Остеология. Опорно-двигательный аппарат. Очерк развития скелета
Нормальная анатомия человека Сапин М. Р., Билич Г. Л.
Глава 2. Опорно-двигательный аппарат
Учение о костях (остеология)
Краткий очерк развития скелета
Череп
- Мозговой отдел черепа
- Череп как единое целое
- Череп новорожденного и возрастные особенности строения черепа
- Кости черепа человека. Наименования костей на латыни
Кости конечностей
- Кости верхней конечности
- Кости пояса верхних конечностей
- Кости свободной части верхней конечности
- Кости нижней конечности
- Кости пояса нижних конечностей
- Кости свободной части нижней конечности
- Кости позвоночника, грудной клетки, верхней и нижней конечности. Наименования на латыни
ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, у которого различают пассивную и активную части. К пассивной части относят кости и их соединения, от которых зависит характер движений частей тела, но сами они выполнять движения не могут. Активную часть составляют скелетные мышцы, которые обладают способностью к сокращению и приводят в движение кости скелета (костные рычаги).
Вертикальное положение тела человека определяет строение всех отделов скелета: позвоночника, черепа и конечностей. Позвоночник принимает на себя тяжесть головы, туловища и верхних конечностей и опирается на тазовые кости. Изгибы позвоночника создают наиболее благоприятные условия для поддержания вертикального положения тела, а также для выполнения рессорных, пружинящих функций при ходьбе и беге.
Нижние конечности целиком принимают на себя функции передвижения, поэтому они имеют более массивный скелет, крупные и устойчивые суставы и сводчатую стопу. Пружинящие своды стопы распределяют тяжесть тела, уменьшают сотрясения и толчки при ходьбе. Мышцы нижней конечности обладают большей силой, но вместе с тем и меньшим разнообразием в своем строении, чем мышцы верхней конечности. Рука человека более подвижна, что обеспечивается длинными ключицами, положением лопаток, формой грудной клетки, строением плечевого и других суставов верхних конечностей. Благодаря ключице верхняя конечность отставлена от грудной клетки, в результате чего рука приобрела значительную свободу в своих движениях.
Суставные поверхности лопатки и плечевой кости обеспечивают большую свободу, разнообразие и размах движений верхних конечностей. Мускулатура верхних конечностей функционально более развита. Подвижная кисть человека имеет особое значении для трудовых функций. Значительные отличия в строении черепа также связаны с вертикальным положением тела, с речевыми функциями. Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым. Уменьшение размеров лицевого отдела черепа связано с относительно небольшими размерами нижней челюсти и других его костей.
УЧЕНИЕ О КОСТЯХ (ОСТЕОЛОГИЯ)
Скелет (от греч. skeleton – высушенный) представляет собой комплекс костей, выполняющих опорную, защитную, локомоторную функции (рис. 40).
Рис. 40. Скелет человека, вид спереди: 1 – череп; 2 – позвоночный столб; 3 – ключица; 4 – ребро; 5 – грудина; 6 – плечевая кость; 7 – лучевая кость; 8 – локтевая кость; 9 – кости запястья; 10 – пястные кости; 11 – фаланги пальцев кисти; 12 – подвздошная кость; 13 – крестец; 14 – лобковая кость; 15 – седалищная кость; 16 – бедренная кость; 17 – надколенник; 18 – большеберцовая кость; 19 – малоберцовая кость; 20 – кости предплюсны; 21 – плюсневые кости; 22 – фаланги пальцев стопы
В состав скелета входит более 200 костей, из них 33–34 непарные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и добавочный. К осевому скелету относится позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к добавочному – кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет образует вместилища для жизненно важных органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале – спинной мозг, в грудной клетке – сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза – мочеполовые органы. Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д. В костной ткани содержится около 33% органических веществ (коллаген, гликопротеиды и др.) и 67% неорганических соединений. Кости выдерживают сжатие 10 кг/мм2 (аналогично чугуну). А предел прочности, например, ребер на излом 110 кг/см2 .
Кость, как орган, снаружи, кроме суставных поверхностей, покрыта надкостницей, представляющей собой прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами, нервами (рис. 41).
Рис. 41. Надкостница трубчатой кости: 1 – надкостница; 2 – компакт ное вещество; 3 – костномозговая полость
Надкостница прочно сращена с костью при помощи прободающих волокон, проникающих вглубь кости. Наружный слой надкостницы – волокнистый, внутренний – остеогенный (кос те образующий), прилежит непосредственно к костной ткани. У кости, в зависимости от расположения костных пластинок, раз ли чают плотное (компактное) и губчатое костное вещество (трабекулярная кость).
В компактном веществе костные пластинки располагаются в определенном порядке, образуя сложные системы – остеоны. Остеон – это структурная единица кости. Он состоит из 5–20 цилиндрических пластинок, вставленных одна в другую. В центре каждого остеона проходит центральный канал (гаверсов) (рис. 42).
Рис. 42. Схема строения остеона: 1 – центральный канал (канал остеона); 2 – пластинки остеона; 3 – костная клетка (остеоцит)
Диаметр остеона 0,3–0,4 мм. Между остеонами залегают интерстициальные (вставочные, промежуточные) пластинки, кнаружи от них находятся наружные окружающие (генеральные) пластинки, кнутри – внутренние окружающие (генеральные) пластинки (рис. 43).
Губчастое костное вещество состоит из тонких костных пластинок и перекладин (трабекул), перекрещивающихся между собой и образующих множество ячеек. Направление перекладин совпадает с кривыми сжатия и расслабления, образуя сводчатые конструкции (рис. 44).
Рис. 44. Расположение костных перекладин в губчатом веществе (по линиям сжатия и растяжения): 1 – линии сжатия (давления); 2 – линии растяжения
Такое расположение костных трабекул под углом друг к другу обеспечивает равномерную передачу давления или тяги мышц на кость. Кости отличаются друг от друга по форме и выполняемой функции (рис. 45).
У трубчатой кости различают ее удлиненную среднюю часть – тело кости, или диафиз, обычно цилиндрической или близкой к трехгранной формы, и утолщенные концы – эпифизы. На них располагаются суставные поверхности, покрытые суставным хрящом, служащие для соединения с соседними костями. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. Среди трубчатых костей выделяют длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из толстой компактной кости, эпифизы – из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной (рис. 46).
Губчатые кости состоят из губчатого костного вещества, покрытого тонким слоем компактного. К этим костям также следует отнести кости, развивающиеся в сухожилиях, сесамовидные (например, гороховидная, надколенник). Такие кости располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью.
Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, выполняют функции защиты (кости крыши черепа, грудина).
Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертания и происхождение, например, позвонки, кости основания черепа.
Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, некоторые кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, верхнечелюстная. Внутри костей в костномозговых полостях и в ячейках губчатого вещества, выстланных эндостом (слоем плоских остеогенных клеток, лежащих на тонкой соединительнотканной пластинке), находится костный мозг. Во внутриутробном периоде у новорожденных во всех костных полостях находится красный костный мозг, он выполняет кроветворную и защитную функции. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья подвздошных костей), в губчатых костях и эпифизах трубчатых костей. В диафизах, в костно-мозговых полостях, находится желтый костный мозг.
Рис. 46. Взаимоотношение компактного (1) и губчатого (2) веществ проксимального и дистального эпифизов бедренной кости
Форма и рельеф костей зависят от характера прикрепления мышц. Так, если мышца прикрепляется к кости с помощью сухожилий, то в этой области формируется бугор, отросток, если вплетается в надкостницу широким мышечным пластом, то углубление. В местах прохождения сосудов на костях имеются борозды. Через каналы, щели, канальцы различной величины проходят сосуды и нервы. На поверхности кости имеется много мелких питательных отверстий, через которые внутрь кости проходят сосуды.
КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ СКЕЛЕТА
В онтогенезе у человека большинство костей последовательно проходят три стадии: перепончатую, хрящевую и костную. Минуют хрящевую стадию покровные кости (кости свода черепа, лица, часть ключицы). При развитии покровных костей в том участке соединительной ткани, где образуется будущая кость, появляется одна или несколько точек окостенения (эндесмальное окостенение), которые интенсивно разрастаются в разные стороны.
Кости туловища, конечностей и основания черепа развиваются из хрящевых зачатков, похожих по форме на будущую кость. В своем развитии кости конечностей проходят перепончатую (соединительнотканную), хрящевую и костную стадии. Во внутреннем слое по крывающей хрящ надхрящницы примерно на середине диафиза появляются остеобласты (перихондральное окостенение). Постепенно надхрящница превращается в надкостницу, образующую новые остеобласты. Таким образом строится костная пластинка на поверхности хряща. Рост кости в толщину за счет надкостницы называется периостальным способом образования костной ткани (периостальное окостенение). Вместе с тем происходит и эндохондральное окостенение. При этом костная ткань образуется внутри хряща. Из надкостницы в хрящ врастают кровеносные сосуды и соединительная ткань, хрящ начинает разрушаться. Часть клеток соединительной ткани превращается в остеобласты, которые разрастаются в виде тяжей, формирующих в глубине хряща губчатое костное вещество. Диафизы окостеневают еще во внутриутробном периоде (первичные точки окостенения). После рождения в хрящевых эпифизах появляются 1–3 вторичные точки окостенения, которые увеличиваются в размерах, хрящ изнутри разрушается, а на его месте эндохондрально образуется костная ткань. Хрящ сохраняется в виде тонкой пластинки лишь в области будущей суставной поверхности кости – суставной хрящ, и хрящевой прослойки между эпифизом и диафизом – эпифизарный хрящ. За счет эпифизарного хряща трубчатая кость растет в длину до 16–24 лет, когда эпифизарный хрящ полностью заменяется костной тканью: эпифиз срастается с диафизом.
Губчатые кости окостеневают аналогично эпифизам. В них, наряду с основными (первичными, вторичными), образуются добавочные точки окостенения, которые постепенно сливаются с основными. В толще диафиза трубчатых костей эндохондрально образовавшаяся костная ткань рассасывается, в результате чего формируется костномозговая полость. В нее прорастают клетки эмбриональной соединительной ткани (мезенхимы), из них развивается красный костный мозг.