Одной из функций человеческого организма является изменение положения частей тела, передвижение в пространстве. Движения происходят при участии костей, выполняющих функции рычагов, и скелетных мышц, которые вместе с костями и их соединениями образуют опорно-двигательный аппарат. Кости и соединения костей составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата, а мышцы, способные сокращаться и изменять положение костей, – активную часть.
Скелет состоит из отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной тканей, вместе с которыми и составляет пассивную часть аппарата движения. В нем различают осевой (скелет туловища иголовы) и добавочный (скелет конечностей) скелет. Число отдельных костей, входящих в состав скелета взрослого человека, более 200, из них 36-40 расположены по средней линии тела и являются непарными, остальные – парные.
Функции скелета можно разделить на механические и биологические. Механические функции скелета проявляются в его способности осуществлять защиту, опору, движение и амортизацию толчков и сотрясений. Биологические функции костной системы связаны с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (кости являются депо минеральных солей фосфора, кальция, железа) и в кроветворении. Разберите каждую из указанных функций.
Кость взрослого человека состоит из органических (28% оссеина), неорганических (22% солей, в основном кальция) веществ и воды (50%). Оссеин придает кости эластичность, а соли – твердость. С возрастом количество оссеина в кости уменьшается, а солей увеличивается.
В основу классификации костей заложены следующие виды костей:
1. Длинные и короткие трубчатые кости (плечевые, кости предплечья, бедренные и кости голени). В них выделяют такие части: диафиз (тело), метафизы, проксимальный и дистальный эпифизы, апофизы – возвышения, отростки, бугры поверхности каждой кости.
2. Губчатые кости длинные (ребра и грудина) и короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны). Такие кости расположены там, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору при небольшом размахе движений (позвоночный столб, грудная клетка).
3. Плоские кости, формируют стенки полостей, выполняя защитные функции (кости крыши черепа, таза, грудина, рёбра).
4. Смешанные кости – например, позвонок, его тело относится к губчатым костям, отростки и дуги – к плоским костям.
5. Воздухоносные кости (лобная, клиновидная, решетчатая, височная, верхнечелюстные).
Структурной единицей костной ткани является остеон, представляющий собой систему костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального (гаверсова) канала, содержащего сосуды и нервы. Из остеонов состоят более крупные элементы кости – перекладины костного вещества или трабекулы. Если трабекулы лежат плотно образуется компактное вещество, е сли рыхло, образуя между собою костные ячейки наподобие губки, то получается губчатое, трабекулярное вещество.
Наружный слой кости представлен толстой (в диафизах трубчатых костей) или тонкой (в эпифизах трубчатых костей, в губчатых и плоских костях) пластинкой компактного вещества. Под компактным веществом располагается губчатое вещество. Компактное вещество хорошо развито в костях, выполняющих преимущественно функцию опоры и движения (например, в диафизах трубчатых костей). В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и прочность, преобладает губчатое вещество. Такие кости имеют снаружи лишь тонкую пластинку компактного костного вещества (эпифизы трубчатых костей, губчатые кости).Снаружи кость покрыта надкостницей, которая представляет собой тонкую крепкую соединительнотканную пленку, выполняющую защитную и костеобразующую функции. Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного или камбиального). Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ. Костные ячейки содержат красный костный мозг – орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В диафизах трубчатых костей находится желтый костный мозг, а полость в них называется костномозговой. Таким образом, все внутреннее пространство кости заполнено костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа. Красный костный мозг состоит из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки) и костеобразованию (костесозидатели – остеобласты и костеразрушители – остеокласты). Он пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга, внутренние слои кости. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет. Желтый костный мозг обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.В период развития и роста организма, когда требуются большая кроветворная и костеобразующая функции, преобладает красный костный мозг (у плодов и новорожденных имеется только красный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно замещается желтым, который у взрослых полностью заполняет костномозговую полость трубчатых костей.Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.Благодаря одновременному протеканию двух процессов: разрушению старой, ранее образовавшейся костной ткани, и образованию новых костных клеток и межклеточного вещества перестройка костной ткани протекает в течение всей жизни человека. Важную роль в изучении костной системы играет рентгенологический метод, поскольку позволяет исследовать особенности строения и развития костей непосредственно на живом человеке. В спортивной практике, которая нередко требует постоянного контроля за динамикой развития костной системы спортсменов под влиянием физических нагрузок, рентгенологический метод имеет важное значение.
Стадии развития кости. В процессе развития кость проходит три стадии. В период внутриутробного развития скелет закладывается в виде длинного плотного тяжа клеток, идущего от головного до хвостового конца туловища. Это перепончатая стадия. На 2-м месяце внутриутробного развития большая часть перепончатого скелета заменяется хрящевой тканью, т.е. формируются хрящевые модели будущих костей. Эта стадия развития скелета называется хрящевой. На 3-м месяце внутриутробного развития начинается формирование костного скелета. Процесс замены хрящевой и соединительной тканей костной очень длительный и полностью заканчивается к 20-ти годам, когда организм достигает половой зрелости. Рост плоских костей происходит за счет надкостницы и соединительной ткани швов, рост трубчатых костей в толщину также происходит за счет надкостницы, а в длину – за счет эпифизарных хрящей (метафизов), расположенных между эпифизом и диафизом, и заканчивается у женщин в 17-20 лет, у мужчин – в 18-23 года. В молодом возрасте преобладают процессы костеобразования, в пожилом процессы разрушения кости.
Сроки синостозирования. Для тренеров и преподавателей физического воспитания необходимо знать сроки синостозирования (окостенения), т.к. чрезмерные нагрузки, несоответствие их по объему и интенсивности состоянию двигательного аппарата могут привести к нарушению сроков синостозирования и даже к деформации кости. Например, у юношей-боксеров может искривляться лучевая кость, принимающая на себя нагрузку при ударах в боксе.
Окостенение костей у детей происходит неравномерно. Слияние всех элементов позвонка происходит к 23-26 летнему возрасту; сращение крестцовых позвонков – к 17-25 годам, полное окостенение ключицы, лопаток, плечевой кости и костей предплечья – к 20-25 годам, костей запястья и пясти – к 10-13 годам, фаланг пальцев кисти – к 9-11. При этом окостенение у девочек начинается и заканчивается на 2-3 года раньше, чем у мальчиков. Появление точек окостенения в костях запястья имеет определенную последовательность и часто служит одним из диагностических признаков определения возраста, этапов полового развития, интенсивности роста тела в длину. Срастание отдельных костей таза начинается в 5-6 лет и заканчивается к 20-21 году. Эти сроки необходимо учитывать тренерам, особенно в процессе физического воспитания девочек. При резких прыжках, продолжительном сидении, переносе тяжестей несросшиеся кости таза могут незаметно сместиться и привести к неправильной форме входа в малый таз, что может впоследствии осложнить роды. В большеберцовой и малоберцовой костях полное окостенение эпифизарных хрящей происходит к 20-24 годам, в костях плюсны к 17-21 году у мужчин и к 14-19 годам у женщин, в костях фаланг пальцев к 15-21году. Замещение хрящевой ткани костной в процессе роста и развития кости происходит не полностью. Хрящевая ткань остается на суставных поверхностях костей, в области хрящевого скелета носа, в хрящевой части ребер.
Физические упражнения оказывают большое формообразующее влияние на скелет, изменяя рельеф кости и ее структуру. Если нагрузка распределяется равномерно на кости правой и левой половины тела, то и изменения в костях наблюдаются одинаковые. При неодинаковой нагрузке сильнее изменяется более нагруженная кость. Происходящие в кости изменения повышают механические свойства костей.
При изучении костной системы необходимо использовать следующую схему описания костей:
1. Название кости;
2. Классификационная принадлежность данной кости;
3. Строение кости как органа (части трубчатых и губчатых костей)
4. Анатомические образования кости (бугорки, борозды и др.).
Вопросы итогового контроля:
1. Какие функции выполняет скелет?
2. Химический состав кости и его изменения в различные возрастные периоды.
3. Как построена костная ткань и что является ее структурно-функциональной единицей?
4. Надкостница – строение и роль в организме.
5. Строение кости как органа.
6. Классификация костей.
7. Строение трубчатых костей.
8. Как происходит рост костей в длину и толщину?
9. Возрастные изменения костей, сроки синостозирования.
10. Стадии развития кости.
ТЕМА 4. ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ КОСТЕЙ (ОБЩАЯ АРТРОЛОГИЯ)
Рассматриваемые вопросы. Классификация соединений костей. Непрерывные соединения костей: классификация и характеристика. Прерывные соединения костей, их характеристика. Основные и вспомогательные элементы сустава. Биомеханика суставов. Классификация суставов и их характеристика. Классификация суставов по осям вращения и форме суставных поверхностей, количеству суставных поверхностей.
Учебно-целевые задачи. Дать студентам чёткое представление о соединении костей и их функциональном назначении. Научить студентов умению определять различные виды соединений костей, уметь классифицировать соединения костей по строению, по осям вращения и форме суставных поверхностей, понимать биомеханические особенности соединений, что важно при выполнении различных спортивных движений.
Студент должен знать: общую артрологию, развитие соединений костей, классификацию соединений костей, виды соединений костей (непрерывные, прерывные, симфизы), основные и вспомогательные элементы суставов, биомеханику суставов, классификацию суставов по осям вращения и форме суставных поверхностей, количеству суставных поверхностей и их характеристику.
Студент должен назвать и показать: различные виды соединений (синартрозы, диартрозы, гемиартрозы), виды движений в каждом суставе, примеры видов суставов (простого, сложного, комплексного, комбинированного), правильное функциональное положение изучаемых соединений на скелете. суставные поверхности различной формы и назвать количество осей движения в зависимости от формы суставной поверхности.
Раздел анатомии, посвященный учению о соединениях костей, называется артрологией. Соединения костей объединяют кости скелета в единое целое. Они удерживают их друг возле друга и обеспечивают им большую или меньшую подвижность. Соединения костей имеют различное строение и обладают такими физическими свойствами, как прочность, упругость, подвижность, что связано с выполняемой ими функцией.
