Биомеханика суставов. Классификация суставов

В суставах в зависимости от строения сочленяющихся поверхностей (форма, изогнутость и размер) движения могут осуществляться вокруг различных осей. В биомеханике суставов выделяют три оси вращения и, соответственно, три вида движения вокруг них (рис. 68).

Фронтальная ось (от лат. fronts - «лоб») проходит справа налево. Вокруг фронтальной оси выполняются сгибание и разгибание подвижного звена сустава. При сгибании один из костных рычагов движется относительно другого таким образом, что угол между сочленяющимися поверхностями уменьшается; например, в локтевом суставе уменьшается угол между плечом и предплечьем. Во время разгибания движение происходит в обратном направлении - конечность выпрямляется.

Сагиттальная ось (от лат. sagitta - «стрела») проходит спереди назад. Вокруг сагиттальной оси осуществляется приведение и отведение подвижного звена сустава. Приведение - движение, при котором одна из сочленяющихся костей приближается к срединной плоскости, например, в плечевом суставе плечо приводится к туловищу. От­ведение - обратное движение, когда плечо удаляется от туловища (отводится в боковую сторону).

Вертикальная ось проходит сверху вниз. Вокруг сагиттальной оси кость вращается в ту или иную сторону. Для конечностей вращение разделяется на две фазы: пронация - вращение вовнутрь и супинация - вращение наружу. Последовательное движение вокруг всех осей называют круговым движением. При этом свободный конец движущейся кости или конечности (подвижное звено сустава) описывает окружность.

Величина подвижности сустава зависит:
1. От количества осей движения, что определяется формой суставных поверхностей (см. ниже).
2. От соответствия сочленяющихся поверхностей (конгруэнтности). Чем это соответствие больше, тем подвижность в суставе меньше (пример: крестцово-подвздошный сустав), и, наоборот: чем меньше соответствуют суставные поверхности друг другу, тем большая подвижность в таком суставе (пример: плечевой сустав). В каждом суставе различают анатомическую, пассивную и активную подвижность. Величина анатомической подвижности определяется разницей угловых размеров поверхностей сочленяющихся кос­тей. Так, если величина дуги суставной впадины составляет 140°, а дуги суставной головки - 210°, то дуга возможного движения равна 70°. Чем больше разность кривизны суставных поверхностей, тем больше размах движения. Пассивная подвижность появляется в результате действия внешних сил, насильственно выполненного движения. Активная подвижность осуществляется за счет сокращения мышц, действующих на данный сустав. Активная подвижность всегда меньше пассивной, а последняя меньше анатомической. Разница между величиной активной и пассивной подвижности называется резервной подвижностью.
3. К морфологическим факторам, обуславливающим подвижность суставов, относится состояние кровообращения и иннервации сустава, а также мышц, его окружающих. На величину амплитуды движения влияет и взаимное расположение суставов данного звена в связи с натяжением мышц-антагонистов. Так, разгибание кисти выполняется с большей амплитудой при согнутых пальцах, чем при разогнутых. Натяжение сгибателей пальцев тормозит движение. Сгибание бедра при согнутой голени больше, чем при разогнутой, так как натяжение мышц задней поверхности бедра тормозит движение.
4. От возрастных, половых и функциональных изменений су­ставов. Женщины и дети, как правило, обладают большей подвижностью суставов, чем мужчины, из-за большей эластичности мышц. С возрастом подвижность уменьшается, так как уменьшается тонус мышц и наступают дегенеративные изменения обязательных элементов сустава.
5. К внешним факторам, обуславливающим подвижность, относятся температура окружающей среды и время суток. Исследования показали, что понижение температуры на 5-8° уменьшает амплитуду, и наоборот. Кроме того, подвижность в суставах различна в течение суток, что объясняется биоритмами. Наименьшая подвижность отмечается утром, максимальных показателей достигает к 12-14 часам, а затем снижается. Отмечено, что при эмоциональном подъеме подвижность в суставах выше, чем при депрессии. Все эти внешние факторы требуют учета при проведении тренировок (разминок) и при выездах на соревнования в другие регионы.

Классификация суставов. По строению суставы бывают:
1. Простые, образованные только двумя костями. Например, плечевой сустав, межфаланговый сустав и т.п.
2. Сложные, в образовании которых участвуют три и более костей. Например, коленный сустав, локтевой сустав.
3. Комбинированные - два или несколько анатомически изолированных сустава действуют одновременно. Например, височно-нижнечелюстной сустав, атланто-осевой сустав.
4. Комплексные суставы характеризуются наличием между суставными поверхностями суставного диска, который делит полость сустава на два этажа. При этом уве­личивается количество осей движения в данном суставе. Например, височно-нижнечелюстной сустав, грудино-ключичный сустав.

По количеству осей движения и форме суставных поверхностей различают (рис. 69):

1. Одноосные суставы (рис. 69.1). Движения в них происходят только вокруг одной оси. По форме суставных поверхностей в этой группе различают:
- Цилиндрический сустав. Выпуклая суставная поверхность представляет собой отрезок поверхности цилиндра. Сочленяющаяся с ней суставная поверхность другой кости имеет конгруэнтную ей суставную впадину. Движение в суставе происходит вокруг вертикальной оси - вращение. Например, центральный атланто осевой сустав.
- Блоковидный сустав. На суставной поверхности цилиндрической формы, как правило, имеется костный гребешок, а на суставной впадине - направляющая бороздка. Движение в суставе происходит вокруг фронтальной оси - сгибание, разгибание. Например, межфаланговые суставы.
- Винтообразный сустав. Является разновидностью блоковидного. В нем направляющий гребешок и бороздка располагаются под углом к оси вращения сустава. Движение в суставе происходит, как и в блоковидном, вокруг фронтальной оси - сгибание и разгибание, но с некоторым винтообразным смещением сочленяющихся поверхностей. Например, плечелоктевой сустав.

2. Двуосные суставы (рис. 69.2). Движения в них происходят вокруг двух осей. Кроме того, в ряде случаев возможны круговые движения. По форме суставных поверхностей в этой группе различают:

- Эллипсовидный сустав. Суставные поверхности представляют собой отрезки эллипса в виде головки и соответствующей впадины. Движения в суставе происходят вокруг фронтальной и сагиттальной осей. Возможны круговые движения. Например, лучезапястный сустав.
- Седловидный сустав. Обе суставные поверхности имеют форму седла. Они накладываются друг на друга таким образом, что вогнутость одной поверхности соответствует выпуклости другой. Движения в суставе происходят вокруг фронтальной и сагиттальной осей. Возможны круговые движения. Например, сустав между пястной костью первого пальца кисти и костью трапецией запястья (запястно-пястный сустав большого пальца кисти).
- Мыщелковый сустав имеет выпуклую суставную головку в виде выступающего округлого отростка, близкого по форме к эллипсу, называемого мыщелком, откуда и происходит название сустава. Мыщелку соответствует впадина на соответствующей поверхности другой кости. Мыщелковый сустав можно рассматривать как разновидность эллипсовидного, представляющую переходную форму от блоковидного сустава к эллипсовидному. Поэтому основной осью вращения у него будет фронтальная. От эллипсоидного сустава он отличается числом суставных головок. Мыщелковые суставы имеют всегда два мыщелка, которые находятся либо в одной капсуле (коленный сустав), либо в отдельных капсулах (атлантозатылочный сустав). Движения в суставе происходят вокруг двух осей. Например, коленный сустав - вокруг фронтальной и вертикальной осей; атланто-затылочный сустав - вокруг фронтальной и сагиттальной осей.

3. Многоосные суставы (рис. 69.2). В этих суставах происходят движения вокруг всех трех осей. Кроме того, всегда возможно круговое движение. Амплитуда (размах движений) зависит от формы суставных поверхностей. Различают следующие виды многоосных суставов:
- Шаровидный сустав. Выпуклая суставная поверхность имеет форму шара (головка), а вогнутая - соответствующей ей впадины. Амплитуда движений наибольшая вследствие большой разницы в размерах со­членяющихся поверхностей. Например, плечевой сустав.
- Чашеобразный сустав. Разновидность шаровидного сустава. Отличие заключается лишь в глубине суставной ямки, которая охватывает головку более чем наполовину. Вследствие этого амплитуда движений ограничена. Например, тазобедренный сустав.
- Плоский сустав. Также представляет собой разновидность шаровидного сустава. Суставные поверхности напоминают отрезки шара большого диаметра. Амплитуда движений ограничена. Как правило, плоские суставы тугоподвижны. Движения в них - скольжение плоскостей друг относительно друга в разных направлениях. Например, межзапястные сочленения, крестцово-подвздошный сустав.