Механизм движения позвоночника

При изучении соединений позвонков видно, что движения в этих соединениях незначительные, а в сумме возможен большой объем движений позвоночника (рис. 110). Сгибание и разгибание вокруг фронтальной оси происходят в пределах 170-245°, отведение и приведение вокруг сагиттальной оси - в пределах 110-165°, вращение вокруг вертикальной оси при сидении - 54°, при стоянии - 90-120°. Сочетая эти движения, можно выполнить круговое движение позвоночником. В этом процессе не все его отделы принимают равноценное участие. Поясничная часть от III до V поясничного позвонка практически неподвижна. В этом отделе имеются цилиндрической формы суставы. Ось через них проходит вертикально. В этих суставах происходит вращение туловища вокруг вертикальной оси. Кроме того, характерной особенностью суставов III-V поясничных позвонков является то, что нижележащие суставные отростки находятся латерально от вышележащего отростка и поставлены под углом 15-20° к вертикальной линии. Суставной отросток вышележащего позвонка соприкасается с нижележащим суставным отростком с внутренней стороны и при нагрузке "на верхний позвонок в этих суставах происходит заклинивание, что придает большую устойчивость позвоночнику. От IX грудного до III поясничного позвонка суставные поверхности отростков имеют сферическую форму поэтому в данном отделе возможны движения по всем осям. Движения от II до IX грудного позвонка самые незначительные. Выполнению движений мешают укрепленные грудиной ребра.

110. Возможная степень разгибания позвоночника

Самой подвижной частью позвоночника являются суставы между V-VII шейными позвонками, которые имеют сферическую форму. Начиная от соединения III позвонка со II шейным и кончая верхним суставом V шейного позвонка, из-за расхождения осей суставов движения невозможны. Эти позвонки образуют стержень для опоры головы.

Таким образом, вращение позвоночником совершается между V-VII шейными позвонками и в области от XI грудного до III поясничного. Из комбинации всех движений складывается круговое движение позвоночником (circumductio) (рис. 111). Механизм движений суставов, соединяющих позвоночник с черепом, изложен на стр. 156.

111. Наиболее подвижные точки позвоночника. 1 - затылочно-позвоночное соединение; 2 - соединение между I грудным и VII шейными позвонками; 3 - соединение между I и III поясничными позвонками

Соединение ребер

Каждое из десяти верхних ребер имеет четыре сочленения: с телами позвонков, с поперечными отростками позвонков, с грудной костью и друг с другом. XI и XII ребра имеют только сочленение с телом соответствующего позвонка. I ребро соединяется с грудной костью с помощью хряща.

1. Головки I, XI, XII ребер соединены с ямкой на теле I, XI и XII позвонков. Остальные позвонки имеют полуямки: две полуямки формируют ямку, которая с головкой ребра образует сустав (articulatio capitis costae). Полость сустава, за исключением тех, где имеется целая ямка, перегорожена внутрисуставной связкой (lig. capitis costae intraarticulare), которая идет от гребешка головки ребра к межпозвоночному диску. Капсула сустава головки ребра снаружи укреплена радиальной связкой (lig. capitis costae radiatum). Ее волокна расходятся с головки ребра на тела двух соседних позвонков и межпозвоночный диск.

2. Реберно-поперечный сустав (articulatio costotransversaria) образован бугорками 10 верхних ребер и суставными ямками поперечных отростков. Суставы имеют цилиндрическую форму и укрепляются реберно-поперечной связкой (lig. costotransversarium laterale). Первая часть этой связки идет от шейки ребра к поперечному отростку и представляет наиболее прочную связку в этом сочленении. Вторая часть связки находится между боковой частью бугорка ребра и верхушкой поперечного отростка. Верхняя реберно-поперечная связка (lig. costotransversarium superius) направляется от шейки ребра к верхушке вышележащего поперечного отростка.

3. Хрящ I ребра не образует су става и переходит в костную ткань грудины (synchondrosis). Только у пожилых лиц, когда хрящ становится менее эластичным, в его толще иногда появляется полость, благодаря чему увеличивается подвижность I ребра. Хрящи II-VII ребер соединяются с вырезками грудины, образуя суставы (articulationes sternocostales), прикрепленные внутрисуставными связками. От реберных хрящей к грудине проходят укрепляющие лучистые грудино-реберные связки (ligg. sternocostalia radiata).

4. Передние концы VIII, IX и X ребер не достигают грудины, а, соединяясь друг с другом межхрящевыми суставами, образуют парную реберную дугу (arcus costarum), ограничивающую подгрудинный угол (angulus infrasternalis), открытый книзу. Передние концы XI и XII ребер имеют очень короткие хрящи, заканчивающиеся в мышцах брюшной стенки.

Межреберные промежутки заполнены одноименными наружными и внутренними связками (ligg. intercostalia externa et interna), напоминающими межкостные перепонки. Наружные связки заполняют межреберные промежутки, начиная от грудины до реберного угла. Они ориентированы вниз и вперед. Внутренние связки располагаются снаружи плевры, заполняют межреберные промежутки, начиная от шейки ребра и достигая реберных хрящей. Их волокна ориентированы сверху вниз и кзади, т. е. в противоположном направлении к предыдущим.

Грудная клетка

Грудная клетка (thorax) (рис. 112) образуется за счет 12 пар ребер, грудины, хрящей и связочного аппарата для сочленения с грудиной и с 12 грудными позвонками. Все эти образования формируют грудную клетку, которая в различные возрастные периоды имеет свои особенности строения. Грудная клетка сплющена спереди назад и расширена в поперечном направлении. На эту особенность влияет вертикальное положение человека. В результате внутренние органы (сердце, легкие, вилочковая железа, пищевод и др.) оказывают давление преимущественно не на грудину, а на диафрагму. Кроме того, на форму грудной клетки воздействуют мышцы, приводящие в движение плечевой пояс, начинающиеся на вентральной и дорсальной поверхностях грудной клетки. Мышцы образуют две мышечные петли, которые оказывают давление на грудную клетку спереди назад.

112. Грудная клетка человека (вид спереди). 1 - apertura thoracis superior; 2 - angulus infrasternalis; 3 - apertura thoracis inferior; 4 - arcus costalis; 5 - processus xiphoideus; 6 - corpus sterni; 7 - manubrium sterni

У животных грудная клетка сдавлена во фронтальной плоскости и вытянута в переднезаднем направлении (рис. 113).

113. Схематическое изображение формы грудной клетки человека (А) и животного (Б), (по Benninghoff)

Первое ребро, рукоятка грудины и I грудной позвонок ограничивают верхнюю апертуру грудной клетки (apertura thoracis superior), имеющее размер 5×10 см. Границы нижней апертуры грудной клетки (apertura thoracis inferior) составляют мечевидный отросток грудины, хрящевая дуга, XII позвонок и последнее ребро. Размер нижнего отверстия значительно больше верхнего - 13×20 см. Окружность грудной клетки на уровне VIII ребра соответствует 80-87 см. В норме последний размер не должен быть меньше половины роста человека, что характеризует степень физического развития.

Через верхнюю апертуру грудной клетки, проходят трахея, пищевод, крупные кровеносные и лимфатические сосуды, нервы. Нижняя апертура закрыта диафрагмой, через которую проходят пищевод, аорта, нижняя полая вена, грудной проток, стволы вегетативной нервной системы и другие сосуды и нервы. Межреберные промежутки, помимо связок, заполнены межреберными мышцами, сосудами и нервами.

Во время вдоха и выдоха размеры грудной клетки изменяются.

Это возможно только благодаря большой длине и спиралеобразному строению ребер. Задний конец ребра фиксирован к позвоночнику двумя суставами (головка ребра с телом позвонка, бугорок ребра с поперечным отростком), расположенными на одной кости и неподвижными по отношению друг к другу. Поэтому движение совершается в обоих суставах одновременно, а именно: вращение задней части ребра по оси, соединяющей сустав головки бугорка ребра. Анатомически эти суставы имеют шаровидную форму, а функционально объединяются и представляют цилиндрический сустав (рис. 114). При вращении заднего конца ребра передняя его спиральная часть поднимается вверх, отходит в стороны и кпереди; за счет этого движения ребер увеличивается объем грудной клетки.

114. Схема движения ребер. А - расположение осей вращения отдельных ребер. Б - схема вращения I и IX ребер (по В. П. Воробьеву)

Возрастные особенности. У новорожденного грудная клетка напоминает по форме грудную клетку животных, у которых, как известно, сагиттальный размер преобладает над фронтальным. У новорожденного головки ребер и их передние концы практически находятся на одном уровне. В 7-летнем возрасте верхний край грудины соответствует уровню II-III, а у взрослого - III-IV грудных позвонков. Это опускание связано с появлением грудного типа дыхания и образованием спиралеобразной формы ребер. В тех случаях, когда при рахите нарушается минеральный обмен и наступает задержка отложения солей в костях, грудная клетка приобретает килевидную форму - "куриная грудь".

Подгрудинный угол у новорожденного достигает 45°, через год - 60°, в 5 лет -30°, в 15 лет - 20°, у взрослого - 15°. Только с 15 лет отмечаются половые различия в строении грудной клетки. У мужчин грудная клетка не только больше, но имеется более крутой изгиб ребра в области угла, зато меньше выражено спиралеобразное скручивание ребер. Эта особенность сказывается также на форме грудной клетки и характере дыхания. В связи с тем, что у женщин в результате выраженной спиралеобразной формы ребер передний конец находится ниже, форма грудной клетки более плоская. Поэтому у женщин преобладает грудной тип дыхания в отличие от мужчин, которые дышат преимущественно за счет смещения диафрагмы (брюшной тип дыхания).

Замечено, что люди разного телосложения имеют и свойственную им форму грудной клетки. У людей низкого роста с объемной брюшной полостью наблюдается широкая, но короткая грудная клетка с широким нижним отверстием. Наоборот, у людей высокого роста грудная клетка имеет длинную и плоскую форму.

У пожилых значительно понижается эластичность реберных хрящей, что уменьшает и экскурсию ребер при дыхании. В пожилом возрасте вследствие частого заболевания органов дыхания изменяется и форма грудной клетки. Так, при эмфиземе часто наблюдается бочкообразная грудная клетка.

Физические упражнения оказывают значительное формирующее влияние на форму грудной клетки. Они не только укрепляют мускулатуру, но и увеличивают размах движений в суставах ребер, что приводит к увеличению объема грудной клетки и жизненной емкости легких при вдохе.

Соединения костей черепа

Соединения костей мозгового черепа осуществляются за счет волокнистой соединительной ткани, образующей у новорожденного роднички, а у детей и взрослых - швы (см. Швы черепа).

Височно-нижнечелюстной сустав (articulatio temporomandibularis) формируется за счет соединения головки нижней челюсти и суставной ямки височной кости (рис. 115). В суставе имеется суставной диск (discus articularis), который срастается с капсулой сустава и разделяет его полость на верхнюю и нижнюю части.

115. Строение височно-нижнечелюстного сустава (сустав вскрыт). 1 - fossa mandibularis; 2 - discus articularis; 3 - processus articularis; 4 - lig. stylomandibular

Головка нижней челюсти имеет форму эллипса. Ось, проведенная по длине суставных отростков, проецируется не строго во фронтальной плоскости. В конечном счете правая и левая оси суставов пересекаются впереди затылочного отверстия под углом 160°.

Суставная ямка значительно больше суставной головки. Ямку ограничивают: спереди - суставной бугорок, сзади - нижняя стенка наружного слухового прохода, снаружи - начало скулового отростка, изнутри - щель между пирамидой и чешуей височной кости и угловой остью клиновидной кости, сверху - тонкая костная пластинка, отделяющая от средней черепной ямки полость сустава.

Передняя внутрикапсулярная часть суставной ямки покрыта хрящом до каменисто-барабанной щели (fissura petrotympanica). Задняя часть ямки находится вне суставной капсулы, позади этой щели. Площадь суставной ямки в 2-3 раза больше головки нижней челюсти, что обеспечивает большую подвижность височно-нижнечелюстного сустава. На глубину суставной ямки оказывает влияние высота суставного бугорка, который в среднем имеет задний наклон 35°, обращенный в полость сустава. Величина наклона зависит от зубного прикуса. Если условно провести линию, параллельную поверхности наклона суставного бугорка, то она закончится в щели между большими коренными зубами. Поэтому в беззубой челюсти перестраивается наклон суставного бугорка и изменяется глубина суставной ямки. И, наоборот, при ношении зубных протезов необходимо время, чтобы форма и глубина суставной ямки перестроились на соответствующий прикус и протез стал более удобным.

Суставной диск (discus articularis) построен из фиброзного хряща, сращенного с суставной капсулой. Характерной особенностью его является то, что диск движется вместе с головкой нижней челюсти. Это обусловлено тем, что капсула сустава, находящаяся между диском и шейкой нижней челюсти, более прочная, сильнее натянута и с внутренней стороны в нее вплетаются пучки латеральной крыловидной мышцы. Эти мышцы и смещают вперед нижнюю челюсть.

Суставная капсула (capsula articularis) очень свободная. Внизу прикрепляется к шейке суставного отростка, на основании черепа граница прикрепления капсулы проходит по передней поверхности суставного бугорка, затем с внутренней стороны у spina angularis клиновидной кости, сзади достигает fissura petrotympanica и с наружной стороны прикрепляется к основанию скулового отростка.

Связки. Височно-нижнечелюстной сустав укрепляется единственной латеральной связкой (lig. laterale), которая начинается от начала скулового отростка и направляется вниз и назад к шейке мыщелкового отростка нижней челюсти (рис. 116). Она не только укрепляет сустав, но и тормозит движение назад и в стороны. Выделяют еще три пучка утолщенных фасций, которые подвешивают нижнюю челюсть. Эти пучки условно названы связками. Шилонижнечелюстная связка (lig. stylomandibular) начинается от шиловидного отростка и достигает угла нижней челюсти. Вторая связка, клиновидно-челюстная (lig. sphenomandibulare), берет начало от spina angularis клиновидной кости и прикрепляется к язычку нижней челюсти. Третья связка, крыловидно-нижнечелюстная (lig. pterygomandibular), представляет короткий тонковолокнистый пучок. Она начинается от крючка крыловидного отростка и прикрепляется к основанию язычка нижней челюсти (рис. 117). Все три связки образуют петлю, на которой подвешивается нижняя челюсть и головка удерживается в суставной ямке. Нижняя челюсть представляет двуплечий рычаг, а центр ее вращения находится у места прикрепления связок к язычку нижней челюсти (рис. 118). Они также препятствуют выполнению шарнирного движения в суставной ямке при значительном и максимальном опускании челюсти. При этом мыщелковый отросток вместе с диском вынужден скользить на суставной бугорок (рис. 119).

116. Связки височно-нижнечелюстного сустава. 1 - lig. tempoi omandibulare; 2 - lig. stylomandibular

117. Связки височно-нижнечелюстного сустава. 1 - lig. sphenomandibulare; 2 - lig. stylomandibular; 3 - lig. pterygospinale

118. Нижняя челюсть как рычаг (по В. П. Воробьеву). 1 - m. pterygoideus lateralis; 2 - m. digastricus; 3 - os hyoideum; 4 - m. stylohyoideum; 5 - lig. sphenomandibulare; 6 - lig. stylomandibulare

119. Схема скольжения диска и головки нижней челюсти на суставной бугорок при значительном опускании нижней челюсти (по Schroder)

Оба височно-нижнечелюстных сустава функционируют вместе (комбинированный сустав). Во время акта жевания нижняя челюсть опускается, поднимается, движется вперед и назад, в стороны. Благодаря особому строению суставов возможны разнообразные движения, которые в виде отдельных элементов выполняются в суставах различных животных - жвачных, грызунов и хищников. Головка нижней челюсти у хищников длинником располагается во фронтальной плоскости и глубоко сидит в суставной ямке. Подобное строение допускает только опускание и поднимание челюсти вокруг фронтальной оси. Таким образом, хищники могут пищу только откусывать. Эта функция сохранилась и у человека. Нижняя челюсть опускается и поднимается по дуге в объеме 35°. Жвачные животные имеют плоский нижнечелюстной сустав. При подобном строении осуществляются в основном боковые движения челюсти, направленные на перетирание грубой растительной пищи коренными зубами. У человека суставная ямка заполнена диском, который обеспечивает смещение нижней челюсти в стороны и жевание. У грызунов суставная головка нижней челюсти повернута на 90° по сравнению с хищниками и в виде валиков длинниками располагается в желобообразных ямках в сагиттальной плоскости. При подобном строении возможны движения челюсти вперед и назад. Эти движения ограничивают резцы. У человека также возможны движения нижней челюсти вперед и назад с общим размахом от 8 до 12 мм за счет смещения диска. Таким образом, при анализе движений челюсти различных видов животных мы видим, что височно-нижнечелюстной сустав человека является универсальным. Это обеспечивается суставным диском и особым прикреплением мышц.

Характер движения в височно-нижнечелюстном суставе зависит от величины опускания челюсти. При незначительных движениях - опускании челюсти на 1-1,5 см (тихая речь) суставные головки вращаются в суставной ямке вокруг фронтальной оси. При выполнении более значительного движения, когда расстояние между резцами увеличивается до 4 см, наблюдается не только вращение головки в задней части сустава, но и движение ее вместе с суставным диском на середину суставного бугорка. При максимальном опускании нижней челюсти ее суставная головка в конечном счете на вершине суставного бугорка выполняет завершающее шарнирное движение. Дальнейшее скольжение суставного диска и суставной головки задерживается за счет напряжения латеральной связки. При опускании нижней челюсти головка вместе с диском может сместиться с вершины суставного бугорка вперед. В этом случае возможен вывих нижней челюсти.

Боковые движения совершаются при одностороннем смещении головки и диска вперед, а в противоположной стороне сустава происходит поворот вокруг вертикальной оси головки. Чередование боковых движений в объеме 15° с опусканием и подниманием челюсти формирует акт жевания. Нижняя челюсть при этом описывает линию в виде овала с большим вертикальным диаметром (рис. 120).

120. Схема направления движения в каждой фазе жевания (обозначено стрелками). О - исходное положение; I - фаза размыкания; II - фаза смещения на сторону; III - начало смыкания; IV - возвращение к исходному положению