Vozrastnaya_anatomia_i_fiziologia

ГЛАВА 13. ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

13.1. ЗНАЧЕНИЕ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Опорно-двигательный аппарат человека включает в себя костную (скелет) и мышечную системы. С его деятельностью связана одна из ведущих функций всего живого – движение. Нет ни одной формы человеческой деятельности, которая протекала бы без движений.

В состав скелета человека входит около 206 костей, соединенных между собой при помощи суставов, связок и других соединений (рис. 39, 39.1).

Скелет выполняет функции:

•опорную;

•защитную (защищает головной мозг, внутренние органы);

•двигательную, но в осуществлении движений кости являются пассивным элементом, мышцы – активным. Прикрепляясь к костям, они при сокращении вызывают перемещение тела в пространстве или частей тела относительно друг друга;

•участвует в минеральном обмене, поддерживая определенный уровень минеральных солей в крови;

•участвует в кроветворении (образование клеток крови происходит в красном костном мозге);

•участвует в жировом обмене благодаря наличию желтого костного мозга в трубчатых костях.

–291 –

13.2. СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ КОСТЕЙ

Каждая кость является органом, занимает определенное положение в теле человека, имеет определенную форму и строение, выполняет свойственную ей функцию. Особенности строения костной ткани обусловливают важнейшую особенность кости – ее механическую прочность. Костная ткань (разновидность соединительной ткани) представлена костными клетками, лежащими в капсулах, и окружающим их межклеточным веществом, которое пропитано минеральными солями и содержит оссеиновые, или коллагеновые, волокна. Помимо костной ткани в кости находятся кровеносные сосуды и нервы (рис. 40).

Снаружи кость покрыта надкостницей – соединительнотканной оболочкой. Надкостница прочно сращена с костью с помощью прободающих волокон, проникающих вглубь кости. Надкостница состоит из двух слоев. В наружном слое находится сплетение кровеносных сосудов, которые проникают вместе с нервами внутрь кости. Внутренний слой надкостницы содержит коллагеновые и эластические волокна и остеобласты – активно делящиеся клетки костной ткани. Они обеспечивают рост кости в толщину и ее регенерацию при повреждениях. Пучки коллагеновых волокон, идущих из надкостницы, образуют основу для прикрепления сухожилий.

Структурной единицей костной ткани являются костные пластинки, в разных костях они располагаются в строго определенном порядке. В зависимости от расположения этих пластинок в костях различают компактное (плотное) и губчатое вещество. Компактное вещество располагается под надкостницей, под ним – губчатое вещество. В компактном веществе костные пластинки плотно прилегают друг к другу.

В губчатом веществе пластинки (перекладины) расположены рыхло, перекрещиваются друг с другом, между ними образуются костные ячейки (подобие губки), в которых находится красный костный мозг. Перекладины располагаются не хаотично, а строго закономерно в соответствии с теми направлениями, по которым кость испытывает давление силы тяжести и растяжение прикрепляющихся к ней мышц. Как правило, направления костных пластинок двух соседних костей продолжают друг друга через сустав. В частности, в сложном комплексе костей стопы общее направление костных пластинок имеет дугообразную форму.

Распределение компактного и губчатого вещества в костях зависит от выполняемой функции. Компактное вещество тонким слоем покрывает все кости, но в тех костях или их частях, которые выполняют

– 292 –

функцию опоры и движения оно значительно толще (диафизы трубчатых костей конечностей). В костях, где при большом объеме необходима легкость, а вместе с тем и прочность, больше содержится губчатого вещества (лопатки, тазовые кости, эпифизы трубчатых костей). Поверхность многих костей имеет шероховатости, бугорки и гребни для прикрепления сухожилий, мышц, расположение и степень развития которых определяется двигательными нагрузками. У мужчин они выражены больше, чем у женщин, а у людей, занимающихся спортом больше, чем у людей, не занимающихся спортом. Например, большая берцовая кость, входящая в скелет голени, поставленная вертикально, способна выдержать груз почти в две тонны весом. Важное значение для прочности костей имеет их химический состав.

13.2.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОСТЕЙ

Костная ткань скелета взрослого человека содержит минеральные и органические вещества в соотношении 2:1. Минеральные вещества костей подразделяются на 2 группы: макроэлементы (кальций, фосфор, магний, соли лимонной кислоты и др.,) и микроэлементы (цинк, медь, фтор, бром, алюминий и др.)

Органические вещества представлены в основном (на 95 %) фибриллярным белком оссеином (коллагеном), а также углеводами, нуклеиновыми кислотами. Минеральные вещества придают костям

твердость, органические – упругость, эластичность. Основной органический компонент кости – оссеин. Химический состав кости регулируется гормонами кальцитонином и паратгормоном. С возрастом химический состав костей изменяется.

13.2.2. ФОРМА КОСТЕЙ

Внутреннее строение костей специально приспособлено к тому, чтобы выдержать значительные деформации сжатия и растяжения.

Все кости по форме делятся на четыре группы :

•трубчатые (длинные и короткие);

•Губчатые (длинные, короткие, сесамовидные);

•плоские или широкие;

•смешанные.

Кдлинным трубчатым относятся бедренные кости, плечевые, кости предплечья, голени. В них различают среднюю часть (диафиз) – тело с полостью внутри, заполненной у взрослых желтым

–293 –

костным мозгом, и концы костей (эпифизы), покрытые хрящом и образующие суставные поверхности. Короткие трубчатые кости находятся в кисти и стопе.

К длинным губчатым костям относятся ребра, грудина, к коротким губчатым – позвонки, кости запястья и предплюсны, к сесамовидным – коленная чашка.

Плоские или широкие кости имеют небольшую толщину, различны по размерам, образуют стенки полостей (лопатка, кости мозгового черепа, тазовые кости).

Смешанные кости отличаются разнообразием строения и сочетают губчатые и плоские элементы (крестец, нижняя челюсть, скуловые кости, затылочная и др.). Некоторые смешанные кости содержат воздухоносные полости (височные, лобная, верхнечелюстные, клиновидная, решетчатая кости черепа).

13.2.3. СОЕДИНЕНИЯ КОСТЕЙ

Соединения костей скелета можно подразделить на три типа: непрерывные, прерывные (суставы) и полусуставы (рис. 41).

Непрерывные соединения образуются с помощью соединительной ткани (межкостные швы, мембраны между костями предплечья, голени, связки, между отростками позвонков) или хряща (соединение между первым ребром и грудиной). Эти соединения очень прочны и способны выдержать значительные деформации.

Суставы обладают самой большой подвижностью. Каждый сустав состоит из суставных поверхностей сочленяющихся костей (не менее двух), суставной сумки, окружающей концы костей в виде муфты, и суставной полости. Сочленяющиеся в суставе кости имеют форму, обеспечивающую их наилучшее совпадение (головке одной кости соответствует впадина в другой), но полностью они редко соответствуют друг другу. От совпадения суставных поверхностей, а также от разницы в величине головки и ямки зависит объем движений. Чем больше разница, тем больший размах возможных движений, но меньше прочность сустава. Например, плечевой сустав обладает большим объемом движений по сравнению с тазобедренным суставом, но меньшей прочностью, в этом суставе чаще могут возникать вывихи. Поверхности сочленяющихся костей покрыты упругим гиалиновым хрящом, который придает им гладкую поверхность и уменьшает трение при движении. Его толщина зависит от функциональной нагрузки, чем больше нагрузка, тем толще хрящ. Суставная полость представляет собой герметически замкнутое пространство между суставными поверхностями, отграниченное от других органов стен-

– 294 –

что соединения костей черепа являются в основном непрерывными и осуществляются с помощью швов. Имеется лишь одно прерывное подвижное соединение – височно-нижнечелюстной сустав, который обеспечивает поднимание и опускание нижней челюсти и ее движения влево, вправо, кпереди и кзади. Спереди в мозговом отделе черепа располагается большая непарная лобная кость (рис. 43.10–11), сверху – парные теменные кости (рис. 43.8–9), с боковых сторон – парные височные кости (рис. 43.3–4, 43.12–13). В образовании нижней стенки мозгового отдела черепа принимают участие непарные клиновидная и решетчатая кости, задняя стенка образована затылочной костью, в которой имеется большое затылочное отверстие (рис. 43.1–2). Через затылочное отверстие соединяются головной и спинной мозг. Окружность черепа у взрослого человека – 52–64 см. Объем черепной коробки около 1500 см3.

В состав лицевой части черепа входят: верхняя (парная) (рис. 43.14–16) и нижняя (непарная) (рис. 43.19–20, 43.22–23)челюсти, парные носовые, скуловые, слезные, небные кости, а также две нижние носовые раковины и сошник, участвующие в образовании стенок носовой полости. К костям лицевого черепа относится и подъязычная кость, к которой прикрепляется гортань (рис. 43.21). Через многочисленные каналы и отверстия в черепе (они находятся в основном в нижней его части) проходят нервы и сосуды. Череп, преимущественно

– лицевой, является вместилищем для органов слуха, зрения, обоняния, а также образует скелет носовой и ротовой полостей. Особенностью некоторых костей черепа (верхнечелюстной, лобной, клиновидной, решетчатой) является наличие в них воздухоносных полостей, которые сообщаются с полостью носа и принимают участие в голосообразовании, придавая голосу специфический тембр.

Скелет туловища. В состав скелета туловища входят позвоночник и грудная клетка. Позвоночник – это своеобразная ось тела, верхний конец которой соединяется с черепом, а к нижнему присоединяются кости таза. Позвоночник составляет 2/5 длины тела, включает в себя 33–34 позвонка. Каждый позвонок состоит из тела, дуги и отростков, имеет внутри отверстие, при наложении позвонков друг на друга образуется позвоночный канал, в котором находится спинной мозг. На верхней и нижней границе дуги и тела имеются вырезки. При наложении позвонков друг на друга образуются межпозвоночные отверстия, через которые из спинного мозга выходят спинномозговые нервы (рис. 41). В позвоночнике выделяют пять отделов:

1)шейный, состоящий из семи позвонков;

2)грудной – из двенадцати позвонков;

3)поясничный – из пяти позвонков;

–296 –

4)крестцовый – из пяти сросшихся позвонков и

5)копчиковый, в состав которого входят 4–5 преимущественно сросшихся позвонков.

Позвонки разных отделов, несмотря на общность строения, имеют специфические особенности в связи с выполняемой функцией (рис. 41.1–5).

Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Эта же причина, а также прикрепление тазовых костей, приводит к срастанию

игипертрофии крестцовых позвонков. Позвонки шейного, грудного

ипоясничного отделов соединены связками, суставами и хрящами (межпозвоночными дисками). Последние располагаются между телами позвонков, имеют форму дисков и образованы волокнистым хрящом, который обладает большой прочностью и гибкостью (рис. 41.6)). Амплитуда движений между двумя позвонками невелика, но в целом эти отделы позвоночника обладают значительной подвижностью, особенно в шейном и поясничном отделах.

Позвоночник человека имеет четыре функциональных изгиба (рис. 41). В шейном и поясничном отделах изгибы обращены выпуклостью вперед и называются лордозами («лордос» – выгнутый); в грудном и крестцовом отделах – выпуклостью назад, их называют кифозами («кифос» – согбенный). Изгибы позвоночника являются специфической особенностью человека, связанной с прямохождением, они взаимно уравновешивают друг друга, обеспечивая вертикальное положение, способствуют амортизации при ходьбе, беге, прыжках, препятствуя сотрясению головного мозга. В процессе постнатального онтогенеза изгибы позвоночника формируются постепенно.

Грудная клетка образована грудиной и 12-ю парами плоских дугообразно изогнутых ребер. Ребра сзади своими головками подвижно (при помощи суставов) сочленяются с грудными позвонками, а спереди (кроме двух пар нижних ребер) посредством своих хрящей сочленяются с грудиной. Соединения костей грудной клетки достаточно подвижны, что имеет важное значение для дыхания. Передне-задний размер грудной клетки меньше бокового. Это способствует смещению центра тяжести тела к позвоночнику и повышает устойчивость при прямохождении. Форма грудной клетки может несколько изменяется в зависимости от возраста, пола, профессии и патологических воздействий.

Скелет верхних конечностей. Состоит из плечевого пояса и свободной конечности (рис. 39.1). Плечевой пояс образован лопаткой – плоской костью треугольной формы, сочленяющейся с плечевой костью шаровидным, очень подвижным суставом. С ключицей, второй костью плечевого пояса, лопатка сочленяется плоским, относительно

– 297 –

малоподвижным суставом. Вторым своим концом ключица подвижно соединена с грудиной.

Свободная верхняя конечность (или рука) состоит из плеча, предплечья и кисти. Плечо образовано одной трубчатой плечевой костью. Предплечье имеет две кости – локтевую и лучевую. Кости предплечья вместе с плечевой составляют сложный локтевой сустав, а с костями запястья – лучезапястный сустав. Кисть включает восемь небольших косточек запястья, расположенных в два ряда, пять пястных косточек, образующих ладонь, и фаланги пальцев, из которых большой палец имеет две фаланги, а остальные – по три. У человека большой палец противопоставлен остальным четырем.

Скелет нижних конечностей делится на скелет тазового пояса и скелет свободной конечности (рис. 39.1).

Тазовый пояс включает парные тазовые кости, каждая из которых состоит из трех сросшихся костей: подвздошной (сверху), седалищной (снизу сзади) и лобковой (спереди). Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз, защищающий внутренние органы брюшной полости.

Свободная нижняя конечность (нога) включает бедро, голень

истопу. Бедро представлено длинной трубчатой бедренной костью. Ее головка в верхней части входит в углубление тазовой кости, образуя шаровидный трехосный тазобедренный сустав – более прочный, но менее подвижный, чем плечевой. Голень образована большой

ималой берцовыми костями. Кости бедра и голени соединяются коленным суставом, в котором совершаются амплитудные движения сгибания и разгибания. Спереди этот сустав прикрывается сесамовидной костью – коленной чашкой, которая служит блоком для перекидывания сухожилия четырехглавой мышцы бедра. С костями предплюсны кости голени соединяются блоковидным голеностопным суставом. В стопе различают предплюсну, состоящую из семи костей (наиболее крупные из них пяточная и таранная), плюсну, образованную пятью костями, и фаланги пальцев. Большой палец имеет две фаланги, остальные – по три.

Всвязи с прямохождением стопа человека приобрела специфические особенности: пяточная кость имеет небольшие размеры, удлиненную форму, утолщенную на заднем конце в виде пяточного бугра. Кости стопы, соединяясь между собой, образуют упругий свод, обращенный выпуклостью кверху. Свод опирается сзади на пяточный бугор, спереди – на головки плюсневых костей (по типу прочной, упругой сводчатой арки). что обеспечивает стопе рессорные свойства, пружинистость походки, равномерное распределение тяжести тела. Различают продольный и поперечный своды стопы, наружный продольный свод является опорным, внутренний продольный –

–298 –

рессорным. Мощная система связок и мышц обеспечивает сохранение формы свода, мышцы скрепляют свод, препятствуя растягиванию связок. При нагрузке своды стопы несколько уплощаются, но, по окончании ее, благодаря сокращению мышц возвращаются в исходное положение. Длительная чрезмерная нагрузка ведет к переутомлению мышц, опущению сводов, развитию плоскостопия, при этом нарушении стопа соприкасается с полом всеми своими точками. При этом нарушении у человека походка становится тяжелой, возникают боли в ногах при ходьбе, стоянии, быстро наступает утомление.

13.4.РОСТ И РАЗВИТИЕ КОСТЕЙ

Впроцессе пренатального и постнатального онтогенеза костная система ребенка подвергается сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине второго месяца эмбриогенеза и продолжается до 18–25 лет после рождения. Вначале у эмбриона весь скелет закладывается из перепончатой соединительной ткани, которая постепенно замещается хрящевой тканью, а затем костной тканью (рис. 39.2). Но к моменту рождения окостенение не завершается, поэтому у новорожденного в скелете еще много хрящей. Да и сама кость по химическому составу значительно отличается от кости взрослого человека. В первые годы кости содержат больше органических веществ, обладают малой прочностью и легко искривляются под влиянием неблагоприятный внешних воздействий: узкой обуви, неправильного положения ребенка в кроватке и т. д.

Рост костей в длину происходит за счет деления клеток хрящевой ткани, расположенной между костной средней частью (диафизом) и расширенными концами (эпифизами). Окостенение трубчатых костей начинается с диафизов еще во внутриутробном периоде и продолжается после рождения, эпифизы долго остаются хрящевыми. После полного окостенения рост костей в длину прекращается. У плода и детей раннего возраста полости диафизов заполнены красным костным мозгом. Постепенно костные клеткиостеокласты разрушают центральную часть костей, что ведет в увеличению полости, а красный костный мозг подвергается жировому перерождению и превращается в желтый костный мозг – депо жира.

В толщину кости растут за счет деления костных клеток (остеобластов) внутреннего слоя надкостницы и увеличения слоев костной ткани. Интенсивное утолщение костей и повышение их механической прочности идет до 6–8 лет. Затем до 14 лет толщина компактного слоя кости почти не меняется, а в пубертатный период вновь наблюдается интенсивное усиление прочности костей.

– 299 –

Окостенение скелета завершается у женщин в 17–21 год, а у мужчин – в 20–26 лет. Кости различных отделов окостеневают в разное время. Например, окостенение позвоночника завершается

к20–25 годам, а копчиковых позвонков – даже к 30 годам; окостенение трубчатых костей кисти заканчивается к 6–8 годам, а запястья –

к17–26 годам. В связи с этим напряженная тонкая ручная работа может нарушить развитие костей кисти, а ношение неудобной обуви – привести к деформациям стопы (чаще всего – к развитию плоскостопия).

Для правильного развития костной ткани большое значение имеет полноценное, богатое питательными веществами, минеральными солями и витаминами, питание.

При недостатке витамина Д нарушается фосфорно-кальциевый обмен, отложение этих солей в костях, что приводит к размягчению костей, деформации различных частей скелета, задержке роста, развивается заболевание рахит.

При недостатке витамина А происходит сужение сосудов надкостницы, ухудшается питание формирующейся костной ткани, замедление и даже прекращение роста костей.

При недостатке витамина С нарушается синтез органических веществ, формирование костных пластинок, замедляется рост длинных трубчатых костей.

13.5. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СКЕЛЕТА ЧЕРЕПА, ТУЛОВИЩА

Череп у новорожденных относительно поперечных размеров тела значительно больше, чем у взрослых, более развит мозговой отдел. Объем мозгового черепа в 6–8 раз больше лицевого черепа. В лицевом отделе черепа недоразвиты челюстные кости, их развитие и увеличение происходит с ростом зубов.

Кости мозгового черепа очень тонкие, их края не сформированы, между ними имеются небольшие пространства (около 3 мм), закрытые мягкой соединительной тканью, швы отсутствуют. Углы костей черепа к моменту рождения не окостеневают, в местах их схождения имеются небольшие пространства – роднички, в которых мозг прикрыт только соединительной тканью (в этих участках можно прощупать пульсацию артерий). Различают: непарные роднички – передний или лобный – имеет форму ромба, (самый большой по размерам 2,5 на 5 см), и задний или затылочный, значительно меньше, (около 1 см), а также парные (боковые) передние и задние роднички (рис. 43).

Благодаря родничкам кости крыши черепа могут заходить своими краями друга на друга, что способствует прохождению головки плода

– 300 –