Тема 2. Артрология
1. Общая артросиндесмология
Дословный перевод термина «артросиндесмология» означает учение о суставах и связках (от древнегреч. arthros – «сустав», desmos – «связка», logos – «учение»). В обобщенном представлении артросиндесмология – это наука о соединениях костей. В теле человека насчитывается множество различных соединений костей (более 230 суставов, около 1000 связок), понять функциональное назначение и причины появления которых можно только с позиций фило– и онтогенеза костей скелета.
Как известно, кости скелета в процессе филогенеза проходят три стадии развития: соединительно-тканную, хрящевую и костную. Соответственно и соединения этих костей могут быть соединительно-тканными, хрящевыми, костными (синостозами) или же формируются прерывные соединения (синовиальные соединения или суставы). Исключения составляют кости крыши черепа и кости лицевого черепа, которые проходят только две стадии развития – соединительно-тканную и костную. Следовательно, между ними не может быть хрящевых соединений и тем более синовиальных, а остаются только соединения с помощью соединительной ткани или костные соединения.
В онтогенезе развитие соединений костей отражает филогенетический процесс. На 1–2-м месяце внутриутробного развития зачатки скелета соединены между собой прослойками мезенхимы, которая затем превращается в соединительную ткань или хрящ. В зависимости от функционального назначения соединения костей могут формироваться посредством соединительной ткани (фиброзной или эластической), хряща, костной ткани или сустава.
Особый интерес представляет развитие суставов. Уже на 2-м месяце внутриутробной жизни наблюдается уплотнение мезенхимы в хрящевой модели кости – это стадия предхрящевой концентрации мезенхимы. Затем следует стадия формирования хрящевых диафизов в трубчатых костях, эпифизы остаются мезенхимальными, а в области будущего сустава наблюдается разрыхление мезенхимы – образуется суставная щель. Вначале она занимает только центральную часть мезенхимального скопления. На 3–4-м месяце диафизы костей окостеневают, в них формируется костно-мозговой канал, а эпифизы становятся хрящевыми. Внутри сустава развиваются вспомогательные аппараты (внутрисуставные связки, диски, мениски и складки). Одновременно из окружающей мезенхимы формируются капсула сустава, внутрисуставные связки и синовиальная оболочка.
Форма суставных поверхностей не складывается даже к моменту рождения, так как у плода и новорожденного отсутствует влияние формообразующей функции. У плода суставные поверхности плоские или шаровидные, суставная полость большая, вспомогательные аппараты окончательно формируются только к моменту рождения. В дальнейшем под влиянием функции суставные поверхности приобретают необходимую форму, капсула укрепляется связками и сухожилиями окружающих мышц.
В целях упорядочения и облегчения усвоения знаний имеющиеся в теле человека многочисленные соединения костей целесообразно представить в виде классификации. В соответствии с данной классификацией существуют два основных вида соединений костей – непрерывные и прерывные, каждый из которых в свою очередь подразделяется на несколько групп. Следует отметить, что рельеф костей нередко отражает конкретный вид соединения. Для непрерывных соединений на костях характерны бугристости, гребни, линии, ямки и шероховатости, а для прерывных – суставные поверхности различной формы.
Различают три группы непрерывных соединений костей – фиброзные, хрящевые и костные.
Синдесмозы
Фиброзные соединения – синдесмозы, или соединения с помощью соединительной ткани. К ним относятся связки, мембраны, роднички, швы и вколачивания.
Связки, ligamenta – это соединения с помощью соединительной ткани, имеющие вид пучков коллагеновых и эластических волокон. По своему строению связки с преобладанием коллагеновых волокон называются фиброзными, а связки, содержащие преимущественно эластические волокна, – эластическими. В отличие от фиброзных эластические связки способны укорачиваться и возвращаться к исходной форме после прекращения нагрузки.
По длине волокон связки могут быть длинными (задняя и передняя продольные связки позвоночного столба, надостистая связка), соединяющими несколько костей на большом протяжении, и короткими, соединяющими соседние кости (межостистые, межпоперечные связки и большинство связок костей конечностей).
По отношению к капсуле сустава различают внутрисуставные и внесуставные связки. Последние в свою очередь рассматривают как внекапсулярные и капсулярные. Связки как самостоятельный вид соединения костей могут выполнять:
1) удерживающую или фиксирующую роль (крестцово-бугорная, крестцово-остистая, межостистые, межпоперечные связки);
2) роль мягкого скелета, являясь местом начала и прикрепления мышц (большинство связок конечностей, связок позвоночного столба);
3) формообразующую роль, когда они вместе с костями формируют своды или отверстия для прохождения сосудов и нервов (верхняя поперечная связка лопатки, связки таза).
Мембраны, membranae – это соединения с помощью соединительной ткани, имеющие вид межкостной перепонки, заполняющей в отличие от связок обширные промежутки между костями. Соединительно-тканные волокна в составе мембран преимущественно коллагеновые, но располагаются в таком направлении, которое не препятствует движению. Роль их во многом сходна со связками. Они также удерживают кости друг относительно друга (межреберные мембраны, межкостные мембраны предплечья и голени), служат местом для начала мышц (эти же мембраны) и формируют отверстия для прохождения сосудов и нервов (запирательная мембрана).
Роднички, fonticuli – это соединительно-тканные образования с большим количеством промежуточного вещества и редко расположенными коллагеновыми волокнами. Роднички создают условия для смещения костей черепа в процессе родов и способствуют интенсивному росту костей после рождения. Наибольших размеров достигает передний родничок (30×25 мм). Он закрывается на втором году жизни. Задний родничок имеет размер 10×10 мм и полностью исчезает к концу второго месяца после рождения. Еще меньшие размеры имеют парные клиновидные и сосцевидные роднички. Они зарастают до рождения или в первые две недели после рождения. Роднички ликвидируются за счет разрастания костей черепа и формирования между ними шовной соединительной ткани.
Швы, suturae – это тонкие прослойки соединительной ткани с содержанием большого количества коллагеновых волокон, располагающиеся между костями черепа. По форме швы бывают зубчатыми, чешуйчатыми и плоскими. Швы служат зоной роста костей черепа и оказывают амортизирующее действие при движениях, предохраняя головной мозг, орган зрения, орган слуха и равновесия от повреждений.
Вколачивания, gomphosis – соединения зубов с ячейками альвеолярных отростков челюстей с помощью плотной соединительной ткани, имеющей специальное название – периодонт. Хотя это очень прочное соединение, оно обладает еще и выраженными амортизационными свойствами при нагрузке на зуб. Толщина периодонта составляет 0,14–0,28 мм. Состоит он из коллагеновых и эластических волокон, ориентированных на всем протяжении перпендикулярно от стенок альвеолы к корню зуба. Между волокнами залегает рыхлая соединительная ткань, содержащая большое количество сосудов и нервных волокон. При сильном сжимании челюстей за счет давления зуба-антагониста периодонт сильно сдавливается, и зуб погружается в ячейку до 0,2 мм.
С возрастом количество эластических волокон уменьшается, и при нагрузке периодонт повреждается, нарушаются его кровоснабжение и иннервация, зубы расшатываются и выпадают.
Синхондрозы
Хрящевые соединения – синхондрозы. Эти соединения представлены гиалиновым или фиброзным хрящом. Сравнивая названные хрящи друг с другом, можно отметить, что гиалиновый хрящ отличается большей упругостью, но меньшей прочностью. С помощью гиалинового хряща соединяются метафизы и эпифизы трубчатых костей и отдельные части тазовой кости. Фиброзный хрящ в основном состоит из коллагеновых волокон, поэтому отличается большей прочностью и меньшей упругостью. Таким хрящом соединяются тела позвонков. Прочность хрящевых соединений повышается также за счет того, что надкостница с одной кости переходит на другую, не прерываясь. В области хряща она превращается в надхрящницу, которая в свою очередь прочно срастается с хрящом и подкрепляется связками.
По длительности существования синхондрозы могут быть постоянными и временными, т. е. существующими до определенного возраста, а затем заменяющимися костной тканью. В нормальных физиологических условиях временными являются метаэпифизарные хрящи, хрящи между отдельными частями плоских костей, хрящ между основной частью затылочной и телом клиновидной костей. Эти соединения в основном представлены гиалиновым хрящом. Постоянные хрящи – это хрящи, образующие межпозвоночные диски; хрящи, расположенные между костями основания черепа (клиновидно-каменистый и клиновидно-затылочный) и хрящ между I ребром и грудиной. Указанные соединения представлены в основном фиброзным хрящом.
Главное назначение синхондрозов – смягчение толчков и напряжений при сильных нагрузках на кость (амортизация) и обеспечение прочного соединения костей. Хрящевые соединения в то же время обладают и большой подвижностью.
Объем движений зависит от толщины хрящевой прослойки: чем она больше, тем больше и объем движений. В качестве примера можно отметить разнообразные движения в позвоночном столбе: наклоны вперед, назад, в стороны, скручивание, пружинящие движения, которые особенно развиты у гимнастов, акробатов и пловцов.
Синостозы
Соединения с помощью костной ткани – синостозы. Это самые прочные соединения из группы непрерывных, но полностью утратившие упругость и амортизационные свойства. В нормальных условиях синостозированию подвергаются временные синхондрозы. При некоторых заболеваниях (болезни Бехтерева, остеохондрозе и т. д.) окостенение может происходить не только во всех синхондрозах, но и во всех синдесмозах.
Прерывными соединениями являются суставы или синовиальные соединения. Сустав – это прерывное полостное соединение, образованное сочленяющимися суставными поверхностями, покрытыми хрящом, заключенными в суставную сумку (капсулу), внутри которой содержится синовиальная жидкость.
Сустав должен обязательно включать три основных элемента: суставные поверхности, покрытые хрящом; суставную капсулу; полость сустава.
Суставные поверхности – это участки кости, покрытые суставным хрящом. У длинных трубчатых костей они находятся на эпифизах, у коротких – на головках и основаниях, у плоских – на отростках и теле. Формы суставных поверхностей строго детерминированы, чаще на одной кости имеется головка, на другой – ямка, реже они плоские. Суставные поверхности на сочленяющихся костях по форме должны соответствовать друг другу, т. е. быть конгруэнтными. Чаще суставные поверхности выстланы гиалиновым (стекловидным) хрящом. Фиброзным хрящом покрыты например суставные поверхности височно-нижнечелюстного сустава. Толщина хряща на суставных поверхностях составляет 0,2–0,5 см, причем в суставной ямке он толще по краю, на суставной головке толще в ее центре.
В глубоких слоях хрящ пропитан солями извести, прочно связан с костью. Этот слой называют омелотворенным (или пропитанным карбонатом кальция). Хондроциты (хрящевые клетки) в этом слое окружены соединительно-тканными волокнами, расположенными перпендикулярно к поверхности рядами или столбцами. Они приспособлены к сопротивлению силам давления на суставную поверхность. В поверхностных слоях преобладают соединительно-тканные волокна в виде дуг, начинающихся и заканчивающихся в глубоких слоях хряща. Эти волокна ориентированы параллельно поверхности хряща. Кроме того, в этом слое имеется большое количество промежуточного вещества, поэтому поверхность хряща гладкая, отполированная. Поверхностный слой хряща приспособлен к сопротивлению силам трения (тангенциальным силам). С возрастом хрящ подвергается омелотворению, толщина его уменьшается, он становится менее гладким.
Роль суставного хряща сводится к тому, что он сглаживает неровности и шероховатости суставной поверхности кости, придавая ей большую конгруэнтность. В силу своей эластичности он смягчает толчки и сотрясения, поэтому в суставах, несущих большую нагрузку, суставной хрящ толще.
Суставная сумка – это капсула, герметически окружающая суставную полость, прирастающая по краю суставных поверхностей или на незначительном удалении от них. Она состоит из наружной – фиброзной и внутренней – синовиальной мембран. Фиброзная мембрана в свою очередь состоит из двух слоев плотной соединительной ткани – наружного продольного и внутреннего кругового, в которых располагаются кровеносные сосуды. Она укреплена внесуставными связками, которые образуют локальные утолщения и располагаются в местах наибольшей нагрузки. Связки обычно тесно связаны с капсулой, и отделить их можно только искусственно. Редко встречаются обособленные от капсулы сустава связки (например, боковые большеберцовая и малоберцовая). В малоподвижных суставах фиброзная мембрана утолщена. В подвижных суставах она тонкая, слабо натянутая, а в некоторых местах настолько сильно истончена, что наружу даже выпячивается синовиальная мембрана. Так образуются синовиальные вывороты (синовиальные сумки), обычно располагающиеся под сухожилиями.
Синовиальная мембрана обращена в полость сустава, богато кровоснабжается, изнутри выстлана синовиоцитами, способными выделять синовиальную жидкость. Синовиальная мембрана покрывает изнутри всю полость сустава, переходит накости и внутрисуставные связки. Свободными от нее остаются только поверхности, представленные хрящом. Синовиальная мембрана гладкая, блестящая, может образовывать многочисленные отростки – ворсинки. Иногда эти ворсинки отрываются и как инородное тело, попадая между суставными поверхностями, вызывают кратковременную боль, препятствуя движению. Данное состояние называют «суставная мышь». Синовиальная мембрана может лежать непосредственно на фиброзной мембране или отделяться от нее подсиновиальным слоем или жировой прослойкой, поэтому различают фиброзную, ареолярную и жировую синовиальные мембраны.
Синовиальная жидкость по составу и характеру образования представляет собой транссудат – выпот плазмы крови и лимфы из капилляров, прилежащих к синовиальной мембране. В полости сустава эта жидкость смешивается с детритом отторгающихся клеток синовиоцитов и стирающегося хряща. Кроме того, в состав синовиальной жидкости входят муцин, мукополисахариды и гиалуроновая кислота, которые придают ей вязкость. Количество жидкости зависит от величины сустава и составляет от 5 мм3 до 5 см3. Синовиальная жидкость выполняет следующую роль:
1) смазывает суставные поверхности (уменьшает трение при движениях, увеличивает скольжение);
2) сцепляет суставные поверхности, удерживает их относительно друг друга;
3) смягчает нагрузку;
4) питает суставной хрящ;
5) участвует в обмене веществ.
Полость сустава – это герметически закрытое пространство, ограниченное суставными поверхностями и капсулой, заполненное синовиальной жидкостью. Выделить полость сустава на неповрежденном суставе можно только условно, так как пустоты между суставными поверхностями и капсулой нет, она заполнена синовиальной жидкостью. Форма и объем полости зависят от формы суставных поверхностей и строения капсулы. В малоподвижных суставах она небольшая, в сильноподвижных – большая и может иметь вывороты, распространяющиеся между костями, мышцами и сухожилиями. В полости сустава давление отрицательное. При повреждении капсулы в полость проникает воздух, и суставные поверхности расходятся.
Кроме основных, в суставах могут встречаться и вспомогательные элементы, которые обеспечивают оптимальную функцию сустава. Основными из них являются: внутрисуставные связки, внутрисуставные хрящи, суставные губы, синовиальные складки, сесамовидные кости и синовиальные сумки.
Внутрисуставные связки – это фиброзные связки, покрытые синовиальной мембраной, связывающие суставные поверхности в коленном суставе, в суставе головки ребра и в тазобедренном суставе. Они удерживают суставные поверхности друг относительно друга. Эта функция особенно четко видна на примере крестообразных связок коленного сустава. При их разрыве наблюдается симптом «выдвижного ящика», когда при сгибании в коленном суставе голень смещается по отношению к бедру кпереди и кзади на 2–3 см. Связка головки бедра служит проводником сосудов, питающих суставную головку.
Внутрисуставные хрящи – это фиброзные хрящи, располагающиеся между суставными поверхностями в виде пластинок. Пластинка, полностью разделяющая сустав на два этажа, называется суставным диском, discus articularis. При этом образуются две разделенные полости, как например в височно-нижнечелюстном суставе. Если полость сустава разделяется пластинками хряща только частично, т. е. пластинки имеют форму полулуния и краями сращены с капсулой, – это мениски. Мениски, menisci, представлены в коленном суставе. Внутрисуставные хрящи обеспечивают конгруэнтность суставных поверхностей, увеличивая тем самым объем движений и их разнообразие, способствуют смягчению толчков, уменьшению давления на подлежащие суставные поверхности.
Суставная губа – это фиброзный хрящ кольцевой формы, дополняющий по краю суставную ямку, при этом одним краем губа сращена с капсулой сустава, а другим переходит в суставную поверхность. Суставная губа встречается в двух суставах: плечевом и тазобедренном (labrum glenoidale et labrum acetabulare). Она увеличивает площадь суставной поверхности, делает ее глубже, ограничивая тем самым объем движений.
Синовиальные складки, plicae synoviales – это богатые сосудами соединительно-тканные образования, покрытые синовиальной оболочкой. Если внутри них скапливается жировая клетчатка, то образуются жировые складки. Складки заполняют свободные пространства полости сустава, имеющей большие размеры. Способствуя уменьшению полости сустава, складки косвенно увеличивают сцепление сочленяющихся поверхностей и тем самым увеличивают объем движений.
Сесамовидные кости, ossa sesamoidea – это вставочные кости, тесно связанные с капсулой сустава и окружающими сустав сухожилиями мышц. Одна из поверхностей у них покрыта гиалиновым хрящом и обращена в полость сустава. Вставочные кости способствуют уменьшению полости сустава и косвенно увеличивают объем движений в данном суставе. Они также являются блоками для сухожилий мышц, действующих на сустав. Самая большая сесамовидная кость – это надколенник. Мелкие сесамовидные кости часто встречаются в суставах кисти, стопы (например, в межфаланговых, запястно-пястном суставе I пальца и др.).
Синовиальные сумки, bursae synoviales – это небольшие полости, выстланные синовиальной мембраной, часто сообщающиеся с полостью сустава. Величина их составляет от 0,5 до 5 см3. Большое количество их встречается в суставах конечностей. Внутри них скапливается синовиальная жидкость, которая смазывает расположенные рядом сухожилия.
2. Движения в суставах. Принципы классификации суставов
Прежде чем приступить к рассмотрению классификации суставов, необходимо уяснить оси вращения и виды движений в суставах.
Движения в суставах могут осуществляться только вокруг трех осей вращения:
1) фронтальной (это ось, соответствующая фронтальной плоскости, разделяющей тело на переднюю и заднюю поверхности);
2) сагиттальной (это ось, соответствующая сагиттальной плоскости, разделяющей тело на правую и левую половины);
3) вертикальной или своей собственной оси.
Для верхней конечности вертикальная ось проходит через центр головки плечевой кости, головку мыщелка плечевой кости, головку лучевой и головку локтевой костей, для нижней конечности – по прямой линии, соединяющей переднюю верхнюю ость подвздошной кости, внутренний край надколенника и большой палец.
Движения в суставах вокруг осей вращения определяются геометрической формой суставной поверхности. Например, цилиндр и блок вращаются только вокруг одной оси; эллипс, овал, седло – вокруг двух осей; шар или плоская поверхность – вокруг трех.
Максимальное количество возможных видов движений в суставах зависит от количества осей вращения и формы суставной поверхности и от двух видов движений (приведение и отведение); при переходе с одной оси на другую возникает еще одно движение (круговое или коническое); вокруг вертикальной оси – одно движение (вращение, но у него могут быть подвиды: вращение внутрь, наружу или супинация и пронация).
Таким образом, всего существует 6 видов движений. Возможны и дополнительные движения, такие как скользящие, пружинящие (удаление и сближение суставных поверхностей при сжатии и растяжении) и скручивание. Эти движения относятся не к отдельным суставам, а к группе комбинированных (например, межпозвоночных).
Классификация суставов человеческого организма производится с учетом их соответствующих характеристик.
I. Классификация суставов по осям вращения и форме суставных поверхностей
Одноосные суставы – это суставы, в которых совершаются движения только вокруг какой-либо одной оси. Практически такой осью является либо фронтальная, либо вертикальная ось. Если ось фронтальная, то в этих суставах совершаются движения в виде сгибания и разгибания. Если же ось вертикальная, то возможно только одно движение – вращение.
Представителями одноосных суставов по форме суставных поверхностей являются: цилиндрический (вращательный), articulatio trochoidea, и блоковидный, ginglymus. Цилиндрические суставы осуществляют движения вокруг вертикальной оси, т. е. совершают вращение. Примером таких суставов являются срединный атлантоосевой сустав, а также проксимальный и дистальный лучелоктевые суставы.
Блоковидный сустав похож на цилиндрический, только располагается не вертикально, а горизонтально и имеет на суставной головке гребешок, а на суставной ямке – выемку. За счет гребешка и выемки невозможны смещения суставных поверхностей в стороны. Капсула у таких суставов свободна спереди и сзади и всегда укреплена боковыми связками, не препятствующими движениям. Работают блоковидные суставы всегда вокруг фронтальной оси. Примером их являются межфаланговые суставы.
Разновидностью блоковидного сустава является улитковый, articulatio cochlearis, или винтообразный, сустав, у которого выемка и гребешок скошены, имеют винтовой ход. Примером улиткового сустава служит плечелоктевой сустав, работающий также вокруг фронтальной оси. Таким образом, у одноосных суставов имеются один или два вида движения.
Двуосные суставы – суставы, работающие вокруг двух из трех имеющихся осей вращения. Так, если движения совершаются вокруг фронтальной и сагиттальной осей, то такие суставы реализуют 5 видов движений: сгибание, разгибание, приведение, отведение и круговое движение.
По форме суставных поверхностей эти суставы являются эллипсоидными или седловидными (articulacio ellipsoidea et articulatio sellaris). Примеры эллипсоидного сустава: атлантозатылочный и лучезапястный суставы; седловидного: запястно-пястный сустав I пальца. Если движения осуществляются вокруг фронтальной и вертикальной осей, то возможно реализовать только три вида движений – сгибание, разгибание и вращение. По форме это мыщелковые суставы, articulacio bicondylaris. Примером их являются коленный и височно-нижнечелюстной суставы.
Мыщелковые суставы – это переходная форма между одноосными и двуосными суставами. Основной осью вращения в них является фронтальная. В отличие от одноосных суставов в них больше разность площадей суставных поверхностей, а в связи с этим и объем движений увеличивается.
Многоосные суставы – это суставы, движения в которых осуществляются вокруг всех трех осей вращения, совершающие максимально возможное количество движений – 6 видов. По форме это шаровидные суставы, articulatio spheroidea (например, плечевой). Разновидностью шаровидного сустава является чашеобразный, articulatio cotylica, или ореховидный, articulatio enarthrosis, (например, тазобедренный). Для него характерны глубокая суставная ямка, прочная капсула, укрепленная связками, объем движений в нем меньше. Если поверхность шара имеет очень большой радиус кривизны, то она приближается к плоской поверхности. Сустав с такой поверхностью называется плоским, articulatio plana. Для плоских суставов характерны небольшая разность площадей суставных поверхностей, крепкие связки, движения в них резко ограничены или вообще отсутствуют (например, в крестцово-подвздошном суставе). В связи с этим данные суставы называют малоподвижными (амфиартрозами).
II. Классификация суставов по количеству суставных поверхностей
Простой сустав, articulatio simplex – это сустав, имеющий только две суставные поверхности, каждая из которых может быть образована одной или несколькими костями. Например, суставные поверхности межфаланговых суставов образованы только двумя костями, а одна из суставных поверхностей в лучезапястном суставе образована тремя костями проксимального ряда запястья.
Сложный сустав, articulatio composita – это сустав, в одной капсуле которого находится несколько суставных поверхностей, следовательно, несколько простых суставов, способных функционировать как вместе, так и отдельно. Примером сложного сустава является локтевой сустав, имеющий 6 отдельных суставных поверхностей, образующих 3 простых сустава: плечелучевой, плечелоктевой, проксимальный лучелоктевой. Некоторые авторы к сложным суставам относят и коленный сустав. Учитывая суставные поверхности на менисках и надколеннике, они выделяют такие простые суставы, как бедренно-менисковый, мениско-большеберцовый и бедренно-надколенниковый. Мы считаем коленный сустав простым, так как мениски и надколенник являются вспомогательными элементами.
III. Классификация суставов по одномоментной совместной функции
Комбинированные суставы, articulatio combinatoria – это суставы анатомически разобщенные, т. е. находящиеся в различных суставных капсулах, но функционирующие только вместе (например, височно-нижнечелюстной сустав, проксимальный и дистальный лучелоктевые суставы). Следует подчеркнуть, что в истинных комбинированных суставах нельзя совершить движение только в одном из них (например, только в одном височно-нижнечелюстном суставе). При комбинации суставов с различными формами суставных поверхностей движения реализуются по суставу, имеющему меньшее число осей вращения.
Объем движений в каждом суставе зависит от целого ряда факторов.
1. Главный фактор – разность площадей сочленяющихся суставныхповерхностей. Из всех суставов наибольшая разность площадей суставных поверхностей имеется в плечевом суставе (площадь головки плечевой кости в 6 раз больше площади суставной впадины на лопатке), поэтому в плечевом суставе самый большой объем движений. В крестцово-подвздошном сочленении суставные поверхности по площади равны, поэтому движения в нем практически отсутствуют.
2. Наличиевспомогательных элементов. Например, мениски и диски, увеличивая конгруэнтность суставных поверхностей, увеличивают объем движений. Суставные губы, увеличивая площадь суставной поверхности, способствуют ограничению движений. Внутрисуставные связки ограничивают движения только в определенном направлении (крестообразные связки коленного сустава не препятствуют сгибанию, но противодействуют чрезмерному разгибанию).
3. Комбинация суставов. У комбинированных суставов движения определяются по суставу, имеющему меньшее число осей вращения. Хотя многие суставы исходя из формы суставных поверхностей способны выполнять больший объем движений, но он у них ограничен из-за комбинации. Например, по форме суставных поверхностей латеральные атлантоосевые суставы – плоские, но в результате комбинации со срединным атлантоосевым суставом они работают как вращательные. Это же относится и к суставам ребер, суставу кисти, суставу стопы и др.
4. Состояние капсулы сустава. При тонкой эластичной капсуле движения совершаются в большем объеме. Даже неравномерная толщина капсулы в одном и том же суставе сказывается на его работе. Например, в височно-нижнечелюстном суставе капсула тоньше спереди, чем сзади и сбоку, поэтому наибольшая подвижность в нем именно кпереди.
5. Укрепление капсулы сустава связками. Связки оказывают тормозящее и направляющее действие, так как коллагеновые волокна обладают не только большой прочностью, но и малой растяжимостью. В тазобедренном суставе подвздошно-бедренная связка препятствует разгибанию и повороту конечности кнутри, лобково-бедренная связка – отведению и вращению наружу. Самые мощные связки находятся в крестцово-подвздошном суставе, поэтому движений в нем практически нет.
6. Мышцы, окружающие сустав. Обладая постоянным тонусом, они скрепляют, сближают и фиксируют сочленяющиеся кости. Сила мышечной тяги составляет до 10 кг на 1 см поперечника мышцы. Если удалить мышцы, оставить связки и капсулу, то объем движений резко возрастает. Кроме непосредственного тормозящего действия на движения в суставах, мышцы оказывают и косвенное – через связки, от которых они начинаются. Мышцы при своем сокращении делают связки неподатливыми, упругими.
7. Синовиальная жидкость. Она оказывает сцепляющее воздействие и смазывает суставные поверхности. При артрозо-артритах, когда нарушается выделение синовиальной жидкости, в суставах появляются боль, хруст, объем движений уменьшается.
8. Винтовое отклонение. Имеется только в плечелоктевом суставе и оказывает тормозящее воздействие при движениях.
9. Атмосферное давление. Оно способствует соприкосновению суставных поверхностей с силой 1 кг на 1 см2, оказывает равномерное стягивающее воздействие, следовательно, умеренно ограничивает движения.
10. Состояние кожи и подкожной жировой клетчатки. У тучных людей объем движений всегда меньше из-за обильной подкожной жировой клетчатки. У стройных, подтянутых, у спортсменов движения совершаются в большем объеме. При заболеваниях кожи, когда теряется эластичность, движения резко уменьшаются, а нередко после тяжелых ожогов, ранений образуются контрактуры, значительно препятствующие движениям.
Для определения объема движений в суставах существует несколько методик. Травматологи определяют объем с помощью угломера. Для каждого сустава определены свои исходные положения. Исходным положением для плечевого сустава является положение руки, свободно свисающей вдоль туловища, для локтевого сустава – полное разгибание (180°). Пронацию и супинацию определяют при согнутом под прямым углом локтевом суставе и при установке кисти в сагиттальной плоскости.
В анатомических исследованиях величину угла подвижности можно рассчитать по разности дуг вращения на каждой из сочленяющихся суставных поверхностей. Величина угла подвижности зависит от ряда моментов: пола, возраста, степени тренировки, индивидуальных особенностей.
Для изучения строения суставов по рентгенограммам применяют стандартные укладки в двух взаимно перпендикулярных проекциях – прямую (фасную) и боковую (профильную), реже – косые проекции. Для каждого сустава в соответствующей проекции разработаны схемы рентгенограмм, на которых отмечены контуры теней сочленяющихся костей, места их наслоения, зоны метаэпифизарных хрящей, формы и размеры суставной щели.
На рентгенограмме сустава оцениваются следующие параметры:
1) положение костей (соответствуют ли друг другу суставные поверхности, так как при вывихах, переломах возможны их смещения); форма костей и особенности суставных поверхностей (при заболевании могут наблюдаться искривление, деформация);
2) костная структура компактного и губчатого вещества (компактное вещество в норме должно иметь определенную толщину, ровные края, а пластинки губчатого вещества у каждой кости имеют свое направление);
3) рентгеновская суставная щель (в норме она должна быть равномерной и для каждого сустава в определенной проекции иметь установленные размеры, ее ограничивают замыкательные пластинки на эпифизах);
4) при гипертрофии суставного хряща суставная щель расширяется, при атрофии хряща – суживается, при подвывихах форма ее становится неровной, а при срастании суставных поверхностей (анкилозе) она полностью исчезает;
5) состояние надкостницы в области эпифизов сочленяющихся костей (при периоститах возможны ее окостенение, утолщение или отслоение).
При изучении рентгенограмм ребенка необходимо обратить внимание на состояние зон роста и ядер окостенения, сроки их появления, симметричность ядер окостенения и зон роста, сроки синостозирования отдельных частей кости.
В системе органов опоры и движения соединения костей играют роль связующего звена между костями и мышцами. Они обеспечивают объединение отдельных костей в скелет, рост скелета, перемещение частей тела относительно друг друга, передвижение тела в пространстве, сохранение определенного положения тела и его устойчивости, предупреждение преждевременного изнашивания опорных структур, амортизирующее (рессорное) воздействие при движениях.
3. Соединения костей туловища
К соединениям костей туловища относятся соединения позвонков, соединения ребер и соединения грудины.
У свободных типичных позвонков различают соединения тел, дуг и отростков.
Тела двух соседних позвонков соединяются при помощи межпозвоночных дисков, disci intervertebrales. Общее их число – 23. Такой диск отсутствует только между I и II шейными позвонками. Суммарная высота всех межпозвоночных дисков составляет приблизительно четверть длины позвоночного столба.
Диск построен преимущественно из волокнистого хряща и состоит из двух частей, постепенно переходящих друг в друга. По периферии располагается фиброзное кольцо, annulus fibrosus, состоящее из концентрических пластинок. Пучки волокон в пластинках идут косо, при этом в соседних слоях они ориентированы в противоположных направлениях. Центральную часть диска составляет студенистое ядро, nudeus pulposus Оно состоит из аморфного вещества хряща. Студенистое ядро дискасмещено несколько кзади, сдавлено телами двух соседних позвонков и является амортизатором, т. е. играет роль эластической подушки.
Площадь диска больше, чем площади тел соседних позвонков, поэтому в норме межпозвоночные диски выступают в виде валиков за пределы краев тел позвонков. Толщина дисков (высота) существенно различается на протяжении позвоночного столба. Наибольшая высота отдельных дисков в шейном отделе составляет 5–6 мм, в грудном – 3–4 мм, в поясничном – 10–12 мм. Толщина диска меняется в переднезаднем направлении. Так, между грудными позвонками диск тоньше спереди, между шейными и поясничными позвонками, наоборот, он тоньше сзади.
Спереди и сзади тела позвонков соединены двумя продольными связками. Передняя продольная связка, ligamentum longitudinale anterius, идет по передней поверхности тел позвонков и дисков от глоточного бугорка затылочной кости и tuberculum anterius atlantis до первого крестцового позвонка. Связка прочно соединена с дисками и надкостницей позвонков, препятствует чрезмерному разгибанию позвоночного столба.
Задняя продольная связка, ligamentum longitudinale posterius, идет по задней поверхности тел позвонков от ската затылочной кости и заканчивается в крестцовом канале. По сравнению с передней продольной связкой она более узкая и расширяется в области межпозвоночных дисков. С телами позвонков она соединяется рыхло и прочно срастается с межпозвоночными дисками. Задняя продольная связка является антагонистом передней, препятствует чрезмерному сгибанию позвоночного столба.
Дуги позвонков соединяются при помощи желтых связок, ligamenta flava. Их цвет обусловлен преобладанием эластических волокон. Они заполняют промежутки между дугами, оставляя свободными межпозвоночные отверстия, ограничены верхними и нижними позвоночными вырезками. Направление эластических волокон в связках имеет свою закономерность: от нижнего края и внутренней поверхности дуги вышележащего позвонка (начиная со II шейного) – к верхнему краю и наружной поверхности дуги нижележащего позвонка. Желтые связки, как и межпозвоночные диски, обладают упругостью, способствующей укреплению позвоночного столба. Вместе с телами, дугами позвонков и дисками они формируют позвоночный канал, в котором находятся спинной мозг с оболочками и сосуды.
Между двумя соседними остистыми отростками находятся короткие межостистые связки, ligamenta interspinalia, которые сильнее развиты в поясничной области. Кзади они непосредственно переходят в непарную надостистую связку, ligamentum supraspinale, восходящую по вершинам всех остистых отростков в виде непрерывного тяжа. В шейном отделе эта связка продолжается в выйную связку, ligamentum пате, которая тянется от остистого отростка vertebra cervicalis VII до protuberantia occipitalis externa. Она имеет вид треугольной пластинки, расположенной в сагиттальной плоскости. Ligamentum nuchae построена главным образом из эластических волокон, достигает мощного развития у животных, а у человека она является рудиментарным образованием и относится к категории межмышечных перегородок. Все связки, соединяющие остистые отростки позвонков, тормозят сгибание позвоночного столба.
Между поперечными отростками находятся межпоперечные связки, ligamenta intertransversaria. В шейном отделе они отсутствуют. При сокращении мышц эти связки ограничивают наклоны туловища в стороны.
Единственным прерывным соединением между позвонками являются многочисленные межпозвоночные суставы. Processus articulares inferiores каждого типичного вышележащего позвонка сочленяются с processus articulares superiores нижележащего позвонка. Суставные поверхности на суставных отростках позвонков плоские, покрыты гиалиновым хрящом, суставная капсула прикреплена по краю суставных поверхностей. По функции articulationes intervertebrales являются многоостными, комбинированными суставами. С их помощью возможны наклоны туловища вперед и назад (сгибание и разгибание), наклоны туловища в стороны (приведение и отведение), круговое движение (коническое), торзионное движение, или скручивание, и пружинящее движение.
V поясничный позвонок соединяется с крестцом с помощью таких же видов соединений, которые свойственны свободным типичным позвонкам.
Между телами V крестцового и I копчикового позвонков находится также discus intervertebralis, внутри которого в большинстве случаев имеется маленькая полость. Это соединение называют симфизом.
Латеральная крестцово-копчиковая связка, ligamentum sacrococcygeum latera, – парная, идет от нижнего края латерального крестцового гребня к рудименту поперечного отростка I копчикового позвонка. Она является аналогом межпоперечных связок.
Вентральная крестцово-копчиковая связка расположена на передней поверхности крестцово-копчикового соединения и представляет собой продолжение передней продольной связки позвоночного столба.
Глубокая дорсальная крестцово-копчиковая связка расположена на задней поверхности тела V крестцового позвонка и копчикового позвонка, т. е. является продолжением задней продольной связки позвоночного столба.
Поверхностная дорсальная крестцово-копчиковая связка начинается от краев щели крестцового канала и заканчивается на задней поверхности копчика. Она почти полностью закрывает отверстие крестцовой щели и соответствует надостистой и желтой связкам.
Атлантозатылочный сустав – парный, эллипсоидный, двуосный, комбинированный, образован мыщелками затылочной кости и верхними суставными ямками I шейного позвонка. Суставные поверхности покрыты гиалиновым хрящом, капсула свободная, прикреплена по краю суставных поверхностей. Атлантозатылочные суставы анатомически разобщены, но функционируют вместе. Вокруг фронтальной оси в них совершаются кивательные движения – наклоны головы вперед и назад. Объем движения достигает 45°. Вокруг сагиттальной оси совершаются наклоны головы вправо и влево по отношению к срединной плоскости. Объем движения равен 15–20°. Также возможно периферическое (коническое) движение.
Передняя атлантозатылочная мембрана натянута между основной частью затылочной кости и верхним краем передней дуги атланта. Задняя атлантозатылочная мембрана соединяет arcus posterior atlantis с задним краем большого затылочного отверстия. Эти мембраны закрывают широкие щели между атлантом и затылочной костью.
Между I и II шейными позвонками имеются три сустава: срединный атлантоосевой сустав, articulatio atlantoaxialis mediana, правый и левый латеральные атлантоосевые суставы.
Срединный сустав образован передней и задней суставными поверхностями зуба осевого позвонка, суставной ямкой передней дуги атланта и суставной поверхностью поперечной связки атланта. Передняя суставная поверхность зуба сочленяется с ямкой зуба на задней поверхности передней дуги атланта. Задняя суставная поверхность зуба, facies articularis posterior dentis, сочленяется с суставной площадкой на передней поверхности поперечной связки атланта, ligamentum transversum atlantis. Эта связка натянута позади зуба осевого позвонка между медиальными поверхностями боковых масс I шейного позвонка. Она препятствует смещению зуба назад. От центральной, слегка расширенной части поперечной связки вверх и вниз направляются верхний и нижний продольные пучки, fasciculi longitudinales superior et inferior. Верхний пучок заканчивается на передней полуокружности большого (затылочного) отверстия, нижний пучок – на задней поверхности тела осевого позвонка. Эти два пучка вместе с ligamentum transversum atlantis составляют крестообразную связку.
Таким образом, зуб осевого позвонка находится в костно-фиброзном кольце, образованном спереди передней дугой атланта, а сзади – поперечной связкой атланта.
Срединный атлантоосевой сустав по форме является цилиндрическим, в нем возможно движение только вокруг вертикальной оси (вращение), проходящей через зуб осевого позвонка. Вращение атланта вокруг зуба происходит вместе с черепом на 30–40° в каждую сторону.
Латеральные атлантоосевые суставы (правый и левый) вместе составляют комбинированные суставы. Каждый образован нижней суставной ямкой, fovea articularis inferior, на боковой массе атланта и верхней суставной поверхностью осевого позвонка, fades articularis superior axis. Плоские суставные поверхности покрыты гиалиновым хрящом, капсула суставов прикрепляется по краю суставных поверхностей.
Движение в правом и левом боковых атлантоосевых суставах осуществляется совместно с движением в срединном атлантоосевом суставе. В этих комбинированных суставах возможен только один вид движения – вращение.
Суммарно в атлантозатылочных и атлантоосевых суставах выполняются 6 видов движений – наклоны головы вперед и назад, наклоны головы в стороны, круговое (периферическое) движение и вращение. Это приравнивается к максимальному количеству возможных видов движений в многоосном шаровидном суставе.
Срединный и латеральные атлантоосевые суставы имеют дополнительный связочный аппарат – крыловидные связки и связку верхушки зуба. Крыловидные связки – две прочные связки, каждая из которых начинается от боковой поверхности зуба, идет косо вверх и прикрепляется к медиальным сторонам мыщелков. Эти связки отличаются большой прочностью, они ограничивают вращение в срединном атлантоосевом суставе. Связка верхушки зуба – это тонкий пучок, который идет вверх от верхушки зуба к переднему краю foramen magnum.
Сзади, со стороны позвоночного канала срединный атлантоосевой и латеральные атлантоосевые суставы и их связки покрыты широкой прочной фиброзной пластинкой – покровной мембраной. Она идет от ската затылочной кости вниз и продолжается в заднюю продольную связку.
Позвоночник, или позвоночный столб, columna vertebralis, представлен позвонками и их соединениями. Он включает шейный, грудной, поясничный и крестцово-копчиковый отделы. Его функциональное значение чрезвычайно велико: он поддерживает голову, служит гибкой осью туловища, принимает участие в образовании стенок грудной и брюшной полостей и таза, является опорой для тела, защищает спинной мозг, находящийся в позвоночном канале.
Сила тяжести, воспринимаемая позвоночным столбом, увеличивается сверху вниз. Тела позвонков имеют наибольшую ширину в области крестца, кверху они постепенно суживаются до уровня V грудного позвонка, затем снова расширяются до уровня нижних шейных позвонков и в верхнем шейном отделе вновь суживаются. Расширение позвоночника в верхней части грудного отдела объясняется тем, что на этом уровне фиксируется верхняя конечность.
При соединении позвонков между собой с боков образуются 23 пары межпозвоночных отверстий, foramina intervertebralia, через которые из позвоночного канала выходят спинно-мозговые нервы.
Длина позвоночного столба у взрослого мужчины среднего роста (170 см) составляет примерно 73 см, причем на шейный отдел приходится 13 см, на грудной – 30 см, на поясничный – 18 см, на крестцово-копчиковый – 12 см. Позвоночник у женщины в среднем на 3–5 см короче и составляет 68–69 см. В старческом возрасте длина позвоночного столба уменьшается. В общем длина позвоночного столба составляет около 2/5 всей длины тела.
Позвоночный столб не занимает строго вертикального положения. Он имеет изгибы в сагиттальной плоскости. Изгибы, обращенные выпуклостью назад, называются кифозами, выпуклостью вперед – лордозами. Различают физиологические лордозы – шейный и поясничный, физиологические кифозы – грудной и крестцовый. На месте соединения V поясничного позвонка с I крестцовым имеется значительный выступ, или мыс.
Кифозы и лордозы составляют характерную особенность позвоночного столба человека: они возникли в связи с вертикальным положением тела и оптимально выражены у взрослого человека, выполняющего команду «смирно». При этом перпендикуляр, опущенный из tuberculum anterius atlantis, пересекает тела VI шейного, IX грудного и III крестцового позвонков и выходит через верхушку копчика. При вялой осанке увеличивается грудной кифоз, уменьшаются шейный и поясничный лордозы.
Физиологические лордозы и кифозы являются постоянными образованиями. Грудной кифоз и поясничный лордоз больше выражены у женщин, чем у мужчин. Изгибы позвоночного столба при горизонтальном положении тела несколько уменьшаются, при вертикальном положении выделяются резче, а при увеличении нагрузки (ношении тяжестей) заметно усиливаются.
Формирование изгибов позвоночного столба происходит после рождения. У новорожденного позвоночный столб имеет вид дуги, обращенной выпуклостью назад. В 2–3 месяца ребенок начинает держать голову, при этом формируется шейный лордоз. В 5–6 месяцев, когда ребенок начинает садиться, характерную форму приобретает грудной кифоз. В 9–12 месяцев образуется поясничный лордоз как следствие приспособления тела человека к вертикальному положению, когда ребенок начинает ходить. Одновременно с этим происходит увеличение грудного и крестцового кифозов. Таким образом, изгибы позвоночного столба являются функциональными приспособлениями тела человека для сохранения равновесия при вертикальном положении.
В норме позвоночный столб во фронтальной плоскости изгибов не имеет. Его отклонение от срединной плоскости носит название «сколиоз». Движения позвоночного столба являются результатом функционирования многочисленных комбинированных суставов между позвонками. В позвоночном столбе при действии на него скелетных мышц возможны следующие виды движений: наклоны вперед и назад, сгибание и разгибание; наклоны в стороны, т. е. отведение и приведение; торзионные движения, скручивание; круговое (коническое) движение.
Наклоны туловища вперед и назад (сгибание и разгибание) происходят вокруг фронтальной оси. Амплитуда сгибания и разгибания равна 170–245°. В момент разгибания позвоночный столб отклоняется кзади. При этом расслабляются все его связки, кроме передней продольной, которая натягивается, ограничивая разгибание позвоночного столба. Межпозвоночные диски при сгибании и разгибании изменяют свою форму. Их толщина незначительно уменьшается на стороне наклона и увеличивается на противоположной стороне.
Наклоны позвоночного столба вправо и влево (отведение и приведение) совершаются вокруг сагиттальной оси, объем движения равен 165°.
Торзионное движение (скручивание) позвоночного столба происходит вокруг вертикальной оси, объем его равен 120°.
При круговом (коническом) движении позвоночный столб описывает конус, попеременно вокруг сагиттальной и фронтальной осей. Пружинящие движения (при ходьбе, прыжках) совершаются за счет сближения и отдаления соседних позвонков, при этом межпозвоночные диски уменьшают толчки и сотрясения.
Объем и реализуемые виды движений в каждом из отделов позвоночного столба неодинаковы. Шейный и поясничный отделы являются наиболее подвижными в связи с большей высотой межпозвоночных дисков. Грудной отдел позвоночного столба наименее подвижен, что обусловлено меньшей высотой межпозвоночных дисков, сильным наклоном книзу остистых отростков позвонков, а также фронтальным расположением суставных поверхностей в межпозвоночных суставах.
Конец ознакомительного фрагмента.