ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ 2

 

ТЕМА. ОБЩАЯ ОСТЕОЛОГИЯ.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ. Изучение строения, классификации и функционального значения костей.

ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ. Скелет, набор костей, таблицы, рисунки.

СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ. Одной из функций человеческого организма является изменение положения частей тела, передвижение в пространстве. Движения происходят при участии костей, выполняющих функции рычагов, и скелетных мышц, которые вместе с костями и их соединениями образуют опорно-двигательный аппарат. Кости и соединения костей составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата, а мышцы, способные сокращаться и изменять положение костей, – активную часть.

Скелет представляет собой комплекс плотных образований, имеющих важное значение. Он состоит из отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной тканей, вместе с которыми и составляет пассивную часть аппарата движения. В скелете различают следующие части: скелет туловища (позвонки, ребра, грудина), скелет головы (кости черепа и лица), кости поясов конечностей – верхней (лопатка, ключица) и нижней (тазовая) и кости свободных конечностей – верхней (плечо, кости предплечья и кисти) и нижней (бедро, кости голени и стопы). Число отдельных костей, входящих в состав скелета взрослого человека, более 200, из них 36-40 расположены по средней линии тела и являются непарными, остальные – парные.

Функции скелета можно разделить на механические и биологические. Механические функции скелета проявляются в его способности осуществлять защиту, опору, движение и амортизацию толчков и сотрясений. Биологические функции костной системы связаны с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (кости являются депо минеральных солей фосфора, кальция, железа) и в кроветворении. Разберите каждую из указанных функций.

Химический состав кости и ее физические свойства. Кость состоит из двух видов химических веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом кальция). Органическое вещество называется оссеином. В кости около 50% воды, 20% солей и 12% оссеина. Оссеин придает кости эластичность, а соли – твердость.

Рис. 2. Строение костной ткани (поперечный разрез через трубчатую кость): 1-надкостница, 2-пластинки остеона, 3-канал остеона (гаверсов канал), 4-наружные главные пластинки, 7-остеоциты, 9-остеон.

Химический состав кости непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей оссеина больше, чем в костях взрослых, поэтому кости более гибкие и редко ломаются. В старости в костях преобладают неорганические вещества, вследствие чего кости становятся менее эластичными и более хрупкими. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменение химического состава костей. При недостатке в пище витамина Д в костях ребенка плохо откладываются соли кальция, нарушаются сроки окостенения.

Строение костной ткани. Структурной единицей костной ткани, видимой в лупу или при малом увеличении микроскопа, является остеон (рис. 2), т. е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального (гаверсова) канала, содержащего сосуды и нервы. Разберите строение остеона.

Из остеонов состоят более крупные элементы кости, видимые уже невооруженным глазом на распиле или на рентгенограмме, – перекладины костного вещества или трабекулы. Из этих трабекул складывается двоякого рода костное вещество: если трабекулы лежат плотно, то получается плотное компактное вещество. Если трабекулы лежат рыхло, образуя между собою костные ячейки наподобие губки, то получается губчатое, трабекулярное вещество. Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, соответственно функциональным условиям, в которых находится данная кость или ее часть.Наружный слой кости представлен толстой (в диафизах трубчатых костей) или тонкой (в эпифизах трубчатых костей, в губчатых и плоских костях) пластинкой компактного вещества. Под компактным веществом располагается губчатое вещество (рис. 3).Компактное вещество хорошо развито в костях, выполняющих преимущественно функцию опоры и движения (например, в диафизах трубчатых костей). В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и прочность, преобладает губчатое вещество. Такие кости имеют снаружи лишь тонкую пластинку компактного костного вещества (эпифизы трубчатых костей, губчатые кости). Рис. 3. Строение кости. Снаружи кость покрыта надкостницей (рис.2, 3 ), которая представляет собой тонкую крепкую соединительнотканную пленку бледно-розового цвета. Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного или камбиального). Разберите строение и функциональное значение каждого слоя.Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ. Костные ячейки содержат красный костный мозг – орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В диафизах трубчатых костей находится желтый костный мозг, а полость в них называется костномозговой (рис. 4). Таким образом, все внутреннее пространство кости заполнено костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа. Красный костный мозг имеет вид нежной красной массы, состоящей из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки) и костеобразованию (костесозидатели – остеобласты и костеразрушители – остеокласты). Он пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга, внутренние слои кости. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет. Желтый костный мозг обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.В период развития и роста организма, когда требуются большая кроветворная и костеобразующая функции, преобладает красный костный мозг (у плодов и новорожденных имеется только красный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно замещается желтым, который у взрослых полностью заполняет костномозговую полость трубчатых костей.Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.

Классификация костей. Кости различаются по форме, строению и функции, вследствие чего существует следующая классификация костей:

I. Трубчатые кости: длинные и короткие;

II. Губчатые кости: длинные и короткие;

III. Плоские кости: кости черепа и поясов конечностей;

IV. Воздухоносные кости: кости черепа;

V. Сесамовидные кости: надколенник, гороховидная кость;

VI. Смешанные кости.

I. Трубчатые кости построены из губчатого и компактного вещества, образующих трубку с костномозговой полостью. Они выполняют все 3 функции скелета (опора, защита и движение) и являются длинными и короткими рычагами движения. Разберите строение трубчатых костей (рис. 4).

II. Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (ребра и грудина) и короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны). Такие кости расположены там, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору при небольшом размахе движений (позвоночный столб, грудная клетка).

III. Плоские кости участвуют в образовании полостей тела (кости черепа, лопатка, тазовые кости), выполняют опорную и защитную функции, имеют большие площадки для прикрепления мышц.

 

Рис. 4. Строение длинной трубчатой кости на примере бедренной кости.

 

IV. Воздухоносные кости имеют в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (кости черепа – лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть).

V. Сесамовидные кости располагаются около суставов, участвуя в их образовании и способствуя движениям в них, но с костями скелета они непосредственно не связаны (надколенник, гороховидная кость).

VI. Смешанные кости по форме разнообразны, они состоят из частей, имеющих различные строение, функции и развитие (позвонки).

Кости имеют отростки, шероховатости, бугристости, ямки, которые служат местами прикрепления мышц и связок.

Перестройка костной ткани протекает в течение всей жизни человека. Она возможна благодаря одновременному протеканию двух процессов: разрушению старой, ранее образовавшейся костной ткани и образованию новых костных клеток и межклеточного вещества. Важную роль в изучении костной системы играет рентгенологический метод, поскольку позволяет исследовать особенности строения и развития костей непосредственно на живом человеке. В спортивной практике, которая нередко требует постоянного контроля за динамикой развития костной системы спортсменов под влиянием физических нагрузок, рентгенологический метод имеет важное значение.

Стадии развития кости. В процессе развития кость проходит три стадии. В период внутриутробного развития скелет закладывается в виде длинного плотного тяжа клеток, идущего от головного до хвостового конца туловища. Это перепончатая стадия. На 2-м месяце внутриутробного развития большая часть перепончатого скелета заменяется хрящевой тканью, т.е. формируются хрящевые модели будущих костей. Эта стадия развития скелета называется хрящевой. На 3-м месяце внутриутробного развития начинается формирование костного скелета. Процесс замены хрящевой и соединительной тканей костной очень длительный и полностью заканчивается к 20-ти годам, когда организм достигает половой зрелости. Рост плоских костей происходит за счет надкостницы и соединительной ткани швов, рост трубчатых костей в толщину также происходит за счет надкостницы, а в длину – за счет эпифизарных хрящей (метафизов), расположенных между эпифизом и диафизом, и заканчивается у женщин в 17-20 лет, у мужчин – в 18-23 года. В молодом возрасте преобладают процессы костеобразования, в пожилом процессы разрушения кости.

Возрастные изменения скелета. Для тренеров и педагогов по физическому воспитанию большую практическую значимость приобретают данные о возрастных особенностях скелета, которые необходимы при планировании учебно-тренировочных занятий, дозировании нагрузки по величине и интенсивности, решении вопросов ранней специализации, составлении программ и нормативных требований для различных возрастных групп, конструировании спортивных снарядов и т.д. Возрастные особенности скелета касаются химического состава, внешней формы, внутреннего строения и соединения костей. Если органическое вещество кости у новорожденных составляет половину общей массы тела, а у взрослых одну треть, то в пожилом возрасте одну восьмую. Поэтому кости у пожилых людей становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего у них чаще наблюдаются переломы. Изменение химического состава кости обусловлено не только наследственными факторами, оно еще зависит от характера питания, состояния желез внутренней секреции и характера спортивной деятельности. У детей поверхность костей более ровная, костные выступы, гребни, бугорки, ямки выражены слабо. До окончания роста костей в длину можно видеть прослойки хряща не только между эпифизами и диафизами, но и между отдельными частями костей. Суставные поверхности костей слабо моделированы, конгруэнтность их меньше, чем у взрослых, а эластичность суставной сумки и связок выше, что и обуславливает большую подвижность в суставах у детей, чем у взрослых.

Сроки синостозирования. Для тренеров и преподавателей физического воспитания необходимо знать сроки синостозирования (окостенения), т.к. чрезмерные нагрузки, несоответствие их по объему и интенсивности состоянию двигательного аппарата могут привести к нарушению сроков синостозирования и даже к деформации кости. Например, у юношей-боксеров может искривляться лучевая кость, принимающая на себя нагрузку при ударах в боксе.

Окостенение костей у детей происходит неравномерно. Слияние всех элементов позвонка происходит к 23-26 летнему возрасту; сращение крестцовых позвонков – к 17-25 годам, полное окостенение ключицы, лопаток, плечевой кости и костей предплечья – к 20-25 годам, костей запястья и пясти – к 10-13 годам, фаланг пальцев кисти – к 9-11. При этом окостенение у девочек начинается и заканчивается на 2-3 года раньше, чем у мальчиков. Появление точек окостенения в костях запястья имеет определенную последовательность и часто служит одним из диагностических признаков определения возраста, этапов полового развития, интенсивности роста тела в длину. Срастание отдельных костей таза начинается в 5-6 лет и заканчивается к 20-21 году. Эти сроки необходимо учитывать тренерам, особенно в процессе физического воспитания девочек. При резких прыжках, продолжительном сидении, переносе тяжестей несросшиеся кости таза могут незаметно сместиться и привести к неправильной форме входа в малый таз, что может впоследствии осложнить роды. В большеберцовой и малоберцовой костях полное окостенение эпифизарных хрящей происходит к 20-24 годам, в костях плюсны к 17-21 году у мужчин и к 14-19 годам у женщин, в костях фаланг пальцев к 15-21году. Замещение хрящевой ткани костной в процессе роста и развития кости происходит не полностью. Хрящевая ткань остается на суставных поверхностях костей, в области хрящевого скелета носа, в хрящевой части ребер.

Физические упражнения оказывают большое формообразующее влияние на скелет, изменяя рельеф кости и ее структуру. Если нагрузка распределяется равномерно на кости правой и левой половины тела, то и изменения в костях наблюдаются одинаковые. При неодинаковой нагрузке сильнее изменяется более нагруженная кость. Происходящие в кости изменения повышают механические свойства костей.

 

Контрольные вопросы:

1. Какие функции выполняет скелет?

2. Каков химический состав имеет кость и как он изменяется с возрастом и условиями жизни?

3. Как построена костная ткань и что является ее структурно-функциональной единицей?

4. Надкостница – строение и роль в организме.

5. Строение кости как органа.

6. Классификация костей.

7. Строение трубчатых костей.

8. Как происходит рост костей в длину и толщину?

9. Возрастные изменения костей, сроки синостозирования.