1. Скелет як складова частина опорно-рухового апарату. Функції скелету.

Рух є основною властивістю живої матерії. Апарат руху, або руховий апарат, включає кістки, їх з'єднання і м'язи. Руховий апарат є не тільки системою виконання рухів; він визначає також основні фізичні якості людини: силу, швидкість, спритність і гнучкість.

Руховий апарат розділяють на пасивну і активну частини. До пасивної частини відносяться кістки, на які діють м'язи, що передають зусилля з однієї частини тіла на іншу, і з'єднання кісток, від яких залежить характер рухливості ланок тіла. Активну частину складають м'язи.

З агальна характеристика скелета.

Скелет людини — це сукупність кісток і їх з'єднань (мал..1).

Мал.1. Скелет людини (вигляд спереду): 1-кістки мозкового відділу черепа; 2-кістки лицевого відділу черепа; 3-хребетний стовп; 4-грудна клітка;

5-груднина; 6-ребра; 7-кістки поясу верхньої кінцівки; 8-плечова кістка; 9-променева кістка;

10-ліктьова кістка; 11-кістки кисті (а-кістки зап’ястка; б-кістки п’ястка; в-фаланги пальців);

12-тазова кістка; 13-стегнова кістка;

14-надколінник; 15-великогомілкова кістка;

16-малогомілкова кістка; 17-кістки стопи (а-кістки передплесна; б-кістки плесна; в-фаланги пальців стопи); 18-сіднична кістка.

У скелеті розрізняють скелет тулуба, скелет голови, скелет верхніх і скелет нижніх кінцівок.

Функції скелета багатоманітні, їх поділяють на механічні і біологічні.

До механічних функцій відносяться опорна, ресорна, захисна, рухова (локомоторна) і антигравітаційна.

Опорна функція полягає у тому, що скелет складає кістково-хрящову опору всього тіла.

Ресорна функція обумовлена наявністю в скелеті утворень, які пом’якшують поштовхи і струси (хрящові прокладки і зв’язки між кістками, що з’єднуються, арочна будова окремих частин скелета і т. п.).

Захисна функція виражається в утворенні вмістищ для життєво важливих органів.

Локомоторну функцію здійснює тісний взаємозв’язок скелета з поперечнопосмугованою мускулатурою. Зміщуючи кістки, м’язи приводять у рух все тіло або його окремі частини. Крім того, кістки визначають напрям ходу судин, нервів і м’язів, а також форму тіла і його розміри. Антигравітаційна функція виявляється у тому, що скелет створює опору для стійкості тіла, що піднесене над землею.

Б іологічні функції скелета пов’язані з участю кісток в мінеральному обміні і кровотворенні (гемопоезі). Кістки як вмістилище солей фосфору, кальцію, заліза, міді і інших з’єднань регулюють постійність мінерального складу рідин внутрішнього середовища організму; 98% кальцію, що є в тілі людини, міститься в кістках. Недостача кальцію в їжі може тимчасово компенсуватися за рахунок кальцію кісток.

Кровотворна функція пов’язана з червоним кістковим мозком, який виробляє еритроцити і зернисті форми лейкоцитів.

До складу скелета людини входить 206 кісток (85 парних і 36 непарних).

Маса скелета у новонароджених складає 11 —14%, у чоловіків середнього віку — 18%, у жінок — 16% від маси тіла.

Мал.2. Скелет людини (вигляд ззаду): 1-кістки мозкового відділу черепа; 2-кістки лицевого відділу черепа; 3-шийний відділ хребетного стовпа; 4-грудний відділ хребетного стовпа; 5-поперековий відділ хребетного стовпа; 6-крижова кістка;

7-куприк; 8-ребра; 9-кістки поясу верхньої кінцівки; 10-плечова кістка; 11-променева кістка; 12-ліктьова кістка; 13-кістки кисті; 14-тазова кістка; 15-стегнова кістка; 16-великогомілкова кістка; 17-малогомілкова кістка; 18-кістки стопи.

2. Розвиток і ріст кісток, їх вікові зміни. Класифікація кісток. Зміни форми кісток в зв’язку з вертикальним положенням тіла людини.

Вплив м’язів на формування скелету. Взаємна обумовленість форми і функції. Фактори, що впливають на ріст і розвиток кісток. Роботи П.Ф.Лесгафта про вплив навколишнього середовища на будову і ріст кісток. Зміни, що виникають у кістках в зв’язку з заняттями спортом

( Л.П.Астанін, М.Ф.Іваницький, М.Г.Привес).

Загальна анатомія кісток. Кістка є основною структурною і функціональною одиницею скелета. Вона займає певне положення в організмі, має специфічну структуру і виконує тільки їй властиві функції. У утворенні кістки беруть участь всі види тканин, проте головне місце займає кісткова тканина. Хрящова тканина покриває тільки суглобові поверхні кісток, щільна волокниста сполучна тканина утворює окістя, що одягає кістку зовні. Кістка містить також кістковий мозок, жирову тканину, кровоносні і лімфатичні судини, нерви.

Хімічний склад кісток складний. Кістка складається з органічних і неорганічних речовин. Органічні речовини забезпечують гнучкість кістки, а неорганічні — міцність. Органічну речовину кістки називають осеїном. У його склад входять білки. Неорганічні речовини представлені головним чином солями фосфору і кальцію (87,5%). У малих кількостях містяться і мікроелементи (мідь, залізо і ін.). Хімічний склад кісток неоднаковий і залежить від їх функціональної значущості. Кістки, що витримують велике навантаження, багатші солями кальцію в порівнянні з кістками, які несуть менше навантаження. Опір тиску у кістки в 30 разів більше, ніж у цеглини. Міцність кістки у багато разів більша міцності дерева. По твердості і пружності її можна порівняти із залізобетоном.

Б удова кістки. Структурною одиницею кістки є остеон, що складається з кісткових пластинок, розташованих концентрично навколо каналу, що містить судини і нерви (мал. 3).

Мал.3. Мікроскопічна будова кістки:А-компактна речовина; Б-губчаста речовина; 1-окістя; 2-зовнішня загальна система кісткових пластинок; 3-остеон ( гаверсів канал); 4-вставні пластинки; 5-внутрішня загальна система кісткових пластинок; 6-кісткові пластинки губчастої речовини; 7-порожнини губчастої речовини.

Проміжки між остеонами заповнені вставними пластинками. Кісткові пластинки утворюють компактну і губчасту речовину кістки. У компактній речовині кісткові пластинки тісно прилягають одна до одної. Вона розвивається там, де треба забезпечити велику механічну міцність. Якщо між кістковими пластинками виникають порожнини — комірки, то утворюється губчаста речовина, що забезпечує легкість кістки, без зменшення її міцності. Кісткові пластинки в губчастій речовині розташовані відповідно напряму сил стиснення і розтягування, які діють на кістку. Комірки губчастої речовини заповнені кістковим мозком.

Кістковий мозок складається з ретикулярної тканини і формених елементів крові. Він буває двох видів: червоний, в якому виробляються еритроцити і зернисті форми лейкоцитів, і жовтий, який містить жирові клітини. Маса кісткового мозку у дорослої людини приблизно 1,5 кг. У організмі новонароджених і маленьких дітей є тільки червоний кістковий мозок. Він починає замінюватися жовтим у дітей з п'ятирічного віку.

Кожна кістка зовні вкрита окістям. Окістя — це щільна сполучнотканинна пластинка, яка тісно прилягає до речовини кістки. Вона складається з двох шарів: зовнішнього — фіброзного, утвореного щільною волокнистою сполучною тканиною, і внутрішнього — ростового, побудованого з пористої волокнистої сполучної тканини. За рахунок внутрішнього шару здійснюється ріст кістки в товщину і зрощення її при переломах. Окістя багате кровоносними судинами, які через живильні отвори проходять всередину кістки, віддаючи гілки в судинні канали остеонів. Таким чином, окістя виконує захисну, живильну (трофічну) і кісткоутворювальну функції. Воно вкриває майже всю поверхню кістки, за винятком суглобових поверхонь, які вкриті хрящем.

Розвиток і ріст кісток. Кістки в організмі людини розвиваються із зародкової сполучної тканини — мезенхіми. Кістка проходить ряд стадій розвитку. Більша частина кісток проходить три стадії розвитку: сполучнотканинну, або перетинкову, хрящову і кісткову. Деякі кістки, наприклад кістки мозкового черепа, частина кісток обличчя і ключиця, проходять тільки дві стадії розвитку: перетинкову і кісткову. Кістки, що мають дві стадії розвитку, називають первинними або покривними, а три стадії — вторинними.

На ранніх стадіях розвитку зародка людини мезенхіма утворює перетинковий скелет, який на другому місяці утробного життя замінюється хрящовим. На 6 — 7-му тижні розвитку зародка починає з'являтися кісткова тканина, яка може виникати і на місці перетинкового скелета, і на місці хряща.

При утворенні первинних кісток в центрі перетинкової моделі кістки виникає ядро окостеніння, від якого відкладення кісткової тканини розповсюджується променеподібно по всій кістці, при цьому поверхневі шари сполучної тканини утворюють окістя.

Утворення вторинних кісток, які проходять три стадії розвитку, відбувається складніше. На першій, перетинковій стадії, сполучнотканинні утворення, що закладаються, лише приблизно нагадують контури майбутньої кістки. На другій стадії хрящова модель має форму, характерну для майбутньої кістки. На третій стадії відбувається заміщення хряща кістковою тканиною. Цей процес досить тривалий. Почавшись на 7— 8-му тижні внутріутробного періоду, він продовжується і після народження. Кісткова тканина утворюється як по периферії хряща, так і всередині його. З клітин сполучної тканини, що покриває хрящ (охрястя, яке потім переходить в окістя), розвивається кісткова тканина, що оточує хрящ з периферії у вигляді манжети. Так виникає компактна речовина кістки. Всередину хряща з охрястя проникають клітини, також здатні утворювати кістку, з них всередині хряща виникають ядра або острівці окостеніння, з яких утворюється губчаста речовина кістки.

Розрізняють первинні і вторинні ядра окостеніння. Первинні ядра окостеніння можна спостерігати у зародка вже на другому місяці утробного життя. Вони з'являються, перш за все, в тих частинах кісток, які несуть найбільше навантаження (у тілах трубчастих кісток). Вторинні ядра окостеніння з'являються після народження в кінцях кісток, їх відростках і горбкуватостях.

Послідовність появи вторинних ядер окостеніння обумовлена спадковістю. Час же їх появи залежить від харчування, фізичного навантаження, функції органів внутрішньої секреції і т.п. Так, в місцях посиленої діяльності, наприклад у відростках, до яких прикріпляються м'язи, окостеніння відбувається швидше.

Заміна хрящової тканини на кісткову відбувається не на всіх ділянках скелета. Хрящова тканина зберігається в області суглобових поверхонь кісток, в основі черепа, в хрящових частинах ребер і в області ростових зон кісток, де залишаються на деякий час так звані епіфізарні хрящі. Епіфізарні хрящі розташовуються між тілом кістки і її кінцем.

За рахунок розмноження клітин цього хряща відбувається ріст кістки в довжину. Після окостеніння цього хряща (закриття епіфізарних зон) збільшення кістки в довжину може продовжуватися за рахунок суглобового хряща, хоча потенціал його росту невеликий.

Класифікація кісток. В основу класифікації кісток покладені три принципи: будова, розвиток і функція (Мал. 4). Кістки ділять на трубчасті, губчасті і змішані. Трубчасті кістки — це кістки, в яких переважає компактна речовина.

М ал..4. Форма кісток: 1-довга трубчаста кістка; 2-плоска кістка; 3-короткі губчасті кістки.

Розташовані вони в тих відділах скелета, де здійснюються рухи з великою амплітудою (кінцівки).

У кожній трубчастій кістці розрізняють середню частину — тіло, або діафіз, і кінці — епіфізи. У трубчастих кістках кінцівок виділяють проксимальний епіфіз, розташований ближче до тулуба, і дистальний — далі від тулуба. Діафіз побудований в основному з компактної речовини. Всередині діафіза є кістковомозкова порожнина, заповнена кістковим мозком. Епіфізи ж складаються переважно з губчастої речовини, і лише на зовнішній поверхні є тонкий шар компактної речовини.

Епіфізи збільшують поверхню з’єднання кісток, забезпечують міцність опори, віддаляють сухожилля м'язів, змінюючи кут підходу їх до кісток, і тим самим збільшують підйомну силу м'язів.

Губчасті кістки побудовані в основному з губчастої речовини (мал. 5).

Мал.5. Будова губчастої речовини кістки (схема):

1- головка стегнової кістки; 2-кістковомозкова порожнина;

3-напрямок перетинок губчастої речовини.

Вони знаходяться там, де необхідні міцність і невеликий розмах рухів (хребці, ребра, кістки стопи). До губчастих кісток відносяться плоскі кістки, що складаються з двох тонких пластинок компактної речовини, між якими знаходиться губчаста речовина (лопатка, кістки черепа). Відповідно товщині кісткових пластинок і величині осередків губчасту речовину кісток розділяють на крупнодольчасту (епіфіз стегнової кістки), середньодольчасту (кістки передплесна) і дрібнодольчасту (кістки зап'ястка).

Змішані кістки мають частини, що нагадують довгі кістки, і частини, що нагадують плоскі кістки.

Фактори, що впливають на ріст і розвиток кісток. Ріст і розвиток кісток залежать від ряду чинників. Найважливішу роль тут виконує спадковість. Велике значення належить також ендокринній системі. З ендокринних чинників на ріст і розвиток кісток роблять вплив гормони гіпофіза. У передпубертатний період, коли посилюється діяльність гіпофіза, з'являються майже всі основні точки окостеніння і починається зрощення (синостозування) епіфізів з діафізами. Період повної статевої зрілості характеризується закінченням зрощення епіфізів з діафізами у всіх трубчастих кістках. У жінок цей період наступає до 17 — 20 років, у чоловіків — до 19 — 23 років.

На форму і розміри кісток впливають механічні навантаження, зокрема діяльність м'язів. Чим сильніше розвинені м'язи, тим краще виражені на кістках горбики, гребені, шорсткості. При ослабленні діяльності (гіпокінезії) кістки стають тоншими і довшими. При збільшенні тиску на кістку вона росте повільніше і може скривлюватися. Активізація росту відбувається при оптимальному рівні навантаження. Недостатні і надмірні навантаження викликають затримку росту кісток. Реакція кістки, що росте, визначається і індивідуальними особливостями організму.

На ріст і розвиток кісток роблять вплив і соціальні чинники, зокрема харчування. Так, кістки тварин, яких годували молочною і м'ясною їжею, відрізнялися великою міцністю, великою масою і крупними розмірами. У тварин, яким давали виключно рослинну їжу, кістки ставали м'якими, гнучкими. Вони мали невеликі розміри і маленьку масу.

Особливо різкі зміни відбуваються в кістках при недостачі в їжі вітаміну Д. В цьому випадку в кістках не відкладаються солі кальцію, кістки втрачають твердість, стають дуже гнучкими. Викривлення кісток можуть відбуватися навіть під впливом власної ваги.

На ріст і розвиток кісток впливають також кліматичні умови, склад води, грунту, недостача сонячного світла і т.п.

Зміни кісток у зв'язку з віком і заняттями спортом. Зміни кісток відбуваються впродовж всього життя людини і виражаються в їх утворенні, руйнуванні і перебудові. Можна розрізняти вікові зміни кісток загального характеру і зміни, що стосуються окремих кісток.

Вікові зміни кісток загального характеру виражаються в зміні їх хімічного складу, зовнішньої форми, внутрішньої будови, росту і розвитку.

Зміни хімічного складу виражаються в зменшенні з віком вмісту в кістках органічних речовин і збільшенні вмісту неорганічних. У дітей в порівнянні з дорослими у кістках більше органічних речовин. Якщо у дорослої людини органічні речовини складають 1/3 маси кістки, то у новонароджених — 1/2. Збільшення вмісту неорганічних речовин в кістках робить їх крихкішими. Тому переломи кісток у літніх людей бувають частішими, ніж у молодих.

У дітей поверхня кісток рівна, гладенька, кісткові виступи виражені слабо. До періоду закінчення росту тіла в довжину між діафізами і епіфізами кісток є прошарки хряща. Аналогічні хрящові прошарки знаходяться і між частинами окремих кісток (потиличної, скроневої і ін.). У ембріональному періоді канали остеонів широкі, неправильної форми, кісткові пластинки розташовані безсистемно. До трирічного віку грубоволокниста кісткова тканина заміщається пластинчастою з добре оформленими остеонами. Повна диференціація кісткової тканини, ідентична кістковій тканині дорослого, закінчується в 14 —16 років.

Старіння кісток може починатися дуже рано, іноді початкові ознаки старіння спостерігаються в кістках вже на другому десятилітті життя. При цьому відбувається стоншування суглобового хряща і поява по периферії суглобових поверхонь кісткових виростів. У кисті вони спостерігаються спочатку біля головок середніх фаланг, а пізніше — біля основи дистальних і середніх фаланг. Компактний шар і перекладини губчастої речовини стоншуються, порожнини стають ширшими, кістковомозкова порожнина збільшується.

При систематичних заняттях спортом, особливо при статичних навантаженнях, компактний шар в кістках товщає, кістковомозкова порожнина зменшується. При динамічних навантаженнях товщина компактної речовини може не змінюватися, але наступає її внутрішня перебудова. У кістках збільшується кількість остеонів, що забезпечує легкість кістки без зміни її міцності. Перебудова губчастої речовини полягає в переході з дрібнопорожнистої структури в средньо- або крупнопорожнисту. Правильно дозоване фізичне навантаження уповільнює процес старіння кісток.