Калмин лекции по анатомии

ные движения вокруг одной, двух или трех осей. Количеством осей вращения и определяется число степеней свободы отдельных звеньев скелета.

Âанатомии выделяют сагиттальную, фронтальную и вертикальную оси. Движения, осуществляемые вокруг названных осей, определяют как сгибание (flexio) и разгибание (extensio) вокруг фронтальной оси, отведение (abductio) и приведение (adductio) вокруг сагиттальной оси, и собственно вращение (rotatio) вокруг вертикальной оси. В качестве особого вида рассматривают круговое движение (circumductio), при котором периферический конец кости движется по окружности.

При любом движении, кроме вращения вокруг собственной оси, каждая точка кости описывает в пространстве некоторую кривую линию. Если взять точку, находящуюся на механической оси кости, то все ее движения совершаются в определенной плоскости, которая всегда выпукла со стороны, противоположной суставу. Эта плоскость представляет собой сферу, или овоид, движения. Протяженность овоида движения зависит от амплитуды движений в суставе. Это понятие помогает описывать и графически представлять движения в суставах.

Число степеней свободы и типы движений в суставах зависят от формы суставных поверхностей. К одноосным суставам с одной степенью свободы относят блоковидные и цилиндрические суставы. Двухосными с двумя степенями свободы являются эллипсоидные, седловидные и мыщелковые суставы. К многоосным суставам с тремя степенями свободы принадлежат шаровидные, чашеобразные и плоские суставы.

Âнекоторых руководствах, преимущественно старых, выделяется еще один вид суставов – тугие суставы, или амфиартрозы. 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. Тугие суставы смягчают толчки и сотрясения между костями. В амфиартрозах движения имеют скользящий характер и крайне незначительный объем.

Важное значение в артрокинематике имеет понятие о конгруэнтности суставов. Суставные поверхности имеют почти всегда различную площадь

èкривизну. Поверхности, которые полностью соответствуют друг другу, называются конгруэнтными. Если такое соответствие отсутствует, говорят о неконгруэнтных поверхностях. Если сравнить тазобедренный и плечевой суставы, то можно видеть, что в тазобедренном суставе сочленяющиеся поверхности более подходят одна к другой, чем в плечевом суставе. Поэтому тазобедренный сустав является в большей степени конгруэнтным. Конгруэнтность поверхностей в каждом суставе не является постоянной, она изменяется при движениях и в зависимости от нагрузки. При нагружении сустава площадь контакта суставных поверхностей возрастает, и конгруэн-

40

тность увеличивается. Это способствует более равномерной передаче нагрузки на суставные концы костей.

Исходя из анализа конгруэнтности суставных поверхностей, Мак-Ко- нейл различает в каждом суставе замкнутое и разомкнутое положения. Замкнутым является такое положение, при котором достигается максимальная конгруэнтность сустава. При замкнутом положении связки, укрепляющие сустав, натянуты и напряжены, они прижимают суставные поверхности друг к другу и полностью проявляют свою стабилизирующую функцию. Сустав в замкнутом положении максимально устойчив, количество степеней свободы в нем падает до нуля. При всех других положениях сустав является разомкнутым. При этом суставные поверхности становятся неконгруэнтными, связки расслабляются и могут быть реализованы все степени свободы для данного сустава.

Рассмотрим эти положения применительно к конкретным суставам. В плечевом суставе замкнутое положение достигается при отведении и вращении наружу плечевой кости. При этом плечевая кость стабилизируется и может перемещаться только вместе с лопаткой. Замыкание локтевого сустава происходит при разгибании и супинации. В лучезапястном суставе замкнутое положение соответствует полному разгибанию кисти; подвижность в суставе при этом отсутствует. У коленного и голеностопного суставов замкнутым также является положение полного разгибания. Чтобы восстановить подвижность в суставе, его нужно привести в разомкнутое положение. Во всех приведенных случаях это достигается сгибанием в сочетании с небольшим вращением внутрь. При замыкании суставов создаются условия, способствующие переломам костей при травмах, ввиду того, что не может проявиться рессорное действие соединений. Так, перелом лучевой кости чаще всего происходит при падении на вытянутую руку с разогнутой кистью, когда лучезапястный и локтевой суставы находятся в замкнутом положении.

Описываемые в учебниках виды движений в суставах редко осуществляются в своей элементарной форме. Большинство движений являются сложными. Даже в таком, казалась бы, простом случае, как движения ногтевых фаланг пальцев, можно заметить, что при сгибании они слегка супинированы, а разгибание сопровождается пронацией фаланг. Сочетание сгибания и разгибания с некоторой степенью вращения характерно и для других блоковидных суставов. Например, в локтевом суставе при полном разгибании происходит пронация локтевой кости, а при сгибании она супинируется. Благодаря комбинации сгибания и разгибания с вращением блоковидный сустав выводится из замкнутого положения и снова приводится в такое положение. Подобного рода замыкающие и размыкающие движения относятся к обычным движениям в суставах.

Распространенным видом сложных движений является последовательное движение. При этом часть тела, например конечность, последователь-

41

но переводится из одного положения в другое и в результате серии движений может вернуться в исходное состояние. В данном случае говорят об эргономическом цикле. Подобные циклы характерны для различного рода повторяющихся рабочих движений.

Различают два вида вращательных движений: сочетанные и независимые. Сочетанное вращение имеет место при осуществлении последовательных движений. Чтобы выявить сочетанное вращение, нужно опустить руку с полупронированным предплечьем так, чтобы ладонь была обращена к бедру. Затем рука поднимается вперед до горизонтального уровня и отводится в сторону на 90°, причем сохраняется полупронированное положение предплечья. После этого рука приводится к туловищу, и оказывается, что теперь она повернута к бедру уже не ладонью, а локтевым краем. Это значит, что в ходе последовательных движений произошло вращение наружу в плечевом суставе на 90°. Если из нового положения повторить тот же цикл движений, то снова произойдет поворот руки на 90°, и кисть будет обращена к бедру своей тыльной стороной. Произвести движения в третий раз, очевидно, уже не удастся. Таким образом было получено вращение в результате серии движений, которые сами по себе не являются вращательными. Такое сочетанное вращение возможно в любом суставе, имеющем 2 или 3 степени свободы. Всякое другое вращение называется независимым вращением.

Факторы, определяющие объем движений в суставах Объем движений в каждом суставе зависит от целого ряда факторов.

1.Разность площадей сочленяющихся суставных поверхностей – главный фактор. Из всех суставов наибольшая разность площадей суставных поверхностей 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-под- вздошном сочленении суставные поверхности по площади равны, поэтому движения в нем практически отсутствуют.

2.Наличие вспомогательных 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 средин-

42

ным 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

èсбоку, 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

èповороту конечности кнутри, лобково-бедренная связка – отведению

èвращению наружу. Самые мощные связки находятся в крестцово-под- вздошном суставе, поэтому движений в нем практически нет.

6.Мышцы, окружающие сустав. Обладая постоянным тонусом, они скрепляют, сближают и фиксируют сочленяющиеся кости. Сила мышеч- ной 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 èç-çà обильной подкожной жировой клетчатки. У стройных, подтянутых людей, 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.

43

Развитие и возрастные изменения суставов

Образование суставов в онтогенезе тесно связано с развитием костей. Из лекции по общей остеологии известно, что скелет проходит бластемную, хрящевую и костную стадии. При формировании хрящевых закладок костей в мезенхимальной бластеме остаются промежуточные зоны, в которых не происходит образования хряща. В этих местах и развиваются суставы. Зоны формирования плечевого и локтевого суставов намечаются на 6-й неделе внутриутробного развития у эмбриона длиной 12 мм, зоны тазобедренного

èколенного суставов – у эмбриона длиной 13 мм. У эмбриона длиной 14 мм уже вырисовываются характерные очертания суставных концов костей. На 7-й неделе у эмбриона длиной 16-20 мм происходит дифференцировка основных элементов сустава, отчетливо различаются промежуточная зона, суставная капсула с ее фиброзной и синовиальной мембранами и перихондрий. Начинается формирование суставного хряща. Путем разжижения центральной части промежуточной зоны образуется суставная полость. В различных суставах появление полости происходит неодновременно. На 6-7-й неделе образуется полость в плечевом и коленном суставах, на 8-9-й неделе

– в локтевом и лучезапястном, на 10-11-й неделе – в височно-нижнечелюст- ном и голеностопном и т.д. Внутрисуставные образования (диски, мениски) закладываются на месте, а не мигрируют в полость сустава извне.

Óноворожденного ребенка все элементы сустава анатомически сформированы, однако их тканевая структура значительно отличается от окон- чательной. Суставные концы костей при рождении целиком состоят из хряща, окостенение большинства эпифизов начинается на 1-м или 2-м году жизни и продолжается до пубертатного периода. Суставной хрящ у новорожденных имеет волокнистое строение. Перестройка хряща идет очень интенсивно в первые три года жизни, а затем она замедляется и оконча- тельно затухает в период с 9 до 14 лет. К 14-16 годам суставной хрящ приобретает строение типичного гиалинового. В синовиальной мембране после рождения увеличиваются число и размеры складок и ворсин, происходит развитие сосудистой сети и нервных окончаний. В возрасте 6-10 лет усложняется строение ворсинок, часть их приобретает разветвленную форму. С 3 до 8 лет наблюдается усиленная коллагенизация суставной капсулы

èсвязок. В подростковом возрасте происходит утолщение суставной капсулы. В 15-16 лет все внутрисуставные образования становятся хрящевыми. Окончательного развития суставы, как и кости, достигают к 22-25 годам.

В пожилом и старческом возрасте в суставно-связочном аппарате происходят значительные изменения, в основе которых лежат глубокие ультраструктурные и биохимические процессы, протекающие в соединительной ткани. Они заключаются в обеднении тканей водой, уменьшении содержания клеток и нарастании количества волокнистых структур, изменении

44

свойств коллагена, дегенерации эластических волокон. Основное вещество хряща начинает изменяться уже в третьем десятилетии жизни. В пожилом возрасте идет процесс обызвествления суставных хрящей, а в старческом – в них может происходить отложение кости. Суставные хрящи становятся тоньше. Изменения в суставном хряще, капсуле и связках приводит к уменьшению объема движений в суставах. Аналогичные изменения описаны в межпозвоночных дисках. Сопротивление дисков сжатию значительно снижается после 60 лет. Снижается также предел прочности на разрыв связок, укрепляющих крупные суставы.

Аномалии суставов связаны с нарушениями развития костей и мышц. Недоразвитие суставной впадины или головки приводит к врожденному вывиху, например в плечевом или тазобедренном суставе. Недоразвитие окружающих мышц влечет за собой врожденные контрактуры суставов с ограничением движений. При аномальных синостозах, например сращении позвонков, костей предплечья или запястья, соответствующие суставы, естественно, не формируются.

Литература

1.Жданов Д.А. Лекции по функциональной анатомии человека. – М.: Медицина, 1979. – 316 с.

2.Калмин О.В., Михайлов А.В., Степанов С.А., Лернер Л.А. Аномалии развития органов и частей тела человека. – Саратов: Изд-во Саратовского медицинского ун-та, 1999. – 184 с.

3.Обысов А.С. Надежность биологических материалов. – М.: Медицина, 1971. – 104 с.

4.Павлова В.Н., Копьева Т.Н., Слуцкий Л.И., Павлов Г.Г. Хрящ. – М.: Медицина, 1988. – 238 с.

5.Сперанский В.С. Избранные лекции по анатомии. – Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1993. – 424 с.

6.(Alexander R.) Александер Р. Биомеханика / Пер. с англ. – М.: Мир, 1970. – 339 с.

СКЕЛЕТ ТУЛОВИЩА

Скелет туловища составляют позвоночный столб и грудная клетка. Они образуют вместе с мозговым отделом черепа осевой скелет тела, skeleton axiale.

Позвоночный столб является частью осевого скелета и представляет важнейшую опорную конструкцию тела, он поддерживает голову, и к нему прикрепляются конечности. От позвоночного столба зависят движения туловища. Позвоночный столб выполняет также защитную функцию по отношению к спинному мозгу, который располагается в позвоночном канале.

45

Указанные функции обеспечиваются сегментарным строением позвоночного столба, в котором чередуются жесткие и подвижно-эластические элементы.

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. Позвоночный столб у женщин в среднем на 3-5 см короче и составляет 68-69 см. Длина позвоночного столба составляет около 2/5 всей длины тела взрослого человека. В старческом возрасте длина позвоночного столба уменьшается примерно на 5 см и больше вследствие увеличения изгибов позвоночного столба и уменьшения толщины межпозвоночных дисков.

В позвоночном столбе выделяют шейную, грудную, поясничную, крестцовую и копчиковую части. Первые три состоят из разделенных позвонков, связанных между собой сложной системой соединений. В двух последних частях происходит полное или неполное слияние костных элементов, что обусловлено их преимущественно опорной функцией.

Позвоночный столб человека имеет ряд отличий от позвоночника животных. Они связаны, в первую очередь, с прямохождением, при котором нагрузка на позвонки возрастает сверху вниз. В этом направлении происходит увеличение тел позвонков. Особенно мощно развит крестец. Количе- ство крестцовых позвонков у человека, как и у антропоидов, достигает 5-6, тогда как у низших приматов обычно не превышает 3-4. Особенностью крестца человека является его большая ширина, максимальная в верхнем отделе. С другой стороны, в процессе эволюции произошло укорочение шейных позвонков и уменьшение числа грудных и поясничных позвонков, в результате чего общая длина позвоночного столба человека стала меньше. Особенно значительная редукция позвонков имела место у высших приматов в хвостовом отделе. Остистые отростки позвонков у человека короче и менее массивны, чем у антропоидов и первобытных людей, что связано с более слабым развитием мышц спины.

Характерной особенностью позвоночного столба человека является его S-образная форма, обусловленная наличием четырех изгибов. Два из них обращены выпуклостью вперед – это шейный и поясничный лордозы, и два обращены назад – грудной и крестцовый кифозы. У млекопитающих животных позвоночник образует в шейной части слабо выраженный лордоз, а туловищная его часть имеет вид дуги, что отвечает горизонтальному положению тела. Преобразование позвоночника в направлении формирования его изгибов начинается уже у обезьян. У антропоидов имеется слабая S- образная изогнутость позвоночного столба, поясничный лордоз едва наме- чен. Слабо выражены были шейный и поясничный лордозы также у палеоантропов (неандертальцы); отсюда можно заключить, что их тело еще не было вполне выпрямленным.

46

Изгибы позвоночного столба намечаются во внутриутробном периоде. У новорожденного позвоночник имеет небольшую дорсальную изогнутость со слабовыраженными лордозом и кифозом. После рождения форма позвоночного столба изменяется в связи с развитием статики тела. Шейный лордоз появляется, когда ребенок начинает держать голову, его формирование связано с напряжением шейных и спинных мышц. Сидение усиливает кифоз грудной части позвоночника. Выпрямление тела, стояние и хождение вызывают образование поясничного лордоза. После рождения усиливается характерная для человека изогнутость крестца, которая имеется уже у плода 5 месяцев. Окончательное моделирование шейного и грудного изгибов происходит к 7 годам, а поясничный лордоз полностью развивается в период полового созревания. Наличие изгибов повышает рессорные свойства позвоночного столба.

Выраженность изгибов позвоночного столба индивидуально изменчи- ва. У женщин поясничный лордоз выражен более отчетливо, чем у мужчин. На живых людях показана слабая положительная связь длин поясничного и шейного лордоза, отрицательная – с длиной грудного кифоза.

Выделяется несколько вариантов развития поясничного лордоза на основе вертикального поясничного указателя, то есть процентного отношения суммы задних высот тел поясничных позвонков к сумме передних. Его классификация:

1)курторахия – до 97.9,

2)орторахия – от 98 до 101.9,

3)койлорахия – 102 и более.

Групповая вариация поясничного указателя – от 95.8 до 106.8. Курторахидный тип характерен для европейцев, некоторых групп американских индейцев, масаев, орторахидный – японцев.

От формы позвоночного столба зависит осанка человека. Различают три формы осанки:

1)нормальную,

2)с резко выраженными изгибами спины,

3)со сглаженными изгибами (так называемая «круглая спина»). Увеличение грудного кифоза приводит к сутулости. К 50 годам изгибы

позвоночника начинают сглаживаться. У некоторых людей в старости развиваются общий кифоз позвоночного столба. Причиной этих изменений осанки является уплощение межпозвоночных дисков, ослабление связоч- ного аппарата позвоночника, снижение тонуса мышц-разгибателей спины. Этому способствует сидячий образ жизни, неправильный режим работы и отдыха. Физические упражнения позволяют долго сохранять форму позвоночника и хорошую осанку. Недаром у военных и спортсменов в пожилом возрасте сохраняется правильная осанка тела.

47

Кроме изгибов в сагиттальной плоскости позвоночный столб имеет небольшой фронтальный изгиб в верхней части грудного отдела, который называют физиологическим, или аортальным, сколиозом. Обычно он расположен на уровне III – V грудных позвонков, обращен выпуклостью в правую сторону и связан, по-видимому, или с прохождением на этом уровне грудного отдела аорты, или преобладанием правой руки. Резко выраженный сколиоз относится к патологии. Он может быть следствием аномалий развития позвонков.

Соединения позвонков и движения позвоночного столба

Позвонки соединены между собой как непрерывно, посредством хрящевых и фиброзных соединений, так и с помощью суставов. Между телами позвонков располагаются межпозвоночные диски. Каждый диск состоит из фиброзного кольца, расположенного по периферии, и студенистого ядра, занимающего центральную часть диска. Внутри диска часто имеется небольшая полость. Фиброзное кольцо построено из пластинок, расположение волокон в которых сходно с ориентацией волокон в остеонах. Студенистое ядро состоит из слизистой ткани и может изменять свою форму. При нагружении позвоночного столба повышается внутреннее давление в ядре, однако оно не может сжиматься. Межпозвоночный диск в целом играет роль амортизатора при движениях, благодаря ему происходит равномерное распределение сил между позвонками. Через межпозвоночные диски передается до 80% веса вышележащих частей тела.

Наибольшая высота отдельных дисков в шейном отделе позвоночного столба 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, – тоньше сзади.

Предельная прочность межпозвоночных дисков при сжатии составляет в среднем возрасте 69-137 кг/см2, тогда как у тел позвонков она составляет всего 26 кг/см2. Поэтому при чрезмерных нагрузках, как, например, у летчиков при катапультировании, чаще повреждаются тела позвонков, чем соединяющие их диски.

Связочный аппарат позвоночного столба играет большую роль в его стабилизации. Выпрямленное положение тела поддерживается при небольшой активности собственных мышц спины. При максимальном сгибании туловища эти мышцы расслабляются, и вся нагрузка падает на связки. Поэтому поднятие тяжестей в таком положении опасно для связок и суставов позвоночника.

Движения позвоночного столба осуществляются за счет межпозвоноч- ных дисков и дугоотростчатых суставов. Последние образованы суставны-

48

ми отростками соседних позвонков и относятся к плоским суставам. Форма суставных поверхностей допускает комбинированное скольжение в различных направлениях. Пара дугоотростчатых соединений вместе с межпозвоночным диском образует «сегмент движения» позвоночного столба. Движения в сегментах ограничиваются связками, суставными и остистыми отростками и другими факторами, поэтому объем движений в одном сегменте невелик. Однако в реальных движениях принимают участие многие сегменты, и суммарная их подвижность весьма значительна.

В позвоночном столбе при действии на него скелетных мышц возможны следующие движения: сгибание и разгибание, отведение и приведение (боковое сгибание), скручивание (вращение) и круговое движение.

Сгибание и разгибание происходит вокруг фронтальной оси. Амплитуда этих движений равна 170-245º. При сгибании тела позвонков наклоняются вперед, остистые отростки удаляются друг от друга. Передняя продольная связка расслабляется, а натяжение задней продольной связки, желтых связок, межостистых и надостной связок тормозят это движение. При разгибании позвоночный столб отклоняется назад, при этом расслабляются все его связки кроме передней продольной, которая при натяжении тормозит разгибание позвоночного столба.

Отведение и приведение совершаются вокруг сагиттальной оси. Общий размах движения равен 165º. При отведении позвоночного столба натяжение желтых связок, капсул дугоотростчатых суставов и межпопереч- ных связок, расположенных на противоположной стороне, ограничивают это движение.

Вращение позвоночного столба имеет общий объем до 120º. При вращении студенистое ядро межпозвоночных дисков играет роль суставной головки, а натяжение фиброзных колец межпозвоночных дисков и желтых связок тормозит это движение.

Направление и амплитуда движений в различных частях позвоночного столба неодинаковы. Наибольшей подвижностью обладают шейные позвонки. Особое устройство имеют здесь соединения атланта и осевого позвонка. Образуемые ими атлантозатылочный и атлантоосевой суставы составляют в совокупности сложный комбинированный многоосный сустав, в котором происходят движения головы во всех направлениях. Атлант играет роль костного мениска.

Соединения атланта и осевого позвонка дополняются высокодифференцированным связочным аппаратом. Необходимо особо выделить поперечную связку атланта, которая образует синовиальное соединение с зубом осевого позвонка и препятствует его смещению назад, в просвет позвоноч- ного канала, где располагается спинной мозг. Разрывы связок и вывихи в атлантоосевом суставе представляют смертельную опасность ввиду возможного повреждения спинного мозга. Движения между остальными шейны-

49