Узнай как формируются
и из чего состоят наши кости?

Кости - это живая ткань, они постоянно находятся в состоянии обновления. Кости образуют основу скелета, они отвечают за движения и содержат костный мозг и жизненно важные минералы.

Кости - жесткие ткани тела, составляющие основу человеческого организма. Ткани эти живые, они постоянно обновляются и формируются в процессе роста и резорбции.

Костная ткань

Кость состоит из обызвествленной ткани, в которой заключены костные клетки. Костная ткань состоит из гибких коллагеновых волокон, содержащих кристаллы гидрокси- апатита (кальциевая соль), и содержит три основных типа костных клеток

• Остеобласты - клетки, отвечающие за формирование кости.
• Остеокласты - клетки, разрушающие костную ткань.
• Остеоциты - полностью сформировавшиеся клетки.

Формирующие и разрушающие костные клетки обеспечивают постоянный круговорот костной ткани на протяжении жизни.

Скелетная опора

Сочлененные вместе в суставах с помощью связок и приводимые в движение мышцами, кости, необходимы для движения. Сложная компоновка костей создает скелет, защищающий мягкие, хрупкие части тела, и обеспечивает гибкость в движении. В костях содержится костный мозг - мягкая жировая субстанция, вырабатывающая большинство кровяных клеток тела. Кости также выполняют роль хранилища кальция и фосфора, необходимых для многих процессов, происходящих в теле.

Формирование кости

Формирование кости начинается в эмбрионе и продолжается в течение первых двадцати лет жизни. Развитие осуществляется из нескольких центров окостенения, и когда они полностью окостенеют, дальнейшего удлинения не происходит.

Скелет состоит из множества различных костей, от плоских костей, присутствующих в черепе, до длинных трубчатых костей в конечностях. Каждая кость предназначена для различных функций.

Длинные трубчатые кости

Самыми длинными костями тела являются кости верхних и нижних конечностей.
Каждая длинная кость состоит из трех основных компонентов:

• Диафиз - трубчатое тело, состоящее из компактного вещества.
• Эпифиз - конец каждой кости; место сочленения костей.
• Эпифизарная пластинка (пластинка роста) - состоит из губчатой кости и площадки удлинения кости.

Надкостница

Вся кость покрыта двухслойной надкостницей. Ее внешний слой состоит из волокнистой соединительной ткани. Внутренний слой надкостницы содержит остеобласты и остеокласты - клетки, отвечающие за постоянное обновление кости.

Развитие костей

Развитие скелета начинается в эмбрионе и продолжается в течение двух десятилетий. Это комплексный процесс, протекающий под генетическим контролем и регулируемый эндокринными, физическими и биологическими процессами.

Шаблон скелета формируется в эмбрионе из простейшей зародышевой ткани. По мере развития эмбриона эта ткань приобретает узнаваемый вид хряща, и начинают просматриваться индивидуальные «кости».

Окостенение

Окостенение происходит как непосредственно вокруг первых костеобразующих клеток плода, так и в результате замены хрящевой модели костями.

Формирование компактной ткани начинается в местах костных первичных центров окостенения. Остеобласты, находящиеся в хряще, выделяют студенистое вещество (остеоид), которое, затвердевая под воздействием минеральных солей, формирует кость. Хрящевые клетки отмирают, и их заменяют новые остеобласты.

Окостенение длинных костей продолжается до тех пор, пока на обоих концах не остаются лишь тонкие полоски хрящей. Эти хрящи (эпифизарные пластинки) являются местом роста вторичной кости вплоть до конца подросткового возраста.

Последовательность формирования центров окостенения происходит по описанной выше схеме, что позволяет определять возраст скелетов по степени окостенения.

Сформировавшаяся кость

Когда кость достигает полной длины, происходит окостенение стержня, пластинки роста и эпифизов. Они сращиваются и образуют однородную кость. После этого удлинения кости уже не происходит.

Кость как орган (строение кости).

Кость, os, ossis, как орган живого организма состоит из нескольких тканей, главнейшей из которых является костная.

Химический состав кости и ее физические свойства .

Костное вещество состоит из двоякого рода химических веществ: органических (Уз), главным образом оссеина, и неорганических (2/з), главным образом солей кальция, особенно фосфорнокислой извести (более половины - 51,04 %). Если кость подвергнуть действию раствора кислот (соляной, азотной и др.), то соли извести растворяются (decalcinatio), а органическое вещество остается и сохраняет форму кости, будучи, однако, мягким и эластичным. Если же кость подвергнуть обжиганию, то органическое вещество сгорает, а неорганическое остается, также сохраняя форму кости и ее твердость, но будучи при этом весьма хрупким. Следовательно, эластичность кости зависит от оссеина, а твердость ее - от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости и придает ей необычайные крепость и упругость. В этом убеждают и возрастные изменения кости. У маленьких детей, у которых оссеина сравнительно больше, кости отличаются большой гибкостью и потому редко ломаются. Наоборот, в старости, когда соотношение органических и неорганических веществ изменяется в пользу последних, кости становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего переломы костей чаще всего наблюдаются у стариков.

Строение кости.

Структурной единицей кости, видимой в лупу или при малом увеличении микроскопа, является остеон , т. е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального канала, содержащего сосуды и нервы.

Остеоны не прилегают друг к другу вплотную, а промежутки между ними заполнены интерстициальными костными пластинками. Остеоны располагаются не беспорядочно, а соответственно функциональной нагрузке на кость: в трубчатых костях параллельно длиннику кости, в губчатых - перпендикулярно вертикальной оси, в плоских костях черепа - параллельно поверхности кости и радиально.

Вместе с интерстициальными пластинками остеоны образуют основной средний слой костного вещества, покрытый изнутри (со стороны эндоста) внутренним слоем костных пластинок, а снаружи (со стороны периоста) - наружным слоем окружающих пластинок. Последний пронизан кровеносными сосудами, идущими из надкостницы в костное вещество в особых прободающих каналах. Начало этих каналов видно на мацерирован-ной кости в виде многочисленных питательных отверстий (foramina nut-rfcia). Проходящие в каналах кровеносные сосуды обеспечивают обмен веществ в кости. Из остеонов состоят более крупные элементы кости, видимые уже невооруженным глазом на распиле или на рентгенограмме, - перекладины костного вещества, или трабекулы . Из этих трабекул складывается двоякого рода костное вещество: если трабекулы лежат плотно, то получается плотное компактное вещество , substantia compacta. Если трабекулы лежат рыхло, образуя между собою костные ячейки наподобие губки, то получается губчатое, трабекулярное вещество , substantia spongiosa, trabecularis (spongia, греч. - губка).

Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функциональных условий кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей (рис. 7).

Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, также соответственно функциональным условиям, в которых находится данная кость или ее часть. Поскольку кости испытывают двойное действие - давление и тягу мышц, постольку костные перекладины располагаются по линиям сил сжатия и растяжения. Соответственно разному направлению этих сил различные кости или даже части их имеют разное строение. В покровных костях свода черепа, выполняющих преимущественно функцию защиты, губчатое вещество имеет особый характер, отличающий его от остальных костей, несущих все 3 функции скелета. Это губчатое вещество называется диплоэ, diploe (двойной), так как оно состоит из неправильной формы костных ячеек, расположенных между двумя костными пластинками - наружной, lamina externa, и внутренней, lamina interna. Последнюю называют также стекловидной, lamina vftrea, так как она ломается при повреждениях черепа легче, чем наружная.

Костные ячейки содержат костный мозг - орган кроветворения и биологической защиты организма . Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом поэтому костномозговой полостью, cavitas medullaris.

Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа.

Костный мозг бывает двух родов: красный и желтый .

Красный костный мозг , medulla ossium rubra (детали строения см. в курсе гистологии), имеет вид нежной красной массы, состоящей 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 и придают костному мозгу красный цвет.

Желтый костный мозг , medulla ossium flava, обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.

В периоде 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.

Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, periosteum (периост).

Надкостница - это тонкая, крепкая соединительнотканная пленка бледно-розового цвета, окружающая кость снаружи и прикрепленная к ней с помощью соединительнотканных пучков - прободающих волокон, проникающих в кость через особые канальцы. Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного, или камбиального). Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину. Питание осуществляется за счет кровеносных сосудов, проникающих в большом числе из надкостницы в наружное компактное вещество кости через многочисленные питательные отверстия (foramina nutricia), а рост кости осуществляется за счет остеобластов, расположенных во внутреннем, прилегающем к кости слое (камбиальном). Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ, cartilage articularis.

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.

Контрольные вопросы к лекции :

1. Понятие о костном (твердом) и соединительнотканном скелете,

2. Общий обзор скелета человека, классификация костей.

3. Строение кости как органа, надкостница, костный мозг.

4. Структура остеона: гаверсовы каналы, костные пластинки; костные клетки - остеобласты, остеоциты, остеокласты.

5. Строение кости; диафиз, метафиз, эпифиз, апофиз, компактное и губчатое вещество.

6. Химический состав кости.

Лекция № 5

Кость в рентгеновском изображении. Влияние труда и спорта на строение костей живого человека. Взаимоотношение социального и биологического факторов в строении костей.

Цель лекции . Рассмотреть строение кости в целостном организме.

план лекции:

1. Рассмотреть рентгеноанатомию костей.

2. Рассмотреть зависимость развития кости от внутренних и внешних факторов.

3. Раскрыть структурно-функциональные взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата.

4. Раскрыть роль русского ученого П.Ф. Лесгафта в изучении взаимозависимости мышечной и костной систем.

5. Рассмотреть взаимоотношения социального и биологического факторов в формировании скелета человека.

РЕНТГЕНОАНАТОМИЯ КОСТЕЙ.

На рентгенограммах ясно различимы компактное и губчатое вещество. Первое дает интенсивную контрастную тень, соответственно плоскости кортикального слоя, а в области substantia spongiosa тень имеет сетевидный характер (см. рис.1).

Компактное вещество эпифизов трубчатых костей и компактное вещество костей, построенных преимущественно из губчатого вещества (кости запястья, предплюсны, позвонки), имеет вид тонкого слоя, окаймляющего губчатое вещество. Этот тонкий кортикальный слой на сустав­ных впадинах представляется более толстым, чем на суставных головках.

В диафизах трубчатых костей компактное вещество различно по толщине: в средней части оно толще, по направлению к концам суживается. При этом между двумя тенями кортикального слоя заметна костномозговая полость в виде некоторого просветления на фоне общей тени кости. Если названная полость прослеживается не на всем протяжении, это говорит о наличии патологического процесса.

Рентгенологические контуры компактного вещества диафизов четкие и гладкие. В местах прикрепления связок и мышц контуры кости неров­ные. На фоне кортикального слоя диафизов замечаются тонкие полосы просветления, соответствующие сосудистым каналам. Они располагаются обычно косо: в длинных трубчатых костях верхней конечности - ближе и по направлению к локтевому суставу; в длинных трубчатых костях ниж­ней конечности - дальше и по направлению от коленного сустава; в коротких трубчатых костях кисти и стопы - ближе и по направлению к концу, не имеющему истинного эпифиза.

Губчатое вещество на рентгенограмме имеет вид петлистой сети, состоя­щей из костных перекладин с просветлениями между ними. Характер этой сети зависит от расположения костных пластинок в данном участке соответственно линиям сжатия и растяжения.

Развитие кости . Рентгенологическое исследование костной системы становится возможным со 2-го месяца утробной жизни, когда на почве хряща или соединительной ткани возникают точки окостенения.

Появление точек окостенения легко определяется на рентгенограммах, причем эти точки, отделенные хрящевой тканью, выглядят как отдельные костные фрагменты. Они могут дать повод для ошибочных диагнозов перелома, надлома или некроза (омертвения) кости. В силу этого знание расположения костных ядер, сроков и порядка их появления в практическом отношении является крайне важным.

Поэтому окостенение излагается нами во всех соответствующих местах на основании данных не анатомического исследования трупов, а рентгено-анатомии (исследование живого человека).

В случаях неслияния добавочных ядер с основной частью кости они могут сохраниться на всю жизнь в виде самостоятельных, непостоянных или добавочных костей. Обнаружение их на рентгенограмме может стать поводом для диагностических ошибок.

Все основные ядра окостенения появляются в костях скелета до начала полового созревания, называемого пубертатным периодом. С наступлением пубертатного периода начинается сращение эпифизов с метафизами, т. е. превращение синхондроза, соединяющего костный эпифиз с костным метафизом, в синостоз. Это рентгенологически выражается в постепенном исчез­новении просветления на месте метаэпифизарной зоны, соответствующей метаэпифизарному хрящу, отделяющему эпифиз от метафиза. По наступлении полного синостоза следов бывшего синхондроза определить не удается (рис. 1).

Старение костной системы . В старости костная система претерпевает значительные изменения. С одной стороны, наблюдается уменьшение числа костных пластинок и разрежение кости (остеопороз); с другой - происходит избыточное образование кости в виде костных наростов (о с т е ф и т о в) и обызвествление суставного хряща, связок и сухожилий на месте прикрепления их к кости.

Соответственно этому рентгеновская картина старения костносуставного аппарата слагается из следующих изменений, которые не следует трактовать как симптомы патологии (дегенерации).

I. Изменения, обусловленные атрофией костного вещества:

1) остеопороз (на рентгенограмме кость становится более прозрачной);

2) дефор­мация суставных головок (исчезновение округлой формы их, «стачивание» краев, появление «углов»).

II. Изменения, обусловленные избыточным отложением извести в прилегающих к кости соединительнотканных и хрящевых образованиях:

1) сужение суставной «рентгеновской» щели вследствие обызвествления суставного хряща;

2) усиление рельефа диафиза вследствие обызвествления на месте прикрепления сухожилий и их фиброзных влагалищ;

3) костные наросты - остеофиты , образующиеся вследствие обызвествления свя­зок на месте прикрепления их к кости.

Описанные изменения особенно хорошо прослеживаются в позвоночнике и кисти. В остальных отделах скелета наблюдаются три основных рентгенологических симптома старения: остеопороз, усиление рельефа кости и сужение суставных щелей. У одних людей эти признаки старения заме­чаются рано (30-40 лет), у других - поздно (60-70 лет) или не насту­пают совсем.

Подводя итоги изложению общих данных об онтогенезе костной системы, можно сказать, что рентгенологическое исследование позволяет точнее и глубже изучать развитие скелета в его функционирующем состоянии, чем исследование только трупного материала.

При этом отмечается ряд нормальных морфологических изменений:

1) появление точек окостенения - основных и добавочных;

2) процесс синостозирования их друг с другом;

3) старческая инволюция кости.

Описанные изменения есть нормальные проявления возрастной изменчивости костной системы. Следовательно, понятие «норма» нельзя огра­ничивать только взрослым человеком и рассматривать его как некий единый тип. Это понятие необходимо распространить и на все другие возрасты.

ЗАВИСИМОСТЬ РАЗВИТИЯ КОСТИ ОТ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Скелет, как и всякая система органов, является частью организма, на которой отра­жаются различные процессы, совершающиеся в нем. Поэтому на развитие костной системы влияет много факторов.

Влияние внутренних факторов . Рентгенологическое исследование выявляет ряд морфо­логических изменений костей, зависящих от деятельности других органов. Особенно ясно при рентгенографии определяется связь между костной системой ижелезами внутренней секреции . Активное включение половых желез влечет за собой начало полового созревания, пубертатный период . Перед этим, в предпубертатный период, усиливается деятельность других желез внутренней секреции, придатка мозга - гипофиза, с функцией которого свя­зано появление ядер окостенения. К началу предпубертатного периода появляются все основные точки окостенения, причем отмечается половое различие в сроках их появления: у девочек на 1-4 года раньше, чем у мальчиков. Наступление предпубертатного периода, связанного с функцией гипофиза, совпадает с появлением ядра окостенения в гороховидной кости, относящейся к категории сесамовидных костей.

Накануне пубертатного периода окостеневают и другие сесамовидные кости, а именно - у пястно-фалангового сочленения I пальца. Начало пубертатного периода, когда, по выраже­нию известного исследователя эндокринного аппарата Бидля, «половые железы начинают играть главную мелодию в эндокринном концерте», проявляется в костной системе наступлением синостозов между эпифизами и метафизами, причем самый первый такой синостоз наблюдается в I пястной кости. Поэтому на основании сопоставления его с другими данными о половом развитии (появление терминальной растительности, наступление менструаций и т. п.) синостоз 1 пястной кости считается показателем начинающегося полового созре­вания, т. е. показателем начала пубертатного периода; у петербургских жи­телей синостоз I пястной кости наступает в возрасте 15-19 лет у юношей и в 13-18 лет у девушек.

Полная половая зрелость , также получает известное отражение в скелете: в это время заканчиваются синостозы эпифизов с метафизами во всех трубчатых костях, что наблюдается у женщин в возрасте 17-21 года, а у мужчин - в 19-23 года. Так как с окончанием процесса синостозирования заканчивается pост костей в длину, становится понятным, почему мужчины, у которых половое созревание заканчивается позже чем, у женщин, в массе имеют более высокий рост, нежели женщины.

Учитывая эту связь костной системы с эндокринной и сопоставляя данные о возрастных особенностях скелета с данными о половом созревании и общем развитии организма, можно говорить о так называемом «костном возрасте». Благодаря этому по рентгеновской картине некоторых отделов скелета, особенно кисти, можно определить возраст данного индивидуума или судить о правильности у него процесса окостенения, что имеет практическое значение для диагностики, судебной медицины и пр. При этом, если «паспортный» возраст указывает на число прожитых лет (т. е. на количественную сторону), то «костный» возраст до извест­ной степени свидетельствует о качественной их стороне.

При рентгенологическом исследовании выявляется также зависимость строения кости от состояния нервной системы , которая, регулируя все процессы в организме, осуще­ствляет, в частности, трофическую функцию кости. При усиленной трофической функции нервной системы в кости откладывается больше костной ткани, и она становится более плот­ной, компактной (остеосклероз). Наоборот, при ослаблении трофики наблюдается разрежение кости - остеопороз. Нервная система оказывает также влияние на кость через мускулатуру, сокращением которой она управляет (о чем будет сказано ниже). Наконец различные части центральной и периферической нервной системы обусловливают форму окружающих и прилегающих костей. Так, все позвонки образуют позвоночный канал вокруг спинного мозга. Кости черепа образуют костную коробку вокруг головного мозга и приобре­тают форму последнего. Вообще костная ткань развивается вокруг элементов периферической нервной системы, в результате чего возникают костные каналы, борозды и ямки, слу­жащие для прохождения нервов и других нервных образований (узлов).

Развитие кости находится также в весьма тесной зависимости от кровеносной системы. Весь процесс окостенения от момента появления первого костного ядра до окончания синостозирования проходит при непосредствен­ном участии сосудов, которые, проникая в хрящ, способствуют его разру­шению и замещению костной тканью. При этом костные пластинки (гаверсовы) откладываются в определенном порядке вокруг кровеносных сосудов, образуя гаверсовы системы с центральным каналом для соответственного сосуда. Следовательно, кость при своем возникновении строится вокруг сосудов. Этим же объясняется образование сосудистых каналов и борозд в костях на местах прохождения и прилегания к ним артерий и вен.

Окостенение и рост кости после рождения также протекает в тесной зависимости от кровоснабжения . Можно наметить ряд этапов возрастной изменчивости, кости, связан­ной с соответствующими изменениями кровеносного русла (рис. 2).

1. Неонатальный этап , свойственный плоду (последние месяцы внутриутробного развития) и новорожденному; сосудистое русло кости разделено на ряд сосудистых районов (эпифиз, диафиз, метафиз, апофиз), которые между собой не сообщаются (замкнутость, изолированность) и в пределах которых сосуды не соединяются друг с другом, не анастомозируют (концевой характер сосудов, «конечность»).

2. Инфантильный этап , свойственный детям до начала наступления синостозов; сосудистые районы еще разобщены, но в пределах каждого из них сосуды анастомозируют друг с другом и концевой характер их исчезает («замкнутость» при отсутствии «конечности»).

3. Ювенильный этап , свойственный юношам, начинается установлением связей между сосудами эпифиза и метафиза через метаэпифизарный хрящ, в силу чего начинает исчезать и замкнутость эпифизарных. метафизарных и диафизарных сосудов.

4. Зрелый этап , свойственный взрослым; наступают синостозы, и все внутрикостные сосуды составляют единую систему: они не «замкнуты» и не «конечны».

5. Сенильный этап , свойственный старикам; сосуды становятся тоньше и вся сосудистая сеть беднее.

На форму и положение костей влияют к внутренности , для которых они образуют костные вместилища, ложа, ямки и т. п.

Формирование скелета и органов относится к началу эмбриональной жизни; при своем развитии они оказывают влияние друг на друга, почему и получается соответствие органов и их костных вместилищ, например грудной клетки и легких, таза и его органов, черепа и мозга и т. п.

В свете этих взаимоотношений нужно рассматривать развитие всего скелета.

Влияние внешних (социальных) факторов на строение и развитие скелета. Единство формы и функции в строении ко­стей. Воздействуя на природу в процессе трудовой деятельности, чело­век приводит в движение свои естественные орудия - руки, ноги, пальцы и пр. В орудиях же труда он приобретает новые искусственные органы, которые дополняют и удлиняют естественные органы тела, изменяя их строение. И сам человек «...в то же время изменяет свою собственную

природу». Следовательно, трудовые процессы оказывают значительные влияния на тело человека в целом, на его аппарат движения, включая и костную систему.

Особенно ярко отражается на скелете работа мышц . Как пока­зали экспериментальные исследования П. Ф. Лесгафта, чем силь­нее работа мышц, тем лучше раз­вивается кость, и обратно. В местах прикрепления сухожилий образуются выступы (бугры, отростки,

шероховатости), а на местах

Рис. 3. Рентгенограммы плюсневых костей.

места прикрепления мышц балерины (а) и работников сидячего труда (б).

прикрепления мышечных пучков - ровные или вогнутые поверхности (ямки).

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ АКТИВНОЙ И ПАССИВНОЙ ЧАСТЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Чем сильнее развита муску­латура, тем лучше выражены на костях места прикрепления мышц. Вот почему рельеф кости, обуслов­ленный прикреплением мускула­туры, у взрослого выражен сильнее, чем у ребенка, у мужчин - силь­нее, чем у женщин.

Длительные и систематические сокращения мускулатуры, как это имеет место при физических упражнениях и профессиональной работе, постепенно вызывают через рефлекторные механизмы нервной системы изменение обмена веществ в кости, в результате чего получается увеличе­ние костного вещества, названное рабочей гипертрофией (рис. 3). Эта рабочая гипертрофия обусловливает изменения величины, формы и строения костей, легко определяемые рентгенологически на живых людях.

Различные профессии требуют различной физической работы, с чем связана разная степень участия тех или иных костей в данной работе.

Усиление физической нагрузки на аппарат движения вызывает рабочую гипертрофию костей, в результате чего меняются их форма, ширина и длина, а также толщина компактного вещества и размеры костномозгового пространства; меняется и структура губчатого ве­щества.

Ширина костей. Так, у грузчиков ширина костей по мере увеличения профессиональ­ного стажа достигает значительно больших размеров, нежели у представителей офисного труда.

Исследования П.Ф. Лесгафта выявили целый ряд закономерностей взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата. Им было установлено:

1. Кости развиваются тем сильнее, чем больше деятельность окружающих их мышц; при меньшей нагрузке органов они становятся тоньше, длиннее, уже и слабее.

2. Форма костей меняется в зависимости от давления окружающих органов (мышц, кожи, глаз, зубов и т.д.), они утолщаются и направляются в сторону наименьшего сопротивления.

3. Форма кости изменяется также и от давления наружных частей, кость растет медленнее со стороны увеличенного внешнего давления, искривляясь под влиянием одностороннего действия.

4. Фасции – тонкие оболочки, покрывающие и разделяющие мышцы и находящиеся под их непосредственным влиянием, оказывают также боковое давление на кости.

5. Кости активны по отношению к форме своего строения (архитектуре), исполняют роль стоек или опор для окружающих органов.

ВЗАИМООТНОШЕНИЕ СОЦИАЛЬНОГО И БИОЛОГИЧЕСКОГО В СТРОЕНИИ КОСТЕЙ

Кость не является застывшей моделью, не меняющейся после своего сформирования, как считалось раньше. Такой метафизический взгляд преодолен современной анатомией, которая рассматривает жизнедеятельность кости даже у взрослого человека как непрекра­щающийся обмен веществ с другими тканями организма, как диалектическое единство и борьбу двух противоположных процессов - костеобразовательного и костеразрушительного (резорбционного; resorptio - рассасывание). В результате этой борьбы происходит постоянная смена структур кости и ее химического состава; так что, например, бедренная кость в течение 50 дней полностью обновляется. При этом кость подчиняется ряду биологи­ческих законов: приспособление (адаптация) к новым жизненным условиям, единство ор­ганизма и среды, единство формы и функции, изменчивость в результате упражнения или неупражнения, действие механического сдавления одной части на другую и пр. Морфологическим выражением этих законов применительно к скелету является пере­стройка структуры костей (костная перестройка) соответственно меняющимся функциональ­ным потребностям, о чем уже говорилось выше.

Такова вкратце «биологическая сторона» взаимоотношения социального и биологи­ческого. Что касается «социальной стороны», то здесь необходимо иметь в виду следую­щее.

Различные социальные факторы (профессия, образ жизни, характер питания и пр.) связаны с различной физической нагрузкой, от чего зависит разная степень участия тех или иных костей в данной работе. Труд работника-профессионала обусловливает длитель­ное пребывание тела в том или ином положении (например, согнутое положение над станком или письменным столом) или постоянное изменение положения тела в том или ином направ­лении (например, сгибание торса вперед и отбрасывание его назад у плотников). Поэтому характер профессиональной нагрузки и ее объем определяют большее или меньшее участие в работе данного отдела скелета и каждой кости в отдельности и обусловливают разный ха­рактер и степень перестройки ее структуры. При смене профессии наблюдается костная перестройка в сторону усиления или ослабления рабочей гипертрофии в зависимости от ха­рактера профессиональной нагрузки. Рост костей в длину усиливается при благоприятной физической нагрузке.

Старение костей наступает позже у рабочих, имеющих правильно организованный многолетний физический труд, который не вызывает преждевременной изнашиваемости костной ткани.

Изложенные факты индивидуальной изменчивости костной системы обусловлены как биологическими, так и социальными факторами. Раздражители внешней среды воспри­нимаются организмом биологически и приводят к перестройке скелета. Способность кост­ной ткани приспосабливаться к меняющимся функциональным потребностям путем кост­ной перестройки есть биологическая причина изменчивости костей, а характер профессии, объем профессиональной нагрузки, интенсивность труда, образ жизни данного человека и другие социальные моменты есть социальные причины этой изменчивости.

Таково взаимоотношение социального и биологического в строении скелета. Зная это взаимоотношение, можно направленно воздействовать на строение костной системы путем подбора соответствующих физических упражнений в труде и спорте и путем изменений со­циальных условий жизни.

Контрольные вопросы к лекции :

1. Рентгеноанатомия костей.

2. Зависимость развития кости от внутренних и внешних факторов.

3. Структурно-функциональные взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата.

4. Роль русского ученого П.Ф. Лесгафта в изучении взаимозависимости мышечной и костной систем.

5. Взаимоотношения социального и биологического факторов в формировании скелета человека.

Лекция № 6

Общая артросиндесмология.

Цель лекции. Рассмотреть функциональные, анатомические особенности различных видов соединения костей.

план лекции:

1. Рассмотреть развитие соединений костей в филогенезе.

2. Рассмотреть классификацию соединения костей.

3. Раскрыть функциональную анатомию синдесмозов.

4. Раскрыть функциональную анатомию синхродрозов, синостозов, полусуставов.

5. Рассмотреть классификацию суставов по количеству суставных поверхностей и форме суставных поверхностей.

6. Рассмотреть классификацию суставов по количеству осей движения.

7. Рассмотреть общую характеристику комбинированных суставов и комплексных суставов.

8. Рассмотреть строение главных и вспомогательных элементов суставов.

9. Раскрыть основные закономерности биомеханики суставов.

10.Раскрыть функционально-морфологические особенности позвоночного столба как целого.

11.Раскрыть функционально-морфологические особенности таза как целого.

12. Раскрыть функционально-морфологические особенности стопы как целого.

РАЗВИТИЕ СОЕДИНЕНИЙ КОСТЕЙ В ФИЛОГЕНЕЗЕ

Первоначальной формой соединения костей является сращение их при помощи соединительной или (позднее) хрящевой ткани. Однако такой сплошной способ соединения костей ограничивает объем движений. С образованием костных рычагов движения в промежуточной между костями ткани вследствие рассасывания последней появляются щели и полости, в результате чего возник новый вид соединения костей - прерывный, сочленение. Кости стали не только соединяться, но и сочленяться, образовались суставы, позволившие костным рычагам производить обширные движения. Таким образом, в процессе филогенеза развилось 2 вида соединения костей: первоначальный – непрерывный, сплошной с ограниченным размахом движений и более поздний - прерывный, позволивший производить обширные движения. Отражая этот филогенетический процесс в эмбриогенезе человека развитие соединений костей проходит эти 2 стадии. Вначале зачатки скелета непрерывно связаны между собой прослойками мезенхимы. Последняя превращается в соединительную ткань, из которой образуется аппарат, связывающий кости. Если участки соединительной ткани, расположенные между костями, окажутся сплошными, то получится сплошное непрерывное соединение костей - сращение, иди синартроз. Если внутри них путем рассасывания соединительной ткани образуется полость, то возникает другой вид соединения - полостной, или прерывный, - диартроз.

Таким образом, по развитию, строению и функции все соединения костей можно разделить на 2 большие группы:
1. Непрерывные соединения - синартрозы (BNA) - более ранние по развитию, неподвижные или малоподвижные по функции.
2. Прерывные соединения - диартрозы (BNA) - более поздние по развитию и более подвижные по функции.

Между этими формами существует переходная - от непрерывных к прерывным или обратно. Она характеризуется наличием небольшой щели, не имеющей строения настоящей суставной полости, вследствие чего такую форму называютполусуставом - симфиз , symphysis (BNA).

Введение

Как известно, кости и хрящи образуют наш скелет. Это ни для кого не секрет. А вот вопросы о том, сколько костей у человека и каковы их особенности, зачастую многих повергают в ступор. Сегодня я дам ответы на них.

Сколько костей у человека?

Это один из первых вопросов, возникающих при изучении скелета человека. И точный ответ на него не знает никто. В разные времена называли разную цифру - то 300, то 360. Сейчас среди специалистов бытует мнение, что в организме взрослого человека присутствует 206 костей. Именно взрослого, потому что у детей младенческого возраста насчитывается порядка 300 хрящей, окостенение которых заканчивается в 20-25 лет. Поэтому ответ на вопрос о том, сколько костей у человека, напрямую зависит от количества прожитых им лет.

Каково строение костей человека?

Кости бывают длинными (трубчатыми), короткими и широкими (или плоскими). Длинные кости внутри имеют полость, которая заполнена желтым костным мозгом. Из-за трубчатого строения такие кости легки и прочны. Сверху кость покрывает тонкая соединительнотканная оболочка надкостница, за которой расположена собственно стенка трубчатой кости. Она состоит из плотной ткани, называемой компактным веществом. Основная структурная единица последнего - остеон, в его строение входят костные пластинки в количестве 5-20 штук. В центре остеона имеется канал, через который проходят кровеносные сосуды.

На концах трубчатых костей компактное вещество переходит в пористую ткань - губчатое вещество, образующее головку кости. Костные пластинки губчатого вещества расположены в тех направлениях, в которых кости подвергаются наибольшему растяжению или сжатию. В промежусках между чешуйками губчатого вещества находится красный костный мозг. В его состав входят стволовые кроветворные клетки, из которых и начинают развиваться все формы клеток крови.

Короткие и широкие кости состоят в основном из губчатого вещества.

Соединения костей

Различают три типа соединения костей:

1. Неподвижные (шов).
2. Полуподвижные.
3. Подвижные (сустав).

Подвижные бывают трех видов:

• одноосевые;
• двухосевые;
• трехосевые.

Кости могут соединяться с помощью хрящей. Все они составляют опорно-двигательную систему организма.

Строение скелета человека

Это проще рассказать с помощью таблицы:

Части скелета	Отделы частей скелета	Какие кости входят
Скелет головы	1. Мозговой	затылочная
		лобная
		теменная
		височная
	2. Лицевой	скуловые
		верхнечелюсные
		нижнечелюстные
Скелет туловища	1. Позвоночник (позвонки)	7 - шейные
		12 - грудные
		5 - поясничные
		5 - крестцовые
		4-5 - копчиковые
	2. Грудная клетка	грудина
		12 пар ребер
		грудные позвонки
Скелет конечностей и их поясов	1. Пояс верхних конечностей	лопатки
		ключицы
	2. Скелет верхних конечностей	плечевые
		лучевые
		локтевые
		запястье
		пясть
		фаланги пальцев кисти
	3. Пояс нижних конечностей	тазовые
		крестцовая
	4. Скелет нижних конечностей	бедренная
		малая берцовая
		большая берцовая
		предплюсна
		плюсна
		кости пальцев стопы

Функции

Кости играют немаловажную роль при формировании роста и осанки. Неважно, сколько костей у человека, важна их общая конструкция - скелет. Ведь благодаря ему мы можем двигаться. Сами же кости играют важную роль для кровеносной системы, ведь в них содержится красный костный мозг. Кости нужно беречь - из-за неосторожного поведения они часто ломаются.

Кость (os) человека представляет собой сложный орган: она занимает соответствующее место, имеет соответствующие форму и строение, выполняет только ей присущие функции.

Проникающие в кость сосуды и нервы способствуют взаимодействию ее с организмом, участию в общем обмене веществ, выполнению функций и необходимой перестройке при росте, развитии и изменяющимся условиям существования. В живом организме кость содержит около 50 % воды, 28 % органических веществ, в том числе 16 % жиров и 22 % неорганических веществ. Органический компонент кости представлен белковыми веществами, а неорганический - гидроксиапатитом. Кроме того, в кости содержатся также в разных количествах натрий, магний, калий, хлор, фтор, карбонаты и нитраты.

Преимущество в костях органических веществ (у детей) придает им упругость и эластичность. Изменение соотношения в сторону неорганических веществ ведет к хрупкости костей (у пожилых) и к более частым переломам.

Кость образуется костной тканью, которая относится к соединительной ткани. Она состоит из клеток и плотного межклеточного вещества, богатого коллагеном и минеральными компонентами.

В костной ткани встречаются два типа клеток - остеобласты и остеокласты. Остеобласты - это молодые костные клетки, многоугольной формы, богатые элементами зернистой цитоплазматической сети, рибосомами и хорошо развитым комплексом Гольджи. В них содержится большое количество рибонуклеиновой кислоты, щелочной фосфатазы. Остеобласты постепенно дифференцируются в остеоциты, при этом в них уменьшается количество органелл. Межклеточное вещество, образованное остеобластами, окружает остеоциты со всех сторон и пропитывается солями кальция.

Остеоциты - зрелые многоотростчатые клетки, которые залегают в костных лакунах, вырабатывающие межклеточное вещество и обычно замурованные в нем. Количество клеточных органелл в остеоцитах снижено, и они нередко запасают гликоген. Если появляется необходимость в структурных изменениях костей, остеобласты активизируются, быстро дифференцируются и превращаются в остеоциты. Система костных канальцев обеспечивает обмен веществ между остеоцитами и тканевой жидкостью.

Кроме вышеназванных клеток, в костной ткани находятся также остеокласты - крупные многоядерные клетки, бедные хроматином. Цитоплазма таких клеток имеет множество выростов, покрытых плазматической мембраной. Клетки содержат митохондрии лизосомы, вакуоли, гидролитические ферменты и выраженные комплексы Гольджи. Плазматическая мембрана в этой области образует много складок и называется гофрированным бережком.

Остеокласты способны резорбировать обызвествленный хрящ и межклеточное вещество костной ткани в процессе развития и перестройки кости. По современным сведениям, остеокласты имеют моноцитарное происхождение и относятся к системе макрофагов.

Снаружи кость покрыта слоем плотной соединительной ткани - надкостницей (periosteum). Это тонкая плотная соединительная пластинка, богатая кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Надкостница имеет наружный и внутренний слои.

Наружный слой надкостницы волокнистый, внутренний - ростковый (костеобразующий). Внутренний слой присоединяется непосредственно к костной ткани и формирует молодые клетки (остеобласты), которые располагаются на поверхности кости. Таким образом, в результате костеобразующих свойств надкостницы кость растет в толщину. С костью надкостница плотно срастается при помощи проникающих волокон, которые глубоко входят внутрь кости.

Наружный слой кости представлен пластинкой компактного вещества, которая в диафизах трубчатых костей более толстая, чем в эпифизах. В компактном веществе костные пластинки располагаются в определенном порядке, образуют сложные системы - остеоны - структурные единицы кости. Остеон состоит из 5-20 цилиндрических пластинок, вставленных одна в другую.

В центре каждого остеона проходит центральный (гаверсов) канал. Через него в свою очередь проходят по одной артерия и вена, которые разветвляются на капилляры и по каналам подходят к лакунам гаверсовой системы. Они обеспечивают поступление и отток из клеток питательных веществ и продуктов метаболизма, СО 2 и О 2 . Каждый гаверсов канал содержит также лимфатический сосуд и нервные волокна. На наружной и внутренней поверхностях кости костные пластинки не образуют концентрические цилиндры, а располагаются вокруг них. Эти области пронизаны каналами Фолькманна, через которые проходят кровеносные сосуды, соединяющиеся с сосудами гаверсовых каналов. Основное вещество компактной кости состоит из костного коллагена, вырабатываемого остеобластами, и гидроксиапатита; кроме того, в него входят магний, натрий, карбонаты и нитраты.

Под компактным веществом располагается губчатое, которое представляет собой сеть из тонких анастомозиро-ванных костных элементов - трабекул. Трабекулы ориентированы в тех направлениях, в которых кости повышают свою устойчивость к нагрузкам и сжатию при минимальной массе. Губчатая кость находится и в эпифизах трубчатых длинных костей и коротких (позвонки, кости запястья и предплюсны). Она свойственна также зародышам и растущим организмам.

Внутри кости, в костномозговой полости и ячейках губчатого вещества, находится костный мозг. Во внутриутробном периоде и у новорожденных все кости содержат красный костный мозг, который выполняет преимущественно кроветворную функцию. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, кости черепа, подвздошные кости), в губчатых (коротких костях), эпифизах трубчатых костей. В костномозговой полости диафизов трубчатых костей находится желтый костный мозг. Он состоит из жировых включений и перерожденной ретикулярной стромы.

Кости человека различаются по форме и размерам, занимают определенное место в организме. Существуют следующие виды костей: трубчатые, губчатые, плоские (широкие), смешанные и воздухоносные.

Трубчатые кости выполняют функцию рычагов и формируют скелет свободной части конечностей, делятся на длинные (плечевая, бедренные кости, кости предплечья и голени) и короткие (пястные и плюсневые кости, фаланги пальцев).

В длинных трубчатых костях есть расширенные концы (эпифизы) и средняя часть (диафиз). Участок между эпифизом и диафизом называется метафизом. Эпифизы, костей полностью или частично йокрыты гиалиновым хрящом и участвуют в образовании суставов.

Губчатые (короткие) кости располагаются в тех участках скелета, где прочность костей сочетается с подвижностью (кости запястья, предплюсна, позвонки, сесамовидные кости).

Плоские (широкие) кости участвуют в образовании крыши черепа, грудной и тазовой полостей, выполняют защитную функцию, имеют большую поверхность для прикрепления мышц.

Смешанные кости имеют сложное строение и различную форму. К этой группе костей относятся позвонки, тела которых являются губчатыми, а отростки и дуги - плоскими.

Воздухоносные кости содержат в теле полость с воздухом, выстланную слизистой оболочкой. К ним относятся верхняя челюсть, лобная, клиновидная и решетчатая кости черепа.

Продолжая серию статей об анатомии, поговорим о том, что такое кость. В этой статье вы узнаете о том, что представляют собой человеческие (и не только) кости в плане строения, а также и о том, из чего сделаны кости, то есть об их химическом составе. Довольно подробно мы расскажем вам и о видах костей, представленных в организме человека.

Из чего состоят кости

Кости являются важным органом практически любого живого организма, они состоят из нескольких типов тканей, главной из которых является костная ткань. Что касается функций, которые кости выполняют в организме, то основными из них являются опорная и механическая. Благодаря костям человек и другие млекопитающие могут стоять и передвигаться. Говоря о химическом составе костей, отметим, что в состав любой кости входят и органические, и неорганические вещества, причем количество органических веществ в костях зависит от возраста животного или человека – чем моложе организм, тем их больше. Именно поэтому кости молодых людей и животных отличаются мягкостью и гибкостью, а кости взрослых, наоборот, твердостью. Количество минеральных соединений в костях взрослого человека составляет 60, а в некоторых случаях и все 70% от общего веса кости, органические же вещества составляют не более 30-40%. Кости отличаются большой прочностью и огромным сопротивлением сжатию, также они очень долго могут противостоять разрушению, поэтому не случайно в останках ископаемых животных находят, в основном, лишь кости. Кость теряет органическое вещество при прокаливании или при воздействии кислоты, однако сохраняет свое строение и форму. Также отметим, что в костях пожилых людей уменьшается доля минеральных веществ, и поэтому их кости становятся гораздо более хрупкими, что может привести даже к развитию такого заболевания, как остеопороз (излишняя хрупкость и ломкость костей).

Клеточное строение кости

Костное вещество по своему микроскопическому строению представляет собой особый тип соединительной ткани, то есть костную ткань. Это твердое межклеточное волокнистое вещество, пропитанное минеральными солями и звездчатые клетки, снабженные многочисленными отростками. В своей основе кость представляет собой особые коллагеновые органические волокна, которые окружены кристаллами минерального вещества - гидроксиапатита, вместе они слагаются в пластинки, которые частично располагаются вокруг разветвляющихся длинных каналов (так называемые Гаверсовы каналы), а частично лежат между ними, либо обхватывают целые группы каналов или даже тянутся вдоль поверхности кости. В сочетании с окружающими костными концентрическими пластинками Гаверсовы каналы считаются структурной единицей остеоном - именно так называется компактное вещества кости. Параллельно поверхности костных пластинок располагаются слои звездообразных пустот небольшого размера, которые продолжаются затем в многочисленные тонкие канальцы. Эти пустоты называют костными тельцами, в них находятся костные клетки, которые и дают отростки в канальцы. Последние соединяются между собой, а также с полостью Гаверсовых каналов с помощью внутренних полостей и надкостницы. Таким образом, костная ткань оказывается целиком пронизанной системой канальцев и полостей, по которым необходимые для кости питательные вещества проникают внутрь. По Гаверсовым каналам идут тонкие кровеносные сосуды (артерии и вены), а промежутки между каналами служат для лимфатических путей кости. Что интересно, в костной ткани рыб нет Гаверсовых каналов, зато сильно развиты канальцы костных телец.

Виды и строение костей человека

По своей форме кости человека и других млекопитающих делятся на длинные, короткие, плоские и смешанные. Теперь о каждом виде костей несколько подробнее.

• Длинные кости, по латыни – ossa longa, отличаются вытянутой, трубчатой средней частью, которая называется диафиз. Она практически полностью состоит из компактного вещества. Внутри диафиза находится костно-мозговая полость с костным мозгом желтого цвета. На концах длинной кости находится так называемый эпифиз, который заполнен губчатым веществом с костным мозгом красного цвета. Между эпифизом и диафизом располагается метафиз - отдел кости, который прилегает к пластинке. В период роста кости в метафизе здесь находится хрящ, замещающийся позже самой костью. Трубчатые длинные кости составляют скелет конечностей, а костные выступы на эпифизах являются местом прикрепления связок и мышц - они называются апофизами.
• Плоские кости, по латыни – ossa plana, состоят из губчатого вещества, тонкий слой которого покрывается снаружи компактным. Плоские кости различны по своему происхождению: так, тазовая кость и лопатка развиваются из хряща, а, например, плоские кости крыши черепа развиваются из соединительной ткани.
• Короткие кости, по латыни - ossa brevia - это губчатое вещество, снаружи покрытое тонким слоем вещества компактного. Единой костно-мозговой полости короткие кости не имеют, а красный костный мозг в них располагается в губчатых мелких ячейках, которые разделяются костными балками. Также отметим, что короткие кости предплюсны и запястья способствуют подвижности наших стоп и кистей.
• Наконец, смешанные кости, по латыни - ossa irregularia, располагаются в самых различных отделах скелета (например, череп или позвоночник). В этих костях сочетаются элементы плоских и коротких костей, за что смешанные кости и получили свое название. Смешанные кости представлены в основной части и чешуе затылочной кости, теле позвонка и его отростках, каменистой части и чешуе височной кости. Особенности строения смешанных костей обусловливаются различием в происхождении и функциях различных частей этих костей. Ну что же - думаю, теперь вам понятно, что такое кость, из чего она состоит, и какие разновидности костей бывают.