В основу биомеханической классификации положены оси, проводимые через соединения костей в трех направлениях: фронтальном, сагиттальном и продольном.
Вокруг фронтальной оси выполняется сгибание и разгибание, сагиттальной - отведение и приведение, продольной - повороты, вращение, круговое движение.
При сгибании кости, образующие звено, сближаются и угол между ними уменьшается, при разгибании они расходятся с увеличением угла.
Приведение смещает кость к срединной линии тела, уменьшая угол, отведение - удаляет, увеличивая угол.
Круговое движение - сложное, в нем кость описывает окружность, последовательно проходя через все оси.
В ряде суставов возможны повороты внутрь - пронация и наружу - супинация, а при сложении движений - вращение. Поэтому размах (объем) движений зависит от разности угловых перемещений и выражается в угловых градусах (радианах).
Непрерывные соединения, обладая прочностью и упругостью, обеспечивают небольшую подвижность. Однако, она имеет важное значение, особенно в таких комплексах, как череп, грудная клетка, таз, так как отражается на росте, развитии, функции и биомеханической устойчивости не только соединяемых костей, но и расположенных внутри органов. В зависимости от вида ткани внутри соединения различают фиброзные, хрящевые и костные непрерывные сочленения.
В группу фиброзных соединений, синдесмозов, входят:
· связки: желтая и выйная, межпоперечные и межостистые в позвоночном столбе и многие другие, образованные плотной волокнистой или эластической тканью в виде толстых пучков или пластин (мембран);
· межкостные мембраны: из плотной оформленной соединительной ткани между костями предплечья, голени - широкие фиброзные перепонки, натянутые между краями диафизов костей;
· швы черепа: зубчатые, чешуйчатые, плоские характерны для костей мозгового и лицевого черепа (особенность швов в медленном, постепенном окостенении из появляющихся в разные сроки костных ядер, что позволяет определить по ним возраст человека);
· зубо-альвеолярные или периодонтные соединения (старое и неудачное название - вколачивание), осуществленное при помощи волокон соединительной ткани между корнем зуба и стенками альвеолы, между шейкой зуба и десной, между корнями многокорневых зубов: поэтому соединительная ткань, окружающая шейку и корень зуба, называется периодонтом, состоящим из зубо-альвеолярных, зубо-десневых и межкорневых фиброзных волокон и других компонентов соединительной ткани.
К хрящевым непрерывным соединениям относятся синхондрозы, выполненные гиалиновым и реже волокнистым хрящом, например, между костями основания черепа: клиновидно-решетчатый, внутриклиновидный, клиновидно-затылочный, клиновидно-каменистый, межнижнечелюстной синхондрозы и симфизы.
Окостенение синхондрозов черепа начинается в плодном периоде, заканчивается к 20-25 годам, поэтому данные соединения считаются временными и к началу зрелого периода превращаются в костные соединения.
Временные синхондрозы грудины, тазовой кости и особенно трубчатых костей обусловлены наличием метаэпифизарных хрящей, обеспечивающих рост костей в длину, синостозирование их наступает в 15-23 года. Причем в длинных трубчатых костях таких хрящей два - по одному на каждом конце кости, и в росте кости они участвуют поочередно в зависимости от возрастного срока. Короткие трубчатые кости растут в длину за счет одного хряща (моноэпифизарный рост). В образовании синхондрозов участвуют и волокнистые хрящи, например, между телами позвонков, между лобковыми костями.
Функциональное значение непрерывных соединений особенно проявляется в черепе, где они постоянно находятся в ритмичном движении, благодаря дыхательным и сосудистым перемещениям головного мозга, его оболочек и ликвора. Врачи остеопаты, оказывая механическое воздействие на черепные соединения, влияют через них на головной мозг, излечивая многие болезни.
16(II) Строение и классификация суставов
Прерывистые соединения (синовиальные сочленения или суставы) обладают большой амплитудой и разнообразием движений.
Основными структурами любого сустава являются:
· суставные поверхности, покрытые гиалиновым хрящом;
· суставная капсула из наружной фиброзной и внутренней синовиальной оболочек;
· суставная полость, щель между суставными поверхностями сочленяющихся костей.
Дополнительные (вспомогательные) структуры суставов включают:
Ш прослойки из хряща: диски, мениски, суставные губы;
Ш укрепляющие устройства из соединительной ткани: связки, мембраны, окружающие зоны, мышечные сухожилия;
Ш скопления жировой клетчатки под синовиальной оболочкой;
Ш синовиальные складки, сумки, влагалища, завороты, синусы.
Суставные поверхности делятся на:
Ш соответствующие друг другу - конгруэнтные (головка -ямке, вырезка - выпуклости) и т.д.;
Ш несоответствующие - инконгруэнтные, требующие для соответствия дополнительных устройств в виде губ, дисков, менисков и т.д.
Гиалиновый хрящ покрывает суставные концы костей, а в коленных суставах образует еще и мениски. В нем различают три зоны: поверхностную, промежуточную, глубокую. Толщина его прямо пропорционально зависит от величины нагрузки и обратно пропорционально от возраста, - поэтому хрящи в суставах нижних конечностей более толстые, а с возрастом истончаются. Снаружи и внутри хрящ не содержит нервов, кровеносных и лимфатических сосудов и питается диффузным способом из синовиальной жидкости.
Суставная капсула состоит из двух оболочек или слоев: фиброзного и синовиального. Фиброзный, наружный слой образуется из плотной волокнистой соединительной ткани с обилием продольных волокон; укрепляется связками: капсульными, внутрикапсульными и внекапсульными. Они выполняют чаще роль ограничителей, амортизаторов движений. В укреплении фиброзного слоя участвуют также сухожилия мышц.
Синовиальный слой (мембрана, оболочка) покрывает капсулу изнутри, ложится на костные концы сустава там, где отсутствует хрящ.
Анатомические структуры синовиального слоя:
Ш синовиальные ворсинки, обращенные в полость сустава, увеличивают поверхность соприкосновения и вырабатывают специальную жидкость - синовию для питания и смазки суставных поверхностей;
Ш синовиальные складки в местах соединения инконгруэнтных поверхностей (внутри складок скапливается жировая клетчатка, например в коленном суставе);
Ш в местах перехода с одной суставной поверхности на другую или новую структуру (сухожилие, связку) возникают синовиальные карманы, завороты, сумки, влагалища.
Суставная полость - пространство в виде щели между суставными концами, разнообразная форма которой зависит от соответствия друг другу суставных концов, внутрисуставных образований (связок, хрящей, синовиальных складок).
Гиалиновый хрящ суставной поверхности имеет:
Ш наружный слой из блестящего аморфного вещества, основная часть которого - протеогликаны - обеспечивают гидрофильность хряща;
Ш поверхностный клеточный слой из слабо дифференцированных клеток, подобных фибробластам);
Ш внутренний, тонкий волокнистый слой из фиброзных и эластических волокон;
Ш глубокий клеточный слой из растущих и зрелых хрящевых клеток, расположенных перпендикулярными столбиками относительно подлежащей кости.
По мере старения в хряще уменьшается концентрация протеогликанов, ослабляются процессы размножения клеток и отжившие свой срок не восстанавливаются. Часть лакун после гибели хондроцитов заполняется аморфным веществом и коллагеновыми фибриллами, местами начинается отложение солей кальция. Хрящ становится тонким, твердым и ломким; нарастание дистрофии хряща приводит к костеобразованию за счет врастания кровеносных сосудов.
Синовиальная оболочка имеет:
Ш покровный клеточный слой, состоящий из А-клеток - макрофагальных синовиоцитов; В-клеток - синовиальных фибробластов, вырабатывающих гиалуроновую кислоту и промежуточной формы С-клеток;
Ш волокнистый коллагеново-эластический слой, состоящий из поверхностных и глубоких волокон, поверхностные ориентированы в направлении длиной оси сочленения, глубокие - под углом к поверхностным.
Синовиальная жидкость по составу отдаленно напоминает плазму крови, из которой и образуется. Но в синовии мало белка, присутствует гиалуроновая кислота связанная с белком.
К физическим свойствам синовии относятся:
Ш упругость - способность возвращаться к первоначальной форме и размерам после снятия нагрузки;
Ш вязкость (выше, чем у крови) - отношение напряжения сдвига к градиенту скорости, или иначе отношение напряжения сдвига к скорости деформации.
Пример: если взять две пластины и поместить между ними синовию, а затем сдвигать верхнюю пластину, то окажется, что вместе с нею сдвигается прилежащий слой, в среднем слое движение постепенно затухает, а нижний слой остается неподвижным.
Объем движения в суставах зависит от разности угловых величин соединяемых костей, измеряется в угловых градусах. На количественные параметры движения в суставах влияют протяженность и форма суставных поверхностей, количество и расположение связок, положение и растяжимость мышц, окружающих сустав.
Классификация суставов
По количеству суставных поверхностей, т.е. анатомически суставы делятся на:
Ш простые, имеющие только две суставные поверхности;
Ш сложные, обладающие более, чем двумя суставными поверхностями;
Ш комплексные - внутри сустава находится диск, мениск, которые делят его на две камеры или этажа;
Ш комбинированные - функциональное сочетание нескольких изолированных друг от друга суставов, устроенных одинаково, но работающих одновременно (вместе).
По биомеханическим осям и форме суставных поверхностей суставы бывают.
Одноосные:
Ш цилиндрические - движения вокруг продольной оси - вращение, примеры: лучелоктевые суставы, сочленение атланта с зубом аксиса;
Ш блоковидный - сочетание костного гребня одной суставной поверхности с направляющей суставной бороздой второй кости - ось поперечная лежит перпендикулярно к суставным концам, движения - сгибание и разгибание, пример - межфаланговые суставы;
Ш винтообразный сустав, как разновидность блоковидного - ось поперечная, движения - сгибание и разгибание с винтообразным смещением, пример: локтевой сустав в плече-локтевом и в плече-лучевом соединениях.
Двухосные:
Ш эллипсоидные - суставные поверхности в виде эллипса - оси: фронтальная и сагиттальная, движения - сгибание и разгибание, отведение и приведение, пример: лучезапястный сустав;
Ш мыщелковые - одна суставная поверхность выпуклая, округлой формы (два мыщелка), другая плоская или в виде не глубокой ямки, - оси: фронтальная и продольная, движения - сгибание и разгибание, вращение, пример: коленный сустав, височно-нижнечелюстной сустав;
Ш седловидные - выпуклая и вогнутая суставные поверхности, входящие одна в другую, оси: фронтальная и сагиттальная, движения: сгибание и разгибание, приведение и отведение, пример: первый пястно-фаланговый сустав кисти.
Трехосные:
Ш шаровидный - головка и впадина меньших размеров, оси: фронтальная и сагиттальная, продольная, движения - все виды;
Ш чашеобразный - разновидность шаровидного, обладает такими же движениями, но с меньшим объемом;
Ш плоский - слабо изогнутые суставные поверхности, три оси движения, но очень малый объем.
17(II) Соединения костей черепа
Кости черепа соединяются между собой:
Ш швами - полосками соединительной ткани;
Ш синхондрозами - прослойками из хрящевой ткани;
Ш суставом между височными костями и нижней челюстью (височно-нижнечелюстной сустав - правый и левый);
Ш мышцами - подъязычная кость и наружное основание черепа, нижняя челюсть.
Шов состоит из плотной оформленной соединительной ткани для костей мозгового свода и рыхлой неоформленной соединительной ткани между костями лица и основания черепа. Швы располагаются во всех трех пространственных плоскостях, что обеспечивает рост черепа в длину, ширину и высоту. Во время роста края костей в шве сближаются - это краевой рост путем медленного и постепенного наслаивания (аппозиции) костной ткани происходит в течение всей жизни человека, приводя к медленному зарастанию (облитерации) швов в различные возрастные периоды, что используется при установлении возраста.
Швы зубчатые формируются с 7-го месяца грудного возраста и до 20 лет, вначале образуя из костной ткани крупные зубцы первого порядка, позже - средние - второго порядка и последними появляются самые мелкие зубцы третьего порядка. Облитерация швов начинается в 20-30 лет, у каждого шва в определенном месте и продолжается в определенной последовательности как по протяженности шва, так и по времени, а также в зависимости от пола, что используется как диагностический признак при установлении пола и возраста.