Скелет туловища

Кафедра анатомии человека ПГУ

Скелет туловища составляют позвоночный столб и грудная клетка. Они образуют вместе с мозговым отделом черепа осевой скелет тела, skeleton axiale.

Позвоночный столб является частью осевого скелета и представляет важнейшую опорную конструкцию тела, он поддерживает голову, и к нему прикрепляются конечности. От позвоночного столба зависят движения туловища. Позвоночный столб выполняет также защитную функцию по отношению к спинному мозгу, который располагается в позвоночном канале. Указанные функции обеспечиваются сегментарным строением позвоночного столба, в котором чередуются жесткие и подвижно-эластические элементы.

Длина позвоночного столба у взрослого мужчины среднего роста (170 см) составляет примерно 73 см, причем на шейный отдел приходится 13 см, на грудной - 30 см, на поясничный - 18 см, на крестцово-копчиковый - 12 см. Позвоночный столб у женщин в среднем на 3-5 см короче и составляет 68-69 см. Длина позвоночного столба составляет около 2/5 всей длины тела взрослого человека. В старческом возрасте длина позвоночного столба уменьшается примерно на 5 см и больше вследствие увеличения изгибов позвоночного столба и уменьшения толщины межпозвоночных дисков.

В позвоночном столбе выделяют шейную, грудную, поясничную, крестцовую и копчиковую части. Первые три состоят из разделенных позвонков, связанных между собой сложной системой соединений. В двух последних частях происходит полное или неполное слияние костных элементов, что обусловлено их преимущественно опорной функцией.

Позвоночный столб человека имеет ряд отличий от позвоночника животных. Они связаны, в первую очередь, с прямохождением, при котором нагрузка на позвонки возрастает сверху вниз. В этом направлении происходит увеличение тел позвонков. Особенно мощно развит крестец. Количество крестцовых позвонков у человека, как и у антропоидов, достигает 5-6, тогда как у низших приматов обычно не превышает 3-4. Особенностью крестца человека является его большая ширина, максимальная в верхнем отделе. С другой стороны, в процессе эволюции произошло укорочение шейных позвонков и уменьшение числа грудных и поясничных позвонков, в результате чего общая длина позвоночного столба человека стала меньше. Особенно значительная редукция позвонков имела место у высших приматов в хвостовом отделе. Остистые отростки позвонков у человека короче и менее массивны, чем у антропоидов и первобытных людей, что связано с более слабым развитием мышц спины.

Характерной особенностью позвоночного столба человека является его S-образная форма, обусловленная наличием четырех изгибов. Два из них обращены выпуклостью вперед - это шейный и поясничный лордозы, и два обращены назад - грудной и крестцовый кифозы. У млекопитающих животных позвоночник образует в шейной части слабо выраженный лордоз, а туловищная его часть имеет вид дуги, что отвечает горизонтальному положению тела. Преобразование позвоночника в направлении формирования его изгибов начинается уже у обезьян. У антропоидов имеется слабая S-образная изогнутость позвоночного столба, поясничный лордоз едва намечен. Слабо выражены были шейный и поясничный лордозы также у палеоантропов (неандертальцы); отсюда можно заключить, что их тело еще не было вполне выпрямленным.

Изгибы позвоночного столба намечаются во внутриутробном периоде. У новорожденного позвоночник имеет небольшую дорсальную изогнутость со слабовыраженными лордозом и кифозом. После рождения форма позвоночного столба изменяется в связи с развитием статики тела. Шейный лордоз появляется, когда ребенок начинает держать голову, его формирование связано с напряжением шейных и спинных мышц. Сидение усиливает кифоз грудной части позвоночника. Выпрямление тела, стояние и хождение вызывают образование поясничного лордоза. После рождения усиливается характерная для человека изогнутость крестца, которая имеется уже у плода 5 месяцев. Окончательное моделирование шейного и грудного изгибов происходит к 7 годам, а поясничный лордоз полностью развивается в период полового созревания. Наличие изгибов повышает рессорные свойства позвоночного столба.

Выраженность изгибов позвоночного столба индивидуально изменчива. У женщин поясничный лордоз выражен более отчетливо, чем у мужчин. На живых людях показана слабая положительная связь длин поясничного и шейного лордоза, отрицательная - с длиной грудного кифоза.

Выделяется несколько вариантов развития поясничного лордоза на основе вертикального поясничного указателя, то есть процентного отношения суммы задних высот тел поясничных позвонков к сумме передних. Его классификация:

1.  курторахия - до 97.9,

2.  орторахия - от 98 до 101.9,

3.  койлорахия - 102 и более.

Групповая вариация поясничного указателя - от 95.8 до 106.8. Курторахидный тип характерен для европейцев, некоторых групп американских индейцев, масаев, орторахидный - японцев.

От формы позвоночного столба зависит осанка человека. Различают три формы осанки:

1.  нормальную,

2.  с резко выраженными изгибами спины,

3.  со сглаженными изгибами (так называемая «круглая спина»).

Увеличение грудного кифоза приводит к сутулости. К 50 годам изгибы позвоночника начинают сглаживаться. У некоторых людей в старости развиваются общий кифоз позвоночного столба. Причиной этих изменений осанки является уплощение межпозвоночных дисков, ослабление связочного аппарата позвоночника, снижение тонуса мышц-разгибателей спины. Этому способствует сидячий образ жизни, неправильный режим работы и отдыха. Физические упражнения позволяют долго сохранять форму позвоночника и хорошую осанку. Недаром у военных и спортсменов в пожилом возрасте сохраняется правильная осанка тела.

Кроме изгибов в сагиттальной плоскости позвоночный столб имеет небольшой фронтальный изгиб в верхней части грудного отдела, который называют физиологическим, или аортальным, сколиозом. Обычно он расположен на уровне III - V грудных позвонков, обращен выпуклостью в правую сторону и связан, по-видимому, или с прохождением на этом уровне грудного отдела аорты, или преобладанием правой руки. Резко выраженный сколиоз относится к патологии. Он может быть следствием аномалий развития позвонков.

Соединения позвонков и движения позвоночного столба.
Позвонки соединены между собой как непрерывно, посредством хрящевых и фиброзных соединений, так и с помощью суставов. Между телами позвонков располагаются межпозвоночные диски. Каждый диск состоит из фиброзного кольца, расположенного по периферии, и студенистого ядра, занимающего центральную часть диска. Внутри диска часто имеется небольшая полость. Фиброзное кольцо построено из пластинок, расположение волокон в которых сходно с ориентацией волокон в остеонах. Студенистое ядро состоит из слизистой ткани и может изменять свою форму. При нагружении позвоночного столба повышается внутреннее давление в ядре, однако оно не может сжиматься. Межпозвоночный диск в целом играет роль амортизатора при движениях, благодаря ему происходит равномерное распределение сил между позвонками. Через межпозвоночные диски передается до 80% веса вышележащих частей тела.

Наибольшая высота отдельных дисков в шейном отделе позвоночного столба 5-6 мм, в грудном - 3-4 мм, в поясничном - 10-12 мм. Толщина диска меняется в переднезаднем направлении: так между грудными позвонками диск тоньше спереди, между шейными и поясничными позвонками, наоборот, - тоньше сзади.

Предельная прочность межпозвоночных дисков при сжатии составляет в среднем возрасте 69-137 кг/см2, тогда как у тел позвонков она составляет всего 26 кг/см2. Поэтому при чрезмерных нагрузках, как, например, у летчиков при катапультировании, чаще повреждаются тела позвонков, чем соединяющие их диски.

Связочный аппарат позвоночного столба играет большую роль в его стабилизации. Выпрямленное положение тела поддерживается при небольшой активности собственных мышц спины. При максимальном сгибании туловища эти мышцы расслабляются, и вся нагрузка падает на связки. Поэтому поднятие тяжестей в таком положении опасно для связок и суставов позвоночника.

Движения позвоночного столба осуществляются за счет межпозвоночных дисков и дугоотростчатых суставов. Последние образованы суставными отростками соседних позвонков и относятся к плоским суставам. Форма суставных поверхностей допускает комбинированное скольжение в различных направлениях. Пара дугоотростчатых соединений вместе с межпозвоночным диском образует «сегмент движения» позвоночного столба. Движения в сегментах ограничиваются связками, суставными и остистыми отростками и другими факторами, поэтому объем движений в одном сегменте невелик. Однако в реальных движениях принимают участие многие сегменты, и суммарная их подвижность весьма значительна.

В позвоночном столбе при действии на него скелетных мышц возможны следующие движения: сгибание и разгибание, отведение и приведение (боковое сгибание), скручивание (вращение) и круговое движение.

Сгибание и разгибание происходит вокруг фронтальной оси. Амплитуда этих движений равна 170-245º. При сгибании тела позвонков наклоняются вперед, остистые отростки удаляются друг от друга. Передняя продольная связка расслабляется, а натяжение задней продольной связки, желтых связок, межостистых и надостной связок тормозят это движение. При разгибании позвоночный столб отклоняется назад, при этом расслабляются все его связки кроме передней продольной, которая при натяжении тормозит разгибание позвоночного столба.

Отведение и приведение совершаются вокруг сагиттальной оси. Общий размах движения равен 165º. При отведении позвоночного столба натяжение желтых связок, капсул дугоотростчатых суставов и межпоперечных связок, расположенных на противоположной стороне, ограничивают это движение.

Вращение позвоночного столба имеет общий объем до 120º. При вращении студенистое ядро межпозвоночных дисков играет роль суставной головки, а натяжение фиброзных колец межпозвоночных дисков и желтых связок тормозит это движение.

Направление и амплитуда движений в различных частях позвоночного столба неодинаковы. Наибольшей подвижностью обладают шейные позвонки. Особое устройство имеют здесь соединения атланта и осевого позвонка. Образуемые ими атлантозатылочный и атлантоосевой суставы составляют в совокупности сложный комбинированный многоосный сустав, в котором происходят движения головы во всех направлениях. Атлант играет роль костного мениска.

Соединения атланта и осевого позвонка дополняются высокодифференцированным связочным аппаратом. Необходимо особо выделить поперечную связку атланта, которая образует синовиальное соединение с зубом осевого позвонка и препятствует его смещению назад, в просвет позвоночного канала, где располагается спинной мозг. Разрывы связок и вывихи в атлантоосевом суставе представляют смертельную опасность ввиду возможного повреждения спинного мозга. Движения между остальными шейными позвонками происходят вокруг всех трех осей. Объем движений увеличивается благодаря относительной толщине межпозвоночных дисков. Сгибание вперед сопровождается скольжением тел позвонков, так что вышележащий позвонок может перегибаться через край нижележащего. В шейном отделе возможно сгибание на 70º, разгибание и вращение на 80º.

Подвижность грудных позвонков ограничивается тонкими межпозвоночными дисками, грудной клеткой и расположением суставных и остистых отростков. Амплитуда движения при сгибании равна 35º, при разгибании - 50º, при вращении - 20º.

В поясничной части позвоночного столба толстые межпозвоночные диски допускают сгибание, разгибание и боковое сгибание. Сгибание здесь возможно на 60º, а разгибание - на 45º. Вращение здесь почти невозможно ввиду расположения суставных отростков в сагиттальной плоскости. Наиболее свободны движения между нижними поясничными позвонками. Здесь находится центр большинства общих движений туловища.

Характерным для позвоночного столба является сочетание вращения с боковым сгибанием. Эти движения возможны в большей степени в верхних отделах позвоночника и сильно ограничены в нижних его отделах. В грудной части при боковом сгибании остистые отростки поворачиваются в сторону вогнутости позвоночника, а в поясничной части, наоборот, в сторону выпуклости. Максимум бокового сгибания приходится на поясничный отдел и его соединение с грудным отделом позвоночника. Сочетанное вращение выражается поворотом тел позвонков в сторону сгибания.

Некоторой подвижностью обладает также крестцово-копчиковое соединение у молодых людей, особенно у женщин. Это имеет существенное значение при родах, когда под давлением головки плода копчик отклоняется назад да 1-2 см и увеличивается выход из полости таза.

Объем движений позвоночного столба значительно уменьшается с возрастом. Признаки старения появляются здесь раньше и сильнее выражены, чем в других частях скелета. К ним относится дегенерация межпозвоночных дисков и суставных хрящей. Межпозвоночные диски становятся более волокнистым и, разрыхляются, утрачивают свою упругость и как бы выдавливаются за пределы позвонков. Имеет место обызвествление хрящей, а в некоторых случаях в центре дисков появляются окостенения, что приводит к срастанию соседних позвонков. Вслед за дисками изменяются позвонки. Тела позвонков становятся порозными, по их краям образуются остеофиты. Высота тел позвонков уменьшается, нередко они приобретают клиновидную форму, что приводит к уплощению поясничного лордоза. Ширина позвонков во фронтальной плоскости увеличивается по верхнему и нижнему краям; позвонки принимают вид «катушкообразных». Разрастание кости происходит по краям суставных поверхностей позвонков. Одним из наиболее частых проявлений старения позвоночного столба является окостенение передней продольной связки, которое хорошо выявляется на рентгенограммах.

Развитие и возрастные особенности позвоночного столба
Скелет туловища проходит в эмбриональном развитии бластемную, хрящевую и костную стадии. Позвонки и ребра имеют отчетливо выраженное сегментарное расположение, обусловленное метамерией тела зародыша. У эмбриона по обеим сторонам хорды образуются сегментарно расположенные скопления мезодермы, называемые сомитами. Первая пара сомитов появляется на 16-й день от оплодотворения, а в конце 6-й недели зародыш имеет 39 пар сомитов. Из общей массы мезодермы выделяются группы клеток, которые образуют зачатки осевого скелета, называемые склеротомами.

Мезенхима в склеротомах распределяется неравномерно; в интервалах между сомятами находятся скопления клеток, представляющие зачатки тел позвонков, а на уровне сомитов формируются межпозвоночные диски. Таким образом, тело каждого позвонка развивается за счет двух соседних сегментов. В середину тела позвонка входит межсегментарная артерия. Из первичного центра, расположенного в окружности хорды, мезенхима распространяется дорсально к нервной трубке, образуя зачаток дуги и остистого отростка (нейральную часть позвонка), и латерально, давая начало поперечным и реберным отросткам.

Бластемная стадия сменяется хрящевой. Раньше всего хрящ появляется в теле позвонка, а затем в дуге и реберных отростках: последние у грудных позвонков отделяются, образуя хрящевые ребра, а у шейных, поясничных и крестцовых позвонков обособления реберных отростков не происходит. Хрящевой позвонок представляет единое целое и не подразделяется на части. На ранних этапах развития тела позвонков различных отделов имеют сходную форму.

Окостенение позвонков начинается на 2-м месяце эмбрионального периода и происходит в кранио-каудальном направлении. Первыми появляются точки окостенения в дугах шейных позвонков, на 3-м месяце закладываются точки окостенения в дугах грудных и поясничных позвонков. В это же время начинается окостенение грудных ребер. В телах позвонков точки окостенения появляются раньше в грудном отделе (также в начале 3-го месяца). Окостенение грудных позвонков и ребер можно рассматривать как один из признаков начинающегося созревания функциональной системы дыхания. На 4-м месяце точки окостенения могут быть обнаружены в телах поясничных позвонков, на 5-м месяце в телах шейных и крестцовых позвонков. Окостенение тел позвонков происходит эндохондрально, образованию кости предшествует проникновение в хрящ кровеносных сосудов. Позднее путем перихондрального окостенения формируется кортикальная пластинка компактного вещества. Хорда сохраняется в виде студенистого ядра. Точки окостенения в телах типичных позвонков закладываются симметрично в каждой половине тела, но быстро сливаются между собой. В дугах позвонков точки окостенения парные.

У новорожденного типичный позвонок состоит из трех костных элементов - тела и двух половин дуги, разделенных прослойками хряща. На верхней и нижней поверхностях тела позвонка также располагается хрящ в виде пластинок, надетых на позвонок наподобие консервных крышек. Межпозвоночные диски в этом возрасте составляют половину высоты тел позвонков. Поэтому на рентгенограммах позвоночного столба новорожденных между телами позвонков имеются широкие промежутки, которые заняты дисками и упомянутыми хрящевыми пластинками.

Ввиду указанных особенностей позвоночный столб плода и новорожденного эластичен, но обладает малой прочностью. Поэтому во время родов в случаях неправильного положения плода и при неосторожном выполнении акушерских манипуляций нередко происходят травмы позвоночного столба, особенно в его шейной части; это приводит к повреждению спинного мозга и снабжающих его артерий и может быть причиной разнообразных нервных расстройств и даже смерти новорожденного.

После рождения рост позвонков в ширину происходит периостально, рост в высоту осуществляется за счет образования кости около хрящевых пластинок. К 3-4 месяцам начинается слияние половин дуг у нижних грудных и верхних поясничных позвонков, отсюда процесс распространяется в обоих направлениях, и на 2-3-м году жизни смыкание происходит почти на всем протяжении позвоночного столба. Вслед за этим окостеневают остистые отростки. Срастание тел позвонков с дугами наступает в интервале 3-6 лет.

Окостенение некоторых позвонков отличается от приведенной схемы. В атланте точки окостенения закладываются в передней дуге и латеральных массах, слияние частей позвонка завершается к 10 годам. Зуб осевого позвонка имеет две самостоятельные точки окостенения, которые появляются у плодов 4-5 месяцев, несколько позднее образуется добавочная точка в вершине зуба. За счет названных точек окостеневает верхняя часть тела осевого позвонка; их синостоз с телом позвонка наступает в 4-5 лет.

Шейные и поясничные позвонки имеют добавочные точки окостенения в реберных отростках, вскоре они сливаются с поперечными отростками. Формирование суставных отростков происходит у детей 4-5 месяцев, сначала в шейной и грудной частях позвоночника, позднее у поясничных позвонков. В латеральных частях крестца во второй половине внутриутробного периода появляется от одной до трех точек окостенения, которые, по-видимому, соответствуют реберным отросткам других позвонков. В копчике точки окостенения образуются только в телах позвонков, причем в I позвонке окостенение начинается на последнем месяце внутриутробного развития, а в остальных позвонках - после рождения. В возрасте 6-9 лет появляются вторичные точки окостенения в хрящевых пластинках по краям тел позвонков. Эти пластинки иногда уподобляют эпифизарным хрящам, но они в отличие от настоящих эпифизарных хрящей не играют роли в росте позвонков. К 12-15 годам хрящевые пластинки превращаются в костные ободки. После 15 лет начинается их сращение с телом позвонка; завершается этот процесс после 20 лет. Дольше всего следы синостозирования сохраняются в поясничной части позвоночного столба. Вследствие окостенения хряща и уменьшения высоты межпозвоночных дисков суживаются промежутки между позвонками, видимые на рентгенограммах. Это происходит уже на 1-2-м году жизни. В этом возрасте значительно изменяется форма тел позвонков на рентгеновских снимках, из овальных они становятся четырехугольными.

Крестцовые позвонки остаются обособленными до 7 лет, после чего происходит их сращение. Этот процесс распространяется от верхушки к основанию крестца и заканчивается к 25 годам, поэтому на крестцах молодых людей бывает видна щель между телами I и II позвонков. Нередко бывают не полностью сращены и их дуги. Рост позвоночного столба в длину происходит интенсивно в первые 3 года, затем замедляется до 7 лет. Новая активизация роста отмечается перед началом полового созревания. Отделы позвоночного столба растут неравномерно.

Распределение позвонков по отделам у эмбриона отличается от такового у взрослого. Первоначально закладывается 38 позвонков. Шейных позвонков, как и у взрослого, - 7, зато грудных - 13. В поясничном отделе имеется 5 позвонков, а в крестцово-копчиковом отделе - от 10 до 13 позвонков. Преобразования позвонков заключаются в том, что XIII грудной позвонок становится I поясничным, а V поясничный становится I крестцовым. Последние 4-5 копчиковых позвонков редуцируются. Таким образом, в эмбриональном периоде грудная часть позвоночного столба теряет один позвонок и укорачивается, что отражает процесс укорочения грудной клетки в филогенезе млекопитающих. Утрата каудальных элементов соответствует редукции хвостового отдела позвоночника в эволюции приматов. Изучение онтогенеза позвоночного столба позволяет понять структурные отношения в этой части скелета, а также объяснить анатомические варианты и аномалии позвонков, многие из которых выявляются в детском возрасте.

Варианты и аномалии развития позвонков
Знание различных форм изменчивости позвонков имеет большое практическое значение, так как аномалии нередко приводят к деформациям позвоночника, нарушению движений и сопровождаются болезненными расстройствами. С точки зрения генеза варианты и аномалии позвонков подразделяются на три главные группы:

1.  Расщепление позвонков в результате неслияния их частей, которые развиваются из отдельных точек окостенения.

2.  Дефекты позвонков, образующиеся в результате незакладки точек окостенения. При этом та или иная часть позвонка остается неокостеневшей. В эту же группу входит врожденное отсутствие одного или нескольких позвонков.

3.  Варианты и аномалии переходных отделов, связанные с нарушением процессов дифференцировки позвоночного столба. При этом позвонок, находящийся на границе какой-либо части позвоночника, уподобляется соседнему позвонку из другого отдела и как бы переходит в другую часть позвоночного столба.

С клинической точки зрения варианты и аномалии позвонков подразделяются по другому принципу:

1.  Аномалии развития тел позвонков.

2.  Аномалии развития задних отделов позвонков.

3.  Аномалии развития числа позвонков.

Каждая группа аномалий развития весьма многочисленна. Остановимся только на наиболее важных или часто встречающихся пороках.

Аномалии развития тел позвонков

1.  Аномалии развития зуба II шейного позвонка: неслияние зуба с телом II шейного позвонка, неслияние верхушки зуба с самим зубом II шейного позвонка, агенезия апикального отдела зуба II шейного позвонка, агенезия среднего отдела зуба II шейного позвонка, агенезия всего зуба II шейного позвонка.

2.  Брахиспондилия – врожденное укорочение тела одного или нескольких позвонков.

3.  Микроспондилия – малые размеры позвонков.

4.  Платиспондилия – уплощение отдельных позвонков, приобретающих форму усеченного конуса. Может сочетаться со сращением или гипертрофией позвонков.

5.  Позвонок клиновидный – результат недоразвития или агенезии одной или двух частей тела позвонка. Диспластический процесс в обоих случаях захватывает две части тел грудных или поясничных позвонков (либо обе боковые, либо обе вентральные). Позвонки под действием нагрузки сдавливаются и располагаются в виде клиновидных костных масс между нормальными позвонками. При наличии двух или нескольких клиновидных позвонков возникают деформации позвоночного столба.

6.  Позвонок бабочковидный – нерезко выраженное расщепление тела позвонка, распространяющееся от вентральной поверхности в дорсальном направлении на глубину не более ½ сагиттального размера тела позвонка.

7.  Расщепление тел позвонков (син.: spina bifida anterior) – возникает при неслиянии парных центров окостенения в теле позвонка, обычно в верхнегрудной части позвоночного столба. Щель имеет сагиттальное направление.

8.  Спондилолиз – несращение тела и дуги позвонка, наблюдается с одной или обеих сторон. Встречается почти исключительно у V поясничного позвонка.

9.  Спондилолистез – соскальзывание или смещение тела вышележащего позвонка кпереди (крайне редко – кзади) по отношению к нижележащему позвонку. Внешне в поясничной области при спондилолистезе заметна впадина, образующаяся в результате западания остистых отростков вышележащих позвонков.

Аномалии развития задних отделов позвонков

1.  Аномалии дуг позвонков: отсутствие дуги позвонка, недоразвитие дуги позвонка, деформация дуги позвонка.

2.  Аномалии отростков позвонков:      агенезия поперечных отростков позвонков, гипоплазия поперечных отростков позвонков, деформация суставных отростков позвонков, гипоплазия суставных отростков позвонков, расщепление остистого отростка позвонков, добавочные отростки позвонков.

3.  Асимметрия развития парных суставных отростков – наблюдается преимущественно в V поясничном и I крестцовом позвонках. Разновеликая высота правого и левого суставных отростков создает биомеханические предпосылки для развития бокового искривления поясничного отдела позвоночного столба.

4.  Конкресценция (син.: блокирование) – слияние (неразделение) позвонков. Чаще встречается в шейном отделе. Популяционная частота – 2%. Различают несколько разновидностей:

o    Конкресценция тотальная – слияние за счет дуг и суставных отростков.

o    Конкресценция изолированная – слияние суставных отростков.

o    Конкресценция спиралевидная – дуги нескольких позвонков расщеплены, одна из половин дуги каждого позвонка отклонена кверху и конкресцирована с отклоненной книзу, противоположной ей половиной дуги вышележащего позвонка, а вторая, соответственно, отклонена книзу и конкресцирована с противоположной ей дугой нижележащего позвонка.

5.  Расщепление дуги позвонка (spina bifida) – бывает открытым (spina bifida aperta) и скрытым (spina bifida occulta). Чаще всего расщепляются дуги V поясничного и I крестцового позвонков. Нередко расщепляется задняя дуга атланта. Открытое расщепление вовлекает кроме позвонков также мягкие ткани спины и может захватывать весь позвоночник или большую его часть. Подобная аномалия носит название рахисхиза. При рахисхизе обычно имеются пороки развития спинного и головного мозга; плод с такой аномалией нежизнеспособен. Иногда при расщеплении дуг позвонков происходит выпячивание содержимого позвоночного канала - спинного мозга с его оболочками или только мозговых оболочек, в результате чего образуется спинномозговая грыжа. Наиболее часто наблюдается скрытое расщепление дуги позвонка, которое внешне незаметно и выявляется лишь при рентгеновском исследовании.

Аномалии числа позвонков

1.  Агенезия крестца – врожденное отсутствие крестца. Наблюдается у детей, матери которых больны сахарным диабетом.

2.  Аномалии копчиковых позвонков - встречаются различные формы срастания копчиковых позвонков между собой и с крестцом. Количество копчиковых позвонков варьирует от 1 до 5, причем наиболее часто, имеется 3 или 4 позвонка. Пятичленные крестцы обычно сочетаются с четырехчленными копчиками, а шестичленные крестцы - с трехчленными копчиками.

3.  Аномалии переходных отделов позвоночного столба – связаны с нарушением процессов дифференцировки позвоночного столба. При этом позвонок, находящийся на границе какой-либо части позвоночного столба, уподобляется соседнему позвонку из другого отдела и как бы переходит в другую часть позвоночного столба.

o   Ассимиляция атланта (син.: окципитализация атланта) – частичное или полное сращение I шейного позвонка с затылочной костью, может быть симметричной (двусторонней) или асимметричной (односторонней). Частота ассимиляции атланта составляет 0.14-2.1%. Ограничение подвижности головы бывает небольшим, так как объем движений в атлантозатылочном суставе невелик.

o   Тораколизация шейных позвонков – развитие шейных ребер, чаще всего у VII позвонка. Очень редко образуются ребра у VI и вышележащих шейных позвонков. Частота нахождения шейных ребер – 0.48-1.8%. Эта аномалия имеет клиническое значение, так как при шейных ребрах ограничивается подвижность шеи и могут возникать боли вследствие сдавления близлежащих нервных стволов, а также сосудистые расстройства в верхней конечности. Знаменитый анатом прошлого столетия В.Л.Грубер описал 4 степени развития шейного ребра:

§  ребро не выходит за пределы поперечного отростка;

§  выходит за пределы отростка, но не достигает I грудного ребра;

§  достигает хряща I грудного ребра;

§  соединяется с рукояткой грудины.

o   Люмбализация грудных позвонков – незакладка нижних ребер, чаще всего XII позвонка.

o   Тораколизация поясничных позвонков – развитие добавочных ребер. Отсутствие XII ребра отмечается в 0.5-1.0% случаев, незакладка XI ребра бывает гораздо реже.

o   Сакрализация V поясничного позвонка – уподобление V поясничного позвонка по форме I крестцовому, сопровождающееся их частичным или полным срастанием. Частота различных форм сакрализации составляет в сумме около 30%.

o   Люмбализация I крестцового позвонка – отделение I крестцового позвонка от крестца и уподобление его поясничным позвонкам. Отмечается лишь в 1% случаев

4.  Аплазия позвонков – вариабельна по локализации и распространенности. Может включать лишь аплазию копчика, крестца или/и поясничного отдела. Иногда отсутствует весь каудальный отдел, начиная с XII грудного позвонка.

5.  Позвонки или полупозвонки клиновидные добавочные – наличие боковых или задних добавочных полупозвонков. Чаще встречается в грудном отделе. Иногда наблюдается полное удвоение пояснично-крестцового отдела позвоночного столба.

В зависимости от вида аномалий происходит смещение границ между частями позвоночного столба либо в краниальном, либо в каудальном направлении. Вариабельность позвонков отчетливо возрастает в направлении сверху вниз и становится наибольшей в пояснично-крестцовой и крестцово-копчиковой переходных зонах. Это можно рассматривать как отражение перестройки соответствующих частей позвоночного столба в антропогенезе, в связи с прямохождением. Переход от горизонтального положения тела к наклонному, а затем вертикальному сопровождался изменением механических условий, в первую очередь повышением нагрузки на поясничную и крестцовую части позвоночника. Здесь преимущественно встречаются и аномалии, связанные с иесращением частей позвонка.

Форма и развитие грудной клетки

Грудная клетка представляет собой костно-хрящевое образование, состоящее из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудины, соединенных между собой с помощью различных видов соединений.

Форма грудной клетки человека значительно отличается от формы ее у четвероногих животных. Характерна для человека грудная клетка, расширенная посередине, с преобладанием поперечного размера над переднезадним, тогда как у животных грудная клетка суживается впереди и превалирует у нее сагиттальный размер. Число истинных ребер, сочленяющихся с грудиной, у человека меньше, чем у других приматов. У человека и антропоидов наблюдается редукция двух последних ребер, которые сильно укорачиваются и утрачивают связь с реберной дугой («колеблющиеся ребра»).

Преобразования грудной клетки у приматов обусловлены множеством факторов. Среди них необходимо отметить частичное освобождение передних конечностей от опорной функции, вследствие чего уменьшается давление на верхние сегменты грудной клетки, и она получает возможность расширяться. Специфические особенности грудной клетки человека связаны с прямохождением. При вертикальном положении тела внутренности давят своей тяжестью не на грудину, как у четвероногих животных, а в направлении, параллельном грудине, и это также способствует раздвиганию ребер в стороны.

В грудной клетке различают 4 стенки (переднюю, заднюю, 2 латеральные) и 2 отверстия (верхнее и нижнее). Передняя стенка образована грудиной и реберными хрящами, задняя - грудными позвонками и задними концами ребер, боковые - ребрами. Верхняя апертура грудной клетки ограничена I грудным позвонком, внутренними краями первых ребер и верхним краем рукоятки грудины. Переднезадний размер верхней апертуры - 5-6 см, поперечный - 10-12 см. Нижняя апертура ограничена сзади телом XII грудного позвонка, спереди - мечевидным отростком грудины, по бокам - нижними ребрами. Ее переднезадний размер равен 13-15 см, поперечный - 25-28 см.

Развитие трудной клетки проходит ряд этапов. До 3-го месяца эмбрионального развития трудная клетка опереди незамкнута. Лишь на 9-й неделе происходит соединение хрящевых ребер с зачатком грудины. Окостенение ребер начинается одновременно с окостенением грудных позвонков. Первичная точка окостенения локализуется соответственно углу ребра, откуда процесс распространяется к обоим его концам. Отмечено более раннее окостенение средних ребер. В возрасте 8-15 лет в головке и бугорке ребра образуются вторичные точки окостенения. Они длительное время отделены от ребра хрящевыми пластинками, в которых локализуются зоны роста. Синостозы между головкой, бугорком и костной частью ребра наступают в возрасте 22-25 лет.

Своеобразно развитие грудины. Парные зачатки этой кости представлены у эмбриона тяжами мезенхимы, которые перемещаются к средней линии и сливаются друг с другом. В конце 2-го месяца грудина приобретает хрящевое строение, и к ней подходят ребра. Затем хрящевой зачаток грудины подразделяется на сегменты - стернебры, sternebrae. Окостенение сегментов грудины происходит позже, чем окостенение ребер, начиная с 5-го месяца внутриутробного периода. Мечевидный отросток окостеневает после рождения, на 2-6-м году. Образование синостозов между сегментами грудины начинается с 4 лет и продолжается до 25-летнего возраста, а рукоятка и мечевидный отросток срастаются с телом грудины после 30 лет. Сегментация грудины и длительное сохранение хрящевых соединений между ее частями, вероятно, обусловлены неодинаковой подвижностью ребер, которые своей тягой вызывают изгиб грудины.

Грудная клетка новорожденных имеет колоколообразную или пирамидальную форму. Верхняя часть ее сдавлена с боков, а нижняя, напротив, сильно расширена, так как там располагается объемистая печень. Поперечник грудной клетки мал, а сагиттальный размер относительно больше, чем у взрослых. У надышавшего ребенка ребра располагаются наклонно. С началом дыхательных движений ребра поднимаются и приобретают почти горизонтальное положение. Подгрудинный угол увеличивается. Поэтому дыхательные движения ребер у грудных детей невелики. В первые два года жизни в связи с расширением легких происходит быстрый рост грудной клетки. Изменение статики тела, вызываемое стоянием и ходьбой ребенка, и обусловленное этим перераспределение сил тяжести оказывают воздействие на форму грудной клетки. К трем годам грудная клетка становится конусовидной, возрастает наклон ребер, грудина опускается по отношению к позвонкам; если у новорожденного яремная вырезка находится на уровне I грудного позвонка, то у трехлетнего ребенка она соответствует III no-звонку. Формирование грудного кифоза оказывает влияние на положение ребер и форму грудной клетки, которая постепенно уплощается в переднезаднем направлении. Развитие мышц плечевого пояса способствует расширению ее верхнего отдела.

В возрасте 6-7 лет происходит замедление роста грудной клетки, и она приобретает многие черты, характерные для взрослого. Однако дефинитивная форма грудной клетки устанавливается не раньше 11-12 лет. В периоде полового созревания снова происходит быстрый рост грудной клетки. Изменение формы грудной клетки в детском возрасте и особенно увеличение наклона ребер, позволяют совершать более значительные движения, благодаря чему формируется грудной тип дыхания, при котором грудная клетка расширяется во всех направлениях.

В детском возрасте, а по данным некоторых авторов, уже у плодов имеются индивидуальные различия формы грудной клетки. У взрослых форма грудной клетки обладает значительной изменчивостью. Отмечаются выраженные половые различия. У женщин грудная клетка короче и шире, чем у мужчин. В пожилом и старческом возрасте в связи с уменьшением тонуса мускулатуры и понижением эластичности реберных хрящей еще более увеличивается наклон ребер, подгрудинный угол становится более острым, высота грудной клетки возрастает, а поперечный и переднезадний размеры уменьшаются. У некоторых людей происходит кальцификация реберных хрящей, что оказывается на подвижности грудной клетки.

Форма грудной клетки имеет большое значение для оценки физического развития и определения типа телосложения человека, с ней связаны также некоторые различия в расположении органов грудной полости, например сердца и дуги аорты. Для суждения о форме грудной клетки определяют три ее размера:

1.  переднезадний - от уровня прикрепления к грудине VII ребра до остистого отростка Х грудного позвонка, лежащего в той же плоскости;

2.  поперечный - между наиболее выступающими в стороны точками VII ребер;

3.  вертикальный - от края яремной вырезки до линии, проводимой через нижние края реберных дуг.

Индекс грудной клетки представляет отношение ее поперечного размера к переднезаднему, выраженное в процентах. Индекс менее 130 имеют узкие грудные клетки, индекс более 140 характеризует широкие грудные клетки. О форме грудной клетки судят также по величине подгрудинного угла: при широкой грудной клетке этот угол тупой, а при узкой грудной клетке он острый. Определение подгрудинного угла ввиду его простоты часто используется при обследовании больных.

Говоря об изменчивости грудной клетки, следует указать на диссимметрию, выражающуюся в небольшом различии размеров ее правой и левой половин. Это может быть связано с неодинаковым развитием мускулатуры правой и левой руки. Сильная степень асимметрии наблюдается при деформациях грудной клетки.

Движения ребер и грудины

Подвижность ребер и грудины обеспечивает возможность дыхательных экскурсий грудной клетки. Механизм движений определяется взаимным расположением этих костей и строением их соединений. Ребра образуют с позвонками синовиальные соединения своими головками и бугорками. Оба соединения составляют комбинированный вращательный реберно-позвоночный сустав, ось движения в котором проходит в направлении продольной оси шейки ребра. Положение этой оси у детей и взрослых неодинаково. В детском возрасте шейка ребра и ось движения реберно-позвоночных суставов располагаются почти во фронтальной плоскости. После года увеличивается изгиб задних концов ребер и изменяется отношение шейки и бугорка ребра к поперечному отростку позвонка. Вследствие этого между осью реберно-позвоночных суставов и фронтальной плоскостью образуется угол, который у взрослых составляет примерно 45°.

Соединение с грудиной I ребра осуществляется непрерывно посредством хряща. Остальные истинные ребра образуют грудино-реберные суставы, укрепленные системой переплетающихся фиброзных пучков. Суставные концы реберных хрящей совершают вращательные движения. Кроме того, при вдохе происходит скручивание реберных хрящей вокруг их продольных осей. При вращении задних концов ребер их передние концы совершают, движения по кругу. Вследствие того, что ребра имеют неодинаковую длину, различную изогнутость и скрученность, характер совершаемых ими движений также различен.

Первая пара ребер жестко соединена с рукояткой грудины и функционально образует с ней единое целое. При вдохе рукоятка грудины поднимается и перемещается вперед. Передние концы II - VII пар ребер при вдохе также движутся вверх и вперед. Но, кроме того, боковые части этих ребер поднимаются наподобие ручки ведра. Ось этого движения можно представить как линию, соединяющую головку ребра с грудино-реберным суставом. Движения VIII-Х пар ребер носят комбинированный характер; их передние концы поднимаются, а сами ребра расходятся в стороны приблизительно в горизонтальном направлении. Последние два ребра очень подвижны. Отсутствие у них сочленения с поперечными отростками снимает ограничение степеней свободы и делает возможным перемещение этих ребер во всех направлениях. При дыхательных экскурсиях грудной клетки изменяется не только положение, но и форма ребер. Последнее зависит от выпрямления углов ребер и углов между их костной частью и реберными хрящами.

Движения грудины во время вдоха складываются из трех моментов. Рукоятка грудины, как уже отмечалось, перемещается вверх. Тело грудины движется вперед в соединении его с рукояткой. Вся грудина поднимается и смещается кпереди.

В результате описанных движений при вдохе увеличиваются переднезадний и поперечный размеры грудной клетки. Наибольший объем дыхательных экскурсий совершает средняя ее часть (соответственно IV - Х ребрам); подвижность верхних сегментов грудной клетки значительно меньше. Равновесное состояние грудной клетки соответствует среднему положению между вдохом и выдохом. При выведении из этого положения в реберных хрящах возникает эластическое сопротивление, которое стремится вернуть грудную клетку в исходное состояние. Этим свойством пользуются при искусственном дыхании: сдавливая нижнюю часть грудной клетки, производят выдох, после прекращения давления наступает вдох.

Аномалии развития ребер

Аномалии развития ребер многочисленны и разнообразны. Приведем лишь некоторые наиболее часто встречающиеся или наиболее важные в клиническом отношении пороки развития.

1.  Аномалии формы ребер:

o   расширение ребра лопатообразное;

o   ребро расщепленное (син.: вилка Люшки) – расщепление переднего конца ребра;

o   ребро перфорированное – наличие щелей и отверстий в костной части ребра;

o   сращение ребер – костные мостики между соседними ребрами или замещение межреберного промежутка соединительной тканью.

2.  Аномалии числа ребер:

o   Аплазия ребра – отсутствие какого-либо ребра, полное или частичное. Может быть одно- и двусторонней.

o   Добавочное ребро:

§  ребро шейное – чаще всего соединено с VII шейным позвонком, редко с VI. Различают 4 степени выраженности шейных ребер:

§  ребро грудное тринадцатое – увеличенный в длину поперечный отросток I поясничного позвонка.

Наряду с вариациями общего числа ребер нужно отметить непостоянство числа ребер, соединяющихся с грудиной. Обычно истинных ребер насчитывается 7, но может быть 8 или 6; при последнем варианте VII ребро присоединяется к хрящу VI ребра. Особенно изменчивы колеблющиеся ребра. Интересно отметить, что. у плодов последних месяцев и новорожденных XI ребро иногда соединяется с вышележащими, но, с другой стороны, Х ребро может оставаться свободным.

3.  Гипоплазия ребер – дефект развития ребер, при котором отмечается недоразвитие грудинных концов ребер. Недостающая часть ребра замещается соединительной тканью.

Аномалии развития грудины

Аномалии развития грудины также многочисленны и разнообразны. Приведем лишь некоторые наиболее часто встречающиеся или наиболее важные в клиническом отношении пороки развития.

1.  Аксифоидия – отсутствие мечевидного отростка грудины.

2.  Аплазия грудины (син.: астерния) – при полной форме ребра соединяются между собой фиброзной пластинкой. Частичная форма обычно проявляется отсутствием дистальной части грудины или рукоятки.

3.  Грудина сегментированная – длительное сохранение хрящевых прослоек между окостеневшими частями грудины. Тело грудины в этом случае состоит из 4 частей.

4.  Деформация грудины – удлиненная, овальная, квадратная грудина. Деформацией считают образование резко выраженного угла между рукояткой и телом грудины. Обычно угол обращен вершиной кпереди.

5.  Кости грудины добавочные (син.: кости надгрудинные) – могут находиться над рукояткой грудины в яремной вырезке.

6.  Расщепление грудины (син.: шистостерния) – связано с неслиянием или неполным срастанием грудинных хрящей. Дефект кости бывает настолько велик, что в расщелину выпячивается сердце, покрытое, только мягкими тканями.

7.  Расщепление мечевидного отростка – результат неравномерного роста грудины. Бывает при длинной и короткой грудине.

Аномальные формы грудной клетки

Врожденные деформации обусловлены аномалиями грудных мышц, позвоночного столба, ребер и грудины. Различают деформации передней и боковых стенок грудной клетки. К первым относятся воронкообразная грудная клетка и килевидная грудная клетка. Деформации баковых стенок трудной клетки наблюдаются при дефектах развития позвонков, приводящих к искривлениям позвоночного столба в форме кифоза и сколиоза. В этих случаях образуется так называемый «реберный горб». Встречаются следующие аномальные формы грудной клетки:

1.  Грудная клетка воронкообразная (син.: грудная клетка инфундибулярная, «грудь сапожника») – воронкообразное углубление нижней части грудной и верхней части брюшной стенки с кратерообразным углублением грудины и ребер.

2.  Грудная клетка килевидная (син.: «куриная грудь») – увеличение переднезаднего размера грудной клетки, сопровождающееся резким выступанием кпереди грудины и расположением ребер относительно последней под острым углом. Чаще носит вторичный характер при врожденных кифосколиозах, добавочных позвонках.

3.  Грудная клетка кифотическая – укороченная грудная клетка с выстоянием грудины вперед, увеличенным переднезадним размеров и сближенными ребрами, образуется при кифозе.

4.  Грудная клетка лордотическая – уплощенная с боков грудная клетка с выстоянием передней стенки и изгибом позвоночника кпереди, образуется при лордозе.

5.  Грудная клетка плоская – характеризуется разведением ребер и части хрящей в стороны, западением грудины и участков реберных хрящей.

6.  Грудная клетка эмфизематозная (син.: грудная клетка бочкообразная) – грудная клетка с увеличенным переднезадним размером, с горизонтальным расположением ребер, тупым подгрудинным углом, увеличенными межреберными промежутками. Наблюдается при эмфиземе.

Литература
1.    Гайворонский И.В. Нормальная анатомия человека. В 2 томах. - СПб.: СпецЛит, 2000. - Т. 1. - 560 с.

2.    Жданов Д.А. Лекции по функциональной анатомии человека. - М.: Медицина, 1979. - 316 с.

3.    Индивидуальная анатомическая изменчивость органов, систем и формы тела человека / Под ред. Д.Б.Бекова. - Киев: Здоровья, 1988.- 224 с.

4.    Калмин О.В., Михайлов А.В., Степанов С.А., Лернер Л.А. Аномалии развития органов и частей тела человека. - Саратов: Изд-во Саратовского медицинского ун-та, 1999. - 184 с.

5.    Морфология человека / Под ред. Б.А.Никитюка, В.П.Чтецова. - М.: Изд-во Московского университета, 1990.- 344 с.

6.    Обысов А.С. Надежность биологических материалов. - М.: Медицина, 1971.- 104 с.

7.    Павлова В.Н., Копьева Т.Н., Слуцкий Л.И., Павлов Г.Г. Хрящ. – М.: Медицина, 1988. – 238 с.

8.    Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. - СПб: Гиппократ, 2000. - 704 с.

9.    Сперанский В.С. Избранные лекции по анатомии. – Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1993.- 424 с.