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『膝関節の構造とその疾患』 弘前大学大学院医学研究科 整形外科 教授 石橋 恭之

膝関節の機能と解剖

『関節』とは

骨は体を支えたり内蔵を保護したりする役割を持ちます。つまりヒトの体を家に例えると、骨は柱の部分にあたります。この骨と骨をつなぐ部分を“関節”と呼び運動器(うんどうき)の一部です。骨と骨の間に関節があることで、ヒトは歩いたり手を動かしたりすることが可能となります。関節は体中のいたるところに存在し、主な関節に肩関節、肘関節、股関節、膝関節などがあります。

関節は部位により様々な形態と機能を持っていますが、基本的な構造として、骨の他に関節軟骨(かんせつなんこつ)関節包(かんせつほう)靱帯(じんたい)などが挙げられます。骨の表面にはなめらかな関節軟骨が被っていて、硬い組織である骨同士が直接ぶつかり合わないように、クッションのような役割をしています。靱帯は骨と骨をつなぐ紐のようなもので、関節がグラグラしないようにしています。関節包は袋のように関節を包み込み、この内側にある滑膜(かつまく)というところから少量の水<=関節液(かんせつえき)>を分泌しています。なめらかな軟骨と関節液の存在により、関節はスムーズに動き、痛みを感じることがありません。

膝関節とは

膝関節は大腿(だいたい)下腿(かたい)の間にある荷重関節(かじゅうかんせつ)の一つであり、体のなかで最も大きな関節です。大腿骨(だいたいこつ)脛骨(けいこつ)膝蓋骨(しつがいこつ)の3つの骨からなり、横から見ると、平らな脛骨の上に丸い大腿骨が載っているような形をしています。

膝は体重をしっかり支えなければならない荷重関節であるにもかかわらず、非常に不安定で適合性の悪い関節といわれています。この不安定な関節を安定させるために、骨と骨をつなぐ靱帯が膝関節では重要な役割を果たしており、また関節の適合性を良くするために、半月板(はんげつばん)が発達しています。

膝を動かすときには、その靱帯と半月板の助けをかりて、大腿骨が脛骨の上を転がりながら滑るようにして動いています。このようにして膝関節は単に屈伸(くっしん)だけでなく回旋(かいせん)する事も可能です。この様に膝関節は日常生活やスポーツ活動中に実際には非常に複雑な運動をしています。

用語の解説

運動器(うんどうき)

運動器(locomotive organs)とは、筋肉、腱、靭帯、骨、軟骨、関節、神経、脈管系など、身体運動の関わる組織・器官の機能的総称です。

近年、高齢化社会を迎えた日本において、寝たきり状態になる原因の一つとしてこの運動器の障害によるロコモティブシンドローム(locomotive syndrome)というものが注目されています。(http://www.joa.or.jp/jp/public/locomo/index.html)。

関節軟骨(かんせつなんこつ)

関節軟骨は骨の表面を覆っている厚さ2~4mmの層です。軟骨細胞のまわりにコラーゲンとヒアルロン酸、プロテオグリカンからなる器質が存在し、そこにおよそ80%の水分を含んでいます。その主な役割は、衝撃を吸収することと、滑りを良くすることです(正常な状態の関節軟骨の摩擦係数(まさつけいすう)は0.002~0.005ときわめて低く、氷上を滑るスケートの1/10ともいわれています)。
軟骨の特徴として、細胞成分(軟骨細胞)が乏しく、血管や神経がありません。このため軟骨は一旦損傷されると、自然に元通りに治ることは難しく、徐々に変形性膝関節症(「疾患編1」参照)へと進行します

靱帯(じんたい)

骨と骨を連結する帯状あるいは紐のような部分を靱帯と呼びます。靱帯は関節の中にあるものと関節の外にあるものがあり、大部分がコラーゲンから出来ています。その役割は、関節がグラグラしないように安定化させることと、関節が有効に機能するようにその動きを誘導することにあります。

膝関節では、前十字靭帯、後十字靱帯、内側側副靱帯、外側側副靱帯などの靱帯が発達しており、それぞれが重要な役割をもっています。特に前十字靭帯(「疾患編2」参照)はスポーツ活動中によく断裂することがあり、その場合には手術的な治療が必要となります。

関節包(かんせつほう)

関節を包みこんでいる袋のようなものを関節包といいます。この関節包の内側に滑膜が存在し、関節液(かんせつえき)を関節内に分泌し、また古くなった関節液を再び吸収して取りのぞいています。

関節リウマチ(「疾患編1」参照)では滑膜(かつまく)に炎症が生じ、膜が増殖したり肥厚(厚くなる)したりします。この炎症が波及して、徐々に体中の軟骨や骨を破壊していきます。

関節液(かんせつえき)

関節内には必ず関節液が存在しますが、正常な状態ではごく僅かであり、通常はその存在には気づきません。その関節液にはヒアルロン酸といった物質が含まれるため粘稠性(ねんちょうせい)があり(ヌルヌルしていて)、関節の潤滑油(じゅんかつゆ)としての役割を持っています。

関節に炎症がおこると、粘稠性の低い(サラサラした)関節液が多量に分泌され、いわゆる“膝に水がたまった”状態になります。この様な状態では正常な関節液の機能が十分果たせず、関節の痛みや腫れを増強させる原因になります。

大腿(だいたい):
太もも
下腿(かたい):
すね
荷重関節(かじゅうかんせつ)

関節の中でも体重のかかる関節(股関節、膝関節、足関節など)を荷重関節と呼んでいます。これらの関節は体重を支えながら動くという人間の基本的な動作に重要な役割を果たしています。

大腿骨(だいたいこつ):
太ももの骨
脛骨(けいこつ):
すねの骨
膝蓋骨(しつがいこつ):
ひざのお皿
半月板(はんげつばん)

半月板はその名のとおりC型の半円形をした線維性の軟骨です。そのほとんどはコラーゲンからなり、膝関節にかかる荷重を分散させ、衝撃を吸収し、また関節を安定化させる働きがあります。

体重がかかった状態で膝を捻ったりすると半月板損傷(「疾患編2」参照)が生じることがあります。半月板損傷によりその機能が失われると、変形性膝関節症(「疾患編1」参照)へと徐々に進行していきます。

屈伸(くっしん):
膝のまげのばし
回旋(かいせん):
ねじる

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