Строение и функции костной системы человека

9.4.1. Скелет и ею значение (костная система человек а). Скелет выполняет три основные функции: опоры, движения и защиты. Структурной единицей скелета явля­ется кость. В состав скелета человека входит 206 костей, соединенных между собой при помощи связок и суставов (суставно-связочный аппарат). Различают следующие основные части скелета: скелет головы, скелет верхних и нижних конечностей и скелет туловища (рис. 61). Масса костей взрослого человека составляет у мужчин 18 % от общей массы тела, у женщин — 16 %. Опорная функция скелета связана с прикреплением к его костям мягких тканей. Функция движения связана с тем, что кости скеле­та выполняют функции рычагов, приводимых в движение с помощью мышц. Защитная функция заключается в защи­ те важных органов от механических повреждений. Она обеспечивается образованием частями скелета полостей, и которых расположены органы: головной и спинной мозг, легкие, сердце, печень и т.д.

9.4.2. Строение, химический состав и физические свойства костей. Основа кости образована костной тканью, представляющей собой разновидность соединительной ткани и состоящей из костных клеток (остеоциты) и меж­клеточного вещества. Помимо костной ткани в кости находятся кровеносные сосуды и нервы. Особенности стро­ения костной ткани обусловливают важнейшую особен­ность кости — ее механическую прочность. Например, большая берцовая кость, входящая в скелет ног, постав­ленная вертикально, способна выдержать груз почти в две тонны весом.

Важное значение для прочности костей имеет их хими­ческий состав. Они содержат минеральные и органические вещества в соотношении 2/3:1/3. Первые придают им твердость, вторые — упругость. Неорганические соедине­ния кости образованы в основном солями кальция. На поперечном разрезе кости хорошо заметна более плотная ткань, располагающаяся кнаружи и называемая компактным веществом кости. Внутренняя часть кости внешне Похожа на губку и состоит из ячеек и перекладин плотного вещества. Эту часть называют губчатым веществом. Здесь в ячейках между плотным веществом находится костный МОЗГ, участвующий в кроветворении. Соотношение компак­ тного и губчатого веществ в различных костях зависит от их функционального значения. В костях, выполняющих функции опоры и движения, содержится больше компак­тного вещества. Расположение перекладин плотного веще­ства в. губчатой части кости также зависит от функцио­нальной нагрузки. Перекладины располагаются в направ­лении воздействия на кость силовых нагрузок.

Снаружи кости покрыты специальной соединительно­тканной оболочкой — надкостницей. В надкостнице нахо­дится большое количество нервов и кровеносных сосудов, питающих костную ткань. Здесь находятся также костеобразующие клетки {остеобласты), определяющие рост кости в толщину и сращение костных обломков при перело­мах. На поверхности костей в местах прикрепления мышц образуются шероховатости, бугорки, гребни, расположе­ние и степень развития которых определяется двигатель­ными нагрузками. У мужчин они выражены больше, чем у женщин, а у людей, занимающихся спортом, больше, чем у не занимающихся.

Кости, образующие скелет, различаются также по форме. Существует четыре типа костей: длинные, или трубчатые; короткие; плоские, или широкие; смешанные.

Трубчатые кости входят в состав скелета конечностей (бедренная и плечевая кости, кости предплечья и голени и т. д.). Каждая трубчатая кость обязательно имеет сред­нюю длинную часть (диафиз) и два расширенных сустав­ных конца. {эпифизы).

Короткие кости имеют одинаковую длину и ширину, например кости запястья и предплюсны, компоненты по­звоночника.

Плоские кости выполняют защитные функции. К ним относятся кости черепа, лопатка, тазовые кости. Некото­рые кости содержат внутри воздухоносные полости, их называют воздухоносными (лобная кость, верхняя челюсть и др.).

Смешанные кости отличаются разнообразием строения, например скуловая и носовая кости лицевого скелета или нижняя челюсть.

9.4.3. Соединения костей. Существует два основных типа соединения костей: непрерывный и прерывный. Не­прерывный тип характеризуется почти полной неподвиж­ностью. Соединения этого типа образуются с помощью соединительной ткани (межкостные швы) или хряща (хря­щевые прослойки между костями — соединения между / ребрами и грудиной, межпозвоночные диски и др.).

Прерывный тип соединения костей называют суставами п. in синовиальными соединениями. Это многокомпонентное Сложное образование обеспечивает высокоподвижные сое­динения костей. Различают цилиндрические, блоковидные, эллипсоидные, седловидные и шаровидные формы суста­вов.

В норме суставные поверхности плотно прилегают друг к другу, что обеспечивается следующими факторами: 1) отрицательным давлением в полости сустава по отно­шению к атмосферному; 2) тонусом мышц, прикрепляю­щихся к суставу; 3) связочным аппаратом сустава; 4) формой сочленяющихся костей (головке одной кости соответствует впадина другой).

Движение в суставе обеспечивается скольжением суставных поверхностей каждой из костей относительно другой. Трение скользящих поверхностей существенно сни­жается благодаря специальной жидкости, которая за­полняет суставную полость — пространство между сустав­ными поверхностями костей. Это пространство прикрыто суставной сумкой.

Существует также переходный тип соединения костей — полусуставы. В полусуставах отсутствует сустав­ная сумка, но между костями имеется хрящевая ткань.

В результате чрезмерных нагрузок на сустав возможно его повреждение: растяжение или разрыв связок, смеще­ние сочленяющихся концов костей /вывих сустава.

9.4.4. Строение скелета. Как было отмечено выше, в скелете человека различают четыре отдела: скелет головы (череп), скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей.

Скелет туловища включает позвоночник (позвоночный столб), грудину и ребра. Позвоночник — это своеобразная ОСЬ тела. Верхним концом он соединяется с черепом, ни­жним - с костями таза. Позвоночник состоит из 33— 35 позвонков, состоящих из тела, дуги и отростков. Выделяют шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый (копчик) отделы позвоночника. Позвонки шейного, грудного и поясничного отделов соединены между собой помощью межпозвоночных хрящей, связок и суставов.

Амплитуда между двумя позвонками невелика, а в целом отделы позвоночника обладают значитель­ной подвижностью.

Крестцовый и копчиковый отделы позвоночника состо­ят из сросшихся между собой позвонков, и поэтому эта часть позвоночника является практически неподвижной.

Каждый позвонок имеет внутри отверстие, так что в сово­купности в позвоночнике образуется позвоночный канал, в котором находится спинной мозг.

Если смотреть на позвоночник человека сбоку, то легко заметить четыре изгиба (рис. 62): два направления вы­пуклостью кпереди, их называют лордозами (шейный и поясничный); другие два — выпуклостью кзади, их назы­вают кифозами (грудной и крестцовый). Лордозы и кифо­зы позвоночника имеют важное значение для смягчения ударов и сотрясений тела, сопровождающих некоторые наши основные движения: бег, ходьбу, прыжки.

А Б В

Ребра — это 12 пар симметрично расположенных костей. Соединяясь впереди с грудиной и сзади с грудными позвонками, они образуют грудную клетку. Соединения костей грудной клетки достаточно подвижны, что имеет важное значение при дыхании. В целом грудная Клетка человека имеет яйцевидную форму, которая не только изменяется в зависимости от возраста, пола, профессии и патологических воздействий.

Скелет головы, или череп, состоит из лицевой и мозговой частей. Внутри черепа находится полость, в которой размещается высший орган управления и регуляции фун­кции и поведения—головной мозг. 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.

Скелет верхних конечностей состоит из костей плечевого пояса (лопатка и ключица) и костей свободной верхней конечности (плечевая кость, кости предплечья и кисти).

Скелет нижних конечностей состоит из костей тазового Пояса (тазовые кости) и костей свободной нижней конечности (бедренная кость, кости голени и стопы).

Соединения костей конечностей чрезвычайно многообразны и обеспечивают широкий диапазон движений необходимых человеку практически в любой деятельности: Игровой, учебной, трудовой и спортивной.

9.6. РАЗВИТИЕ КОСТНОЙ СИСТЕМЫ

В процессе пренатального и постнатального развития костная система ребенка подвергается сложным преобра­зованиям. Формирование скелета начинается в середине 2-го месяца эмбриогенеза и продолжается до 18—25 лет постнатальной жизни. Вначале у эмбриона весь скелет состоит из хрящевой ткани, окостенение которой не за­вершается к моменту рождения, поэтому новорожденный ребенок содержит в своем скелете еще много хрящей, да и сама кость значительно отличается по своему химическо­му составу от кости взрослого человека. На первых этапах постнатального онтогенеза она содержит много органиче­ских веществ, не обладает прочностью и легко искривля ется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий: узкой обуви, неправильном положении ребенка в кроватке или на руках и т. д.

Рис. 63. Отпечаток нормальной (А) и деформированной при плоскостопии (Б) стопы

А Б В

Рис. 64. Виды сколиозов (по А. 3. Белоусову, 1974): а — грудной, б — общий левосторонний, в — S-образный

Интенсивное утолщение стенок костей и повышение их механической прочности идет до 6—7 лет. Затем до 14 лет толщина компактного слоя практически не изменяется, а после 14 до 18 лет вновь идет возрастание прочности костей.

Окончательное окостенение скелета завершается у женщин в 17—21 год, у мужчин — в 19—25 лет. Кости разных отделов скелета окостеневают в различное время. Например, окостенение позвоночника заканчивается к 20—25 годам, а копчиковых позвонков — даже к 30 годам; окостенение кисти заканчивается в 6—7 лет, окостенение запястных костей — в 16—17 лет; костей нижних конечно­стей — приблизительно к 20 годам. В связи с этим напря­женная тонкая ручная работа может нарушить развитие костей кисти, а ношение неудобной обуви — привести к де­формации стопы (рис. 63). Следует отметить, что темпы развития костей кисти хорошо коррелируют с общим физи­ческим развитием детей и подростков, поэтому сопоставле­ние паспортного и «костного» возраста дает относительно правильную характеристику темпов общего физического развития детей и подростков, их биологического возраста (см. разд. 2.11).

Позвоночник новорожденного отличается отсутствием каких-либо изгибов и характеризуется чрезвычайной гиб­костью. К 3—4 годам он приобретает все четыре изгиба, которые наблюдаются у взрослого. В 3 месяца постнатальной жизни появляется шейный лордоз, в 6 месяцев — Грудной кифоз, к 1-му году — поясничный лордоз. По­следним формируется крестцовый кифоз. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы позво­ночника слабо фиксированы, что легко приводит к его искривлениям в неблагоприятных условиях развития (рис. (И). Усиление темпов роста позвоночника наблюдается и в младшем школьном возрасте, в 7—9 лет, и с началом ПОЛОВОГО созревания. После 14 лет позвоночник практиче­ски не растет. Грудная клетка к 12—13 годам уже значительно напоминает грудную клетку взрослого.

Кисти таза срастаются в 7—8 лет, и с 9 лет формиру­ются половые отличия в строении таза у девочек и мальчиков. В целом строение таза приближается к взрослому человеку к 14—16 годам, с этого момента таз способен выдерживать значительные нагрузки.

Значительные изменения претерпевает скелет головы. Закрытие родничков происходит в 1—2 года, а сращивание черепных швов — к четырем годам. Лицевая часть черепа интенсивно растет в пубертатном периоде до наступления половой зрелости.

Смена молочных и формирование постоянных зубов заканчивается к пубертатному периоду и только третьи большие коренные зубы (зубы «мудрости») появляются после полового созревания. Сроки появления молочных зубов их смена на постоянные также коррелируют с об­щим физическим развитием и используются для определе­ния уровня биологической зрелости детей и подростков.

Таким образом, в целом (скелет детей и подростков характеризуется высокой эластичностью, что всегда являестся угрозой его деформации при нарушении гигиениче­ских норм. Неправильное положение ребенка за рабочим столом в процессе школьных занятий или при приготовле­нии уроков дома, перегрузки детей и подростков, свя­занные с их работой на пришкольных участках, в школь­ных мастерских или на производстве, легко могут нару­шить правильное развитие скелета и привести к необрати­мым деформациям. Особое значение для правильного развития скелета детей имеет полноценное и богатое вита­минами питание. В противном случае возможно развитие заболевания, называемого рахитом. Оно проявляется в за­держке роста и деформации различных частей скелета: в искривлении ног, деформации черепа, грудной клетки и позвоночника.