Прерывистые соединения костей, или диартрозы, отличаются не только большей сложностью строения, но и функциональными качествами. В противоположность малоподвижным или совсем неподвижным непрерывным соединениям диартрозы допускают многообразные и направленные движения звеньев скелета. Возможность дифференцированных движений головы и конечностей у наземных позвоночных определяется степенью развития прерывистых соединений в их скелете.
К диартрозам относятся синовиальные соединения, articulationes synoviales, обычно называемые суставами, articulatio. Сустав представляет собой орган, в построении которого принимают участие хрящевая, костная и собственно соединительная ткань. В строении сустава можно выделить основные и вспомогательные элементы.
К основным элементам, которые имеются в любом синовиальном соединении, следует отнести суставные поверхности, суставной хрящ, суставную полость, суставную капсулу и синовиальную жидкость. Остановимся подробнее на каждом из перечисленных образований.
Суставные поверхности, facies articulares, располагаются на костях, участвующих в образовании сустава. Каждый сустав содержит, по крайней мере, одну пару сочленяющихся поверхностей. Одна из них, как правило, выпуклая, это - суставная головка, а другая - вогнутая - суставная впадина. Выпуклая поверхность имеет всегда большую протяженность, чем вогнутая.
Суставные поверхности покрывает суставной хрящ, cartilago articularis. Толщина хряща варьирует от 0.2 до 1.5 мм. На суставной впадине хрящ мягче, чем на суставной головке. Большинство суставных поверхностей покрыты гиалиновым хрящом, и лишь в некоторых суставах, например височно-нижнечелюстном и грудино-ключичном, имеется волокнистый хрящ. По краю суставного хряща фиброзный слой надкостницы продолжается непосредственно в поверхностный слой волокон самого хряща. Таким образом, вся кость вместе с суставным хрящом окружена единой фиброзной оболочкой. Наружная поверхность хряща гладкая, и это позволяет суставным поверхностям легко перемещаться относительно друг друга. Благодаря своей эластичности суставной хрящ предохраняет концы костей от повреждения при толчках и сотрясениях.
Суставная капсула, capsula articularis, охватывает части костей, которые принадлежат суставу. Капсула прикрепляется по краям суставных поверхностей или несколько отступя от них и герметично закрывает сустав. Суставная капсула состоит из двух мембран: фиброзной и синовиальной. Фиброзная мембрана образует наружный слой. Она состоит из волокнистой соединительной ткани, содержащей много коллагеновых волокон. В фиброзную мембрану вплетаются связки, укрепляющие сустав; в этих местах суставная капсула бывает утолщена. В местах, свободный от прикрепления связок, фиброзная мембрана более тонкая, и здесь могут образовываться выпячивания суставной капсулы. Синовиальная мембрана представляет внутренний слой суставной капсулы. Она покрывает все образования, находящиеся в суставе, за исключением суставных хрящей. Эта оболочка тонкая, рыхло соединена с фиброзной и потому подвижна, содержит коллагеновые и эластические волокна. В некоторых суставах синовиальная мембрана образует складки, plicae synoviales, которые содержат жировую ткань и вдаются в полость сустава, заполняя в ней свободные участки. Более мелкие выросты - синовиальные ворсинки, villi synoviales, увеличивают поверхность синовиальной мембраны, что, по-видимому, имеет значение для обменных процессов в суставе. Синовиальная мембрана богато снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами.
Синовиальная мембрана и суставные поверхности ограничивают суставную полость, cavitas articularis, которая обычных условиях имеет вид узкой щели, и лишь при заболеваниях, когда в суставе скапливается большое количество жидкости, объем суставной полости увеличивается настолько, что суставные поверхности могут разойтись.
Синовиальная жидкость, или синовия, synovia, вырабатывается синовиальной мембраной. В норме она содержится в полости сустава в небольшом количестве. Синовия играет роль смазки в суставах. Трение в суставах весьма значительно, коэффициент трения равен 0.01, то есть имеет такую же величину, как в смазываемых подшипниках. Однако способ смазки в суставах иной, чем те, которые применяются в технике. Как показали исследования, суставной хрящ напоминает губку, с очень тонкими порами и пропитан синовией, которая может быть из него выжата. Такая структура суставного хряща позволяет осуществить неизвестную в технике «выжимающую смазку». Чтобы выжимающая смазка была достаточно эффективной, необходимо постоянное небольшое перемещение суставных поверхностей. Замечательными свойствами синовии являются ее вязкость и упругость. Вязкость синовиальной жидкости зависит от одного из ее компонентов - гиалуроновой кислоты, которая входит в состав основного вещества соединительной ткани. При движениях в суставе вязкость синовии уменьшается в пятьсот раз; благодаря этому облегчается работа сустава. Упругость синовии можно продемонстрировать с помощью простого опыта. Если нанести на стеклянную пластинку каплю жидкости, взятой из сустава, и наложить сверху выпуклую линзу, то сближение линзы с пластинкой прекратится, когда между ними еще остается некоторый промежуток. Тонкий слой синовии между двумя поверхностями ведет себя как пленка из тонкой резины. Таким образом обеспечивается постоянной разделение суставных поверхностей, что играет важную роль в механизме сустава. Синовия выполняет также защитную и метаболическую функции, обеспечивает трофику суставного хряща, который лишен сосудов. Синовиальная жидкость участвует в обмене веществ между содержимым сустава и сосудистым руслом синовиальной мембраны. При введении в полость сустава различных веществ они всасываются в сосуды синовиальной мембраны, причем движения в суставе значительно ускоряют всасывание. Между синовиальной мембраной, синовиальной жидкостью и суставным хрящом существует морфологическая и функциональная общность. На этом основании объединяют эти компоненты и выделяют понятие «синовиальная среда сустава».
|
К вспомогательным элементам сустава относят суставные диски, мениски, губы, связки, синовиальные сумки.
Суставной диск, discus articularis, представляет собой пластинку из волокнистого хряща, покрытую синовиальной мембраной, которая располагается в полости сустава между поверхностями сочленяющихся костей и срастается с суставной капсулой. Подобные образования имеются в височно-нижнечелюстном, грудино-ключичном и лучезапястном суставах.
Разновидностью диска являются суставные мениски, menisci articulares, находящиеся в коленном суставе. Они представляют собой изогнутые хрящевые пластинки полулунной и серповидной формы, укрепленные в суставе с помощью особых связок. Суставные диски и мениски ввиду своей эластичности смягчают удары и сотрясения, передающиеся на сустав. Они также играют определенную роль в механизме движений.
Суставная губа, labrum articulare, представляет собой кольцевидное образование из волокнистого хряща, которое прикрепляется по краю суставной впадины, углубляя ее и увеличивая ее поверхность. Суставные губы имеются в плечевом, тазобедренном и некоторых других суставах.
Большую роль в укреплении суставов и движениях в них играют связки. Совокупность их образует связочный аппарат сустава. По отношению к суставной капсуле выделяют 3 вида связок:
1. Внекапсульные связки, ligamenta extracapsularia - располагаются вне суставной капсулы, но часто вплетаются в нее.
2. Капсульные связки, ligamenta capsularia - представляют собой утолщения суставной капсулы.
3. Внутрикапсульные связки, ligamenta intracapsularia - находятся в суставной полости и покрыты синовиальной мембраной.
Вместе с суставной капсулой и мышцами связки обеспечивают укрепление суставов и контакт суставных поверхностей костей. Многие связки тормозят и ограничивают движения в суставах. Имеются направляющие связки, которые оказывают влияние на ход движения в суставе, взаимодействуя при этом с другими его частями, например локтевая коллатеральная связка локтевого сустава. У ряда связок указанные функции сочетаются. Например медиальная (дельтовидная) связка голеностопного сустава выполняет укрепляющую, тормозящую и направляющую функции.
Можно выделить несколько закономерностей расположения связок:
1. Связки распределяются в каждом суставе в зависимости от числа и положения его осей вращения.
2. Связки располагаются перпендикулярно данной оси вращения и преимущественно по ее концам.
3. Связки лежат в плоскости данного движения сустава.
Синовиальные сумки, bursae synoviales, представляют собой выпячивания синовиальной мембраны в истонченных участках фиброзной оболочки сустава. Размеры и форма синовиальных сумок различны. Как правило, синовиальные сумки располагаются между поверхностью кости и движущимися возле нее сухожилиями мышц. Сумки устраняют трение друг о друга соприкасающихся поверхностей сухожилий, костей.
Таковы общие черты строения суставов. Одним из основных моментов, определяющих целостность сустава, является постоянный контакт суставных поверхностей как в покое, так и в движении. В укреплении суставов имеют значение следующие факторы:
1. Суставная капсула и связочный аппарат.
2. Мышцы, проходящие около сустава.
3. Слипчивость суставных поверхностей.
4. Атмосферное давление.
О роли капсулы, связок и синовии было достаточно сказано выше. Значение мышц особенно велико для суставов, которые окружены мускулатурой, например для плечевого и тазобедренного. Однако электромиографические исследования показали, что стабильность суставов в определенных положениях достигается за счет связочного аппарата при минимальной активности мышц.
Необходимо отметить действие атмосферного давления. Благодаря герметичности суставов в суставной полости поддерживается отрицательное давление, равное 60-120 мм водяного столба. Вследствие этого атмосферное давление прижимает суставные поверхности друг к другу с силой, которая в тазобедренном суставе достигает 25 кг. Если изолировать сустав, удалить все мышцы и связки, то соединение суставных поверхностей сохраняется. Чтобы суставные поверхности разошлись, нужно рассечь суставную капсулу или ввести под давлением газ в полость сустава.