Опорно-двигательная система человека. Строение костей, соединения костей. Скелет человека, отделы скелета - ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Опорно-двигательная система человека состоит из скелета и мышц и выполняет следующие функции:

1) опорную — для всех других систем и органов;

2) двигательную — обеспечивает передвижение тела и его частей в пространстве;

3) защитную — предохраняет от внешних воздействий органы грудной и брюшной полости, мозг, нервы, сосуды.

Скелет человека составляет около 15% от массы тела. Различные авторы насчитывают в составе скелета от 206 до 230 костей. Самой длинной костью скелета является бедренная, ее длина составляет в среднем 27,5% от роста человека, а самой маленькой — одна из слуховых косточек среднего уха — стремечко.

Строение костей. В состав костной ткани входят органические вещества, придающие ей упругость (коллаген), и неорганические вещества, главным образом минеральные соли фосфора, кальция, магния. Минеральные соли придают костям твердость. В костях детей больше органических веществ, и они более упруги, чем кости взрослого человека. Наиболее прочны кости у людей в возрасте 20-40 лет. У пожилых людей из-за нарушений минерального обмена кости становятся хрупкими.

Под микроскопом становится видно, что кость состоит из огромного числа трубочек, называемых остеонами. Остеон представляет собой несколько слоев тончайших костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала, по которому проходят кровеносные сосуды, питающие остеон, и нервные волокна. Между костными пластинками расположены костные клетки — остеоциты — с многочисленными отростками. Если костные трубочки уложены в кости плотно, то образуется так называемое компактное вещество кости, а если костные пластинки пересекаются под разными углами, образуя полости (ячейки), то это губчатое вещество кости.

В качестве примера рассмотрим строение бедренной кости. Средняя часть кости называется трубкой, или диафизом, а концевые суставные головки — эпифизами. Внутри диафиза находится канал, наполненный желтым костным мозгом. Поэтому такие кости, как бедренная, называются трубчатыми. Стенка диафиза образована компактным веществом и покрыта снаружи особой оболочкой из соединительной ткани — надкостницей. В надкостнице проходит большое число кровеносных сосудов и расположено множество болевых рецепторов. Внутренний слой надкостницы состоит из особых клеток — остеобластов. Делясь, остеобласты образуют костное вещество, за счет чего кость растет в толщину. Кроме того, остеобласты играют ведущую роль при срастании переломов. Эпифизы бедренной кости образованы губчатым веществом, ячейки которого заполнены красным костным мозгом. Снаружи эпифизы покрыты очень прочным и гладким гиалиновым хрящом толщиной около 0,5 мм. Этот хрящ сводит к минимуму трение между костями в суставах.

В детском возрасте кости в значительной степени состоят из хрящевой ткани, а с возрастом происходит постепенное их окостенение. В последнюю очередь происходит замена хряща на кость в области шеек костей, то есть между диафизом и эпифизами. В этих областях клетки хряща делятся, за счет чего и происходит рост костей в длину. Окончательное окостенение шеек длинных костей происходит у женщин к 16-18 годам, а у мужчин немного позднее — к 20-22 годам. После этого рост человека прекращается.

Трубчатые кости делят на длинные (кости бедра, голени, плеча и предплечья) и короткие (фаланги пальцев). Различают также губчатые кости (ребра, грудина, кости запястья и предплюсны), плоские кости (лопатки, тазовые кости, кости мозговой части черепа), смешанные кости (кости основания черепа).

Соединения костей необходимы либо для обеспечения движения одной кости относительно другой, либо для получения прочной механической структуры из нескольких костей. Таким образом, различают подвижные, полуподвижные и неподвижные соединения костей.

Подвижные соединения — суставы. Чаще всего сустав состоит из суставных поверхностей костей, покрытых хрящом, причем эти поверхности по форме строго соответствуют друг другу. Место контакта костей прикрыто прочной оболочкой из соединительной ткани — суставной сумкой, образующей герметичную суставную полость. В суставной полости находится суставная жидкость, необходимая для уменьшения трения в суставе.

Неподвижные соединения костей характерны, например, для соединения костей мозговой части черепа. При этом небольшие выступы одной кости заходят в выемки на другой кости. Получающийся при этом шов очень прочен, прочнее окружающих его костей. Неподвижные соединения образуются и при срастании нескольких костей в одну (тазовые кости).

Промежуточной формой сочленения костей является полуподвижное соединение. В этом случае кости соединены между собой через упругие хрящевые прокладки. К полуподвижным соединениям относят соединения позвонков в шейном, грудном и поясничном отделах, соединение ребер с грудиной.

Скелет человека состоит из следующих отделов: скелета головы, скелета туловища, скелета конечностей. Основа скелета туловища — позвоночный столб, состоящий из 33-34 позвонков. Позвонок состоит из тела и дуги с несколькими отростками. Дуги позвонков замыкают позвоночные отверстия, которые, располагаясь друг над другом, образуют позвоночный канал, где проходит спинной мозг. Тела позвонков соединены между собой через хрящевые межпозвоночные диски и удерживаются при помощи многочисленных связок. Благодаря такому соединению большая часть позвоночника является упругой и гибкой. Так как хрящевые диски могут сжиматься, то к вечеру рост человека уменьшается на 1-2 см, а при больших физических нагрузках даже больше.

Позвоночник делится на отделы: шейный (7 позвонков), грудной (12 позвонков), поясничный (5 позвонков), крестцовый (5 позвонков) и копчиковый (4—5 позвонков). Чем ниже расположен позвонок в позвоночнике, тем больше на него нагрузка и тем массивнее его тело. В связи с переходом людей к прямохождению в позвоночнике образовались четыре изгиба, два из которых — лордозы — направлены выпуклостью вперед (шейный и поясничный), а другие два — кифозы — выпуклостью назад (грудной и крестцовый). Благодаря лордозам и кифозам обеспечивается надежная амортизация головного мозга при ходьбе, беге, прыжках.

Верхний шейный позвонок — атлант — не имеет тела, а его дуги срослись с костями основания черепа.

Грудной отдел позвоночника состоит из 12 грудных позвонков, которые соединены с 12 парами ребер. Семь верхних пар ребер полуподвижно соединены с грудной костью, или грудиной. С восьмой по десятую пары ребер соединены не прямо с грудиной, а через хрящи с вышележащими ребрами. Одиннадцатая и двенадцатая пары ребер, отходя от позвоночника, не доходят до грудины, а оканчиваются свободно в мышцах. Грудина состоит из рукоятки, к которой присоединяются ключицы, тела, к которому присоединяются 1-7 пары грудных ребер, и мечевидного отростка. Грудные позвонки, ребра и грудина образуют грудную клетку, в которой расположены сердце, легкие, трахея и пищевод. Благодаря движениям грудной клетки осуществляется внешнее дыхание.

Поясничный отдел позвоночника образован пятью массивными поясничными позвонками.

Пять крестцовых позвонков срастаются в единый прочный крестец, сросшийся с тазовыми костями. Такая мощная конструкция образовалась для того, чтобы обеспечить опору телу при прямохождении, и характерна только для человека. Окончательное срастание крестцовых позвонков происходит обычно к 18-20 годам.

Копчиковый отдел позвоночника у человека образован 4-5 маленькими сросшимися позвонками.

Скелет головы — череп, его подразделяют на мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел черепа образован неподвижно соединенными костями: лобной, двумя теменными, двумя височными, затылочной, клиновидной и решетчатой. У новорожденного ребенка эти кости соединены между собой через многочисленные прослойки соединительной ткани и хряща, образующих роднички. Роднички делают череп эластичным, что необходимо при родах. Кроме того, объем мозга после рождения человека увеличивается за несколько первых лет жизни приблизительно в 5-6 раз, и необходимо, чтобы объем мозгового отдела черепа также соответственно возрастал. Окончательное окостенение черепных швов происходит только к 20-25 годам. Кости мозгового отдела пронизаны многочисленными отверстиями, через которые проходят кровеносные сосуды и нервы. Самое крупное отверстие расположено в затылочной кости — через него спинной мозг соединяется с головным. Большие полости имеются в височных костях, где расположены органы слуха и равновесия.

Лицевой отдел черепа образован многочисленными парными и непарными костями. Все они, за исключением нижней челюсти, соединены между собой неподвижно. В ячейках костей верхней и нижней челюсти находятся корни зубов.

Скелет плечевого пояса служит для соединения скелета верхней конечности с остальным скелетом. В его состав входят две лопатки и две ключицы. Лопатки — плоские треугольные кости, расположенные на задней стороне грудной клетки и соединенные с ней только посредством мышц. Ключицы — S-образные кости, соединенные с грудиной и лопаткой. Скелет свободной верхней конечности образован плечевой костью, костями предплечья (локтевой и лучевой) и костями кисти. Скелет кисти образован восемью костями запястья (у взрослого человека две кости срастаются, и остается семь), расположенными в два ряда; пятью костями пясти и фалангами пальцев. В большом пальце две фаланги, в остальных — по три.

Скелет тазового пояса служит для соединения скелета нижней конечности с позвоночником. Тазовый пояс образован двумя тазовыми костями, каждая их которых состоит сросшихся подвздошной, седалищной и лобковой кости. В месте соединения этих костей находится вертлужная впадина, в которую входит головка бедренной кости.

Скелет нижних конечностей образован бедренной костью, костями голени (большой и малой берцовой) и костями стопы. Стопа состоит из семи костей предплюсны, самая крупная из которых — пяточная, пяти костей плюсны и фаланг пальцев (две в большом пальце и по три в остальных).