7.1. Строение и значение скелета

Важнейшие функции скелета заключаются в сохранении формы тела, защите внутренних органов, движении, кроветворении, участии в минеральном обмене. В состав скелета человека входит около 206 костей, соединенных между собой при помощи суставов, связок и других соедине­ний (рис.

7.1.1. Строение и классификация костей

Кость - основной материал, из которого построен скелет; она несет опорную, метаболическую и защитную функции. 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 голени, по­ставленная вертикально, способна выдержать груз почти в две тонны весом. Важное значение для прочности костей имеет их химический состав.

Костная ткань скелета взрослого человека содержит минеральные и органические вещества в соотношении 2:1. Первые придают костям твердость, вторые - упругость. Основной органический компонент кости -оссеин. Неорганические соединения кости представлены в основном солями кальция, но в костной ткани в различных количествах содержатся натрий, магний, калий, хлор, фтор, карбонаты и цитраты. Химический состав кости Регулируется гормонами кальцитонином и паратгормоном. Внутреннее строение костей специально приспособлено к тому, чтобы выдержать значительные деформации сжатия и растяжения. Снаружи кость покрыта надкостницей- соединительно-тканной оболочкой. У человека она обычно состоит из двух слоев. В наружном слое находится сплетение кровеносных сосудов, которые проникают вместе с нервами внутрь кости. Внутренний слой надкостницы содержит коллагеновые и эластические волокна и остеобласты, активно делящиеся клетки костной ткани.

Пучки коллагеновых волокон, идущих из надкостницы, образуют основу для прикрепления сухожи­лий. Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и ее регенерацию при повреждениях.

Все кости по форме делятся на четыре группы (рис. 60):

трубчатые (длинные и короткие),

губчатые (длинные, короткие и сесамовидные),

плоские и смешанные.

К длинным трубчатым относятся бедренные кости, плечевые, кости предплечья, голени. В них различают среднюю часть - тело с полостью внут­ри, заполненной у взрослых желтым костным мозгом, и концы костей, по­крытые хрящом и образующие суставные поверхности. Короткие трубчатые кости находятся в кисти и стопе.

К длинным губчатым костям относятся ребра, грудина, к коротким губчатым - позвонки, кости запястья и предплюсны, к сесамовидным - ко­ленная чашка.

Плоские и широкие кости имеют небольшую толщину, но различны по размерам (лопатка, теменные). Смешанные кости отличаются разнообра­зием строения и сочетают губчатые и плоские элементы (тазовые кости, ниж­няя челюсть, скуловые кости, затылочная и др.). Некоторые смешанные кости содержат воздухоносные полости (височные, верхнечелюстные, кли­новидная, решетчатая кости черепа).

7.1.2. Соединения костей

Соединения костей скелета можно подразделить на три типа:

не­прерывные,

прерывные (суставы)

и полусуставы (рис.

Непрерывные соединения характеризуются почти полной неподвиж­ностью или небольшой подвижностью и образуются с помощью соедини­тельной ткани (межкостные швы, соединение между зубом и стенкой зубной лунки) или хряща (межпозвоночные диски и др.). Эти соединения очень прочны и способны выдержать значительные деформации.

Суставы обладают самой большой подвижностью. Каждый сустав состоит из суставных поверхностей (не менее двух), суставной сумки и суставной полости. Суставная полость представляет собой герметически замкнутое пространство между суставными поверхностями, отграниченное от других органов стенками суставной сумки или капсулы. Стенки капсулы со­стоят из двух слоев: фиброзного и синовиального. Наружный фиброзный слой образован плотной соединительной тканью и обеспечивает суставной капсуле прочность. Внутренний синовиальный - состоит из особой ткани, вырабатывающей суставную (синовиальную) жидкость, которая уменьшает трение суставных поверхностей и обеспечивает питание суставных хрящей. Суставы укреплены связками, большинство которых представляет собой производные наружного слоя суставной капсулы. Различают цилиндриче­ские, блоковидные, эллипсоидные, седловидные и шаровидные формы суставов.

В большинстве случаев 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) формой сочленяющихся костей (головке одной соответствует впа­ дина другой).

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

Существует также третий (переходной) тип соединения костей - по­лусуставы или симфизы. В полусуставах отсутствует суставная сумка, а вы­раженная хрящевая прослойка между костями в центре имеет полость, запол­ненную жидкостью, сходной по составу и свойствам с синовиальной. Полу­суставы обладают большей, чем у непрерывных соединений, подвижностью.

Различают следующие основные части скелета:

скелет головы - череп,

скелет туловища (это - осевая часть скелета),

скелет верхних и нижних конечностей (рис. 58).

Масса костей взрослого человека составляет у мужчин примерно 18% ^от общей массы тела, у женщин - 16%.

7-1.3. Череп

Скелет головы состоит из мозгового и лицевого отделов Фис. 62, 63). К костям черепа прикрепляются верхние отделы дыхательной и пищеварительной систем. Внутри мозгового отдела черепа находится го­ловной мозг. Этот отдел имеет форму округлой коробки и образован непод­вижно соединенными друг с другом костями. Следует отметить, что 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. Спереди в мозговом отделе черепа располагается большая непарная лобная кость, свер­ху - парные теменные кости, с боковых сторон - парные височные кости. В образовании нижней стенки мозгового отдела черепа принимают участие не­парные клиновидная и решетчатая кости, задняя стенка образована заты­лочной костью, в которой имеется большое затылочное отверстие. Через за­тылочное отверстие соединяются головной и спинной мозг. Окружность че­репа у взрослого человека - 52-64 см. Объем черепной коробки около 1500 см³.

В состав лицевой части черепа входят: верхняя (парная) и нижняя (непарная) челюсти, носовые, скуловые, слезные, небные кости, а также две нижние носовые раковины и сошник, участвующие в образовании сте­нок носовой полости. К костям лицевого черепа относится и подъязычная кость, к которой прикрепляется гортань. Через многочисленные каналы и от­верстия в черепе (они находятся в основном в нижней его части) проходят нервы и сосуды. Череп, преимущественно - лицевой, является вместилищем для органов слуха, зрения, обоняния, а также образует скелет носовой и рото­вой полостей.

7.1.4. Скелет туловища

В состав скелета туловища входят позвоночник и грудная клетка. Позвоночник - это своеобразная ось тела, верхний конец которой соединяет­ся с черепом, а к нижнему присоединяются кости таза (рис. ). Позвоночник образован из 33 - 34 позвонков, состоящих из тела, дуги и отростков. Каж­дый позвонок имеет внутри отверстие, так что в совокупности в позвоночни­ке образуется позвоночный канал, в котором находится спинной мозг. В по­звоночнике выделяют пять отделов.

шейный, состоящий из семи позвонков;

грудной - из двенадцати позвонков;

поясничный - из пяти позвонков,

крестцовый - из пяти сросшихся позвонков и

копчиковый, в состав которого входят 4-6 преимущественно сросших­ся позвонков.

Размеры тел позвонков увеличиваются от шейных к поясничным в связи с большей нагрузкой на нижележащие позвонки. Эта же причина, а

та прикрепление тазовых костей, приводит к срастанию и гипертро­фии крестцовых позвонков.

Позвонки шейного, грудного и поясничного отделов соединены связками, суставами и хрящами. Последние располагаются между телами позвонков, имеют форму дисков и образованы волокнистым хрящом, кото­рый обладает большой прочностью и гибкостью. Амплитуда движений между двумя позвонками невелика, но в целом эти отделы позвоночника обладают значительной подвижностью.

Позвоночник человека имеет четыре функциональных изгиба. В

шейном и поясничном отделах изгибы обращены выпуклостью вперед и на­зываются лордозами; в грудном и крестцовом отделах - выпуклостью назад, их называют кифозами. Изгибы позвоночника способствуют амортизации при ходьбе,- беге, прыжках. В процессе постнатального онтогенеза сначала формируется шейный изгиб, когда ребенок начинает держать голову. Появле­ние поясничного и крестцового изгибов связано с прямохождением.

Грудная клетка образована грудиной и 12-ю парами плоских дуго­образно изогнутых ребер. Ребра сзади своими головками подвижно (при по­мощи суставов) сочленяются с грудными позвонками, а спереди (кроме двух пар нижних ребер) посредством своих хрящей сочленяются с грудиной.

7.1.5. Скелет верхних конечностей

Состоит из плечевого пояса и свободной конечности. Плечевой пояс образован лопаткой - плоской костью треугольной формы, сочленяю­щейся с плечевой костью шаровидным, очень подвижным суставом. С клю­чицей, второй костью плечевого пояса, лопатка сочленяется плоским, отно­сительно малоподвижным суставом. Вторым своим концом ключица подвиж­но соединена с грудиной.

Свободная верхняя конечность (или рука) состоит из плеча, предпле­чья и кисти. Плечо образовано одной трубчатой плечевой костью. Предпле­чье имеет две кости - локтевую и лучевую. Кости предплечья вместе с плечовой составляют сложный локтевой сустав, а с костями запястья - лучезапястный сустав. Кисть включает восемь небольших косточек запястья, Расположенных в два ряда, пять косточек пястья, образующих ладонь, и четырнадцать фаланг пальцев, из которых большой палец имеет две фаланги, остальные - по три. У человека большой палец противопоставлен осталь­ным четырем.

7.1.6. Скелет нижних конечностей

Делится на скелет тазового пояса и скелет свободной конечности. Тазовый пояс включает парные тазовые кости, каждая из которых состоит из трех сросшихся костей: подвздошной (сверху), седалищной (снизу сза­ди) и лобковой (спереди). Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз, защищающий внутренние органы брюшной полости.

Свободная нижняя конечность (нога) включает бедро, голень и стопу. Бедро представлено длинной трубчатой бедренной костью. Ее головка в верхней части входит в углубление тазовой кости, образуя шаровидный трех­осный тазобедренный сустав - более прочный, но менее подвижный, чем плечевой. Голень образована большой и малой берцовыми костями. Кости бедра и голени соединяются коленным суставом, в котором совершаются ам­плитудные движения сгибания и разгибания. Спереди этот сустав прикрыва­ется сесамовидной костью — коленной чашкой, которая служит блоком для перекидывания сухожилия четырехглавой мышцы бедра. С костями пред­плюсны кости голени соединяются блоковидным голеностопным суставом. В стопе различают предплюсну, состоящую из семи костей (наиболее крупные из них пяточная и таранная), плюсну, образованную пятью костями, и фа­ланги пальцев. Большой палец имеет две фаланги, остальные - по три. В связи с прямохождением стопа человека приобрела форму свода, что придает ей свойства рессоры и обеспечивает пружинистую походку (рис. 65).

7.1.7. Возрастные особенности скелета

В процессе пренатального и постнатального онтогенеза костная систе­ма ребенка подвергается сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине второго месяца эмбриогенеза и продолжается до 18 - 25 лет после рождения. Вначале у эмбриона весь скелет состоит из хря­щевой ткани, окостенение которой не завершается к моменту рождения, по­этому у новорожденного в скелете еще много хрящей. Да и сама кость по хи­мическому составу значительно отличается от кости взрослого человека. В первые годы она содержит много органических вешеств, не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятный внешних воздействий: узкой обуви, неправильного положения ребенка в кроватке и т.д. Интенсивное утолщение костей и повышение их механиче­ской прочности идет до 6-8 лет. Затем до 14 лет толщина компактного слоя кости почти не меняется, а в пубертатный период вновь наблюдается интен­сивное усиление прочности костей. Окостенение скелета завершается у жен­щин в 17-21 год, а у мужчин - в 20 - 26 лет. Кости различных отделов око­стеневают в разное время. Например, окостенение позвоночника завершается к 20 - 25 годам, а копчиковых позвонков - даже к 30 годам; окостенение

трубчатых костей кисти заканчивается к 6 - 8 годам, а запястья - в 16 - 17 _лет В связи с этим напряженная тонкая ручная работа может нарушить раз­витие костей кисти, а ношение неудобной обуви - привести к деформациям стопы (чаще всего - к развитию плоскостопия). 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.

Позвоночник новорожденного не имеет изгибов и отличается чрезвы­чайной гибкостью. К 3 - 4 годам он приобретает все четыре физиологических изгиба. В 3 месяца появляется шейный лордоз, в 6 месяцев - грудной кифоз, к 1-му году - поясничный лордоз. Крестцовый кифоз формируется последним. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы слабо фиксированы, что легко приводит к искривлениям при неблагоприятных условиях развития. Наиболее интенсивный рост позвоночника наблюдается в 7-9 лет и в пубертатный период. После 14-15 лет позвоночник почти не рас­тет в длину. Грудная клетка к 12 —13 годам также приближается к парамет­рам взрослого состояния.

Кости таза срастаются к 8 - 9 годам, тогда же начинают формировать­ся его половые различия. В целом строение таза приближается к взрослому состоянию к 14 - 17 годам, с этого возраста таз способен выдерживать значи­тельные нагрузки.

Весьма большие изменения претерпевает череп (рис. 66). Закрытие родничков происходит в 1 - 2 года, а сращивание черепных швов - только к четырем-пяти годам. Лицевая часть черепа интенсивно растет в пубертатном периоде до наступления половой зрелости. Смена молочных зубов и форми­рование постоянных зубов заканчивается к пубертатному периоду и только третьи большие коренные зубы (зубы «мудрости») появляются после полово­го созревания.

Сроки появления молочных зубов и их смена на постоянные также коррелирует с общим физическим развитием и используется для опре­деления уровня биологической зрелости детей и подростков.

Таким образом, в целом скелет детей и подростков характеризуется высокой эластичностью, что всегда является угрозой его деформации при нарушении гигиенических норм. Неправильное, положение ребенка за рабочим столом, перегрузки детей и подростков, а также сниженная двигательная активность являются факторами риска в развитии патологий скелета.

Наиболее часто встречаются различные искривления позвоночника (сколиозы- боковые изгибы).

Особое значение для правильного развития костной системы имеет неценное и богатое витаминами питание. Например, при недостатке витамина Д возможно развитие заболевания, названного рахитом. Оно проявляется в задержке роста и деформации различных частей скелета: в искривле­нии ног, деформации черепа, грудной клетки и позвоночника.