Кости позвоночника человека образованы тканью
Одной из важнейших конструкций человеческого организма является позвоночник. Его строение позволяет выполнять функции опоры и движения. Позвоночный столб имеет S-образный вид, что придаёт ему упругость, гибкость, а также смягчает любые сотрясания, появляющиеся при ходьбе, беге и других физических нагрузках. Строение позвоночника и его форма, обеспечивает человеку возможность прямохождения, поддерживая в теле баланс центра тяжести.
Анатомия позвоночного столба
Позвоночный столб состоит из небольших косточек, именуемых позвонками. Всего насчитывается 24 позвонка, последовательно соединённых друг с другом в вертикальном положении. Позвонки разделяют на отдельные категории: семь шейных, двенадцать грудных и пять поясничных. В нижней части позвоночного столба, за поясничным отделом расположен крестец, состоящий из пяти позвонков сросшихся в одну кость. Ниже крестцового отдела имеется копчик, в основе которого также находятся сросшиеся позвонки.
Между двумя прилегающими друг к другу позвонками находится межпозвоночный диск округлой формы, выполняющий роль соединительного уплотнения. Основное его назначение — смягчение и амортизирование нагрузок, регулярно появляющихся при физической активности. Помимо этого, диски соединяют тела позвонков между собой. Промеж позвонков имеются образования именуемые связками. Они выполняют функцию соединения косточек друг с другом. Суставы расположенные между позвонками называются фасеточными суставами, которые по строению напоминают коленный сустав. Их присутствие обеспечивает подвижность между позвонками. В центре всех позвонков находятся отверстия, через которые проходит спинной мозг. В нём сосредоточены нервные пути, образующие связь между органами тела и головным мозгом. Позвоночник разделяют на пять основных отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. К шейному отделу относятся семь позвонков, грудной насчитывает в себе двенадцать позвонков, а поясничный — пять. Низ поясничного отдела присоединён к крестцу, сформировавшемуся из пяти сросшихся в единое целое позвонков. Нижний отдел позвоночного столба — копчик, имеет от трёх до пяти сросшихся позвонков в своём составе.
Позвонки
Кости участвующие в формировании позвоночного столба называются позвонками. Тело позвонка обладает цилиндрической формой и является наиболее прочным элементом на который приходится главная опорная нагрузка. Позади тела находится дужка позвонка, имеющая вид полукольца с отходящими от неё отростками. Дужка позвонка и его тело образуют позвонковое отверстие. Совокупность отверстий во всех позвонках, расположенных в точности друг над другом, формирует позвоночный канал. Он служит вместилищем спинного мозга, нервных корешков и сосудов. В образовании позвоночного канала также участвуют связки, среди которых к наиболее важным относятся жёлтая и задняя продольная связки. Жёлтая связка объединяет ближние дуги позвонков, а задняя продольная соединяет тела позвонков сзади. Дужка позвонка имеет семь отростков. К остистым и поперечным отросткам крепятся мышцы и связки, а верхние и нижние суставные отростки фигурируют в создании фасеточных суставов.
Позвонки являются губчатыми костями, поэтому внутри у них находится губчатое вещество, покрытое снаружи плотным кортикальным слоем. Губчатое вещество состоит из костных перекладин, образующих полости, содержащие красный костный мозг.
Межпозвонковый диск
Межпозвонковый диск находится между двумя соседними позвонками и имеет вид плоской, округлой прокладки. В центре межпозвонкового диска расположено пульпозное ядро, которое обладает хорошей упругостью и выполняет функцию амортизации вертикальной нагрузки. Окружает пульпозное ядро многослойное фиброзное кольцо, сохраняющее ядро в центральном положении и блокирующее возможность смещения позвонков в сторону относительно друг друга. Фиброзное кольцо состоит из большого количества слоёв и прочных волокон, пересекающихся в трёх плоскостях.
Фасеточные суставы
От позвоночной пластинки отходят суставные отростки (фасетки), участвующие в образовании фасеточных суставов. Два соседних позвонка соединены двумя фасеточными суставами, находящимися с обеих сторон дужки симметрично относительно средней линии тела. Межпозвонковые отростки соседних позвонков расположены по направлению друг к другу, а их концы покрыты гладким суставным хрящом. Благодаря суставному хрящу в значительной степени понижается трение между костями, формирующими сустав. Фасеточные суставы обеспечивают возможность различных движений между позвонками, придавая позвоночнику гибкость.
Фораминальные (межпозвонковые) отверстия
В боковых отделах позвоночника имеются фораминальные отверстия, которые созданы при помощи суставных отростков, ножек и тел двух соседних позвонков. Фораминальным отверстиям служат местом выхода нервных корешков и вен из позвоночного канала. Артерии же наоборот входят в позвоночный канал обеспечивая кровоснабжение нервных структур.
Околопозвоночные мышцы
Мышцы находящиеся рядом с позвоночным столбом принято называть околопозвоночными. Основная их функция — поддержка позвоночника и обеспечение разнообразных движений в виде наклонов и поворотов туловища.
Позвоночно-двигательный сегмент
Понятие позвоночно-двигательного сегмента часто употребляется в вертебрологии. Он представляет собой функциональный элемент позвоночника, который сформирован из двух позвонков связанных друг с другом межпозвонковым диском, мышцами и связками. Каждый позвоночно-двигательный сегмент включает в себя два межпозвонковых отверстия, через которые выводятся нервные корешки спинного мозга, вены и артерии.
Шейный отдел позвоночника
Шейный отдел расположен в верхней части позвоночника, в его состав входит семь позвонков. Шейный отдел имеет направленный вперёд выпуклый изгиб, который называется лордоз. Его форма напоминает букву «C». Шейный отдел представляет собой один из самых подвижных отделов позвоночника. Благодаря ему человек может выполнять наклоны и повороты головы, а также совершать различные движения шеей.
Среди шейных позвонков стоит выделить два самых верхних, носящих название «атлант» и «аксис». Они получили особое анатомическое строение, непохожее на другие позвонки. В атланте (1-ый шейный позвонок) отсутствует тело позвонка. Он образован передней и задней дужкой, которые соединены костными утолщениями. Аксис (2-ой шейный позвонок) имеет зубовидный отросток, образованный из костного выступа в передней части. Зубовидный отросток зафиксирован связками в позвонковом отверстии атланта, формируя для первого шейного позвонка ось вращения. Такое строение даёт возможность осуществлять вращательные движения головы. Шейный отдел представляет собой самую уязвимую часть позвоночника в плане возможности получения травм. Связано это с невысокой механической прочностью позвонков в этом отделе, а также слабым корсетом из мышц находящихся в области шеи.
Грудной отдел позвоночника
В cостав грудного отдела позвоночника входит двенадцать позвонков. Его форма напоминает букву «C», расположенную выпуклым изгибом назад (кифоз). Грудной отдел напрямую связан с задней стенкой грудной клетки. Рёбра крепятся к телам и поперечным отросткам грудных позвонков посредством суставов. При помощи грудины, передние отделы рёбер объединяются в прочный целостный каркас, образуя грудную клетку. Подвижность грудного отдела позвоночника ограничена. Связано это с наличием грудной клетки, малой высотой межпозвонковых дисков, а также значительной длинной остистых отростков позвонков.
Поясничный отдел позвоночника
Поясничный отдел сформирован из пяти самых больших позвонков, хотя в редких случаях их число может достигать шести (люмбализация). Поясничный отдел позвоночника характеризуется плавным изгибом, обращённым выпуклостью вперёд (лордоз) и является звеном, соединяющим грудной отдел и крестец. Поясничному отделу приходится испытывать немалые нагрузки, так как на него оказывает давление верхняя часть тела.
Крестец (крестцовый отдел)
Крестец представляет собой кость треугольной формы, образованную пятью сросшимися позвонками. Позвоночник посредством крестца соединяется с двумя тазовыми костями, располагаясь подобно клину между ними.
Копчик (копчиковый отдел)
Копчик — нижний отдел позвоночника, включающий в себя от трёх до пяти сросшихся позвонков. Его форма напоминает перевёрнутую изогнутую пирамиду. Передние отделы копчика предназначены для присоединения мышц и связок, относящихся к деятельности органов мочеполовой системы, а также удалённых отделов толстого кишечника. Копчик участвует в распределении физической нагрузки на анатомические структуры таза, являясь важной точкой опоры.
Источник
Одним из наиболее ответственных и важнейших элементов скелета человека является позвоночник. Благодаря этой S-образной конструкции человек в состоянии передвигаться прямо на задних конечностях, а также выдерживать переносимый вес. За счет своей особенной конструкции, позвоночник сглаживает колебания, возникающие при двигательной активности, поддается изгибам и поворотам относительно оси. Общая структура является прочной и сбалансированной.
Позвоночник человека
Характеристика столба позвоночника
Столб позвоночника сформирован из 32-34 позвонков (небольших размеров косточки характерной геометрической формы), которые строго в определенном порядке соединены между собой фиброзной тканью – межпозвонковыми дисками. Нумерация позвонков ведется сверху скелета вниз, а количество может незначительно отличаться.
Характеристика позвоночного столба
Отделы позвоночника человека и количество позвонков в каждом:
- шейный – содержит семь позвонков, держит и приводит в движение голову;
- грудной – его формируют 12 позвонков, образующие заднюю опору грудной клетки;
- поясничный – массивен, вмещает 5-6 крупных позвонков;
- крестцовый – насчитывает не менее 5 позвонков, которые образуют крестец;
- копчик – содержит 5 (4) позвонков, сросшихся воедино.
В центральной части позвонков столба имеются округлые сквозные отверстия, через которые проложен важнейший отдел центральной нервной системы (ЦНС) – спинной мозг. В нем сходится множество нервных волокон, которые связаны со всеми внутренними органами и головным мозгом.
Округлые хрящевые диски являются амортизаторами и смягчают колебания позвонков при движении. Кроме того, они разделяют соседние костные структуры, не давая им тереться друг о друга. Кроме дисков, позвонки соединяются воедино упругими связками. Столб условно делится на три отдела, крестец и копчик.
Строение и функции позвонков
Позвонками именуют кости, из которых формируется хребет. Основной опорной частью позвонка, которая принимает всю нагрузку является тело цилиндрической формы. Каждое тело внутри себя заполнено губчатоподобным составом (костные перекладины, в полостях которых располагается красный костный мозг). К телу позвонка крепится небольших размеров дужка, которая вместе с телом образуют позвоночный канал.
Строение и функции позвонков
Дужки имеют по семь остистых и поперечных отростков, к которым прикрепляются связки и мышечные волокна. Кроме дужки и тела позвонка, позвоночный канал формируется также из упругих связок – желтой и задней. Связки соединяют расположенные рядом позвонки изнутри с двух сторон. Вертикальные отростки формируют фасеточный сустав.
Фасеточные суставы формируются из соседних суставных отростков (фасеток) и обеспечивают возможность хребту совершать различного рода движения позвонков. То есть позвоночник благодаря фасетным суставам гибкий и устойчивый.
По бокам позвонков суставные отростки также формируют небольшие фораминальные отверстия, которые являются входом для нервных волокон и кровеносных сосудов.
Детали строения позвонков
Для поддержки позвоночника и возможности совершать наклоны и повороты, вокруг позвоночного столба располагаются околопозвоночные мышцы.
Строение межпозвоночных дисков
Два, находящихся по соседству, позвонка разделяются между собой «прокладкой округлой формы» — межпозвонковым диском. Диск выполняет амортизирующую функцию и прочно удерживает позвонки, препятствуя их смещению.
Строение межпозвоночных дисков
Каждый межпозвонковый диск состоит из многослойного фиброзного кольца, прочные волокна которого перекрестно расположены относительно пространства диска, и пульпозного ядра. Именно фиброзное ядро удерживает позвонки от смещения, а пульпозное ядро, за счет высокой упругости, амортизирует при двигательной активности.
Шейный отдел
Вверху хребта располагается отдел, состоящий из семи позвонков – шейный. В этом отделе элементы располагаются таким образом, что получается С-образный изгиб. Выпуклость изгиба направлена вперед и имеет название лордоз (не путать с аналогичным заболеванием при искривлении позвоночника!). За счет этого отдела голова человека может совершать движения вперед, назад, влево, вправо, наклоны, повороты.
Шейный отдел
Шейный отдел позвоночника сформирован из двух частей:
- верхняя — состоит из первых двух позвонков, связанных с затылочной частью головы;
- нижняя — начинается с третьего позвонка и соединяет первый грудной.
Пара первых позвонков, которые крепятся к черепу имеет собственные названия:
- атлант (из греческой мифологии);
- аксис.
Эти позвонки уникальны и не похожи на прочие. С них начинается счет позвонков человека. Атлант лишен цилиндрического тела позвонка и представляет сочленение утолщением кости пары дужек (задней и передней). Аксис же оснащен зубоподобным костным выступом-отростком впереди. Объяснить данный факт можно тем, что выступ-отросток фиксируется в отверстии атланта и образует вращательную ось и позволяет совершать голове широкий диапазон поворотов.
Последний из шейных позвонков имеет также нетипичное строение. Его еще называют выступающим, поскольку рука человека может запросто, проверив позвоночный столб, нащупать его через кожу. Отличает его от других наличие одного большого остистого отростка, который не разделен на две части и не содержит поперечных отростков. На теле позвонка также имеется отверстие, которое позволяет соединять шейный и грудной отдел.
К сожалению, именно шейный отдел позвоночника обычно наиболее травма опасен. Это связано с пониженной прочностью костных тканей в сравнении с остальным скелетом и недостаточной развитости корсета мышц.
Грудной отдел позвоночного столба
Анатомия позвоночника грудного отдела человека заключается в определенном расположении двенадцати позвонков с изгибом, С-образная выпуклость которого направлена назад. Называется такой изгиб кифозом (не путать с аналогичным заболеванием при искривлении данного изгиба!).
Грудной отдел
Наблюдается взаимосвязь грудного отдела позвоночника с тыльной поверхностью грудной клетки. Здесь реберные кости прикрепляются к столбу и образуется схема грудной клетки. Она выполняет важнейшие защитные функции скелета по отношению к большинству внутренних органов человека.
Крепление ребер к телам и отросткам позвонков осуществляется за счет соответствующих суставов. Подвижность всего отдела ограничена грудной клеткой, небольшой толщиной позвонковых дисков, но в тоже время увеличенными размерами каждого остистого отростка.
Поясница
Поясничный отдел
Строение позвоночника в поясничном отделе характеризуется наличием позвонков и дисков высокой прочности. На этот отдел оказывается одна из наибольших физических нагрузок, так как отдел соединяет верхнюю часть тела с нижней (внизу он крепится к крестцу). Позвонки располагаются в скелете человека, образуя С-образную выпуклость спереди (лордоз).
Поясничный отдел формируется пятью элементами, но бывают случаи, когда их число принимает значение шести – т.н. люмбализация.
Крестец
Строение позвоночника человека в крестцовом отделе характеризуется пятью позвонками, которые срослись и образовали одну кость – крестец. С его помощью хребет соединен с парой тазовых костей скелета, «как бы расклинивая их».
Крестец
Копчик
Завершается строение позвоночника небольшим копчиковым отделом из трёх-пяти позвонков, которые срослись воедино и пирамидально уменьшаются в сечении к окончанию. Спереди к копчику крепятся мышечные ткани и связки, которые обеспечивают деятельность репродуктивных систем человека и толстого кишечника.
С помощью копчика распределяется физическая нагрузка на скелет человека.
Источник
Опорно-двигательный аппарат состоит из костей скелета, их соединений и мышц.
Функции опорно-двигательного аппарата:
опорная: является опорой всего тела; к костям прикрепляются мягкие ткани и органы;
двигательная: система рычагов с подвижными соединениями, приводимых в движение мышцами;
защитная: образует полости для жизненно важных органов — позвоночный канал для спинного мозга; черепная коробка — для головного мозга; грудная полость — для сердца и легких; тазовые кости — для защиты органов мочеполовой системы;
минеральный обмен: кости являются депо для минеральных солей: фосфора, кальция, железа, меди; регулируют постоянство минерального состава внутренней среды организма;
кроветворная (гемопоэтическая функция): из стволовых гемопоэтических клеток костного мозга образуются клетки крови и иммунной системы.
Химический состав костной ткани
В состав костной ткани входят:
органические вещества (в основном белки): придают костям гибкость и упругость;
неорганические вещества (вода, соли кальция, магния, фосфаты): минеральные соли придают костям твердость.
Органическое вещество костной ткани называется оссеином. В состав оссеина входят белки (коллаген и др.), небольшая доля липидов (лецитин и др.) и углеводов (гликоген).
Коллаген — основной белок костной ткани.
Специфической особенностью костной ткани является содержание в ней значительного количества солей лимонной кислоты — 70% от всего запаса ее в организме, что обусловлено особенностями биосинтеза ткани.
В детском возрасте количество органических веществ максимально, кости детей упругие, устойчивы к переломам, однако легко деформируются при чрезмерных нагрузках.
С возрастом количество органических веществ уменьшается, а доля минеральных солей увеличивается. Кости приобретают твердость и прочность.
У пожилых людей в костях уменьшается доля минеральных веществ, из-за этого их кости становятся более хрупкими.
При сжигании кость чернеет с выделением углерода, который остаётся после разложения органических веществ.
В растворах кислот минеральные соли костной ткани растворяются — остается оссеин, и кости становятся пористыми и эластичными, но сохраняют свою форму.
При удалении органических веществ путем сжигания кость также сохраняет первоначальную форму, но становится хрупкой и легко крошится.
Только правильное сочетание органических и неорганических веществ делает кость твердой и упругой. Прочность скелета значительно возрастает благодаря сложной архитектуре внутреннего строения костей.
строение костей
В состав скелета человека входит более 200 костей (у новорожденного — более 300 костей). Точное количество костей определить невозможно, т.к. в детском возрасте продолжается замена хрящевых частей костными. Количество копчиковых позвонков у людей варьирует от 3 до 5.
микроскопическое строение костей
Различают три типа клеток костной ткани:
остеобласты;
остеоциты;
остеокласты.
Остеобласты — стволовые клетки, образующие костную ткань (остеогенные клетки). Остеобластов очень много в растущей кости, особенно под надкостницей и в области эпифизарного хряща.
У взрослого человека, когда рост костей закончен, эти клетки встречаются только в участках восстановления костной ткани (например, при переломах и трещинах костей).
Остеобласты образуют промежуточное вещество кости. Оно состоит из пучков коллагеновых волокон, пропитанных минеральными солями. При сочетании органических и неорганических веществ создается упругая и твердая конструкция.
Промежуточное вещество в виде тонких концентрических пластинок образует цилиндры — остеоны. В центре цилиндра находится канал с кровеносными капиллярами — гаверсов канал.
Остеобласты постепенно окружаются пластинами промежуточного вещества и превращаются в остеоциты (костные клетки), которые залегают в остеонах.
Остеоциты имеют крупное ядро и множество отростков. Тела клеток расположены в костных полостях — лакунах, а отростки — в костных канальцах. Многочисленные костные канальцы соединяются друг с другом (каналы Фолькмана), пронизывают всю костную ткань, сообщаются с периваскулярными пространствами (пространства вокруг кровеносных сосудов), и образуют дренажную систему костной ткани.
Функция: обмен веществ между клетками и тканевой жидкостью и между клетками и межклеточным веществом.
Строение костной ткани.
А — гистологический срез:
1 — костные клетки;
2 — циркулярные пластинки промежуточного вещества;
3 — гаверсов канал для прохождения кровеносного сосуда;
Б — шлиф костной ткани:
1 — костные клетки;
2 — промежуточное костное вещество;
3 — гаверсов канал.
Схема строения остеона.
1 — костные клетки (остеоциты); 2 — промежуточное вещество; 3 — гаверсов канал.
Остеокласты — клетки, разрушающие старые и поврежденные костные клетки. Они выделяют ферменты, растворяющие коллагеновые волокна и минеральные соли.
Таким образом, в каждой кости в различные возрастные периоды имеется определенное количественное сочетание клеточных элементов: остеобластов, остеоцитов и остеокластов, которые создают новое костное вещество, разрушают старое и обеспечивают стабильность обмена кости.
внешнее строение кости
(на примере кости бедра)
На поверхностях каждой кости выражен сложный рельеф из борозд, выпуклостей и отверстий. Эти структуры служат для крепления мышц и связок; через отверстия в глубь кости проходят нервы и сосуды.
Диафиз, или тело кости — трубчатая средняя часть из компактного вещества; внутри — костномозговая полость с жёлтым костным мозгом.
Эпифизы — утолщенные конечные отделы кости, заполненный губчатым веществом с красным костным мозгом; снаружи покрыты гиалиновым хрящом.
Метафизы — участки между диафизом и эпифизом: в детском возрасте состоят из хряща; позже хрящ замещается костью.
Между эпифизом и метафизом расположена эпифизарная пластинка (хрящевая пластинка роста).
Апофизы — костные выступы на эпифизах, которые являются местом прикрепления мышц и связок.
Рост костей в длину
Эпифизарная пластинка (хрящевая пластинка роста) — слой гиалинового хряща между эпифизом и метафизом трубчатых костей. Эпифизарная пластинка развита у детей и подростков; во взрослом возрасте она замещается эпифизарной линией — рост организма прекращается.
Эпифизарная пластинка участвует в продольном росте костей. Хондроциты (хрящевые клетки) пластинки активно делятся путем митоза. Дочерние клетки откладываются со стороны эпифиза, материнские оттесняются в сторону метафиза.
На месте старой хрящевой ткани остеобласты формируют новую костную ткань. В конце полового созревания вся хрящевая ткань постепенно замещается костной, за исключением тонкой эпифизарной линии между эпифизом и метафизом.
внутреннее строение кости
Надкостница
Снаружи кость покрыта надкостницей (кроме зон суставного хряща).
Надкостница — тонкий слой прочной соединительной ткани, в которой много кровеносных и лимфатических сосудов и нервных окончаний.
Надкостница прочно сращена с костью с помощью соединительнотканных волокон, проникающих в глубину кости.
Наружный слой надкостницы волокнистый и образован преимущественно коллагеновыми волокнами.
Внутренний слой надкостницы прилегает к костной ткани. В нем расположены стволовые остеогенные (образующие кость) клетки Они интенсивно митотически делятся и образуют остеобласты.
Функция надкостницы:
механическая защита внутренней структуры кости;
рост кости в толщину;
регенерация кости после повреждения.
компактное вещество
Под надкостницей расположен слой компактного вещества.
Оно покрывает кость снаружи в виде плотной и на разрезе блестящей пластинки; из него же построены диафизы трубчатых костей.
Компактное вещество ограничено с наружной и внутренней стороны несколькими слоями общих циркулярных пластинок из промежуточного вещества. Внутренний слой пластинок ограничивает костно-мозговую полость. Между циркулярными пластинками расположены остеоны. Они и являются структурно-функциональной единицей компактного вещества.
Строение компактного вещества:
1 — надкостница, 2 — циркулярные пластинки, 3 — трубки остеонов, 4 — гаверсовы каналы, 5 — остеоциты, 6 — вставочные пластинки.
Каждый остеон образован несколькими трубками промежуточного вещества, вставленными одна в другую. В центре остеона имеется канал (гаверсов канал), по которому проходит кровеносный капилляр. Гаверсовы каналы соединяются между собой и с поверхностью кости короткими поперечными каналами — каналами Фолькмана. Через эти каналы в кость проникают сосуды (питание кости) и нервные волокна.
Оссеиновые волокна остеона ориентированы в разных направлениях, что обеспечивает прочность кости.
Остеоны не соприкасаются друг с другом. Между ними имеются вставочные пластинки, которые объединяют все остеоны в единое целое. Вставочные пластинки — остатки разрушенных остеонов, которые служат материалом для образования новых остеонов.
Каждая кость содержит огромное число остеонов. В бедренной кости их насчитывается около 3200. Если считать, что в среднем каждый остеон состоит из 12 трубок, то в диафизе бедра их будет 384 000, вставленных одна в другую. Поэтому при подобной архитектуре бедренная кость выдерживает нагрузку от 750 до 2500 кг.
Губчатое вещество
Губчатая костное вещество состоит из тонких костных пластинок (трабекул), которые пересекаются между собой. Направление перекладин в губчатом веществе совпадает с кривыми сжатия и растяжения, образуя конструкции сводчатых арок. Такое расположение костных балок обеспечивает равномерное распределение напряжения в кости.
Схема распространения сил давления по пластинкам губчатого вещества нижней конечности.
костный мозг
Костный мозг не и