Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, состоящий из двух частей: пассивной и активной. К первой относятся соединяющиеся между собой кости, ко второй - приводящие их в движение мышцы.
Скелет (греч. skeleton - высохший, высушенный) выполняет множество функций: опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодоление силы тяжести. Скелет всегда вызывал особый интерес ученых, философов, художников и поэтов. В «Послании к Дельвигу» А. Пушкин писал:
... ему предмет необходимый был... скелет, предмет философам любезный, предмет приятный и полезный для глаз и сердца, слова нет.
Форма тела человека обусловлена скелетом, имеющим билатеральную симметрию и сегментарное строение (рис. 136). Общая масса скелета составляет от 1/7 до 1/5 массы тела человека. В его состав входит более 200 костей. Однако эта цифра весьма относительна. Многочисленны индивидуальные вариации числа костей, у детей в силу неполного окостенения костных фрагментов их больше. В любом учебнике можно прочитать о количестве костей следующее: позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); кости верхних (64) и нижних (62) конечностей.
Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают его в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет образует вместилище для органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале - спинной, в грудной клетке - сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза - мочеполовые органы. Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д. Живая кость содержит витамины A, D, С и др.
Рис. 136. Скелет человека (вид спереди):
1 - череп; 2 - позвоночный столб; 3 - ключица; 4 - ребро; 5 - грудина; 6 - плечевая кость; 7 - лучевая кость; 8 - локтевая кость; 9 - кости запястья; 10 - пястные кости; 11 - фаланги пальцев кисти; 12- подвздошная кость; 13 - крестец; 14 - лобковая кость; 15 - седалищная кость; 16 - бедренная кость; 17 - надколенник; 18 - большеберцовая кость; 19 - малоберцовая кость; 20 - кости предплюсны; 27 - плюсневые кости; 22 - фаланги пальцев стопы.
Скелет образован разновидностями соединительной ткани - костной и хрящевой, которые состоят из клеток и плотного межклеточного вещества. Кость и хрящ тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. У зародыша человека и других позвоночных животных скелет составляет около 50% массы всего тела. Однако постепенно хрящ заменяется костью, и у взрослого человеке масса хряща составляет около 2% массы тела. Это суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи носа, уха, гортани, трахеи, бронхов и ребер. Хрящ образован хрящевой тканью. Хрящи выполняют следующие функции: покрывают сочленовные поверхности, обладающие благодаря этому высокой устойчивостью к износу; суставные хрящи и межпозвоночные диски, являющиеся объектами приложения сил сжатия и растяжения, осуществляют их передачу и амортизацию; хрящи воздухоносных путей и наружного уха формируют стенки полостей; к другим хрящам прикрепляются мышцы, связки, сухожилия. Хрящи лишены кровеносных сосудов, их питание осуществляется за счет диффузии из окружающих тканей, снаружи их покрывает надхрящница.
Кости образованы костной тканью. Сопротивление свежей кости на излом такое же, как меди, и в девять раз больше, чем свинца. Кость выдерживает сжатие 10 кг/мм2 (аналогично чугуну). А предел прочности ребер на излом - 110 кг/см2.
Кость как орган, кроме сочленовных поверхностей, покрыта снаружи надкостницей, которая прочно сращена с костью. Наружный слой надкостницы - волокнистый, внутренний слой - остеогенный (костеобразующий), прилежит непосредственно к костной ткани. В нем расположены покоящиеся остеогенные клетки, за счет которых происходит развитие, рост в толщину и восстановление костей после повреждения.
Кости отличаются друг от друга, при этом их форма и выполняемая функция взаимосвязаны и взаимообусловлены. Различают кости трубчатые (бедренная, плечевая, пястные, плюсневые и др.), губчатые (тела позвонков, кости запястья и др.), плоские (кости крыши черепа, грудина), смешанные (позвонки, кости основания черепа), воздухоносные (лобная, клиновидная, верхняя челюсть) (табл. 32, рис. 137).
У трубчатой кости различают ее удлиненную среднюю часть - тело кости, или диафиз, обычно цилиндрической или близкой к трехгранной формы, и утолщенные концы - эпифизы. На них располагаются суставные поверхности, покрытые суставным хрящом, служащие для соединения с соседними костями. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. В детском и юношеском возрасте рост костей в длину происходит за счет гиалинового эпифизарного (метаэпифизарного) хряща, который находится между диафизом и эпифизом трубчатой кости.
Рис. 137. Различные виды костей:
I - воздухоносная (решетчатая) кость: II - длинная (трубчатая) кость; III - плоская кость; IV - губчатые (короткие) кости; V - смешанная кость
Таблица 32
Классификация костей
|
Вид кости |
Части кости |
|
Трубчатая (длинная, короткая) |
Тело (диафиз), концы (эпифизы), метафизы, отростки, выступы-бугры (апофизы) |
|
Короткая (губчатая) |
- |
|
Плоская |
Края, углы |
|
Смешанная (ненормальная) |
- |
|
Воздухоносная |
Воздухоносная полость |
Кровоснабжение метаэпифизарного хряща осуществляется сосудами эпифиза и диафиза. Кальцификация метаэпифизарного хряща идет в направлении продольной оси кости по ходу коллагеновых волокон, расположенных между колонками. В этом хряще имеется зона активно пролиферирующих клеток, расположенных в виде столбиков или колонок.
Среди трубчатых костей выделяются длинные трубчатые кости (плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из компактного костного вещества, эпифизы - из губчатого костного вещества, покрытого тонким слоем компактного.
Губчатые кости, так же как и эпифизы трубчатых костей, состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества. К этим костям также следует отнести кости, развивающиеся в сухожилиях, - сесамовидные (гороховидная, надколенник). Губчатые кости имеют форму неправильного куба или многогранника с закругленными углами и гранями. Такие кости располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью.
Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина). К их поверхности прикрепляются мышцы.
Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертание и происхождение, например позвонки, кости основания черепа.
Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом, например некоторые кости черепа - лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть.
Внутри костей в костно-мозговых полостях и ячейках губчатого вещества, выстланных эндостом (слоем плоских остеогенных клеток, лежащих на тонкой соединительнотканной пластинке), находится костный мозг. В период внутриутробного развития, а также у новорожденных во всех костных полостях находится красный костный мозг, он выполняет кроветворную и защитную функцию. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья подвздошных костей), в губчатых костях и эпифизах трубчатых костей. В диафизах, т. е. в костно-мозговых полостях, находится желтый костный мозг.
Кость живого человека - динамическая структура, в которой происходят постоянный обмен веществ, анаболические и катаболические процессы, разрушение старых и создание новых костных трабекул и остеонов.
В зависимости от характера выполняемой работы меняются форма, ширина и длина костей, толщина слоя компактного вещества, размеры костно-мозговой полости и т. д. Весьма существенна формообразовательная роль трудовых процессов, физкультуры и спорта. Все это подтверждает правильность положения П. Ф. Лесгафта о том, что рост и прочность костей определяются интенсивностью деятельности прикрепляющихся к ним мышц.