Rola więzadeł krzyżowych podczas ruchu zgięcia i wyprostu stawu kolanowego

Biomechanika zgięcia oraz wyprostu stawu kolanowego, podlega zasadom ruchu toczenia oraz ślizgu kłykci kości udowej na plateau (powierzchni stawowej) kości piszczelowej. O ile łatwo jest zobrazować ruch toczenia kłykci kości udowej, pojawia się ważne pytanie w jaki sposób może mieć miejsce jakikolwiek ruch ślizgowy w/w struktur, w tak zwartym stawie? Możemy rozróżnić dwa mechanizmy, które zapewniają ślizg powierzchni stawowych w stawie udowo – piszczelowym: mechanizm aktywny oraz mechanizm pasywny.

I. Mechanizm aktywny

1. Ruch zgięcia stawu kolanowego : skurcz grupy mięśni kulszowo – goleniowych, które powodują ślizg kości piszczelowej w kierunku tylnym, czyli grzbietowym.
2. Ruch wyprostu stawu kolanowego: czynny skurcz mięśnia czworogłowego uda, który ze swojego dolnego przyczepu (guzowatość kości piszczelowej) „pociąga” kość piszczelową ku przodowi, w kierunku brzusznym.

II. Mechanizm pasywny, czyli bierny

Jeśli poddamy analizie ruchy zgięcia oraz wyprostu stawu kolanowego, przedstawione na modelu anatomicznym, pasywny mechanizm umożliwiający ślizg kłykci kości udowej stanowi znaczącą i kluczową składową spośród dwóch wymienionych powyżej. Więzadła krzyżowe „pociągają” z powrotem kłykcie kości udowej i powodują ich ślizg na plateau piszczeli w kierunku przeciwnym do ich komponenty toczenia.

Ruch zgięcia stawu kolanowego

Zacznijmy od sytuacji, w której staw kolanowy znajduje się w wyproście – pozycja nr I . Zakładając, że kłykcie kości udowej podczas ruchu zgięcia, jedynie toczyłyby się po plateau piszczeli, wówczas powinny znaleźć się w pozycji nr II (przerywana linia), zaś przyczep więzadła krzyżowego przedniego (ab) na kości udowej, oznaczony punktem b, powinien znaleźć się w punkcie b’ po przebyciu hipotetycznego dystansu bb’. Taka sytuacja doprowadziłaby do uszkodzenia ciągłości rogu tylnego łąkotki przyśrodkowej.

Jednak punkt b, może poruszać się jedynie po okręgu o środku a oraz promieniu ab (zakładamy, że więzadło jest nieelastyczne), w związku z tym prawdziwa droga punktu b, to nie droga bb’ ale bb’’, odnosząca się do pozycji nr III kłykci kości udowej. Właśnie ten kluczowy mechanizm, jest wynikiem prawidłowej funkcji więzadeł krzyżowych przednich, które podczas ruchu zgięcia, są stopniowo rekrutowane i pociągają z powrotem kłykcie kości udowej ku przodowi. Można więc powiedzieć, że podczas ruchu zgięcia stawu kolanowego, ACL powoduje ślizg kłykci kości udowej ku przodowi, podczas gdy te toczą się  w kierunku przeciwnym.

Wyprost stawu kolanowego

W tym przypadku taką samą rolę odgrywa więzadło krzyżowe tylne. Gdy kłykcie kości udowej toczą się z pozycji I do pozycji II, są pociągane z powrotem przez włókna PCL oznaczone jako cd, zaś droga przebyta przez punkt przyczepu więzadła na kości udowej c, to droga cc’’ przebyta po okręgu o ośrodku d oraz promieniu dc. Kłykcie kości udowej ślizgają się więc w kierunku tylnym o odległość f, aby osiągnąć pozycję nr III. Podczas ruchu wyprostu, PCL powoduje ruch ślizgu kłykci kości udowej ku tyłowi podczas gdy te, toczą się w kierunku przeciwnym – ku przodowi.