半月板の構造と役割【膝屈曲・伸展で半月板はどう動くのか?】

膝関節のリハビリにおいて、半月板の知識は無くてはならないものです。

なぜなら半月板由来の問題は、半月板損傷と診断された方だけではなく、半月板の明らかな損傷がない場合においても、その可動性の低下が機能障害や動作制限、痛みにつながるからです。

ここでは、正常な半月板はどのような構造になっているのか、また膝の動きに伴ってどのように半月板は動くのかということをご紹介します。

半月板の構造

前角と後角

半月板は、膝関節内の内側と外側に存在する三日月状の繊維性軟骨構造の円板です。

それぞれ、内側半月(medial meniscus=MM)、外側半月(lateral meniscus=LM)と呼ばれます。

それぞれの半月は、前角・後角によって脛骨の顆間区に付着しています。内側半月の前角と後角は離れていますが、外側半月の前角と後角は近接しています。

それにより、外側半月はO字型、内側半月はC字型をしています。

上の図のように、前角は前顆間区、後角は後顆間区に存在しており、脛骨顆間隆起では半月板は途絶していることから、ドーナツ状をしています。

後述しますが、半月板は膝の屈伸によって動きが出ます。しかし、この前角・後角は固定されており、ここは動かないということに注目する必要があります。

内側半月板が外側半月板よりも動きに乏しいのは、この前角と後角の距離が遠いためです。

その他には、内側側副靭帯が内側半月板と連結している反面、外側側副靭帯は外側半月板に連結していないことも、内側半月板の方が動きに乏しい理由として挙げられます。

半月板の厚み

半月板は、大腿骨と脛骨の間に位置しています。

その間の空間を埋めるように、関節辺縁部では厚く、中央に行けば行くほど薄い構造をしています。

これは、半月板が関節の適合性を良くする役割を担っているからです。

膝関節の形状としては、平面状の脛骨の上に、球状の大腿骨が乗っているような状態です。

よって、接触面積は非常に狭いものとなってしまいます。接触面積が狭くなれば、その圧縮応力(上下から潰される力)は増加します、

半月板は、大腿骨と脛骨の接触面積を、およそ約3倍にすると言われています。

血流

半月板への血流供給は、外側(辺縁部)1/3には存在しますが、中央(内縁部)は無血管です。半月板中央では、血管の代わりに関節液によって栄養されます。

このことは、半月板損傷後における手術方法選択の際に重要となります。

すなわち、血流の存在する外側の断裂(主に縦断裂)であれば、半月の修復を目的とした『縫合術』が行われることもありますが、血流の乏しい部分に断裂であれば、『切除術』が行われることがあります。

血流は、それだけ半月板の自己修復機能に影響を与えるものなのです。

半月板が無くなるとどうなる?

半月板の一部もしくは全部が無くなったと仮定すると、変形性膝関節症などのリスクが高まる可能性があります。

これは、半月板が膝のクッションの役割を果たしているからです。

膝関節に加わる負担は、歩行時で体重の約3倍に達すると言われています。体重70Kgの方であれば歩くたびに210Kgの負荷が膝に加わっていることになります。

このような負荷から膝関節を守るためには、半月板のクッション作用は重要です。

半月板の動態

屈伸に伴う動き

大腿骨と脛骨の接点は、膝の屈伸運動によって前後方向へ移動します。

例えば、下の図のように膝の屈曲に従って、接点は後方へ下がります。

これとは逆に、膝の伸展の際には関節の接点は前方へ移動します。

これに適合するように、半月板も膝の屈曲に伴って後方へ移動し、伸展に伴って前方へ移動します。

外側半月板/内側半月板の移動量の差

上の図のように、膝伸展位から屈曲位に肢位が変化すると、半月板は後方に移動します。

しかし、それには次のような特徴があります。

  • 外側半月板の方が、内側半月板よりも移動量は大きい。
  • 非荷重時よりも荷重時の方が移動量は大きい。

イメージしやすくするために、以下に膝屈曲における半月板の動態をシェーマで示します。

特に、深屈曲の際には、大腿骨外側顆の副運動としての“転がり”の動きが大きくなるのに対応するように、外側半月板は脛骨顆部から亜脱臼するように後方へ落ち込みます。

伸展動作ではこの逆であり、やはり外側半月板の動きの方が、内側半月板よりも大きく、約2倍と言われています。

骨の形状による影響

半月板の移動量の差に関わるもう一つの要因として、脛骨の形状があります。

脛骨顆部の内側は中央がくぼんでいますが、外側はくぼみが少なく、後方は凸状になっています。

このことも、外側半月板が内側半月板よりも後方移動が大きい要因となっています。

半月板の動きに関わる組織

ここまで述べたように、半月板は膝関節に適合する使命を持つことから、膝の形に合わせて動きます。

しかし、その動きには別の組織の影響も受けます。

半月板の動きに関する組織を以下に記載します。

  • 外側半月膝蓋靭帯
  • 内側半月膝蓋靭帯
  • 内側側副靭帯
  • 膝窩筋
  • 半膜様筋
  • 膝蓋下脂肪体

半月膝蓋靭帯

半月板の前方には、膝蓋骨-半月板に半月膝蓋靭帯が存在しています。

半月膝蓋靭帯は、内側と外側両方から、それぞれ関節包を通じて内側半月板と外側半月板につながっています。

膝蓋骨が上方へ引き上げられることで、この靭帯は緊張し、半月板を前方へ引き出されるように移動します。

要するに、大腿四頭筋の牽引力が、膝蓋骨を介して半月板の前方移動に関わっているということです。

内側側副靭帯

内側側副靭帯は浅層と深層に分けられており、その深層は内側半月板とつながっています。

このことは、内側側副靭帯が何かしらの原因で拘縮を起こした場合に、内側半月板の動き自体も制限してしまう可能性を秘めています。

また変形性膝関節症のように、膝が内反を呈する際などには、内側側副靭帯は弛緩することから、半月板への制動力を弱めてしまうことも考えられます。

膝窩筋・半膜様筋

以下の両筋は、半月板を後方へひっぱる能動的な因子です。

  • 膝窩筋は外側半月板に付着する
  • 半膜様筋は内側半月板に付着する

膝関節の自動運動の際には、これらの2つの筋肉がそれぞれの半月板の位置を安定させています。

膝蓋下脂肪体

膝蓋下脂肪体は、膝の屈曲・伸展に伴ってその形状を変化させます。

【膝蓋下脂肪体】による膝前面の痛みと伸展・屈曲制限について。リハビリ方法もご紹介します。

膝蓋下脂肪体の柔軟性があって初めて、半月板は前方・後方へスムーズに移動することができます。膝蓋下脂肪体と半月板は、膝横靭帯を介して接しているからです。

よって、間接的には半月板の動態は、膝蓋支帯の伸張性などにも影響を受けるということが言えそうです。

まとめ

半月板は、膝関節の適合性を高めてクッションの役割を果たすなど、膝の機能には不可欠な存在です。

しかし、その動きは複雑であり、骨の形状や様々な組織に影響を受けます。

半月板が関係する病態に関しては、それらの組織を正確に評価することが求められることでしょう。