Тема: Общая остеология. Кость как орган. Значение опорно-двигательного аппарата при занятиях физической культурой.

План:

1. Понятие об активной и пассивной частях двигательного аппарата.

2. Кость как орган.

3. Классификация костей.

4. Скелет туловища.

5. Влияние занятий физической культурой и спортом на рост и развитие костей.

Движения, проявляющиеся в виде перемещения всего тела и его частей в окружающем пространстве, выполняются за счёт двигательного аппарата тела.

Аппарат движения состоит из 3-х систем органов:

1. костей,

2. их соединений,

3. мышц.

В нём выделяют пассивную часть (скелет и его соединения) и активную (мышцы).

Двигательный аппарат составляет большую часть массы всего тела, причём меньшая её часть падает на скелет (1/5 – 1/7 веса тела) и большая - на долю мускулатуры (около 2/5 общего веса тела). Одним из компонентов пассивного аппарата движения является скелет. Он состоит из отдельных костей, соединённых между собой, либо непрерывно при помощи соединительной, хрящевой и костной ткани, либо прерывно при помощи суставов. Значение скелета заключается в выполнении двух основных функций: механической и биологической.

1. Механическая функция проявляется в его способности осуществлять опору, движение и защиту. Опора достигается прикреплением мягких тканей и органов к различным частям скелета. Движение возможно за счёт строения костей в виде длинных и коротких рычагов, соединённых подвижными сочленениями. Защита осуществляется за счёт образования из костей костных каналов и костных вместилищ (череп, таз, грудная клетка).

2. Биологическая функция – связана с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (фосфор, кальций, железо) и др.

Скелет также выполняет кроветворную функцию, т.к. внутри костей содержится костный мозг.

Кость как орган живого организма состоит из нескольких тканей, но главной из них является костная. Костное вещество состоит из органических веществ (1/3) – главным образом оссеина, и неорганических (2/3), главным образом солей кальция в виде фосфорнокислой извести. Эластичность кости зависит от органических веществ, твёрдость – от неорганических. У маленьких детей, у которых оссеина сравнительно больше, кости более гибкие, редко ломаются. В старости, когда соотношение органических и неорганических веществ изменяется в пользу последних, кости становятся более хрупкими и чаще подвержены переломам. В костях содержатся также витамины А, Д и С. При недостатке солей или витамина Д в период роста костей твёрдость костей уменьшается; у детей отмечается искривление костей (рахит). Недостаток витамина А ведет к утолщению костей и запустению костных каналов.

Структурной единицей кости является остеон или гаверсова система, т.е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг канала (гаверсова канала), содержащего сосуды и нервы. Остеоны не прилегают друг к другу вплотную; промежутки между ними заполнены вставочными (интерстициальными) костными пластинками. Остеоны располагаются не беспорядочно, а соответственно функциональной нагрузке на кость. Вместе со вставочными пластинками остеоны образуют основной средний слой костного вещества, покрытый снаружи и изнутри слоями общих, или генеральных костных пластинок. Наружный слой генеральных пластинок пронизан кровеносными сосудами, идущими из надкостницы в костное вещество. Из остеонов состоят более крупные элементы кости, видимые уже невооружённым глазом на распиле – костные балки. Если костные балки лежат плотно, то получается компактное вещество, если располагаются рыхло, образуя костные ячейки, наподобие губки, то получается губчатое вещество. Компактное вещество находится в тех костях и в тех их частях, которые преимущественно выполняют функцию опоры и движения (напр. в диафизах костей). В местах, где при большом объёме требуется сохранить лёгкость и прочность, образуется губчатое вещество (в эпифизах трубчатых костей). Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, соответственно функциональным условиям, в которых находится данная кость. Кости человеческого скелета испытывают двойное действие – силу давления и силу тяги мышц. Костные перекладины располагаются по линиям сил сжатия и растяжения. В покровных костях свода черепа, выполняющих преимущественно функцию защиты, губчатое вещество имеет особый характер. Оно состоит из неправильной формы костных ячеек, расположенных между двумя костными пластинками – наружной и внутренней. Последнюю называют также стеклянной, т.к. она ломается при травмах черепа легче, чем наружная пластинка.

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 центральном канале, называемом костномозговой полостью. Костный мозг бывает двух видов: красный и жёлтый. Красный костный мозг имеет вид красной нежной массы; состоит из клеточных элементов, имеющих отношение к кроветворению и костеобразованию (остеобласты – костесоздатели, остеокласты – костеразрушители). Он пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга, внутренние слои кости. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет. Жёлтый костный мозг своим цветом обязан жировым клеткам, из которых он состоит. В период роста и развития организма, когда требуется большая кроветворная и костеобразующая функция, преобладает красный костный мозг (у зародышей и новорожденных имеется только красный костный мозг). По мере роста ребёнка красный костный мозг замещается жёлтым мозгом.

Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей. Надкостница – тонкая соединительнотканная плёнка розоватого цвета, окружающая кость снаружи и прикреплённая к ней с помощью соединительнотканных пучков, проникающих в кость через особые каналы. Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте костей в толщину. Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ, имеющий обычно строение гиалинового хряща.

Таким образом, в понятие кости как органа входит костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды. Рост кости – длительный рост организма делает неизбежной перестройку кости в течение этого периода. В процессе перестройки наряду с образованием новых остеонов идёт параллельный процесс рассасывания старых, остатки которых можно видеть среди новообразующих гаверсовых систем. Рассасывание есть результат деятельности в кости особых клеток – остеокластов. Таким образом, рост кости – есть результат деятельности остеобластов и остеокластов, выполняющих противоположные функции – созидания и разрушения, т.е. мы видим проявление диалектического закона единства и борьбы противоположностей.

Классификация костей.

В скелете различают:

- кости туловища (позвонки, рёбра, грудина),

- кости черепа (мозгового и лицевого),

- кости плечевого пояса (лопатка, ключица),

- кости тазового пояса (подвздошная, лобковая, седалищная)

- кости свободных конечностей – верхней (плечо, кости предплечья и кисти) и нижней (бедро, кости голени и стопы).

Число отдельных костей, входящих в состав скелета взрослого человека, больше 200, из них 36 – 40 расположены по средней линии тела и непарные, остальные – парные кости.

Кости скелета различают на основании 3-х признаков: формы, функции и развития.

Заслуживает внимания классификация костей, предложенная Михаилом Григорьевичем Привесом (1974 г.):

I. Трубчатые кости:

1) длинные (плечо, предплечье, бедро, голень)

2) короткие (пясть, плюсна, фаланги пальцев)

II. Губчатые кости

1) длинные (ребра, грудина, ключица)

2) короткие (запястье, предплюсна, позвонки, сесамовидные кости)

III. Плоские кости (чешуя лобной кости, теменная, затылочная, височная, некоторые кости лицевого черепа, лопатки, тазовые кости)

IV. Пневматизированные кости (верхняя челюсть, клиновидная, решетчатая, лобная кости, отчасти височная)

Трубчатые кости построены из губчатого и компактного вещества, образующего трубку с костномозговой полостью; выполняют все три функции скелета (опору, защиту, движение).

В каждой трубчатой кости можно выделить следующие части:

· Тело кости, диафиз – состоит из плотного компактного вещества;

· На концах каждой трубчатой кости расположены эпифизы. Они состоят из губчатого вещества.

· Участок кости, между эпифизом и диафизом, называется метафиз. В период роста он состоит из хрящевой ткани. В последующем замещается костной тканью.

· Расположенные вблизи эпифиза костные выступы – апофизы, к которым прикрепляются мышцы и связки.

Губчатые кости - построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного.

Среди них различают длинные губчатые кости (рёбра, грудина) и короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны).

Плоские кости

· Плоские кости черепа (лобная и теменные). Функция – преимущественно защитная.

· Плоские кости поясов (лопатка, тазовые кости). Функция - опора и защита.

Как показали экспериментальные исследования Петра Францевича Лесгафта, чем сильнее работа мышц, тем лучше развивается кость. При этом в местах прикрепления сухожилий образуются выступы (бугры, шероховатости), а на местах прикрепления мышечных пучков – ровные или вогнутые поверхности. Чем сильнее развита мускулатура, тем лучше выражены на костях места прикрепления мышц. Длительные и систематические сокращения мускулатуры, как это имеет место при физических упражнениях, постепенно вызывает через рефлекторные механизмы нервной системы изменения обмена веществ в кости, в результате чего костное вещество увеличивается, развивается так называемая рабочая гипертрофия. Для неё характерны – изменение формы, увеличение длины и ширины кости, утолщение компактного вещества и уменьшение размеров мозгового пространства, изменение структуры губчатого вещества (рентгенологический метод исследования). Так, например, ширина костей у тяжелоатлетов по мере увеличения спортивного стажа увеличивается больше, чем у гимнастов; ширина плюсневых костей футболистов превалирует над соответствующими размерами костей лиц, не занимающихся спортом. Наблюдается утолщение компактного вещества I плюсневой кости у футболистов. Соответственно утолщению компактного вещества при рабочей гипертрофии уменьшается костномозговая полость, а также изменяется структура губчатого вещества. При усиленной физической нагрузке ей соответствует крупноячеистая структура. У работников сидячего труда чаще всего встречается мелкоячеистая структура.

В условиях отсутствия физической нагрузки (космический полёт) в состоянии невесомости развивается так называемая остеодистрофия, проявляющаяся в снижении прочности кости, её сопротивляемости к действию ударных нагрузок за счёт снижения минеральной плотности костной ткани и уменьшения содержания солей Са .

Форма кости – на примере позвоночника. Встречаются две основные формы тел позвонков: четырёхугольная – у людей, занятия которых не связаны с большой нагрузкой на позвоночник (пловцы) и клиновидные – у представителей тяжёлого физического труда, например, штангистов.; при этом клин суживается кпереди.

Таким образом, кость не является застывшей моделью. Она изменяется в течение всей жизни человека и в процессе жизнедеятельности подчиняется ряду биологических законов:

· Приспособление (адаптация) к новым жизненным условиям

· Единство организма и среды

· Единство формы и функции

· Изменчивость в результате упражнения.

Скелет туловища – у человека в связи с вертикальным положением тела и развитием верхней конечности как органа труда отличается от скелета млекопитающих.

Он имеет следующие характерные признаки:

1) вертикально расположенный позвоночный столб с изгибами,

2) постепенное увеличение тел позвонков по направлению сверху вниз,

3) грудная клетка – широкая плоская с преобладанием поперечного размера над переднезадним.

Позвоночник представляет вертикальный костный столб, имеющий изгибы в сагиттальной плоскости. Изгибы, выпуклые назад – кифозы (грудной отдел и крестец), выпуклые вперёд – лордозы (шейный, поясничный). Изгибы позвоночника удерживаются активной силой мышц, связками и формой самих позвонков. Изогнутый позвоночник благодаря своей эластичности выдерживает нагрузку тяжести головы, верхних конечностей и туловища. Изгибы позвоночника смягчают толчки и сотрясения вдоль позвоночника, происходящие при прыжках и ходьбе. Сила толчка уходит на усиление кривизны изгибов, не достигая в полной мере черепа и лежащего в нём мозга. Кроме указанных изгибов в сагиттальной плоскости, в грудной части позвоночника иногда наблюдается патологический изгиб во фронтальной плоскости – сколиоз (наблюдается у школьников при неправильной посадке). В старости позвоночник теряет свои изгибы. Вследствие уменьшения межпозвонковых дисков и самих позвонков, потери эластичности, позвоночник образует один большой грудной изгиб кпереди, причём длина позвоночного столба уменьшается на 5 – 6 см. Подвижность позвоночника неодинакова в различных отделах – наиболее подвижным являются шейная и верхнепоясничная части позвоночника, наименее подвижной – грудная часть (вследствие соединения с рёбрами), крестец – неподвижен.

В позвоночном столбе возможны следующие движения:

1. Вокруг фронтальной оси – (сгибание и разгибание в пределах 170 – 245⁰),

2. Вокруг сагиттальной оси – (наклон вправо и влево с общей амплитудой на 165⁰),

3. Вокруг вертикальной оси – вращение туловища (поворот вправо и влево с общей амплитудой 120⁰).

Подвижность позвоночного столба зависит от толщины межпозвоночных дисков. Чем они толще, тем больше подвижность. Установлено, что борцы имеют большую толщину межпозвоночных дисков в шейном отделе позвоночного столба. Тренировка подвижности позвоночного столба вызывает утолщение в нём межпозвоночных дисков. Подвижность позвоночного столба, его гибкость у спортсменов естественно выражена лучше, чем у лиц, не занимающихся спортом. Степень подвижности позвоночного столба зависит от работы мышц шеи, спины и живота. Особенно велика роль мышц спины – разгибателей позвоночника, характеризующая показатели становой динамометрии. На успех в борьбе оказывают влияние продольные размеры тела (длина конечностей и их звеньев – плеча, предплечья, кисти, бедра, голени и стопы), что важно для индивидуальности технических приёмов, и поперечные размеры тела (ширина плеч и ширина таза), обуславливающие большую устойчивость борца, а также параметры плеча и бедра. Изменениям в опорно-двигательном аппарате и сердечно-сосудистой системе обычно предшествуют изменения в ЦНС и эндокринных органах.

Скелет конечностей – складывается из двух отделов: скелета свободной конечности и так называемого плечевого и тазового поясов. Плечевой пояс – ключица и лопатка. Скелет свободной верхней конечности – плечевая кость, кости предплечья (лучевая, локтевая) и кости кисти – запястье, пясть, фаланги пальцев. Тазовый пояс – состоит из парной тазовой кости. Тазовая кость: подвздошная, лобковая, седалищная кость. Скелет свободной нижней конечности – бедренная, большеберцовая и малоберцовая кости, кости стопы – предплюсна, плюсна и фаланги пальцев. Кроме того, к бедру примыкает ещё надколенник.

Влияние занятий физической культурой и спортом на рост и развитие костей.На рост костей и, особенно, на их развитие, оказывают влияние многие факторы. Так, занятия физическими упражнениями способствуют выработке более совершенных механических свойств кости в смысле сопротивляемости на излом, изгиб, сдавливание, растяжение, скручивание. В этом отношении пластические свойства кости значительны. Изменения функциональных свойств костей под влиянием физических упражнений протекают под постоянным контролем нервной системы. Характер раздражения, которое получает та или иная кость при выполнении какого-либо физического упражнения, обуславливает особенности изменений, происходящих в ней. Эти изменения сводятся в основном к тому, что в местах наибольшей нагрузки компактный слой кости увеличивается, костные перекладины утолщаются, а само губчатое вещество кости становится более крупноячеистым. Эти структурные изменения происходят одновременно с функциональными изменениями самого вещества кости, выражающимися, в частности, в повышении её механических свойств. В процессе занятий физическими упражнениями увеличивается приток крови ко всему двигательному аппарату, в частности к костям, но особенно к тем образованиям двигательного аппарата, на которые при выполнении упражнения падает основная нагрузка. Характер её при занятиях различными физическими упражнениями неодинаков. Так, у гимнастов во время работы на перекладине или на кольцах нагрузка на верхние конечности гораздо больше, чем у бегунов или прыгунов. При одних упражнениях (в упоре) происходит сдавливание костей верхних конечностей по их длине, при других (в висе) – растягивание их в том же направлении. Постоянная тренировка в этих упражнениях не может не способствовать укреплению костных перекладин, идущих в направлении сдавливания и растягивания этих костей.

В скелете лучших спортсменов обнаруживаются резко выраженные прогрессивные морфофизиологические изменения. Они носят характер гипертрофии, усиливают скелет и, безусловно, являются благоприятными.

Вопросы для самоконтроля и коррекции знаний:

1. Значение активных и пассивных частей двигательного аппарата человека.

2. Строение костей.

3. Классификация костей.

4. Скелет туловища.

5. Влияние занятий физической культурой на рост и развитие костей.

ЛЕКЦИЯ №3