膝関節のしくみ

膝関節は、身体の中で一番大きな関節です。
大腿骨（太ももの部分の骨）と、脛骨（すねの部分の骨）の間の継ぎ目の部分で、膝蓋骨（お皿）を加えた３つの骨から構成されています。

大腿骨と脛骨、大腿骨と膝蓋骨の関節面（接触面）は、関節軟骨で覆われています。
また、大腿骨と脛骨の関節面には、半月板という軟骨があります。
骨と骨が滑らかに動き、直接ぶつからないように、軟骨がクッションの役割をします。

膝関節には、骨の動きを安定させる靭帯や、膝を曲げ伸ばしする筋肉や腱があります。

靭帯は、大腿骨と脛骨の間に４本（ひも状）あって、膝関節を安定させる働きをします。

膝を動かす筋肉や腱には、膝を伸ばす働きをする大腿四頭筋・大腿四頭腱・膝蓋腱、膝を曲げる働きをする膝屈筋があります。

膝関節全体は関節包という袋に包まれています。
関節包の内側は滑膜という薄い膜で裏打ちされています。

滑膜では関節液が作られ、膝の動きや関節軟骨への栄養や酸素の供給に大切な役割をしています。

健康な膝関節では、骨の表面は軟骨で覆われています。弾力性に富んだ保護組織である軟骨が、クッションのように衝撃を和らげたり、関節の動きを滑らかにしたりしています。

また、滑膜から分泌される関節液は軟骨の成分の1つであるヒアルロン酸を含む粘りのある液体です。
滑膜は、膝関節が滑らかに動く潤滑油と軟骨の栄養を供給する大切な役割を果たしています。

半月板は大腿骨と脛骨の間にあって、衝撃を吸収したり、膝関節を滑らかに動かす役割をします。

半月板は三日月型が通常で、内側半月板はＣ型で、外側半月板はＯ型をしています。先天的に丸く厚い円板型の半月板（円板状半月板）のことがあり、三日月型の半月板よりも損傷しやすい特徴があります。

軟骨には、コラーゲン（繊維状たんぱく質）の網目の中に、プロテオグリカン（水分を蓄えて軟骨の弾力性を保つ役割）や軟骨細胞（軟骨を作る役割）が存在します。

軟骨には血管がとおっていませんから、滑膜からでる関節液から酸素や栄養を得ています。
また、軟骨はレントゲンには写りませんから、軟骨のすり減り具合は、レントゲン写真の骨と骨のすき間がどれくらい縮まったかで判断されます。

何らかの原因で軟骨が軟弱（軟骨変性）になって骨が変形し、膝の痛み、膝に水がたまる、腫れる、熱感などの症状があらわれる膝関節の疾病が変形性膝関節症があります。

軟骨細胞が軟骨を作り出しています。

軟骨細胞は酸素を得てコラーゲン（繊維状たんぱく質）とプロテオグリカン（糖）を作り出しています。
コラーゲンは軟骨を硬めに保ち、プロテオグリカンが水分を蓄える役割をしています。

ところが、酸素不足になって死んでしまった軟骨細胞の欠片が滑膜を刺激して炎症を起こします。
これが膝痛の要因になります。

更に、膝の滑膜に炎症が起きるとサイトカインという痛みを引き起こす化学物質を作り出します。これは軟骨細胞を阻害して、痛みが痛みを呼ぶ悪循環が生まれます。

「膝に水がたまる」といいますが。この水は関節液というは栄養分を運んだり、酸素を運ぶ重要な働きをしています。

膝に水がたまる（関節液がたまる）ということは、軟骨の状態が悪く、多くの栄養や酸素を必要としているためです。

関節液の役割
○栄養の供給
○酸素の供給
○潤滑
○免疫

膝にかかる重さは、
○平坦なところを歩くだけでも体重の2～3倍
○階段の昇り降りで体重の3～4倍
○ジャンプをすると体重の5倍以上
になるといわれています。

膝に負担の掛かる運動や仕事を続けることで膝にかかる負担は大きくなり、より軟骨が変性したり、膝障害をおこすリスクが高まります。

年を重ねればおのずと軟骨は減ります。そして変形性膝関節症による膝痛を引き起こすことになります。

膝関節は負担がかかりやすい構造になっています。その分、変形性膝関節症などの膝関節症になるリスクも高いのです。

立っている状態では、膝関節の軟骨には体重がかかるだけで、それ程の膝への負担は大きくありません。この時にかかる力が「圧縮力」です。
歩いたりすると、膝関節の軟骨に横や斜め方向からも力が加わります。これが「せん断力」です。

股関節や足関節は安定した構造であることと、圧縮力がかかってもせん断力があまりかからないようになっています。ところが、膝関節は圧縮力に加えてせん断力がかかりやすく、負担を受けやすいのです。

運動や膝の曲げ伸ばしを連続して行う作業などでは膝にかかる負担は更に増すことになります。
日頃の膝ケアが大切です。