Первая степень свободы связана с поперечной осью XX', по отношению к которой происходят движения сгибания и разгибания в сагиттальной плоскости. Эта ось, лежащая во фронтальной плоскости, проходит через мыщелки бедренных костей горизонтально.
Поскольку шейка бедренной кости образует угол с диафизом, ось последнего не совпадает с осью голени, а составляет с ней тупой угол в 170-175°, открытый кнаружи. Это физиологическое смещение кнаружи (вальгус) коленного сустава.
С другой стороны, центры трех суставов - тазобедренного Н, коленного О и голеностопного С - лежат на прямой линии НОС, являющейся механической осью нижней конечности. На уровне голени НОС совпадает с осью голени, но составляет острый угол в 6° с осью бедра.
Поскольку тазобедренные суставы дальше отстоят друг от друга, чем голеностопные, механическая ось нижней конечности идет косо книзу и кнутри, образуя с вертикалью угол в 3°. Этот угол будет тем больше, чем шире таз, что характерно для женщин. Этим объясняется более выраженный физиологический вальгус коленного сустава у женщин по сравнению с мужчинами.
Ось сгибания-разгибания XX' проходит горизонтально и не совпадает с биссектрисой Ob, пересекающей вальгусный угол. Угол между XX' и осью бедренной кости составляет 81°, а между XX' и осью голени - 93°. Поэтому при полном сгибании в коленном суставе ось голени оказывается не непосредственно позади оси бедра, а сзади и слегка кнутри от нее, так что пятка перемещается медиально по направлению к плоскости симметрии тела. Полное сгибание приводит пятку в контакт с ягодицей на уровне седалищного бугра.
Вторая степень свободы коленного сустава связана с ротацией вокруг продольной оси голени YY' при согнутом коленном суставе. Его строение исключает ротацию в положении полного разгибания; ось голени совпадает с механической осью нижней конечности, и ротация проходит не в коленном, а в тазобедренном суставе, который в этой ситуации является как бы комплементарным по отношению к коленному.
На рис.1 и 2 ось ZZ' идет спереди назад и перпендикулярно к двум другим осям. Эта ось не является третьей степенью свободы, но благодаря наличию некоторой механической «игры» в суставе, обеспеченной расслаблением латеральных связок, по отношению к ней происходят боковые движения при согнутом колене (в пределах 1-2 см, если измерять на уровне голеностопного сустава). В положении полного разгибания эти движения исчезают в связи с натяжением латеральных связок, и их сохранение, как правило, указывает на наличие патологии связок.
Следует помнить, что поперечные смещения в норме происходят при малейшем сгибании колена. Чтобы удостовериться в том, что они не выходят за пределы нормы, необходимо сравнить оба коленных сустава при условии, что второй сустав здоров.
