§ 6. Тины соединения костей

Классификация соединений. Подвижность частей скелета зависит от характера соединений костей. Соединяющий кости аппарат развивается из мезенхимы, залегающей между зачатками этих костей у зародыша. Существуют два основных типа соединений костей: непрерывные и прерывные, или суставы. Первые более древни: они обнаруживаются у всех низших позвоночных и на эмбриональных стадиях у высших. Когда у последних закладываются кости, между ними сохраняется их исходный материал (соединительная ткань, хрящ). При помощи этого материала происходит сращение костей, т. е. образуется непрерывное соединение. На более поздних онтогенетических стадиях у наземных позвоночных возникают более совершенные, прерывные соединения. Они развиваются вследствие возникновения щели в исходном материале, сохранившемся между костями. Остатки хряща покрывают сочленяющиеся поверхности костей. Существует еще третий, промежуточный тип соединений - полусустав.

Непрерывные соединения. Непрерывное соединение - синартроз, или сращение, - имеет место в том случае, когда кости связаны друг с другом сплошной прослойкой, соединяющей их ткани. Движения при этом ограничены или вовсе отсутствуют. По характеру связующей ткани различают соединительнотканные сращения, или синдесмозы (рис. 10, А), хрящевые сращения, или синхондрозы (рис. 10, Б), и сращения при помощи костной ткани - синостозы.

Рис. 10. Типы соединения костей (схема): А - синдесмоз; Б - синхондроз; В - сустав; 1 - надкостница: 2 - кость; 3 - волокнистая соединительная ткань; 4 хрящ; 5 - синовиальный и 6 - фиброзный слой сумки; 7 - суставные хрящи; 8 - полость сустава

Синдесмозы бывают трех родов: 1) межкостные перепонки, например между костями предплечья или голени; 2) связки, соединяющие кости (но не связанные с суставами), например связки между отростками позвонков или их дугами; 3) швы между костями черепа. Межкостные перепонки и связки допускают некоторое смещение костей. В швах прослойка соединительной ткани между костями незначительна и движения невозможны.

Синхондрозом, является, например, соединение I ребра с грудиной посредством реберного хряща, упругость которого допускает некоторую подвижность этих костей.

Синостозы немногочисленны в молодости, но количество их значительно увеличивается с возрастом, когда соединительная ткань или хрящ между концами некоторых костей заменяется костной тканью. Примером могут служить сращение крестцовых позвонков и заросшие швы черепа. Движения здесь, естественно, отсутствуют.

Прерывные соединения - диартроз, сочленение, или сустав (рис. 10, В), характеризуется наличием незначительного пространства (щели) между концами соединяющихся костей. Различают суставы простые, образованные лишь двумя костями (например, плечевой сустав), сложные, когда в соединение входит большее число костей (например, локтевой сустав), и комбинированные, допускающие движение лишь одновременное с движением в других, анатомически обособленных, суставах (например, проксимальный и дистальный лучелоктевой суставы). К обязательным структурным образованиям сустава относятся суставные поверхности, суставная сумка, или капсула, и суставная полость.

Суставная поверхность одной кости, образующей сустав, обычно выпуклая и носит название головки. На другой кости развивается соответствующая головке вогнутость - впадина, или ямка. Головка и ямка могут быть образованы двумя или несколькими костями. Обширность и пригнанность (совпадение) суставных поверхностей друг к другу обеспечивают хорошую опору костям и упрочивают сустав. Объем движений в нем при прочих равных условиях зависит от разницы в величине головки и ямки. Чем больше эта разница, тем больше и размах возможных в суставе движений. Однако чем меньше соответствие сочленяющихся поверхностей, тем меньше прочность сустава. Поэтому суставы с маленькой суставной ямкой и относительно большой головкой (например, плечевой) оказываются менее прочными. Движения в суставах осуществляются вращением одной суставной поверхности относительно другой. Эти поверхности покрыты гладким блестящим гиалиновым (стекловидным) хрящом, что снижает трение и облегчает движения.

Суставная сумка прикрепляется по краям суставных поверхностей и объединяет кости в сустав. Толщина ее и степень натяжения зависят от функции сустава. В суставах с обширными движениями сумка относительно тонка и более свободно натянута, например в плечевом суставе. Туго натянутая сумка ограничивает размах движения (крестцово-подвздошный сустав).

Суставная сумка состоит из двух слоев. Поверхностный, фиброзный слой, состоящий из волокнистой соединительной ткани, переходит в надкостницу сочленяющихся костей и несет защитную в отношении сустава функцию. Внутренний слой, или синовиальный, выстлан эндотелием и богат кровеносными сосудами. Он образует выросты (ворсинки), выделяющие вязкую жидкость - синовию, которая смазывает сочленяющиеся поверхности и облегчает их скольжение. В нормально функционирующих суставах очень мало синовии, например в самом крупном из них - коленном - не более 3,5 см³. В некоторых суставах, в частности в коленном, синовиальная оболочка образует складки, в которых откладывается жир, имеющий здесь защитную функцию. В некоторых суставах, например в коленном и плечевом, синовиальная оболочка образует наружные выпячивания, над которыми почти отсутствует фиброзный слой. Эти выпячивания в виде синовиальных сумок подстилают прикрепляющиеся вблизи сустава сухожилия мышц и, наполненные синовией, служат мягкой прокладкой между ними и костью.

Суставной полостью называют щелевидное пространство, ограниченное сочленяющимися поверхностями костей и суставной сумкой. Полость сустава герметически замкнута и заполнена синовией. Давление в суставе меньше атмосферного, поэтому наружное атмосферное давление, испытываемое сумкой, способствует укреплению сустава. Плотное прижатие суставных поверхностей друг к другу в ряде суставов обусловлено также тонусом, или активным напряжением, мускулатуры.

Помимо обязательных, в суставе могут встречаться вспомогательные образования. К ним относятся суставные связки и губы, внутрисуставные диски и мениски.

Суставные связки представляют собой пучки, или тяжики, плотной волокнистой ткани. Они расположены в толще или поверх суставной сумки. Это местные утолщения ее фиброзного слоя. Перекидываясь через сустав и прикрепляясь к костям, связки укрепляют сочленение. В случае расположения связок в плоскости движения их роль заключается в ограничении размаха движения: они не допускают его перехода за известные пределы. Большинство связок не эластичны, но очень прочны. В некоторых суставах, например в коленном, есть внутрисуставные связки.

Суставные губы состоят из волокнистого хряща, кольцевидно охватывающего края суставных впадин, площадь которых они дополняют и увеличивают. Суставные губы придают суставу большую прочность, но уменьшают размах движений.

Диски и мениски представляют собой сплошные и полулунной формы хрящевые прокладки. Они располагаются поперек сустава (между суставными поверхностями) и по краям срастаются с суставной сумкой. Поверхности дисков и менисков повторяют форму суставных концов костей, прилегающих к ним с обеих сторон. Диски и мениски содействуют разнообразию движений в суставе и играют роль амортизаторов.

Характер и величина или размах движений в суставе зависят от формы сочленовных поверхностей, соответствия между ними, от работы связанных с суставом мышц и испытываемой ими статической нагрузки.

Наибольшим размахом движения обладают длинные трубчатые кости конечностей, которые описывают дугу с радиусом, равным своей длине. На размах движения влияют степень соответствия друг другу суставных поверхностей, наличие внутрисуставных хрящей, натяжение суставных сумок и сопротивление, оказываемое другими мышцами.

Чем больше соответствие между суставными поверхностями, тем меньше размах движения. Так, например, в крестцово-подвздошном сочленении пригнанность суставных поверхностей полная и размах движения не превышает 4-6°. В плечевом суставе, где резко выражено несоответствие между суставными поверхностями лопатки и головки плечевой кости, размах движения достигает 70°.

Внутрисуставные хрящи и хрящевые губы, увеличивая соответствие суставных поверхностей, уменьшают размах движений.

Свободные суставные сумки, например в плечевом суставе, не препятствуют размаху, в то время как туго натянутые, например в межпозвоночных суставах, ограничивают его. Подвижность сустава увеличивается под влиянием тренировки (например, у спортсменов и акробатов). У детей большинство суставов, как правило, более подвижно, чем у взрослых или пожилых людей.

Формы сочленовных поверхностей близки к форме геометрических поверхностей тел вращения, получающихся от движения прямой или кривой линии (так называемой образующей) вокруг неподвижной условной оси. Разные формы образующей линии дают разные тела вращения. Например, прямая образующая, вращаясь параллельно оси, опишет цилиндрическую фигуру, а образующая в виде полуокружности дает шар (рис. 11). Суставная поверхность определенной геометрической формы позволяет совершать движения только по свойственным этой форме осям. Вследствие этого суставы классифицируются на одноосные, Двуосные и трехосные (практически многоосные).

Одноосные суставы бывают цилиндрическими и блоковидными.

Цилиндрический сустав имеет суставные поверхности в виде цилиндров, причем выпуклая поверхность - головка - охватывается вогнутой впадиной (рис. 11, 1). Ось вращения проходит через центр головки, параллельно поверхности цилиндра. В суставах эта ось часто совпадает с длинной осью кости, находится в вертикальной плоскости и потому называется вертикальной, или продольной. В цилиндрическом суставе возможно вращение по оси внутрь и кнаружи. Примером служит сочленение между лучевой и локтевой костями.

Рис. 11. Форма суставов: 1 - цилиндрический (проксимальный лучелоктевой); 2 - блоковидный. (межфаланговый); 3 - седловидный (запястно-пястный I пальца); 4 эллипсоидный (лучезапястный); 5 - шаровидный (плечевой); 6 - плоский (между суставными отростками позвонков)

Блоковидный сустав представляет собой разновидность цилиндрического и отличается от него бороздкой на одной сочленовной поверхности и соответствующим ей гребнем на другой (рис. 11, 2). Ось вращения проходит перпендикулярно длинной оси кости в горизонтальной плоскости и называется поперечной, или фронтальной. В суставе возможны сгибание и разгибание. Примером являются межфаланговые суставы.

Двуосные суставы (рис. 11, 3, 4) бывают седловидными (в одном направлении суставная поверхность вогнута, а в другом, перпендикулярном ему, выпукла) и эллипсоидными (суставные поверхности эллипсоидные). Эллипс как тело вращения имеет только одну ось. Возможность движения в эллипсоидном суставе вокруг второй оси обусловлена неполным совпадением суставных поверхностей. Двуосные суставы допускают движения вокруг двух, расположенных в одной плоскости, но взаимно перпендикулярных осей: сгибание и разгибание вокруг фронтальной оси, приведение (к средней плоскости) и отведение вокруг сагиттальной оси. Примером эллипсоидного сустава может служить лучезапястный, а седловидного - запястно-пястный сустав I пальца руки (рис. 29).

Трехосные суставы бывают шаровидными и плоскими.

Шаровидные суставы - самые подвижные сочленения (рис. 11, 5). Движения в них происходят вокруг трех взаимно перпендикулярных и пересекающихся в центре головки осей: фронтальной (сгибание и разгибание), вертикальной (вращение внутрь и кнаружи) и сагиттальной (приведение и отведение). Но через центр суставной головки можно провести бесконечное количество осей, почему шаровидный сустав и оказывается практически многоосным. Таков, например, плечевой сустав.

Ореховидный сустав представляет собой разновидность шаровидного. Суставная впадина в нем глубока и охватывает большую часть головки. Движения здесь более свободны, но сустав более крепок. Последнее поддерживается наличием мощных связок. Это, например, тазобедренный сустав.

Плоский сустав - это отрезок шара с очень большим радиусом, благодаря чему кривизна сочленяющихся поверхностей очень незначительна: выделить головку и ямку нельзя. Сустав малоподвижен и допускает лишь незначительное скольжение сочленяющихся поверхностей в различных направлениях. Пример - сустав между сочленовными отростками грудных позвонков (рис. 11, 6).

Кроме описанных движений, в двуосных и трехосных суставах возможно еще движение, называемое круговым. При этом движении конец кости, противоположный закрепленному в суставе, описывает круг, а кость в целом - поверхность конуса.

Функциональные особенности соединительного аппарата костей образовались в процессе эволюционного развития в результате взаимодействия формы и функции. У животных, обладающих конечностями, приспособленными для быстрого бега, особенно развиты одноосные суставы, основное движение в них - сгибание и разгибание. Многоосные суставы развиваются у животных с более разнообразными движениями конечностей. Наибольшая сложность движений в суставах наблюдается у человека. Его двигательный аппарат способен совершать особенно тонкие и дифференцированные движения, выработавшиеся в связи с трудовой деятельностью.

Полусустав. Полусустав характеризуется тем, что кости в нем соединяются хрящевой прокладкой, которая имеет внутри щелевидную полость. Суставная капсула отсутствует. Таким образом, этот вид соединения представляет собой промежуточную, переходную форму между синхондрозом и диартрозом (встречается в тазе человека между его лонными костями (рис. 32) и между телами позвонков (Атл., 5, А).