Глава 1. возрастная морфология скелета

Органы движения представляют собой единую систему, где каждая часть и орган формируются и функционируют в постоянном взаимодействии друг с другом. Элементы, входящие в систему органов движения, подразделяют на две основные категории: пассивные (кости, связки и суставы), формирующие систему скелета и активные (мышцы).

Скелет человека – это система, состоящая из 206 костей, из них 85 парных и 36 непарных. Вес скелета у мужчин составляет, примерно, 18 % веса тела, у женщин – 16 %.

Строение кости.Каждая кость представляет собой сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных и лимфатических сосудов и нервов. Надкостница – тонкая соединительно-тканная оболочка, богатая нервами и сосудами, которая проникает из нее в кость через особые отверстия. К надкостнице прикрепляются связки и мышцы. Клетки внутреннего слоя надкостницы растут и размножаются, чем обеспечивается рост кости в толщину, а в случае перелома – образование костной мозоли.

Трубчатая кость состоит из тела (диафиза) и двух концов (эпифизов). На эпифизах располагаются суставные поверхности, которые покрыты хрящом, участвующим в образовании сустава. На поверхности костей размещаются бугры, бугорки, борозды, гребни, вырезки, к которым прикрепляются сухожилия мышц, а также отверстия, через которые проходят сосуды и нервы.

ЭМБРИОГЕНЕЗ СИСТЕМЫ СКЕЛЕТА

Скелет у плодов в период утробной жизни состоит, преимущественно, из хрящевой ткани, в которой постепенно начинают появляться точки окостенения. После рождения процесс окостенения продолжается. При этом появление точек окостенения и их слияние происходит в различные сроки для разных костей. Поэтому по степени окостенения скелета можно судить о возрасте ребенка.

В процессе онтогенеза происходит последовательная смена трех стадий развития скелета.

1. Стадия перепончатого скелета. На II-ой неделе эмбриогенеза появляется соединительнотканный скелет.

2. Стадия хрящевого скелета. Хрящевой скелет появляется к концу первого месяца эмбриогенеза,

3. Стадия костного скелета. К концу второго месяца эмбриогенеза начинается замена хрящевого скелета на костный. Окончательное форми­рование продолжается до 25 лет жизни.

Однако не все кости в своем развитии проходят три стадии, некоторые (ключица, кости крыши черепа и лицевого черепа) не проходят стадию хря­щевого скелета, тоесть из перепончатой стадии сразу переходят в костную. Развитие костного скелета из перепончатого называется прямым остеогистогенезом.В этой случае замещение соединительной ткани костной идет в 4 этапа:

1. Образование остеогенного островка - в месте образования кости клетки мезенхимы превращаются в остеобласты.

2. Образование межклеточного вещества кости - остеобласты начинают образовывать межклеточное вещество кости, при этом часть остеобластов оказывается внутри межклеточного вещества и они превращаются в остеоциты; другая часть остеобластов оказывается не поверхности межклеточного вещества, т.е. на поверхности кости, эти остеобласты войдут в состав надкостницы.

3. Кальцификация межклеточного вещества кости - межклеточное вещество пропитывается солями кальция.

4. Перестройка и рост кости - старые участки грубоволокнистой кости постепенно разрушаются и на их месте образуются новые участки пластинчатой кости; за счет надкостницы образуются общие костные пластинки, а из остеогенных клеток, находящихся в адвентиции сосудов кости, образуются остеоны.

Развитие костей из перепончатой стадии в хрящевую, а затем в костную ткань называется непрямой остеогистогенез. При этом развитии замещение хрящевой ткани на костную проходит в 4 этапа:

1. образование хряща - на месте будущей кости из соединительной ткани образуется гиалиновый хрящ.

2. перихондральное окостенение (вокруг хряща)

o проходит только в области диафиза,

o в области диафиза надхрящница превращается в надкостницу, в которой появляются остеогенные клетки – остеобласты,

o за счет остеогенных клеток надкостницы на поверхности хряща начинается образование кости в виде общих пластинок, имеющих циркулярный ход, наподобие годовых колец дерева.

3. эндохондральное окостенение (внутри хряща)

o происходит как в области диафиза, так и в области эпифиза; окостенение эпифиза происходит только путем эндохондрального окостенения,

o внутрь хряща врастают кровеносные сосуды, в адвентиции которых имеются остеогенные клетки - остеобласты, за счет которых вокруг сосудов происходит образование кости в виде остеонов,

o одновременно с образованием кости происходит разрушение хряща.

4. перестройка и рост кости - старые участки кости постепенно разрушаются и на их месте образуются новые; за счет надкостницы образуются общие костные пластинки, за счет остеобластов, находящихся в адвентиции сосудов кости, образуются остеоны.

Процесс окостенения (оссификация) подчиняется определенным зако­номерностям: сначала появляются костные точки, потом костные участки, затем они сливаются, образуя синостоз (костное сращение) (см. рис.1.1).

Рис. 1.1. Последовательные стадии окостенения

В качестве примера можно рассмотреть процесс оссификации трубчатой кости (рис1.2):

1. Первичные костные точкипоявляются во внутриутробной жизни. Их называют первичными ядрами. Образуются, начиная со 2-го месяца внутриутробной жизни, и охватывают все диафизы длинных костей и некоторые их эпифизы.

2. Вторичные костные точки появляются после рождения (вторичные ядра), из них образуются эпифизы костей, участвующие в соединениях костей.

Полностью скелет развивается из около 806 ядер окостенения, очередность появления которых носит наследственный характер, а также зависит от пола, национальности и расовой принадлежности.

3. Третичные костные точкипоявляются в зонах роста, после чего рост косей в длину прекращается.

1. Первичные костные точки (диафизарные)

2. Вторичные костные точки (эпифизарные)

3. Третичные костные точки (апофизарные)

Рис. 1.2. Схема оссификации трубчатой кости

Процесс нормального окостенения характеризуется следующими закономерностями:

1) определенным темпом окостенения - костные точки появляются в
определенное время, что имеет прикладное значение для судебно-медицинской экспертизы;

2) определенной последовательностью - окостенение сначала происходят в телах костей, а потом в их концах;

3) симметричностью окостенения - правая и левая половины тела оссифицируются одновременно.

Эмбриогенез черепа

Сначала головной мозг окружается покровом из мезенхимы – это перепончатый (соединительнотканный) череп. На 2-м месяце утробной жизни впервые появляется хрящевая ткань (клетки мезенхимы превращаются в хрящевые), раньше всего в области переднего конца хорды; постепенно развивается хрящевое основание черепа с заключенной в нем хордой. Начинаясь в основании, хрящ распространяется в боковые стенки и часть крыши черепа. На большом протяжении крыша хрящевого черепа отсутствует, и мозг покрыт сверху только соединительнотканной оболочкой. В первой половине 3-го месяца в хрящевом черепе можно различить затылочную область и капсулы органов чувств — носа, уха, глаз; все они связаны между собой.

В середине 2-го месяца утробной жизни начинается развитие костей черепа: одних — на основе соединительной ткани (они появляются раньше) - это прямой остеогистогенез, другие - на основе хряща - это непрямой остеогистогенез. На этом основании можно распределить кости черепа следующим образом.

I группа — первичные (прямой остеогистогенез): кости мозгового черепа - лобные кости, теменные, верхняя часть затылочной чешуи, чешуя и барабанные части височных костей; кости лицевого черепа - верхняя и нижняя челюсти, нёбные, скуловые, слезные, носовые кости и сошник.

II группа —вторичные (непрямой остеогистогенез): кости мозгового черепа - затылочная кость (за исключением верхней части чешуи), клиновидная кость, пирамида, сосцевидный и шиловидный отростки височных костей; кости лицевого черепа - решетчатая кость и нижние носовые раковины; кости среднего уха: молоточек, наковальня, стремя и подъязычная кость.

Как видно из изложенного, некоторые кости представляют по развитию сложные образования (затылочная, височная).

На всю жизнь хрящевое образование (гиалиновый хрящ) остается в переднем отделе полости носа - хрящ перегородки носа и хрящи наружного носа.

Параллельно с окостенением основания черепа идет развитие костей крыши черепа. Вначале костные точки отделены друг от друга широкими промежутками соединительной ткани; затем, по мере роста, они постепенно сближаются, при этом кости увеличиваются в размерах путем более или менее равномерного разрастания по краям и получают форму круглых или овальных пластинок. Там, где впоследствии сходятся углы нескольких костей, соединительная ткань сохраняется особенно долго. В этих пунктах крыши черепа мозг защищен только соеди­нительнотканной оболочкой. Эти мягкие места черепной крыши называются родничками (рис.1.3) - которые названы так потому, что здесь заметна пульсация мозговых артерий.

Рис. 1.3. Череп новорожденного. Вид сбоку (А) и сверху (В): 1 -передний родничок, 2 - клиновидный родничок, 3 - большое крыло клиновидной кости, 4- лобный бугор, 5 - носовая кость, б - слезная кость, 7 - скуловая кость 8 – верхняя челюсть 9 — нижняя челюсть, 10 - барабанное кольцо височной кости, 11 — чешуя височной кости, 12 - латеральная часть затылочной кости, 13 — сосцевидный родничок. 14 — затылочная чешуя, 15 — задний родничок, 16 - теменной бугор, 17-лобный шов.

Располагаются роднички по углам теменной кости. Всего выделяют 6 родничков: два по срединной линии и четыре с боков. Самый большой родничок— лобный, непарный, помещается там, где сходятся венечный, сагиттальный и лобный (разделяющий две половины лобной кости) швы. Сагиттальный размер родничка у но­ворожденного— 3,5 см, поперечный — около 2,5 см; он исчезает на 2-м году жизни. Затылочный родничок, также непарный, находится у стыка сагиттального шва с лямбдовидным. За­растает перед рождением или на 2-3 месяце вскоре после рождения. Передний боковой, или клиновидный, парный родничокнеправильной формы, ограничен лобной костью, теменной, большим крылом клиновидной и чешуей височной кости. Задний боковой, или сосцевидный, парный родничок ограничен теменной костью, височной и чешуей затылочной. Оба зарастают вскоре после рождения (2-3 месяц).

Эмбриогенез костей туловища

Все кости туловища представлены сначала хрящевыми образованиями. Впервые хрящевая ткань у зародыша человека появляется на 5-й неделе развития.

Ребраразвиваются из мезенхимы. У человеческого зародыша, кроме 12 пар грудных ребер, наблюдаются еще зачатки шейных, поясничных и крестцовых ребер. Хрящевые зачатки шейных ребер после возникновения соединяются одним концом с телом соответствующего позвонка, а другим с выростом дуги позвонка. Полного слияния между ними не происходит, а остается на всю жизнь отверстие в поперечных отростках шейных позвонков для прохождения артерии. Рудименты ребер в поясничном отделе сливаются с поперечными отростками поясничных позвонков, в крестцовом отделе – входят с состав латеральной части крестца.

Замена хрящевого скелета на костный начинается на 8-й неделе эмбриогенеза. Сначала в каждом ребре возникает точка окостенения в месте, который соответствует в бу­дущем углу ребра; отсюда костная ткань распространяется постепенно в обе стороны, хрящ остается только в переднем отделе и в головке ребра. Последняя имеет самостоятельную костную точку, которая появляется сравнительно поздно (приблизительно между 15 и 20 годами) и прирастает к ребру на 18—20-м году. У 10 верхних ребер есть еще вторая эпифизарная точка — в бугорке (появляется в 15-20 лет).

Передние концы 9 верхних ребер, расширяясь, сближаются на каждой стороне друг с другом, несколько не доходя до срединной линии, причем с обеих сторон образуется по хрящевой полоске — грудная полоска. Постепенно сбли­жаясь, грудные полоски в конце 2-го месяца зародышевой жизни верхними концами сливаются; позднее соединяются нижние части грудных полосок, получается цельное хрящевое образование - грудина и ребра (рис1.4.). Таким образом, грудина — это производное ребер и по развитию относится к числу парных закладок.

Рис. 1.4. Развитие грудины

В грудине несколько костных точек, число и время появления их варьирует: в рукоятке наблюдается 1 или 2, в теле — 6 или 7, в мечевидном отростке — 1 костная точка. Из всех точек самая ранняя — в рукоятке (появляется на 4—6-м месяце внутриутробной жизни), затем появляются попарно точки в верхнем отделе тела (на 7—8-м месяце), в среднем (перед рождением) и в нижнем (на 1-м году жизни) (см. рис.1.5).

Рис. 1.5. Ядра окостенения грудины:

Мечевидный отросток может оставаться хрящевым очень долго, и время появления в нем точки окостенения определяется между 6 и 20 годами. Нижние отрезки тела грудины срастаются между собой на 15—16-м году, верхние — к 20-му году. Мечевидный отросток прирастает после 30 лет; рукоятка и тело грудины срастаются еще позже, и то далеко не всегда.

Позвоночник. Зачатки тел и дуг позвонков закладываются в виде отдельных гнезд хрящевых клеток, затем дуги прирастают к телу, и только на 4-м месяце внутриутробной жизни соединяются друг с другом, замыкая с дорсальной стороны позвоночное отверстие. Развитие костной ткани в позвонках начинается немногим позже, чем окостенение ребер (в конце 2-го месяца внутриутробной жизни) и идет от головы к крестцу. В каждом позвонке появляются 3 главных точки окостенения: 1 в теле и 2 в дуге, ядра дуг сливаются на 1-м году жизни и соединяются с телом на 3-м году и позднее (рис.1.6.).

Основное первичное ядро окостенения

Вторичное ядро окостенения

Первичное ядро окостенения

Первичное ядро окостенения

Рис. 1.6. Ядра окостенения грудного позвонка.

Верхушки остистого и поперечных отростков долго остаются хрящевыми, здесь добавочные точки окостенения появляются на 6—9-м году, а полное соединение с главной массой позвонка совершается на 23—26-м году. Кроме того, существуют самостоятельные ядра в поперечных отростках шейных и поясничных позвонков. Отличаются от прочих по развитию I и II шейные позвонки: у атланта имеется по одной точке для каждой задней латеральной дуги (с соответствующей половиной задней дуги) и одна точка, появляющаяся сравнительно поздно (на 1-м году), в передней латеральной дуге; срастание их в одну кость происходит на 5—6-м году. Часть тела I-го позвонка еще в хрящевом состоянии отделяется от него и соединяется с телом II-го, превращаясь в зубовидный отросток; последний имеет самостоятельную точку окостенения, которая сливается с костным телом II-го позвонка на 3—5-м году.

Крестцовые позвонки развиваются одинаково с остальными; они также имеют по 3 главных точки (появляются в самом последнем позвонке только на 8-м месяце внутриутробной жизни), которые сливаются, начиная с нижних позвонков (2—10-й год) (см. рис.1.7.). Срастаются крестцовые позвонки на 17—25-м году.

Первичное ядро окостенения

Рис. 1.7. Окостенение крестца (тазовая сторона).

Копчиковые позвонки как рудименты имеют только по одной точке, которые появляются с 1-го до 20-го года; сначала срастаются друг с другом три нижних позвонка, значительно позже (после 30 лет) I и II позвонки. Костное соединение может произойти также между крестцом и I-м копчиковым позвонком.

Общее число позвонков у человеческого плода больше, чем у взрослого, а именно: 7 шейных, 13 грудных, 5 поясничных, 12-13 крестцовых и копчиковых. Всего 37-38 позвонков, вместо 33—34, как у взрослых. Позже происходят следующие изменения: XIII пара ребер редуцируется, срастаясь с поперечными отростками соответствующего позвонка, и позвонок из XIII грудного превращается в I поясничный. В то же время последний поясничный позвонок плода переходит в крестец и становится I крестцовым; потом, исчезают последние (от 4 до 5) копчиковые позвонки, и ко времени рождения получаются, таким образом, нормальные соотношения (24 свободных позвонка и 5 крестцовых и 4-5 копчиковых). Следовательно, число позвонков уменьшается, особенно значительно в хвостовом отделе, грудная клетка становится короче, крестец смещается в краниальном направлении. Грудная клетка прежде была длиннее; на это указывает и то обстоятельство, что VIII и IX пары ребер участвуют в образовании грудной полоски (см. выше); значит, они относились когда-то к числу истинных, т. е. соединялись непосредственно с грудиной, как это теперь происходит нормально с 7 верхними парами. Несомненно, редукция ребер еще продолжается; уже теперь XI и особенно XII ребра рудиментарны; на это указывают их форма, малая величина (длина их сильно варьирует) и утрата ими сустава с поперечным отростком.