Polvinivel – art. genus
Nivelen rakenne, eri osat ja toiminta
Polvinivel (art. genus) on pinta-alaltaan ihmisen suurin nivel, ja sen pinnallisen sijainnin ansiosta se on helposti palpoitavissa. Nivelen muodostavat sääriluu, reisiluu ja polvilumpio, jotka yhdessä muodostavat kohtuullisen monimutkaisen rakenteen. Polvinivel on varsin altis erilaisille ongelmille, joten sen anatomian ymmärtäminen on tärkeää terveydenhuollon ammattilaisille.
Polvinivel koostuu kahdesta pääasiallisesta osasta: sääri-reisiluunivelestä ja polvilumpio-reisiluunivelestä.
Sääri-reisiluunivel (art. tibiofemoralis) muodostuu reisiluun kahden kuperan nivelnastan ja sääriluun kahden koveran nivelnastan välille. Molempien luiden nivelnastat voidaan jakaa lateraaliseen ja mediaaliseen puoleen, ja ne ovat keskenään hieman epäsymmetriset. Reisiluun nivelnastat kaartuvat eteen- ja taaksepäin, muodostaen laajan nivelpinnan sagittaalitasossa. Polven ollessa ojennettuna nivelpintojen kontakti on suurimmillaan, kun taas koukistettuna kontaktipinta pienenee. Tässä nivelessä tapahtuvat polvinivelen koukistus- ja ojennusliikkeet, ja koukistuksen aikana myös luiden keskinäiset kiertoliikkeet ovat mahdollisia.
Polvilumpio-reisiluunivel (art. patellofemoralis), jota kutsutaan usein patellofemoraaliniveleksi, muodostuu polvilumpion nivelpinnan (facies articularis) ja reisiluun polvilumpiopinnan (facies patellaris femoris) välille. Reisiluun nivelpinnan muodostavat eteenpäin kaartuvat ja toisiinsa yhtyvät nivelnastat. Polvilumpio muodostaa reisiluun kanssa liukunivelen ja on tärkeä osa polvinivelen toimintaa, sillä se välittää nelipäisen reisilihaksen voimaa sääriluuhun.
On huomionarvoista, että jalan pitkistä luista ainoastaan sääriluu ja reisiluu osallistuvat polvinivelen muodostamiseen. Pohjeluu ei siis ole osa tämän nivelen rakennetta. Polvinivelen luut eivät yksinään muodosta erityisen vakaata rakennetta, joten nivelen vakaus riippuu suurelta osin ympäröivistä sidekudosrakenteista ja polven yli kulkevista lihaksista. Lihaksista erityisen merkittävä on nelipäinen reisilihas (m. quadriceps femoris), joka tukee polven toimintaa ja vakautta huomattavasti.
Nivelkapseli ja nivelsiteet
Polvinivelen nivelkapseli on rakenteeltaan vaihtelevan paksuinen. Yläosastaan se kiinnittyy reisiluun takapinnan alaosaan, sulkien sisäänsä reisiluun nivelnastat ja niiden välisen kuopan (fossa intercondylaris). Alaosastaan nivelkapseli kiinnittyy sääriluun nivelnastoihin. Etupuolella osa nivelkapselin ulommasta sidekudoskerroksesta (membrana fibrosa) korvautuu polvilumpiolla ja siihen liittyvillä sidekudosrakenteilla, kuten nelipäisen reisilihaksen jänteellä, polvilumpiojänteellä (lig. patellae) sekä polven pidäkesiteillä (retinacula patellae).
Nivelkapseliin kiinnittyvät myös monet polvinivelen yli kulkevat lihakset, jotka vahvistavat ja vakauttavat sitä. Takaa nivelkapseliin kiinnittyvät kaksoiskantalihas (m. gastrocnemius), polvitaivelihas (m. popliteus) ja puolikalvoinen lihas (m. semimembranosus). Etupuolelta nivelkapselin toimintaa ja vakautta tukevat nelipäinen reisilihas (m. quadriceps femoris) sekä polven nivellihas (m. articularis genus).
Nivelkapselin sisäiset rakenteet
Polven nivelkierukat
Polvinivelen toimintaa tukevat kaksi rustoista nivelkierukkaa, jotka toimivat luisia rakenteita yhteen sovittavina pehmytkudosrakenteina. Ulompi nivelkierukka (meniscus lateralis) ja sisempi nivelkierukka (meniscus medialis) ovat karkeasti C-kirjaimen muotoisia ja kapenevat kiilamaisesti kohti polvinivelen keskiosaa, mikä syventää sääriluun nivelpintaa. Ulompi nivelkierukka on hieman pienempi ja liikkuvampi kuin sisempi, joka on kiinteämmin kiinnittynyt sääriluuhun.
Nivelkierukoiden tehtävä on lisäksi jakaa polviniveleen kohdistuvaa painetta sekä vähentää tärähdysten ja iskujen voimaa. Kierukoiden alapinta mukautuu sääriluun nivelpintojen muotoon, kun taas niiden yläpinta myötäilee reisiluun nivelpintojen muotoa. Polven liikkeiden aikana kierukoiden muoto muuttuu hieman, mikä parantaa nivelen pintojen yhteensopivuutta ja polven toimintaa.
Nivelkierukat kiinnittyvät sääriluun nivelnastojen väliseen väliharjuun (eminentia intercondylaris), ja niiden etukärkiä yhdistää polven poikittaisside (lig. transversum genus). Reunoiltaan nivelkierukat kiinnittyvät nivelkapseliin, mikä altistaa niitä vaurioille erityisesti polven vääntö- tai iskuvammojen yhteydessä.
Akuuteissa vammoissa sisemmän nivelkierukan vauriot ovat yleisempiä kuin ulomman kierukan. Tämä johtuu sisemmän kierukan tiukemmasta kiinnityksestä nivelkapseliin, mikä vähentää sen liikkuvuutta. Sisemmän nivelkierukan vauriot voivat esiintyä yhdessä polven sisemmän sivusiteen ja eturistisiteen vammojen kanssa, mikä tunnetaan nimellä “unhappy triad”.
Polven ristisiteet
Polven nivelkapselin sisäpuolella sijaitsevat kaksi ristisidettä: eturistiside (lig. cruciatum anterius, ACL) ja takaristiside (lig. cruciatum posterius, PCL). Ne kulkevat nimensä mukaisesti ristiin ja estävät sääriluun liiallista etu- ja takasuuntaista liukumista suhteessa reisiluuhun.
Eturistiside, joka on näistä kahdesta heikompi, lähtee sääriluun nivelnastojen etummaiselta välialueelta (area intercondylaris anterior). Se kulkee taaksepäin, ulospäin ja ylöspäin kiinnittyen reisiluun ulkonivelnastan sisäreunaan. Takaristiside on puolestaan vahvempi ja lähtee nivelnastojen takimmaiselta välialueelta (area intercondylaris posterior). Se kulkee eteenpäin ja viistosti ylöspäin kiinnittyen reisiluun sisänivelnastan lateraalireunaan lähellä nivelnastojen välikuoppaa (fossa intercondylaris).
Ristisiteet ovat olennaisia polvinivelen stabilaattoreita, erityisesti haastavissa liikkeissä, kuten alamäkijuoksussa. Polven koukistamisen aikana ne estävät sääriluun ja reisiluun nivelpintojen liiallista erkaantumista, mikä varmistaa nivelen toiminnallisen vakauden. Lisäksi ristisiteiden kiertyminen toisiinsa nähden rajoittaa polven sisäkiertoliikettä.
Nivelkapselin ulkoiset rakenteet
Polven sivusiteet
Polviniveltä tukevat molemmilla sivuilla sijaitsevat sivusiteet: ulompi sivuside (lig. collaterale laterale/fibulare, LCL) ja sisempi sivuside (lig. collaterale mediale/tibiale, MCL). Sivusiteet stabiloivat polviniveltä, estäen erityisesti liialliset sivuttaissuuntaiset liikkeet. Ne sallivat kuitenkin laajan koukistus- ja ojennusliikkuvuuden, joka mahdollistaa esimerkiksi juoksemisen.
Sisempi sivuside on litteä ja vahva nivelkapselin paksuuntunut osa polven sisäsyrjällä. Se lähtee reisiluun sisäsivunastasta (epicondylus medialis femoris) ja kiinnittyy sääriluun mediaaliseen yläosaan, sisänivelnastaan ja sen alapuolelle. Lisäksi sisemmällä sivusiteellä on keskiosastaan yhteys polven sisempään nivelkierukkaan.
Ulompi sivuside on puolestaan pyöreämpi ja sijaitsee erillään polven nivelkapselista. Se lähtee reisiluun ulkosivunastasta (epicondylus lateralis femoris) ja kiinnittyy pohjeluun päähän (caput fibulae). Ulompi sivuside on liikkuvampi ja vahvempi kuin sisempi sivuside, mikä tekee siitä kestävämmän polven vääntötilanteissa.
Polvinivelen ollessa suorana sivusiteet kiristyvät reisiluun nivelnastojen muodon vuoksi. Tämä kiristyminen lisää nivelen passiivista tukea ja mahdollistaa polven vakaan asennon esimerkiksi seisoma-asennossa. Polven koukistamisen aikana sivusiteet löystyvät, mikä sallii polven kiertoliikkeet eli sääriluun kiertymisen suhteessa reisiluuhun.
Muut nivelsiteet ja sidekudokset
Edellä mainittujen lisäksi polviniveltä tukevat useat muut sidekudosrakenteet, jotka täydentävät niiden tarjoamaa vakautta ja toiminnallisuutta.
Etupuolen tukirakenteita
Polvinivelen etupuolella toimintaa tukee lumpiojänne (lig. patellae), josta puhutaan yleensä patellaligamenttinä. Se alkaa polvilumpion kärjestä (apex patellae) ja kiinnittyy sääriluun kyhmyyn (tuberositas tibiae). Tämä vahva rakenne toimii nelipäisen reisilihaksen (m. quadriceps femoris) voimanvälittäjänä sääriluuhun.
Polvilumpion molemmin puolin sijaitsevat nivelkapselia vahvistavat pidekesiteet: ulompi pidäkeside (retinaculum patellae laterale) ja sisempi pidäkeside (retinaculum patellae mediale). Näillä siteillä on keskeinen rooli polvilumpion linjauksen ylläpitämisessä suhteessa reisiluuhun. Tämä korostuu erityisesti sisemmän pidäkesiteen kohdalla, sillä reisiluun kulman ja nelipäisen reisilihaksen vetosuunnan takia polvilumpioon kohdistuu luonnostaan enemmän lateraalista vetoa. Pidäkesiteet ovat osittain jatkumoa sisemmän reisilihaksen (m. vastus medialis) ja ulomman reisilihaksen (m. vastus lateralis) jänteille ja peitinkalvoille, ja ne yhdistävät polvilumpion lisäksi myös sääriluuhun.
Taka- ja lateraalipuolen tukirakenteita
Polvinivelen takaosaa vahvistaa vino polvitaiveside (lig. popliteum obliquum), joka kulkee viistosti sääriluun sisänivelnastasta (condylus medialis tibiae) reisiluun ulkonivelnastaan (condylus lateralis femoris). Tämä side saa osittain alkunsa puolikalvoisen lihaksen (m. semimembranosus) jänteestä ja sitä voidaan pitää sen jatkeena. Se vahvistaa nivelkapselin takaosaa ja tarjoaa lisätukea polvinivelelle.
Polvinivelen taka-ulkosivua tukevat polvitaive-pohjeluuside (lig. popliteofibularis) ja polvitaipeen kaariside (lig. popliteum arcuatum). Polvitaive-pohjeluuside yhdistää pohjeluun pään (caput fibulae) polvitaivelihakseen (m. popliteus), kun taas kaariside alkaa pohjeluun päästä ja sulautuu polven takaosan nivelkapseliin yhdistyen polvitaivelihakseen. Nämä rakenteet vakauttavat polven ulkokiertoliikettä ja estävät liiallista yliojentumista.
Polvinivelen liikkeet
Polvinivelen pääliikkeet ovat koukistus- ja ojennusliikkeet, jotka muodostavat suurimman osan nivelen toiminnallisesta liikelaajuudesta. Suoraksi ojennettu jalka on niin sanottu nolla-asento, josta koukistusliikkeen liikelaajuus mitataan. Polvinivelen koukistuksen liikelaajuus on varsin suuri ja jonkin verran riippuvainen lonkkanivelen asennosta. Lonkkanivelen ollessa suorana polviniveltä voidaan aktiivisesti koukistaa noin 120 astetta, mutta lonkkanivelen ollessa koukistettuna liikelaajuus kasvaa aktiivisesti jopa noin 140 asteeseen. Passiivisesti polvea voidaan tavanomaisesti koukistaa vielä enemmän, noin 160 asteeseen. Osalla ihmisistä polvi voi myös yliojentua suorasta asennosta (hyperextensio), mutta tämä on yleensä maltillista, noin 5–10 astetta.
Polven ollessa koukistettuna se kykenee myös kiertymään jonkin verran. Ulkokierrossa liikelaajuus on laajempi, kun taas sisäkierron liike on selvästi rajoitetumpaa. Ojennetussa polvessa nivelsiteiden ja nivelrakenteiden kireys rajoittaa kiertoliikkeitä (pl. pääterotaatio).
Polven liikkeisiin liittyy myös nivelkierukoiden (meniski) mukana liikkuminen. Ulompi nivelkierukka on selvästi liikkuvampi kuin sisempi, ja ne mukautuvat polven liikkeisiin nivelen asennon mukaan.
Pääterotaatio
Polvinivelen pääterotaatio on automaattinen tapahtuma, joka tapahtuu polven lähestyessä täyttä ojentumista jalan ollessa maassa. Tämä ei vaadi aktiivista lihastoimintaa. Nivelpintojen muoto ja eturistisiteen kiristyminen johtavat sääriluun pieneen uloskiertymiseen (noin 5°). Tämä pieni kiertoliike “lukitsee” polven ojennettuun asentoon, mikä lisää seisoma-asennon tukevuutta. Tämän mekanismin ansiosta polvinivelen alueella pystyasennon ylläpito vaatii vähemmän aktiivista lihastyötä.
Ennen polven koukistamista pääterotaatio täytyy “avata”, mikä edellyttää lihastoimintaa. Polvitaivelihas (m. popliteus) on tässä keskeisessä roolissa, sillä polvinivelessä se kiertää reisiluuta ulospäin ja sääriluuta sisäänpäin. Tämä toiminta vapauttaa polven lukkiutuneesta asennosta ja mahdollistaa koukistusliikkeen aloittamisen.
Polvinivelen ympärillä olevat limapussit
Polvinivelen ympäristössä on lukuisia limapusseja, joiden määrä vaihtelee tyypillisesti 12–14 välillä. Limapussien tehtävänä on vähentää kitkaa jänteiden, luurakenteiden ja muiden pehmytkudosten välillä polvinivelen liikkeiden aikana. Kliinisesti merkittävimmät limapussit sijaitsevat polven etu- ja takapuolella.
Polven etupuolella sijaitsee polvilumpion yläpuolinen limapussi (bursa suprapatellaris), joka on isohko rakenne ja yhteydessä nivelkapseliin. Se sijaitsee nelipäisen reisilihaksen jänteen ja reisiluun välissä. Ihonalainen limapussi (bursa subcutanea prepatellaris) sijaitsee polvilumpion edessä aivan ihon alla ja helpottaa ihon liukumista lumpion päällä. Tämä limapussi on erityisen altis ärsytykselle, esimerkiksi polvillaan työskenneltäessä. Polvilumpion alapuolella on ihonalainen limapussi (bursa subcutanea infrapatellaris), joka sijaitsee lumpiojänteen alaosan, sääriluun kyhmyn ja ihon välissä. Syvemmällä sijaitseva lumpiojänteen ja sääriluun välinen limapussi (bursa infrapatellaris) vähentää kitkaa näiden rakenteiden välillä.
Polven sisäsyrjällä hanhenjalkakalvon ja sääriluun välillä sijaitsee hanhenjalkakalvon limapussi (bursa anserina). Hanhenjalkakalvon muodostavat räätälinlihas, hoikkalihas ja puolijänteinen lihas. Tämä limapussi voi ärtyä esimerkiksi liiallisen rasituksen seurauksena, mikä aiheuttaa paikallista kipua ja turvotusta polven sisäsyrjällä.
Polven takapuolella sijaitsee useita limapusseja, jotka liittyvät takaosan lihaksiin. Puolikalvoisen lihaksen limapussi (bursa musculi semimembranosi) sijaitsee puolikalvoisen lihaksen jänteen ja reisiluun välissä, ja sen tehtävänä on vähentää jänteen ja luun välistä hankausta. Polvitaivelihaksen limapussi (bursa musculi poplitei) suojaa puolestaan polvitaivelihaksen jännettä. Kaksoiskantalihaksen molempiin päihin liittyvät limapussit (bursa subtendinea musculi gastrocnemii medialis et lateralis) vähentävät kitkaa lihaksen jännealueilla kummankin pään kohdalla.
Polven limapussit voivat ärtyä tai tulehtua toistuvan kitkan, liiallisen kuormituksen tai vamman seurauksena. Tämä voi aiheuttaa kipua ja turvotusta, ja limapussien anatomian tuntemus voi tuoda lisäarvoa polvinivelen ongelmien selvittämisessä ja hoidossa.
Niveltyyppi:
- Sarana-kiertonivel, 2-akselinen (art. tibiofemoralis) sekä liukunivel (patellofemoraalinivel)
Liikelaajuus:
- Extensio – Flexio: 0° – 140° (160°)
- Normaali hyperextensio: Alle 10°
Polvinivel sallii kiertoliikkeen koukistusasennossa:
- Sisärotaatio – Ulkorotaatio: 15° – 0° – 45°