Опорно-двигательная система

Скелет

Выполняет механические функции, связанные с опорой, движением и защитой внутренних органов. Метаболические функции связаны с участием в минеральном обмене веществ. Кроветворная функция связана с гемопоэзом, образованием клеток крови.

Костная ткань. В состав костной ткани входят органические (оссеин и оссеомукоид) и неорганические вещества (соли кальция, фосфора, железа, магния). Органические вещества придают эластичность. Если их сжечь, кость рассыпается на небольшие твердые частички. Неорганические придают твердость, если удалить неорганические вещества выдерживанием кости в кислоте, то кость становится эластичной и ее можно будет завязать в узел.

Рис. 182. Строение кости:   1 — надкостница; 2 — остеон; 3 — остеоциты; 4 — губчатое вещество; 5 — кровеносные сосуды в гаверсовом канале.

Костная ткань представлена клетками костной ткани — остеоцитами и межклеточным веществом. Структурным элементом является остеон — система костных пластинок, концентрическими кругами располагающиеся вокруг гаверсовых каналов, содержащих нервы и сосуды. Между ними — вставочные пластинки. Остеоны образуют перекладины, если перекладины расположены плотно, то образуется компактное вещество, если рыхло — губчатое вещество.

Рис. 183. Строение трубчатой кости:   1 — эпифиз; 2 — апофиз; 3 — метафиз; 4 — надкостница; 5 — желтый костный мозг; 6 — диафиз.

Строение и виды костей (рис. 182). Трубчатая кость покрыта надкостницей, суставные поверхности — хрящом. Надкостница выполняет защитную, трофическую (содержит кровеносные сосуды и нервы) и костеобразовательную функции. С внутренней стороны надкостницы находятся остеобласты, обеспечивающие рост кости в толщину. На границе с костной полостью находятся остеокласты — клетки-разрушительницы костной ткани. Головки костей, покрытые хрящом, называются эпифизами, места прикрепления сухожилий — апофизы, тело кости — диафиз, участок между эпифизом и диафизом — метафиз (рис. 183). В метафизе имеется прослойка клеток, за деления которых происходит рост кости в длину. Рост костей прекращается к 23-25 годам у мужчин, к 18 — 20 годам у женщин. Эпифизы состоят из губчатого вещества, в ячейках — красный костный мозг. Внутри диафиза канал с желтым костным мозгом.

Виды костей. Различают четыре группы костей: трубчатые (длинные — плечевая, короткие — фаланги пальцев), губчатые (длинные — ребра, короткие — кости запястья), плоские (лопатки), смешанные (основание черепа).

Рис. 184. Соединения костей:   1 — сустав; 2 — фиброзное соединение; 3 — полусустав; 4 — хрящевое соединение; 5 — швы.

Соединение костей (рис. 184). Делят на две основные группы: непрерывные и прерывистые. Непрерывные могут быть трех видов — соединение с помощью соединительной ткани — фиброзное соединение (роднички в черепе новорожденного), с помощью хрящевой ткани (межпозвоночные диски), костные сращения (кости черепа). В прерывистых (суставах) различают суставные поверхности, суставную сумку, суставную полость с синовиальной жидкостью. Давление в них отрицательное. Различают полусуставы — соединения, имеющие в толще хряща щелевидную полость (лобковое сращение).

Рис. 185. Череп человека.   1 — лобная кость; 2 — теменные кости; 3 — затылочная кость; 4 — височные кости; 5 — носовые кости; 6 — верхнечелюстная кость; 7 —скуловая кость, 8 — нижнечелюстная кость.

Отделы скелета. Скелет человека насчитывает более 200 костей и состоит из черепа, скелета туловища (позвоночный столб и грудная клетка), скелета конечностей (скелет поясов и скелет свободных верхних и нижних конечностей). Череп (рис. 185) включает 23 кости. В состав мозгового отдела входят парные кости — височные и теменные — и непарные кости — лобная, затылочная, клиновидная и решетчатая. Затылочная кость имеет большое затылочное отверстие. В состав лицевого черепа входят парные и непарные кости. Парные — верхнечелюстные, носовые, нижние носовые раковины, скуловые, слезные, небные. Непарные кости — сошник, нижняя челюсть, подъязычная.

Скелет туловища состоит из скелета позвоночника и скелета грудной клетки. Позвоночный столб (рис. 186) состоит из 33-34 позвонков, которые образуют пять отделов. Шейный — из 7 позвонков, грудной — из 12, поясничный — из 5, крестцовый — из 5 слившихся, копчик из 4-5 сросшихся позвонков.

Рис. 187. Скелет грудной клетки

Рис. 186. Скелет позвоночника.

Рис. 188. Скелет конечностей

Скелет грудной клетки (рис. 187) образуется грудными позвонками, ребрами и грудиной. Первые семь пар ребер называются истинными, переходят в реберные хрящи, соединенные с грудиной. Следующие три пары — ложные ребра, их реберные хрящи соединены не с грудиной, а с выше лежащим ребром; две последние пары ребер — блуждающие. В грудине различают рукоятку, тело и мечевидный отросток.

Скелет верхней конечности (рис. 188) состоит из скелета свободной верхней конечности: плечевой кости, костей предплечья — локтевой и лучевой, запястья (8 косточек), пясти и фаланг пальцев.

Скелета плечевого пояса — из парных лопаток и ключиц.

Скелет тазового пояса состоит из двух тазовых костей, каждая образовалась при сращении трех костей — подвздошной, седалищной и лобковой.

Скелет нижней конечности состоит из и скелета свободной нижней конечности — бедренной кости, костей голени (большой и малой берцовой), костей стопы (предплюсна — 7 костей, плюсна и фаланги пальцев). В связи с прямохождением стопа человека имеет сводчатую форму, крупные пяточные кости. Нижние конечности массивнее верхних, таз расширенный, чашевидный. S-образный позвоночник имеет изгибы — два лордоза (изгибы, направленные вперед — шейный и поясничный) и два кифоза (изгибы, направленные назад — грудной и крестцовый). Грудная клетка расширена в стороны, верхние конечности имеют шаровидные суставные головки в плечевых костях и ключицы. В связи с трудовой деятельностью и развитием речи сформировалась рука с противопоставленным большим пальцем, увеличился мозговой отдел черепа и появился подбородок.

Рис. 189. Строение мышцы. А — одноглавая мышца, Б — двуглавая.   1 — головка; 2 — брюшко.

23.2. Мышцы.

У взрослого человека составляют 40% от массы тела, насчитывается около 600 скелетных мышц. В мышце (рис. 189) различают утолщенную среднюю часть — брюшко, прикрепляется мышца с помощью сухожильной головки к неподвижной части скелета, сухожилием хвоста — к подвижной части скелета.

Мышцы и группы мышц окружены соединительнотканными оболочками — фасцией. К мышце походят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Форма мышц разнообразна: различают длинные, короткие, широкие, двуглавые, трехглавые и другие. Мышцы антагонисты обеспечивают движение в суставах (сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращатели). Мышцы, выполняющие движение в одном направлении — синергисты.

Скелетные мышцы образованы поперечно-полосатой мышечной тканью.Скелетное мышечное волокно (рис. 190) имеет форму цилиндра длиной до 40 мм, диаметром до 0,1 мм. Снаружи покрыты сарколеммой, цитоплазма называется саркоплазмой. В ней очень много митохондрий и сеть внутренних мембран — саркоплазматический ретикулум, содержащий Са²⁺. Вдоль мышечного волокна тянется в среднем 2500 миофибрилл. Миофибриллы содержат белковые нити двух типов, из актина — тонкие и из миозина — толстые (рис. 191). Когда происходит сокращении миофибриллы, сами нити не укорачиваются, актиновые нити вдвигаются между миозиновыми. Это представление получило название теории зубчатого колеса. Саркомер способен сокращаться на 30% от своей длины.

Рис. 191. Строение саркомера.

Рис. 190. Строение мышечного волокна:   1 — сарколемма; 2 — саркоплазматический ретикулум; 3 — миофибриллы.

Основные группы мышц:

© мышцы туловища: трапециевидная, широчайшая мышца спины, большая грудная, наружные и внутренние межреберные, диафрагма;

© мышцы верхней конечности: дельтовидная, двуглавая, трехглавая, мышцы предплечья, кисти;

© мышцы нижней конечности: ягодичная, четырехглавая мышца бедра, портняжная, икроножная, мышцы стопы;

© Мышцы головы: мимические (надчерепная, мышца «гордецов», круговые мышцы глаз и рта, мышца смеха), жевательные — прикрепляются к нижней челюсти по четыре с каждой стороны.

Рис. 192. Работа мышц.   Сокращается двуглавая мышца — сгибатель, расслабляется трехглавая мышца — разгибатель.

Работа мышц. Утомление. Мышечные волокна изолированы от соседних, при этом они сокращаются по принципу "все или ничего", т.е. волокно сокращается с максимальной для него силой, если возбуждение достигло порогового уровня. Сила и степень сокращения зависит от числа сократившихся волокон.

При сгибании руки в локтевом суставе, (рис. 192) возбуждение к двуглавой мышце идет от моторной зоны лобной доли больших полушарий, передается с помощью нисходящих путей на соответствующие сегменты спинного мозга, затем по двигательным нейронам на нервно-мышечные соединения и происходит сокращение

мышцы-сгибателя. При этом происходит торможение двигательных нейронов мышцы-разгибателя, и трехглавая мышца расслабляется. Медиатор, вызывающий сокращение скелетной мускулатуры — ацетилхолин.

Различают динамическую работу мышц, когда сокращение чередуется с расслаблением, и статическую работу, например, при удержании груза в одном положении. Статическая приводит к более быстрому утомлению. Утомление — временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы. Ведущую роль в утомлении играет не усталость самих мышц, а утомление двигательных нейронов. Установлено, что для более быстрого восстановления работоспособности более благоприятен не полный покой, а интенсивная работа другой группы мышц. Иван Михайлович Сеченов назвал это "активным отдыхом". Он же изучал зависимость утомления от ритма и нагрузки и заложил основы науки — гигиены труда. Для достижения максимального объема мышечной работы необходимо подобрать оптимальный ритм и нагрузку.

Глава 24. Кровь