Морфофункциональные особенности опорно-двигательной системы

Выполняет в организме следующие функции:

1. Опора для всех систем и органов организма, перемещение тела в пространстве.

2. Образует полости, тем самым, защищая внутренние органы – например, полость черепа защищает головной мозг от повреждений, грудная клетка – сердце и лёгкие и т.д.

3. Служит «депо» для минеральных веществ, в случае необходимости организм их будет использовать, «забирая» из костей.

4. В полостях костей расположен орган кроветворения – красный костный мозг (ККМ).

Опорно-двигательный аппарат разделяют на пассивную (скелет) и активную (мышцы) части.

Скелет человека.

Представляет собой комплекс из 206 костей и их соединений. Различают: скелет головы (череп), скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей. Масса «живого» скелета равна у новорожденного 11% от массы тела, у взрослого – 20%.

Основными тканями, образующими скелет являются – костная, хрящевая и волокнистая ткани. Это разновидности соединительной ткани.

1. Хрящевая ткань. Клетки, строящие её хондроциты (предшественники – хондробласты) не соединятся друг с другом, поэтому хрящ и не срастается. Клетки выделяют основное вещество – полисахарид хондрин. Хрящ – это твердая, но гибкая ткань, хорошо приспособлена для сопротивления любым деформациям. Известны три типа этой ткани – гиалиновый хрящ, желтый эластичный и белый эластичный хрящи. Кроме скелета входит в состав других систем (например, дыхательной)

2. Волокнистая ткань. Образована клетками фиброцитами (предшественники – фибробласты), которые тоже не соединены между собой. Выделяют основное вещество – волокна коллагена и эластина. Выделяют – рыхлую соединительную и плотную волокнистые ткани. Образует надкостницу и сухожилия.

3. Костная ткань. Снабжена нервами и сосудами. Клетки, строящие ткань (остеоциты и их предшественники – остеобласты) имеют отростки, с помощью которых они соединяются друг с другом (за счёт этого кости могут срастаться). Ткань постоянно разрушается специальными клетками (остеокластами) и вновь образуется остеоцитами. Это увеличивает приспособляемость организма. Межклеточное вещество образовано неорганическими солями (прежде всего – фосфат кальция) и органическим веществом (в основном – белок коллаген).

Строение кости.

Кость состоит из следующих компонентов:

1. На поверхности – компактное вещество, которое состоит из плотно сгруппированного слоя костных пластинок.

2. Под компактным веществом – губчатое вещество. Оно состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В ячейках губчатого вещества находится красный костный мозг.

3. Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной пленкой из соединительной ткани – надкостницей. Только головки длинных костей лишены надкостницы, но и они покрыты хрящом.

Состав костей – примерно 60% минеральных веществ (прежде всего фосфат и карбонат кальция – они придают костям прочность), 30% органических веществ (оссеин – он придает костям упругость), 10% воды. Эта пропорция непостоянна и меняется с возрастом. Так, в пожилом возрасте возрастает доля минеральных веществ, кости становятся хрупкими и чаще, чем в молодом возрасте, ломаются.

Классификация костей.

1. Трубчатые (длинные) кости – это кости конечностей. Внутри они полые – полости заполнены жёлтым костным мозгом. Различают среднюю удлиненную часть – диафиз, обычно цилиндрической или почти трехгранной формы, и утолщенные концы – эпифизы. Участки между ними – метафизы, выступы на кости (это места прикрепления мышц – апофизы).

2. Короткие (губчатые) кости. Состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они находятся там, где подвижность сочетается с сопротивлением сдавливанию (кости запястья и предплюсны).

3. Плоские кости. Формируют защитные полости организма (рёбра, грудина, тазовые кости).

4. Смешанные кости, имеют сложную форму. Состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертание и происхождение. Например, позвонки и кости основания черепа.

5 .Воздухоносные кости. Имеют в своем теле полость, заполненную воздухом. Например, лобная кость, верхняя челюсть и некоторые другие.

Рост костей.

а) В толщину кости растут за счет деления надкостницы, клетки которой образуют вокруг себя костное межклеточное вещество. За счёт этого кости срастаются при переломе.

б) В длину кости растут путем деления особых хрящевых прослоек (в виде кольца) – зон роста, которые расположены на границе эпифиза с диафизом.

Рост костей регулирует гормон гипофиза (гормон роста – СТГ). За счёт деятельности остеокластов в течение жизни кости человека постоянно перестраиваются. Чем больше нагрузка на скелет, тем прочнее становятся кости. Следовательно, положительное влияние на формирование скелета оказывает физический труд и занятий физкультурой..

Соединение костей

1. Неподвижное соединение – это соединение вследствие сращения костей (кости таза) или образование швов (кости черепа).

2. Полуподвижное соединение – кости соединяются между собой с помощью хрящей, что обеспечивает некоторый уровень подвижности относительно друг друга (например, рёбра с грудиной, позвонки друг с другом).

3. Подвижное соединение – характерно для большинства костей и достигается с помощью особого образования – сустава. Существует много видов суставов, в основном они выглядят следующим образом. Конец одной из костей – выпуклый (головка сустава), а другой кости вогнутый (суставная впадина). Головка сустава конгруэнтна впадине, поверхности обоих покрыты слоем гладкого хряща (для уменьшения трения). Кости сустава покрыты общей прочной оболочкой из соединительной ткани – суставной сумкой. В ней имеется жидкость для смазки и уменьшения трения. Кроме этого в полости суставной сумки низкое давление – 5 – 10 мм ртутного столба (т.е. кости как бы присасываются друг к другу). Снаружи сумка окружена связками и мышцами, прикрепленными к ней, и переходит в надкостницу.

Череп.

Одна из важнейших частей скелета. Он защищает от внешних воздействий головной мозг, органы чувств и служит опорой для начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем, мимических мышц. Череп условно подразделяют на мозговой и лицевой отделы, состоящие из 23 костей – 8 парных и 7 непарных.

1. Мозговой отдел – вместилище для головного мозга. Состоит из парных костей – теменных и височных (здесь проходит слуховой проход); и непарных костей – лобная, затылочная и др. В затылочной кости имеется большое затылочное отверстие, через которое головной мозг соединяется со спинным. Также затылочная кость соединяется с первым позвонком позвоночника с помощью эллипсовидного сустава, что обеспечивает наклон головы вперед и в назад – вверх. Дно черепа образовано основной костью с многочисленными отверстиями для нервов и кровеносных сосудов.

2. Лицевой отдел. Состоит из верхнечелюстных, носовых, скуловых, глазничных, нижнечелюстной подъязычной и других костей. Нижнечелюстная кость соединена подвижно с височными костями. На обоих челюстях имеются ячейки (альвеолы) для зубов.

Кости черепа в основном плоские, соединяются между собой зубчатыми и чешуйчатыми швами, кроме нижнечелюстной (она соединяется суставом).

Особенности черепа человека – соотношение мозгового и лицевого отдела – три к одному (это только у человека, что обеспечивает соответствующий размер головного мозга); форма нижней челюсти – U-образная, что обеспечивает формирование членораздельной речи.

Скелет туловища.

Представлен скелетом позвоночника и грудной клетки.

I. Позвоночник состоит из 33 – 34 позвонков, между которыми находятся хрящевые прокладки – диски, это обеспечивает позвоночнику гибкость. Каждый из позвонков состоит из тела, дуги и нескольких отростков. Между телом и дугой есть отверстие, отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором расположен спинной мозг. Телами позвонки соединяются друг с другом. Отростки выполняют защитную функцию (от механических повреждений), при этом облегчая массу позвонка. Различаю 5 отделов позвоночника, позвонки разных отделов имеют различия в строении.

1. Шейный отдел – 7 позвонков (кстати, как у всех млекопитающихся). Первый позвонок – атлант, не имеет тела, соединен с черепом. Второй позвонок – эпистрофей, имеет на теле зубовидный отросток, который обеспечивает повороты головы.

2. Грудной отдел – 12 позвонков. На боковых поверхностях их тел имеются ямки – для соединения с головками рёбер.

3. Поясничный отдел – 5 позвонков, отличающихся от других крупными размерами. На втором поясничном позвонке заканчивается спинной мозг.

4. Крестцовый отдел – 5 позвонков, которые у взрослого человека срастаются между собой и с костями таза. Это происходит из-за увеличения нагрузки при прямохождении.

5. Копчиковый отдел – 5 (чаще 4) сросшихся между собой позвонка, представляющих собой короткие кости.

Таким образом, кости позвоночника – смешанные, соединены полуподвижно.

Особенности позвоночника человека. Он имеет S-образную форму, т.е. 2 изгиба вперед (лордозы) – шейный и поясничный, и 2 изгиба назад (кифозы) – грудной и крестцовый. Благодаря им центр тяжести тела перемещен немного назад, что обеспечивает прямохождение и, кроме того, амортизацию при ходьбе. Тела позвонков сверху вниз увеличиваются в размерах.

II. Грудная клетка.

Состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар рёбер и грудины. Грудная клетка прикрывает и защищает от механических повреждений сердце, лёгкие, крупные кровеносные сосуды и пищевод.

Грудина представляет собой плоскую кость, расположенную впереди. Рёбра соединены подвижно с позвонками и полуподвижно с помощью хрящей с грудиной и поэтому могут перемещаться. Это имеет большое значение для дыхания. Рёбра представляют собой изогнутые костные пластинки и анатомически делятся на три группы:

а ) Истинные рёбра – с 1 по 7 пару, каждое из них соединяется с позвонком и с грудиной напрямую.

б) Ложные рёбра – с 8 по 10 пару, соединяются с позвонками, как и истинные, но другие их концы не крепятся к грудине, а хрящами срастаются между собой и с хрящами нижних рёбер, образуя рёберную дугу. Эта дуга соединена полуподвижно с грудиной.

в) Колеблющиеся рёбра – 11 и 12 пары, их передние концы не доходят до грудины и заканчиваются, остаются свободными в верхних отделах брюшной полости.

Особенности грудной клетки человека: она сжата с боков, и плоская (в отличие от таковой у млекопитающихся), что является приспособлением к прямохождению – центр тяжести.

Верхние конечности.

В них выделяют – пояс конечностей и свободную конечность.

I. Пояс конечностей расположен в туловище и состоит из двух костей:

1. Ключица – парная, S-образно изогнутая кость, анатомически входит в состав грудной клетки (расположены над первым ребром). Функция ключицы – она как бы удерживает плечевой сустав на некотором расстоянии от грудной клетки, обеспечивая приводящие движения руки. Суставами соединяется с лопаткой и грудиной.

2. Лопатка – парная плоская кость треугольной формы, прилегающая к задней поверхности грудной клетки, соединена с ключицей, обеспечивает подвижность плечевого пояса.

II. Верхняя свободная конечность (рука), анатомически состоит из трёх отделов.

1. Плечо – часть руки от плечевого сустава до локтевого. Представлена одной длинной трубчатой костью – плечевой.

2. Предплечье – часть руки от локтевого сустава до лучезапястного сустава. В этой части руки две параллельно расположенные кости – локтевая и лучевая.

3. Кисть, делится в свою очередь на три отдела:

а ) Запястье, состоит из 8 коротких костей (2 ряда по 4 кости).

б ) Пясть – 5 коротких трубчатых кости.

в ) Фаланги пальцев – 14 коротких трубчатых кости.

Особенности руки человека – большая свобода движений в плечевом суставе (чем у животных); руки заметно короче и слабее ног; большой палец руки противопоставлен остальным четырем пальцам – именно эта анатомическая деталь дает возможность руке человека исполнять многочисленные и разнообразные движения при всех формах труда человека.

Скелет нижних конечностей.

Аналогично верхним конечностям тоже состоит из пояса конечностей и свободной конечности (ноги).

I. Пояс нижних конечностей (тазовый пояс). Представлен тазом, в составе, которого выделяют три пары костей:

а) Подвздошная кость – образует как бы чашу – вместилище для органов брюшной полости и полости малого таза.

б) Седалищная кость.

в) Лобковая кость.

С помощью тазобедренного сустава таз соединяется с ногой. Кости таза срастаются окончательно в 12 – 14 лет у девочек и в 13 – 16 лет у мальчиков. У женщин таз шире и ниже, а все его размеры больше, чем у мужчин. Эти половые отличия связанны с тем, что у женщин таз – вместилище развивающегося в матке плода. Из-за прямохождения человека выход из таза уже, чем у животных, что ухудшает условия для деторождения.

II. Свободная нижняя конечность (нога). Как и рука состоит из трёх отделов:

1. Бедро – от тазобедренного сустава до коленного сустава. Здесь одна кость – бедренная, самая длинная трубчатая кость в организме. Коленный сустав впереди прикрыт надколенником (коленная чашечка) – плоской костью.

2. Голень – от коленного до голеностопного сустава. Здесь 2 кости – впереди большая берцовая кость и сзади малая берцовая кость.

3. Стопа. В свою очередь состоит из трёх отделов:

а) Предплюсна – 7 коротких костей, расположенных в 2 ряда.

б) Плюсна – 5 коротких трубчатых костей.

в) Фаланги пальцев – 14 коротких трубчатых костей.

Особенности нижних конечностей человека: соответственно они длиннее и сильнее рук; стопа имеет свод, он обеспечивает амортизацию при ходьбе. Нарушение свода стопы – плоскостопие, имеет негативное влияние для здоровья человека.

Возрастные особенности формирования костной системы человека.

В процессе пренатального и постнатального развития скелет ребёнка подвергается сложным преобразованиям. Формирование скелета начинается в середине 2-го месяца эмбриогенеза и продолжается до 18 – 25 лет постнатальной жизни. Вначале у эмбриона весь скелет хрящевой, окостенение не завершается к моменту рождения, поэтому в скелете новорожденного много хряща, да и химический состав костей отличается от кости взрослого. В это время в кости много органических веществ, следовательно, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий. Интенсивное утолщение стенок костей и повышение их механической прочности идёт до 6 – 7 лет. Затем до 14 лет нет изменений, а после 14 до 18 лет вновь идёт возрастание.

Окончательное окостенение скелета завершается у женщин в 17 –21 год, у мужчин в 19 – 25 лет, причем кости окостеневают в различное время. Например, позвонки – к 20 – 25 годам, а копчиковые даже к 30 годам; кисти – в 6 –7 лет, а запястья – в 16 – 17 лет; нижние конечности – приблизительно к 20 годам.

Позвоночник новорожденного отличается отсутствием каких-либо изгибов. В 3 месяца формируется – шейный лордоз, в 6 месяцев – грудной кифоз, к 1-му году – поясничный кифоз. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным и изгибы слабо фиксированными, что легко приводит к искривлениям (сколиозам). Грудная клетка к 12 – 13 годам уже значительно напоминает грудную клетку взрослого

Значительные изменения происходят в черепе. Закрытие родничков происходит в 1 –2 года, а сращивание черепных швов – к 4 годам. Лицевой отдел интенсивно растет до наступления половой зрелости.

Таким образом, в целом скелет детей и подростков характеризуется высокой эластичностью, что всегда является угрозой его деформации при нарушении гигиенических норм.

Мышечная система.

Основной тканью мышечной системы является мышечная ткань. В организме человека она представлена тремя типами – поперечно-полосатая (скелетная) мышечная ткань, гладкая мышечная ткань и сердечная мышечная ткань. Отличия между ними в следующем:

признаки	скелетная	гладкая	Сердечная
1.местонахождение	Прикреплены к костям, язык, 1/3 пищевода, сфинктер ануса.	Стенки внутренних органов – желудка, кишок	Стенки сердца.
2. форма волокон	Вытянутая, цилиндрическая, с тупыми концами	Вытянутая, веретеновидная, с заостренными концами.	Вытянутая, цилиндрическая, волокна разветвляются и сливаются друг с другом.
3. число и положение ядер.	Много ядер, все на периферии.	Одно, в центре.	Много, в центре.
4. Поперечная полосатость.	Имеется	Отсутствует	Имеется
5. Скорость сокращения	Большая	Малая	Промежуточная
6. Способность оставаться в сокращенном состоянии.	Малая	Большая	Промежуточная
7. Регуляция сокращений	Произвольная, регулируется соматической нервной системой	Непроизвольная, регулируется вегетативной нервной системой	Непроизвольная, имеет автономный центр управления.

 

Строение скелетных мышц.

Они состоят из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон. Мышца покрыта соединительно-тканной оболочкой – фасцией. Прикрепляются мышцы к костям с помощью сухожилий (только мимические мышцы одним концом к коже лица). Мышцы способны – сокращаться и расслабляться, сигнал на эти действия подается по нервам от ЦНС. Существуют следующие группы мышц:

1. Синергисты – разные мышцы, участвующие в одном движении, например, жевательная и височная мышцы участвуют в сжимании зубов.

2. Антагонисты – мышцы, участвующие в противоположных движениях. Например, при сокращении бицепса (сгибатель) локтевой сустав сгибается, если трицепс (разгибатель) расслаблен и наоборот.

Источник энергии мышц – распад и окисление органических веществ.

Возрастные особенности развития мышечной системы.

В процессе развития изменяются двигательные качества мышц – быстрота, сила, ловкость и выносливость, причём развитие идёт неравномерно.

1. Быстрота и ловкость с 4 – 5 лет к 13 –14 годам достигают уровня взрослого, причём при занятиях спортом в 2 раза быстрее. Таким образом, до 6 – 7 лет дети не в состоянии совершать точные движения в предельно короткие сроки. Улучшение этого происходит до 17 лет.

2. Сила максимально прирастает с 10 – 12 лет у девочек и до 13 – 15 лет у мальчиков.

3. Выносливость развивается позже всех. Например, если в 7 лет взять этот показатель за 100%, то в 10 лет – 150%, в 14 – 15 лет – 400%. В целом к 17 – 19 годам достигает 85% выносливости взрослого. Максимальный уровень достигается к 25 – 30 годам.

4. Развитие координации движений. Обусловлено не только созреванием опорно-двигательной системы, но и зависит от условий воспитания.

Координация основных естественных движений формируется до 3 –5 лет. Развитие движений и механизмов их координации наиболее интенсивно идет в первые годы жизни до подросткового возраста. В подростковом возрасте координация движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Однако это временное явление, исчезающее после 15 лет. К 18 – 25 годам полностью соответствует уровню взрослого (так называемый «золотой период» моторики движений).

Раздел 7.