СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ И ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СКЕЛЕТА

Функцию передвижения человека в пространстве выполняет опор­но-двигательный аппарат. Это система костей и мышц, а также их со­единений, которые образуют единый в функциональном отношении двигательный аппарат. В зависимости от функциональной значимо­сти в нем различают пассивную и активную части. К пассивной отно­сятся кости и их соединения, к активной — мышцы.

Скелет (греч. зке1е1оз — высохший, высушенный) — комплекс кос­тей, выполняющих опорную, защитную, локомоторную, формообра­зующую, преодолевающую силу тяжести функции. Функции скелета подразделяются на две большие группы — механические и биологи­ческие. К механическим функциям относятся защитная, опорная, ло­комоторная и рессорная. Биологическая функция связана с участием скелета в обмене веществ и кроветворении. Скелет имеет билатераль­ную симметрию и сегментарное строение. В состав его входит 206 костей. Из них 33-34 непарные (позвонки, крестец, копчик, грудина и некоторые кости черепа), остальные кости парные. Скелет подраз­деляется на осевой и добавочный. К осевому скелету относятся позво­ночный столб (26 костей), череп (29 костей) и грудная клетка (25 кос­тей), к добавочному — кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. Новорожденный ребенок имеет 350 костей, а не 206, как взрослый че­ловек, — с годами многие из них объединяются в более крупные.

2.1. Строение и классификация костей

Кость — живой орган, в состав которого входят костная, хряще­вая, соединительная ткани и кровеносные сосуды. Кости составляют 18 % общей массы тела. На поверхности каждой кости имеются вы­пуклости, углубления, борозды, отверстия, шероховатости, служа­щие для прикрепления мышц, сухожилий, фасций и связок. Возвы­шения над костями называются отростками, апофизами. На участках, к которым прилежит нерв или кровеносный сосуд, имеются борозды. В местах прохождения через кость сосуда или нерва образуются каналы, щели или вырезки. На поверхности каждой кости имеются отверстия, уходящие внутрь. Они получили название питательных отверстий.

В состав костей входят органические (1/3) и неорганические веще­ства (2/3). Первые представлены преимущественно оссеином и оссе- мукоидом, вторые — солями кальция (51 % фосфорнокислой извести). От наличия органических веществ зависит упругость кости, а от нали­чия неорганических соединений — ее твердость. В детском возрасте в костях больше оссеина, поэтому они более упруги и редко ломаются. С возрастом относительно уменьшается количество органических ве­ществ и увеличивается — минеральных солей. Вследствие этого кости пожилых людей более хрупкие по сравнению с костями молодых.

Кость снаружи покрыта надкостницей. Последняя отсутствует толь­ко на суставных поверхностях, которые покрыты суставным хрящом. Надкостница представляет собой тонкую соединительнотканную плен­ку бледно-розового цвета. Она прикрепляется к кости с помощью со­единительнотканных пучков — прободающих волокон. Надкостница имеет два слоя: наружный волокнистый (фиброзный) и внутренний костеобразующий (остеогенный). Она богата нервами и сосудами, которые участвуют в питании кости и ее росте в толщину. Питание осуществляется за счет кровеносных сосудов, проникающих в большом количестве из надкостницы в наружное компактное вещество кости через многочисленные питательные отверстия. В толщину кость рас­тет за счет остеобластов, расположенных во внутреннем слое надко­стницы. Структурной единицей кости является остеон, а в костной ткани различают клетки нескольких видов (см. Ткань).

Внутри костей между костными пластинками губчатого вещества и в костных каналах трубчатых костей находится костный мозг, яв­ляющийся органом кроветворения и биологической защиты. Крас­ный костный мозг представляет собой красную ретикулярную массу, в петлях которой находятся стволовые клетки, выполняющие функ­цию кроветворения, и клетки, выполняющие функцию костеобразо- вания. Красный костный мозг пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими кроме костного мозга и внутренние слои кос­ти. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет. В процессе онтогенеза красный костный мозг за­меняется на желтый, состоящий из жировых клеток, которым он и обязан своим названием. Во внутриутробном периоде и у новорож­денных во всех костных полостях находится красный костный мозг в связи с высокой кроветворной и костеобразующей функциями. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья под­вздошных костей) и эпифизах трубчатых костей. В диафизах находит­ся желтый костный мозг.

Трансплантация костного мозга — это перенос костного мозга од­ного человека другому. У донора берут костный мозг из бедренной кости и с помощью вливания крови передают его больному. Клетки костного мозга попадают в поток крови, доставляющий их в кости, где они закрепляются и позволяют больному самостоятельно выраба­тывать новые кровяные клетки.

По форме кости бывают трубчатые, губчатые, плоские, смешан­ные и воздухоносные. Трубчатые кости имеют форму трубки с кост­номозговым каналом внутри. В них различают удлиненную среднюю часть — диафиз и утолщенные концы — эпифизы, в которых распола­гаются суставные поверхности, покрытые хрящом и служащие для со­единения с соседними костями. Участок между диафизами и эпи­физами называется метафизом, благодаря ему кости растут в длину. Диафизы построены из компактного, эпифизы — из губчатого кост­ного вещества, а сверху покрыты слоем компактного. Трубчатые кос­ти делятся на длинные и короткие. Длина первых превышает все ос­тальные размеры (бедренная, плечевая и локтевая кости). Короткие кости располагаются в пястье, плюсне, фалангах пальцев. Губчатые кости построены из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они бывают: длинные (ребра и грудина), короткие (кости запястья, предплюсны), сесамовидные (надколенник, горохо­видная кость). Сесамовидные кости развиваются в толще сухожилий и располагаются в тех местах, где большая нагрузка сочетается с боль­шой подвижностью. Плоские кости (череп, лопатка, тазовые кости) выполняют защитную функцию и функцию опоры. Смешанные кости (кости основания черепа) образуются при слиянии нескольких кос­тей, различающихся по форме, строению и функции. Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (лобная, клиновидная, решетчатая кости и верхняя челюсть).

Возрастные изменения костей скелета

В своем развитии большинство костей скелета проходит три ста­дии: перепончатую, хрящевую, костную. На ранних стадиях развития скелет зародыша представлен хордой. С середины первого месяца внутриутробной жизни вокруг хорды появляется сгущение мезенхи­мы и развивается перепончатый скелет. Примерно в середине второго месяца развития мезенхима превращается в гиалиновый хрящ, а ске­лет получает название хрящевого. С конца второго — начала третьего месяца развития хрящевой скелет начинает окостеневать. Полное за­мещение хрящей костной тканью происходит к 20—25-летнему воз­расту. С этого времени рост костей в длину прекращается. Кости свода черепа, лицевого черепа и части ключицы, в отличие от других костей скелета, в своем развитии проходят только две стадии — перепонча­тую и костную.

В течение первого года жизни человека кости растут медленно. До 7 лет рост увеличивается и становится максимальным после 11 лет. В это время формируется окончательный рельеф кости и костномоз­говые полости. В пожилом возрасте наблюдаются значительные из­менения в строении кости. В губчатом веществе уменьшается число костных перекладин, происходит их истончение. Уменьшается тол­щина слоя компактного вещества на диафизах трубчатых костей.

2.2. Соединение костей скелета

Соединения костей бывают непрерывными и прерывными. Непре­рывные (синартрозы) являются более ранними по развитию и непод­вижными по функции. Прерывные соединения (диартрозы, или сус­тавы) появляются в процессе развития значительно позже и по функции являются подвижными. Между этими формами существует переход­ная форма — симфиз, или полусустав, характеризующийся наличием небольшой щели и не имеющий строения настоящего сустава.

По характеру ткани, соединяющей кости, синартрозы делятся на синдесмозы, синхондрозы и синостозы.

Синдесмозом называется соединение, в котором между костями после рождения остается соединительная ткань. К ним относятся межкостные перепонки, связки и швы. Межкостные перепонки — это соединительная ткань, заполняющая большие промежутки между костями (между костями предплечья или голени). Соединительная ткань связок приобретает строение волокнистых пучков (связки меж­ду отростками позвонков). В швах соединительная ткань представля­ет собой тонкую прослойку между костями черепа. По форме краев соединяющихся костей различают зубчатый шов — зубцы по краю од­ной кости входят в промежутки между зубцами другой (между костя­ми свода черепа), чешуйчатый — край одной кости накладывается на край другой (между височной и теменной костями) и плоский шов — незазубренные края плотно прилегают друг к другу (между костями лицевого черепа).

Синхондроз характеризуется соединением костей посредством хря­ща. По свойству хрящевой ткани синхондроз делится на гиалиновый (между первым ребром и грудиной) и волокнистый (между телами по­звонков). По длительности своего существования синхондрозы бывают временные и постоянные. Временные с определенного возраста заме­няются синостозами (между тремя костями пояса нижних конечно­стей, сливающихся в единую тазовую кость). Постоянные существуют в течение всей жизни человека (между пирамидой височной кости и клиновидной костью, между пирамидой и затылочной костью).

Для синостоза характерно наличие в промежутках между костями соединительной ткани, переходящей в костную или сначала в хряще­вую, а затем в костную, в результате чего кости оказываются соеди­ненными посредством костной ткани (эпифизы и диафизы трубчатых костей, кости основания черепа, тазовые кости).

Диартрозы представляют собой подвижные соединения, участ­вующие в перемещении частей тела относительно друг друга и являю­щиеся органами передвижения тела в пространстве. По числу суставных поверхностей диартрозов выделяют простой сустав, имеющий одну пару суставных поверхностей (межфаланговый); сложный, имеющий две или более пары суставных поверхностей (локтевой); комплекс­ный, содержащий внутрисуставной хрящ, который разделяет сустав на две камеры (коленный); комбинированный, состоящий из нескольких изолированных суставов, расположенных отдельно друг от друга, но функционирующих вместе (два височно-нижнечелюстных сустава).

По форме и выполняемой функции выделяют одно-, двух- и мно­гоосные суставы. Одноосные суставы выполняют функции сгибания и разгибания, вращения. Они бывают цилиндрическими (лучевой и локтевой) и блоковидными (межфаланговый). Двухосные выполня­ют функции сгибания и разгибания, отведения и приведения. К ним относятся: эллипсовидный (лучезапястный), мыщелковый (коленный) и седловидный (запястно-пястное сочленение I пальца). Для много­осных суставов характерны все вышеописанные функции и, кроме того, круговое движение. К ним относятся шаровидный (плечевой) и плоский (между отростками грудных позвонков) суставы.

Независимо от вида любой сустав имеет сходное анатомическое строение (рис. 9). В сустав входят эпифизы двух костей, суставные поверхности которых покрыты суставным хрящом, гиалиновым или волокнистым, толщиной 0,2-0,5 мм. Суставные хрящи облегчают скольжение суставных поверхностей, смягчают толчки и служат бу­фером. Суставная поверхность эпифиза одной кости выпуклая (имеет суставную головку), другой кости — вогнутая (суставная впадина). Суставная капсула герметически окружает суставную полость и при­растает к сочленяющимся костям. Она состоит из наружного фиброз­ного слоя, выполняющего защитную функцию, и внутреннего сино­виального, клетки которого выделяют в полость сустава липкую прозрачную синовиальную жидкость, или синовию, уменьшающую трение суставных поверхностей. Кроме того, синовия играет роль в обмене веществ и укреплении сустава, служит буфером, смягчаю­щим сдавление и толчки суставных поверхностей. При «щелканье» суставами, например суставами пальцев, в синовиальной жидкости из-за перепада давления образуется газовый пузырь. Когда он лопает­ся, слышен характерный щелчок. Сверху к суставной капсуле подхо­дят связки и сухожилия мышц, которые составляют вспомогательный аппарат для укрепления сустава.

Рис. 9. Соединения костей: а — синдесмоз; б — синхондроз; в — сустав; 1 — надкостница; 2 — кость; 3 — волокни­стая соединительная ткань; 4 — хрящ; 5 — синовиальный слой; 6 — фиброзный слой сумки; 7 — суставные хрящи; 8 — полость сустава

 

Связки очень мало растягиваются, соединяют две кости, образую­щие сустав, и закрепляют эти кости в определенном положении, тор­мозя движение костей. Без связок кости очень легко смещаются. Кроме того, связки фиксируют на своих местах внутренние органы, такие как печень и матка, предоставляя им в то же время некоторую подвиж­ность, необходимую для изменений во времени процесса пищеваре­ния и беременности. Соединительная ткань в связках представлена в основном коллагеновыми волокнами с некоторым количеством эластических. Связки прикрепляются к костям волокнами, которые проникают в надкостницу. Связка и надкостница так тесно связаны друг с другом, что при поражении связок поражается и надкостница. В крупных суставах (бедренный, коленный, локтевой) части сустав­ной капсулы утолщены для большей прочности и получили название околосумчатой связки. В дополнение имеются связки внутри и снару­жи суставной капсулы, которые ограничивают и тормозят конкрет­ные типы движения. Они называются наружными, или дополнитель­ными, связками.

Возрастные изменения соединения костей

В процессе онтогенеза на 6-11 -й неделе эмбрионального развития начинают формироваться суставы. К моменту рождения они анато­мически сформированы, хотя эпифизы костей, входящие в состав сустава, состоят из хрящевой ткани. Энхондральное окостенение на­чинается в течение 1-2-го года жизни и заканчивается в юношеском возрасте. У детей 2—3 лет в связи с активной двигательной деятельно­стью связки и суставы формируются наиболее активно. Подвижность суставов максимальна в 3-8-летнем возрасте, а окончательно форми­рование ее заканчивается в 13—16 лет. В возрасте 6—10 лет происходит усложнение всех составных частей сустава, которое заканчивается в 13-16 лет. В пожилом возрасте истончается суставной хрящ, изме­няется фиброзная мембрана суставной сумки и образуются остеофи­ты — костные выступы по периферии суставных поверхностей. Все это приводит к ограничению подвижности суставов.

2.3. Строение скелета

В скелете человека различают следующие отделы: скелет тулови­ща, скелет верхних и нижних конечностей, скелет головы, или череп (рис. 10). Скелет туловища образован позвоночным столбом, или по­звоночником, и грудной клеткой.

Рис. 10. Скелет человека: 1 — череп; 2 — позвоночный столб; 3 — ключица; 4 — плечевая кость; 5 — лучевая кость; 6—локтевая кость; 7— бедренная кость; 8 — большеберцовая кость; 9 — малоберцовая кость; 10 — фаланги пальцев стопы; 11 — кости плюсны; 12 — кости предплюсны; 13 — надколенник; 14 — фаланги пальцев кисти; 15 — пястные кости; 16 — кости запястья; 17— тазовая кость; 18— крестец; 19 — ребра; 20 — лопатка; 21 — грудина