همه چیز درباره مفصل زانو

مفصل زانو به عنوان بزرگترین مفصل بدن شناخته می‌شود. این مفصل یک ساختار پیچیده است که علاوه بر حرکات خم شدن و دراز شدن، حرکات چرخشی نیز انجام می‌دهد. این مفصل از ترکیب سه استخوان اصلی تشکیل شده است: استخوان ران، نی بالایی، و کشکک.

زانو نسبت به مفصل ران کم عمق است و برای تقویت و پایداری آن، رباط‌های نسبتاً قوی استخوان‌ها را به یکدیگر وصل می‌کنند. در واقع، پایداری این مفصل به نسوج نرم اطراف مفصل بیشتر وابسته است. در حین راه رفتن، نیرویی معادل ۱.۵ برابر وزن بدن به زانو وارد می‌شود. و در حین صعود و نزول از پله، این مقدار به ۴-۳ برابر وزن بدن افزایش می‌یابد. این مقدار به ۸ برابر وزن بدن در حین نشستن با دو زانو افزایش می‌یابد.

آناتومی استخوان و مفاصل زانو

زانو از ترکیب سه استخوان به وجود آمده است. استخوان‌های مهم‌ترین تشکیل‌دهندگان زانو هستند؛ قسمت پایینی استخوان ران در بالا و قسمت بالایی استخوان تیبیا در پایین.

در قسمت جلویین، استخوان کشکک یا پاتلا در نزدیکی قسمت پایینی استخوان ران قرار دارد. همچنین، استخوان نازک فیبولا در کنار استخوان تیبیا واقع شده است. به عبارت دیگر، زانو در واقع دو مفصل دارد:

1. مفصل تیبیوفمورال (Tibiofemoral Joint): این مفصل از ترکیب استخوان ران و تیبیا به وجود می‌آید.
2. مفصل پاتلوفمورال (Patellofemoral Joint): این مفصل از ترکیب استخوان کشکک و ران ساخته شده و در قسمت جلویی زانو قرار دارد.

بیماری های شایع زانو

در ادامه، تعدادی از مشکلات و بیماری‌های مختلف که ممکن است با ساختار آناتومی زانو مرتبط باشند، فهرست شده‌اند:

آسیب به رباط صلیبی قدامی	صدمه به رباط جانبی بیرونی	آسیب به رباط جانبی داخلی
آسیب به رباط صلیبی خلفی	مشکلات منیسک	کشش عضلات چهارسر ران
عضله چهارسر ران	شکستگی کشکک	شکستگی‌ های صفحه تیبیا
شکستگی استخوان ران	شکستگی استخوان تیبیا	مشکلات غضروف مفصلی
کندرومالاسی کشکک	شکستگی استخوان ران	تنش همسترینگ
سندرم نوار Iliotibial	سندرم Sinding Larsen Johansson	آرتروز زانو
بورسیت زانو	استئوکندریت دیسکان زانو	سندرم پلیکا
کشش عضلات چهارسر ران	تندونیت کشکک	بورسیت پس آنسرینوس

ساختار آناتومی زانو

زانو یکی از مهمترین مفاصل بدن انسان است و از نظر آناتومیکی دارای ساختار پیچیده‌ای است. زانو از ترکیب سه استخوان اصلی تشکیل شده است: نخچه (فمور)، ساق پای بالا (تیبیا) و ساق پای پایین (فیبولا). دو استخوان اصلی که به شکل مستقیم در تشکیل مفصل زانو دخیل هستند عبارتند از:

1. نخچه (فمور): نخچه استخوان فمور (بازوی ران) است که به قسمت بالایی اندام تحتانی مرتبط می‌شود و در ایجاد مفصل زانو نقش دارد. این استخوان دارای سه قسمت اصلی به نامهای استخوان نخچه، گونه فمور و قاعده فمور است.
2. ساق پای بالا (تیبیا): تیبیا یا ساق پای بالا، استخوان اصلی دوم در مفصل زانو است و به ساق پای بالا متصل می‌شود. تیبیا از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: شین تیبیا و گونه تیبیا.

به علاوه، مفصل زانو دارای کپسول مفصلی (کپسول زانو) نیز است که از بافت‌های لیگامانت‌ها و تاندون‌ها تشکیل شده و مفصل را احاطه می‌کند. این کپسول مفصلی به استحکام و پایداری مفصل زانو کمک می‌کند.

همچنین، مفصل زانو دارای غضروف‌های مفصلی (غضروف زانو) است که در سطح نخچه و تیبیا قرار دارند و به عنوان تخته لغزشی برای حرکت‌های زانو عمل می‌کنند.

در کل، مفصل زانو یک مفصل مرکب بسیار پیچیده است که از نظر آناتومیکی بسیار مهم است و برای انجام حرکات پیچیده مانند خم شدن و دراز شدن پاها، راه رفتن و دویدن بسیار اساسی می‌باشد.

سطوح مفصلی

سطوح مفصلی به نقاط تماس استخوان‌های مختلف در یک مفصل اطلاق می‌شود. این سطوح تماس بین استخوان‌ها به منظور ایجاد حرکت در مفصل و تخته لغزشی برای استخوان‌ها خدمت می‌کنند. هر مفصل دارای مجموعه‌ای از سطوح مفصلی است که بر اساس شکل و ویژگی‌های خاص خود متفاوت است.

در مفصل‌ها، سه نوع سطح مفصلی اصلی وجود دارد:

1. سطح مفصلی صاف (Flat Articular Surface): در این نوع سطح مفصلی، استخوان‌ها دارای سطوح صاف و تخت هستند که به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع مفاصل معمولاً حرکت محدودی دارند و به عنوان مثال، مفصل میان استخوان‌های تیبیا و فیبولا در زانو دارای سطوح مفصلی صاف هستند.
2. سطح مفصلی حلقه‌ای (Hyaline Cartilage): در این نوع سطح مفصلی، استفاده از غضروف هیالین در سطوح مفصلی ایجاد می‌شود. این نوع سطح مفصلی به استخوان‌ها اجازه می‌دهد تا به طور نرم و بی‌صدا یکدیگر روی یکدیگر لغزش کنند و حرکت کنند. مثالی از این نوع مفصل، مفصل زانو است که دارای سطح مفصلی حلقه‌ای با غضروف هیالین می‌باشد.
3. سطح مفصلی مخروطی یا گیرا (Ball and Socket): در این نوع سطح مفصلی، یک استخوان دارای سطح مفصلی گیرا به شکل مخروطی است و به استخوان دیگری با سطح مفصلی توافقی و حفره‌ای متصل می‌شود. این نوع مفصل به استخوان‌ها امکان حرکت در بیشتر جهات را می‌دهد. مثالی از این نوع مفصل، مفصل شانه است که دارای استخوان فامور (آرنج) با سطح مفصلی مخروطی و استخوان لگندر (شانه) با سطح مفصلی حفره‌ای می‌باشد.

ساختار و نوع سطح مفصلی در هر مفصل بستگی به نوع حرکت موردنیاز و وظیفه آن مفصل دارد.

منیسک در آناتومی زانو  

منیسک‌ها (Menisci) در آناتومی زانو بسیار مهم هستند و به عنوان دو ساختار نرمی به شکل نیم‌ماهه در داخل مفصل زانو واقع شده‌اند. این ساختارها در زیر سطح سطح مفصلی زانو قرار دارند و از غضروف پیشانی تیبیا (تخته لغزشی در قسمت بالایی استخوان تیبیا) می‌باشند.

ویژگی‌های منیسک‌ها در زانو به شرح زیر است:

1. شکل و ساختار: منیسک‌ها به شکل نیم‌ماهه یا نصف دایره هستند و دو عدد منیسک در هر مفصل زانو وجود دارد؛ یکی در سمت داخلی (مدیال) و دیگری در سمت خارجی (لاترال). این ساختارها از غضروف هیالین تشکیل شده و به عنوان تخته لغزشی برای استخوان‌های فمور (نخچه) و تیبیا عمل می‌کنند.
2. وظیفه: منیسک‌ها به عنوان تخته لغزشی و آمرژه در مفصل زانو عمل می‌کنند. آنها از غضروف هیالین متراکم ساخته شده‌اند و به عنوان نرم‌ترین ساختارهای مفصلی در مفصل زانو عمل می‌کنند. وظیفه منیسک‌ها شامل توزیع فشار و بار به تساوی در مفصل زانو، افزایش پایداری مفصل، جذب شوک‌های ناشی از حرکات و فشارهای نیرویی است.
3. تغییر شکل: منیسک‌ها از شکل‌پذیری محدودی برخوردار هستند و این توانایی به آنها اجازه می‌دهد که به شکل تخته لغزشی در مفصل زانو تطابق پیدا کنند و به عنوان محافظت‌کننده و تخته لغزشی در حین حرکت‌های زانو عمل کنند.

منیسک‌ها باعث افزایش پایداری و کارایی مفصل زانو می‌شوند و در محافظت از غضروف مفصلی و جلوگیری از آسیب به استخوان‌ها و بافت‌های مفصلی نقش دارند. آسیب به منیسک‌ها می‌تواند منجر به مشکلات زانویی مانند درد، ورم، و محدودیت در حرکت‌های زانو شود.

عناصر نگهدارنده زانو

رباط جانبی داخلی یا لیگامان کلترال مدیال (Medial Collateral Ligament): این رباط به صورت یک نوار پهن بالا استخوان ران به استخوان تیبیا متصل می‌شود. وظیفه این رباط، جلوگیری از انحراف زانو و ساق به سمت خارج است و به طور کلی از انحراف زانو جلوگیری می‌کند.

رباط جانبی خارجی یا لیگامان کلترال لترال (Lateral Collateral Ligament): این رباط بالا استخوان ران را به سر استخوان فیبولا متصل می‌کند. وظیفه این رباط، جلوگیری از انحراف زانو و ساق به سمت داخل است و به طور کلی از انحراف زانو به داخل جلوگیری می‌کند. 

رباط متقاطع پشتی یا خلفی (Posterior Cruciate Ligament یا PCL): این رباط در پشت رباط ACL واقع شده و از لغزش تیبیا به سمت عقب جلوگیری می‌کند. این رباط از استخوان ران شروع می‌شود و به ناحیه پشتی تیبیا متصل می‌شود.

رباط متقاطع قدامی یا جلویی (Anterior Cruciate Ligament یا ACL): این رباط در جلوی PCL و در داخل زانو قرار داشته و از لغزش به جلو جلوگیری می‌کند. رباط متقاطع قدامی در بالا به استخوان ران می‌چسبد و در پایین به ناحیه جلویی تیبیا متصل می‌شود.

این دو رباط با هم همکاری کرده و از لغزش استخوان‌های فیبولا و تیبیا به یکدیگر به سمت جلو یا عقب جلوگیری می‌کنند. این چهار رباط از جمله مهمترین عوامل حفظ پایداری مفصل زانو هستند.

بورس‌ها: این کیسه‌ها که لایه‌ای از سلول‌های سینوویال را دارند، به مفاصل زانو پوشش می‌دهند. این کیسه‌ها شبیه به یک کیسه نازک پلاستیکی هستند که دارای مایع لغزشی در داخل آن هستند. دو سطح رویی و زیرین این کیسه‌ها به راحتی روی یکدیگر لغزش می‌یابند و این امکان را فراهم می‌کنند که بافت‌های موجود در دو طرف کیسه به راحتی حرکت کنند.

منیسک های زانو :

میان استخوان ران و تیبیا، دو ساختار نیمه حلقوی به نام منیسک (Meniscus) واقع شده‌اند. این منیسک‌ها از جنس فیبروکارتیلاژ (Fibrocartilage) هستند، به معنای مشابهت با غضروف و رباط.

یکی از منیسک‌ها بر روی نیمه خارجی پلاتوی تیبیا قرار دارد و به آن منیسک خارجی یا لترال (Lateral Meniscus) می‌گویند. این منیسک خارجی شکل قرصی دارد، که سطح پایینی آن که روی پلاتوی تیبیا قرار دارد، صاف است و سطح بالایی آن که در زیر کندیل خارجی ران قرار دارد، مقعر است.

منیسک دیگر یعنی منیسک داخلی (Medial Meniscus) بر روی نیمه داخلی پلاتوی تیبیا واقع شده و به شکل یک نعل اسب شناخته می‌شود. نعل آن در طرف رباط‌ های صلیبی واقع شده و به طرف باز نعل می‌پیوندد.

مقاله پیشنهادی: قیمت پروتز زانو آمریکایی ۱۴۰۲

مهمترین وظایف منیسک عبارتند از:

1. با ایجاد یک سطح مقعر در بالای پلاتوی تیبیا که کندیل‌های ران در آن قرار می‌گیرند، به نوعی از جلوی حرکات و لغزش جانبی کندیل‌ها جلوگیری شده و پایداری زانو افزایش می‌یابد.
2. منیسک‌ها از جنسی ارتجاعی هستند و مانند یک بالشتک یا یک فنر بین دو استخوان قرار دارند. آنها نیروهای ضربه‌ای که به مفصل زانو وارد می‌شود را جذب می‌کنند؛ به عبارت دیگر، منیسک‌ها عمل می‌کنند وظیفه جذب شوک و ضربه را دارند.
3. منیسک‌ها نیرو را به طور یکنواخت بر روی غضروف پلاتوی تیبیا پخش می‌کنند.
4. منیسک‌ها نقش در تغذیه غضروف دارند.

حاشیه بیرونی منیسک‌ها دارای رگ‌های خونی است و در صورت پاره شدن، قابلیت ترمیم دارند و به عنوان “ناحیه قرمز” شناخته می‌شوند. قسمت‌های داخلی تر منیسک‌ها رگ خونی ندارند و تغذیه آنها از طریق انتشار مواد از مایع مفصلی صورت می‌گیرد. این قسمت از منیسک‌ها در صورت پاره شدن، قابلیت ترمیم ندارد و به عنوان “ناحیه سفید” شناخته می‌شود.

عضلات اطراف زانو

عضلات نقش مهمی در پایداری زانو ایفا می‌کنند و شامل دو دسته عضله هستند: عضلات چهارسر در جلو و عضلات هم استرینگ در پشت زانو که عبارتند از عضلات بای‌سپتیس در بخش مدیال.

استخوان کشکک به عنوان یک استخوان کنجدی در تاندون کشککی واقع شده و تقویت عضلات چهارسر و افزایش قوای آنها را تسهیل می‌کند. حرکات اساسی زانو شامل خم شدن (135 درجه) و راست شدن (صفر درجه) هستند.

عضلات چهارسر یا کوادری‌سپتیس در جلوی استخوان ران قرار دارند و توسط تاندون کشککی به لبه بالایی استخوان کشکک متصل می‌شوند.

همچنین، از لبه پایینی کشکک، یک باند فیبروس محکم به نام تاندون کشکک یا پاتلر (Patellar Tendon) خارج می‌شود و به یک برجستگی در قسمت بالایی و جلویی استخوان تیبیا به نام توبروزیته تیبا می‌چسبد.

تاندون چهارسر به همراه کشکک و تاندون کشکک با انقباض عضله چهارسر به بالا حرکت کرده و زانو را صاف می‌کند. استخوان کشکک نیز وظیفه دارد که با افزایش فاصله تاندون چهارسر از مفصل زانو، مانند یک اهرم، نیروی عضله چهارسر را افزایش دهد. همچنین، با انقباض عضله چهارسر، کشکک در داخل شیار بین دو کندیل به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند.

اتصال عضلات چهارسر به پایین تنها از طریق تاندون چهارسر نیست؛ به علاوه، در دو طرف تاندون چهارسر، پرده‌های بافتی محکمی وجود دارند که از زیر عضله چهارسر خارج می‌شوند. این پرده‌ها در واقع تمدید تاندون چهارسر به سمت داخل و بیرون هستند و به آنها رتیناکولای کشکک یا پاتلر (Patellar Retinacula) می‌گویند. این پرده‌ها در دو طرف استخوان کشکک واقع شده‌اند.

بیومکانیک زانو

زانو یکی از مفاصل پیچیده بدن است که توزیع نیروها و نوع حرکاتی که در آن انجام می‌شود، تأثیر زیادی بر سلامت و بیماری‌های آن دارد. استخوان کشکک باعث می‌شود تا فاصله تاندون چهارسر از جلوی مفصل بیشتر شود و در نتیجه با ایجاد یک تکیه‌گاه، نیروی عضله چهارسر بر روی استخوان تیبیا افزایش یابد.

استخوان کشکک در شیاری که در سطح جلوی کندیل‌های استخوان ران واقع شده، بین دو کندیل است. در حین خم و راست شدن زانو، کشکک بر روی این شیار به سمت بالا و پایین حرکت می‌کند. اگر عمق این شیار کم باشد یا پرده‌های رتیناکولر دو طرف کشکک به درستی به آن متصل نشوند یا قدرت عضلات واستوس مدیالیس و لترالیس که به دو طرف کشکک متصل می‌شوند نامتعادل باشد، حرکات کشکک بر روی این شیار اینترکندیلر که به درستی انجام نشده و در اصطلاح به آن “مالترکینگ” استخوان کشکک می‌شود.

زانو حول محور عرضی که از دو کندیل ران عبور می‌کند، حرکات خم و راست شدن (فلکشن و اکستنشن) را انجام می‌دهد. همچنین، وقتی زانو خم شده است، می‌تواند حول محور طولی ساق حرکات چرخشی انجام دهد. حرکات چرخشی ران بر روی ساق، حرکت کندیل خارجی ران و منیسک خارجی زانو بر روی پلاتوی تیبیا است. حرکات خم و راست شدن زانو بر روی کندیل‌های ران به عنوان حرکت رول و گلاید روی منیسک‌ها انجام می‌شود.

بیشتر بخوانید: راهنمای کامل عمل تعویض مفصل زانو

محور عرضی حرکات خم و راست شدن زانو دقیقاً در نقطه‌ای است که رباط‌های متقاطع یکدیگر را قطع می‌کنند. این محور در حین خم شدن زانو به بالا و عقب تغییر مکان می‌دهد و این پدیده به علت تغییر در انحنای کندیل‌های ران است که در قسمت عقب کمتر از جلو قرار دارند. وقتی زانو صاف است یا در حالت اکستنشن قرار دارد، رباط‌های کلترال و قسمت قدامی رباط‌های متقاطع قدامی سفت و کشیده می‌شوند. هنگامی که زانو به صورت کاملاً صاف می‌شود، ران حدود 5 درجه به سمت تیبیا چرخش داخلی می‌کند و با خم شدن زانو، پلاتوی تیبیا در زیر کندیل‌های استخوان ران به سمت عقب می‌لغزد. بنابراین، حرکات خم و راست شدن زانو با هم اتفاق می‌افتند. زانو به طور طبیعی می‌تواند حدود 135 درجه خم شود و تا 0 درجه صاف شود.