Кости позвоночника и конечностей выполняют

Способность к передвижению является очень важной функцией человеческого тела. Благодаря эволюционному процессу, первоначальные простейшие формы движения за счёт двигательных белков в составе ресничек и жгутиков у микроорганизмов были развиты до сложных механизмов, которые мы можем наблюдать у высших животных. Двигательный аппарат, или костно-мышечная система, представлен пассивным компонентом, костями, и активным — мышцами.

Система скелета формирует каркас, удерживаемый в физиологическом положении за счёт связок и мышц. К этому каркасу прикрепляются также и внутренние органы. У здорового человека кости располагаются симметрично относительно центральной плоскости тела.

Скелет состоит из более чем 200 костей, только 170 из которых парные, что составляет около 15 % от массы тела.

Выделяют два отдела скелета:

• Осевой: позвоночный столб, череп, грудная клетка.
• Добавочный: кости верхних и нижних конечностей.

За счёт сокращения мышц, происходит движение костей друг относительно друга, благодаря этому тело способно производить весь спектр движений, будь то бег или каллиграфия.

Важным будет отметить защитную функцию скелета. Кости черепа образуют полость, в которой головной мозг прекрасно защищён, а спинно-мозговой канал, сформированный позвонками и их отростками, защищает спинной мозг, сохраняя при этом подвижность позвоночника в целом. Грудная клетка предохраняет от повреждений лёгкие и органы средостения, а полость таза — мочеполовые органы.

Скелетная ткань накапливает в себе жизненно важные минералы и некоторые витамины. Таким образом, она выполняет функцию депо некоторых элементов, которые поступят в кровоток в случае необходимости.

Функционирование кости как органа регулируется рядом желез: гонадами (половыми железами), надпочечниками, щитовидной железой и гипофизом.

Хрящевая ткань является промежуточным звеном между соединительной тканью и костной. По сути, мы можем наблюдать постепенное развитие соединительной ткани в хрящ, где требуется функция хряща и дальнейшее постепенное окостенение хряща, где прочности хряща становится недостаточно. Уши и носовые ходы так никогда и не окостеневают.

Во внутриутробном развитии хрящевая ткань составляет около половины от всего скелета и постепенно замещается костной, достигая 2 % к зрелости. Это межпозвоночные диски, хрящи ребер, суставные хрящи, хрящи носа и уха, гортани, трахеи, бронхов. Суставные хрящи и межпозвоночные диски выполняют амортизационную функцию, также хрящевая ткань покрывает соприкасающиеся костные поверхности, что повышает их износоустойчивость.

Поверхность кости покрыта особой тканью, надкостницей, которая состоит из соединительной ткани и плотно сращена с подлежащей костной тканью. Именно за счёт надкостницы происходит рост кости в толщину, её регенерация в случае повреждений, питание кости за счёт широкой сети кровеносных сосудов, а также очищение через лимфатические сосуды. Именно в надкостнице заканчиваются чувствительные нервные окончания, в толще кости нервов нет. Костная ткань в связи со своей функцией имеет очень высокие показатели прочности, так, например, сопротивление на разрыв такое же, как у меди, и в 9 раз больше, чем у свинца. Предельная нагрузка на сжатие близка к показателю чугуна.

Классификация костей

Трубчатые кости, соответствуя своему названию, представляют собой продолговатое тело или диафиз и два утолщения на концах, эпифизы. Между эпифизом и диафизами расположены метафизы — зоны роста кости в длину. Метафизы постепенно заканчивают свою деятельность и постепенно окостеневают к возрасту полового созревания, когда рост тела в высоту останавливается. Этот период соответствует примерно 18 годам у девушек и 25 годам у парней. В современном мире существует понятие костного возраста, или истинного возраста, тела, в противовес календарному возрасту. Он определяется на основании стадии окостенения метафизов.

Губчатые кости располагаются в местах с большой осевой нагрузкой, например в телах позвонков. Тело из губчатой ткани покрыто компактной костной тканью снаружи.

Плоские кости выполняют в основном защитную функцию, так, например, лопатка прикрывает заднюю поверхность ребер и подлежащих органов, а тазовые кости служат надёжной защитой для тазовых органов. Как лопатка, так и таз, участвуют в образовании поясов конечностей и их суставов. Мозговой отдел черепа состоит также из плоских костей, которые надёжно защищают головной мозг. Лобные кости настолько прочные, что известны случаи рикошета пули при прямом попадании.

Существует также ряд смешанных костей, которые являются комбинацией различных видов костной ткани, например позвонки.

В костномозговых каналах, которые присутствуют в большинстве трубчатых и плоских, а также в трубчатых костях, находится главный орган кроветворения — костный мозг. В красном костном мозге происходит постепенное созревание клеток крови из предшественников, так называемых стволовых клеток. Жёлтый костный мозг есть постепенное обратное развитие красного костного мозга до жировой ткани с редкими островками, ещё выполняющими функцию.

Система соединений костей

Костно-мышечная система, благодаря системе различных межкостных соединений, а также благодаря мышцам, которые, сокращаясь, изменяют положение костей друг относительно друга, выполняет опорную и двигательную функции. В зависимости от выполняемой функции, разнится и характер соединения.

Выделяют следующие типы соединений:

• непрерывные,
• полусуставы, или симфизы,
• прерывные, или суставы.

Непрерывные представляют собой плотные, почти неподвижные соединения, такие, как например, швы черепа. В зависимости от материала шва, выделяют фиброзные, хрящевые и костные соединения.

Симфизы отличаются от непрерывных хрящевых соединений только наличием узкой полости в центре соединения. В симфизе допускается несколько большая подвижность. Так, например, в процессе родов, при несоответствии размеров головки плода размерам малого таза, возможно небольшое расхождение костей лобкового симфиза.

Суставы являются наиболее сложным соединением. Кости, участвующие в образовании сустава, обычно имеют схожие по форме поверхности, так, например, тазовая кость имеет шаровидную головку, которая сочленяется с полулунным вдавлением вертлужной впадины и вертлужной губой. Для того чтобы такое соединения было долговечным при постоянной подвижности, эволюция предусмотрела более мягкое, хрящевое покрытие соединяющихся поверхностей и систему постоянной смазки и питания суставного хряща в виде синовиальной жидкости. Синовиальная жидкость продуцируется капсулой сустава, которая плотно приращена к надкостнице выше и ниже соединения. Капсула также регулирует объём суставной полости и выполняет изолирующую функцию, кровь через кровеносные сосуды поступает в капсулу, а в полость сустава поступает уже только самое необходимое из крови — синовиальная жидкость. В некоторых суставах для лучшего соответствия суставных поверхностей присутствуют дополнительные образования, например, диски между позвонками или мениски в коленном суставе. Так же сложные суставы, вроде коленного, укрепляются дополнительными внутрисуставными связками.

Для удобства классификации движений в суставах принята система из трёх плоскостей. Фронтальная — проходит через центральную ось сверху вниз и параллельна линии, проходящей через глаза. Сагиттальная —перпендикулярна фронтальной. «Сагитта» переводится как стрела. Продольная, или горизонтальная, плоскость — проходит параллельно земле, если, конечно, объект стоит. Сгибание и разгибание происходит во фронтальной плоскости. Приведение и отведение — в сагиттальной. Далее кость может осуществлять вращение относительно своей продольной оси.

Некоторые суставы способны на более сложные движения, в нескольких плоскостях сразу, поэтому их называют многоосными.

На нашем сайте представлена подробная статья о строении скелета позвоночника, здесь же мы подробно рассмотрим кости и соединения костей конечностей.

Кости и соединения костей конечностей

В ходе эволюционного развития и постепенного перехода от ходьбы на четвереньках к прямохождению, развитие верхних и нижних конечностей пошло разными путями. При этом мы по-прежнему видим некоторые сходства, примерно одинаковое количество входящих в скелет костей, а также деление на подобные сегменты. Так, например, принято выделять пояс конечности, ближний к телу проксимальный сегмент, представленный одной костью, средний участок из двух костей и дистальный, отдалённый отдел конечности, состоящий из множества костей.

Рука более свободно прикреплена к телу, способна совершать более тонкие и сложные движения, суставы более подвижные. Нога — напротив, имеет более массивное строение, пояс закреплён менее подвижно, суставы имеют меньше степеней свободы. Очевидно, что верхние и нижние конечности приобрели уникальное строение, наилучшим образом подходящее для выполняемой функции.

Верхняя конечность

Верхняя конечность, в отличие от нижней, в меньшей степени испытывает нагрузку на сдавление, но в большей — на растяжение. В связи с этим, скелет более легкий, пояс конечности закреплён подвижно и представлен двумя костями: ключицей и лопаткой.

Ключица расположена на передней поверхности грудной клетки на уровне первых рёбер. Верхний край грудины имеет суставные поверхности для присоединения грудинного края ключицы. Далее, изгибаясь в форме сильно растянутой латинской буквы S, ключица продолжается в акромиальный край, который соединяется с акромиальным отростком лопатки, образуя сустав.

Лопатка расположена на задней поверхности грудной клетки, имеет трёхгранную форму. Внутренняя поверхность служит для прикрепления мышц, внешняя также выступает местом мышечной фиксации, для этого даже существует специальный вырост, кость лопатки, продолжающаяся в акромиальный отросток. Также и внешний угол лопатки сверху продолжается в крыловидный отросток. Внешний край лопатки несёт суставную поверхность для соединения с головкой плечевой кости.

Кости свободной части верхней конечности

Рука разделена на три сегмента: плечо, скелет которого имеет одну плечевую кость, предплечье, состоящее из плечевой и локтевой кости и кисти, которая в свою очередь разделяется на запястье, пястье и фаланги пальцев.

Плечевая кость трубчатая и длинная, сверху соединяется с лопаткой, а снизу — с локтевой и лучевой костями. Суставная поверхность верхнего края — это шаровидная головка, соединённая с телом кости под углом посредством шейки.

Для образования локтевого сустава нижний край плечевой кости имеет суставную поверхность в виде блока. Выше суставной поверхности есть ямки, образовавшиеся от соприкосновения с шиловидными отростками костей предплечья в крайних положениях сустава. Эти ямки ограничивают сустав от переразгибания.

Локтевая кость в совокупности с лучевой костью представляет скелет предплечья. Верхний край локтевой кости с внутренней стороны имеет суставную поверхность для соединения с головкой лучевой кости. Нижний край — напротив, представлен головкой и соединяется с суставной поверхностью нижнего края лучевой кости с внешней стороны. Вместе эти две кости соединяются сверху с блоком плечевой кости, образуя локтевой сустав. Снизу предплечье продолжается в кисть с образованием лучезапястного сустава. В предплечье возможно движение типа скручивания, осуществляющееся за счет вращения костей относительно друг друга и их скрещивания в крайней точке. Такое скручивание называется пронация и супинация, легко запомнить выражение: «суп наливаю» (кисть поворачивается ладонью вверх) — «суп проливаю» (кисть поворачивается ладонью вниз).

Кисть состоит из трёх отделов: запястья, пястья и пальцев, соединённых между собой большим количеством суставов и связок, что позволяет осуществлять широчайший спектр движений.

Нижняя конечность

Как и в случае с верхней конечностью, нижняя конечность прикрепляется к так называемому поясу нижней конечности. В отличие от верхней конечности, пояс нижней более массивный и фиксированный. Седалищная, подвздошная и лобковые кости, соединяясь, образуют тазовую кость. Три кости сходятся своими углами в области вертлужной впадины — места прикрепления бедренной кости с образованием тазобедренного сустава. Две тазовые кости спереди соединяются посредством лобкового симфиза, а сзади образуют соединение с крестцом.

Женский таз шире и короче, кости тоньше, а все его размеры больше, чем у мужчин. Также отличается угол образующийся соединением лобковых костей, у мужчин он острый (70-75°), у женщин — прямой (90-100°). Нижнее отверстие женского таза шире. Также женский таз чуть сильнее наклонён вперёд относительно горизонтальной плоскости. Это связано с различием угла, под которым шейка бедренной кости отходит от тела.

Все эти отличия связаны с детородной функцией у женщин и становятся заметны начиная с 8-летнего возраста.

Кости свободной части нижней конечности

Свободная нижняя конечность разделена на три сегмента, проксимальный представлен бедренной костью, средний — большеберцовой и малоберцовой костями, стопа состоит из 26 костей.

Бедренная кость — самая крупная трубчатая кость в теле. Головка бедренной кости присоединяется к телу кости посредством шейки, которая расположена под различным углом у мужчин (130°) и у женщин (100°). Женская походка с раскачиванием бёдер связана как раз с этим отличием.

Нижний эпифиз бедренной кости сложно устроен. На нём выделяют два мыщелка, разделённых межмыщелковой ямкой.

Надколенник — сесамовидная кость, расположенная в толще сухожилия четырёхглавой мышцы бедра. Защищает коленный сустав спереди.

Большеберцовая кость — трубчатая кость, верхний эпифиз участвует в образовании коленного сустава, нижний — голеностопного. На верхнем эпифизе выделяются два мыщелка и возвышение между ними. Также с внешней стороны образована суставная поверхность для сочленения с малоберцовой костью. Суставная поверхность нижнего края бедренной кости, верхнего края большеберцовой кости и внутренняя поверхность надколенника формируют коленный сустав. Пространство между костями для лучшей амортизации занимают хрящевые мениски, а также присутствуют крестообразные связки для повышения стабильности. Коленный сустав самый крупный и самый сложный в теле.

Малоберцовая кость — тонкая длинная трубчатая кость. Сверху и снизу соединяется с большеберцовой костью малоподвижными соединениями. Движения типа скручивания в нижней конечности происходят в основном за счёт вращения в тазобедренном суставе. Большеберцовая и малоберцовые кости и отходящие от них лодыжки образуют своего рода углубление, в которое входит блок таранной кости. Лодыжки в данном случае ограничивают оси движения сустава до одной, вперёд и назад.

Кости стопы

Стопа отличается от кисти наибольшим образом. Отсутствие необходимости хватательной функции в ходе эволюционного развития укоротило пальцы и привело большой палец в один ряд к остальным, это поспособствовало более равномерному распределению нагрузки. В связи с тем, что вышележащие суставы могут быть повреждены при резком воздействии вдоль вертикальной оси, стопа приобрела сводчатое строение, что значительно улучшило травмобезопасность при движении. Стопа сводчатого строения это уникальный продукт эволюции, встречающийся только у людей. Сводчатое строение удерживается за счёт сухожилий и мышц. Важно отметить, что помимо продольного, проходящего от пятки к пальцам, есть ещё и поперечный свод, проходящий от подушки возвышения мизинца к возвышению большого пальца.

Здоровая стопа опирается в основном на наружный край и возвышения первого и пятого пальцев.

В случае, если по какой-то причине сначала уплощается поперечный свод, что может вообще остаться незамеченным, а затем и продольный, кости стопы смещаются от естественного положения. Такое изменение на уровне фундамента человеческого тела вызывает серьёзные изменения во всех вышерасположенных суставах, вплоть до шейного отдела позвоночника.

Плоскостопие может стать одной из причин нарушения функции суставов, тазовых органов, органов брюшной и грудной полости. В связи с этим, абсолютно каждому человеку рекомендуется проводить профилактику. Так, например, ходьба босиком, контрастный душ и любые общеукрепляющие упражнения позволят держать стопу в тонусе.

Особое внимание следует уделить своду стопы при беременности, так как происходит физиологически нормальная прибавка в весе, что является стрессовым фактором для пассивных и активных формирователей свода.