Глава 4
Строение скелета
В скелете выделяют три отдела: скелет туловища, верхних и нижних конечностей и головы — череп. Скелет — совокупность костей тела, соединенных между собой. Он формирует костный каркас тела и выполняет функции движения, опоры, а также защиты. Функция движения осуществляется с помощью сочлененных суставами костей и сокращения прикрепленных к ним мышц. Опорная функция заключается в прикреплении мягких тканей и органов к различным костям скелета. Функция защиты выражается в образовании костями полостей, в которых находятся жизненно важные органы. Так, грудная клетка предохраняет от механических воздействий сердце и легкие, черепная коробка — головной мозг и т. п. Кости также являются источником минеральных веществ. В них находится красный костный мозг, участвующий в кроветворении.
Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночник образован позвонками, соединенными между собой с помощью межпозвоночных дисков, связок и мембран. Позвоночный столб выполняет опорную и амортизационную функцию, является гибкой осью туловища. Позвоночник участвует в формировании задней стенки грудной и брюшной полостей, таза, является вместилищем для спинного мозга. Он образован 33-34 позвонками и имеет 5 отделов: шейный — 7 позвонков, грудной —12, поясничный — 5, крестцовый — 5 и копчиковый — 4-5 позвонков. Изгибы позвоночного столба выпуклостью назад называются кифозами, выпуклостью вперед - лордозами, в бок - сколиозами. Различают следующие физиологические (нормальные) изгибы позвоночника: шейный и поясничный лордозы, грудной и крестцовый кифозы.
Скелет верхних конечностей включает плечевой пояс и скелет свободных верхних конечностей (рук). Плечевой пояс представляют две парные кости —лопатки и ключицы. Скелет свободной верхней конечности образован плечевой костью, предплечьем, состоящим из локтевой и лучевой костей, а также кистью. В кисти различают восемь коротких трубчатых костей запястья, расположенных в два ряда по четыре кости, пять длинных костей пясти, каждая из которых имеет по три фаланги пальцев (за исключением большого пальца с двумя фалангами).
Скелет нижних конечностей состоит из тазового пояса и свободных нижних конечностей (ног). Тазовый пояс образован парой массивных тазовых костей, которые сзади сращены с крестцом, а спереди соединены между собой с помощью хряща (лонное сращение). В растущем организме тазовая кость состоит из трех костей, соединенных хрящевой тканью: подвздошной, седалищной и лонной. На месте их сращения имеется углубление — вертлужная впадина, служащая для соединения с головкой бедренной кости. В связи с прямохождением таз человека широкий и чашеобразный. Женский таз по форме более широкий и короткий, мужской — более длинный и узкий. Скелет свободной нижней конечности состоит из бедренной кости, костей голени (большой и малой берцовой) и костей стопы (семь костей предплюсны, пять плюсны и фаланги пальцев). В стопе имеется свод, образуемый опорой на выступ пяточной кости и переднюю часть костей пясти. Сводчатая стопа смягчает толчки тела при ходьбе.
Скелет головы (череп) состоит из двух отделов: мозгового и лицевого. Мозговой отдел по объему в четыре раза превосходит лицевой. Мозговой череп образован двумя парными костями (теменными и височными) и четырьмя непарными (лобной, затылочной, решетчатой и клиновидной). В состав лицевого отдела черепа, формирующего костный остов лица, входят три непарные кости (нижняя челюсть, сошник и подъязычная) и шесть парных костей (верхнечелюстные, небные, скуловые, носовые, слезные и нижние носовые раковины). В костях верхней и нижней челюстей имеется по 16 ячеек для шеек и корней зубов. Все кости черепа, за исключением нижней челюсти, соединены неподвижно. Нижняя челюсть соединена суставом с отростками височных костей.
Анатомия скелета
Сочетание необходимых механических качеств кости — одновременно гибкости и механической прочности — обеспечивается ее составом. Кость на 2/3 состоит из неорганического вещества (солей кальция) и на 1/3 — из органического вещества (белка оссеина). Соли кальция придают кости высокую твердость, а оссеин обеспечивает значительную эластичность. В строении кости выделяют надкостницу, компактное вещество, губчатое вещество и костный мозг.
Надкостница покрывает всю наружную поверхность кости, кроме сустава. Ее пронизывает множество тонких кровеносных сосудов и нервных волокон, по костным канальцам проникающих вглубь кости, за счет чего обеспечивается ее кровоснабжение и иннервация. По своему строению надкостница представляет собой тонкую пластину из соединительной ткани, ее наружный слой состоит из плотных фиброзных волокон, а внутренний — из волокнистой и рыхлой соединительной ткани, в которой залегают остеобласты — костеобразующие клетки. Внутренний слой надкостницы называется камбиальным, он отвечает за рост кости в толщину; остеобласты камбиального слоя обеспечивают также восстановление кости после переломов.
Компактное вещество, состоящее из костных пластинок, плотным слоем покрывает периферию кости. Часть костных пластинок, составляющих компактное вещество, образует собственно структурную единицу кости — остеон.
Остеон — цилиндрическое образование, состоящее из нескольких слоев костных пластинок цилиндрической формы, как бы вставленных друг в друга и окружающих центральный канал, в котором проходят нервы и кровеносные сосуды. Промежутки между остеонами занимают вставочные пластинки; снаружи и изнутри остеоны и вставочные пластинки покрыты окружающими пластинками. Остеоны располагаются в соответствии с нагрузками, действующими на данную кость.
Губчатое вещество кости, расположенное под компактным веществом, отличается пористой структурой. Оно образовано костными перекладинами (трабекулами), которые, в свою очередь, также состоят из костных пластинок, ориентированных в соответствии с направлением действующих на кость нагрузок.
Костный мозг обеспечивает функционирование кости как органа. Различают желтый и красный костный мозг.
Желтый костный мозг расположен в костно - мозговой полости и состоит в основном из жировых клеток (именно они определяют его цвет).
Красный костный мозг , расположенный в губчатом веществе кости, — орган костеобразования и кроветворения. Он состоит из ретикулярной ткани и густо пронизан кровеносными сосудами. По этим сосудам клетки крови, созревающие в кроветворных элементах (стволовых клетках) красного костного мозга, попадают в общий кровоток организма. В петлях ретикулярной ткани, помимо стволовых клеток, располагаются также клетки, образующие и разрушающие кость, — остеобласты и остеокласты.
Клетки соединительной ткани (в том числе структуры кости) отвечают необходимости быть одновременно гибкими и стабильными в структуре животного организма за счет того, что несколько разновидностей волокон смешиваются в матрице, позволяя создавать вещество любой консистенции – от очень жидкого до клейкого или твердого. Клетки соединительной ткани не просто способны создавать все эти материалы, но могут также перестраиваться и изменять свои свойства (конечно, в определенных пределах) в ответ на разного рода потребности. «Как и за счет чего происходят такие изменения свойств?»
Из физики. При нажатии материал деформируется, и связи между молекулами «растягиваются». Это создает небольшой электрический ток, известный как пьезоэлектрический заряд (т.е. возникший под действием механических напряжений). Клетки, находящиеся поблизости от этого заряда, могут его «считать», а клетки соединительной ткани способны реагировать на него увеличением / уменьшением количества или изменением качества межклеточных компонентов в этой зоне. Каким бы потребностям разнообразной нагрузки вы не решили подвергнуть свое тело – постоянные высокие физические и умственные нагрузки или упорное сидение на диване, пробежки по пятьдесят километров в неделю или сидение на корточках по пятьдесят часов в неделю, постоянная гравитация или взлеты и падения – в ответ на все эти потребности внеклеточные компоненты будут меняться, насколько это позволит питание возраст и белковый синтез. Внутри и вокруг кости располагается немногочисленное но очень активное сообщество остеоцитов двух типов: остеобласты и остеокласты.
Остеобласты участвуют в формировании новой кости, а остеокласты вычищают старую кость. В то время как остеобластам дозволено выкладывать новую костную ткань, где им вздумается, в пределах надкостницы, остеокласты действуют только там где им это не запрещено. Им не позволено «съедать» кость, где имеется пьезоэлектрический заряд.
Этот механизм объясняет, каким образом кости стопы у танцоров становятся тверже: постоянные танцевальные упражнения приводят к увеличению нагрузки, что вызывает усиление пьезоэлектрического заряда, а это снижает способность остеокластов уничтожать кость, в то время как остеобласты продолжают ее строительство.
По форме все многообразие костей скелета разделяется на четыре группы: выделяют:
Трубчатые
Губчатые
плоские
смешанные
Неодинаковая роль этих костей в скелете обуславливает и различия в их внутреннем строении.
Трубчатые кости отличаются наличием более или менее вытянутой цилиндрической средней части — диафиза, или тела кости. Диафиз состоит из компактного вещества, окружающего внутреннюю костномозговую полость, содержащую желтый костный мозг. Различают длинные и короткие трубчатые кости: к длинным костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени, а к коротким — фаланги пальцев, а также кости пясти и плюсны. Диафиз длинных трубчатых костей с обеих сторон оканчивается эпифизом, который заполнен губчатым веществом, содержащим красный костный мозг. Между собой эпифиз и диафиз разделяются метафизом.
Губчатые кости, состоящие из губчатого вещества, также разделяют на длинные и короткие. К длинным губчатым костям относятся кости грудной клетки — ребра и грудина, а к корот-ким — позвонки, кости запястья, предплюсны, а также сесамовидные кости (расположенные в сухожилиях мышц рядом с суставами). От трубчатых костей губчатые отличаются отсутствием костномозговой полости; снаружи губчатые кости покрыты тонким слоем компактного вещества.
К плоским костям относятся кости лопатки, тазовая кость, кости крышки черепа. Плоские кости по строению сходны с губчатыми (также состоят из губчатого вещества, снаружи покрытого компактным веществом) и отличаются от последних формой.
Помимо перечисленных видов костной ткани, в скелете выделяют так же смешанные кости, которые состоят из частей, различных по своим функциям, форме и происхождению. Смешанные кости встречаются среди костей основания черепа.
Соединение костей
Благодаря соединениям кости образуют единую систему - скелет. Выделяют три вида соединений костей:
непрерывные (неподвижные)
полупрерывные (полуподвижные)
прерывные (подвижные).
Непрерывные соединения образованы сплошным тканевым слоем соединительной ткани (костной, хрящевой и др.), который соединяет две или более костей. Такие соединения, особенно образованные с помощью костной ткани, являются неподвижными. Они имеются в тех частях скелета, где необходимо обеспечить надежную опору, защиту для внутренних органов и неподвижность костей. Примеры: срастание костей, образующих тазовую кость, швы между костями черепа и др.
Полупрерывные соединения: кости соединяются сплошным тканевым слоем, но в глубине его имеется небольшой промежуток, не занятый тканью. Эти соединения обладают большой прочностью и очень ограниченной подвижностью. Примеры: лонное сращение (соединение двух тазовых костей спереди), соединения тел позвонков.
Прерывные соединения (суставы) - это подвижные соединения. Степень подвижности зависит от особенностей строения конкретного сустава.
Строение сустава
Сустав состоит из следующих элементов:
суставные участки сочленяющихся костей; суставные поверхности покрыты суставным гиалиновым хрящом, который имеет очень гладкую, блестящую поверхность; этот хрящ твердый, упругий, очень прочный;
суставная сумка - это капсула, заключающая суставные участки костей;
суставная полость - это пространство внутри суставной сумки; она герметична, заполнена синовиальной (суставной) жидкостью, в ней давление несколько ниже атмосферного;
внесуставные и внутрисуставные связки образованы плотной волокнистой соединительной тканью и придают прочность суставу;
диски и мениски находятся внутри сустава, увеличивают соответствие суставных поверхностей и обеспечивают амортизацию.
При анализе нарушений осанки самые часто встречающиеся проблемы:
«Верхний крест» или сутулая спина
«Нижний крест» или поясничный гиперлордоз