Для того чтобы понять, почему нас начинают беспокоить спина и суставы, нужно сначала разобраться, что же они собой представляют. Одна из главных составляющих существования человека – способность к движению. Эту функцию в нашем организме выполняет опорно-двигательный аппарат.
Опорно-двигательный аппарат в организме человека, аппарат движения, представлен костями, их соединениями и скелетными поперечно-полосатыми мышцами. Состоит он из активной части (мышц) и пассивной (скелетной системы).
Скелетная система
Скелетная система представляет собой кости, образующие с помощью соединений скелет.
206 костей, из которых состоит скелет человека, выполняют пять основных функций.
1. Защитная: скелетная система защищает многие жизненно важные органы – сердце, головной и спинной мозг и др.
2. Опорная: скелет оказывает поддержку мягким тканям, позволяя сохранять прямое положение тела, его форму.
3. Двигательная: кости формируют рычаги, к которым прикреплены мышцы.
4. Кроветворная: красный костный мозг кости отвечает за производство клеток крови.
5. Участие в обмене веществ: кости служат «хранилищем» для кальция, фосфора, натрия, калия и других минералов, жира (желтого костного мозга).
Соединения костей скелета
В теле человека кости скелета посредством различных видов соединений (рис. 1) составляют общую функциональную систему.
Рис. 1. Виды соединения костей (схема): а – сустав; б – фиброзное соединение; в – синхондроз (хрящевое соединение); г – симфиз (полу-сустав); 1 – надкостница; 2 – кость; 3 – волокнистая соединительная ткань; 4 – хрящ; 5 – синовиальная мембрана; 6 – фиброзная мембрана; 7 – суставной хрящ; 8 – суставная полость; 9 – щель в межлобковом диске; 10 – межлобковый диск
Различают три вида соединений костей:
1) непрерывные:
• синартрозы (характеризуются большой прочностью и малой подвижностью);
• фиброзные: синдесмозы (связки и мембраны), швы, гомфозы (зубоальвеолярные вколачивания);
• хрящевые: синхондрозы – межпозвоночные диски, соединение между I ребром и грудиной;
• костные: синостозы – крестец, копчик, где позвонки срастаются друг с другом;
• симфиз (полусуставы): лобковый симфиз;
2) прерывистые (суставы), обладающие наибольшей подвижностью. Такое название суставы получили потому, что соединение костей разделено щелью;
3) переходные. К этой группе относятся полусуставы (гемиартрозы) – промежуточная форма между непрерывными и прерывными суставными соединениями (хрящевое соединение лобковых костей).
Все суставы имеют сходное строение (рис. 2), каждый включает в себя:
• суставные поверхности – концы соединяющихся костей;
• суставный хрящ (им покрыты суставные поверхности), уменьшающий трение поверхностей друг об друга, облегчающий скольжение и выполняющий функцию амортизатора;
• суставную капсулу (суставную сумку), окружающую каждый сустав. Она состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, внутренний слой которой выстлан тонкой синовиальной мембраной;
• суставную полость – пространство внутри суставной капсулы между суставными поверхностями;
• синовиальную жидкость, заполняющую суставную полость. Она играет роль смазочного материала, обеспечивает питание суставного хряща и вырабатывается синовиальной мембраной.
Рис. 2. Строение сустава: 1 – кости, образующие сустав; 2 – суставная капсула; 3 – суставная полость, заполненная суставной жидкостью; 4 – суставные поверхности
Суставы делятся на:
• простые – сочленяют две кости (плечевой, тазобедренный, межфаланговые);
• сложные – соединяют более двух костей (лучезапястный, голеностопный);
• комплексные – с дополнительными образованиями (дисками или менисками) в капсуле (коленный, грудино-ключичный, акромиально-ключичный);
• комбинированные – суставы с отдельными суставными сумками, но функционирующие одновременно (височно-нижнечелюстной).
Добавочные образования суставов (диски, мениски, суставные губы) играют роль амортизаторов, способствуют более равномерному распределению давления одной кости на другую.
Снаружи суставы укреплены связками, они:
• тормозят (ограничивают) движение, предотвращая травму сустава;
• направляют движения;
• укрепляют суставную сумку;
• утолщают суставную капсулу.
Существуют еще и внутрисуставные связки, например крестообразные в коленном суставе.
Подвижность суставов зависит от таких факторов, как:
• форма и конгруэнтность суставных поверхностей (чем больше соответствуют друг другу соединяющиеся поверхности, тем меньше подвижность);
• состояние добавочных образований суставов (чем толще капсула, прочнее связки, тем подвижность меньше);
• состояние окружающих мышц (при наличии спазма в мышце, окружающей сустав, уменьшается его подвижность);
• температура (чем она выше, тем больше подвижность);
• время суток (к вечеру подвижность увеличивается);
• возраст (у детей подвижность высокая, в пожилом возрасте она уменьшается);
• пол (у женщин подвижность выше).
Термины, использующиеся для описания движений.
Сгибание – движение, которое привдит к уменьшению угла между передними поверхностями сочлененных костей.
Разгибание – движение, которое приводит к увеличению угла между передними поверхностями сочлененных костей.
Отведение – движение от средней линии тела (совершается рукой или ногой).
Приведение – движение части тела к средней линии тела.
Вращение – движение части тела без изменения угла сочленяющихся костей (например, вращение предплечья внутрь или наружу).
Суставные поверхности костей неодинаковы. Их форма зависит от того, какие движения выполняются в данном суставе (рис. 3).
Движения в суставах классифицируются следующим образом.
Движения в одной плоскости (одноосные суставы): винтообразные (плечелоктевой); блоковидные (голеностопный, межфаланговые); цилиндрические (между I и II позвонками, лучелоктевые суставы).
Рис. 3. Формы суставов: 1 – эллипсовидный; 2 – седловидный; 3 – шаровидный; 4 – блоковидный
Движения в двух плоскостях (двуосные суставы):
• мыщелковые (коленный сустав, пястно-фаланговые и плюснефаланговые суставы);
• седловидные (запястно-пястный сустав большого пальца);
• эллипсовидные (лучезапястный).
Движения в трех плоскостях (трехосные суставы):
• шаровидные (плечевой);
• чашеобразные (тазобедренный);
• плоские (межпозвоночные).
Скелет туловища
Скелет человека (рис. 4) разделяют на осевой и добавочный. К осевому, более сложно устроенному скелету относят позвоночный столб, грудную клетку и череп, к добавочному – кости верхних и нижних конечностей.
Осевой скелет
Череп состоит из 23 костей, соединенных между собой синантрозами – черепными швами. Нижняя челюсть соединена с черепом при помощи двух суставов.
Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки.
Позвоночный столб (рис. 5, 9) представлен 32–34 позвонками (рис. 6), которые как самостоятельные отдельные кости имеются только в скелете новорожденных. В позвоночном столбе взрослого человека различают 7 шейных, 12 грудных (рис. 7), 5 поясничных (рис. 8), 5 крестцовых позвонков, сросшихся в единую кость (крестец), и 3–5 копчиковых позвонков, сросшихся в копчик.
Позвонки в различных отделах позвоночного столба (позвоночника) имеют общий план строения, но для каждого из них характерны свои особенности.
Каждый позвонок имеет тело и дугу, которая замыкает позвоночное отверстие. При соединении позвонков эти отверстия формируют позвоночный канал, в котором размещается спинной мозг.
Рис. 4. Скелет человека (вид спереди): 1 – череп; 2 – позвоночный столб; 3 – ключица; 4 – ребро; 5 – грудина; 6 – плечевая кость; 7 – лучевая кость; 8 – локтевая кость; 9 – кости запястья; 10 – пястные кости; 11 – фаланги пальцев; 12 – подвздошная кость; 13 – крестец; 14 – лобковая кость; 15 – седалищная кость; 16 – бедренная кость; 17 – надколенник; 18 – большеберцовая кость; 19 – малоберцовая кость; 20 – кости предплюсны; 21 – плюсневые кости; 22 – фаланги пальцев стопы
Рис. 5. Нижняя часть позвоночного столба: 1 – поясничный отдел; 2 – крестец; 3 – копчик
Рис. 6. Позвонок (вид сверху): 1 – тело; 2 – позвоночное отверстие; 3 – поперечный отросток; 4 – остистый отросток
От дуги позвонка отходят отростки. Мы можем нащупать их у себя на спине. Как раз они и формируют «рисунок позвоночника», когда мы наклоняемся.
Рис. 7. Грудной позвонок (вид сбоку): 1 – верхний суставной отросток; 2 – суставная поверхность для сочленения с ребром; 3 – поперечный отросток; 4 – реберная ямка; 5 – тело позвонка; 6 – остистый отросток; 7 – нижний суставной отросток
Рис. 8. Поясничный позвонок (вид сверху): 1 – остистый отросток; 2 – верхний суставной отросток; 3 – поперечный отросток; 4 – дуга позвонка; 5 – позвоночное отверстие; 6 – ножка дуги позвонка; 7 – тело позвонка
Два поперечных отростка отходят от дуги позвонка в стороны, и, наконец, две пары суставных отростков (верхние и нижние) формируют межпозвоночные суставы. К отросткам позвонков прикрепляются связки и мышцы.
Таким образом, между позвонками находятся два типа соединений – межпозвоночные суставы между суставными отростками и межпозвоночные диски между телами позвонков.
Рис. 9. Позвоночный столб: 1 – шейные позвонки; 2 – грудные позвонки; 3 – поясничные позвонки; 4– крестец; 5– копчик
Межпозвоночные диски поглощают толчки и удары, возникающие при движениях, т. е. играют еще и роль амортизатора. Связано это с тем, что каждый диск имеет упругий пружинящий центр – пульпозное ядро, окруженное прочным фиброзным кольцом. Движение в пределах ядра позволяет позвонкам покачиваться друг относительно друга. Это обеспечивает гибкость, которая нужна для формирования физиологических изгибов и движений.
Крестцовые позвонки у взрослого человека срастаются друг с другом и образуют единую кость – крестец, имеющий форму треугольника. Копчиковые позвонки образуют копчик.
Свободные движения и амортизация возможны благодаря естественным изгибам позвоночника и мышцам спины, которые обеспечивают эти движения и поддерживают позвоночный столб в правильном положении.
Правильным считается такое положение позвоночника, когда имеются четыре естественных (физиологических) изгиба. В шейном и поясничном отделах позвонки несколько выгнуты вперед, а в грудном и крестцовом – назад. Распределяя вес тела на весь позвоночник, изгибы уменьшают вероятность повреждения и выполняют функцию амортизатора при ходьбе, беге, прыжках.
Когда все эти составные части здоровы (мышцы, суставы, межпозвоночные диски), а физиологические изгибы позвоночника достаточно выражены, мы выдерживаем вес собственного тела без признаков боли и дискомфорта.
Объем движений в межпозвоночных суставах очень невелик, однако за счет того, что этих суставов много, обеспечивается большое разнообразие движений (вращение, сгибание и разгибание, наклоны в стороны).
Добавочный скелет
Крупные суставы верхней конечности представлены на рисунке 10.
Рис. 10. Скелет верхней конечности: 1 – ключица; 2 – лопатка; 3 – плечевая кость; 4 – лучевая кость; 5 – локтевая кость; 6 – запястье; 7 – пястные кости; 8 – фаланги пальцев
Плечевая кость относится к длинным трубчатым костям. Через локтевой сустав она соединяется с предплечьем. В состав предплечья входят две кости: локтевая и лучевая. Локтевая кость на предплечье расположена на одной стороне с мизинцем, а лучевая кость – на одной стороне с большим пальцем.
Кисть имеет ладонную и тыльную поверхности. В скелете кисти выделяют кости запястья, пястные кости и кости фаланг пальцев. Костная основа кисти состоит из 27 костей.
Плечевой сустав Руки в плечевом суставе (рис. 11) имеют высокую подвижность, так как его конгруэнтность незначительна, капсула сустава тонкая и свободная, а связок почти нет. Поэтому здесь возможны частые (называемые привычными) вывихи и повреждения.
Рис. 11. Плечевой сустав (продольный разрез): 1 – сухожилие длинной головки двуглавой мышцы плеча; 2, 6 – суставная сумка; 3 – верхняя поперечная связка лопатки; 4 – лопатка; 5 – суставная впадина лопатки
Плечевой сустав – трехосный шаровидный сустав, образованный головкой плечевой кости и суставной впадиной латерального конца ости лопатки. Сустав укрепляется клювовидно-плечевой связкой и мышцами. Движения в суставе возможны вокруг трех осей: сгибания (поднятия руки вперед до горизонтального уровня) и разгибания, отведения (до горизонтального уровня) и приведения, вращения всей конечности. В отведении и сгибании плеча выше горизонтального уровня участвует также грудино-ключичный сустав.
Локтевой сустав Локтевой сустав (рис. 12) сложный, состоящий из плечелоктевого, плечелучевого и проксимального лучелоктевого суставов. Движение в нем осуществляется вокруг двух осей: сгибания, разгибания и вращения предплечья.
Крупные суставы нижней конечности представлены на рисунке 13.
Скелет свободной нижней конечности образован бедренной костью, надколенником, костями голени (большеберцовой и малоберцовой костями) и стопой.
Кости стопы разделяют на кости предплюсны, плюсны и кости фаланг пальцев. Скелет стопы имеет особенности, зависящие от ее роли как части опорного аппарата при вертикальном положении. Кости стопы образуют один поперечный и пять продольных сводов, обращенных вогнутостью к подошве, а выпуклостью – в тыльную сторону. Наружный край стопы стоит ниже, почти касаясь поверхности опоры, и называется опорным сводом.
Рис. 12. Локтевой сустав: 1 – плечевая кость; 2 – венечная ямка; 3 – медиальный надмыщелок; 4, 13, 14 – связки; 5 – блок плечевой кости; 6 – венечный отросток; 7 – бугристость локтевой кости; 8 – локтевая кость; 9 – межкостная мембрана предплечья; 10 – лучевая кость; 11 – бугристость лучевой кости; 12 – сухожилие двуглавой мышцы плеча; 15 – головка плечевой кости; 16 – латеральный надмыщелок; 17 – лучевая ямка
Внутренний край приподнят и открыт с медиальной стороны. Это рессорный свод. Подобное строение стопы смягчает толчки и обеспечивает эластичность ходьбы. Поперечный свод расположен на уровне наивысших точек пяти продольных сводов. Уменьшение выраженности сводов стопы называется плоскостопием.
Рис. 13. Скелет нижней конечности: 1 – тазовая кость; 2 – бедренная кость; 3 – надколенник; 4 – малоберцовая кость; 5 – большеберцовая кость; 6 – кости стопы
Тазобедренный сустав представлен на рисунке 14.
Тазобедренный сустав образован вертлужной впадиной тазовой кости и головкой бедренной кости. Внутри полости тазобедренного сустава находится связка головки бедра. Она играет роль амортизатора при движении.
Рис. 14. Тазобедренный сустав и укрепляющие его связки: 1 – подвздошно-бедренная связка; 2 – лобково-бедренная связка; 3 – малый вертел; 4 – межвертельная линия; 5 – большой вертел
Движения в тазобедренном суставе происходят вокруг трех осей: сгибания и разгибания, приведения и отведения, вращения внутрь и наружу.
Коленный сустав образован тремя костями: бедренной, большеберцовой и надколенником (в народе называемым коленной чашечкой). Суставные поверхности большеберцовой и бедренной костей дополнены внутрисуставными хрящами: полулунными медиальными и латеральными менисками. Мениски, являясь эластичными образованиями, амортизируют сотрясения, передающиеся от стопы по длине конечности при ходьбе, беге и прыжках.
Внутри полости сустава проходят передняя и задняя крестообразные связки, соединяющие бедренную и большеберцовую кости. Они еще больше укрепляют сустав.
Коленный сустав – сложный блоковидно-вращательный сустав. Движения в нем следующие: сгибание и разгибание голени и, кроме этого, незначительные вращательные движения голени вокруг оси. Последнее движение возможно при полусогнутом колене.
Голеностопный сустав образован обеими костями голени и таранной костью стопы. Сустав укреплен связками, идущими со всех сторон от костей голени к таранной, ладьевидной и пяточным костям. По форме суставных поверхностей сустав относится к блоковидным. Производимые в суставе движения – сгибание и разгибание стопы, небольшие движения в стороны (отведение и приведение) – возможны при сильном подошвенном сгибании.