Какие виды неподвижного соединения костей известны. Соединение костей: неподвижные, полуподвижные, суставы. Биология в лицее
Выход на сушу привёл к изменению характера движений, в связи с этим сформировались переходные формы (симфизы) и наиболее подвижные прерывные соединения- суставы. В соответствии с этим в онтогенезе человека все соединения костей проходят две стадии развития, напоминающие таковые в филогенезе, вначале непрерывные, затем синовиальные (суставы).
Гомфозы строят верхнюю и нижнюю челюсти в каждом гнезде для зубьев и также называются штырьками и гнездами. Эти суставы имеют очень ограниченный диапазон подвижности, поэтому зубы крепко удерживаются. Однако, как показано на фигурных скобках, их можно постепенно перемещать с течением времени. Каждый зуб имеет костные выступы или колышки, которые защелкиваются в гнездо с помощью гомфоза. Нарушения полости рта иногда связаны с этими суставами.
Гомфозы: Это изображение иллюстрирует суставы гомфозов зубов внутри челюсти. Этот конкретный сустав является примером синартроза, сустава с ограниченным движением. Несколько других суставов этого типа можно найти в теле, включая соединения между пластинами черепа. Гомфоз состоит из фиброзной ткани, коллекции жестких связок, которые прикрепляются к гнезду и основанию зуба. Когда люди стареют и теряют первоначальный набор детских зубов, новые зубы вырабатывают гомфозы, чтобы закрепить их в челюсти.
Хрящевые закладки конечностей - хрящевые бластемы, вначале сплошные. Затем клетки парахондральной мезенхимы, окружающей хрящевую бластему, формируют надхрящницу и начинается фрагментация. В надхрящнице дифференцируются два слоя клеток: внутренний хондрогенный и наружный фибробластический, который образует межклеточное вещество будущей надхрящницы. Фрагментация представляет собой генетически детерминированный процесс образования в строго определенных участках бластемы интерзоны, в результате чего непрерывная хрящевая бластема расчленяется на отдельные части - хрящевые модели будущих костей конечностей (В. Н. Павлова и др., 1988). В случае образования непрерывных соединений толщина интерзоны между хрящевыми моделями костей уменьшается. Затем интерзона замещается фиброзной или хрящевой тканью.
Одним из расстройств, которые могут повлиять на гомфоз, является цинга, болезнь соединительной ткани. Соединительные ткани, такие как связки вокруг зубов, начинают растворяться. У пациентов с необработанной цингой развиваются рыхлые зубы, которые в конечном итоге могут выпасть из-за того, что суставы слишком неустойчивы. Периодонтальная инфекция и воспаление также могут повредить сустав, вызывая боль и эрозию в мягких тканях. Хронические проблемы с зубами могут ослабить связки и привести к потере или нестабильности зубов.
Пациенты с брекетами и фиксаторами используют ограниченный диапазон движения, предлагаемый гомфозом, чтобы вытащить зубы в новые положения. Это может потребоваться по целому ряду причин. Целью является равномерное выравнивание зубов, чтобы создать сильный здоровый укус. Скобы скорректированы постепенно с течением времени, чтобы вытащить и надавить зубы на место. Между каждой корректировкой зубы и челюсть имеют время для восстановления.
При развитии суставов на 6-й неделе эмбрионального развития в центре интерзоны начинается процесс кавитации - образования суставной щели. Затем образуются суставной хрящ, суставная капсула, связки.
Суставной хрящ образуется из мезенхимы, прилежащей к будущей кости. Очень рано также из мезенхимы, окружающей будущий сустав, формируются и связки сустава, причем образование связок начинается, когда еще суставная щель не сформирована. Глубокий слой первичной капсулы сустава образует синовиальную мембрану. В зонах закладки некоторых суставов, например коленного, грудино-ключичного, височно-нижнечелюстного, образуются две суставные щели, а расположенный между ними слой мезенхимы превращается в суставной диск. Хрящевая суставная губа формируется из внутрисуставного хряща, в котором резорбируется его центральная часть, а периферические отделы прирастают к краю суставной поверхности кости.
Связаны они называются суставами. Во всех суставах кости сохраняются от шлифования друг к другу подкладкой под названием хрящ. Кости соединяются с костями сильными эластичными полосками ткани, называемыми связями. Мышцы связаны с костями жесткими кордами ткани, называемыми сухожилиями. Мышцы вытягивают сухожилия для перемещения суставов. Хотя мышцы не являются технически частью сустава, они важны, потому что сильные мышцы помогают поддерживать и защищать суставы.
Внутри скелета есть три типа суставов, которые классифицируются в зависимости от степени перемещения, которое позволяет каждый. Хрящевые суставы - кости хрящевых суставов соединяются хрящом, таким как сунномолекулярное соединение между грудью и первым ребром. Эти суставы допускают очень небольшое количество движения.
В теле человека все соединения костей делятся на три большие группы: непрерывные, полусуставы (симфизы) и прерывные, или синовиальные (суставы) (табл.1, рис.4).
Непрерывные соединения - это соединения костей, осуществляющиеся с помощью различных видов соединительной ткани. При этом отсутствует суставная щель или полость между соединяющимися костями. Непрерывные соединения весьма прочны, однако их подвижность ограничена или вообще отсутствует. В зависимости от характера ткани, соединяющей кости, различают фиброзные, хрящевые и костные соединения.
Синовиальные суставы - наиболее распространенный тип сустава, который также обеспечивает наибольший диапазон движений. Движения, создаваемые в синовиальных суставах, позволяют нам выполнять повседневные действия, такие как ходьба, бег, написание и набрав.
Характеристики синовиальных суставов
Прежде чем мы рассмотрим конкретные синовиальные суставы более подробно, важно понять их общие характеристики и факторы, которые ограничивают их диапазон движения. Ниже перечислены шесть основных характеристик синовиальных суставов. Суставной хрящ: это гладкая, белая, блестящая масса, покрывающая суставные поверхности кости. Он защищает костную ткань и уменьшает трение между костями при движении.
В прочных фиброзных соединениях (синдесмозах) кости соединены между собой плотной волокнистой соединительной тканью. Синдесмоз (syndesmosis) - это соединение костей с помощью связок, мембран, швов, «вколачивания», коллагеновые волокна которых срастаются с надкостницей, переходят в нее без четкой границы. Связки представляют собой толстые, образованные плотной волокнистой соединительной тканью пучки или пластины, которые перекидываются от одной кости к другой, укрепляя суставы или ограничивая их движения. Большинство связок образовано пучками коллагеновых волокон. Однако встречаются связки, состоящие из пучков эластических волокон, например желтые связки, натянутые между дугами позвонков. Они растягиваются при сгибании позвоночного столба и благодаря своей эластичности вновь укорачиваются, способствуя разгибанию позвоночника.
Суставная капсула: суставная капсула прикрепляется к костям вблизи края их артикулирующих поверхностей. Капсула изготовлена из сильной волокнистой ткани и окружает сустав, добавляя стабильность и останавливая нежелательный материал от входа и раздражения сустава. Капсула также обеспечивает полость для синовиальной жидкости для работы внутри.
Синовиальная жидкость: это желтоватая маслянистая жидкость, которая смазывает сочленение поверхностей, образует жидкую подушку между поверхностями, обеспечивает питательное вещество для хряща и поглощает мусор, который образуется при трении между шарнирными поверхностями.
Межкостные перепонки (membranae interosseae) представляют собой соединительнотканные пластины, натянутые, например, между диафизами длинных трубчатых костей предплечья и голени. Они прочно удерживают одну кость возле другой, служат местом начала многих мышц. Межкостные перепонки сформированы пучками коллагеновых волокон, образующих слои, направленные от одной кости к другой.
Связки: это сильные волокнистые полосы, которые соединяют суставные поверхности, контролируют движение и обеспечивают стабильность. Суставные диски: Некоторые синовиальные суставы, такие как колено, имеют мениски. Они изготовлены из прочной волокнистой ткани, и их функция заключается в поглощении ударов и поддержании стабильности соединения. Они лежат между шарнирными поверхностями и как таковые защищают поверхности шарнирной кости, как видно на предыдущем изображении. Бурсы: они встречаются в некоторых синовиальных суставах.
Факторы, ограничивающие движение синовиального сустава
Это закрытые мешочки, наполненные синовиальной жидкостью. Их роль заключается в уменьшении трения, которое может иметь место при движении, например, когда сухожилия протирают кости. Пример бурсы показан на соседней диаграмме плеча. Некоторые суставы позволяют практически неограниченное движение, в то время как другие очень ограничены. Диапазон или степень перемещений, доступных в каждом синовиальном суставе, определяются следующими тремя факторами.
Швы (suturae) - это соединения краев костей крыши и лицевого отдела черепа между собой с помощью тонких прослоек волокнистой соединительной ткани. Надкостница, не прерываясь, покрывает линию шва. Между соединяющимися краями костей черепа находится тонкая прослойка волокнистой соединительной ткани. С возрастом коллагеновые волокна кальцифицируются и волокнистая соединительная ткань превращается в ретикулофиброзную (грубоволокнистую) костную ткань. В зависимости от конфигурации краев соединяющихся костей различают зубчатый, плоский и чешуйчатый швы (табл.).
Совместная артикуляция: если сравнить плечо и тазобедренный сустав, мы можем видеть некоторые ключевые различия в артикуляции. Плечо имеет очень мелкое гнездо, которое позволяет плечевой кости более широкий диапазон движения, прежде чем он коснется неподвижного объекта лопатки. Для сравнения, глубокое гнездо в тазобедренном суставе позволяет гораздо меньший радиус бедренной кости перед тем, как его движение остановится при контакте с тазовыми костями.
Лицевые связки: связки - это жесткие, плотные волокнистые полосы, которые соединяют кости с костью, и, как вы помните, они характерны для синовиальных суставов. Связки обеспечивают дополнительную устойчивость к суставам и помогают предотвратить «нежелательное движение». Примером этого являются коллатеральные связки колена. Медиальные и боковые коллатеральные связки работают, чтобы помочь предотвратить движение стороны в сторону, позволяя колену согнуть и растянуться как обычно. Это можно увидеть на нижних изображениях коленного сустава.
Разновидностью фиброзного соединения является вколачивание (gomphosis) и зубоальвеолярное соединение (articulatio dentoalveolaris) - соединение зуба с костной тканью зубной альвеолы. Швы, а также «вколачивание» представляют собой прочные, эластичные, малоподвижные, даже практически неподвижные соединения костей черепа.
Хрящевые соединения , или синхондрозы (synchondrosis), представляют собой соединения костей с помощью волокнистой хрящевой ткани. Волокнистый хрящ, подобно другим типам хряща, состоит из небольшого количества хондроцитов и межклеточного вещества. Хондроциты не отличаются от описанных ранее. Они расположены в узких лакунах. Межклеточное вещество образовано пучками коллагеновых волокон, имеющих весьма упорядоченное строение, которое определяется направлением сил натяжения и сжатия. Волокна, образующие пучки толщиной 40 - 70 нм, соединяются тонкими волокнами, а количество аморфного вещества волокнистого хряща невелико. Оно богато сульфатированными гликозаминогликанами, входящими в состав протеогликанов, обладающих свойством связывать воду.
Состояние мышц и сухожилий вокруг сустава: мышцы и сухожилия также служат для защиты суставов от чрезмерного движения. Примеры можно увидеть на одном из самых подвижных суставов в теле, плече. Здесь дополнительная мобильность плеча, из-за неглубокой розетки и отсутствия костной конгруэнтности, требует дополнительной поддержки от мышц и сухожилий вокруг нее. Плечевой сустав получает эту дополнительную поддержку от мускулов манжеты ротатора и их сухожилий. Эта группа мышц обеспечивает стабильность и защиту, чтобы восполнить недостаток «костной конгруэнтности», как видно на рисунке ниже.
Синхондрозы отличаются прочностью, упругостью и малой подвижностью, степень которой зависит от толщины и структуры хрящевой прослойки между костями. Крайне редко хрящ между соединяющимися костями сохраняется в течение всей жизни. Такие синхондрозы являются постоянными (например, между ребрами и грудиной). Большинство синхондрозов временные, ибо хрящевая прослойка между костями сохраняется лишь до определенного возраста, после чего хрящ замещается костной тканью.
Здесь важно отметить, что для стабилизации и защиты суставов необходимо поддерживать крепкие и здоровые мышцы, сухожилия и связки. Когда они слабые и вытягиваются за пределы их обычного предела, например, из-за плохой техники подъема веса, их способность выполнять эти задачи затруднена, и травма становится все более вероятной.
Существует шесть типов синовиальных суставов, которые позволяют варьировать типы и диапазоны движения. Изменение движений в этих суставах объясняется различием их характеристик и ограничивающих факторов, как обсуждалось ранее. Седловые соединения: эти суставные поверхности напоминают седло и позволяют перемещаться в стороны и назад и вперед. Примером может служить сустав большого пальца, примыкающий между карпальной костью, известной как трапеция и первая пядь.
Костные соединения - синостозы (synostosis) - появляются по мере окостенения синхондрозов между отдельными костями основания черепа, костями, составляющими тазовую кость и др. При этом в межклеточном веществе волокнистого хряща откладываются кристаллы гидроксиапатита и аморфного трикальций-фосфата (В. Н. Павлова и др., 1988). Кристаллы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси коллагеновых волокон, они расположены в промежутках между молекулами тропоколлагена и на поверхности волокон. Неколлагеновые белки аморфного вещества также связывают ионы кальция и фосфата и кристаллы гидроксиапатита. Важную роль в кальцификации играют матриксные пузырьки, которые представляют собой округлые мембранные гранулы диаметром 30- 100 нм. Пузырьки образуются из отростков хондроцитов. Первые кристаллы гидроксиапатита в кальцифицирующемся хряще обнаруживаются в пузырьках.
Шарнирные соединения: стыковые поверхности выполнены с возможностью перемещения только вперед и назад, например, изгиб и выпрямление. Примерами этих суставов являются локоть, в который входят плечевая и локтевая кости и колено. Шарнирные соединения: эти суставы допускают только один тип движения, поворот одной кости на другую или вокруг нее. Примером шарнирного соединения является соединение между атласом и осевым позвонком, вращение вокруг друг друга позволяет нашим головам «поворачиваться» влево и вправо.
Шарнирные соединения: этот тип соединения позволяет бок о бок, назад и вперед и вращательное движение. Примерами этих суставов являются сухожилия бедра или плеча, где голова одной кости вставляется в полость другой. Эллипсоидные суставы: этот сустав также известен как «кондилоидный сустав». Эллипсоидные суставы позволяют перемещаться вперед и назад и бок о бок. Такие суставы встречаются между пястками и фалангами, как видно на соседнем изображении.
Симфизы (от греч. symphysis - срастание) также представляют собой хрящевые соединения, лишенные суставной капсулы. В толще хряща имеется небольшая, заполненная жидкостью щелевидная полость, синовиальная оболочка отсутствует. К этому типу соединений относятся межпозвоночные симфизы, лобковый симфиз и симфиз рукоятки грудины. Соединяющиеся кости связаны волокнистым хрящом, образованным переплетающимися между собой мощными S-образными пучками коллагеновых волокон, которые вплетаются в надкостницу и в гиалиновый хрящ, покрывающий обращенные друг к другу симфизиальные поверхности. Между волокнами залегают хондроны.
Ключевые синовиальные суставы тела
В настоящее время шесть типов синовиальных суставов позволяют выполнять конкретные совместные действия и различные диапазоны движения. В следующих двух таблицах описаны некоторые ключевые суставы тела, их местоположения, общие имена, кости суставов и действия, которые они позволяют.
Синовиальное соединение представляет собой соединение между двумя костями, состоящими из полости, заполненной хрящами, заполненной жидкостью, которая известна как диафрагмальный сустав. Суставы диафрагмы являются наиболее гибким типом суставов между костями, поскольку кости физически не связаны и могут свободно перемещаться друг относительно друга. При синартрозе и связи амфиартроза между костями кости непосредственно связаны с волокнистым или хрящом, ограничивая их конечный диапазон движения.
В организме насчитывается больше 200 костей, которые образуют скелет человека. Скелет – это комплекс костей, что оснащены различной функциональностью и являются пассивной частью опорно - двигательной системы. Вся костная система человека, включая активные мышцы, способствуют передвижению туловища в пространстве.
Каждая кость в организме человека занимает определенное место и соединяется с иными костями посредством специального связующего компонента. Такой компонент может быть трех видов: непрерывное соединение, полупрерывное соединение и прерывное соединение.
Хотя точная структура синовиального сустава может варьироваться в зависимости от функции сустава и животного, в котором он находится, общая структура каждого сустава одинакова. Расширяясь от надкостницы кости, суставная капсула из хряща и других волокон инкапсулирует весь сустав. Внутри суставной капсулы синовиальная мембрана создает мешочек, который содержит специализированную гидравлическую жидкость, называемую синовиальной жидкостью. Эта жидкость создает смазочную подушку между двумя костями, позволяя им скользить друг мимо друга.
Прерывное соединение означает связку с помощью суставов. Полупрерывное – с помощью хрящей. Непрерывное, или неподвижное, достигается путем синартрозов (фиброзных связующих), когда кости связаны между собой прокладкой из ткани или хряща. О последнем соединении поговорим подробнее.
Характеристика
Непрерывные соединения обеспечиваются путем их срастания, причем, наблюдается либо полное ограничение подвижности, либо небольшая подвижность костей. Учитывая характер ткани, можно назвать следующие типы соединения:
Концы костей защищены в другом слое суставного хряща. Точная форма кости определяется эволюцией и функцией кости у животного. Например, шаровидные суставы развились в человеческом бедро, чтобы люди могли полностью вращать свои ноги. Это позволяет нам бегать, танцевать, наклоняться, лазать по деревьям и даже плавать.
Основная цель синовиального сустава - позволить костям свободно вращаться друг относительно друга. Некоторые синовиальные суставы, подобные упомянутому выше тазобедренному суставу, призваны обеспечить максимальную гибкость вокруг сустава. Другие суставы, такие как суставы, обнаруженные в лодыжке, имеют немного более ограниченный диапазон движения, но обеспечивают огромную подушку для повторных ударов от бега и прыжков. Синовиальное суставы могут незначительно отличаться в зависимости от конструкции, но основная цель синовиального сустава - обеспечить диапазон движения между двумя или более костями и смягчить воздействие этих костей друг на друга.
- с помощью связок, мембран, швов;
- хрящевой тканью (гиалиновой и волокнистой);
- посредством костной ткани.
Соединительная ткань
Иными словами, такая ткань называется синдезмозом, который включает такие связующие типы:
Связки
Связки – соединение по типу ткани, которое состоит из коллагеновых и эластичных волокон. Связки, в которых преобладают коллагеновые волокна, называют фиброзными. Связки с преобладанием эластичных волокон являются эластичными. Функции связок таковы: удержание, фиксация скелета.
Мембраны
Мембрана – связка по типу ткани, которая выглядит как межкостная перепонка, занимающая промежуток между костями. Функции мембран имеют сходство с назначением связок: это удержание костей по отношению друг к другу, формирование отверстий для прохода нервов и сосудов.
Швы
Шов – это прослойка волокна, которая расположена в междукостном пространстве черепа, и имеющая большое количество коллагеновых волокон. Швы могут иметь зубчатую, чешуйчатую или плоскую форму. Функции, которые производит такой тип соединения, – амортизация движения, при этом защищая мозг от повреждения, а также органы слуха и зрения.
Хрящевая ткань
Позвоночник человека имеет 4 отдела:
- Отдел шеи позвоночного столба образован из семи позвонков, которые являются средством обеспечения подвижности шеи.
- Отдел груди позвоночного столба образован из двенадцати позвонков.
- Отдел поясницы позвоночного столба составляют пять позвонков.
- Отдел крестца позвоночного столба представлен пятью позвонками.
- Отдел копчика позвоночного столба состоит из 2-5 позвонков.
Каждый отдел столба позвоночника, не включая первые два позвонка шеи, включает соединение своих позвонков посредством волокнистых межпозвоночных хрящей. Каждый хрящ – это некий диск, который имеет две части: пульпозное ядро – буфер между позвонками) и волокнистое кольцо – связь между позвонками. Отдел шеи столба позвоночника содержит наиболее толстые межпозвоночные хрящи.
Между позвонками имеется и полуподвижное соединение, которое образовано по типу эластичных хрящей. Такое полуподвижное соединение позвонков выполняет функцию защиты позвоночника от травмирования, растягиваний и сжатий.
Костная ткань
Костное вещество является результатом замещения хрящевой ткани. Как примеры, можно назвать такие зоны туловища, где происходит замещение, как лобковая, подвздошная и седалищная кости. При замещении хрящей тканью между костями образуется единая кость таза.
Также в качестве примера можно назвать непостоянные швы между частями одной кости черепа, которые в процессе жизни замещаются костной тканью.
Функция черепа – защита мозга и органов чувств. Он образован из лицевого и мозгового отделов, которые, в свою очередь, состоят из костей. Последние составляют основу лица и начало отделов дыхательной и пищеварительной систем. Также у них есть полости, имеющие в себе воздух и соединенные с областью носа.
Такое строение черепа позволяет говорить не только о небольшой его массе, но и о достаточно высокой прочности. Мозговая часть черепа состоит из следующих костей: 2 височных, 2 теменных, лобная, решетчатая, клиновидная, затылочная. Некоторые из них – это скелетная основа жевательного аппарата. Иные составляющие мозговой части – это полость лицевого черепа.
Соединение всех частей черепа, кроме височно - нижнечелюстного сустава, является непрерывным, которое образовано по типу швов у взрослого человека и по типу межкостных перепонок у новорожденного ребенка. Какое значение имеет неподвижное соединение костей черепа? Неподвижность сустава оказывает функцию защиты, которая выражается в предотвращении травмирования мозга.
Система костей человека – сложнейший механизм, который изучался на протяжении многих столетий. Благодаря таким знаниям, можно выявить развитие всех заболеваний в опорно - двигательной системе и области черепа, а также вовремя начать необходимое лечение.
