Модуль 5. Опорно-двигательный аппарат на разных возрастных этапах

5.1. Костная система и профилактика деформаций опорно-двигательного аппарата

Скелет и его функции. К опорно-двигательному аппарату относят скелет и скелетные мышцы. С его деятельностью связана одна из ве­дущих функций живого — движение. Функции опорно-двигательно­го аппарата: опора, защита, движение, минеральный обмен, крове­творение. Нет ни одной формы человеческой деятельности, которой не требовалось бы движение.

Скелет — это твердый остов, от которого зависит форма тела. В ске­лете человека различают четыре отдела: скелет головы (череп), скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей. В состав скелета человека входит 206 костей, соединенных между собой при помощи связок и суставов. Опорная функция скелета связана с прикреплен­ными к его костям мягкими тканями: кости скелета выполняют функ­ции рычагов, приводимых в движение с помощью мышц. Защитная функция заключается в защите важных органов (головной и спинной мозг, легкие, сердце, печень, тазовые органы) от механических по­вреждений.

Клетки костной ткани как бы замурованы в твердом межклеточном веществе, состоящем на треть из органического вещества и на две трети из неорганических солей, в основном фосфорно-кислого каль­ция и в меньшем количестве углекислого кальция. Минеральные ве­щества, содержание которых составляет 2/3, придают костям твер­дость, а органические — упругость (1/3). При разрушении костных клеток соли кальция переходят в кровь и принимают участие в важных процессах жизнедеятельности: свертывание крови, работа нервной системы, сопротивляемость организма и т.д. Помимо костной ткани в кости находятся кровеносные сосуды и нервы. Особенности строе­ния костной ткани обусловливают ее важнейшую особенность — ме­ханическую прочность.

Костная ткань, построенная в виде многочисленных перекладин, называется губчатой, а без перекладин — плотной. В губчатом вещест­ве костей содержится красный костный мозг, в котором вырабатыва­ются форменные элементы (клетки) крови. Средняя часть длинных костей называется диафизом, а концы — эпифизом, между которыми у детей имеется прослойка хрящевой ткани (зона роста), за счет которой кость растет в длину. Снаружи кости покрыты специальной со­единительной тканью — надкостницей, в которой находится большое количество нервов и кровеносных сосудов, питающих костную ткань.

Кости, образующие скелет, различаются по форме. Существуют четыре типа костей: длинные (или трубчатые), входящие в состав скелета конечностей, короткие (кости запястья, предплюсны, кости позвоночника), плоские (кости черепа, тазовые, лопатка), смешанные (кости лицевого скелета).

Существует два основных типа соединения костей: неподвижный и подвижный. Первый образуется с помощью соединительной ткани (межкостные швы) или хряща (соединения между ребрами и грудиной, межпозвонковые диски и др.), подвижный тип — с помощью суставов или синовиальных соединений. Формы суставов различны. Движе­ния в суставах обеспечиваются скольжением суставных поверхностей каждой из костей относительно друг друга. Суставная полость и пространство между суставными поверхностями костей заполнены специальной жидкостью, снижающей трение скользящих поверх­ностей.

Скелет туловища включает позвоночник, который верхними по­звонками соединяется с черепом, нижним — с костями таза, средней частью — с грудиной и ребрами. Позвоночник состоит из 33 — 34 по­звонков и в нем выделяют шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы. Позвонки шейного, грудного и поясничного отделов соединены между собой с помощью межпозвонковых хрящей, связок и суставов. Внутри каждого позвонка имеется отверстие, и все вместе они образуют позвоночный канал, в котором находится спин­ной мозг.

У детей и подростков крестовидные позвонки существуют раз­дельно. В возрасте 17—25 лет они срастаются, образуя одну часть — крестец. Копчик представляет собой рудимент хвостового скелета животных и состоит из 3 — 5 недоразвитых позвонков. Окостеневает он поздно.

Соединяясь спереди с грудиной и сзади с грудными позвонками, 12 пар ребер образуют грудную клетку. Эти соединения достаточно подвижны, что имеет значение для акта дыхания.

Скелет головы (череп) состоит из лицевой и мозговой частей. Кости черепа в основном неподвижны и соединяются с помощью швов. Внут­ри черепа находится полость, в которой размещается головной мозг.

Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса (лопат­ка и ключица) и костей верхней конечности (плечевая кость, кости предплечья и кисти). Скелет нижних конечностей состоит из костей тазового пояса (тазовые кости) и костей нижней конечности (бедрен­ная кость, кости голени и стопы). Соединения костей конечностей весьма многообразны, что обеспечивает широкий диапазон движений, необходимых человеку в любой деятельности (трудовой, игровой, учебной, спортивной).

Развитие костной системы в онтогенезе. Костная система ре­бенка в процессе внутриутробного периода и в онтогенезе подверга­ется сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине 2-го месяца беременности и продолжается до 18—25 лет. Вначале у эмбриона весь скелет состоит из хрящевой ткани. Новорож­денный ребенок содержит в своем скелете еще много хрящей, и сама кость по химическому составу значительно отличается от кости взрос­лого человека за счет преобладания в ней органических веществ. В силу этих причин кость детей не обладает прочностью, легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий: узкой обуви, неправильном положении ребенка в кровати или на руках.

Первые островки, или центры, окостенения появляются на 6-й неделе внутриутробного развития, а к 40-й неделе они отсутствуют только в костях запястья и в копчике. У новорожденного плоские кости мозгового черепа еще не на всем протяжении соприкасаются друг с другом. Особенно велик промежуток между лобной и теменны­ми костями — это так называемый лобный, или большой, родничок. Он постепенно зарастает в первый год жизни. К началу второго года он почти не прощупывается. Даже незначительные ушибы незащи­щенных костью участков головы грудного ребенка могут привести к опасным повреждениям мозговой оболочки и самого мозга.

После рождения скелет продолжает расти и развиваться. Появля­ются новые центры окостенения. Сроки их появления у здоровых детей довольно постоянны, что дает возможность в нужных случаях установить возраст ребенка по рентгеновским снимкам определенных частей скелета. Большое значение для формирования костной ткани ребенка имеют полноценное питание, двигательная активность и ультрафиолетовое облучение.

За первый год жизни значительно вырастают длинные кости ко­нечностей. Так, длина плечевой кости увеличивается на треть, а дли­на бедренной кости — в 1,5 раза. Далее рост в длину замедляется, а после полного срастания диафиза с эпифизами прекращается (рис. 25). Расти в толщину кости могут в течение всей жизни, правда, весьма незначительно. Интенсивное утолщение стенок костей и по­вышение их механической прочности продолжается до 6—7 лет. Затем до 14 лет толщина компактного слоя практически не изменяется и только в 14 — 18 лет прочность костей возрастает.

Усиление темпов роста позвоночника наблюдается в 7—9 лет и с началом полового созревания. После 14 лет позвоночник практически не растет, а грудная клетка к 12—13 годам значительно напоминает грудную клетку взрослого человека. Кости таза срастаются в 7 — 8 лет и с 9 лет формируются половые отличия в строении таза мальчиков и девочек.

В 14 — 16 лет строение таза приближается к строению взрослого человека и у подростков появляется способность выдерживать значи­тельные нагрузки.

Рис. 25. Последовательные этапы окостенения (А) и окостенение кисти руки с возрастом (Б) (по рентгеновским снимкам): 1 — начало окостенения в диафизе; 2 — средняя часть диафиза полностью состоит из костной ткани, по краям плотной, в середине губчатой; 3 — начало образования по­лости в диафизе; 4 — появление очагов окостенения в эпифизах; 5,6 — между диафи-зом и эпифизами — хрящевая прокладка (а);

Череп растет очень неравномерно. Роднички закрываются в 1—2 года, а черепные швы сращиваются к четырем годам. В возрасте 7 — 8 лет размер мозгового черепа отстает на 10 %, а окружность головы на 2 см меньше, чем у взрослого.

Лицевой череп растет долго. По мере появления сначала молочных, а потом всех постоянных зубов растут нижняя и верхняя челюсти. Начиная с 14 лет складываются характерные индивидуальные черты лица. Кости разных отделов скелета окостеневают в разное время. Окончательное окостенение скелета у женщин завершается в 17—21 год, у мужчин — в 19—25 лет. В целом скелет детей и подростков характе­ризуется высокой эластичностью, что предрасполагает его к развитию деформаций при нарушении гигиенических норм. Для правильного развития скелета детей и подростков особое значение имеет полно­ценное и богатое витаминами питание, а также ультрафиолетовое облучение. Несоблюдение этих требований может приводить к появ­лению рахита — заболевания, которое выражается в задержке роста и деформациях различных частей скелета: искривлении рук, ног, де­формации черепа, грудной клетки и позвоночника.

Профилактика деформаций опорно-двигательного аппарата. Профилактика деформаций связана не только с правильным развитием костной ткани,

Рис. 26. Позвоночный столб:

А — вид спереди: I— шейные позвонки; II— груд­ные позвонки; ///— поясничные позвонки; TV — крестец; V— копчик; Б — вид сбоку: 1 — шейный лордоз; 2 — грудной кифоз; 3 — поясничный лор­доз; 4 — крестцовый кифоз

но и с состоянием мышц, что определяет нормальную осан­ку и форму стопы. Если смотреть на позвоночник человека сбоку, то можно заметить четыре изгиба (рис. 26): два направления выпуклостью вперед — лор­дозы (шейный и поясничный) и два — выпуклостью назад — кифозы (грудной и крестцовый). Лордозы и кифозы имеют большое значение для смягчения ударов и сотрясений тела, сопровождающих бег, ходьбу, прыжки и другие движения.

Позвоночник новорожденного отличается отсутствием каких-либо изгибов и характеризуется гибкостью. К 3—4 годам он приобретает все четы­ре изгиба, которые наблюдаются у взрослого. В 3 месяца появляется шейный лордоз, в 6 — грудной кифоз, к 1-му году — поясничный лордоз и последним формируется крестцовый кифоз, однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы его слабо фик­сированы, что легко приводит к его искривлениям в неблагоприятных условиях развития.

Осанка — привычное положение тела человека в покое и при дви­жении (ходьба, стояние, сидение, работа). Формирование осанки связано с образованием и закреплением условных рефлексов позы (навыков) и происходит с раннего детства. Нормальной считается осанка, которая наиболее благоприятна для функционирования как двигательного аппарата, так и всего организма.

Правильная осанка (рис. 27) характеризуется нормальным поло­жением позвоночника с его умеренными изгибами вперед в области шейных и поясничных позвонков и симметричным расположением плеч и лопаток, прямым держанием головы, прямыми ногами без уплощения стопы. При правильной осанке наблюдается оптимальное положение центра тяжести тела и нормальное функционирование всех органов и систем организма.

Чтобы не смещался центр тяжести, не нарушалась осанка и не происходило искривление позвоночника, приводящее к изменению

Рис. 27. Типы осанки: 1 — нормальная; 2 — сутулая; 3 — лордотическая; 4 — кифотическая; 5 — сколиоз

правильного положения таза и его размеров, девочкам противопока­зано ношение обуви на высоких каблуках.

Искривление позвоночника не только обезображивает фигуру, но и затрудняет работу внутренних органов (сердца, легких, желудочно-кишечного тракта), что приводит к большой затрате сил и быстрому переутомлению как в покое, так и при движении.

Выделяют три основных вида таких искривлений:

• сутулость и кифоз — увеличение естественного изгиба грудного отдела позвоночника назад;

• лордоз — увеличение естественного изгиба поясничного отдела вперед;

• сколиоз — боковое искривление позвоночника.

Для формирования нормальной осанки кроме мебели (стол, стул) большое значение имеют систематические физические упражнения, развивающие двигательный аппарат детей, повышая силу и выносли­вость мышц.

На формирование осанки сильно влияет форма стопы. При нор­мальной ее форме нога опирается на наружный продольный свод, а внутренний поперечный свод служит рессорой, обеспечивающей эластичность походки. Если мышцы, поддерживающие свод стопы, ослабевают, вся нагрузка ложится на связки, которые, растягиваясь, опускают стопу, т.е. делают ее плоской. При плоскостопии наруша­ется опорная функция нижних конечностей, ухудшается их крово­ снабжение, отчего появляются боли, а иногда и судороги в ногах. Люди, страдающие плоскостопием, при ходьбе сильно размахивают руками, топают, подгибают ноги в коленях, походка их напряженная, неуклюжая.

Плоскостопие — это деформация стопы при частичном или пол­ном опущении продольного или поперечного свода (рис. 28). Оно чаще бывает приобретенным, реже — врожденным. Приобретенное плос­костопие развивается постепенно как результат чрезмерных нагрузок на мышцы, связки и кости стопы и является следствием ношения тяжестей и несоблюдения гигиенических требований к обуви (ноше­ние валяной обуви и обуви на твердой подошве).

По форме и выраженности сводов различают стопу нормальную, уплощенную и плоскую. Если у нормальной стопы с высоким сводом опорная поверхность занимает не более 1/3 поперечника стопы, то при плоскостопии стопа соприкасается с полом (землей) почти все­ми своими точками и, следовательно, не имеет внутренней выемки. При этом сдавливаются сосуды и нервы свода стопы, что нарушает кровообращение и вызывает боли при ходьбе.

Для профилактики плоскостопия следует соблюдать:

1. Правильную походку без лишнего разведения стоп, при которой нагрузка приходится на пятку, первый и пятый пальцы, а внутренний свод не опускается.

2. Ходьбу босиком по неровной, но мягкой поверхности (рыхлая почва, песок) для укрепления мышц, поддерживающих свод стопы.

3. Ношение обуви, отвечающей гигиеническим требованиям: со­ответствие размеру, широкие носок и каблук высотой 2 — 3 см, элас­тичная подошва, стелька-супинатор, поддержание нормальной тем­пературы и влажности стопы.

4. Физические упражнения (ходьба на носках, пятках, внутреннем и внешнем краях стопы и т.д.), игры в волейбол и футбол.

5. Ежедневные прохладные или контрастные ножные ванны, мас­саж.

Требования к школьной мебели и рассаживанию детей в классе.

При правильной посадке ученика за столом создаются оптимальные условия для работы: нормальное зрительное восприятие, свободное дыхание, нормальное кровообращение.

Статическая нагрузка возрастает, если ученик сидит за партой неправильной конструкции или не отвечающей своими размерами его росту и пропорциям тела. Правильная поза за столом снимает статическую нагрузку с опорно-двигательного аппарата школьника.

Одно из основных требований к мебели — соответствие ее размеров росту и пропорциям тела. Наименее утомительная поза характеризу­ется наклоном головы и верхней части туловища вперед (рис. 29). Рассматриваемые предметы находятся от глаз на расстоянии длины предплечья и кисти с вытянутыми пальцами. Плечевой пояс сохраня­ет горизонтальное положение, предплечья и кисти рук свободно лежат на поверхности стола, между туловищем и краем стола должно быть расстояние 3 — 5 см. Бедра по отношению к корпусу должны быть под прямым углом, а оптимальная глубина сиденья должна составлять 3/4 длины бедра.

О правильной позе детям следует постоянно напоминать как в школе, так и дома, так как выработка правильной позы связана с необходимостью прочного закрепления условного рефлекса правиль­ной осанки. Мебель должна соответствовать антропометрическим данным нормально развитых детей, что легло в основу государствен­ных стандартов на основные виды школьной мебели. Согласно этим стандартам, каждой группе роста соответствует своя группа мебели (табл. 4).

Учащиеся одного класса, как правило, относятся к трем ростовым группам. В связи с этим в каждом классе необходимо ставить мебель трех размеров, обеспечивая каждому ученику рабочее место в соот­ветствии с его ростом. Если возникает затруднение с подбором мебе­ли, лучше посадить школьника за больший стол, ибо жалобы на не­удобство и резкие нарушения поз возникают у школьников при ис­пользовании мебели меньшего размера.

1 2 3

Рис. 29. Положение тела ребенка при сидении: 1 — правильное; 2,3— неправильное

Таблица 4. Группы роста детей, группы мебели и цвет маркировки

№ мебели по ГОСТ 11015-93, 11016-93	Рост детей, см	Высота крышки стола над полом,см	Высота переднего края сидения над полом,см	Маркировка мебели
1	До 115	46	26	Оранжевый
2	115-130	52	30	Фиолетовый
3	130-145	58	34__,	Желтый
4	145-160	64	38	Красный
5	160-175	70	42	Зеленый
6	Свыше 175	76	46	Голубой

Мебель меньших размеров ставится ближе к классной доске. Если возникает необходимость поставить мебель больших размеров вперед, то это возможно только в крайних рядах (у окна и у стены).

В учебных помещениях обычной прямоугольной конфигурации со­блюдаются следующие расстояния: от боковых стен до края парты — 0,5 м, от задней стены до последних парт — 0,65 м, от классной доски до первой парты - 2,0 м, между рядами - 0,6 м. При расстановке мебели в 4 ряда в классных комнатах квадратной конфигурации рас­стояние парт до доски должно быть не менее 2,5 м.

Трех-, четырехрядное или иное расположение столов в классе не строго обязательное и может быть изменено учителем с целью повы­шения эффективности учебного процесса, но при том, что не постра­дают условия учебной работы:

• освещенность (яркость) рабочего места;

ДОСКА-ЭКРАН

Рис. 30. Количество теряемой информации (%) в зависимости от угла зоны просмотра доски (экрана) в градусах

расстояние учащихся до доски;

• поза учащихся во время учебной работы;

• угол зоны просмотра доски (экрана) и угловой размер объекта различения (рис. 30);

• температурный режим для большинства учащихся.

Рабочие места за первыми и вторыми столами отводятся для детей с нарушениями слуха и зрения, наиболее удаленные от окон — для школьников с ревматическими и частыми простудными заболевани­ями. Учащихся, сидящих в крайних рядах у окна и стены, меняют местами с целью обеспечения оптимальных условий зрительной ра­боты и исключения асимметричного наклона головы в сторону клас­сной доски. Частота пересадок учащихся зависит от времени года (условий освещения) и наполняемости класса. Передние боковые и задние столы занимают в последнюю очередь.