関節のメカニズム
生体は体腔を作り生命の維持に当たる軸性の骨格と、筋の付着により運動機能を担う付属性の骨格の2種類を備えています。
軸性の骨格=頭蓋骨23 脊椎32 胸郭(胸椎を除く)25
付属性骨格=上肢骨64 下肢骨62
骨の可動の部分を「関節」と称し、これは連続的な可動結合と非連続的な可動結合があります。
可動結合=繊維性のもの(頭蓋など)と、軟骨性のもの(椎間板)があります。
1、関節構造と各組織
生体内には、運動目的に向かって確実に動作を行う２００余個の可動性の高い関節が存在します。一般的にこれを潤膜関節と称し、①屈曲・伸展 ②内転・外転 ③回内・回外 ④内旋・外旋などの運動を行うことができます。関節構造は様々でも、関節包・滑膜・関節腔・滑液・関節軟骨などの組織で構成されています。
1)関節包
関節腔(隙間)を包み、外層はコラーゲン線維の大きな膜で作られ、その内層は滑膜に覆われています。外層は血流量が小さいので、損傷による回復には時間を要します。
2)滑膜
関節包の内側を覆い、リンパ管・神経が届き毛細血管網を持ちます。
また、繊毛、ヒダ、脂肪パットなどを備え、滑液の生成と滑膜の再生を助けます。
3)滑液
関節腔を満たし、関節面の潤滑と軟骨の栄養補給に働きます。粘性(ヒアルロン酸)を持ち、濃度の上昇で粘性を増します(ゲル化)。また、粘性は温度に敏感であり、低温により増大します。
4)関節軟骨
軟骨は弾性を持ち、動作が引き起こす圧迫の状態により、その厚さが増減します(弾性反跳)。これは動きを円滑にするためと、もう一つは成人の軟骨が神経・血管を欠いているため、その弾性により栄養物、老廃物の出し入れを行うためであります。仮に、硝子軟骨に痛みを感じるとすれば靭帯の捻挫などを疑います。なお、骨自体は痛みに敏感ではないが、炎症が骨膜に及ぶと鋭い痛みが走ります。
5)靭帯
2つの骨は靭帯により結合され、関節の過度の運動を抑制し、その損傷を防ぐことに働きます。他に、関節包を補強するために包内に靭帯を持つものもあります。いずれにせよ、靭帯はセンサリー、レセプターを備えるが、触診により痛みを覚えることはありません。なお、滑膜ヒダは関節端の不適合部分を埋め、かつ滑液の流入を助けています。
２ 流体力学的機能
関節面が相対運動を行うことによって、まず摩擦熱が起きます。そのために摩耗、精度の狂い、オーバーヒートなどが生じてきます。もしそのまま経過すれば、関節はやがて破壊に追い込まれてしまいます。そこで、関節面が長期の使用に耐えられるように、潤滑物資を関節面に介在(二つの物の間に挟まって存在すること。中間にあること)させることになります。この潤滑物資被膜(薄い液状フィルム)を形成して軟骨の摩擦を防ぎ、かつスライド運動の円滑化と衝撃緩和の油圧効果に働くことになります。
この潤滑物資(滑液)は、吸熱性の粘性液体であり、オーバーヒートを回避するための熱交換の循環に働きます。同時に、関節面のズレ(接線応力)を調整してくれます。
