Традиционные представления о механике работы нижней челюсти основаны на анализе действия тех мышц, которые непосредственно к ней крепятся. С этой точки зрения нижняя челюсть рассматривается в совокупности с набором зубов, которые выступают вверх и соприкасаются с зубами верхней челюсти, а ее подвижность обеспечивается парой синовиальных суставов с эластично-податливыми дисками, расположенными внутри них и зажатых между костями (рис. 8.7).
Таким образом, при открывании рта работа мышц приводит всю нижнюю челюсть, включая ее верхние мыщелки, во вращение вперед, которое при этом передается на мыщелки, по сути, вытягивая каждый из них из начального положения в суставной ямке вперед к его суставному бугорку. Этот сдвиг мыщелков, в свою очередь, заставляет внутрисуставные диски следовать за ними вследствие сильных связочных прикреплений между дисками и мыщелками.
Рис. 8.7. Сагиттальный разрез левого височно-нижнечелюстного сустава, демонстрирующий общее расположение в закрытом рте (А) и с открытым ртом (B) (дисковые связки были опущены). (Воспроизведено с изменениями из Scarr and Harrison, 2016; © Elsevier)
На следующей фазе — закрывании рта и откусывании — срабатывают другие мышцы, которые вращают нижнюю челюсть обратно, возвращая мыщелки и диски в их прежнее положение, обратно в суставную ямку. Казалось бы, все логично и более-менее понятно.
Однако не все так просто! В этой традиционной биомеханической модели есть важная нестыковка, связанная с работой межсуставного диска. Именно зажимание диска и запредельная величина расчетных нагрузок на него и вызывают основные сомнения в верности простой вращательной биомеханической модели ВНЧС.
Является ли межсуставной диск нагрузочной прокладкой между челюстями? Способен ли он принимать и передавать такие нагрузки без защемления и разрушений? Это ключевой вопрос, определяющий применимость стандартной рычажной модели движения нижней челюсти и работы ВНЧС.
На первый взгляд кажется, что межсуставной диск и вправду вполне подходит на роль механической прокладки. Поскольку он состоит из плотноволокнистого хряща и обладает внутренней поперечной организацией натянутых коллагеновых волокон, связанных между собой сжатыми протеогликанами («гелевыми макромолекулами»), что действительно позволяет хрящу легко адаптироваться к изменению контуров поверхности во время движения (Tanaka & Van Eijden, 2003).
Более того, сходство этого сустава с механическим компрессионным устройством усиливается при рассмотрении межсуставной синовиальной жидкости как смазки (лубриканта), уменьшающего силу трения.
В результате очень легко поддаться искушению того, чтобы свести действия сустава к полному аналогу машинного рычажного механизма.
Да, действительно форма и плотность межсуставного диска ВНЧС адаптивны. Однако такая адаптивность межсуставного диска отнюдь не означает его способности к приему на себя и передаче больших и особенно пиковых механических нагрузок.
Как мы уже обсуждали на примере коленного сустава, сложность и иррегулярность формы суставных поверхностей и дисков приводит к неизбежной неравномерности нагрузки при изменении углов положения костей.
То есть в очередной раз мы видим, что в упрощенных инженерно-механических аналогиях стандартной биомеханики никак не адресуется ключевая проблема биологического движения — это непредсказуемость пиковых нагрузок, их перепады и их исключительная быстрота.
Биологические ткани как материалы физически не способны справляться с такими всплесками локальных нагрузок. Это не сталь, не пластик и даже не дерево. Пиковые локальные нагрузки таких расчетных величин, которыми оперирует стандартная биомеханика на основе инженерно-механических аналогий, просто несопоставимы с внутренним составом биологических тканей и приведут к их неизбежному разрушению.
При этом необходимо помнить, что в отличие от инженерных материалов, где локальное разрушение может так и остаться исключительно местным, то биологические ткани — часть живого организма! Поэтому даже относительно малое локальное тканевое разрушение обязательно приведет к воспалению, которое из локального быстро станет как минимум региональным воспалением.
Более того, для ВНЧС необходимо учитывать специфические именно для этого сустава особенности нагрузок, связанных с откусыванием и пережевыванием пищи. Очевидно, что при еде могут возникать самые неожиданные пиковые нагрузки (скорлупа ореха, косточка от ягоды и т. д.).
И конечно же, необходимо помнить, что жевательные мышцы на единицу объема — это самые мощные мышцы человека. В этом случае сильный укус приводил бы к сжатию дисков между сильно неконгруэнтными суставными поверхностями, и для нормальной функции первостепенной была бы их способность поглощать, адаптировать или сводить на нет последствия этих действий.
Понятно, что определенная механическая нагрузка имеет важное значение для роста, развития и поддержания тканей ВНЧС (Tanaka & Koolstra, 2008). Однако очевидно, что избыточная и пролонгированная компрессия делает внутреннюю матрицу дисков уязвимой к разрушительному воздействию сдвиговых напряжений и потенциально может привести к дегенеративным изменениям и патологиям независимо от эффективности внутрисуставной синовиальной смазки (лубриканта) (Juran et al., 2013; Wright et al., 2013).
Итак, мы наглядно убеждаемся в том, что биомеханика ВНЧС требует совершенно другого подхода.
Основной проблемой анатомо-биомеханического представления о структурно-динамическом строении опорно-двигательного аппарата является исторически сложившееся представление (картирование), в котором суставы рассматриваются как своего рода механические коконы. Это связано с избыточной анатомичностью подхода.
Дело в том, что диски, капсулы и хрящи — это специализированные виды соединительной ткани, характерные только и исключительно для суставов, в то время как мышцы, связки и фасции — это универсальные специализации соединительной ткани, которые соединяют все со всем. Именно они и обеспечивают натяжные связи между нижней челюстью и окружающими структурами.
Именно относительно ВНЧС возник очень сильный дисбаланс между локальным и глобальным в функциональной анатомии, который является ее фундаментальной проблемой в целом, но лучше всего иллюстрируется именно ВНЧС. Традиционно лишь небольшая часть мышц, связок и фасций головы и шеи ассоциируется с ВНЧС (рис. 8.8). Это связано с исторически сложившейся приверженностью анатомов к картированию движения в организме именно согласно суставам как подвижным элементам. Дело в том, что нижняя челюсть, как кость, весьма велика. А вот явный сустав — локальный механический кокон, состоящий из канонических суставных тканей, всего один! Поэтому анатомы относят к местным для ВНЧС мышцам, связкам и фасциям только непосредственно к нему прилегающие.
В связи с этим сформировался ряд откровенно спорных утверждений, например, клиновидно-нижнечелюстные связки описываются как провисающие в определенных положениях, значение шилонижнечелюстных связок для движения ВНЧС и вовсе исключается из рассмотрения (Standring, 2005, с. 526). А челюстно-шилоподъязычные связки считаются не более чем утолщениями шейной фасции (Shimada & Gasser, 1988).
Рис. 8.8. Схематичное изображение некоторых структур, связанных с височно-нижнечелюстным суставом (для наглядности шилоподъязычная, двубрюшная и лопаточно-подъязычная мышцы уменьшены в ширине). (Воспроизведено с изменениями из Scarr and Harrison, 2016; © Elsevier)
Кроме того, широко распространено мнение, что жевательные силы действуют непосредственно на нижнюю челюсть, считая зубы жестко закрепленными в ней. Но, очевидно, что это не так, поскольку зубы подвешены в своих гнездах с помощью периодонтальных связок, представляющих собой богатые коллагеном ткани, которые передают силу укуса между костью и зубами через сеть натяжений. Они также обеспечивают ценную сенсорную информацию о расположении зубов и взаимосвязаны с функцией ВНЧС.
Несмотря на то что движение нижней челюсти относительно локально и инициируется мышцами, но именно связки и фасции лица, черепа и шеи обеспечивают расширенный контроль. Таким образом, мы приходим к пониманию того, что все эти ткани и натяжные взаимодействия между ними образуют целостный операционный блок, интеграция в который способствует более эффективному исполнению использования тканей и впервые наделяет их новыми важными функциями (Turvey & Fonseca, 2014).
Сложная траектория и переменные нагрузки на челюсть при откусывании и жевании создают предпосылки к появлению рывковых нагрузок и неравномерности ее движения, а значит, и к пиковым локальным разрушительным перегрузкам суставных поверхностей ВНЧС. Поэтому для функционирования нижней челюсти особенно важно сохранение стабильности ВНЧС и предсказуемости градиентов траектории на протяжении всей амплитуды и всего цикла ее движения. Это возможно лишь в том случае, если действующие на нее силы сбалансированы (Pileicikiene & Surna, 2004).
Для понимания полной картины динамики нижней челюсти нам потребуется отойти от привычного суставного кокона и включить в рассмотрение весь регион. Наиболее интересным элементом и своего рода якорем натяжения является подъязычная кость. Именно она действует как стабилизатор, который позволяет передней части нижней челюсти сдвигаться вниз и назад при открывании рта. Все мышцы и фасции, которые инициируют это действие, прикреплены непосредственно к подъязычной кости (подбородочно-подъязычная, челюстно-подъязычная и передняя двубрюшная мышцы) и именно благодаря им происходит вращение и продвижение мыщелков вперед, когда нижняя челюсть меняет свою ориентацию при открывании рта, то есть нижняя челюсть активируется снизу, а вращение и сдвиг происходят сверху (рис. 8.8). При закрытии рта сокращение височной и жевательной мышц меняет это движение на действие сверху.
Внимательный читатель наверняка заметит, что это описание, хотя и регионально, но по-прежнему звучит довольно «рычажно». Именно поэтому для полноты картины необходимо дополнить ее теми соединениями, которые связывают подъязычную кость с соседними регионами. Важную роль в стабилизации подъязычной кости играет нисходящее натяжение грудинно-подъязычной и лопаточно-подъязычной мышц, которые также принимают участие в регуляции натяжения в нижнечелюстно-шилоподъязычных связках. Работа этих мышц обеспечивают вытяжение углов нижней челюсти вниз. В результате внутрисуставные мыщелки нижней челюсти опускаются вниз, снимая нагрузку с межсуставных дисков, то есть способствуя их декомпрессии (Scarr & Harrison, 2017).
При таком описании обнаруживается, что натяжное подвешивание нижней челюсти на окружающих ее мышцах, связках и фасциях всего лицевого и шейного регионов позволяет височно-нижнечелюстному суставу оставаться полностью стабилизированным на протяжении всего цикла ее работы. Таким образом, обеспечиваются динамическая устойчивость и самостабилизация нижней челюсти подобно подъязычной кости и ступицы велосипедного колеса (плавающая сезамовидная кость) (рис. 7.6).
Понимание сесамовидной подвешенности нижней челюсти в височно-нижнечелюстном суставе объясняет, каким образом ВНЧС остается в состоянии декомпрессии на всей сложной траектории движения нижней челюсти и ее мыщелков.
Таким образом, биотенсегрити позволяет наконец-то разрешить противоречие рычажной биомеханики, согласно расчетам которой, с одной стороны, диск с необходимостью сильно сдавливался, при выходе мыщелка из суставной впадины. А с другой стороны, в жизненной реальности явно не был способен выдержать такие расчетные нагрузки. В биотенсегрити-объяснении таких противоречий нет, поскольку диск находится в состоянии декомпрессии на всей амплитуде и цикла движения, а значит, и не испытывает запредельных нагрузок.
Таким образом, модель тенсегрити разрешает многовековые споры по поводу нагрузок на ВНЧС суставы и предлагает пересмотреть устоявшиеся мнения. Сейчас биотенсегрити-подход все больше и больше используется врачами-стоматологами и ортодонтами в лечении дисфункций ВНЧС.