Общее понятие о скелете (остеология).

Остеоартрология: остеология – учение о костях и артрология – учение о соединениях костей.

Весь опорно-двигательный аппарат (ОДА) человека принято делить на пассивную (опорную) часть, образованную скелетом и его соединениями и на активную (движущую) часть, образованную мышцами. Обе части тесно связаны между собой функционально. На органы движения и опоры приходится 72–73% веса тела взрослого человека (на долю мышц – около 2/5 общего веса тела, меньшая – на скелет 1/5 веса тела), поэтому ОДА определяет собой внешние формы тела человека.

Скелет – костная основа человека (греч. skeletos – высушенный) – состоит из отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной ткани, суставов и связок.

А                                       Б                                        В

Рис. 1. Исходные положения скелета: А – вид спереди, Б – вид сбоку, В – вид сзади.

 

Функции скелета.

1. Опорная – позвоночник, как ось пирамиды, служит опорой для черепа, ребер, поясов конечностей; кости скелета служат опорой для мягких тканей и органов.
2. Защитная – отдельные части скелета образуют закрытые костные полости, в которых располагаются жизненно важные органы (кости черепа защищают мозг, кости позвоночника – спинной мозг, кости грудной клетки – сердце и легкие).
3. Локомоторная (двигательная) – кости скелета являются рычагами, к которым прикрепляются мышцы, т.е. скелет является частью двигательного аппарата тела.
4. Кроветворная – в губчатых костях располагается красный костный мозг, который служит органом образования эритроцитов.
5. Кости скелета участвуют в общем обмене веществ организма (в особенности минеральных солей – фосфора, кальция, железа и др.).

Таким образом, скелет имеет следующие функции: опорную, защитную, двигательную или локомоторную, кроветворную и обменную.

Все кости скелета располагаются симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через середину тела. Почти все кости парные. Исключение составляют позвонки, грудина, нижняя челюсть, некоторые кости мозгового черепа, которые располагаются по срединной линии тела. Отдельно взятая парная кость – асимметрична, а непарная – симметрична.

Костей в скелете в среднем 206 – из них 170 парных и 36 непарных. Различают следующие кости: трубчатые, широкие, губчатые, плоские и смешанные.

 

Табл. 1

Классификация костей

Классы костей	Особенности строения	Примеры
Трубчатые (длинные, короткие)	Имеют форму трубки. Головки построены из губчатого вещества, содержат красный костный мозг. Тело из компактного вещества, содержит костномозговую полость. Выполняют все функции скелета. Длинные трубчатые кости являются стойками и длинными рычагами движения; Короткие трубчатые кости представляют короткие рычаги движения	Кости плеча, предплечья, бедра, голени Кости пясти, плюсны, фаланги пальцев
Губчатые (длинные, короткие, сесамовидные)	В строении преобладает губчатое вещество, покрытое тонким слоем компактного. Не содержат костных полостей. Длинные губчатые кости часто изогнуты, вытянуты вдоль продольной оси. Короткие губчатые кости по форме часто приближаются к кубу, т.е. выровнены по длине, ширине и высоте. Сесамовидные кости располагаются около суставов, участвуя в их образовании и способствуя их движениям, с костями скелета непосредственно не связаны. Функция вспомогательная, они являются приспособлением для работы мышц.	Ребра, грудина.   Тела позвонков, кости запястья, предплюсны. Надколенник, гороховидная кость запястья.
Плоские	Увеличенная пластинчатая, часто выгнутая поверхность, небольшая толщина. Между наружным и внутренним слоем компактного вещества могут иметь тонкую прослойку губчатого вещества. Функция преимущественно защитная. Являются покровными костями.	Кости свода черепа – теменная, чешуя лобной, затылочной, височной костей. Лопатка, крыло тазовой кости.
Смешанные	Имеют сложное строение, часто срослись в процессе эмбриогенеза из нескольких костей. Отдельные части кости имеют разное строение, одна часть плоская, другая – губчатая. Плоская часть выполняет функцию защиты или опоры, губчатая расположена в местах подвижных или полуподвижных соединений.	Кости основания черепа: затылочная, клиновидная кость. Позвонок (тело губчатое, отростки плоские), тазовая кость.
Воздухоносные	Кость, как правило, сложной формы, имеет тело, в котором образуется полость (воздухоносная пазуха).	Лобная кость (фронтальные пазухи), Верхнечелюстная кость (гайморовы пазухи).

 

Мышцы, связки, прикрепляющиеся к костям, сосуды и нервы, прилежащие к ним накладывают на кости свои отпечатки, образуя различные отростки, бугорки, бороздки, каналы, отверстия, выступы, гребни, ости, впадины, ямки, желобки, каналы, проходы.

В химическом отношении кость состоит из воды (около 30%), органического вещества (оссеин) – 30% от сухого остатка, неорганического (минеральные соли) – 70% от сухой массы кости. Оссеин сообщает кости упругость, а минеральные соли – твердость. В составе минеральных солей присутствуют соли кальция (известь), соли фосфорной кислоты и др.

Прочность кости на растяжение равна примерно прочности чугуна и во много раз превышает прочность наиболее твердых пород дерева. Бедренная кость, поставленная вертикально, выдерживает давление груза в полторы тонны, а большеберцовая – в 1600–1800 кг.

 

       2. Рост и развитие костей. Строение кости как органа

Остеогенез – развитие костей. Большинство костей скелета человека проходит в процессе онтогенеза 3 стадии развития: 1. соединительнотканную (перепончатую); 2. хрящевую; 3. костную.

 

 

Рис. 2. Способы развития костей

 

1. Прямой остеогенез. В мезенхиме, в центре будущей кости появляется одна или несколько точек окостенения (эндесмальное окостенение). Точки окостенения состоят из остеобластов, число которых быстро увеличивается. Остеобласты продуцируют матрикс, пропитывающийся солями кальция. Т.о. остеобласты превращаются в остеоциты, замурованные в костном веществе. Поверхностные слои превращаются в надкостницу.

2. Непрямой осгеогенез. В мезенхиме развивается хрящевая модель кости. Замещение хрящевой ткани костной (на 8-ой неделе эмбриогенеза) приводит к образованию хондральных костей. Различают два способа хондрального окостенения: перихондральное и эндохондральное.

Перихондральное окостенение начинается с появления в надхрящнице остеобластов (продуцируются внутренним слоем надхрящницы). Остеобласты откладываются на поверхности хряща, надхрящница превращается в надкостницу, а остеобласты наслаиваются на предыдущие слои костной ткани способом наложения – аппозиции, формируя на поверхности хряща костную пластинку. Т.о. кость растет в толщину – периостальный способ роста кости.

Одновременно костная ткань начинает образовываться внутри хряща. Внутрь хряща врастает соединительная ткань вместе с кровеносными сосудами. Вместе с ними в хрящ проникают остеобласты, начинают строить кость изнутри – эндохондрально.

Параллельно процессам развития кости идут процессы разрушения хряща – хондрокластами, а затем и процессы разрушения кости – остеокластами.

В результате разрушения кости в трубчатых костях образуются небольшие полости, они сливаются в костномозговую полость.

Незадолго до или после рождения вторичные точки окостенения появляются в эпифизах, хрящ замещается костной тканью. Между окостеневающим эпифизом и костным диафизом некоторое время остаётся эпифизарный хрящ. Он выполняет костеобразующую функцию до 18-25 лет, до приобретения окончательных размеров костью. К этому времени эпифизарный хрящ замещается костной тканью, эпифиз срастается с диафизом и кость становится единым целым органом. Т.о. кость растет в длину.

Прорастающая внутрь кости эмбриональная соединительная ткань даёт начало красному костному мозгу.

На кости после рождения появляются добавочные островки окостенения (апофизы), в местах прикрепления мышц, связок. В результате мышечной тяги здесь образуются бугры. У кристаллов кости есть одно необычное свойство – под действием нагрузки они создают небольшое электрическое поле, которое привлекает остеобласты, и только там они начинают производить кость. Врачи используют эту особенность, стимулируя рост кости электрическим током при особенно трудно заживающих переломах.

После рождения в скелете человека постоянно происходит обновление костной ткани. Эту непрерывную деятельность осуществляют остеобласты (костные клетки) и остеокласты (макрофаги). Из-за необходимости поддерживать определенный уровень кальция в организме, особенно необходимый для сокращения мышц, матрикс в кости должен непрерывно разрушаться (чтобы высвободить кальций) и восстанавливаться (чтобы связать кальций).

За кальциевый гомеостаз ответственны два гормона: гормон паращитовидной железы (паратгормон) увеличивает уровень кальция в крови, а кальцитонин – гормон щитовидной железы – уменьшает уровень кальция в крови. Парагормон стимулирует остеокласты, что приводит к разрушению костного матрикса, т.о. высвобождая кальций. Кальцитонин, с другой стороны, ингибирует остеокласты. Это позволяет остеобластам накапливать кальций в кости.

Модернизация кости обычно происходит сбалансировано, это означает, что на каждый разрушенный остеон приходится другой – восстановленный. Уровень этого процесса изменяется в зависимости от местоположения кости (ее части). Приблизительно 20 % костной ткани в молодом возрасте обновляется в течение года. Области кости, на которые оказывается большое давление, такие как, губчатое вещество в головке бедренной кости, могут обновляться через 4-6 месяцев, а компактное вещество в диафизе, которое испытывает гораздо меньшее давление, едва обновляется вообще.

Строение и химический состав кости. Кость как орган состоит из всех видов ткани, но главное место занимает твердая соединительная ткань – костная ткань. В состав кости входят органические, неорганические вещества и вода.

Воды около 50%; органических веществ (оссеин – фибриллярный белок коллаген) 30-35% от сухого веса и неорганических (соли фосфора, кальция и до 0,001% более 30 других химических элементов) 65-70% от сухого веса. Соотношение составных компонентов костной ткани у разных людей неодинаково, и даже у одного человека может меняться с возрастом, в связи с особенностями питания и т.д.

Кости взрослого человека построены в основном из пластинчатой костной ткани (компактное и губчатое вещество). Компактное вещество образует наружный слой эпифизов и диафизы кости, состоит из костных пластинок толщиной 4-15 мкм. Пластинки расположены в диафизах в три слоя: наружный общий, внутренний общий и средний слой – остеоны, вытянутые вдоль продольной оси кости.

Губчатое вещество формирует основную массу эпифизов трубчатых костей, а также губчатые и плоские кости. Костные пластинки образуют в них трабекулы (перекладины), пересекающиеся в различных направлениях и расположены соответственно направлению сил растяжения и сжатия, действующих на кость. Полости образовавшихся ячеек заполнены красным костным мозгом. В трубчатых костях костный мозг (у взрослых желтый) находится также в костномозговом канале диафиза.

Вся кость (за исключением суставных поверхностей) покрыта надкостницей (периост), прочно сращенной с костью шарпеевскими волокнами. В наружном слое надкостницы (коллагеновые волокна) проходят нервы и сосуды. Внутренний слой – остеогенный. Т.о., функции надкостницы – защитная, трофическая, костеобразующая.

Со стороны костномозговой полости кость выстлана волокнистой соединительнотканной оболочкой – зндостом. Суставные поверхности кости покрыты суставным хрящом. Через микроотверстия в кость проникают кровеносные сосуды и нервы.

Т.о., в понятие кости как органа входит костная ткань, костный мозг, надкостница и многочисленные нервы и сосуды.

3. Факторы развития костей.

Внутренние: наследственность, половые особенности эндокринной регуляции, состояние нервной системы, развитие кровеносной системы. Внешние: социальные (питание), экологические (хим. состав воды), физическая нагрузка (её интенсивность), профессиональная деятельность.

Деятельность эндокринной системы обеспечивает половые различия в сроках появления точек окостенения. У мальчиков на 1-2 года раньше. Синостоз 1-ой пястной кости считается показателем начинающегося полового созревания. С окончанием процесса синостозирования заканчивается рост костей в длину. У девушек к 17-21 году, у юношей к 19-23 годам. От состояния нервной системы зависит трофика костей. При усилении питания в костях откладывается больше костной ткани, она становится более плотной, компактной – остеосклероз. При ослаблении питания костная ткань становится разреженной – остеопороз.

Остеогенез осуществляется при помощи сосудов, которые проникая в хрящ, способствуют его разрушению и замещению костной тканью. Костные пластинки остеонов откладываются вокруг кровеносных сосудов.

На форму и положение костей влияют органы, для которых они образуют костные вместилища, ямки…

Социально-экономический фактор – недостаток в пище витамина С и Д приводит к формированию тонких и хрупких костей.

Интенсивные физические нагрузки способствуют увеличению массивности костей т.к. увеличивается количество и размеры остеонов.

От характера работы зависит форма, ширина, длина костей, толщина компактного слоя, размеры костномозговой полости…

Принципы организации костей (сформулированы П.Ф. Лесгафтом)

1. Костная ткань образуется в местах наибольшего сжатия и 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 давления.

5. Перестройка формы кости происходит под влиянием внешних (для костей) сил.

Живая кость – динамическая структура, приспосабливающаяся к условиям жизнедеятельности организма. Под влиянием условий происходит постоянная перестройка кости на макро- и микроскопическом уровне.

П.Ф. Лесгафт выдвинул положение о том, что внешняя форма костей меняется под влиянием растяжения и давления, а кости развиваются тем лучше, чем интенсивнее деятельность связанных с ними мышц.

Форма и рельеф кости зависят от характера прикрепления мышц. Если мышца прикрепляется с помощью сухожилий, то в этой области формируется бугор, отросток. Если мышца вплетается в надкостницу широким пластом, то формируется углубление. (Б.А. Долго-Сабуров).

В местах прохождения сосудов на костях имеются борозды. Через каналы, щели, канальцы проходят сосуды и нервы. Поверхность кости пронизывают питательные отверстия, через них в кости проходят сосуды.