Строение и функции костей

Скелет (от греч. sceletos – высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, различных по форме и величине. Функции скелета: опорная, защитная, участие в обмене минеральных веществ, кроветворная. Скелет состоит из порядка 206 костей, масса которых 5-6 кг, что составляет 10-15 % от массы тела. Каждая кость как орган состоит из всех видов тканей, главной из которых является костная ткань, разно­видность соединительной ткани. Химический состав кости: вода – 50 %, органические вещества (оссеин) – 28 %, неорганические вещества (соли Са, Р, Мg) – 22 %. Эластичность и упругость кости зависят от ее органических веществ, а твердость – от минеральных. По твердости и упругости кость можно сравнить с медью, бронзой, чугуном. Если кость поместить в кислоту, то после растворения солей кальция и фосфора плечевую кость и ребро можно завязать узлом. Если кость обжечь в огне, то сгоревшие органические вещества лишат ее эластичности, такая кость становится хрупкой и от удара легко раскалывается.

При недостатке витамина Д в растущем организме нарушается минерализация костей, и они становятся гибкими, легко искривляются (рахит). У пожилых людей доля минеральных веществ возрастает, а органических уменьшается, кости становятся хрупкими, при переломах плохо срастаются.

У каждой кости выделяют компактное (плотное) и губчатое вещество. Компактное вещество образует толстый слой. Остеоны (структурные единицы костной ткани, включающие в себя клетки костной ткани и межклеточное вещество) в нем тесно прилегают друг к другу. В губчатом веществе остеоны образуют костные перекладины (балки), в ячейках между которыми находится красный костный мозг. Снаружи кость покрыта надкостницей, через которую проходят сосуды и нервы и за счет которой кость растет в толщину.

Виды костей:

- трубчатые длинные (бедренная, плечевая, кости предплечья и голени) и короткие (фаланги пальцев);

- губчатые (тела позвонков, кости запястья, надколенник);

- плоские (грудина, кости плечевого и тазового поясов);

- воздухоносные (верхняя челюсть, кости черепа);

- смешанные.

Трубчатые кости состоят из средней части, или тела, и двух концов – головок. В головках (эпифизах) преимущественно губчатое вещество, в диафизах – полости, заполненные желтым костным мозгом. В период роста кости между телом и головкой имеется слой хряща (зона роста), за счет деления которого происходит рост кости в длину. После замещения хряща костной тканью (закрытие зон роста) рост кости в длину прекращается.

Губчатые кости состоят преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного.

Плоские кости формируют защитные стенки для внутренних органов и служат местом прикрепления мышц, состоят из двух пластинок компактного вещества, между которыми расположено губчатое вещество.

Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом.

Смешанные кости состоят из нескольких частей, имеющих различное строение. Например, позвонки, тела которых образованы губчатыми костями, а отростки и дуги – плоскими.

У новорожденных костная ткань еще во многих местах не заменила хрящевую. В течение 1-го года жизни кости растут медленно, от 1 года до 7 лет рост костей ускоряется в длину и толщину. После 11 лет кости вновь начинают быстро расти. В пожилом и старческом возрасте компактное вещество в диафизах трубчатых костей становится тоньше.

На рост и развитие костей оказывают влияние социальные факторы, в частности, правильное питание. Любой дефицит питательных веществ, солей, нарушение обменных процессов, влияющих на синтез белка, отражается на росте костей.

Изменение костной ткани происходит под влиянием физических нагрузок. При высоких механических нагрузках кости приобретают большую массивность. Статические и динамические нагрузки вызывают увеличение доли компактного вещества, кости становятся прочнее. Правильно дозированная физическая нагрузка замедляет процессы старения костей.

Соединение костей

В теле человека кости скелета посредством различных видов соединений объединены в общую функциональную систему – пассивную часть опорно-двигательного аппарата. Все соединения костей можно разделить на три типа.

Непрерывные (неподвижные) соединения – соединение с помощью соединительной ткани, с помощью хрящевой ткани и костное сращение (швы черепа). Непрерывные соединения характеризуются большой прочностью и малой подвижностью.

Полусуставы – в хрящевой прослойке между костями полость, которая увеличивает подвижность соединения (соединения позвонков хрящевыми дисками, соединения ребер с грудиной).

Подвижные соединения или суставы – суставные поверхности костей, покрытых гиалиновым хрящем, суставная полость, заполненная жидкостью, и суставная капсула, которая образует замкнутый мешок. Капсула состоит из двух оболочек: фиброзной (соединительная ткань) и синовиальной, которая вырабатывает и всасывает синовиальную жидкость. В полости некоторых суставов имеется суставной диск – мениск, который сглаживает суставные поверхности костей. Снаружи сустав покрыт связками, мышцами, которые укрепляют суставы.

Виды суставов:

- простые суставы (из 2 костей);

- сложные суставы (3 кости и более);

- двухкамерные суставы (в полости имеются диски или мениски);

- комбинированные суставы (обособленные, но функционирующие вместе) – челюсть.

По форме суставных поверхностей различают суставы:

- плоские (между костями запястья);

- цилиндрические (между фалангами пальцев);

- эллиптические (между кистью и предплечьем);

- шаровидные (между лопаткой и плечевой костью, тазом и бедренной костью). Это наиболее подвижные суставы.

Движения в суставах: сгибание и разгибание, отведение и приведение (движение в стороны и обратно), вращение, супинация и пронация – вращение внутрь и наружу.

Отделы скелета

Череп. Различают мозговой и лицевой отделы черепа. К мозговому отделу относятся: лобная, две теменные, затылочная, две височные, основная. Кости соединяются с помощью швов (неподвижное соединение) зубчатых, чешуйчатых, простых.

Кости лицевого отдела черепа: нижняя челюсть, 2 носовые, 2 скуловые, 2 слезные, сошник (участвует в образовании носовой перегородки), 2 небные и нижняя носовая раковина.

Полости черепа: 2 глазницы, носовая полость, ротовая полость. В черепе новорожденных имеется большой и малый роднички, закрытые соединительной тканью.

Позвоночник.Позвоночник состоит из 32-34 позвонков: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4-5 копчиковых. Длина позвоночника 60-75 см. Имеется два изгиба вперед (шейный и поясничный) – это лордозы. Имеется два изгиба назад – (грудной и крестцовый) – кифозы. Возможны патологические изгибы, например, сколиоз – изгиб в сторону. Изгибы позвоночника начинают форми­роваться с 3-4 месяцев, когда ребенок начинает держать голову (шейный лордоз), с 4-6 месяцев, когда ребенок начинает сидеть формируется грудной кифоз, в 9-12 месяцев, когда начинает ходить, – поясничный лордоз, одновременно с ним крестцовый кифоз Окончательное формирование позвоночника завершается к подростковому возрасту.

Межпозвонковые диски у детей толще, чем у взрослых. С возрастом они становятся тоньше, менее эластичны. У пожилых людей длина позвоночника уменьшается на 3-7 см, снижаются рессорные свойства позвоночника, его подвижность и крепость.

Первый шейный позвонок (атлант), соединяется с черепом, второй шейный позвонок– осевой, образует с атлантом подвижный сустав, поэтому голова крутится. Позвонки соединяются межпозвонковыми хрящевыми дисками, суставами и связками. У позвоночника только крестцовый отдел неподвижный, остальные его отделы обладают различной степенью подвижности, наиболее подвижен шейный отдел, наименее – грудной.

У позвоночного столба при действии на него скелетных мышц возможны движения в различных направлениях. Это сгибания (наклоны вперед) и разгибания (выпрямление), отведение и приведение (наклоны в сторону), скручивание (вращение) и круговые движения.

Грудная клеткасостоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер и грудины. Она имеет коническую форму, верхнее и нижнее отверстие. Ребра, которые крепятся к грудине, называются истинными (7 пар); 3 пары ложных ребер образуют реберную дугу, 2 пары – это колеблющиеся ребра, они образуют заднюю стенку грудной клетки. Грудная клетки может быть цилиндрической формы или более плоской.

Кости верхней конечности.Кости плечевого пояса – лопатка и ключица. Кости свободной верхней конечности: плечевая кость, предплечье – лучевая и локтевая кости, кисть (запястье, пястье и фаланги пальцев). Фаланги пальцев состоят из 3 косточек, большой палец – из 2. Суставы: грудино-ключичный сустав, ключично-акромиальный, плечевой, локтевой, лучелоктевой, лучезапястный, межзапястный, запястно-пястный, пястно-фаланговые и межфаланговые.

Кости нижней конечности.Тазовый пояс образован двумя тазовыми костями, крестцом и копчиком. Тазовая кость состоит из 3 сросшихся костей: подвздошной, седалищной и лобковой (лонной). В тазу различают 2 отдела: большой и малый таз, которые разделены тазовой линией. Большой таз служит опорой для кишечника, в малом тазу находится мочевой пузырь и половые органы. Таз женщины шире и короче, крылья подвздошных костей более развернуты, угол лобкового соединения 90 º и более, у мужчины – менее 90 º.

Кости свободной нижней конечности. Бедренная кость, затем идет голень, стопа. Стопа: предплюсна (это отдел, который состоит из 7 косточек), плюсна и фаланги пальцев. Суставы: тазобедренный, коленный, большеберцево-малоберцовый, голеностопный, межпредплюсневые, предплюсно-плюсневые, плюснофаланговые, межфаланговые. Кости стопы образуют свод, который укрепляется связками и мышцами, при их расслаблении развивается плоскостопие.

Мышцы

Активную часть опорно-двигательного аппарата составляют скелетные поперечно-полосатые мышцы.

Масса мышц составляет 30-45 % от массы тела. В организме человека более 400 мышц. Мышцы включают в себя мышечную ткань, соединительную ткань, сосуды и нервы. Мышца имеет тело, или брюшко, и концы, заканчивающиеся сухожилиями, которые крепятся к костям. Мышцы заключены в соединительно-тканные оболочки – фасции, которые изолируют мышцы друг от друга, уменьшая трение, и выполняют защитную функцию.

Во время сокращения мышц происходит укорочение мышечного брюшка, при этом мышца с помощью сухожилия тянет за собой кость, которая выполняет роль рычага. В каждом движении принимают участие несколько мышц. Мышцы, действующие совместно в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами. Мышцы, совершающие противоположно направленные движения, называются антагонистами. Например, сгибателем предплечья является двуглавая мышца, а разгибателем – трехглавая. Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц- разгибателей.

По форме мышцы могут быть разной формы:широкие (широчайшая мышца спины, трапецевидная, прямая мышца живота); веретнообразные (мышцы конечностей); одноперистые (ромбовидные мышцы спины) и двухперистые (на конечностях, на спине); двухглавая мышца, трехглавая и четырехглавые; мышцы могут быть двухбрюшные (лопаточно-подъязычная), мышцы с сухожильными перемычками (прямая мышца живота) (рис. 32).

Рис. 32. Формы мышц

По функциям мышцы делятся на сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращающие, поднимающие и опускающие.

По глубине залегания мышцы бывают поверхностные и глубокие.

По расположению (по топографии): мышцы головы (мимические, жевательные), мышцы шеи (поверхностные, глубокие, лежащие); мышцы туловища (мышцы груди, спины, живота); мышцы плечевого пояса; мышцы свободной верхней и нижней конечностей; мышцы таза.

Основными свойствами мышц являются: возбудимость, прово­димость, сократимость, рефрактерность (наличие периода полной невозбудимости).

Скелетные мышцы иннервируются соматической нервной системой. Длительное напряжение мышц, поддерживающее определенное положение тела в пространстве, носит название тонуса мышц. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Координация работы мышц, сохранение равновесия и позы тела, регуляция мышечного тонуса осуществляется при участии мозжечка.