Что нужно знать студенту о опорно-двигательном аппарате

Опорно-двигательный аппарат, объединяющий кости, их соединения и мышцы, выполняет функции опоры, перемещения тела в пространстве и исполнения движений.

Кости. Раздел анатомии, изучающий строение костей, называется остеологией (от лат. os – «кость», logos – «учение»). В состав скелета (от греч. skeleton – «высохший, высушенный») входит 206 костей – 85 парных и 36 непарных (рис. 28). В скелете человека различают скелет туловища, скелет черепа, скелет верхних и нижних конечностей. Функции скелета многообразны, их подразделяют на механические и биологические.

Механические функции скелета. Опорная функция– скелет вместе с соединениями костей образует костно-хрящевую опору всего тела, к которой прикрепляются мягкие ткани и органы.

Рессорная функция обусловлена наличием в скелете образований, смягчающих толчки и сотрясения (хрящевые прокладки, суставные хрящи между соединяющимися костями и т.п.).

Защитная функция выражается в образовании из отдельных костей вместилищ для жизненно важных органов (например, позвоночный канал, в котором располагается спинной мозг; череп, в полости которого находится головной мозг; грудная клетка, защищающая органы грудной полости) Также кости являются вместилищем костного мозга.

Локомоторная функция возможна благодаря строению костей в виде длинных и коротких рычагов, соединенных подвижными сочленениями и приводимых в движение мышцами, управляемыми нервной системой.

Биологические функции скелета. Участие костей в минеральном обмене. Кости скелета являются депо для минеральных солей фосфора, кальция, железа, меди и других соединений, а также они регулируют постоянство минерального состава жидкостей внутренней среды организма.

Кроветворная и иммунная функции связаны с красным костным мозгом – центральным кроветворным органом, содержащим самоподдерживающуюся популяцию стволовых кроветворных клеток, из которых образуются клетки крови, в том числе и клетки иммунной системы – лимфоциты.

Классификация костей. В основу классификации костей положены три принципа: форма (строение), развитие и функция. Различают трубчатые (длинные и короткие), губчатые, плоские, смешанные и  
воздухоносные кости (рис. 29).

Трубчатые кости–кости, которые расположены в тех отделах скелета, где совершаются движения с большой амплитудой (конечности). У трубчатой кости различают ее удлиненную среднюю часть – тело кости, или диафиз, содержащую костномозговую полость, и утолщенные концы – эпифизы (рис. 30).

Различают проксимальный эпифиз, расположенный ближе к туловищу, и дистальный эпифиз – удаленный от туловища. На них располагаются суставные поверхности, служащие для соединения с другими костями и покрытые суставным хрящом. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. Среди трубчатых костей выделяют длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная и т.п.) и короткие трубчатые кости (кости пясти, плюсны и фаланги пальцев). Диафизы построены из компактного пластинчатого костного вещества, эпифизы – из губчатого, покрытого тонким слоем компактного. В длину трубчатая кость растет за счет метаэпифизарного хряща, расположенного в области метафиза. В ширину – за счет надкостницы.

Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Как правило, они имеют неправильную форму в виде куба или многогранника (например, кости предплюсны и запястья). К губчатым костям относятся также сесамовидные кости, развивающиеся в толще сухожилий (например, надколенник).

Плоские кости построены из двух пластинок компактного костного вещества, между которыми расположено губчатое вещество. Такие кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, а также выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина и т.п.).

Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей различного строения и происхождения (например, позвонки, кости основания черепа).

Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (например, лобная, клиновидная, решетчатая кости и верхняя челюсть). Описывая различные виды костей, необходимо вспомнить о законе, сформулированном П.Ф. Лесгафтом: «Костная система человеческого организма устроена таким образом, что при наибольшей легкости она представляет наибольшую крепость и лучше всего противодействует влиянию толчка и сотрясения. Рычаги, входящие в состав этой системы, у человека приноровлены больше к ловким и быстрым движениям, чем к проявлению большей силы».

Строение кости как органа. Кость занимает определенное положение в организме, имеет специфическую структуру и выполняет только ей присущие функции.

Как любой другой орган живого организма она состоит из разных видов тканей, однако, главное место занимает пластинчатая костная ткань, которая образует компактное вещество и губчатое вещество кости (рис. 31).

Структурно-функциональной единицей костной ткани является остеон. Остеоны имеют вид цилиндров диаметром 100– 500 мкм и длиной до нескольких сантиметров, которые лежат вдоль длинной оси кости. Каждый остеон состоит из 3–25 костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала остеона (гаверсова канала).Между пластинами остеона залегают специфические костные клетки – остеоциты. Отростки остеоцитов скрепляют между собой отдельные костные пластинки. В гаверсовом канале проходят один или два мелких кровеносных сосуда (артериола, венула или капилляр).

Из остеонов состоят перекладины костного вещества, или балки. Если они лежат плотно, то образуют компактное вещество, а если между перекладинами есть пространство, – то губчатое. Компактное вещество находится там, где требуется прочность (диафиз кости). В местах, где при большом объеме нужны легкость и прочность, формируется губчатое вещество (эпифизы костей). Перекладины губчатого вещества расположены не хаотично, а по линиям сжатия (масса тела) и растяжения (тяга мышц), что было установлено П.Ф. Лесгафтом. Кроме этого в состав кости входят следующие ткани:

1. Плотная соединительная ткань. Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта соединительнотканной оболочкой – надкостницей, или периостом. Надкостница прочно сращена с костью при помощи прободающих волокон, проникающих вглубь кости. Наружный слой надкостницы – волокнистый, состоит из пучков коллагеновых волокон, обусловливающих его прочность. В этом слое проходят нервы и кровеносные сосуды. Внутренний слой – остеогенный (костеобразующий) прилежит непосредственно к костной ткани. В нем расположены остеогенные клетки (остеобласты), за счет которых происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения. Таким образом, надкостница выполняет защитную, трофическую и костеобразующую функции. Изнутри кость покрыта эндостом –тонкой, волокнистой соединительнотканной болочкой, содержащей остеогенные клетки и остеокласты. Эндост выстилает кость со стороны ее полости и находящегося в ней костного мозга.

2. Суставные поверхности кости покрыты суставным хрящом, как правило, гиалиновым. Кроме него в детском возрасте в трубчатых костях хрящевая ткань имеется между диафизом и эпифизом и называется метаэпифизарным хрящом, или зоной роста. К 25 годам она полностью заменяется костной тканью.

3. Кровеносные сосуды входят в кость со стороны периоста через питательные отверстия, идут по питательным каналам и поступают в остеоны. По каналам остеонов они достигают капиллярной сети костного мозга, где формируются начальные венозные сосуды кости.

4. Нервы входят в кость через периост и идут вместе с сосудами.

5. Красный костный мозг у взрослого человека располагается в ячейках между перекладинами губчатого вещества эпифизов трубчатых костей и губчатого вещества плоских и губчатых костей. В нем различают миелоидную и лимфоидную ткани, расположенные в ретикулярной строме. Красный костный мозг выполняет кроветворную и иммунную функции.

6. Желтый костный мозг находится в костномозговой полости диафизов трубчатых костей и выполняет питательную функцию, так как состоит в основном из жировой ткани.

Химический состав костей. Химический состав костей сложный. Кость состоит из органических и неорганических веществ. Органические вещества, представленные белком – оссеином, составляют 30–40% сухой массы кости. Они придают костям эластичность. Неорганические вещества составляют 60–70% сухой массы кости и представлены, главным образом, солями фосфора и кальция. В небольших количествах (до 0,001%) кость содержит более 30 других различных элементов (Al, Fe, Se, Zn, Сu и др.). Неорганические вещества придают костям прочность и упругость. Соотношение составных компонентов костной ткани у разных людей неодинаково, и даже у одного и того же человека оно может меняться в зависимости от возраста, условий питания, физических нагрузок и других факторов окружающей среды.

СКЕЛЕТ ТУЛОВИЩА

Скелет туловища является частью осевого скелета. Он представлен позвоночным столбом, или позвоночником, и грудной клеткой.

Позвоночный столб. Позвоночный столб образован 32–34 позвонками. Различают: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых позвонков (сросшихся в одну кость – крестец) и 3–5 копчиковых позвонков (рис. 32).

Позвонки разных отделов, отличаясь по форме и величине, имеют общие признаки (рис. 33). Каждый позвонок состоит из тела,расположенного спереди, и дуги, прикрепленной к телу сзади с помощью ножек. Дуга и тело позвонка ограничивают позвоночное отверстие. При сопоставлении позвонков позвоночные отверстия образуют позвоночный канал, в котором располагается спинной мозг. Между ножками дуг позвонков находятся парные межпозвоночные отверстия, через них выходят спинномозговые нервы.

От дуги позвонка отходят семь отростков. Непарный остистый отросток направлен назад и вниз. По бокам от дуги отходят парные поперечные отростки, а вверх и вниз от нее – парные верхние и нижние суставные отростки.

На суставных отростках имеются одноименные суставные поверхности, участвующие в образовании дугоотростчатых суставов.

Шейные позвонки. Шейные позвонки отличаются от остальных позвонков своими небольшими размерами, а также наличием отверстий в поперечных отростках – поперечных отверстий (рис. 34). Концы остистых отростков шейных позвонков раздвоены (кроме VII по- звонка). При наложении позвонков друг на друга отверстия поперечных отростков образуют своеобразный костный канал, в котором располагается позвоночная артерия, кровоснабжающая головной мозг.

Первый шейный позвонок, или атлант, лишен тела и остистого отростка. Он представлен двумя дугами – задней и передней, соединенными латеральными массами.

На передней дуге атланта находится передний бугорок (рудимент тела атланта), на задней – задний бугорок (рудимент остистого отростка). На верхней и нижней поверхностях латеральных масс имеются верхние и нижние суставные поверхности. Верхние суставные поверхности (вогнутые) сочленяются с черепом, нижние суставные поверхности – со вторым шейным позвонком.

Второй шейный позвонок – осевой. Его отличительной особенностью является наличие на теле отростка – зуба.При поворотах головы атлант вместе с черепом вращается вокруг зуба. Латерально от зуба находятся верхние суставные поверхности,сочленяющиеся с атлантом. На нижней поверхности осевого позвонка имеются нижние суставные отростки,обращенные вперед и вниз, на которых расположены нижние суставные поверхности.

VII шейный позвонок – выступающий, имеет длинный остистый отросток, прощупываемый под кожей на нижней границе шеи. 

Грудные позвонки. Грудные позвонки соединяются с ребрами. Это накладывает отпечаток на их строение. На боковых поверхностях тел грудных позвонков имеются верхняя и нижняя реберные ямки, образующие при сопоставлении углубление для головки ребра (рис. 35).

Таким образом, головки ребер со II по X ребро включительно присоединяются к двум смежным позвонкам. Исключение составляют I, XI и XII позвонки, на телах которых имеются полные ямки для одноименных ребер. На поперечных отростках грудных позвонков имеются реберные ямки поперечных отростков, с которыми сочленяются соответствующие им по счету ребра. Суставные отростки грудных позвонков расположены почти во фронтальной плоскости, что ограничивает повороты грудного отдела позвоночника вокруг вертикальной оси.

Остистые отростки длинные, тонкие, направлены назад и вниз, накладываются друг на друга, как черепица, что препятствует разгибанию позвоночного столба вокруг фронтальной оси. Поэтому грудной отдел позвоночника имеет ограниченную подвижность.

Поясничные позвонки. Поясничные позвонкиотличаются от остальных позвонков крупными размерами тел (см. рис. 33). Поперечные отростки сравнительно широкие и плоские, располагаются в горизонтальной плоскости, что не ограничивает разгибание позвоночника в поясничном отделе вокруг фронтальной оси. Суставные отростки располагаются почти в сагиттальной плоскости; кроме того, верхние суставные поверхности вогнутые, а нижние – выпуклые, что увеличивает подвижность поясничного отдела позвоночника вокруг вертикальной оси. Строение поясничных позвонков обеспечивает большую подвижность этой части позвоночника.

Крестец. Крестец – смешанная кость треугольной формы, образованная путем срастания пяти крестцовых позвонков. В крестце выделяют основание, верхушку, тазовую и дорсальную поверхности, правую и левую латеральные части. Тазовая поверхность крестцавогнутая, на ней видныпоперечные линии – места сращения позвонков. Два ряда передних крестцовых отверстий (по четыре с каждой стороны) отделяют среднюю часть от латеральных частей (рис. 36).

Дорсальная поверхность крестца выпуклая. На ней расположено пять продольных гребней. Срединный гребень образован путем слияния остистых отростков, правый и левый промежуточные гребни– суставных отростков, латеральные гребни – поперечных отростков. Внутри от латеральных гребней расположены четыре пары задних крестцовых отверстий, сообщающихся с тазовыми отверстиями и крестцовым каналом, который является нижней частью позвоночного канала. На латеральных частях крестца находятся ушковидные поверхности для сочленения с тазовыми костями. На уровне ушковидных поверхностей сзади расположена крестцовая бугристость, к которой прикрепляются связки.

Копчик обычно срастается с вершиной крестца. Он образован 3–5 рудиментарными позвонками.

Грудная клетка. Кости грудной клетки представлены грудиной и 12 парами ребер, а также грудным отделом позвоночного столба. 

Грудина. Грудина– плоская кость, у которой различают три части: рукоятку, тело и мечевидный отросток (рис. 37).На середине верхнего края рукоятки грудины находится яремная вырезка. По бокам от нее находятся ключичные вырезки для соединения с ключицами. На боковых краях тела располагаются реберные вырезки для прикрепления хрящей с I по VII ребро.

Ребра. Различают 12 пар ребер. Из них семь верхних пар ребер, соединяющихся непосредственно с грудиной, называются истинными,остальные пять пар до грудины не доходят и называются ложными. VIII–X ребра прикрепляются своими хрящами к хрящу вышележащего ребра и образуют реберную дугу. XI–XII ребра не соединяются с вышележащими, а свободно заканчиваются среди мышц и носят название колеблющихся ребер.

Ребра относятся к плоским костям,состоящим из костной части, расположенной сзади, и реберного хряща, расположенного спереди (рис. 38). Костная часть ребра состоит изголовки, на которой находится суставная поверхность для соединения с телами позвонков, шейки и тела. Между телом и шейкой находится бугорок ребра, снабженный суставной поверхностью для сочленения с поперечным отростком грудного позвонка.

На внутренней поверхности ребра по нижнему краю проходит борозда ребра, в которой располагаются межреберные нервы, артерия и вены.