stawowych. Podlega on zarówno obciążeniom osiowym jak i siłom ścinającym, ponosząc ryzyko uszkodzeń powierzchni stawowych, łąkotek i aparatu więzadłowego. To właśnie silne więzadła i łąkotki są podstawą jego stabilizacji, toteż po ich uszkodzeniu lub usunięciu nawet najbardziej rozwinięte mięśnie nie są w stanie skompensować ubytków stabilności prowadząc do rozwoju przedwczesnych zmian zwyrodnieniowych. Biomechanikę stawu komplikują niezależnie od siebie pracujące przedziały: rzepkowo- udowy, łąkotkowo- udowy i łakotkowo- piszczelowy oraz staw piszczelowo – strzałkowy często pomijany w rutynowym badaniu klinicznym stawu kolanowego. Urazy stawu kolanowego stanowią drugą pod względem częstości po stawie skokowym grupę urazów u pacjentów młodych i aktywnych sportowo. Ze względu na przeciążenia powierzchni stawowych, powolną destabilizację łąkotek i zaburzenia osi kończyny zmiany zwyrodnieniowe stawu kolanowego są jednym z najczęstszych motywów konsultacji ortopedycznych w grupie wiekowej powyżej 55 roku życia, gdyż dotyczą 10% populacji, z czego u 25% pacjentów z tej grupy bardzo poważnie zaburzają codzienne funkcjonowanie. [1]
Anatomia i biomechanika
Staw kolanowy jest stawem dwukłykciowym, zawiasowym zbudowanym z części udowej i piszczelowej utworzonych przez odpowiednio dopasowane do siebie kłykcie udowe i piszczelowe oraz z rzepki będącej zasadniczo trzeszczką wbudowaną w aparat wyprostny stawu. Oddzielnie należy rozpatrywać staw piszczelowo- strzałkowy, gdyż jego jama stawowa nie komunikuje się ze stawem kolanowym, a siły obciążania kłykci udowych i piszczelowych nie przenoszą się bezpośrednio na niego. Spełnia on rolę stabilizującą kk. podudzia podlegające siłom rozciągania na skutek pracy stawu skokowego i jest amortyzatorem dla sił generowanych przez mięśnie przyczepiające się w okolicy stawu kolanowego (m. dwugłowy uda, m. trójgłowy łydki, m. piszczelowy przedni i strzałkowe).[2] Dominujący kierunek ruchu w stawie kolanowym zachodzi w płaszczyźnie strzałkowej osiągając zakresy 140 - 0- 10 st. dla ruchu czynnego i 160 – 0 – 15 st. dla biernego, przy czym ograniczenie ruchu zgięcia powoduje styk tkanek miękkich łydki i uda na długo przed możliwym ryglowaniem kostnym stawu. Dla normalnego przebiegu faz chodu wymagany jest zakres ruchu 0-70 st. [3] Podczas ruchu zginania zachodzą jednocześnie dwie komponenty ruchu – ślizg i toczenie, co umożliwia wzajemny ruch k. udowej i piszczelowej w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej, zaś w odryglowanym stawie (pozycja zgięciowa) możliwy jest również ruch rotacyjny. W czasie ruchu zgięcia chwilowe centrum rotacji, a więc punkt styku powierzchni stawowych kłykci przemieszcza się w kierunku tylnym, toteż w pełnym zgięciu k. piszczelowa wysuwa się znacząco ku przodowi, co ułatwia tylne pochylenie powierzchni stawowych k. piszczelowej pod kątem 7-10 st. Zapobiega to przytrzaskiwaniu tkanek miękkich tylnego przedziału stawu i przedwczesnemu kontaktowi tylnej krawędzi k. piszczelowej z k. udową. Dzięki specjalnemu ukształtowaniu kłykci udowych, a więc zaokrągleniu na powierzchni tylnej poza strefą obciążania w kształcie ewoluty (spirala Archimedesa), w pozycji zbliżania się do pełnego zgięcia maleje komponenta toczenia i narasta komponenta ślizgu powierzchni stawowych. Zwiększa się również możliwość rotacji podudzia względem uda, osiągając zakres 30 st. rotacji wewnętrznej i do 45 st. rotacji zewnętrznej, rosnąc proporcjonalnie ze zgięciem od pozycji 30 st. W pozycji pełnego wyprostu zachodzi tzw. mechanizm ryglowania stawu z nieznaczną rotacją zewnętrzną (screw home mechanizm) spowodowany większą powierzchnią kłykcia przyśrodkowego k. piszczelowej niż bocznego i co za tym idzie dłuższą drogą do zakończenia ruchu wyprostu. Uniemożliwia to rotację podudzia w wyproście, ale za cenę maksymalnej stabilności stawu podczas obciążania kończyny. Jednocześnie w tej pozycji cały aparat więzadłowo- torebkowy ulega napięciu. Siły obciążania chrząstki stawowej kłykci osiągają 3-krotną masę ciała podczas normalnego chodu i aż 4-krotną podczas biegania i wchodzenia na schody. Chrząstka stawowa na kłykciach udowych osiąga do 3 mm grubości, zaś na rzepce i bruździe międzykłykciowej nawet 5 mm (najgrubsza warstwa chrząstki stawowej w ciele) i jest chrząstką szklistą o typowej warstwowej budowie.
Rozpatrując budowę stawu kolanowego należy analizować jego 4 przedziały: przedni, tylny i 2 poboczne. Należy również brać pod uwagę, że sama jama stawowa wyścielana błoną maziową i zawierająca liczne zachyłki nie stanowi całości tego co od zewnątrz pokrywa torebka stawowa.
W przedziale przednim znajduje się aparat wyprostny stawu, na który składają się: dystalna część m. czworogłowego uda, rzepka, więzadło rzepki i troczki rzepki. W skład troczków wchodzą pasma pionowe i poziome, wśród których najważniejsze jest tzw. więzadło rzepkowo - udowe przyśrodkowe (medial patellofemoral ligament, MPFL), które przy kącie 20 st. zgięcia stawu przejmuje 60% sił destabilizujących rzepkę. Układ włókien tworzących poszczególne pasma aparatu wyprostnego jest nadzwyczaj skomplikowany. Część włókien troczków krzyżuje się na przedniej powierzchni rzepki przechodząc na stronę przeciwną, część włókien pasma biodrowo- piszczelowego wplata się w boczne troczki rzepki, podobnie więzadło poboczne przyśrodkowe i omięsna m. obszernego przyśrodkowego uczestniczą w tworzeniu troczka przyśrodkowego rzepki. W kierunku rzepki wędrują również więzadła łąkotkowo- rzepkowe wychodzące z przednich części obu łąkotek. Rzepka oddalając linię działania m. czworogłowego od osi obrotu stawu zapewnia odpowiednie ramię dźwigni dla mięśnia czworogłowego. Po usunięciu rzepki siła aparatu wyprostnego spada o 30%. Kąt jaki tworzą oś długa m. prostego uda i więzadło rzepki określany jest mianem kąta Q. Podczas skurczu m. czworogłowego wypadkowa boczna decyduje o bocznym ślizgu rzepki w czasie ruchu wyprostu. Radiologicznie kąt ten utworzony jest przez linie łączące kolec biodrowy przedni dolny, środek rzepki i guzowatość k. piszczelowej, jednak funkcjonalnie na jego wielkość ma kilka innych czynników m.in. przodopochylenie miednicy, rotacja wewnętrzna k. udowej zależna od kąta przodoskręcenia szyjki k. udowej, rotacja zewnętrzna k. podudzia zależna od pronacyjnego ustawienia stopy i koślawości stępu, stan napięcia pasma biodrowo- piszczelowego, a także sama siła m. obszernego przyśrodkowego kontrującego składową bocznego przemieszczenia rzepki. Wartość kąta Q zmienia się również w zależności od tego czy mierzony jest w wyproście czy też w zgięciu. W wyproście wartości te wynoszą: średnio 13 st. dla mężczyzn i 18 st. dla kobiet, a w zgięciu 8 st. niezależnie od płci. [4]
W części nadrzepkowej przedział przedni zawiera zachyłek nadrzepkowy wypełniony zazwyczaj niewielką ilością płynu stawowego i maziówki oraz leżący pod nią szczątkowy m. stawowy kolana, który zapobiega deformacji zachyłka podczas ruchu zgięcia stawu. W zachyłku tym najczęściej lokalizuje się wysięk zapalny, przerosty błony maziowej w chorobach autoimmunologicznych, tam również znajdujemy ciała wolne. Swobodny ślizg ścian zachyłka jest jednym z warunków uzyskania pełnego zgięcia w stawie kolanowym. W obecności zrostów ścian zachyłka, znacznych rozrostów błony maziowej, czy obecności wysięku deficyt zgięcia ma charakter miękkiego oporu pod koniec ruchu. Przedrzepkowo położona jest kaletka podskórna, która w normalnych warunkach pozwala na swobodny ruch skóry wobec powierzchni ...
