Biomecanica Articulatiei Femuro Patelare

Articulația genunchiului este cea mai mare articulație din corpul uman. Se încadrează în grupul articulațiilor bicondiliene, însă unii autori o consideră o trohlee.

Este o articulație specială deoarece, spre deosebire de alte articulații mari (articulația șoldului, articulația scapulohumerală), este mai puțin protejată de părți moi, fiind mult mai expusă factorilor nocivi din exterior. Din cauza faptului că este foarte solicitată în deplasare și susține toată greutatea corpului înafară de gambă și picior, apare o degenerare mai precoce a elementelor componente. Are implicații multiple în patologie, devenind sediul unor trumatisme și procese inflamatorii și tumorale.

2.1.1 Anatomia genunchiului

Articulația genunchiului este alcătuită din: suprafețele articulare, meniscurile intraarticulare, mijloacele de unire.

Suprafețele articulare:

Suprafața articulară a epifizei inferioare a femurului este reprezentată de cei doi condili femurali. Fiecare condil este orientat oblic, axul fiecăruria fiind orientat și el oblic și de sus in jos, din spațiul intercondilian spre fața cutanata; condilul median este mai proeminent, se afla pe un plan inferior fața de cel lateral și este mai îngust și mai lung decât condilul lateral. Diametrul transversal al epifizei femurale este mai mare în partea posterioară deoarece cei doi condili diverg din partea anterioară in partea posterioară. Aceștia sunt acoperiți de cartilaj hialin cu o grosime de 2-3 mm.

Partea posterioară a patelei, ce intră în contact cu celelalte suprafețe articulare, are o creastă verticală cu două suprafețe înclinate pe laturi.

Suprafața articulară a epifizei superioare a tibiei prezintă două cavități glenoide separate prin spina tibiei. Ca și cei doi condili femurali, cele două fose sunt acoperite de un cartilaj cu grosimea de 6-7 mm, fiind mai gros în partea centrală decât la periferie. Acest cartilaj are o elasticitate crescută și are rolul de a atenua șocurile din timpul deplasării.

Meniscurile intraarticulare sunt fibrocartilaje dezvoltate la nivelul suprafeței articulare tibiale. Ele sunt în număr de două și anume: meniscul lateral cu forma unui cerc incomplet și meniscul medial cu forma de semilună (O Extern; C Intern), fiind unite între ele prin ligamentul transvers al genunchiului. Acestea prezintă: o față superioară concavă ce corespunde suprafeței articulare femurale și o față inferioară plană ce corespunde cavitații glenoide a tibiei, o bază aderentă de capsula articulara, o creastă și două extremități numite coarne. Prin intermediul coarnelor se insera meniscurile pe platoul tibial.

Suprafețele articulare nu au o corespondență perfectă din cauza denivelărilor de la nivel osos, de aceea se dezvoltă fibrocartilaje semilunare cu rolul de a realiza o concordanță perfectă. Un rol foarte important il au ligamentele și mușchii de la nivelul genunchiului deoarece solidarizează articulația.

Mijloace de unire:

Capsula articulară este reprezentată de o membrană ce unește femurul, tibia și patela pe care se și insera. Este constituită în principal din fibre longitudinale, dar și transversale și oblice. Este mai puternică în partea posterioară deoarece este întărită de două calote fibroase și mai slabă anterior și lateral. Prezintă două orificii: unul anterior ce corespunde rotulei și unul posterior, la nivelul scobiturii intercondiliene, unde se unește cu ligamentele încrucisate. Capsula aderă la baza meniscurilor împarțindu-se într-o parte suprameniscală și una submeniscală. Se inseră pe femur, plecând de deasupra rotulei și coboară pe laturile condililor până ajunge sub epicondili, afundându-se în fosa intercondiliană; aici se confundă cu ligamentele încrucișate. Inserția capsulei se realizează la 2-5 mm sub cartilajul articular și nu cuprinde articulația tibioperoneală.

Capsula este întărita de o serie se formațiuni aponevrotice. De la suprafață spre profunzime, sunt:

a) Fascia genunchiului reprezintă tendonul mușchiului tensor al fasciei lata. Se continuă superior cu fascia femurală, iar inferior cu fascia crurală;

b) Expansiunea cvadricipitală este o bandă aponevrotică care provine din tendoanele mușchilor drept anterior și vaști. Trece prin fața articulației, fără să adere la patelă.

c) Aripioarele rotulei sunt două lame fibroase: medială și laterală. Pleacă de pe marginile rotulei către condilii femurali corespunzători.

Ligamentul patelar este o formațiune fibroasă cu lungimea de 5-6 cm și lațimea de 2-3 cm situată în fața articulației. Are forma de triunghi cu baza drept inserție pe vârful patelei, iar prin vârf se inseră inferior pe tuberozitatea tibiei. Între el și tibie este bursa pretibială și deasupra ei se afla corpul adipos infrapatelar. Acest ligament este considerat tendonul terminal al cvadricepsului și se poate vedea și palpa sub piele.

Ligamentul posterior este așezat ca o punte peste scobitura intercondiliană și este format din trei părți: una mijlocie și două laterale-calotele fibroase. Se mai găsesc două formațiuni cunoscute sub numele de ligamentul popliteu oblic, care este de fapt tendonul recurent al mușchiului semimenbranos și ligamentul popliteu arcuat cu două brațe printre care trece mușchiul popliteu.

Ligamentele incrucișate ( anterior și posterior ) sunt situate profund și posterior în fosa intercondiliană. Se insera pe suprafața intercondiliană a femurului și suprafața intercondiliană a tibiei.

Ligamentele colaterale au rolul de a stabiliza genunchiul in extensie:

Ligamentul colateral fibular se inseră superior pe epicondilul lateral al femurului, iar inferior pe partea antero-laterală a tibiei;

Ligamentul colateral tibial este o formațiune fibroasă ce se confundă cu capsula. Se inseră superior pe epicondilul medial al femurului, iar inferior pe fața medială a tibiei.

Sinoviala genunchiului este cea mai complexă dintre seroasele articulare, oferind o suprafață mare pentru resorbția toxinelor în inflamații. Ea se inseră la periferia suprafețelor articulare: femurală, patelară, tibială și a meniscurilor, formând astfel un compartiment submeniscal și unul suprameniscal de întindere inegală. Sinoviala trimite sub musculatura cvadricepsului o prelungire numită bursa suprapatelara sau fundul de sac; pe ea se prind fascicule musculare ce formează mușchiul subcrural. Fundul de sac comunică cu sinoviala si rămâne independent formând bursa sinovială cu rol în alunecarea mușchiului cvadriceps.

Musculatura genunchiului:

Flexori: biceps femural, semimembranos, iar accesori sunt semitendinos, gemeni, soleus, croitor;

Extensori: cvadriceps și tensor al fasciei lata;

Rotator extern: biceps femural;

Rotatori interni: semimembranos, popliteu, semitendinos, drept intern și croitor.

Vascularizația genunchiului este dată de ramurile articulare din artera poplitee, anastomatica mare din artera femurală și recurenta tibială anterioară din artera tibială anterioară.

Inervația genunchiului este asigurată de ramuri din nervii: sciatic popliteu intern și extern, obturator și crural.

2.1.2 Biomecanica genunchiului

A. Biomecanica articulației femuro-tibiale

Articulația femuro-tibială este o articulație cu un singur grad de libertate, de aceea realizează două mișcari pricipale: fexia și extensia. La acestea se mai adaugă alte mișcări secundare precum: rotația internă și rotația externă, mișcările de lateralitate.

Mișcările de flexie și extensie se execută în plan sagital, însă nu se realizează într-un ax fix din cauza formei volute a condililor femurali. Cele active au o amplitudine medie de 135˚, iar cele pasive de 150˚.

Când membrul inferior lucrează în lanț cinematic deschis,articulația femuro-tibială acționează ca o pârghie de gradul III, iar atunci când membrul inferior lucrează în lanț cinematic închis, acționează ca o pârghie de gradul I.

Segmentele articulare se deplasează în funcție de modul de acțiune a membrului inferior și anume: când membrul lucrează în lanț cinematic deschis femurul rămâne fix, tibia alunecă pe el; când lucrează în lanț cinematic închis ramane tibia fixă și alunecă femurul pe ea.

Flexia este mișcarea prin care fața posterioară a gambei se apropie de fața posterioară a coapsei. Începutul mișcarii de flexie se face prin rostogolire și se termină cu rotație pe loc. În momentul în care flexia ajunge la 70˚, asociază o rotație internă de până la 20˚ amplitudine. Principalii flexori ai genunchiului sunt bicepsul femural și semimembranosul, la care se asociază semitendinosul, gemenii, soleus și croitor.

Extensia este mișcarea prin care fața posterioară a gambei se depărtează de fața posterioară a coapsei. Mișcarea incepe prin rotația extremității femurale, rostogolirea sa pe platoul tibial, până la alinierea axelor celor două segmente ale membrului inferior (gamba și coapsa). Este asociată și o rotație internă a gambei. Extensia este limitată de ligamentele incrucișate, ligamentele colaterale și ischiogambierii. În extensie completă nu mai este nevoie de forță musculară deoarece se realizează o „înzăvorâre” a articulației. Mușchii extensori ai genunchiului sunt cvadricepsul și tensorul fasciei lata, realizând împreună cu tendonul cvadricepsului, rotula, aripioarele rotuliene și tendonul rotulian „aparatul complex de extensie al genunchiului”. Extensorii au o forță de acțiune mai mare dacât a flexorilor deoarece sunt mușchi antigravitaționali.

Mișcările de rotație internă-externă se realizează în jurul unui ax vertical care trece prin centrul spinelor tibiale. Rotația maximă activă are o amplitudine de 15-20˚, iar cea pasivă ajunge la 35-40˚.

Mușchiul rotator extern este bicepsul femural, iar rotatorii interni sunt reprezentați de semimembranos, popliteu, semitendinos, drept intern și croitor. Musculatura rotatoare internă este mai bine reprezentată decât cea externă, deoarece rotația internă este o mișcare obișnuită asociată flexiei.

Mișcările de lateralitate sunt limitate de ligamentele colaterale; acestea sunt puse în tensiune maximă în extensie, în flexie se relaxează doar ligamentul colateral extern, iar în semiflexie sunt relaxate total ambele ligamente.

Deplasările înainte-înapoi ale platoului tibial pe condilii femurali sunt limitate de ligamentele încrucișate. Ligamentul încrucișat anterior limitează deplasarea înainte, iar cel posterior limitează deplasarea înapoi.

B. Biomecanica meniscurilor

Chiar dacă meniscurile sunt solidare cu tibia, ele se deplasează în flexie dinainte-înapoi, apropiindu-se posterior între ele. În extensie se deplasează în sens invers, atingând marginile anterioare ale platoului tibial și departându-se ușor între ele. Fața de condilii femurali, se mai deplasează odată cu platoul tibial, situându-se mereu de partea care suportă mereu presiunea condililor femurali: în flexie condilii alunecă înapoi împingând meniscurile înapoia lor; în extensie condilii alunecă înainte împingând meniscurile înaintea lor.

În timpul mișcării de rotație internă partea anterioară a meniscului medial urmează traseul capsulei, la care aderă și se deplasează dinapoi-înainte și dinăuntru-înafară, iar partea posterioară a sa este împinsă înapoi de condilul femural, rezultând o întindere puternică a meniscului. În timpul rotației externe meniscul lateral suferă o deplasare asemănătoare, însă în sens invers.

Biomecanica articulației femuro-patelare