Енциклопедія - Кістки та суглоби
Рухливість суглобів багато чому визначає рівень нашого руху, отже рівень свободи. Що являє собою опорно-руховий апарат у всій сукупності кісток та з'єднань?
Спробуємо розібратися в цьому непростому механізмі, де кожна кістка займає певне місце і знаходиться у безпосередньому зв'язку з однією чи кількома сусідніми кістками. Виняток становлять так звані сесамоподібні кістки, що розташовуються в товщі сухожиль м'язів (наприклад, надколінок і горохоподібна кісточка зап'ястя), і під'язикова кістка. Від характеру з'єднань між кістками залежить рухливість частин тіла.
Розрізняють безперервні з'єднання, що формують міцні нерухомі або малорухливі конструкції, перервні з'єднання, або суглоби, що дозволяють кісткам переміщатися щодо один одного, а також перехідний вид з'єднань - напівсуглоби, або симфізи.
Сполучні тканини
Мал. 1. З'єднання кісток: зубчастий шов, лускатий шов, суглоб нижньої щелепи, плоский шов, хребець, міжхребцевий диск, зв'язки
У безперервних з'єднаннях кістки пов'язані між собою за допомогою прошарку сполучної тканини, позбавленої якихось щілин або порожнин. Залежно від типу сполучної тканини розрізняють фіброзні, хрящові та кісткові безперервні сполуки.
До фіброзних сполук відносять численні зв'язки, міжкісткові перетинки, шви між кістками черепа та з'єднання зубів із щелепами (рис. 1). Зв'язки є щільними пучками волокон, які перекидаються від однієї кістки до іншої. Дуже багато зв'язок в області хребта: вони розташовуються між окремими хребцями, при рухах хребетного стовпа обмежують надмірні нахили та сприяють поверненню у вихідне положення. Втрата цими зв'язкамиЕластичні властивості в старечому віці можуть призвести до формування горба.
Міжкісткові перетинки мають вигляд пластин, натягнутих між кістками на значній відстані. Вони міцно утримують одну кістку біля іншої, є місцем прикріплення м'язів. Такі перетинки розташовуються, наприклад, між довгими трубчастими кістками передпліччя та гомілки.
Шви черепа
Шви черепа – це з'єднання між кістками черепа за допомогою тонких прошарків волокнистої сполучної тканини. Залежно від форми країв кісток черепа розрізняють зубчастий, лускатий та плоский шви. Найбільш витончений плоский шов зустрічається тільки в області лицьового відділу черепа, а міцний зубчастий шов, схожий на блискавку, - в даху мозкового відділу. Скронева кістка, як риб'яча луска (звідси і назва шва), укріплена на бічній поверхні черепа.
Джерельце У новонародженої дитини швів не існує, а значні перетинчасті простори між кістками черепа називають тім'ячками. Завдяки наявності тім'ячків форма черепа може змінюватися під час проходження плоду по родових шляхах, що полегшує народження дитини. Найбільше переднє, або лобове, тім'ячко розташовується в темряві, має ромбоподібну форму і зникає тільки на другому році життя. Джерела менших розмірів, що знаходяться в потиличній і скроневій областях черепа, закриваються на 2-3-й місяць після народження. Формування швів закінчується до 3-5 років життя. Після 30 років шви між кістками черепа починають заростати (окостенівати), що пов'язано з відкладенням у них солей кальцію. У чоловіків цей процес відбувається дещо раніше, ніж у жінок. У старості череп людини стає гладким, межі між кістками практично невиразні.
Зуби укріплені в осередках (альвеолах) щелеп за допомогою такзваного періодонт – пучків міцних волокон, що зв'язують корінь зуба з поверхнею альвеоли. Такий вид з'єднання фахівці називають вбиванням, звертаючи увагу, однак, на деяку анатомічну невідповідність: адже зуби виростають зсередини щелепи, а не вбиваються в неї ззовні!
Міжхребцеві диски
Безперервні з'єднання кісток за допомогою хрящової тканини відрізняються міцністю, пружністю та малою рухливістю, ступінь якої залежить від товщини хрящового прошарку. До такого виду сполук відносяться, наприклад, міжхребцеві диски (див. рис. 1), товщина яких у поперековому, найбільш рухомому відділі хребетного стовпа досягає 10-12 мм. У центрі диска розташовується пружне драглисте ядро, яке оточене міцним фіброзним кільцем. Ядро сильно здавлене і прагне розширитися, тому пружинить і амортизує поштовхи, як буфер. При надмірних навантаженнях та травмах міжхребетні диски можуть деформуватися, зміщуватися, внаслідок чого рухливість та амортизаційні властивості хребта порушуються. З віком, при порушенні обміну речовин може відбуватися звапніння міжхребцевих дисків та зв'язок, утворення кісткових наростів на хребцях. Цей процес, що називається остеохондрозом, також призводить до обмеження рухливості хребетного стовпа.
Безперервні хрящові сполуки
Багато безперервних хрящових сполук між кістками є лише в дитинстві. З віком вони окостеніють і перетворюються на безперервні кісткові сполуки. Прикладом може бути зрощення крижових хребців у єдину кістку – криж, що у 17–25 років. Утворення деяких кісток черепа (наприклад, потиличної, скроневої) з кількох окремих частин спостерігається віком від 1 до 6 років. Нарешті, зрощення кінців трубчастих кісток з їхсередньою частиною в період від 17 до 21 року у жінок та від 19 до 23 років у чоловіків зумовлює завершення ростових процесів.
Суглоби та напівсуглоби
Мал. 2. Будова суглоба: суглобова капсула, кістка, суглобовий хрящ, синовіальна рідина, синовіальна мембрана
Напівсуглоби також є хрящовими сполуками між кістками. Але в цьому випадку в товщі хряща є невелика щілинна порожнина, заповнена рідиною, що збільшує рухливість з'єднання. Напівсуглобом є лобковий симфіз – з'єднання двох тазових кісток між собою спереду. Можливість незначного розбіжності тазових кісток у сфері симфізу важлива жінок у процесі пологів.
Рухливими сполуками між кістками є суглоби. Вони є перервними сполуками, у яких завжди є щілинний простір між кістками, що з'єднуються. Крім щілинної суглобної порожнини в кожному суглобі розрізняють суглобові поверхні кісток, що зчленовуються, і суглобову капсулу, що оточує його з усіх боків (рис. 2).
Суглобова капсула і суглобовий хрящ Суглобові поверхні кісток, що зчленовуються, покриті шаром гладкого суглобового хряща товщиною від 0,2 до 6 мм, який зменшує тертя між кістками, що рухаються. Чим більше навантаження, тим товщі суглобовий хрящ. Оскільки хрящ немає судин, у його харчуванні основну роль грає синовіальна рідина, що заповнює порожнину суглоба.
Синовіальна мембрана Суглобова капсула оточує суглобову порожнину і приростає до кісток по краю їх суглобових поверхонь або трохи відступивши від нього. Суглобова капсула складається з двох шарів: зовнішнього – щільної фіброзної мембрани та внутрішнього – тонкої синовіальної мембрани. Саме синовіальна мембрана виділяє в порожнину суглоба прозору тягучусиновіальну рідину - своєрідне мастило, що полегшує ковзання кісток, що зчленовуються. Синовіальна мембрана може утворювати різні вирости: складки всередині суглоба, службовці для амортизації під час руху, і навіть випинання межі суглобової капсули, звані сумками (бурси). Розташовуючись навколо суглоба у вигляді м'яких прокладок під сухожиллями м'язів, сумки зменшують тертя сухожиль про кістку при рухах у суглобі. Внаслідок забитих місць може розвинутись запалення сумки – бурсит. При цьому сумки (і область суглоба) набухають за рахунок збільшення обсягу рідини, що їх заповнює.
Диски та меніски Порожнина суглоба має щілиноподібну форму завдяки щільному дотику суглобових хрящів і негативному тиску всередині суглоба. Для збільшення подібності дотичних поверхонь у порожнині суглобів можуть розташовуватися додаткові хрящові прокладки: диски та меніски (пластинки напівмісячної форми). Вони виконують амортизаційну функцію та сприяють різноманітності рухів у суглобі. Наприклад, у колінному суглобі є два меніски, а в суглобах нижньої щелепи – диски.
Зв'язки Утримання кісток у сочленівному стані сприяють скорочення м'язів, що оточують суглоб. Цьому також є зв'язки, які можуть розташовуватися в порожнині суглоба (як, наприклад, міцні хрестоподібні зв'язки колінного суглоба) або поверх його капсули. Зв'язки зміцнюють капсулу суглоба, спрямовують та обмежують рухи. Внаслідок травми, невдалого руху може статися розтягнення і навіть розрив зв'язок, наслідком чого буває зміщення кісток у суглобі – вивих.
Прості та складні суглоби
Мал. 3. Форми суглобів: атлант (перший шийний хребець), другий шийний хребець, циліндричний суглоб, плечова кістка, ліктьова кістка, променева кістка,блокоподібний суглоб, променева кістка, кістка зап'ястя, еліпсоподібний суглоб, тазова кістка, кулястий суглоб, стегнова кістка
Якщо суглобі з'єднані дві кістки, його називають простим суглобом. У складних суглобах зчленовуються кілька кісток (наприклад, у ліктьовому – три кістки). У тих випадках, коли рухи у двох самостійних суглобах відбуваються одночасно (правий та лівий суглоби нижньої щелепи), говорять про комбінований суглоб.
Для характеристики рухів у суглобах користуються трьома умовними взаємно перпендикулярними осями, навколо яких і відбуваються рухи. За кількістю осей розрізняють багатовісні суглоби, в яких рухи відбуваються навколо всіх трьох осей тривимірного простору, а також двовісні та одновісні суглоби. Характер і розмах рухів у суглобі залежить від особливостей його будови, передусім форми суглобових поверхонь кісток. Рельєф суглобових поверхонь порівнюють з геометричними тілами, тому розрізняють кулясті (багатовісні), еліпсоподібні (двохосні), циліндричні та блокоподібні (одновісні), плоскі та інші суглоби (рис. 3).
Одним з найбільш рухливих є кулястий за формою плечовий суглоб (рис. 4), в якому кругла головка плечової кістки зчленовується із суглобовою западиною лопатки. Рухи руки у плечовому суглобі можливі довкола всіх осей. У плоских суглобах (наприклад, між крижом та тазовими кістками) рухливість, навпаки, вкрай мала.
Суглоби формуються під впливом діяльності м'язів, та його будова тісно взаємозалежне з функцією. Цей закон діє і у процесі еволюції, і протягом індивідуального розвитку організму. Прикладом є особливості скелета верхньої та нижньої кінцівок людини, яка в обох випадках має загальний план будови, але відрізняється тонкою організацією кісток таїх з'єднань.
У скелеті кінцівок виділяють пояс (плечовий та тазовий) і вільну кінцівку, що включає три частини: плече, передпліччя та кисть у верхній кінцівці; стегно, гомілку та стопу у нижній. Відмінності у будові скелета кінцівок зумовлені їх різними функціями. Верхня кінцівка – це орган праці, пристосований до виконання різноманітних та точних рухів. Тому кістки верхньої кінцівки щодо менших розмірів і з'єднані між собою та з тулубом дуже рухливими сполуками. Нижня кінцівка в людини призначена опори тіла і переміщення їх у просторі. Кістки нижньої кінцівки масивні, міцні, а суглоби мають щільні капсули, потужний зв'язковий апарат, що обмежує розмах рухів.
Пензель та стопа
Мал. 4. Плечовий суглоб (кулястий): лопатка, плечова кістка
Основні відмінності спостерігаються у будові кисті та стопи. Серед суглобів кисті багато рухомих з'єднань, унаслідок чого можна здійснювати різноманітні тонкі рухи. Особливо важливими є суглоби великого пальця, за рахунок яких можливе протиставлення великого пальця кисті всім іншим, що сприяє захопленню предметів. Такого розвитку суглоби кисті досягають лише в людини! Стопа несе на собі весь тягар людського тіла. Завдяки склепінчастій будові вона має ресорні властивості. Сплощення склепінь стопи (плоскостопіе) призводить до швидкої стомлюваності при ходьбі.
Рухливість суглобів збільшується під впливом тренування – згадайте разючу спритність спортсменів та циркових акробатів. Але навіть звичайні люди повинні більше рухатися, щоби зберігати хорошу рухливість суглобів. У дітей суглоби, як правило, більш рухливі, ніж у дорослих і особливо людей похилого віку. Пов'язано це зі зниженням віком еластичності зв'язковогоапарату, стиранням суглобового хряща та іншими причинами.
Головний лікар – рух
Обмеження рухливості та болю при рухах у суглобі можуть бути пов'язані з поступовим руйнуванням суглобового хряща та порушенням вироблення синовіальної рідини. Суглобовий хрящ при цьому поступово стоншується, тріскається, кількість мастила стає недостатньою – в результаті обсяг рухів у суглобі знижується. Щоб цього не сталося, слід вести рухливий здоровий спосіб життя, правильно харчуватися, а в разі потреби – суворо виконувати розпорядження лікаря, адже життя – це рух, а рух неможливий без чіткої роботи опорно-рухового апарату.
Автор: Ольга Гурова, кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, доцент кафедри анатомії людини РУДН