Обязательные элементы суставов, их характеристика

Классификация соединений костей

Соединения объединяют кости в комплексы, а в целом – в единый скелет. Они обладают подвижностью, прочностью, упругостью.

Среди соединений костей различают по анатомической классификации:

· непрерывные, когда между концами костей имеется сплошная соединительная или хрящевая, а в последующем и костная ткань;

· прерывные соединения или суставы, главными признаками которых является наличие щели (полости) между суставными концами костей и синовиальной оболочки в капсуле;

· полупрерывные соединения или симфизы, когда в прослойке между костями хряща или фиброзной ткани появляется щель.

В кинематике сочленений любое физическое тело, подвижно соединенное с другим, образует звено, а звенья складываются в кинематические цепи. В классической механике тело, перемещающееся в любом из трех координатных направлений и вращающееся вокруг любой из трех координатных осей, обладает, как минимум, 6-ю степенями свободы. Если данное тело в одной из своих точек закреплено, то оно уже не может поступательно перемещаться. Его движения ограничиваются вращением вокруг координатных осей. В человеческом теле общее число степеней свободы – 240.

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.

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.

Суставные поверхности делятся на:

· соответствующие друг другу — конгруэнтные (головка -ямке, вырезка — выпуклости) и т.д.;

· 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:

· синовиальные ворсинки, обращенные в полость сустава, увеличивают поверхность соприкосновения и вырабатывают специальную жидкость — синовию для питания и смазки суставных поверхностей;

· синовиальные складки в местах соединения инконгруэнтных поверхностей (внутри складок скапливается жировая клетчатка, например в коленном суставе);

· 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:

· наружный слой из блестящего аморфного вещества, основная часть которого — протеогликаны — обеспечивают гидрофильность хряща;

· поверхностный клеточный слой из слабо дифференцированных клеток, подобных фибробластам);

· внутренний, тонкий волокнистый слой из фиброзных и эластических волокон;

· 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:

· покровный клеточный слой, состоящий из А-клеток – макрофагальных синовиоцитов; В-клеток – синовиальных фибробластов, вырабатывающих гиалуроновую кислоту и промежуточной формы С-клеток;

· 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:

· упругость — способность возвращаться к первоначальной форме и размерам после снятия нагрузки;

· 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.