Билет 8. Опорно-двигательная система человека

Строение и виды костей,

соединения костей и мышц,

строение и виды мышц,

механизм работы скелетного мускула,

представление костей и мускулатуры на скелете,

Заболевания опорно-двигательной системы

Опорно-двигательную систему называют костно-мышечной, поскольку скелет и мышцы работают согласовано. Они определяют форму тела, обеспечивают опорную, защитную и двигательную функции.

Опорная функция проявляется в том, что кости скелета и мышцы образуют прочный каркас, определяющий положение внутренних органов и не дающий им возможности смещаться.

Защищают органы от травм. Так, спинной и головной мозг находятся в костном "футляре": головной мозг защищен черепом, спинной — позвоночником. Грудная клетка закрывает сердце и легкие, дыхательные пути, пищевод и крупные кровеносные сосуды. Органы брюшной полости сзади защищены позвоночником, снизу — тазовыми костями, спереди — мышцами брюшного пресса.

Двигательная функция возможна только при условии взаимодействия мышц и костей скелета, так как мышцы приводят в движение костные рычаги. Большинство костей скелета соединено подвижно с помощью суставов. Мышца прикрепляется одним концом к одной кости, образующей сустав, другим концом — к другой кости. При сокращении мышца приводит кости в движение. Благодаря мышцам противоположного действия кости могут не только совершать те или иные движения, но и фиксироваться относительно друг друга. Кости и мышцы принимают участие в обмене веществ, в частности в обмене фосфора и кальция.

Костная ткань.

В состав костной ткани входят органические (оссеин и оссеомукоид) и неорганические вещества (соли кальция, фосфора, железа, магния). Органические вещества придают эластичность. Если их сжечь, кость рассыпается на небольшие твердые частички. Неорганические придают твердость, если удалить неорганические вещества выдерживанием кости в кислоте, то кость становится эластичной и ее можно будет завязать в узел. Сочетание органических и минеральных веществ придает костям и прочность, и упругость.

Наиболее прочны кости от 20 до 40 лет. У детей в костях относительно велика доля органических веществ. Поэтому детские кости редко ломаются, но легко деформируются под влиянием неправильной позы или неравномерной нагрузки. У пожилых людей в костях увеличивается доля минеральных веществ. Поэтому их кости становятся более ломкими

Костная ткань представлена клетками костной ткани - остеоцитами и межклеточным веществом. Структурным элементом является остеон — система костных пластинок, концентрическими кругами располагающиеся вокруг гаверсовых каналов, содержащих нервы и сосуды. Между ними - вставочные пластинки. Остеоны образуют перекладины, если перекладины расположены плотно, то образуется компактное вещество, если рыхло - губчатое вещество.

Строение и виды костей

Макроскопическое строение кости. Кости покрыты плотной соединительной тканью — надкостницей, которая примыкает к компактному веществу кости, которое переходит в губчатое. Последнее состоит из костных перемычек и балок, которые отбразуют многочисленные ячейки. В них находится красный костный мозг. Его клетки выполняют кроветворную функцию — формируют клетки крови. Внутри длинных костей имеется костномозговая полость. Она заполнена желтым костным мозгом. Он состоит из клеток жировой и кроветворной соединительной ткани и играет роль резерва на случай, когда красный костный мозг не справляется с работой.

Микроскопическое строение кости. Компактное вещество кости состоит из микроскопических ячеек и канальцев, по которым из надкостницы в кость входят многичисленные кровеносные сосуды и нервы. Стенки костных канальцев выложены рядами радиально расположенных костных пластинок. Это неклеточное вещество кости. Наличие неклеточного вещества характерно для любой соединительной ткани. Костные клетки, образующие эти пластинки, располагаются по наружному периметру этих колец.

Рис. 182. Строение кости

1 — надкостница; 2 — остеон; 3 — остеоциты; 4 — губчатое вещество; 5 — кровеносные сосуды в гаверсовом канале.

 

 

Виды костей. Различают четыре группы костей: трубчатые (длинные — плечевая, короткие — фаланги пальцев), губчатые (длинные — ребра, короткие — кости запястья), плоские (лопатки), смешанные (основание черепа)

 

Трубчатые кости имеют вид цилиндра с утолщенными краевыми концами. Они служат длинными прочными рычагами, за счет которых человек может передвигаться в пространстве или поднимать тяжести. К трубчатым костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени. Трубчатые кости покрыты надкостницей, за исключением суставных поверхностей. За надкостницей следует слой компактного плотного вещества. На конечных участках кости компактное вещество переходит в губчатое, которое заполняет концы костей. В средней части кости губчатого вещества нет, там находится костномозговая полость, заполненная желтым костным мозгом. Красный костный мозг сохраняется в губчатом веществе концевых участков кости. В толщину трубчатые кости растут за счет надкостницы. Однако масса кости увеличивается незначительно, потому что стенки костномозговой полости содержит клетки, растворяющие кость. Благодаря сложной и согласованной работе тех и других клеток достигается оптимальная прочность кости при наименьших массе и затрате материала. Рост в длину трубчатых костей происходит за счет зон роста и завершается к 20-25 годам. Зона роста находится недалеко от концевых участков костей. Они состоят из хрящевой ткани, которая по мере роста кости замещается костной тканью.

Рис. 183. Строение трубчатой кости: 1 — эпифиз; 2 — апофиз; 3 — метафиз; 4 — надкостница; 5 — желтый костный мозг; 6 — диафиз.

 

Губчатые кости имеют на поверхности довольно тонкое компактное вещество, под которым находится губчатое вещество, заполненное красным костным мозгом. К губчатым костям относятся кости тел позвонков, грудины, мелкие кости кисти и стопы. В основном губчатые кости выполняют опорную функцию.

Плоские кости выполняют в основном защитную функцию. Они состоят из двух параллельных пластинок компактного вещества, между которыми крест-накрест располагается, как балки, губчатое вещество. К плоским костям относятся кости, образующие свод черепа.

Соединение костей

Неподвижные соединения костей. могут быть трех видов — соединение с помощью соединительной ткани -фиброзное соединение (родничкив черепе новорожденного), с помощью хрящевой ткани (межпозвоночные диски), костные сращения (наблюдается в черепе, где выступы и шипы одной кости входят в пазы другой, образуется своеобразный шов, дающий очень прочное неподвижное соединение).

Полуподвижные соединения костей. Некоторые кости соединяются между собой посредством эластичного хряща. Таким образом соединены тела позвонков. Ребра соединяются с грудиной также посредством хряща. Эти соединения обеспечивают относительную подвижность и потому называются полуподвижными. Хрящ эластичен, и кости могут смещаться относительно друг друга.

Подвижное соединение - суставы. Здесь кости полностью обособлены друг от друга и сохраняют высокую подвижность. Они лишь примыкают одна к другой. Такие соединения костей называют прерывистыми соединениями или суставами. Подвижность сустава обеспечивается формой суставных поверхностей сочленяющихся костей, суставным хрящом и суставной жидкостью, а прочность сустава — суставной сумкой, связками и более низким давлением внутри сустава по сравнению с давлением наружного воздуха. Особенность суставов состоит в том, что они не только обеспечивают подвижность костей, но и в любой момент могут зафиксировать кости в нужном положении, лишить их подвижности. Различают полусуставы — соединения, имеющие в толще хряща щелевидную полость (лобковое сращение)

Рис. 184. Соединения костей: 1 — сустав; 2 — фиброзное соединение; 3 — полусустав; 4 — хрящевое соединение; 5 — швы.

C троение и виды мышц

Микроскопическое строение скелетных мышц. Скелетные мышцы состоят из пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Они содержат сократительные нити, состоящие из двух разных белков, и потому кажутся поперечно исчерченными. Каждый мышечный пучок покрывает соединительнотканная пленка, а всю мышцу в целом, состоящую из множества пучков, общая оболочка — фасция. Она состоит также из соединительной ткани. Благодаря четко очерченным пучкам сила тяги прикладывается к строго определенным частям кости.

Макроскопическое строение мышц. В строении многих мышц различают брюшко и сухожилия. Брюшко состоит из множества пучков поперечнополосатых мышечных волокон, покрытых соединительнотканными оболочками. Сухожилия, с помощью которых мышца прикрепляется к костям, состоят из плотной соединительной ткани. Они тесно срастаются с надкостницей и при напряжении мышцы стимулируют отделение костного вещества. Вот почему у людей физического труда и спортсменов шероховатость и бугристость на костях в местах прикрепления мышц выражены сильнее. То сухожилие, которое прикрепляется к костям, остающимися при движении малоподвижными, называют головками мышцы, а то, что прикрепляется к подвижным костям, — хвостом. Скелетные мышцы хорошо снабжаются кровеносными и лимфатическими сосудами. К ним подходят нервы, которые регулируют их работу

У взрослого человека составляют 40% от массы тела, насчитывается около 600 скелетных мышц. В мышце (рис. 189) различают утолщенную среднюю часть — брюшко, прикрепляется мышца с помощью сухожильной головки к неподвижной части скелета, сухожилием хвоста — к подвижной части скелета.

Мышцы и группы мышц окружены соединительнотканными оболочками — фасцией. К мышце походят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Форма мышц разнообразна: различают длинные, короткие, широкие, двуглавые, трехглавые и другие. Мышцы антагонисты обеспечивают движение в суставах (сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращатели). Мышцы, выполняющие движение в одном направлении — синергисты.

Скелетные мышцы образованы поперечно-полосатой мышечной тканью. Скелетное мышечное волокно (рис. 190) имеет форму цилиндра длиной до 40 мм, диаметром до 0,1 мм. Снаружи покрыты сарколеммой, цитоплазманазывается саркоплазмой. В ней очень много митохондрий и сеть внутренних мембран — саркоплазматический ретикулум, содержащий Са2+.

Рис. 190. Строение мышечного волокна:
1 — сарколемма; 2 — саркоплазматический ретикулум; 3 — миофибриллы.

Вдоль мышечного волокна тянется в среднем 2500 миофибрилл. Миофибриллы содержат белковые нити двух типов, из актина — тонкие и из миозина — толстые (рис. 191). Когда происходит сокращении миофибриллы, сами нити не укорачиваются, актиновые нити вдвигаются между миозиновыми. Это представление получило название теории зубчатого колеса. Саркомер способен сокращаться на 30% от своей длины.

Рис. 191. Строение саркомера.

 

Основные группы мышц. Мышцы туловища: трапециевидная, широчайшая мышца спины, большая грудная, наружные и внутренние межреберные, диафрагма. Мышцы верхней конечности: дельтовидная, двуглавая, трехглавая, мышцы предплечья, кисти. Мышцы нижней конечности: ягодичная, четырехглавая мышца бедра, портняжная, икроножная, мышцы стопы. Мышцы головы: мимические (надчерепная, мышца «гордецов», круговые мышцы глаз и рта, мышца смеха), жевательные — прикрепляются к нижней челюсти по четыре с каждой стороны.

Рис. 189. Строение мышцы. А — одноглавая мышца, Б — двуглавая.

1 — головка; 2 — брюшко.

 

Мышцы отличаются довольно разнообразной формой. Мышцы, имеющие общее сухожилие, но обладающие двумя или более головками, называются двухглавыми (бицепс), трехглавыми (трицепс) или четырехглавыми (квадрицепс). Функции мышц так же довольно разнообразны, это сгибатели, разгибатели, отводящие, приводящие, вращатели (кнутри и кнаружи), поднимающие, опускающие, выпрямляющие и другие.

 

Работа мышц, утомление

 

Мышца может подтягивать, но не может отталкивать кости, поэтому противоположные движения выполняют разные мышцы: одни сгибают, другие разгибают, одни приводят руку к туловищу, другие отводят, одни вращают кость по часовой стрелке, другие — против. Мышцы противоположного действия называют антагонистами, мышцы, действующие в одном направлении, — синергистами. Бывает, что одни и те же группы мышц в одном движении участвуют как антагонисты, а в другом — как синергисты.

Мышечные волокна изолированы от соседних, при этом они сокращаются по принципу «все или ничего», т.е. волокно сокращается с максимальной для него силой, если возбуждение достигло порогового уровня. Сила и степень сокращения зависит от числа сократившихся волокон.

При сгибании руки в локтевом суставе, (рис. 192) возбуждение к двуглавой мышце идет от моторной зоны лобной доли больших полушарий, передается с помощью нисходящих путей на соответствующие сегменты спинного мозга, затем по двигательным нейронам на нервно-мышечные соединения и происходит сокращение мышцы-сгибателя. При этом происходит торможение двигательных нейронов мышцы-разгибателя, и трехглавая мышца расслабляется. Медиатор, вызывающий сокращение скелетной мускулатуры — ацетилхолин.

Рис. 192. Работа мышц. Сокращается двуглавая мышца — сгибатель, расслабляется трехглавая мышца — разгибатель.

Различают динамическую работу мышц, когда сокращение чередуется с расслаблением, и статическую работу, например, при удержании груза в одном положении. Статическая приводит к более быстрому утомлению. Утомление - временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы. Ведущую роль в утомлении играет не усталость самих мышц, а утомление двигательных нейронов. Установлено, что для более быстрого восстановления работоспособности более благоприятен не полный покой, а интенсивная работа другой группы мышц. Иван Михайлович Сеченов назвал это «активным отдыхом». Он же изучал зависимость утомления от ритма и нагрузки и заложил основы науки — гигиены труда. Для достижения максимального объема мышечной работы необходимо подобрать оптимальный ритм и нагрузку.

 

Осевой скелет

Функция скелета. Скелетом называют совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок. Они определяют форму тела, служат опорой мягким частям, защищают внутренние органы от механических повреждений. В скелете человека различают осевой скелет и добавочный скелет. Осевой скелет объединяет череп и скелет туловища. Добавочный скелет состоит из костей поясов конечностей и скелета свободных конечностей.

Череп определяет форму головы, защищает головной мозг, органы слуха, обоняния, зрения, служит местом прикрепления мышц, участвующих в мимике. В черепе различают мозговой и лицевой отделы. Верхняя часть мозгового отдела образована непарными лобными и затылочными костями и парными теменными и височными костями. Они образуют свод черепа. В основании мозгового отдела черепа находятся клиновидная кость и пирамидные отростки височных костей, в которых расположены рецепторы слуха и органы равновесия. В мозговой части черепа находится головной мозг. К лицевому отделу черепа относятся верхняя и нижняя челюсти, скуловые, носовые и решетчатые кости. Форму носовых полостей определяет решетчатая кость. В ней находится орган обоняния. Кости мозгового и лицевого черепа неподвижно соединены между собой, за исключением нижней челюсти. Она может двигаться не только вверх и вниз, но и влево-вправо, вперед-назад. Это позволяет пережевывать пищу и членораздельно говорить. Нижняя челюсть снабжена подбородочным выступом, к которому прикрепляются мышцы, участвующие в речи.

Рис. 185.Череп человека.1 — лобная кость; 2 — теменные кости; 3 — затылочная кость; 4 — височные кости; 5 — носовые кости; 6 — верхнечелюстная кость; 7 —скуловая кость, 8 — нижнечелюстная кость.

 

Скелет туловища. Основу скелета туловища составляет позвоночник. Он образован отдельными позвонками. Каждый позвонок имеет тело, дугу и отростки. Тело и дуга позвонка образуют кольцо. Позвонки расположены один под другим так, что их кольца образуют позвоночный канал. В нем находится спинной мозг. Между телами позвонков лежат межпозвоночные хрящевые диски. Они придают позвоночному столбу подвижность, упругость и смягчают сотрясения при беге, ходьбе, прыжках. Позвоночник человека имеет четыре изгиба: шейный, грубной, поясничный, крестцовый. Благодаря S-образной изогнутости позвоночник способен пружинить и выполнять роль рессоры, уменьшая толчки при движении. Это тоже приспособление к прямохождению. В позвоночнике различают отделы:

Рис. 186. Скелет позвоночника.

Скелет туловища состоит из скелета позвоночника и скелета грудной клетки. Позвоночный столб (рис. 186) состоит из 33-34 позвонков, которые образуют пять отделов. Шейный — из 7 позвонков, грудной — из 12, поясничный — из 5, крестцовый — из 5 слившихся, копчик из 4-5 сросшихся позвонков.

 

Шейный. Содержит семь позвонков. С первым шейным позвонком череп сочленяется при помощи двух мыщелков, при помощи которых можно поднимать и опускать голову. Первый позвонок не имеет тела: оно приросло к телу второго шейного позвонка и образовало зуб: ось, вокруг которой в горизонтальной плоскости вращается первый шейный позвонок вместе с головой, когда жестом мы показываем отрицание. От спинногомозга зуб отделяет связка из соединительной ткани. Особенно непрочна она у грудных детей, поэтому их головку необходимо поддерживать, что небыло травмы.

Грудной отдел состоит из 12 позвонков, к ним прикрепляются ребра. Из них 10 пар ребер с помощью хрящей прикрепляются другими концами к грудине. Две нижние пары ребер оканчиваются свободно. Грудной отдел позвоночника, ребра и грудина образуют грудную клетку.

Поясничный отдел содержит 5 позвонков, они массивные, так как им приходится выдерживать основную тяжесть тела.

Крестцовый отдел состоит из 5 сросшихся позвонков, поэтому является неподвижной частью позвоночника.

Копчиковый отдел состоит из 4-5 сросшихся маленьких позвонков.

Рис. 187. Скелет грудной клетки

 

 

Добавочный скелет. Скелет поясов и свободных конечностей

К добавочному скелету относятся верхние и нижние конечности и их пояса.

Рис. 188. Скелет конечностей

Скелет верхних конечностей состоит из скелета плечевого пояса и скелета свободной конечности. Он способен к выполнению разнообразных трудовых движений и отличается большой подвижностью.

Плечевой пояс включает лопатки и две ключицы. Каждая из них одним концом сочленяется с грудиной, другим — с лопаткой и плечевой костью руки. Лопатки же лежат свободно среди спинных мышц и при необходимости участвуют вместе с ключицами в движении руки. Так, подъем руки над головой возможет с участием плечевого пояса: движение происходит в грудинно-ключичном суставе.

Скелет руки состоит из плечевой кости, двух костей предплечья — локтевой и лучевой, а также костей кисти. В кисти три части: запястье, пястье и фаланги пальцев. Большой палец противопоставлен четырем другим пальцам.

Скелет нижних конечностей имеет ряд особенностей, связанных с прямохождением. Он отличается большой прочностью, которая достигается за счет некоторого ограничения подвижности.

Пояс нижних конечностей представлен тазовыми костями,, каждая образовалась при сращении трех костей — подвздошной, седалищной и лобковой Это плоские кости, тесно сочлененные с крестцом, они образуют практически неподвижное сочленение. Тазовые кости вместе с мощными мышцами образуют дно брюшной полости, на которое опираются все внутренние органы.

Скелет ноги начинается бедренными костями, которые под углом прикрепляются к тазовым костям, образуя прочную арку, способную выдерживать большие нагрузки. Суставная головка бедренных костец круглая, движения возможны в любую сторону, но они ограничены связками. В голени, как и в предплечье, две кости: большеберцовая и малоберцовая. Большеберцовая кость сочленяется и со стопой и с бедром. Это значительно увеличивает прочность, но снижает подвижность. Малоберцовая кость находится снаружи, со стороны мизинца, и несет меньшую нагрузку. Стопа состоит аналогично кисти из трех частей: Предплюсны, плюсны и фаланг пальцев. В предплюсне наиболее массивны таранная и пяточная кости. Подошва ноги имеет продольные и поперечные своды. Благоларя этому она пружинит при ходьбе и беге, смягчает толчки при движениях.

Скелет верхней конечности (рис. 188) состоит из скелета свободной верхней конечности: плечевой кости, костей предплечья — локтевой и лучевой, запястья (8 косточек), пясти и фаланг пальцев.

Скелета плечевого пояса — из парных лопаток и ключиц.

Строение мышц мужчины, вид спереди: 1 – трапеции; 2 – передняя зубчатая мышца; 3 – наружные косые мышцы живота; 4 – прямая мышца живота; 5 – портняжная мышца; 6 – гребенчатая мышца; 7 – длинная приводящая мышца бедра; 8 – тонкая мышца; 9 – напрягатель широкой фасции; 10 – большая грудная мышца; 11 – малая грудная мышца; 12 – передняя головка плеча; 13 – средняя головка плеча; 14 – брахиалис; 15 – пронатор; 16 – длинная головка бицепса; 17 – короткая головка бицепса; 18 – длинная ладонная мышца; 19 – экстензорная мышца запястья; 20 – длинная приводящая мышца запястья; 21 – длинный сгибатель; 22 – лучевой сгибатель запястья; 23 – плечелучевая мышца; 24 – латеральная мышца бедра; 25 – медиальная мышца бедра; 26 – прямая мышца бедра; 27 – длинная малоберцовая мышца; 28 – длинный разгибатель пальцев; 29 – передняя большеберцовая мышца; 30 – камбаловидная мышца; 31 – икроножная мышца

 

 

Строение мышц мужчины, вид сзади: 1 – задняя головка плеча; 2 – малая круглая мышца; 3 – большая круглая мышца; 4 – подостная мышца; 5 – ромбовидная мышца; 6 – экстензорная мышца запястья; 7 – плечелучевая мышца; 8 – локтевой сгибатель запястья; 9 – трапециевидная мышца; 10 – прямая остистая мышца; 11 – широчайшая мышца; 12 – грудопоясничная фасция; 13 – бицепс бедра; 14 – большая приводящая мышца бедра; 15 – полусухожильная мышца; 16 – тонкая мышца; 17 – полуперепончатая мышца; 18 – икроножная мышца; 19 – камбаловидная мышца; 20 – длинная малоберцовая мышца; 21 – мышца отводящая большой палец стопы; 22 – длинная головка трицепса; 23 – латеральная головка трицепса; 24 – медиальная головка трицепса; 25 – наружные косые мышцы живота; 26 – средняя ягодичная мышца; 27 – большая ягодичная мышца

Строение мышц женщины, вид спереди: 1 – лопаточно подъязычная мышца; 2 – грудинно-подъязычная мышца; 3 – грудинно-ключично-сосцевидная мышца; 4 – трапециевидная мышца; 5 – малая грудная мышца (не видна); 6 – большая грудная мышца; 7 – зубчатая мышца; 8 – прямая мышца живота; 9 – наружная косая мышца живота; 10 – гребенчатая мышца; 11 – портняжная мышца; 12 – длинная приводящая мышца бедра; 13 – напрягатель широкой фасции; 14 – тонкая мышца бедра; 15 – прямая мышца бедра; 16 – промежуточная широкая мышца бедра (не видна); 17 – латеральная широкая мышца бедра; 18 – медиальная широкая мышца бедра; 19 – икроножная мышца; 20 – передняя большеберцовая мышца; 21 – длинный разгибатель пальцев стопы; 22 – длинная большеберцовая мышца; 23 – камбаловидная мышца; 24 – передний пучок дельт; 25 – средний пучок дельт; 26 – плечевая мышца брахиалис; 27 – длинный пучок бицепса; 28 – короткий пучок бицепса; 29 – плечелучевая мышца; 30 – лучевой разгибатель запястья; 31 – круглый пронатор; 32 – лучевой сгибатель запястья; 33 – длинная ладонная мышца; 34 – локтевой сгибатель запястья запястья

Строение мышц женщины, вид сзади: 1 – задний пучок дельт; 2 – длинный пучок трицепса; 3 – латеральный пучок трицепса; 4 – медиальный пучок трицепса; 5 – локтевой разгибатель запястья; 6 – наружная косая мышца живота; 7 – разгибатель пальцев; 8 – широкая фасция; 9 – бицепс бедра; 10 – полусухожильная мышца; 11 – тонкая мышца бедра; 12 – полуперепончатая мышца; 13 – икроножная мышца; 14 – камбаловидная мышца; 15 – короткая малоберцовая мышца; 16 – длинный сгибатель большого пальца; 17 – малая круглая мышца; 18 – большая круглая мышца; 19 – подостная мышца; 20 – трапециевидная мышца; 21 – ромбовидная мышца; 22 – широчайшая мышца; 23 – разгибатели позвоночника; 24 – грудопоясничная фасция; 25 – малая ягодичная мышца; 26 – большая ягодичная мышца