Коленный сустав состоит из большеберцовой кости, которая осуществляет движение в саггитальной плоскости от 0 примерно до 160°. Большеберцовый сустав можно классифицировать как модифицированный шарнирный сустав, включающий сочленение большеберцовой и бедренной костей. Во время движения так же присутствует небольшое осевое вращение, при этом бедренная кость вращается латерально во время сгибания и медиально во время разгибания относительно большеберцовой кости. Это приводит к тому, что центр вращения в колене слегка смещается во время приседаний.
Помощь большеберцовому суставу оказывает пателлофеморальный сустав, в котором надколенник (коленная чашечка) скользит по вертлужным поверхностям бедренной кости во время сгибания и разгибания колена. Благодаря «чашечке» обеспечивается дополнительный механический рычаг, уменьшая износ четырёхглавой мышцы и сухожилий надколенника от трения.
Колено поддерживается множеством связок и хрящей. Передняя крестообразная связка (ПКС) считается самым важным стабилизатором. Её роль заключается в том, чтобы большеберцовая кость не «ушла» вперёд, особенно при низких углах сгибания. Плюс играет определённую роль в ограничении внутренней и внешней ротации колена. Задняя крестообразная связка (ЗКЛ) – аналог передней, то есть сдерживает большеберцовую кость от «ухода» назад. Медиальные и латеральные связки стабилизируют колено во фронтальной плоскости, помогая обеспечивать устойчивость к вальгусным моментам.
Как ни крути, связки – это статический стабилизатор, а динамическую стабилизацию обеспечивает мускулатура коленного сустава. Основной мышцей коленного сустава является четырёхглавая мышца (латеральная, медиальная, промежуточная и прямая), которая осуществляет концентрическое разгибание колена и эксцентрически противодействуют сгибанию колена. Сухожилие четырёхглавой и сухожилие надколенника облегчают действие разгибателей колена, позволяя оптимально натягивать голень во время приседа.
Подколенные сухожилия (двуглавая мышца бедра, полусухожильная мышца и полуперепончатая) являются антагонистами четырёхглавой, и противостоящими моментам разгибания колена. Однако в упражнениях с замкнутой цепью они вытягиваются вместе с четырёхглавой, то есть становятся некими синергистами. Подколенные сухожилия помогают нейтрализовать передний сдвиг, передаваемый четырёхглавой, таким образом, снижая напряжение с ПКС.
С увеличением угла наклона колена, увеличивается как большеберцовая, так и надколенно-бедренная компрессия. И вот как раз подколенные сухожилия как бы оттягивают большеберцовую кость назад, противодействуя сдвигу.
У пауэрлифтеров, поднимающих 2,5 собственных веса, максимальные значения пиковой силы компрессии достигали 8000 Н при 130° сгибания в колене, и соответствовали максимальным силам в сухожилии четырёхглавой мышцы. Эти значения уменьшались до 5500 Н при 60°, и до 3500 Н при 30°, в то время как сила сухожилия четырёхглавой уменьшалась примерно до 2000 Н. Сила сухожилия надколенника была примерно 6000 Н при 130°, и медленно снижалась примерно до 2000 Н при 30°. Надо отметить, что максимальная прочность растяжения сухожилия надколенника составляет от 10000 до 15000 Н, поэтому более чем способна справиться с такой силой. А если учесть, что сухожилие четырёхглавой значительно толще сухожилия надколенника, логично, что максимальная прочность ещё выше.
Максимальная сила переднего сдвига возникает в течение первых 60° сгибания колена. ПКС обеспечивает примерно 86% удерживающей силы против переднего сдвига. Пиковые силы ПКС возникают между 15° и 30° сгибания. Есть исследование, в котором наибольшая сила ПКС при приседе составила примерно 95 Н, что соответствует примерно 6% предельной силы ПКС молодого, здорового человека.
Задний сдвиг начинает проявляться примерно при 30° сгибания, достигая максимума в нижней точке приседа. Крутящий момент ЗКС значительно возрастает после 30°, достигая пика 73,2 Н при 90°. Затем силы значительно уменьшились с 90° до 120°. При этом пиковые силы ЗКС на 30-40% больше при подъёме, нежели при опускании. В любом случае, маловероятно, чтобы приседания могли нанести вред здоровой ЗКС. Самые высокие силы ЗКС составили примерно 222 Н, что составляет чуть больше 50% от максимальной прочности ЗКС здорового человека. Плюс к этому, соединительная ткань тоже приспосабливается к тренировкам, что ещё больше снижает вероятность получения травмы.
Есть мнение, что глубокий присед повышает вероятность получения травмы, но это кажется в значительной степени необоснованным. То есть силы сдвига действительно увеличиваются с увеличением угла колена, но силы на ПКС и ЗКС наоборот снижаются при высоких углах. Структуры коленного сустава сильно ограничены под углами свыше 120°, что приводит к гораздо меньшему переднему, заднему сдвигу и вращению большеберцовой кости, в сравнении с меньшими углами. По-видимому, это вызвано столкновением задней части голени и бедра, сжимая мягкие ткани, включая мениски, жировые отложения и кожу, в результате чего улучшается стабильность и повышается устойчивость к нагрузкам.
Поскольку сжимающие силы достигают максимума при высоких углах сгибания колена, наибольший риск глубоких приседаний может быть связан с мениском и суставным хрящом, которые подвергаются повышенному износу под большими углами. Но на данный не существует руководящих принципов, позволяющих определить, в какой степени происходит травматизм. Поэтому важно учитывать патологическое состояние человека при определении оптимальной глубины приседа, так как есть вероятность получения остеоартрита и остеохондрита.
Активность четырёхглавой мышцы достигает максимума примерно при 80-90°, после чего остаётся постоянной. То есть если цель – развить квадрицепс, то присед более 90° не имеет смысла. Большинство исследований говорят о небольшой разнице между активностью латеральной и медиальной мышцы, а вот прямая мышца, кажется, получает меньшую нагрузку, учитывая, что она является как разгибателем колена, так и сгибателем бедра, то есть при приседаниях она с одной стороны удлиняется, с другой укорачивается, и в целом длина сильно не меняется. Таким образом, для развития прямой мышцы преимущество остаётся за разгибанием колена, нежели приседом.
