Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма) - Сапин М.Р., Сивоглазов В. И. 2002

Опорно-двигательный аппарат
Учение о костях и их соединениях (остеоартрология)
Общая анатомия скелета

Опорно-двигательный аппарат (аппарат опоры и движения) объединяет кости, Соединения костей и Мышцы. Основной функцией аппарата является не только опора, но и перемещение тела и его частей в пространстве. Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную и активную части. К пассивной части относятся Кости и соединения костей. Активную часть составляют мышцы, которые благодаря способности к сокращению приводят в движение кости скелета.

Скелет (от греч. sceleton — высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, различных по форме и величине. В скелете человека различают кости туловища, головы, верхних и нижних конечностей (рис. 11). Кости соединены друг с другом при помощи различного вида соединений и выполняют Функции опоры, передвижения, защиты, депо различных солей. Костный скелет называют также твердым, жестким скелетом.

Рис. 11. Скелет человека. Вид спереди:

1 — Череп, 2 — позвоночный столб, 3 — ключица, 4 — ребро, 5 — грудина, 6 — плечевая кость, 7 — лучевая кость, 8 — локтевая кость, 9 — кости запястья, 10 — пястные кости, 11 — фаланги пальцев кисти, 12 — подвздошная кость, 13 — крестец, 14 — лобковая кость, 15 — седалищная кость, 16 — бедренная кость, 17 — надколенник, 18 — большеберцовая кость, 19 — малоберцовая кость, 20 — кости предплюсны, 21 — плюсневые кости, 22 — фаланги пальцев стопы

Опорная функция скелета состоит в том, что кости вместе с их соединениями составляют опору всего тела, к которой прикрепляются мягкие Ткани и Органы. Мягкие ткани в виде связок, фасций, капсул и стромы органов называют мягким скелетом, так как они также выполняют механические функции (прикрепляют органы к твердому скелету, поддерживают строму органов, защищают их).

Функции опоры и передвижения скелета сочетаются с рессорной функцией суставных хрящей и других конструкций (сводов стопы), смягчающих толчки и сотрясения.

Защитная функция выражается в образовании костных вместилищ для жизненно важных органов: череп защищает Головной мозг, позвоночный столб защищает Спинной мозг, Грудная Клетка защищает Сердце, Легкие и крупные Кровеносные сосуды, В полости таза располагаются органы размножения. Внутри костей находится Костный мозг, дающий начало клеткам крови и иммунной системы.

Функция опоры и движения возможна благодаря строению костей в виде длинных и коротких рычагов, подвижно соединенных друг с другом и приводимых в движение мышцами, управляемых нервной системой. Кроме того, кости определяют направление хода сосудов, нервов, а также форму тела и его размеры.

Кости являются депо для солей фосфора, кальция, железа, магния, меди и других соединений, сохраняют постоянство минерального состава внутренней среды организма,

В состав скелета входит 206 костей (85 парных и 36 непарных). Масса «живого» скелета у новорожденных около 11% массы тела, у детей разного возраста — от 9 до 18%. У взрослых людей отношение массы скелета к массе тела до пожилого, старческого возраста сохраняется на уровне до 20%, затем несколько уменьшается.

Строение костей

Каждая кость как орган состоит из всех видов тканей, однако главное место занимает костная ткань, являющаяся разновидностью соединительной ткани.

Химический состав костей сложный. Кость состоит из органических и неорганических веществ. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА составляют 65—70% сухой массы кости и представлены главным образом солями фосфора и кальция. В малых количествах кость содержит более 30 других различных элементов. Органические вещества, получившие название оссеин, составляют 30—35% сухой массы кости. Это костные Клетки, коллагеновые волокна. Эластичность, упругость кости зависит от ее органических веществ, а твердость — от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости придает ей необычайные крепость и упругость. По твердости и упругости кость можно сравнить с медью, бронзой, чугуном. В молодом возрасте, у детей кости более эластичные, упругие, в них больше органических веществ и меньше неорганических. У пожилых, старых людей в костях преобладают неорганические вещества. Кости становятся более ломкими.

У каждой кости выделяют плотное (компактное) и губчатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от места в организме и функции костей.

Компактное вещество находится в тех костях и в тех их частях, которые выполняют функции опоры и движения, например в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе в тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей.

Губчатое вещество находится также в коротких (губчатых) и плоских костях. Костные пластинки образуют в них неодинаковой толщины перекладины (балки), пересекающиеся между собой в различных направлених. Полости между перекладинами (ячейки) заполнены красным костным мозгом (см. «Иммунная система»). В трубчатых костях костный мозг находится в канале кости, называемом костномозговой полостью. У взрослого человека различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг заполняет губчатое вещество плоских костей и эпифизов трубчатых костей, Желтый костный мозг (ожиревший) находится в диафизах трубчатых костей.

Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, или периостом, Суставные поверхности кости покрыты суставным хрящом.

Классификация костей

Различают кости трубчатые (длинные и короткие), губчатые, плоские, смешаные и воздухоносные (рис. 12).

Трубчатые кости — это кости, которые расположены в тех отделах скелета, где совершаются движения с большим размахом (например, у конечностей). У трубчатой кости различают ее удлиненную часть (цилиндрическую или трехгранную среднюю часть) — тело кости, или диафиз, и утолщенные концы — эпифизы. На эпифизах располагаются суставные поверхности, покрытые суставным хрящом, служащие для соединения с соседними костями. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. Среди трубчатых костей выделяют длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из компактной, эпифизы — из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной.

Губчатые (короткие) кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества. Губчатые кости имеют форму неправильного куба или многогранника. Такие кости располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью. Это кости запястья, предплюсны.

Рис. 12. Различные виды костей:

1 — длинная (трубчатая) кость, 2 — плоская кость, 3 — губчатые (короткие) кости, 4 — смешанная кость

Плоские кости построены из двух пластинок компактного вещества, между которыми расположено губчатое вещество кости. Такие кости участвуют в образовании стенок полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина, Ребра).

Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение. Например, позвонки, кости основания черепа.

Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, лобная, клиновидная, решетчатая кость, верхняя челюсть.

Развитие и рост костей

В онтогенезе человека большинство костей скелета последовательно проходит три стадии в своем развитии. Это перепончатая, хрящевая и костная стадии. Минуют хрящевую стадию так называемые покровные кости (кости свода черепа, лица, ключица).

Вначале скелет человека представлен эмбриональной соединительной тканью — мезенхимой, которая на месте будущих костей уплотняется {перепончатая стадия развития скелета). Там, где будут покровные кости, в перепончатом скелете появляются одна или несколько точек окостенения. Эти островки костных клеток, образовавшихся из мезенхимы, разрастаются в стороны и формируют покровные кости. Такое развитие костей непосредственно из мезенхимы, в своем развитии минующих хрящевую стадию, получило название прямого остеогенеза, или эндесмального способа образования кости (от греч. desma — связка, ткань). Образовавшиеся таким образом кости называют первичными костями.

Кости туловища, конечностей проходят все три стадии своего развития — перепончатую, хрящевую, костную. Вначале в эмбриональной соединительной ткани (мезенхиме) перепончатого скелета на второй неделе развития появляются хрящевые зачатки будущих костей {хрящевая стадия развития скелета). Затем, начиная с 8-й недели внутриутробной жизни, хрящевая ткань на месте будущих костей начинает замещаться костной тканью. Первые костные клетки, точки окостенения появляются в диафизах трубчатых костей. Образование костной ткани на месте хрящевых моделей костей может происходить тремя способами. Это перихондральное, периостальное и энхондральное окостенение.

Перихондралъное окостенение заключается в том, что надхрящница постепенно превращается в надкостницу. Внутренний слой надхрящницы начинает продуцировать не хрящевые, а молодые костные клетки (остеобласты). Остеобласты накладываются на хрящевую модель и образуют костную манжетку, которая постепенно замещает разрушающийся под нею Хрящ.

Периостальное окостенение (образование кости) наблюдается тогда, когда сформировавшаяся надкостница продуцирует молодые костные клетки, которые методом аппозиции накладываются на лежащую под ними кость. Таким способом костная пластинка компактного вещества постепенно утолщается.

Энхондралъное окостенение имеет место, когда костная ткань образуется внутри хряща. В хрящ из надкостницы прорастают кровеносные сосуды и Соединительная ткань. Хрящ в этих местах начинает разрушаться. Часть клеток проросшей в хрящ соединительной ткани превращается в остеогенные клетки, которые разрастаются в виде тяжей, формирующих в глубине кости ее губчатое вещество.

Диафизы трубчатых костей окостеневают во внутриутробном периоде. Появившиеся в них точки окостенения называют первичными. Эпифизы трубчатых костей начинают окостеневать или перед самым рождением, или уже во внеутробном периоде жизни человека. Такие точки, образовавшиеся в хрящевых эпифизах, получили название вторичных точек окостенения. Костное вещество эпифизов образуется энхондральным, перихондральным и периостальным способами. Однако на границе эпифизов с диафизом довольно долго сохраняется хрящевая пластинка (эпифизарная), которая замещается костной тканью в 16—24 года, и эпифизы срастаются с диафизами. За счет эпифизарной пластинки трубчатые кости растут в длину. После замещения этих пластинок костной тканью рост костей в длину прекращается.

Имеются также добавочные точки окостенения (апофизы), образовавшиеся в будущих буграх, отростках (надмыщелках, вертелах), которые постепенно срастаются с основной костью.

Возрастные изменения костей

В течение индивидуальной жизни человека после рождения кости скелета претерпевают значительные возрастные изменения. Так, у новорожденного ребенка костная ткань еще во многих местах не заменила хрящевые модели костей. В течение первого года жизни ребенка кости растут медленно, от 1 до 7 лет рост костей ускоряется в длину за счет эпифизарных хрящей и в толщину — благодаря аппозиционному утолщению компактного костного вещества в связи с костеобразующей функцией надкостницы. После 11 лет вновь кости скелета начинают быстро расти, формируются костные отростки (апофизы), костномозговые полости приобретают окончательную форму. В пожилом и старческом возрасте в губчатом веществе наблюдается уменьшение числа и истончение костных перекладин (балок), становится тоньше компактное вещество в диафизах трубчатых костей.

На рост и развитие костей влияние оказывают социальные факторы, в частности Питание. Любой дефицит питательных веществ, солей или нарушение обменных процессов, влияющих на Синтез белка, сразу же отражается на росте костей. Так, недостаток витамина С сказывается на синтезе органических веществ костного матрикса. В результате трубчатые кости становятся тонкими и хрупкими, Рост кости зависит от нормального течения процессов обызвествления, который связан с достаточностью уровня кальция и фосфора в крови и тканевой жидкости, с наличием необходимого организму количества витамина D. Таким образом, нормальный рост кости зависит от нормального и сбалансированного течения процессов обызвествления и синтеза белка. Обычно эти два процесса протекают в теле человека синхронно и гармонично.

Нарушение нормального питания и обмена веществ вызывает изменения в губчатом и компактном веществе костной системы взрослого человека. На протяжении всей жизни в костях происходят процессы обновления остеонов (гаверсовых систем).

Изменения костей происходят под влиянием физических нагрузок. При высоких механических нагрузках кости приобретают, как правило, большую массивность, а в местах сухожильного прикрепления мышц образуются хорошо выраженные утолщения — костные выступы, бугры, гребни. Статические и динамические нагрузки вызывают внутреннюю перестройку компактного костного вещества (увеличение количества и размеров остеонов), кости становятся прочнее. Правильно дозированная физическая нагрузка замедляет процессы старения костей.