Система скелета

Система скелета

Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, состоящий из двух частей: пассивной и активной. К первой относятся кости, соединяющиеся между собой различным образом, ко второй – мышцы. Скелет (от греч. skeleton – «высохший, высушенный») представляет собой комплекс костей, выполняющих множество функций: опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодоление силы тяжести. Форма тела человека обусловлена скелетом, имеющим билатеральную симметрию и сегментарное строение (рис. 20). Общая масса скелета составляет от 1/7 до 1/5 массы тела человека. В состав скелета человека входит более 200 костей, 33–34 кости скелета непарные, это позвонки, крестец, копчик, некоторые кости черепа и грудины, остальные кости парные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и добавочный. К осевому скелету относятся позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к добавочному – кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают тело в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет образует вместилища для органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале – спинной, в грудной клетке – сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза – мочеполовые органы.

Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д. Живая кость содержит витамин А, Д, С и др. Жизнедеятельность кости зависит от функций гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез, надпочечников и гонад.

Скелет образован разновидностями соединительной ткани – костной и хрящевой. Кость и хрящ тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. Развитие большинства костей предваряется хрящом, и их рост обеспечивается за счет деления клеток (пролиферации) хряща (кости конечностей, позвонки, основания черепа), небольшое количество костей не связано с хрящом и не развивается из него (кости крыши черепа, нижняя челюсть, ключица). Ряд хрящей не связан с костью, и в течение жизни человека не заменяются (хрящи ушных раковин, воздухоносных путей). Некоторые хрящи связаны с костью функционально (суставные хрящи, мениски).

Рис. 20. Скелет человека, вид спереди. 1 – череп; 2 – позвоночный столб; 3 – ключица; 4 – ребро; 5 – грудина; 6 – плечевая кость; 7 – лучевая кость; 8 – локтевая кость; 9 – кости запястья; 10 – пястные кости; 11 – фаланги пальцев кисти; 12 – подвздошная кость; 13 – крестец; 14 – лобковая кость; 15 – седалищная кость; 16 – бедренная кость; 17 – надколенник; 18 – большеберцовая кость; 19 – малоберцовая кость; 20 – кости предплюсны; 21 – плюсневые кости; 22 – фаланги пальцев стоп

ВНИМАНИЕ

У зародыша человека и других позвоночных животных хрящевой скелет составляет около 50 % массы всего тела. Однако постепенно хрящ заменяется костью, у взрослого человека масса хряща достигает около 2 % массы тела.

Это суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи носа и уха, гортани, трахеи, бронхов и ребер. Хрящи выполняют следующие функции: покрывают сочленовые поверхности, обладающие благодаря этому высокой устойчивостью к износу; суставные хрящи и межпозвоночные диски, являющиеся объектами приложения сил сжатия и растяжения, осуществляют их передачу и амортизацию; хрящи воздухоносных путей и наружного уха формируют стенки полостей; к другим хрящам прикрепляются мышцы, связки, сухожилия.

Кость как орган снаружи, кроме сочленовных поверхностей, покрыта надкостницей, представляющей собой прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Надкостница прочно сращена с костью при помощи прободающих волокон, проникающих в глубь кости. Наружный слой надкостницы волокнистый, внутренний остеогенный (костеобразуюший) прилежит непосредственно к костной ткани. В нем расположены тонкие веретенообразные «покоящиеся» остеогенные клетки, за счет которых происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения. Сопротивление свежей кости на разрыв такое же, как меди, и в девять раз больше, чем свинца. Кость выдерживает сжатие 10 кг/мм² (аналогично чугуну). А предел прочности, например, ребер на излом – 110 кг/см².

На поверхностях каждой кости имеются выпуклости, углубления, ямки, борозды, отверстия, шероховатости, отростки. Здесь начинаются или прикрепляются мышцы и их сухожилия, фасции, связки, проходят сосуды и нервы. На участках, к которым прилегают нервы или кровеносные сосуды, имеются борозды, каналы, щели или вырезки. На поверхности каждой кости, особенно с внутренней ее стороны, видны точечные отверстия, уходящие в глубь кости, питательные отверстия.

Кости отличаются друг от друга, при этом их форма и выполняемая функция взаимосвязаны и взаимообусловлены (рис. 21).

В трубчатой кости различают ее удлиненную среднюю часть – тело (диафиз), обычно цилиндрической или близкой к трехгранной формы и утолщенные концы – эпифизы. На них располагаются служащие для соединения с другими костями суставные поверхности, покрытые суставным хрящом. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. В детском и юношеском возрасте рост костей в длину происходит за счет гиалинового эпифизарного (метаэпифизарного) хряща, который находится между диафизом и эпифизом трубчатой кости. Среди трубчатых костей выделяются длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из компактной, эпифизы – из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной.

Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытого слоем компактного. К губчатым также следует отнести кости, развивающиеся в сухожилиях, – сесамовидные (например, надколенник). Губчатые кости, имеющие форму неправильного куба или многогранника, располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью. Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина). К их поверхности прикрепляются мышцы. Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертания и происхождение, например позвонки, кости основания черепа. Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, некоторые кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть.

Рис. 21. Различные виды костей. I – воздухоносная кость (решетчатая кость); II – длинная (трубчатая) кость; III – плоская кость; IV – губчатые (короткие) кости; V – смешанная кость

Внутри костей в костномозговых полостях и ячейках губчатого вещества, выстланных эндостом (слоем плоских остеогенных клеток, лежащих на тонкой соединительнотканной пластинке), находится костный мозг. Во внутриутробном периоде и у новорожденных во всех костномозговых полостях находится красный костный мозг, он выполняет кроветворную и защитную функции. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья подвздошных костей), в губчатых костях и эпифизах трубчатых костей. В костномозговых полостях диафизов находится желтый костный мозг.

Кость живого человека – динамическая структура, в которой происходит постоянный обмен веществ, анаболические и катаболические процессы, разрушение старых и создание новых костных трабекул и остеонов. П.Ф. Лесгафт сформулировал ряд важных общих принципов организации костей: 1) костная ткань образуется в местах наибольшего сжатия или натяжения; 2) степень развития костей пропорциональна (интенсивности деятельности связанных с ними мышц; 3) трубчатое и арочное строение кости обеспечивает наибольшую прочность при минимальной затрате костного материала; 4) внешняя форма костей зависит от давления на них окружающих тканей и органов (в первую очередь мышц) и меняется при уменьшении или увеличении нагрузки; 5) перестройка формы кости происходит под влиянием внешних (для костей) сил. Кости приспосабливаются к изменяющимся условиям жизнедеятельности организма, под влиянием которых происходит перестройка их макро– и микроскопического строения. В зависимости от характера выполняемой работы меняются форма, ширина и длина костей, толщина компактного слоя, размеры костномозговой полости и т. д. Существенна формообразовательная роль физкультуры и спорта. Все это подтверждает правильность положения П.Ф. Лесгафта о том, что рост и прочность костей определяются интенсивностью деятельности мышц, окружающих кость.