Системы органов опоры и движения

Лекция №1

ВВЕДЕНИЕ В АНАТОМИЮ ЧЕЛОВЕКА

Анатомия человека – наука о строении организма человека, составляющих его органов и систем. Она изучает человеческий орга­низм в связи с выполняемой им функцией, развитием и окружаю­щей средой. Анатомия является частью биологии – науки о жизни и закономерностях ее развития. Биология, в свою очередь, делится на морфологию – науку, изучающую форму и строение организма человека, и физиологию – науку об его функциях. Различный подход к изучению строения организма человека и методы, использу­емые при этом, обусловили выделение в морфологии ряда наук, в том числе и анатомии. Долгое время анатомия оставалась описательной наукой, так как могла ответить лишь на один вопрос: как устроен организм? – поскольку располагала единственным мето­дом исследования – методом рассечения или препаровки (отсюда и название ее: anatemno – рассекаю). Современная анатомия стремится не только описать строение той или иной части организ­ма человека, но и объяснить, почему она так устроена, раскрыть закономерности ее развития с учетом окружающей среды, возраст­ных, половых и индивидуальных особенностей человека, что позво­ляет целенаправленно подойти к их управлению и изменению. Ис­пользуя методы исследования из других наук, современная анато­мия имеет возможность изучить организм человека более глубоко.

Современная анатомия является описательной, эволюционной, функциональной, действенной.

Описание и накопление фактов в современной анатомии – лишь один из методов, а не единственная цель, как было в описательной анатомии. Да и описание фактов происходит на новом уровне, с применением новых методов исследования.

Строение организма человека нельзя правильно понять без уче­та его исторического развития, его эволюции, поскольку природа, а следовательно, и человек, как высший продукт природы, как наи­более высокоорганизованная форма живой материи, непрерывно изменяется. Изменения организма человека происходили и при становлении его в историческом плане, и при индивидуальном раз­витии от момента зарождения до смерти.

Нельзя себе представить строение организма человека и его от­дельных образований без связи с функцией. Форма и функция – две основные диалектические категории, существующие во взаимо­связи и взаимообусловленности, прослеживаются на всех уровнях строения организма. В организме нет образований, которые бы не выполняли ту или иную функцию; не может быть и функции без ма­териальной основы. Под влиянием функции изменяется строение образования, изменившееся строение обеспечивает качественно но­вую функцию. Поэтому современная анатомия изучает строение организма в функциональном аспекте и во взаимосвязи с внешней средой.

Призванная решать задачи теории и практики физической куль­туры, анатомия изучает не только строение организма человека, но и материалы из других, смежных с нею, дисциплин.

1. Материалы топографической анатомии, изучающей взаимное расположение органов, позволяющей установить взаимовлияние их друг на друга как в обычных условиях, так и при выполнении фи­зических упражнений

2 Материалы пластической анатомии, устанавливающей особен­ности формы тела, соотношения отдельных частей – пропорции те­ла и их связь со спортивными достижениями.

3. Материалы возрастной анатомии, изучающей строение тела человека в различные возрастные периоды.

Эти материалы дают возможность научно обоснованно подойти к решению вопросов в ранней специализации, отбора по морфологи­ческим признакам в ДЮСШ, построения учебно-тренировочного процесса с учетом не только паспортного, но и биологического воз­раста занимающихся и др.

4 Материалы проекционной анатомии, рассматривающей проек­цию границ отдельных органов на наружную поверхность тела, что обеспечивает знание не анатомического препарата, а живого чело­века. Особую важность приобретают знания об изменении границ органов при выполнении упражнений, так как изменение положения органов влияет и на их функцию.

5. Материалы по спортивной морфологии, позволяющие узнать строение организма спортсмена. Важность их очевидна. Чтобы рекомендовать занятия спортом, надо знать, какие изменения проис­ходят в организме человека в процессе и в результате этих заня­тий.

6. Материалы теоретической анатомии, дающей возможность объединить разрозненные факты и явления единой теорией, общи­ми закономерностями, без которых нельзя подойти к управлению ни процессами, происходящими в организме под влиянием спортив­ной деятельности, ни материальной основой, которая их обеспечи­вает.

7. Материалы динамической анатомии, способствующие овла­дению методом анатомического анализа положений и движений спортсмена, приближающие анатомические знания к практике.

8. Материалы цитологии, гистологии и эмбриологии, знакомя­щие с микроскопическим строением организма человека, с ранними стадиями его развития. Без знания этих элементов нельзя осмыслить и понять многие процессы, происходящие в организме во время спортивной деятельности.

В подготовке тренеров и педагогов по физическому воспитанию анатомия имеет общеобразовательное (мировоззренческое), пропедевтическое (подготовительное) и практическое (прикладное) значение.

Общетеоретическое значение анатомии состоит не только в том, что она позволяет получить правильное представле­ние о строении организма человека, но и в том, что она дает воз­можность убедиться в материальности мира, в наличии материаль­ной основы, обеспечивающей все многообразие функциональных проявлений человека, в том числе двигательной деятельности и психики. Анатомия на большом фактическом материале убедитель­но подтверждает, что организм человека, все составляющие его элементы – это разнообразные формы живой материи, которой свойственны законы материалистической диалектики и виды движе­ния материи. Изучение материальной сущности строения организ­ма человека, его становления и развития способствует диалектико-материалистическому миропониманию.

Лекция №2

СИСТЕМЫ ОРГАНОВ ОПОРЫ И ДВИЖЕНИЯ

Системы органов опоры и движений – это система костей, система их соединений и мышечная система, которые в совокупности об­разуют единый в функциональном отношении двигательный аппарат. В зависимости от функциональной значимости в двигательном аппарате различают пассивную его часть и активную. К пассивной относятся кости и соединения костей, вместе составляющие скелет человека, к активной – скелетные мышцы, которые, фиксируясь на скелете, при напряжении укрепляют отдельные части скелета (стойка на кистях и другие положения тела) или производят их движения.

КОСТИ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Все многообразие функций, выполняемых скелетом, можно объединить в две большие группы – механические функции и биологические функции. К механическим функциям относятся защитная, опорная, локомоторная и рессорная.

Защитная функция скелета состоит в том, что он образует стенки ряда полостей (грудной полости, полости черепа, полости таза, позвоночного канала) и является, таким образом, надежной защитой для располагающихся в этих полостях жизненно важных органов.

Опорная функция скелета заключается в том, что он явля­ется опорой для мышц и внутренних органов, которые, фиксируясь к костям, удерживаются в своем положении.

Локомоторная функция скелета проявляется в том, что кости – это рычаги, которые приводятся в движение мышцами (че­рез нервную систему), обусловливая различные двигательные ак­ты – бег, ходьбу, прыжки и т. п.

Рессорная функция скелета обусловлена способностью его смягчать толчки и сотрясения (благодаря сводчатому строению стопы, хрящевым прокладкам между костями в местах их соедине­ния, связкам внутри соединений костей, изгибам позвоночника и др.).

Биологические функции скелета связаны с участием его в обмене веществ, прежде всего в минеральном обмене. Кости – это депо минеральных солей кальция и фосфора. 99% всего кальция нахо­дится в костях. При недостатке в пище солей кальция компенса­ция их в организме осуществляется за счет кальция костей.

Кроме того, кости скелета принимают участие и в кроветворе­нии. Находящийся в них красный костный мозг вырабатывает эритроциты, зернистые формы лейкоцитов и кровяные пластинки. При этом в кроветворной функции участвует не только костный мозг, но и кости в целом, так что усиленная мышечная деятельность, оказывая влияние на кость, способствует и улучшению кроветворения.

Кости

Основной структурно-функциональной единицей скелета явля­ется кость. Каждая кость в организме человека – это живой, плас­тичный, изменяющийся орган. Кость как орган состоит из несколь­ких тканей, имеет свою определенную морфологическую структуру и функционирует как часть целостного организма. Основной тканью в кости является костная ткань, кроме нее имеется плотная соединительная ткань, образующая, например, оболочку кости, покрывающую ее снаружи, рыхлая соединительная ткань, одевающая сосуды, хрящевая, покрывающая концы костей или образующая зоны роста, ретикулярная ткань – основа костного мозга и элементы нервной ткани – нервы и нервные окончания. Каждая кость имеет определенную форму, величину, строение и находится в связи с соседними костями. В состав скелета входит 206 костей – 85 парных и 36 непарных. Кости составляют примерно 18% веса тела.

Химический состав костей. Кость состоит из двух видов хими­ческих веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом соли кальция). Органическое вещество кости называется оссеином. В свежей кости около 50% воды, 22% солей, 12% оссеина и 16% жира. Обез­воженная, обезжиренная и отбеленная кость содержит приблизи­тельно ¹/₃ оссеина и ²/₃ неорганических веществ.

Особое специфическое физико-химическое соединение органи­ческих и неорганических веществ в костях и обусловливает их ос­новные свойства – упругость, эластичность, прочность и твердость. В этом легко убедиться. Если кость положить в соляную кислоту, то соли растворятся, останется оссеин, кость сохранит форму, но ста­нет очень мягкой (ее можно завязать в узел). Если же кость под­вергнуть сжиганию, то органические вещества сгорят, а соли оста­нутся (зола), кость тоже сохранит свою форму, но будет очень хрупкой. Таким образом, эластичность кости связана с органиче­скими веществами, а твердость и крепость – с неорганическими. Кость человека выдерживает давление на 1 мм² 15 кг, а кирпич всего 0,5 кг.

Химический состав костей непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей относительно больше, чем в костях взрослых, оссеина, они более эластичны, меньше подвержены переломам, но под влиянием чрезмерных нагрузок легче деформируются Кости, выдерживающие большую нагрузку, богаче известью, чем кости менее нагруженные. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменения химического состава костей. При недостатке в пище витамина D в костях ребенка плохо откладываются соли извести, сроки окостенения нарушаются, а недоста­ток витамина А может привести к утолще­нию костей, запустению каналов в костной ткани.

В пожилом возрасте количество оссеина снижается, а количество неорганических ве­ществ солей, наоборот, увеличивается, что снижает ее прочностные свойства, создавая предпосылки к более частым переломам кос­тей. К старости в области краев суставных поверхностей костей могут появляться раз­растания костной ткани в виде шипов, выростов, что может ограничивать подвиж­ность в суставах и вызывать болезненные ощущения при движениях. О механических свойствах кости можно судить на основании их крепости на сжатие, растяжение, разрыв, излом и т. п. На сжатие кость в десять раз крепче хряща, в пять раз прочнее железобетона, в два раза больше крепости свинца. На растяжение компактное вещество кости выдерживает нагрузку до 10-12 кг на 1 мм², а на сжатие – 12-16 кг. По сопротивлению на разрыв кость в продольном на­правлении превышает сопротивление дуба и равна сопротивлению чугуна. Так, напри­мер, для раздробления бедренной кости давлением нужно приблизительно 3 тыс. кг, для раздробления большеберцовой кости не менее 4 тыс. кг. Органическое вещество кости – оссеин выдерживает нагрузку на растяжение 1,5 кг на 1 мм², на сжатие – 2,5 кг, крепость же сухожилий составляет 7 кг на 1 мм², Несмотря на значительную крепость и прочность кость весьма пластичный орган и может перестраиваться на протяжении всей жизни че­ловека.

Форма костей.Форма костей в скелете человека очень разнооб­разна. Различают: длинные, короткие, плоские и смешанные кости. Кроме того, есть кости пневматические и сесамовидные. Располо­жение костей в скелете связано с выполняемой ими функцией при общей закономерности: «Кости построены так, что при наименьшей затрате материала обладают наибольшей крепостью, легкостью, по возможности уменьшая влияние толчков и сотрясений» (П.Ф. Лесгафт).

Длинные кости расположены на конечностях, где они, как рычаги, обеспечивают значительный размах движений. В этих кос­тях преобладает продольный размер. В каждой длинной или труб­чатой кости различают среднюю часть – тело (диафиз) и 2 конца (эпифизы) – проксимальный и дистальный.

Проксимальный эпифиз расположен ближе к оси туловища, а дистальный – дальше от нее. Эпифизы костей утолщены, что уве­личивает поверхность соединяющихся костей, а следовательно, соз­дает более прочную опору и увеличивает силу полезного действия мышц, изменяя ее угол подхода к кости.

Внутри тела кости находится костномозговая полость, не уменьшающая ее прочности.

Короткие кости находятся там, где вместе с подвижностью и разнообразием движений необходима прочность (позвоночный столб, кости запястья). Размеры коротких костей одинаковы в трех плоскостях.

Плоские кости не содержат полости; между двумя пластинками компактного вещества в них располагается губчатое вещест­во. Плоские кости участвуют в образовании полостей для защиты органов (кости черепа, таза и др.).

Смешанные кости – это такие, различные части которых имеют разную форму (височная кость).

Пневматические, или воздухоносные, кости имеют внутри полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом, что облегчает вес кости, не уменьшая ее прочности.

Сесамовидные кости — это кости, вставленные в сухожи­лия мышц и увеличивающие поэтому плечо силы мышц, способст­вующие усилению их действия.

Строение костей. Каждая кость снаружи покрыта соединительнотканной оболочкой – надкостницей, в которой различают два слоя: наружный и внутренний. Наружный слой надкостницы состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, внутренний – из рыхлой соединительной ткани, в которой имеются клетки (остео­бласты), продуцирующие костное вещество (в связи с чем этот слой называется остеогенным или костеобразующим). За счет внутреннего слоя происходит рост кости в толщину и сраста­ние после нарушения целости. Надкостница богата сосудами и нервами.

Надкостница выполняет защитную функцию, питательную – со­суды из надкостницы проходят в кость – и костеобразовательную. Отделение надкостницы приводит к омертвению кости.

За надкостницей следует компактное (плотное) вещество кости, а затем губчатое вещество, состоящее из отдельных костных пере­кладин, расположенных в виде сетки так, что между ними образу­ются ячейки – полости (что напоминает губку). Компактное веще­ство в теле длинных трубчатых костей толще; в эпифизах, коротких и плоских костях – тоньше. Оно толще в тех костях, которые не­сут большую нагрузку (в плечевой кости компактный слой тоньше, чем в бедренной).

Перекладины губчатого вещества расположены не беспорядоч­но, а в определенных направлениях в виде дуг, арок, соответствен­но действию сил сжатия и растяжения. Если действие силы направ­лено перпендикулярно кости (например, позвонку), то переклади­ны расположены почти под прямым углом друг к другу. Если силы действуют под острым углом (сила тяги мышц), то изменяется и направление перекладин, обеспечивая прочность и надежность кости.

Все пространство внутри кости заполнено костным мозгом. Он бывает двух видов: красный и желтый. Красный костный мозг на­ходится в ячейках губчатого вещества кости. Следовательно, его много в плоских, коротких, сесамовидных костях и эпифизах длин­ных трубчатых костей. Он выполняет кроветворную функцию. Жел­тый костный мозг расположен в костномозговой полости диафизов длинных костей. Он богат жировыми клетками. В период внутри­утробного развития все кости содержат только красный костный мозг, а после рождения в полости диафизов костей красный кост­ный мозг постепенно к 12-15 годам замещается желтым. Общее количество красного костного мозга около 1500 см³.

С возрастом компактное вещество утолщается, перекладины губчатого вещества становятся крупнее. Мозговая полость с 7 до 10 лет увеличивается мало. К 18-20 годам строение кости стано­вится аналогичным строению кости взрослого, однако внутренняя перестройка ее происходит на протяжении всей жизни человека. Рельеф поверхности кости формируется в основном после рожде­ния. Прилегающие к костям сухожилия, сосуды оставляют на кос­тях отверстия, вырезки, борозды. В местах прикрепления площадь прикрепления мышц и создает опору для них. Чем сильнее разви­ты мышцы, тем резче выражен рельеф костей.

Микроскопически кость состоит из костных пластинок: пласти­нок остеона, вставочных пластинок и общих пластинок. Плас­тинки остеона, в виде концентрических кругов окружая кост­ный канал, где проходят сосуды и нервы, образуют структурную единицу кости – остеон. Вставочные пластинки неправиль­ной формы располагаются между остеонами. Общие пластинок и (наружные и внутренние) охватывают кость с наружной поверхности и со стороны костномозговой полости.

Развитие и рост костей. Кости развиваются из среднего заро­дышевого листка – мезодермы, в их формировании принимает уча­стие зародышевая соединительная ткань – мезенхима.

Большинство костей в процессе развития проходят три стадии: соединительнотканную, или перепончатую, хрящевую и костную. И только кости крыши черепа, кости лица, часть ключицы проходят две стадии: перепончатую и костную, минуя хрящевую. Кости, ко­торые развиваются сразу на месте соединительной ткани, называ­ются первичными, а кости, которые развиваются на месте хря­ща, – вторичными.

Развитие первичных костей происходит довольно просто: на месте будущей кости в соединительной ткани возникает ядро окостенения (островок), которое увеличивается в размерах, образуя компактное вещество и губчатое вещество; из наружного слоя мезенхимных клеток формируется надкостница.

Развитие вторичных костей происходит более сложно. Вначале соединительная ткань, прообраз будущей кости, становится хря­щевой моделью кости. Надхрящница, покрывающая хрящевую мо­дель, превращается в надкостницу, которая начинает образовывать костное вещество с периферии (перихондральное окостенение). Вместе с этим внутри хряща также появляются остеогенные (костеобразующие) островки – ядра окостенения (энхондральное окосте­нение). Одновременно с продукцией кости идет и обратный процесс – процесс рассасывания с внутренней стороны костей (изнут­ри), в связи с чем образуется костномозговая полость и ячейки в губчатом веществе. Эти два процесса, обусловливая друг друга, протекают параллельно, формируя кость соответственно ее назна­чению.

К моменту рождения диафизы трубчатых костей уже являются окостеневшими. Окостенение эпифизов происходит после рождения. В проксимальном эпифизе ядро окостенения появляется обычно в первые месяцы после рождения, а в дистальном – на 2-м году жизни. Это основные ядра окостенения. У детей и юношей появ­ляются добавочные точки окостенения в тех местах кости, где прикрепляются мышцы, связки. Они называются апофизами. Меж­ду эпифизом и диафизом остается прослойка хряща, за счет кото­рой и осуществляется рост костей в длину. Полное синостозирование дистального эпифиза с телом кости происходит к 21 году, а проксимального – к 24 годам.

Окостение может нарушаться при недостатке в пище витаминов, понижении функции желез внутренней секреции (передней доли гипофиза, щитовидной) и т. п.

Таким образом, рост плоских костей происходит за счет над­костницы и соединительной ткани швов; рост трубчатых костей в толщину – также за счет надкостницы, а в длину – за счет эпифизарных хрящей, расположенных между эпифизом и диафизом. Рост трубчатых костей в основном заканчивается у женщин в 17-20 Лет, у мужчин в 19-23 года. Имеются наблюдения, указываю­щие на то, что рост костей может происходить и после окостенения эпифизарных хрящей, за счет хряща, покрывающего суставные по­верхности костей.

Лекция №3

Соединения костей

Кости в организме человека расположены не изолированно друг от друга, а связаны между собой в одно единое целое. Причем характер их соединения определяется функциональными усло­виями: в одних частях скелета движения между костями выражены больше, в других – меньше. Еще П.Ф. Леосгафт писал, что «ни в одном другом отделе анатомии нельзя так «стройно» и последователь­но выявить связь между формой и отправлением» (функцией). По форме соединяющихся костей можно определить характер движе­ния, а по характеру движений – представить форму соеди­нений.

Основным положением при соединении костей является то, что они «соединяются между собой таким образом, что при наимень­шем объеме места соединения здесь существуют наибольшее разно­образие и величина движений при возможно большей крепости в наиболее выгодном противодействии влиянию толчков и сотрясе­ний» (П.Ф. Лесгафт).

Все многообразие соединения костей можно представить в виде трех основных типов. Различают непрерывные соединения – синартрозы, прерывные – диартрозы и полупрерывные – гемиартрозы (полусуставы).

Непрерывными соединениями костей называются та­кие, при которых между костями нет перерыва, они связаны спло­шной прослойкой ткани.

Прерывные соединения – это такие, когда между соеди­няющимися костями имеется перерыв – полость.

Полупрерывные соединения характеризуются тем, что в ткани, которая расположена между соединяющимися костями, имеется небольшая полость – щель (2-3 мм), заполненная жид­костью. Однако эта полость не разделяет полностью костей, и основные элементы прерывного соединения отсутствуют. Примером такого вида соединений может служить соединение между лобковыми костями.

Непрерывные соединения костей филогенетически более древ­ние. У низших животных исключительно непрерывные соединения. У человека большую часть составляют прерывные соединения ко­стей. Это более поздний, наиболее совершенный и наиболее под­вижный вид соединений, хотя и менее прочный. Происходят прерывные соединения из непрерывных путем их постепенного преобра­зования.

Возникновение различного характера соединений костей можно наблюдать и в онтогенезе человека. Аналогично стадиям развития костей происходит и развитие их соединений. На ранних стадиях образования скелета зачатки костей связаны друг с другом лишь зародышевой соединительной тканью. В зависимости от функци­ональной направленности там, где между соединяющимися костя­ми нет необходимости в движениях большого размаха, остается со­единительная ткань, которая может превращаться в хрящ для обеспечения подвижности и амортизации толчков или в кость. Так формируются непрерывные соединения. Там, где необходима боль­шая подвижность между костями, соединительная ткань рас­сасывается, возникает прерывное соединение, с полостью между костями. Полость появляется к концу 2-го месяца эмбриональной жизни.