Костная система

Кости являются основными элементами скелета. Количество их в организме человека варьирует и достигает 208-210. Однако описаны случаи, когда количество костей было в организме более 300. Обусловлено это постоянным количеством так называемых сесамовидных костей, а также вставочных костей черепа, сверхкомплектными ребрами, «лишними» копчиковыми позвонками и др. В настоящее время каждую окончательно сформированную кость нередко расценивают как самостоятельный орган.

Наше тело двусторонне симметрично, в силу этого пар­ные органы располагаются по обе стороны от срединной ли­нии, а непарные (позвоночник, грудина и др.) лежат на ее проекции.

Кости приводятся в движение активно функционирую­щими мышцами. На строение и массивность костей оказы­вают влияние генетические, гормональные, алиментарные и механические причины.

Принято подразделение костей на следующие виды.

1. Длинные, обычно их называют трубчатыми. В каждой такой кости имеется средняя часть — тело — диафиз, концы: проксимальный (ближе к туловищу) и дистальный (дальше от туловища) — эпифизы. Кроме того, если кость не закончи­ла своего развития в длину, то на границе диафиза и эпифи­зов выделяют метафизы (также проксимальный и дисталь­ный), или метафизарные зоны, или зоны роста.

У трубчатой кости концы могут быть в виде суставной поверхности — головки, ямки, сочленовного отростка, края, вырезки. Между головкой (эпифизом) и телом (диафизом) У ряда трубчатых костей имеется шейка. Трубчатые кости имеют всевозможные выросты, называемые апофизами, об­разующиеся на местах начала сухожилий.

Если сделать поперечный разрез трубчатой кости, тогда снаружи внутрь будут видны надкостница, компактное ве­щество, губчатое вещество и костномозговая полость, запол­ненная костным мозгом. Именно к надкостнице и прикреп­ляются мышцы и сухожилия. Надкостница представляет собой соединительнотканную оболочку, наружный слой ко­торой волокнистый, а внутренний — остеогенный. Толщина надкостницы колеблется от 0,1 до 0,8 мм.

Губчатое вещество состоит из сетки тонких перекладин, пересекающихся в различных направлениях и ограничива­ющих небольшие полости, наполненные костным мозгом. На границе между губчатым и компактным веществом воз­никают поля сжатия, усиливающие пространственную жест­кость костей.

Различают так называемый красный костный мозг, представленный в костях человеческих плодов и новорож­денных детей в первые 2-3 года жизни. Постепенно (с 12 до 18 лет) красный мозг в диафизах замещается желтым кост­ным мозгом. С возрастом хрящевые эпифизы окостеневают, причем это происходит так называемым энхондральным пу­тем, т.е. изнутри хряща кнаружи. Окостенение диафиза осу­ществляется перихондрально, т.е. снаружи хряща внутрь. Рост в длину происходит за счет метаэпифизарных хрящей (располагаются между метафизом и эпифизом), а их рост в толщину — за счет надкостницы.

2. Короткие кости (их три размера примерно одинаковы) обычно окостеневают в тех местах, где подвижность сочета­ется с большой нагрузкой. Но подвижность эта констатиро­вана при малой смещаемости костей относительно друг дру­га, а также в местах амортизации механической нагрузки.
Недаром такие кости, исходя из их положения и функции, сравнивают с шарикоподшипниками (например: кисть, сто­па. Каждая из этих костей имеет несколько поверхностей, для них характерен тонкий слой компактного вещества.

3. Плоские (широкие) кости образуют стенки каких-либо полостей (например, полости черепа, таза) и представляют собой обширные поверхности для прикрепления мышц. Эти кости обычно относительно тонкие, что связано с конкрет­ной в данном месте организма функцией скелета.

На поперечном срезе плоских костей, например костей черепа, снаружи видна компактная наружная пластинка, внутри — компактная внутренняя пластинка (или стекло­видная, получившая такое название из-за сильной хрупкос­ти). Между ними располагается губчатое вещество кости.

4. Смешанные кости, т.е. такие, которые не имеют оп­ределенной геометрической характеристики. Примером ти­пичной смешанной кости является весьма сложно устроен­ная височная кость. Обычно для наружной поверхности та­кой кости характерны (в результате прикрепления к костя мышц и связок) выпуклости, возвышения, гребни, вогнутос­ти в виде ямки, ямочки, отростки, зачастую в виде шипа.

5. Пневматические кости, т.е. имеющие полость. Они в особенности характерны для скелета птиц, а у человека вхо­дят в состав черепа.

Характеризуя различные виды костей, следует вспом­нить об одном из законов, сформулированных основополож­ником функциональной анатомии в России Петром Францевичем Лесгафтом. Закон гласит: «Костная система чело­веческого организма устроена таким образом, что при на­ибольшей легкости она представляет наибольшую крепость и лучше всего в состоянии противодействовать влиянию толч­ка и сотрясения. Рычаги, входящие в состав этой системы, у человека принаровленны больше к ловким и быстрым дви­жениям, чем к проявлению большой силы».

Перечислим функции скелета:

1. Опорная функция. Скелет выступает «каркасом», Удерживающим в определенном

положении все органы, при­нимает на себя всю тяжесть тела. Мягкие ткани и органы
прикрепляются к различным частям скелета.

2. Локомоторная функция — использование костей при передвижении в качестве

рычагов.

3. Защита организма от внешних воздействий. Эту функ­цию можно назвать наиболее древней. Как уже указывалось, элементы скелета образуют полости, каналы для органов и
тканей.

4. Скелетявляется депо минеральных солей, в меньшей степени — белков.

Как оказалось, до 70 % сухого веса костей приходится на минеральные соединения. Причем набор последних весьма разнообразен. В частности, в костях человека содержится около 98 % всех неорганических веществ организма: каль­ций, фосфор, магний и др., но есть и микроэлементы, такие как медь, стронций, цинк, бериллий, алюминий, барий, кремний, фтор и др. Всего их около 30. Своеобразие структу­ры элементов и их физико-химических свойств обеспечивает участие костей в самых разнообразных обменных процес­сах, в связи с чем взгляды на костную ткань, расцениваемую! раньше как пассивную, в корне изменились.

Все сказанное выше и обусловливает тот факт, что кость является очень плотным образованием. Определено, что кость в состоянии выдержать груз от 750 до 2500 кг.

5. Кроветворная функция. Содержащийся в ряде костей костный мозг признается центральным органом кроветвор­ной системы. Именно из него поставляются соответствую­щие стволовые клетки. Последние, которые в настоящее вре­мя рассматриваются как самоподдерживающая популяция, образуются только в строго определенных местах — микро­участках костного мозга. Также в пределах костного мозга стволовые клетки превращаются в клетки-предшественни­цы. Как оказалось, костный мозг состоит из неоднородных по степени зрелости участков. Он «запрятан» в пределы кос­тей; у него нет прямой связи с внешним миром. Обычно внут­ри диафиза трубчатой кости имеется полость — костномозго­вой канал, в котором и залегает костный мозг.

Так называемый красный костный мозг имеется у за­родышей, плодов и новорожденных. Он представляет собой ретикулярную ткань, в петлях которой залегают элементы крови, поэтому кости правомочно относить к кроветворным тканям. Постепенно красный костный мозг в трубчатых кос­тях замещается на так называемый желтый, представлен­ный преимущественно жировыми клетками.

У взрослого человека на долю костного мозга приходит­ся 4,5-4,7 % массы тела. Желтый мозг у взрослого челове­ка составляет 2,5-3 % массы тела. В желтом костном мозге гемопоэтические элементы отсутствуют, но имеется ретику­лярная ткань, большинство клеток которой видоизменилась в жировые, и они накопили пигмент типа липохрома.

У взрослого человека костный мозг трубчатых костей, скорее всего, является единственным источником иммуно-компетентных клеток. Кроме того, он содержит клетки, кон­тролирующие выработку антител. (По современным пред­ставлениям, красный костный мозг относят к центральным органам иммунной системы.)

Построен костный мозг из ретикулярных элементов. Последние нестабильны, обильно кровоснабжаются. В связи с функцией в ретикулярной строме накапливаются гликоген и нуклеиновые кислоты, способствующие сложным процес­сам размножения, роста и диференцировки клеток костного мозга.

Для взятия костного мозга (пункции) обычно использу­ют наиболее поверхностно расположенные губчатые кости (грудина, ребра, подвздошные).

В костном мозге венозное русло в значительной мере (до 6-8 раз) преобладает над артериальным. И хотя этот мозг рассредоточен по разным костям, функционирует он как

единый орган.

В своем развитии костная ткань проходит определенные стадии. Первоначальная закладка будущих костей в конце 1-го и начале 2-го месяца эмбриональной жизни представлена перепончатым скелетом. Последний сменяется уже опорной тканью: наступает вторая стадия — хрящевая. Постепенное насыщение хряща известковыми солями и его перестройка приводят к наступлению третьей стадии — костной.

С возрастом размеры костей изменяются, причем, как правило, они увеличиваются.

Развитие кости в ряде случаев происходит на основе хря­ща. Гистологически выделено три основных его вида.

1. Гиалиновый, или стекловидный, хрящ. Твердый, упругий, содержит большое количество межклеточного ве­щества. Хрящ данного вида обычно находится в организме в тех местах, где нужна большая прочность и эластичность (например, на суставных поверхностях).

2. Волокнистый хрящ. В нем обычно имеется большое количество параллельно идущих пучков коллагеновых во­локон. Хрящ данного вида обладает большой прочностью, но меньшей эластичностью, чем гиалиновый (к примеру, во­локнистый хрящ образует внутрисуставные диски).

3. Эластический, или сетчатый, хрящ. Он обладает вы­сокими пластичными свойствами, но прочнее, чем два предыдущих вида. Хрящ данного вида встречается в тех местах где не требуется большого сопротивления (например, хрящ гортани, ушной раковины).

Процесс замещения хрящевой ткани происходит не­сколькими путями. Окостенение изнутри кнаружи — так называемый энхондральный процесс, снаружи внутрь —

перихондральный. Под эндесмальным окостенением пони­мается появление костной ткани на месте соединительной, минуя хрящевую стадию. На ранних стадиях развития хрящ составляет до 50 % массы тела, у взрослого человека — око­ло 2 %.

Органическое вещество кости носит название оссеин (от лат. «кость»). В детском возрасте органических веществ больше, чем у пожилых лиц, в связи с чем переломы у де­тей встречаются реже. Неорганическое вещество кости пред­ставлено солями кальция, фосфора, магния.

Кости построены из костных пластинок; различают слои наружных общих (генеральных) и внутренних пластинок. Между наружными и внутренними располагаются пластин­ки, ориентированные концентрически вокруг костных ка­нальцев (так называемых гаверсовых каналов) и носящие название остеонов — гаверсовых систем. В каждой кости представлены остеоны различного возраста: новообразую­щиеся, так называемые среднего возраста и резорбирующи-еся, т.е. поглощающиеся. Их направление, как и костных пластинок, зависит от сил тяги и давления. В гаверсовых каналах, соединяющихся между собой, залегают артериолы, капилляры и венулы. Благодаря пронизывающим кость каналам образуется колоссальная поверхность соприкосно­вения костной ткани с жидкостями. В период роста эпифиз и метафиз имеют самостоятельное русло кровоснабжения, и лишь со временем между ними формируются анастомозы. Для вен трубчатых костей характерно отсутствие клапанов, а также значительный калибр по сравнению с артериями.

Внешняя среда, трудовые процессы оказывают влияние на все органы и системы человеческого тела, но особенно рез­ко эти воздействия проявляются на костной ткани.

В кости все время происходят процессы созидания и раз­рушения, усиливающиеся во время активной мышечной ра­боты. Еще в 1870 г. немецкий ученый Вольф предположил, что функция влияет на архитектуру губчатого вещества. Было выявлено, что направление арок компактного вещест­ва кости совпадает с линиями наибольшего давления и тяги. На основании этих данных Вольф сформулировал закон трансформации костной ткани, гласящий, что «каждое из­менение в форме и функции костей, или лишь в их функции, имеет следствием определенные изменения во внутренней архитектуре костей, а также в их внешней конфигурации, согласно математическим законам».

В многочисленных последующих работах было показа­но, что костные пластинки располагаются не хаотично, а по направлению внутренних сил сжатия и растяжения, возни­кающих в костях в связи с нагрузкой. Установлено, что про­дольно ориентированные в костях пластинки воспринимают силы сжатия от толчков и сотрясений при поступательном движении и воздействии сил тяжести, поперечные пластин­ки — от сил растяжения в связи с воздействием мышечно-связочного аппарата. Под влиянием мышечной деятельно­сти, статической и динамической нагрузки на кости проис­ходит постоянное изменение внешнего и внутреннего релье­фа костной ткани.

При усиленной нагрузке имеет место качественное на­растание толщины компактного слоя костей и параллельное изменение их микроструктуры. Все эти сведения, получен­ные в наше время, несомненно подтверждают высказывание Н. И. Пирогова (1843), что «наружный вид каждой кости есть осуществленная идея назначения этой кости». Сегодня мы можем добавить, что и внутренний вид кости также под­чинен идее ее назначения.

Уровень сегодняшней жизни, столкновение человека с не такими уж редкими случаями экстремального воздействия обусловили необходимость знания механических свойств и пределов прочности разных тканей, составляющих орга­низм человека. Так, в частности в анатомии, возникло новое Направление исследований, получившее название «биосоп-Ромат» органов.

По данным А. О. Обысова, поставленная вертикально бедренная кость выдерживает давление в 1,5 т, а большеберцовая еще больше — 1,6-1,8т, плечевая же — всего 850 кг.

Предел прочности на излом ребер у лиц молодого возраста колеблется от 85 до 110 кг/см², у пожилых, конечно, меньше — всего 40 кг. Однако, чтобы сжать позвоночный столб нужна нагрузка 700-2000 кг!

Чрезмерные воздействия, испытываемые, к примеру, в современном так называемом большом спорте, явно отрица­тельно влияют на строение костной ткани. Образно говоря, кость может прямо-таки расслаиваться от непомерных на­грузок: «спортивная» кость хоть и тверда, но чрезвычайно хрупка и зачастую существует в «предпереломном состоя­нии».

Наряду с деятельностью мышц среди факторов, влияющих на формирование кости, следует указать сосудистые и нервные, ферментативные и обменные процессы. А в связи с тем, что в период роста скелета отдельные участки кости растут неодинаково, нельзя исключить и влияние местных факторов, коррелирующих рост и зависящих, очевидно, от окружающих кости мягких тканей. Большое значение при этом придается надкостнице, которую в последнее вре­мя рассматривают как своеобразный биологический чехол, прикрепляющийся преимущественно к эпифизам костей.

Все эти изменения отражены в нижеследующих положе­ниях, сформулированных в 80-х гг. XIX в. П.Ф. Лесгафтом на основании ряда проведенных экспериментов:

1) кости развиваются тем сильнее во всех своих размерах, чем больше деятельность окружающих их мышц: при меньшей деятельности со стороны этих органов они стано­вятся тоньше, длиннее, уже и слабее;

2)форма кости меняется, как скоро уменьшается давле­ние со стороны окружающих их органов (мышц, кожи, гла­за, зуба и др.);

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, находящиеся под непосредственным влия­нием мышц, оказывают также боковое давление, которое уменьшается при перерезке фасции с такими же последстви­ями в отношении формы кости, как и после удаления частей мышц;

5) кости являются органами активными в отношении формы своего строения (архитектуры), как стойки или опо­ры для окружающих их органов, но пассивными в отноше­нии влияния на них этих последних, обусловливающих их внешнюю форму. Это явление зависит, главным образом, от общности источников их питания, которое усиливается при уменьшении давления со стороны окружающих частей или при усилении деятельности прилежащих мышц и наоборот.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 462; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!