Возрастная физиология

Структура, рост, развитие костей. Части скелета, возрастные особенности.

Функцию передвижения человека в пространстве выполняет опорно-двигательный аппарат. Это система костей и мышц, а также их соединений, которые образуют единый в функциональном отношении двигательный аппарат. В зависимости от функциональной значимости в нем различают пассивную и активную части. К пассивной относятся кости и их соединения, к активной — мышцы.

Скелет — комплекс костей, выполняющих опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодолевающую силу тяжести функции. Функции скелета подразделяются на две большие группы — механические и биологические. К механическим функциям относятся защитная, опорная, локомоторная и рессорная. Биологическая функция связана с участием скелета в обмене веществ и кроветворении. Скелет имеет билатеральную симметрию и сегментарное строение. В состав его входит 206 костей. Из них 33-34 непарные (позвонки, крестец, копчик, грудина и некоторые кости черепа), остальные кости парные. Скелет подразделяется на осевой и добавочный. К осевому скелету относятся позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей) и грудная клетка (25 костей), к добавочному — кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. Новорожденный ребенок имеет 350 костей, а не 206, как взрослый человек, — с годами многие из них объединяются в более крупные.

Строение  и классификация костей

Кость — живой орган, в состав которого входят костная, хрящевая, соединительная ткани и кровеносные сосуды. Кости составляют 18 % общей массы тела. На поверхности каждой кости имеются выпуклости, углубления, борозды, отверстия, шероховатости, служащие для прикрепления мышц, сухожилий, фасций и связок. Возвышения над костями называются отростками, апофизами. На участках, к которым прилежит нерв или кровеносный сосуд, имеются борозды. В местах прохождения через кость сосуда или нерва образуются каналы, щели или вырезки. На поверхности каждой кости имеются отверстия, уходящие внутрь. Они получили название питательных отверстий.

В состав костей входят органические (1/3) и неорганические вещества (2/3). Первые представлены преимущественно оссеином и оссемукоидом, вторые — солями кальция (51 % фосфорнокислой извести). От наличия органических веществ зависит упругость кости, а от наличия неорганических соединений — ее твердость. В детском возрасте в костях больше оссеина, поэтому они более упруги и редко ломаются. С возрастом относительно уменьшается количество органических веществ и увеличивается — минеральных солей. Вследствие этого кости пожилых людей более хрупкие по сравнению с костями молодых.

Кость снаружи  покрыта надкостницей. Последняя  отсутствует толь-ко на суставных  поверхностях, которые покрыты суставным  хрящом. Надкостница представляет собой  тонкую соединительнотканную плен-ку бледно-розового цвета. Она прикрепляется к кости с помощью со-единительнотканных пучков — прободающих волокон. Надкостница имеет два слоя: наружный волокнистый (фиброзный) и внутренний костеобразующий (остеогенный). Она богата нервами и сосудами, которые участвуют в питании кости и ее росте в толщину. Питание осуществляется за счет кровеносных сосудов, проникающих в большом количестве из надкостницы в наружное компактное вещество кости через многочисленные питательные отверстия. В толщину кость рас-тет за счет остеобластов, расположенных во внутреннем слое надко-стницы. Структурной единицей кости является остеон, а в костной ткани различают клетки нескольких видов (см. Ткань).

Внутри костей между костными пластинками губчатого  вещества и в костных каналах  трубчатых костей находится костный мозг, яв-ляющийся органом кроветворения и биологической защиты. Крас-ный костный мозг представляет собой красную ретикулярную массу, в петлях которой находятся стволовые клетки, выполняющие функ-цию кроветворения, и клетки, выполняющие функцию костеобразо-вания. Красный костный мозг пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими кроме костного мозга и внутренние слои кос-ти. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет. В процессе онтогенеза красный костный мозг за-меняется на желтый, состоящий из жировых клеток, которым он и обязан своим названием. Во внутриутробном периоде и у новорожденных во всех костных полостях находится красный костный мозг в связи с высокой кроветворной и костеобразующей функциями. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья под-вздошных костей) и эпифизах трубчатых костей. В диафизах находит-ся желтый костный мозг.

Трансплантация  костного мозга — это перенос  костного мозга од-ного человека другому. У донора берут костный мозг из бедренной кости и с помощью вливания крови передают его больному. Клетки костного мозга попадают в поток крови, доставляющий их в кости, где они закрепляются и позволяют больному самостоятельно выраба-тывать новые кровяные клетки.

По  форме кости бывают трубчатые, губчатые, плоские, смешан-ные и воздухоносные. Трубчатые кости имеют форму трубки с кост-номозговым каналом внутри. В них различают удлиненную среднюю часть — диафиз и утолщенные концы — эпифизы, в которых распола-гаются суставные поверхности, покрытые хрящом и служащие для со-единения с соседними костями. Участок между диафизами и эпи-физами называется метафизом, благодаря ему кости растут в длину. Диафизы построены из компактного, эпифизы — из губчатого кост-ного вещества, а сверху покрыты слоем компактного. Трубчатые кос-ти делятся на длинные и короткие. Длина первых превышает все ос-тальные размеры (бедренная, плечевая и локтевая кости). Короткие кости располагаются в пястье, плюсне, фалангах пальцев. Губчатые кости построены из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Они бывают: длинные (ребра и грудина), короткие (кости запястья, предплюсны), сесамовидные (надколенник, горохо-видная кость). Сесамовидные кости развиваются в толще сухожилий и располагаются в тех местах, где большая нагрузка сочетается с боль-шой подвижностью. Плоские кости (череп, лопатка, тазовые кости) выполняют защитную функцию и функцию опоры. Смешанные кости (кости основания черепа) образуются при слиянии нескольких кос-тей, различающихся по форме, строению и функции. Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (лобная, клиновидная, решетчатая кости и верхняя челюсть).

Возрастные  изменения костей скелета

В своем развитии большинство костей скелета проходит три стадии: перепончатую, хрящевую, костную. На ранних стадиях развития скелет зародыша представлен хордой. С середины первого месяца внутриутробной жизни вокруг хорды появляется сгущение мезенхимы и развивается перепончатый скелет. Примерно в середине второго месяца развития, мезенхима превращается в гиалиновый хрящ, а скелет получает название хрящевого. С конца второго — начала третьего месяца развития хрящевой скелет начинает окостеневать. Полное замещение хрящей костной тканью происходит к 20—25-летнему возрасту. С этого времени рост костей в длину прекращается. Кости свода черепа, лицевого черепа и части ключицы, в отличие от других костей скелета, в своем развитии проходят только две стадии — перепончатую и костную.

В течение первого  года жизни человека кости растут медленно. До 7 лет рост увеличивается  и становится максимальным после 11 лет. В это время формируется  окончательный рельеф кости и костномозговые полости. В пожилом возрасте наблюдаются значительные изменения в строении кости. В губчатом веществе уменьшается число костных перекладин, происходит их истончение. Уменьшается толщина слоя компактного вещества на диафизах трубчатых костей.

Соединение  костей скелета

Соединения  костей бывают непрерывными и прерывными. Непрерывные (синартрозы) являются более ранними по развитию и неподвижными по функции. Прерывные соединения (диартрозы, или суставы) появляются в процессе развития значительно позже и по функции являются подвижными. Между этими формами существует переходная форма — симфиз, или полусустав, характеризующийся наличием небольшой щели и не имеющий строения настоящего сустава.

По характеру  ткани, соединяющей кости, синартрозы делятся на синдесмозы, синхондрозы  и синостозы.

Синдесмозом называется соединение, в котором между костями после рождения остается соединительная ткань. К ним относятся межкостные перепонки, связки и швы. Межкостные перепонки — это соединительная ткань, заполняющая большие промежутки между костями (между костями предплечья или голени). Соединительная ткань связок приобретает строение волокнистых пучков (связки меж-ду отростками позвонков). В швах соединительная ткань представля-ет собой тонкую прослойку между костями черепа. По форме краев соединяющихся костей различают зубчатый шов — зубцы по краю од-ной кости входят в промежутки между зубцами другой (между костя-ми свода черепа), чешуйчатый — край одной кости накладывается на край другой (между височной и теменной костями) и плоский шов — незазубренные края плотно прилегают друг к другу (между костями лицевого черепа).

Синхондроз  характеризуется соединением костей посредством хря-ща. По свойству хрящевой ткани синхондроз делится на гиалиновый (между первым ребром и грудиной) и волокнистый (между телами по-звонков). По длительности своего существования синхондрозы бывают временные и постоянные. Временные с определенного возраста заме-няются синостозами (между тремя костями пояса нижних конечно-стей, сливающихся в единую тазовую кость). Постоянные существуют в течение всей жизни человека (между пирамидой височной кости и клиновидной костью, между пирамидой и затылочной костью).

Для синостоза  характерно наличие в промежутках  между костями соединительной ткани, переходящей в костную или  сначала в хряще-вую, а затем  в костную, в результате чего кости оказываются соеди-ненными посредством костной ткани (эпифизы и диафизы трубчатых костей, кости основания черепа, тазовые кости).

Диартрозы представляют собой подвижные соединения, участ-вующие в перемещении частей тела относительно друг друга и являю-щиеся органами передвижения тела в пространстве. По числу суставных поверхностей диартрозов выделяют простой сустав, имеющий одну пару суставных поверхностей (межфаланговый); сложный, имеющий две или более пары суставных поверхностей (локтевой); комплекс-ный, содержащий внутрисуставной хрящ, который разделяет сустав на две камеры (коленный); комбинированный, состоящий из нескольких изолированных суставов, расположенных отдельно друг от друга, но функционирующих вместе (два височно-нижнечелюстных сустава).

По  форме и выполняемой функции выделяют одно-, двух- и мно-гоосные суставы. Одноосные суставы выполняют функции сгибания и разгибания, вращения. Они бывают цилиндрическими (лучевой и локтевой) и блоковидными (межфаланговый). Двухосные выполня-ют функции сгибания и разгибания, отведения и приведения. К ним относятся: эллипсовидный (лучезапястный), мыщелковый (коленный) и седловидный (запястно-пястное сочленение I пальца). Для много-осных суставов характерны все вышеописанные функции и, кроме того, круговое движение. К ним относятся шаровидный (плечевой) и плоский (между отростками грудных позвонков) суставы.

Независимо  от вида любой сустав имеет сходное анатомическое строение (рис. 9). В сустав входят эпифизы двух костей, суставные поверхности которых покрыты суставным хрящом, гиалиновым или волокнистым, толщиной 0,2-0,5 мм. Суставные хрящи облегчают скольжение суставных поверхностей, смягчают толчки и служат бу-фером. Суставная поверхность эпифиза одной кости выпуклая (имеет суставную головку), другой кости — вогнутая (суставная впадина). Суставная капсула герметически окружает суставную полость и при-растает к сочленяющимся костям. Она состоит из наружного фиброз-ного слоя, выполняющего защитную функцию, и внутреннего сино-виального, клетки которого выделяют в полость сустава липкую прозрачную синовиальную жидкость, или синовию, уменьшающую трение суставных поверхностей. Кроме того, синовия играет роль в обмене веществ и укреплении сустава, служит буфером, смягчаю-щим сдавление и толчки суставных поверхностей. При «щелканье» суставами, например суставами пальцев, в синовиальной жидкости из-за перепада давления образуется газовый пузырь. Когда он лопает-ся, слышен характерный щелчок. Сверху к суставной капсуле подхо-дят связки и сухожилия мышц, которые составляют вспомогательный аппарат для укрепления сустава. Связки очень мало растягиваются, соединяют две кости, образую-щие сустав, и закрепляют эти кости в определенном положении, тор-мозя движение костей. Без связок кости очень легко смещаются. Кроме того, связки фиксируют на своих местах внутренние органы, такие как печень и матка, предоставляя им в то же время некоторую подвиж-ность, необходимую для изменений во времени процесса пищеваре-ния и беременности. Соединительная ткань в связках представлена в основном коллагеновыми волокнами с некоторым количеством эластических. Связки прикрепляются к костям волокнами, которые проникают в надкостницу. Связка и надкостница так тесно связаны друг с другом, что при поражении связок поражается и надкостница. В крупных суставах (бедренный, коленный, локтевой) части сустав-ной капсулы утолщены для большей прочности и получили название околосумчатой связки. В дополнение имеются связки внутри и снару-жи суставной капсулы, которые ограничивают и тормозят конкрет-ные типы движения. Они называются наружными, или дополнитель-ными, связками.

Возрастные  изменения соединения костей

В процессе онтогенеза на 6-11 -й неделе эмбрионального развития начинают формироваться суставы. К  моменту рождения они анато-мически сформированы, хотя эпифизы костей, входящие в состав сустава, состоят из хрящевой ткани. Энхондральное окостенение на-чинается в течение 1-2-го года жизни и заканчивается в юношеском возрасте. У детей 2—3 лет в связи с активной двигательной деятельно-стью связки и суставы формируются наиболее активно. Подвижность суставов максимальна в 3-8-летнем возрасте, а окончательно форми-рование ее заканчивается в 13—16 лет. В возрасте 6—10 лет происходит усложнение всех составных частей сустава, которое заканчивается в 13-16 лет. В пожилом возрасте истончается суставной хрящ, изме-няется фиброзная мембрана суставной сумки и образуются остеофи-ты — костные выступы по периферии суставных поверхностей. Все это приводит к ограничению подвижности суставов.

В скелете  человека различают следующие отделы: скелет тулови-ща, скелет верхних и нижних конечностей, скелет головы, или череп (рис. 10). Скелет туловища образован позвоночным столбом, или по-звоночником, и грудной клеткой.

Позвоночник

Позвоночный столб  является опорой тела. Он защищает спинной мозг и участвует в движении туловища и головы. Позвоночник состоит из 33—34 позвонков (рис. 11). Различают 5 отделов позвоночника: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5) и копчиковый (4—5 позвонков).

Строение любого позвонка независимо от месторасположения  одинаково (рис. 12). Позвонок состоит  из тела, дуги и семи отростков. Тело выполняет опорную функцию. Сзади  к нему прикрепляется двумя ножками  дуга, замыкающая позвоночное отверстие. Все позвоночные отверстия образуют позвоночный канал, защищающий от механиче-ских повреждений расположенный в нем спинной мозг. На дугах по-звонков имеются углубления — верхние и нижние вырезки. Вырезки соседних позвонков образуют межпозвоночные отверстия для нервов и сосудов спинного мозга. От тела отходят отростки. Центральный остистый отросток идет от средней линии дуги. По бокам дуги рас-полагается два поперечных отростка, а вверх и вниз отходят по два суставных отростка. Суставные отростки обеспечивают образование межпозвоночных суставов, в которых совершаются движения позвонков. К поперечным и остистым отросткам прикрепляются связки и мышцы, приводящие в движение позвонки.

Величина и  форма позвонков в разных отделах  позвоночного столба неодинакова.

В шейном отделе поперечные отростки позвонков имеют отвер-стия, через которые проходит позвоночная артерия. Остистые отро-стки шейных позвонков на конце своем раздвоены. Тело самого по-звонка отличается небольшими размерами, форма его приближается к прямоугольной. Первый шейный позвонок (атлант) отличается тем, что у него отсутствует тело, но имеются две дуги — передняя и задняя, соединенные между собой боковыми массами. Своими верхними су-ставными поверхностями, имеющими форму ямок, атлант сочленя-ется с затылочной костью, а нижними, более плоскими, — со II шей-ным позвонком. У новорожденного ребенка дуги не соединены, они срастаются только к 5-летнему возрасту. II шейный позвонок (эпистро-фей, или зуб) имеет зубовидный отросток, сочленяющийся с передней дугой атланта. Остистый отросток VII шейного позвонка не раздвоен, выступает над остистыми отростками соседних позвонков и легко прощупывается сзади в области шеи.