О соединениях костей вообще (общая синдесмология)

Первоначальной формой соединения костей (у низших позвоночных, живущих в воде) являлось сращение их при помощи соединительной или (позднее) хрящевой ткани. Однако такой сплошной способ соединения костей ограничивает объем движений. С образованием костных рычагов движения в промежуточной между костями ткани, вследствие рассасывания последней, стали появляться щели и полости, в результате чего возник новый вид соединения костей - прерывный, сочленение. Кости стали не только соединяться, но и сочленяться, образовались суставы, позволившие костным рычагам производить обширные движения, необходимые животным, особенно для наземного существования. Таким образом, в процессе филогенеза развились 2 вида соединения костей: первоначальный - сплошной с ограниченным размахом движений и более поздний - прерывный, позволивший производить обширные движения. Отражая этот филогенетический процесс приспособления животных к окружающей среде при помощи движения в суставах, и в эмбриогенезе человека развитие соединений костей проходит эти 2 стадии. Вначале зачатки скелета непрерывно связаны между собой прослойками мезенхимы. Последняя превращается в соединительную ткань, из которой образуется аппарат, связывающий кости. Если участки соединительной ткани, расположенные между костями, окажутся сплошными, то получится сплошное непрерывное соединение костей - сращение, или синартроз. Если внутри них путем рассасывания соединительной ткани образуется полость, то возникает другой вид соединения - полостной или прерывный - диартроз.

Таким образом, по развитию, строению и функции все соединения костей (juncturae ossium) можно разделить на 2 большие группы:

1. Непрерывные соединения - синартрозы (BNA) - более ранние по развитию, неподвижные или малоподвижные по функции.

2. Прерывные соединения - диартрозы (BNА) - более поздние по развитию и более подвижные по функции.

Между этими формами существует переходная - от непрерывных к прерывным или обратно. Она характеризуется наличием небольшой щели, не имеющей строения настоящей суставной полости, вследствие чего такую форму называют полусуставом - гемиартроз.

Схема соединении костей

Непрерывные соединения - синартрозы

Как уже говорилось выше, скелет в своем развитии проходит 3 стадии: соединительнотканную, хрящевую и костную. Так как переход из одной стадии в другую связан также и с изменением ткани, находящейся в промежутке между костями, то соединения костей в своем развитии проходят те же 3 фазы, вследствие чего различаются 3 вида синартрозов:

I. Если в промежутке между костями после рождения остается соединительная ткань, то кости оказываются соединенными посредством соединительной ткани - junctura fibrosa (fibra, лат. - волокно) s. syndesmosis (syn - с, desme - связка), синдесмоз.

II. Если в промежутке между костями соединительная ткань переходит в хрящевую, которая остается после рождения, то кости оказываются соединенными посредством хрящевой ткани - junctura cartilaginea (cartilago, лат. - хрящ) s. synchondrosis (chondros, греч. - хрящ), синхондроз.

III. Наконец, если в промежутке между костями соединительная ткань переходит в костную (при десмальном остеогенезе) или сначала в хрящевую, а затем в костную (при хондральном остеогенезе), то кости оказываются соединенными посредством костной ткани - синостоз (synostosis) (BNA).

Характер соединения костей не является неизменным в течение жизни одного индивидуума. Соответственно 3 стадиям окостенения синдесмозы могут переходить в синхондрозы и синостозы. Последние являются завершающей фазой развития скелета.

Синдесмоз, junctura fibrosa, есть непрерывное соединение костей посредством соединительной ткани.

1. Если соединительная ткань заполняет большой промежуток между костями, то такое соединение приобретает вид межкостных перепонок, membrdna interossea, например между костями предплечья или голени.

2. Если промежуточная соединительная ткань приобретает строение волокнистых пучков, то получаются фиброзные связки, ligamenta (во всех суставах). В некоторых местах (например, между дугами позвонков) связки состоят из эластической соединительной ткани (synelastosis - BNA) и потому имеют желтоватую окраску (Hgg. flava).

3. Пока между костями крыши черепа сохраняются широкие остатки первичной соединительной ткани, такие соединения называются родничками, fonticuti.

4. Когда промежуточная соединительная ткань приобретает характер тонкой прослойки между костями черепа, то получаются швы, suturae. По форме соединяющихся костных краев различают следующие швы:

а) зубчатый, sutura serrdta, когда зубцы на краю одной кости входят в промежутки между зубцами другой (между большинством костей свода черепа);

б) чешуйчатый, sutura squamosa, когда край одной кости накладывается на край другой (между краями височной и теменной костей);

в) гладкий, sutura plana - прилегание незазубренных краев (между костями лицевого черепа).

Синхондроз, junctura cartilaginea, есть непрерывное соединение костей посредством хрящевой ткани и вследствие физических свойств хряща является упругим соединением. Движения при синхондрозе невелики и имеют пружинящий характер. Они зависят от толщины хрящевой прослойки: чем она толще, тем подвижность больше.

По свойству хрящевой ткани (гиалиновой или фиброзной) различают: 1) синхондроз гиалиновый, например между ребрами и грудиной, и 2) синхондроз волокнистый.

Последний возникает там, где сказывается большое сопротивление механическим воздействиям, например между телами позвонков. Здесь волокнистые синхондрозы в силу своей упругости играют роль буферов, смягчая толчки и сотрясения.

По длительности своего существования синхондрозы бывают:

1. Временные - они существуют только до определенного возраста, после чего заменяются синостозами, например синхондрозы между эпифизом и метафизом или между тремя костями тазового пояса, сливающимися в единую тазовую кость. Временные синхондрозы представляют вторую фазу развития скелета.

2. Постоянные - они существуют в течение всей жизни, например синхондрозы между пирамидой височной кости и клиновидной костью, между пирамидой и затылочной костью.

Если в центре синхондроза образуется узкая щель, не имеющая характера настоящей суставной полости с суставными поверхностями и капсулой, то такое соединение становится переходным от непрерывных к прерывным - к суставам и называется полусуставом, hemiarthrosis, например лонное соединение, symphysis pubica. Полусустав может образоваться и в результате обратного перехода от прерывных к непрерывным соединениям в результате редукции суставов, например у некоторых позвоночных между телами ряда позвонков от суставной полости остается щель в discus intervertebralis.

Прерывные соединения, суставы, диартрозы

Сустав представляет прерывное, полостное, подвижное соединение, junctura, synovidlis, или сочленение, articulatlo (греч. - arthron, сустав, отсюда arthritis - воспаление сустава). В каждом суставе различают суставные поверхности сочленяющихся костей, суставную сумку, окружающую в форме муфты сочленовные концы костей, и суставную полость, находящуюся внутри сумки между костями.

1. Суставные поверхности, fades articulares, покрыты суставным хрящом, cartilago articularis, гиалиновым, реже волокнистым, толщиной 0,2-0,5 мм. Вследствие постоянного трения суставной хрящ приобретает гладкость, облегчающую скольжение суставных поверхностей, а вследствие эластичности хряща он смягчает толчки и служит буфером. Суставные поверхности обычно более или менее соответствуют друг другу (конгруентны). Так, если суставная поверхность одной кости выпукла (так называемая суставная головка), то поверхность другой кости соответствующим образом вогнута (суставная впадина).

2. Суставная сумка, capsula articularis, окружая герметически суставную полость, прирастает к сочленяющимся костям по краю их суставных поверхностей или же несколько отступя от них. Она состоит из наружной фиброзной оболочки, membrdna fibrosa, и внутренней синовиальной, membrana synovidlis. Синовиальная оболочка покрыта на стороне, обращенной к суставной полости, слоем эндотелиальных клеток, вследствие чего имеет гладкип и блестящий вид. Она выделяет в полость сустава липкую прозрачную синовиальную жидкость - synovia. Синовиальная оболочка оканчивается по краям суставных хрящей. Она часто образует небольшие отростки, называемые синовиальными ворсинками, villi synovidles. Кроме того, местами она образует то большей, то меньшей величины синовиальные складки, plicae synovidles, вдвигающиеся в полость сустава. Иногда синовиальные складки содержат значительное количество врастающего в них снаружи жира, тогда получаются так называемые жировые складки, plicae adiposae, примером чего могут служить plicae alares коленного сустава.

Иногда в утонченных местах сумки образуются мешкообразные выпячивания или вывороты синовиальной оболочки - синовиальные сумки, bursae synovidles, располагающиеся вокруг сухожилий или под мышцами, лежащими вблизи сустава. Будучи выполнены синовией, эти синовиальные сумки уменьшают трение сухожилий и мышц при движениях.

3. Суставная полость, cavum articulare, представляет герметически закрытое щелевидное пространство, ограниченное суставными поверхностями и синовиальной оболочкой. В норме оно не является свободной полостью, а выполнено синовиальной жидкостью, которая увлажняет и смазывает суставные поверхности, уменьшая трение между ними. Кроме того, синовия играет роль в обмене жидкости и в укреплении сустава благодаря сцеплению поверхностей. Она служит также буфером, смягчающим сдавление и толчки суставных поверхностей, так как движение в суставах - это не только скольжение, но и расхождение суставных поверхностей (В. Г. Касьяненко, 1956). Между суставными поверхностями имеется отрицательное давление (меньше атмосферного). Поэтому их расхождению препятствует атмосферное давление. (Этим объясняется чувствительность суставов к колебаниям атмосферного давления при некоторых заболеваниях их, из-за чего такие больные могут предсказывать ухудшение погоды).

При повреждении суставной сумки воздух попадает в полость сустава, вследствие чего суставные поверхности немедленно расходятся. В обычных условиях расхождению суставных поверхностей, кроме отрицательного давления в полости, препятствуют также связки (внутри- и внесуставные) и мышцы с заложенными в толще их сухожилий сесамовидными костями. Связки и сухожилия мышц составляют вспомогательный укрепляющий аппарат сустава.

В ряде суставов встречаются добавочные приспособления, дополняющие суставные поверхности, - внутрисуставные хрящи; они состоят из волокнистой хрящевой ткани и имеют вид или сплошных хрящевых пластинок - дисков, disci articulares, или несплошных, изогнутых в форме полумесяца образований и потому называемых менисками, menisci articulares (meniscus, лат. - полумесяц), или в форме хрящевых ободков, labra glenoiddlia (суставные губы).

Все эти внутрисуставные хрящи по своей окружности срастаются с суставной сумкой. Они возникают в результате новых функциональных требований, как реакция на усложнение и увеличение статической и динамической нагрузки. Они развиваются из хрящей первичных непрерывных соединений и сочетают в себе крепость и эластичность, оказывая сопротивление толчкам и содействуя движению в суставах (В. Г. Касьяненко, 1956).

Биомеханика суставов. В организме живого человека суставы играют тройную роль (Davies, 1961): 1) они содействуют сохранению положения тела; 2) участвуют в перемещении частей тела в отношении друг друга и 3) являются органами локомоции (передвижения) тела в пространстве.

Так как в процессе эволюции условия для мышечной деятельности были различными, то и получились сочленения различной формы и функции. По форме суставные поверхности могут рассматриваться как отрезки геометрических тел вращения: цилиндра, вращающегося вокруг одной оси; эллипса, вращающегося вокруг двух осей, и шара - вокруг 3 и более осей.

В суставах движения совершаются вокруг трех главных осей.

Различаются следующие виды движений в суставах:

1. Движение вокруг фронтальной (горизонтальной) оси - сгибание (flexio), т. е. уменьшение угла между сочленяющимися костями, и разгибание (extensio), т. е. увеличение этого угла.

2. Движения вокруг сагиттальной (горизонтальной) оси - приведение (adductio), т. е. приближение к срединной плоскости, и отведение (abdiictio), т. е. удаление от нее.

3. Движения вокруг вертикальной оси, т. е. вращение (rotatio) кнутри и кнаружи или направо и налево.

4. Круговое движение (circumdiictio), при котором совершается переход с одной оси на другую, причем один конец кости описывает круг, а вся кость - фигуру конуса.

Возможны и скользящие движения суставных поверхностей, а также удаление их друг от друга, как это, например, наблюдается при растягивании пальцев.

Характер движения в суставах обусловливается формой суставных поверхностей. Объем движения в суставах зависит от разности в величине сочленяющихся поверхностей. Если, например, суставная ямка представляет по своему протяжению дугу в 140э, а головка в 210°, то дуга движения будет равна 70°. Чем больше разность по протяжению суставных поверхностей, тем больше дуга (объем) движения, и наоборот. Если обе сочленяющиеся поверхности равны между собой, то движение отсутствует или очень незначительно. Движения в суставах, кроме уменьшения разности по протяжению сочленовных поверхностей, могут ограничиваться еще различного рода тормозами, роль которых выполняют некоторые связки, мышцы, костные выступы и т. п. Так как усиленная физическая (силовая) нагрузка, вызывающая рабочую гипертрофию костей, связок и мышц, приводит к разрастанию этих образований и ограничению подвижности, то у различных спортсменов замечается различная гибкость суставов в зависимости от вида спорта. Например, плечевой сустав имеет больший объем движений у легкоатлетов и меньший у тяжелоатлетов. Если тормозящие приспособления в суставах развиты особенно сильно, то движения в них резко ограничены. Такие суставы называют тугими.

На величину движений влияют и внутрисуставные хрящи, увеличивающие количество движений. Так, в височно-нижнечелюстном сочленении, относящемся по форме суставных поверхностей к двуосным суставам, благодаря присутствию внутрисуставного диска возможны троякого рода движения.

Закономерности расположения связок. Укрепляющей частью сустава являются связки, ligamenta, которые направляют и удерживают работу суставов; отсюда их делят на направляющие и удерживающие. Число связок в теле человека велико, поэтому, чтобы лучше их изучить и запомнить, необходимо знать общие законы их расположения:

1. Связки направляют движение суставных поверхностей по определенной оси вращения данного сустава и потому распределяются в каждом суставе в зависимости от числа и положения его осей.

2. Связки располагаются: а) перпендикулярно данной оси вращения и б) преимущественно по концам ее.

3. Они лежат в плоскости данного движения сустава.

Так, в межфаланговом суставе с одной фронтальной осью вращения направляющие связки располагаются по бокам ее (ligg. collateralia) и вертикально. В локтевом двуосном суставе ligg. collateralia также идут вертикально, перпендикулярно фронтальной оси, по концам ее, a lig. anulare располагается горизонтально, перпендикулярно вертикальной оси. Наконец, в многоосном тазобедренном суставе связки располагаются в разных направлениях.

Классификация суставов и их общая характеристика

Классификацию суставов можно проводить по следующим принципам: 1) по числу суставных поверхностей, 2) по форме суставных поверхностей и 3) по функции.

По числу суставных поверхностей различают:

1. Простой сустав (art. simplex), имеющий только 2 суставных поверхности, например межфаланговые суставы.

2. Сложный сустав (art. composita), имеющий более двух сочленовных поверхностей, например локтевой сустав. Сложный сустав состоит из нескольких простых сочленений, в которых движения могут совершаться отдельно. Наличие в сложном суставе нескольких сочленений обусловливает общность их связок.

3. Комплексный сустав (art. complexa), содержащий внутри суставной сумки внутрисуставной хрящ, который разделяет сустав на две камеры (двухкамерный сустав) (Davies, 1961). Деление на камеры происходит или полностью, если внутрисуставной хрящ имеет форму диска (например, в височно-нижнечелюстном сочленении) или неполностью, если хрящ приобретает форму полулунного мениска (например, в коленном суставе).

4. Комбинированный сустав представляет комбинацию нескольких изолированных друг от друга суставов, расположенных отдельно друг от друга, но функционирующих вместе. Таковы, например, оба височно-нижнечелюстных сустава, проксимальное и дистальное лучелоктевые сочленения и др. Так как комбинированный сустав представляет функциональное сочетание двух или более анатомически отдельных сочленений, то этим он отличается от сложного и комплексного суставов, каждый из которых, будучи анатомически единым, слагается из функционально различных соединений.

По форме и по функции классификация проводится следующим образом.

Функция сустава определяется количеством осей, вокруг которых совершаются движения. Количество же осей, вокруг которых происходят движения в данном суставе, зависит от формы его сочленовных поверхностей. Так, например, цилиндрическая форма сустава позволяет производить движение лишь вокруг одной оси вращения. При этом направление данной оси будет совпадать с осью расположения самого цилиндра: если цилиндрическая головка стоит вертикально, то и движение совершается по вертикальной оси (цилиндрический сустав); если же цилиндрическая головка лежит горизонтально, то и движение будет совершаться по одной из горизонтальных осей, совпадающих с осью расположения головки, - например, фронтальной (блоковидный сустав).

В противоположность этому шаровидная форма головки дает возможность производить вращение вокруг множества осей, совпадающих с радиусами шара (шаровидный сустав).

Следовательно, между числом осей и формой сочленовных поверхностей имеется полное соответствие: форма суставных поверхностей определяет характер движений сустава и, наоборот, характер движений данного сочленения обусловливает его форму (П. Ф. Лесгафт).

Здесь мы видим проявление диалектического принципа единства формы и функции.

Исходя из этого принципа, можно наметить следующую единую анатомо-физиологическую классификацию суставов.

Одноосные суставы. 1. Цилиндрический, или колесовидный сустав, art. trochoidea. Цилиндрическая или колесовидная суставная поверхность, расположенная своей осью вертикально, параллельно длинной оси сочленяющихся костей или вертикальной оси тела, обеспечивает движение по одной вертикальной оси - вращение, rotatio; такой сустав называют также вращательным.

Davies (1961) различает два типа вращательного сустава, который он рассматривает как стержневой: при первом типе костный стержень вращается в кольце, образованном суставной впадиной и кольцевой связкой; пример - проксимальный лучелоктевой сустав, в котором луч совершает вращение кнутри (пронация) и кнаружи (супинация). При втором типе, наоборот, кольцо, образованное связкой и суставной впадиной, вращается вокруг костного стержня; пример - сочленение атланта с зубом аксиального позвонка. В этом суставе кольцо атланта вращается направо и налево вокруг зуба осевого позвонка.

2. Блоковидный сустав, ginglymus (пример - межфаланговые сочленения пальцев). Блоковидная суставная поверхность его представляет собой поперечно лежащий цилиндр, длинная ось которого лежит поперечно, во фронтальной плоскости, перпендикулярно длинной оси сочленяющихся костей; поэтому движения в блоковидном суставе совершаются вокруг этой фронтальной оси (сгибание и разгибание). Направляющие бороздка и гребешок, имеющиеся на сочленовных поверхностях, устраняют возможность бокового соскальзывания и способствуют движению вокруг одной оси.

Если направляющая бороздка блока располагается не перпендикулярно к оси последнего, а под некоторым углом к ней, то при продолжении ее получается винтообразная линия. Такой блоковидный сустав рассматривают как винтообразный (пример - плече-локтевой сустав). Движение в винтообразном суставе такое же, как и в чисто блоковом сочленении.

Согласно закономерностям расположения связочного аппарата в цилиндрическом суставе направляющие связки будут располагаться перпендикулярно вертикальной оси вращения, в блоковидном суставе - перпендикулярно фронтальной оси и по бокам ее. Такое расположение связок удерживает кости в их положении, не мешая движению.

Двухосные суставы. 1. Эллипсоидный сустав, articuldtio ellipsoidea (пример - лучезапястный сустав). Сочленовные поверхности представляют отрезки эллипса: одна из них выпуклая, овальной формы с неодинаковой кривизной в двух направлениях, другая соответственно вогнутая. Они обеспечивают движения вокруг 2 горизонтальных осей, перпендикулярных друг другу: вокруг фронтальной - сгибание и разгибание и вокруг сагиттальной - отведение и приведение. Связки в эллипсоидных суставах располагаются перпендикулярно осям вращения, на их концах.

2. Мыщелковый сустав, articuldtio condyldris (пример - коленный сустав).

Мыщелковый сустав имеет выпуклую суставную головку в виде выступающего округлого отростка, близкого по форме к эллипсу, называемого мыщелком, condylus, отчего и происходит название сустава. Мыщелку соответствует впадина на сочленовной поверхности другой кости, хотя разница в величине между ними может быть значительной.

Мыщелковый сустав можно рассматривать как разновидность эллипсоидного, представляющую переходную форму от блоковидного сустава к эллипсоидному. Поэтому основной осью вращения у него будет фронтальная.

От блоковидного мыщелковый сустав отличается тем, что имеется большая разница в величине и форме между сочленяющимися поверхностями. Вследствие этого, в отличие от блоковидного, в мыщелковом суставе возможны движения вокруг двух осей.

От эллипсоидного сустава он отличается числом суставных головок. Мыщелковые суставы имеют всегда два мыщелка, расположенных более или менее сагиттально, которые или находятся в одной сумке (например, два мыщелка бедренной кости, участвующие в коленном суставе), или располагаются в разных суставных капсулах, как в атланто-затылочном сочленении.

Поскольку в мыщелковом суставе головки не имеют правильной конфигурации эллипса, вторая ось не обязательно будет горизонтальной, как это характерно для типичного эллипсоидного сустава; она может быть и вертикальной (коленный сустав).

Если мыщелки расположены в разных суставных капсулах, то такой мыщелковый сустав близок по функции к эллипсоидному (атланто-затылочное сочленение). Если же мыщелки сближены и находятся в одной капсуле, как, например, в коленном суставе, то суставная головка в целом напоминает лежачий цилиндр (блок), рассеченный по середине (пространство между мыщелками). В этом случае мыщелковый сустав по функции будет ближе к блоковидному.

3. Седловидный сустав, art. selldris (пример - запястно-пястное сочленение I пальца).

Сустав этот образован 2 седловидными сочленовными поверхностями, сидящими "верхом" друг на друге, из которых одна движется вдоль и поперек другой. Благодаря этому в нем совершаются движения вокруг двух взаимно перпендикулярных осей: фронтальной (сгибание и разгибание) и сагиттальной (отведение и приведение).

В двухосных суставах возможен также переход движения с одной оси на другую, т. е. круговое движение (circumductio).

Многоосные суставы. 1. Шаровидные. Шаровидный сустав, art. spheroidea (пример - плечевой сустав). Одна из суставных поверхностей образует выпуклую шаровидной формы головку, другая - соответственно вогнутую суставную впадину. Теоретически движение может совершаться вокруг множества осей, соответствующих радиусам шара, но практически среди них обыкновенно различают три главные оси, перпендикулярные друг другу и пересекающиеся в центре головки: 1) поперечную (фронтальную), вокруг которой происходит сгибание вперед, anteflexio, когда движущаяся часть образует с фронтальной плоскостью угол, открытый кпереди, и сгибание назад, retroflexio, когда угол будет открыт кзади; 2) передне-заднюю (сагиттальную), вокруг которой совершается отведение, abductio, и приведение, adductio; 3) вертикальную, по окружности которой происходит вращение, rotatio, внутрь и наружу. При переходе с одной оси на другую получается круговое движение, circumductio. Шаровидный сустав - самый свободный из всех суставов. Так как величина движения зависит от разности суставных поверхностей по протяжению, то суставная ямка в таком суставе мала сравнительно с величиной головки. Вспомогательных связок у типичных шаровидных суставов мало, что определяет свободу их движений.

Разновидность шаровидного сочленения - чашеобразный сустав, art. cotylica (cotyle, греч. - чаша). Суставная впадина его глубока 1и охватывает большую часть головки. Вследствие этого движения в таком суставе менее свободны, чем в типичном шаровидном суставе; образец чашеобразного сустава мы имеем в тазобедренном суставе, где такое устройство способствует большей устойчивости сустава.

2. Плоские суставы, art. plana (пример - artt. intervertebrales), имеют почти плоские суставные поверхности. Их можно рассматривать как поверхности шара с очень большим радиусом, поэтому движения в них совершаются по всем трем осям, но объем движений вследствие незначительной S разности суставных поверхностей небольшой.

Связки в многоосных суставах располагаются со всех сторон сустава.

Тугие суставы - амфиартрозы. В ряде руководств под этим названием выделяется группа сочленений с различной формой суставных поверхностей, но сходных по другим признакам: они имеют короткую, туго натянутую суставную капсулу и очень крепкий, нерастягивающийся вспомогательный аппарат, в частности короткие укрепляющие связки. Вследствие этого суставные поверхности тесно соприкасаются друг с другом, что резко ограничивает движения. Такие малоподвижные сочленения и называют тугими суставами - амфиартрозами (BNA). Тугие суставы смягчают толчки и сотрясения между костями (В. Г. Касьяненко, 1956). Пример - art. mediocarpea.

К этим суставам можно отнести также плоские суставы, art. plana, у которых, как говорилось, плоские суставные поверхности равны по своему протяжению. В тугих суставах движения имеют скользящий характер и крайне незначительны.