Рост и развитие скелета формирование изгибов позвоночника

Костный скелет и прикрепленные к нему мышцы составляют опорно-двигательный аппарат человека. Как и у всех позвоночных, скелет человека представляет собой структурную основу его тела, определяет его форму, размер и пропорции. Скелет защищает от механических воздействий головной и спинной мозг, а также формирует полости, в которых под надежной защитой находятся внутренние органы. Перемещения звеньев тела осуществляются благодаря тому, что отдельные кости соединены одна с другой при помощи подвижных сочленений, а мышцы, прикрепленные к разным костям, способны перемещать одну кость относительно другой. Все движения человека — это перемещение в простран­стве звеньев его тела.

Особенности опорно-двигательного аппарата человека во мно­гом связаны с размерами его тела, а также с прямохождением. Тем не менее, как и у всех млекопитающих, тело человека со­стоит из головы, туловища и конечностей, причем такое строе­ние приобретает эмбрион уже на 3-м месяце внутриутробной жизни.

Кость. Скелет состоит из костей, которых у взрослого челове­ка более 200. Кость — это сложнейший орган, имеющий, как и все другие органы, клеточное строение. Внутри кости проходят многочисленные полости и каналы, кость обильно снабжается кровью и лимфой, к ней подходят многочисленные нервные окончания, которые воспринимают информацию о состоянии костной ткани и передают управляющие импульсы из нервных центров. Внутри многих костей имеется полость, где расположен костный мозг — важнейший орган кроветворения, в котором образуются все типы клеток крови. Снаружи кость покрыта над­костницей — специальной защитной, очень чувствительной к механическому воздействию оболочкой. Клетки надкостницы растут и размножаются, обеспечивая утолщение кости по мере роста.

Кость — очень прочное и твердое вещество: в 30 раз тверже кирпича, в 2,5 раза тверже гранита; прочность кости в 9 раз выше, чем у свинца, и почти столь же велика, как у чугуна. Бедренная кость человека в вертикальном положении выдерживает давление до 1,5 т, а большеберцовая — до 1,8 т.

Механическая прочность кости зависит от содержания в ней минеральных веществ, особенно солей кальция. В составе кости около 10 % воды, 30 % белка и других органических веществ, а остальное (60 %) — минеральные соли. Важнейшим органическим составля­ющим костной ткани является белок коллаген, образующий эла­стичные и вязкие волокна. Именно этот белок придает костям Г упругость. Хрящевая ткань, выстилающая суставы и находящаяся на периферии костей молодого организма, представляет собой го­раздо менее минера­лизованную структу­ру, содержащую мно­го коллагена и мало солей кальция.

У детей в костной ткани содержание ми­неральных веществ значительно ниже, по­этому их скелет более гибкий и эластичный, способен легко дефор­мироваться под воз­действием внешних причин — тяжелой физической работы, не­правильного положения тела и т. п.

Процесс насыщения кости минеральными веществами называ­ется минерализацией. По мере роста и развития человека минерали­зация его костей увеличивается, достигая оптимальных значений к концу полового созревания. Минерализация кости приводит к тому, что хрящевые участки постепенно превращаются в костные, по­этому этот процесс называется также окостенением (рис. 2). С воз­растом кости становятся менее эластичными, но более хрупкими. К старости, когда минеральный обмен нарушается, из кости вы­мывается значительное количество кальция, в результате кости утрачивают прочность, сохраняя при этом свою хрупкость. Вот почему у стариков так часты переломы костей.

В течение первого года жизни окостенение скелета происхо­дит очень активно во множестве точек. Этому способствует спе­цифическое строение костной ткани ребенка, в частности отно­сительно большее (в 5—10 раз в расчете на единицу площади поперечного сечения) количество каналов, по которым внутри кости проходят мелкие сосуды. Благодаря этому снабжение кос­тей кровью у детей гораздо более интенсивное, чем у взрослых. На развитии костного скелета может отрицательно сказывать­ся нарушение баланса витамина D, который участвует в метабо­лизме кальция в костной ткани. Недостаток витамина ведет к по­явлению рахита, который проявляется в замедлении процессов окостенения и, как следствие, — в нарушении пропорций в раз­витии сочленяемых костей. Признаки рахита особенно часто вид­ны по измененной форме черепа и грудной клетки. Для профи­лактики рахита принято давать детям первого года жизни рыбий жир или синтетический витамин D. В то же время избыток этого витамина также нежелателен, так как он может приводить к ускорению процессов окостенения и торможению ростовых процессов в костной ткани.

Рост и развитие костей заканчива­ются к 20—24 годам у мужчин и на 2— 3 года раньше — у женщин. К этому вре­мени завершается окостенение всех зон роста, т. е. замена в них хрящевой тка­ни на костную. Рост кости в толщину может в определенных условиях про­должаться и позднее. На этом, в част­ности, основано сращивание костей после перелома.

Череп. Вместилищем головного моз­га, а также каркасом для мышц, обес­печивающих мимику и первичную об­работку пищи в ротовой полости, яв­ляются кости черепа (рис. 3).

Череп новорожденного состоит из нескольких отдельных кос­тей, соединенных мягкой соединительной тканью. В тех местах, где сходятся 3—4 кости, эта перепонка особенно велика, такие зоны называют родничками. Благодаря родничкам кости черепа со­храняют подвижность, что имеет важнейшее значение при родах, так как голова плода в процессе родов должна пройти через очень узкие родовые пути женщины. После рождения роднички зараста­ют в основном к 2—3 месяцам, но самый большой из них — лоб­ный — только к возрасту 1,5 лет.

Мозговая часть черепа детей значительно более развита, чем лицевая. Интенсивное развитие лицевой части происходит в пе­риод полуростового скачка, и особенно — в подростковом пери­оде под воздействием гормона роста. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше объема лицевого, а у взрос­лого — в 2—2,5 раза.

Голова ребенка относительно очень велика. С возрастом суще­ственно изменяется соотношение между высотой головы и рос­том. Это соотношение используется как один из морфологических критериев биологического возраста ребенка.

Позвоночник. Позвоночник новорожденного, как и взрослого, состоит из 32—33 позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 пояснич­ных, 5 тазовых и 3—4-х хвостовых), причем их рост и окостенение заканчиваются только с половым созреванием. Главной отличи­тельной особенностью позвоночника ребенка первого года жизни является практическое отсутствие изгибов. Они формируются по­степенно (рис. 4), по мере роста туловища и реализации антигравитационных реакций (сидение, стояние, прямохождение), и при­званы обеспечить биомеханически наиболее эффективные режимы как при статической, так и при динамической нагрузке. Первой образуется шейная кривизна (выпуклостью вперед), когда у ре­бенка появляется возможность удерживать в вертикальном поло­жении голову. К концу первого года жизни формируется пояснич­ная кривизна (также выпуклостью вперед), необходимая для реализации позы стояния и акта прямохождения. Грудная кривиз­на (выпуклостью назад) формируется позже. Позвоночник ребен­ка этого возраста еще очень эластичен, и в лежачем положении его изгибы сглаживаются. Недостаток двигательной активности в этом возрасте отрицательно сказывается на развитии нормальной кривизны позвоночного столба.

Следует подчеркнуть, что формирование нормальной кривизны позвоночника — важнейший этап в развитии не только костного скелета, но и всех внутренних органов, так как от формы и изгибов позвоночника зависит взаимное расположение органов в грудной клетке и брюшной полости. Кроме того, позвоночник — вместили­ще спинного мозга, из которого проводящие нервные пути отхо­дят ко всем полостным органам и тканям, а также к каждой ске­летной мышце. Нарушения в развитии позвоночника могут иметь самые тяжелые последствия для здоровья. Именно поэтому так важна профилактика, которую следует начинать уже на первом году жиз­ни ребенка, выполняя с ним осторожные и умеренные физичес­кие упражнения и массажируя его при соблюдении гигиенических норм и правил обращения с ребенком. Наиболее часто развивается сколиоз — боковые искривления позвоночника в шейном и груд­ном отделах (рис. 5), причем нередко они возникают в результате неправильного ухода за ребенком. Так, очень важно следить, чтобы ребенок спал на достаточно твердой поверхности с невысокой по­душкой, в удобной и естественной позе, а также периодически ее менял — это одно из средств профилактики сколиозов шейного отдела. Сколиозы грудного отдела, а также кифоз (передне-заднее искривление грудного отдела) и лордоз (чрезмерный изгиб в пояс­ничной области вперед) в раннем возрасте развиваются редко.

Рост позвоночника наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. При этом сначала все отделы позвоночника растут относительно равномерно, а начиная с 1,5 лет рост верхних отде­лов — шейного и верхнегрудного — замедляется, и увеличение Длины происходит в большей мере за счет поясничного отдела. Таким образом, в динамике роста позвоночного столба также отмечается выраженный градиент темпов развития — «от головы к хвосту». Следующий этап ускорения роста позвоночника — пе­риод «полуростового» скачка. Последнее вытягивание позвоноч­ника происходит на начальных этапах полового созревания, пос­ле чего рост позвонков замедляется.

Окостенение позвонков продолжается в течение всего детско­го возраста, причем до 14 лет окостеневают только их средние части. Завершается окостенение позвонков только к 21—23 годам. Изгибы позвоночника, начавшие формироваться на 1-м году жиз-ни, полностью формируются в возрасте 12—14 лет, т. е. на началь­ных стадиях полового созревания.

Грудная клетка. Грудной отдел позвоночника, 12 пар ребер и грудина составляют грудную клетку, в которой под этой надежной защитой размещены сердце, легкие и другие жизненно важ­ные органы. Движения ребер под воздействием межреберных мышц обеспечивают акт дыхания. Вот почему форма и размер грудной клетки имеют важнейшее значение для осуществления физиоло­гических процессов.

У новорожденного грудная клетка имеет коническую форму, причем ее размер от грудины до позвоночника больше, чем попе­речный. У взрослого человека — наоборот.

По мере роста ребенка форма грудной клетки меняется. Умень­шается угол, под которым ребра соединены с позвоночником. Уже к концу 1-го года жизни это обеспечивает значительное увеличе­ние амплитуды дыхательных движений грудной клетки, что дела­ет дыхание более глубоким и эффективным и позволяет снизить его темп. Коническая форма грудной клетки после 3—4 лет сменя­ется на цилиндрическую, а к 6 годам пропорции грудной клетки становятся похожими на пропорции взрослого человека. Это в еще большей степени позволяет увеличить эффективность дыхатель­ных движений, особенно при физической нагрузке. К 12—13 го­дам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого.

Форма грудной клетки после 12—13 лет тесно связана с тело­сложением. Представители долихоморфных (вытянутых в длину) типов имеют удлиненную, цилиндрическую грудную клетку с ост­рым эпигастральным углом (угол между двумя нижними ребрами в точке их сращения с грудиной). У представителей брахиморфных (с преобладанием ширины) типов грудная клетка становится боч­кообразной, короткой, с тупым эпигастральным углом. У промежу­точного мезоморфного типа эпигастральный угол бывает прямым.

Скелет верхних конечностей. Пояс верхних конечностей состо­ит из двух лопаток и двух ключиц. Они образуют жесткий каркас, формирующий верхнюю границу туловища. К лопаткам подвижно прикреплены кости свободных конечностей (правой и левой), которые включают плечевую кость, предплечье (лучевая и локте­вая кости) и кисть (мелкие кости запястья, 5 длинных пястных костей и кости пальцев).

Окостенение свободных конечностей продолжается до 18—20 лет, причем ранее всего окостеневают ключицы (практически еще внутриутробно), затем — лопатки и последними — кости кисти. Имен- | но эти мелкие кости служат объектом рентгенографического ис­следования при определении «костного возраста». На рентгенограмме > эти мелкие косточки у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми только к 7 годам. К 10—12 годам выявляются половые различия, которые заключаются в более быстром! окостенении у девочек по сравнению с мальчиками (разница составляет примерно 1 год). Окостенение фаланг пальцев завершается в основном к 11 годам, а запястья — в 12 лет, хотя отдельные! зоны продолжают оставаться не окостеневшими до 20—24 лет.

Скелет нижних конечностей. Пояс нижних конечностей вклю­чает таз и свободные нижние конечности. Таз состоит из крестца (нижний отдел позвоночника) и неподвижно соединенных с ним двух тазовых костей. У детей каждая тазовая кость состоит из трех самостоятельных костей: подвздошной, лобковой и седалищной. Их сращение и окостенение начинается с 5—6 лет, а завершается к 17—18 годам. Крестец у детей также еще состоит из несросшихся позвонков, которые соединяются в единую кость в подростковом возрасте. В этом возрасте важно следить за походкой, качеством и удобством обуви, а также остерегаться резких ударов, способных причинить вред позвоночнику. Неправильное сращение или де­формация костей таза может оказать неблагоприятное влияние на здоровье в дальнейшем. В частности, для девочек очень важны форма и размер выхода из малого таза, которая влияет на прохождение плода при родах. Половые различия в строении таза начинают проявляться в возрасте 9 лет.

К тазовым костям прикреплены бедренные кости свободных нижних конечностей. Ниже расположены пары костей голени — большеберцовые и малоберцовые, а затем кости стопы: предплюс­на, плюсна, фаланги пальцев. Стопа образует свод, опирающийся на пяточную кость. Свод стопы — исключительная привилегия человека, связанная с прямохождением. Свод действует как рессо­ра, смягчая удары и толчки при ходьбе и беге, а также распределяя тяжесть при переноске грузов. Сводчатость стопы формируется только после 1 года, когда ребенок начинает ходить. Уплощение свода сто­пы — плоскостопие (рис. 6) — одно из частых нарушений осанки, с которым необходимо бороться.

Порядок и сроки окостенения свободных нижних конечностей в целом повторяют закономерности, характерные для верхних.