Глава II. Кости и их соединения (скелет)

Кости и их соединения образуют скелет человеческого тела (рис. 13).

Рис. 13. Скелет человека спереди. 1 - череп; 2 - позвоночный столб; 3 - ключица; 4 - ребро; 5 - грудина; 6 - плечевая кость; 7 - лучевая кость; 8 - локтевая кость; 9 - кости запястья; 10 - кости пясти; 11 - фаланги пальцев руки; 12 - седалищная кость; 13 - кости плюсны; 14 - кости предплюсны; 15 - большеберцовая кость; 16 - малоберцовая кость; 17 - надколенник; 18 - бедренная кость; 19 - лонная кость; 20 - подвздошная кость

Скелет выполняет функцию опоры и движения, а также и функцию защиты. Опорная функция состоит в том, что скелет поддерживает все другие органы, придает телу определенную форму и положение в пространстве. Скелет вместе с мышцами составляет двигательный аппарат. Кости в этом аппарате выполняют пассивную роль - они являются рычагами, которые перемещаются в результате сокращения мышц. Защитная функция скелета состоит в том, что отдельные части его предохраняют другие органы от механических воздействий. Так, черепная коробка защищает головной мозг, грудная клетка предохраняет сердце и легкие, а таз - мочевой пузырь, прямую кишку и другие органы.

Строение костей

Кость (os) - сложно устроенный орган. Большую часть массы кости составляет костная ткань. Из нее образовано компактное и губчатое костное вещество. Неотъемлемой частью кости является костный мозг, расположенный внутри кости. Снаружи кость окружена надкостницей. Каждая кость, как и другие органы, снабжена нервами, кровеносными и лимфатическими сосудами.

Костный мозг (medullaossium) находится внутри костей между костными пластинками губчатого вещества и в костных каналах, которые имеются в некоторых костях. Различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг относится к кроветворным органам: в нем образуются клетки крови. Желтый костный мозг функцией кроветворения не обладает.

Надкостница (periosteum) представляет собой соединительнотканную пластинку, которая плотно срастается с костью посредством соединительнотканных волокон (рис. 14). В надкостнице различают два слоя: наружный и внутренний. Наружный слой состоит из плотной соединительной ткани и несет защитную функцию. Внутренний слой состоит из рыхлой соединительной ткани и содержит много нервных волокон и кровеносных сосудов. Нервные волокна и кровеносные сосуды из надкостницы проникают в толщу кости через особые отверстия. Во внутреннем слое надкостницы имеются клетки - остеобласты, участвующие в образовании костной ткани в период роста кости, а также при заживлении переломов костей. Кость, лишенная надкостницы, погибает.

Рис. 14. Кость с надкостницей (левая плечевая кость). 1 - надкостница; 2 - участок кости, свободный от надкостницы; 3 - участок кости, покрытый надкостницей

Поверхности костей, посредством которых кости соединяются друг с другом, надкостницы не имеют и покрыты суставными хрящами.

Химический состав. В состав костей входят органические вещества (оссеин и оссеомукоид) и неорганические соединения (главным образом различные соли кальция). От наличия органических веществ зависит упругость кости, а от наличия неорганических соединений - ее твердость. Если прокалить кость, то в ней сгорят органические вещества и останутся минеральные соли; кость сохранит свою форму, но станет очень хрупкой. В кости, помещенной в раствор соляной или азотной кислоты, остаются органические вещества, но растворяются неорганические соединения (происходит декальцинация кости): кость сохраняет свою форму, но лишается твердости - она легко гнется. Органические вещества составляют около ¹/₃, а неорганические около ²/₃ веса кости. С возрастом происходит относительное (в процентах) уменьшение органических веществ и увеличение минеральных солей. Вследствие этого кости пожилых людей обладают меньшей упругостью по сравнению с костями детей.

Форма костей. В зависимости от формы кости разделяются на длинные, короткие, плоские и смешанные. Длинные кости располагаются на конечностях (плечевая кость и кости предплечья, бедренная кость и кости голени). В каждой из них различают среднюю часть - тело, или диафиз, и два конца - эпифизы¹. Диафизы костей состоят из компактного костного вещества. Внутри диафиза имеется костный канал, поэтому такие кости называются трубчатыми. Костный канал заполнен костным мозгом. Эпифизы трубчатых костей состоят преимущественно из губчатого костного вещества; снаружи они покрыты слоем компактного вещества. Костные пластинки губчатого вещества образуют костные перекладины, расположенные в определенном порядке. Расположение костных перекладин в различных костях не одинаково и зависит от давления, которое испытывает данная кость в человеческом теле, и от растяжения, которому подвергается кость вследствие сокращения прикрепляющихся к ней мышц (рис. 15).

¹(Конечная часть диафиза, примыкающая к эпифизу, называется метафизом.)

Рис. 15. Схема расположения перекладин в губчатом веществе кости. Распил верхнего конца бедренной кости. 1 - кривые сжатия; 2 - кривые растяжения

Короткие кости имеют различное строение. Одни из них (кости пясти, плюсны и фаланги пальцев) по своему строению аналогичны длинным трубчатым костям. Другие короткие кости (позвонки, кости запястья и предплюсны) подобно эпифизам длинных костей состоят преимущественно из губчатого вещества, которое снаружи покрыто тонкой пластинкой компактного вещества.

Плоские кости (кости крыши черепа, грудина, ребра и др.) состоят из двух пластинок компактного вещества, между которыми находится прослойка губчатого вещества. Смешанные кости (кости основания черепа) состоят из нескольких частей, имеющих различное строение.

Развитие скелета. Большинство костей человека проходит . три стадии развития: перепончатую, хрящевую и костную. Скелет развивается из мезенхимы (так называется ткань зародыша, из которой развивается большая группа соединительных тканей). На ранних стадиях скелет зародыша человека представлен спинной струной - хордой (у некоторых низших животных хорда как скелет остается на всю жизнь). Однако уже с середины первого месяца утробной жизни вокруг хорды появляется сгущение мезенхимы, которое позднее превратится в позвоночный столб, замещающий хорду. В то же примерно время сгущения мезенхимы появляются и в других местах, образуя первичный скелет зародыша. Этот скелет представлен уплотненной мезенхимой и называется перепончатым скелетом. Примерно в середине второго месяца (сроки для различных частей скелета неодинаковы) мезенхима, образующая перепончатые кости, превращается в гиалиновый хрящ, это вторая стадия развития скелета, который называется теперь хрящевым скелетом. С конца второго - начала третьего месяца хрящевой скелет начинает окостеневать. Процесс этот проходит таким образом, что хрящ разрушается и на его месте развивается костная ткань. В каждой кости первоначально появляется один или несколько участков костной ткани, которые называются точками окостенения. Точки окостенения постепенно разрастаются и замещают собой хрящ. В длинных костях в течение продолжительного времени остаются хрящевые прослойки между диафизом и эпифизом. Они называются эпифизарными хрящами. Клетки эпифизарных хрящей некоторое время сохраняют способность размножаться, благодаря чему косить растет в длину. Полное замещение эпифизарных хрящей костной тканью происходит в разное время и заканчивается только к 20 - 25-летнему возрасту. С этого времени прекращается рост костей в длину. Рост костей в толщину происходит путем отложения со стороны надкостницы новых слоев костного вещества и заканчивается также к 20 - 25 годам. Кости крыши черепа, почти все кости лица, в отличие от других костей скелета проходят в своем развитии только две стадии - перепончатую и костную.

Соединения костей

Все кости человеческого тела соединены друг с другом. Эти соединения отличаются по своему строению и степени подвижности и поэтому имеют разные названия (см. схему).

Все виды соединений костей принято подразделять на две основные группы: 1) непрерывные соединения, т. е. соединения, которые не имеют полости, и 2) прерывные соединения, или суставы, в которых полость имеется. В непрерывных соединениях движения незначительны или отсутствуют, прерывные соединения являются подвижными.

Основными видами непрерывных соединений являются синдесмозы и синхондрозы (рис. 16).

Рис. 16. Виды соединений костей (схема). А - сустав; Б - синдесмоз (шов); В - синхондроз. 1 - надкостница; 2 - кость; 3 - волокнистая соединительная ткань; 4 - хрящ; 5 - синовиальный слой суставной сумки; 6 - фиброзный слой суставной сумки; 7 - суставные хрящи; 8 - полость сустава

Синдесмозами называются соединения костей при помощи волокнистой соединительной ткани. К ним откосятся связки (например, связки между остистыми отростками позвонков) и перепонки, или мембраны (например, межкостная перепонка между двумя костями предплечья). Разновидностью синдесмоза являются швы - соединения костей черепа посредством тонких прослоек волокнистой соединительной ткани.

Синхондрозами называются соединения костей при помощи хрящевой ткани. Примером синхондроза являются соединения тел позвонков посредством межпозвоночных хрящей (дисков). В некоторых отделах скелета в процессе развития хрящи между костями замещаются костной тканью. В результате этого образуются костные сращения - синостозы. Пример синостоза - сращения крестцовых позвонков.

Суставы (articulatio) - наиболее распространенный вид соединения костей в человеческом теле. В каждом суставе обязательно имеются три основных элемента: суставные поверхности, суставная сумкаи суставная полость (см. рис. 16).

Суставные поверхности в большинстве суставов покрыты гиалиновым хрящом и только в некоторых, например в височно-челюстном суставе, - волокнистым хрящом.

Суставная сумка (капсула) натянута между сочленяющимися костями, прикрепляется по краям суставных поверхностей и переходит в надкостницу. В суставной сумке различаются два слоя: наружный - фиброзный и внутренний - синовиальный. Суставная капсула в некоторых суставах имеет выпячивания - синовиальные сумки (бурсы). Синовиальные сумки находятся между суставами и сухожилиями мышц, расположенных в окружности сустава, и уменьшают трение сухожилия о капсулу сустава. Суставная сумка снаружи в большинстве суставов укреплена связками. Суставная полость имеет щелевидную форму, ограничена суставными хрящами и суставной сумкой и герметически закрыта. В полости сустава содержимся небольшое количество вязкой жидкости - синовии, которую выделяет синовиальный слой суставной сумки. Синовия смазывает суставные хрящи, благодаря чему уменьшается трение в суставах при движении. Суставные хрящи сочленяющихся костей плотно прилегают друг к другу, чему способствует отрицательное давление в полости сустава. В некоторых суставах имеются вспомогательные образования: внутрисуставные связки и внутрисуставные хрящи(диски и мениски).

Существует взаимосвязь между характером движений в суставах и формой суставных поверхностей. Суставные поверхности сравнивают с отрезками геометрических фигур. По форме суставных поверхностей суставы делятся на шаровидные, эллипсоидные, седловидные, цилиндрические и блоковидные (рис. 17). При определении движений в суставах мысленно проводят три основных оси: поперечную, переднезаднюю, или сагиттальную, и вертикальную. Различают следующие основные движения: вокруг поперечной оси - сгибание (флексия) и разгибание (экстензия); вокруг сагиттальной оси - отведение (абдукция) и приведение (аддукция); вокруг вертикальной оси - вращение (ротация). В некоторых суставах возможно также периферическое, или круговое, движение, когда свободный конец кости описывает окружность. В одних суставах возможны движения вокруг одной оси, в других - вокруг двух осей, в третьих - вокруг трех осей. Одноосными суставами являются цилиндрические и блоковидные, двухосными - эллипсоидные и седловидные, трехосными или многоосными - шаровидные. Примером одноосного сустава служат межфаланговые суставы пальцев, двухосного - лучезапястный сустав, трехосного - плечевой сустав. Кроме того, имеются суставы с ровными суставными поверхностями. Такие суставы носят название плоских; в них возможно только небольшое скольжение. Сустав называется простым, если он образован двумя костями, и сложным, если в нем соединяются три кости или больше. Два или несколько суставов, в которых движения могут происходить только одновременно, составляют вместе так называемый комбинированный сустав.

Рис. 17. Различные формы суставов (схема). 1 - шаровидный; 2 - эллипсовидный; 3 - седловидный; 4 - плоский; 5 - блоковидный; 6 - цилиндрический

Строение скелета

В скелете человека различаются следующие отделы: скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей и скелет головы - череп (см. рис. 13). Всего в теле человека более 200 костей.

Скелет туловища

Скелет туловища состоит из позвоночного столба и скелета грудной клетки.

Позвоночный столб

Позвоночный столб, или позвоночник (соlumnavertebralis) (рис. 18), является опорой туловища, он состоит из 33 - 34 позвонков и их соединений. В позвоночнике различают пять отделов: шейный - 7 позвонков, грудной - 12, поясничный - 5, крестцовый - 5 и копчиковый - 4 - 5 позвонков. Крестцовые и копчиковые позвонки у взрослого человека сращены и представляют крестцовую и копчиковую кости.

Рис. 18. Позвоночный столб. А - вид спереди; 1 - шейные позвонки; 2 - грудные позвонки; 3 - поясничные позвонки; 4 - крестец; 5 - копчик; Б - срединный распил через позвоночный столб; I, II, III, IV - границы между отделами позвоночного столба; В - грудной кифоз; Г - поясничный лордоз; 1, 7, 19, 24, 29, 34 - обозначения позвонков

Позвонок (vertebra) состоит из тела и дуги, от которой отходят 7 отростков: остистый, 2 поперечных и 4 суставных - два верхних и два кожных (рис. 19). Тело позвонка обращено кпереди, а остистый отросток - кзади. Тело и дуга ограничивают позвоночное отверстие. Позвоночные отверстия всех позвонков составляют позвоночный канал, в котором находится спинной мозг. На дугах позвонков имеются углубления - верхние и нижние вырезки. Вырезки соседних позвонков образуют межпозвоночные отверстия, через которые проходят спинномозговые нервы.

Рис. 19. Позвонок (грудной). А - вид сбоку; Б - вид сверху; 1 - тело позвонка; 2 - дуга позвонка; 3 - позвоночное отверстие; 4 - нижняя вырезка; 5 - верхняя вырезка; 6 - остистый отросток; 7 - поперечный отросток; 8 - верхний суставной отросток; 9 - нижний суставной отросток; 10, 11 - суставные ямки на теле позвонка; 12 - суставная ямка на поперечном отростке

Позвонки различных отделов позвоночного отдела отличаются по своему строению.

Шейные позвонки в поперечных отростках имеют отверстия, через которые проходит позвоночная артерия. Остистые отростки шейных позвонков на конце своем раздвоены.

I шейный позвонок - атлант - отличается тем, что у него отсутствует тело, но имеются две дуги - передняя и задняя; они соединены между собой боковыми массами. Своими верхними суставными поверхностями, имеющими форму ямок, атлант сочленяется с затылочной костью, а нижними, более плоскими, - со II шейным позвонком.

II шейный позвонок - осевой - имеет зубовидный отросток, который сочленяется с передней дугой атланта. У VII шейного позвонка остистый отросток не раздвоен, выступает над остистыми отростками соседних позвонков и легко прощупывается.

Грудные позвонки (см. рис. 19) имеют суставные ямки на теле для головок ребер и на поперечных отростках для бугорков ребра. У грудных позвонков остистые отростки самые длинные книзу, они направлены кзади и книзу.

Поясничные позвонки - самые массивные, их остистые отростки направлены прямо назад.

Крестцовая кость, или крестец (sacrum) (рис. 20), состоит из 5 сросшихся между собой позвонков. На крестце различают верхнюю широкую часть - основание, нижнюю узкую - верхушку и две боковые части. Передняя, или тазовая, поверхность крестца вогнута, на ней имеются четыре пары передних крестцовых отверстий. Задняя поверхность крестца выпуклая, на ней различают костные выступы - гребни, образовавшиеся в результате сращения отростков позвонков, и четыре пары задних крестцовых отверстий. Через крестцовые отверстия проходят нервы. Внутри крестца имеется крестцовый канал, являющийся продолжением позвоночного канала. На месте соединения крестца с V поясничным позвонком спереди образуется выступ - мыс (promontoriurn). На боковых частях крестца различаются суставные поверхности ушковидной формы, служащие для соединения с тазовыми костями.

Рис. 20. Крестец и копчик. А - вид сзади; Б - вид спереди; 1 - передние крестцовые отверстия; 2 - передняя (тазовая) поверхность; 3 - ушковидная поверхность; 4 - боковая часть; 5, 6, 7 - гребни на задней поверхности крестца; 8 - верхушка крестца; 9 - нижнее отверстие крестцового канала; 10 - копчик; 11 - задние крестцовые отверстия

Копчиковая кость, или копчик (coccygeus), состоит из 4 - 5 недоразвитых сросшихся позвонков и представляет собой остаток хвоста, который имелся у предков человека.

Соединения позвоночника. Позвонки соединены между собой посредством хрящей, суставов и связок. При помощи хрящей сращены тела позвонков. Эти хрящи называются межпозвоночными дисками. По передней и задней поверхности тел позвонков на всем протяжении позвоночного столба проходят передняя и задняя продольные связки. Суставы позвонков образованы суставными отростками и называются межпозвоночными; по форме суставных поверхностей их относят к плоским суставам. Связки имеются между дугами позвонков (желтые связки), поперечными отростками (межпоперечные связки) и остистыми отростками (межостные связки). Верхушки остистых отростков соединены надостной связкой, которая в шейном отделе позвоночника называется выйной.

Между дугами атланта и затылочной костью натянуты передняя и задняя атланто-затылочная перепонки. Верхние суставные ямки I шейного позвонка образуют с затылочной костью парный атланто-затылочный сустав эллипсоидной формы. В этом суставе возможно небольшое сгибание и разгибание и наклон в стороны. Между I и II шейным позвонком имеются три сустава, в которых возможно вращение атланта (вместе с головой) вокруг зубовидного отростка II шейного позвонка.

В позвоночнике возможно сгибание и разгибание, наклон в стороны и скручивание. Наиболее подвижный отдел его - поясничный, а затем - шейный.

Изгибы позвоночника. Позвоночный столб новорожденного почти прямой. По мере развития ребенка образуются изгибы позвоночника. Различают изгибы, обращенные выпуклостью вперед, - лордозы и обращенные выпуклостью назад - кифозы. Имеется два лордоза - шейный и поясничный и два кифоза - грудной и крестцовый. Эти изгибы представляют собой нормальное явление, которое связано с вертикальным положением человека, и имеют механическое значение: они ослабляют сотрясение головы и туловища при ходьбе, беге и прыжках. У большинства людей наблюдается небольшое искривление позвоночника в сторону - сколиоз. Резко выраженный сколиоз является следствием болезненных (патологических) изменений в позвоночнике.

Скелет грудкой клетки

Скелет грудной клетки образуется из соединения грудной кости, 12 пар ребер и грудных позвонков (рис. 21).

Рис. 21. Скелет грудной клетки. 1 - первый грудной позвонок; 2 - ключица; 3 - акромиальный отросток лопатки; 4 - клювовидный отросток лопатки; 5 - суставная впадина лопатки; 6 - ребро (IV); 7 - XII грудной позвонок; 8 - XII ребро; 9 - I ребро; 10 - рукоятка грудины; 11 - тело грудины; 12 - мечевидный отросток грудины

Грудная кость, или грудина (sternum), - плоская кость, в которой различают три части: верхнюю - рукоятку, среднюю - тело и нижнюю - мечевидный отросток. Рукоятка соединяется с телом под тупым углом, выступающим кпереди.

На верхнем крае грудины имеется так называемая яремная вырезка, на боковых краях - вырезки для ключиц и 7 пар ребер.

В медицинской практике прибегают к проколу (пункции) грудины, посредством которого из губчатого вещества этой кости извлекают красный костный мозг для микроскопического исследования.

Ребра (costae) представляют собой узкие плоские изогнутые кости (см. рис. 21). Каждое ребро состоит из костной части и хряща. В ребре различают: тело, два конца - передний и задний, два края - верхний и нижний и две поверхности - наружную и внутреннюю. На заднем конце ребра имеются головка, шейка и бугорок. На внутренней поверхности ребра у нижнего края находится борозда - след прилегания нервов и сосудов.

У человека 12 пар ребер. I ребро отличается от других тем, что лежит почти горизонтально. На верхней поверхности его находится лестничный бугорок (сюда прикрепляется передняя лестничная мышца) и две борозды - след прилегания подключичной артерии и вены. Последние две пары ребер - самые короткие ребра. Ребра в теле человека лежат косо - передние концы их располагаются ниже задних.

Соединения грудной клетки. Задние концы ребер образуют с грудными позвонками суставы, причем головки ребер соединяются с телами позвонков, а бугорки - с их поперечными отростками. В этих суставах возможно движение - поднятие и опускание ребер. Передние концы семи верхних пар ребер (I - VII пары) своими хрящами соединяются с грудиной. Эти ребра условно называются истинными. Остальные пять пар ребер (VIII - XII) с грудиной не соединяются и называются ложными. Хрящи VIII, IX и X ребер прикрепляются каждый к хрящу вышележащего ребра, образуя реберную дугу; XI и XII пары ребер передними концами заканчиваются свободно в мышцах.

Грудная клетка в целом

Грудная клетка (thorax) служит вместилищем для важных внутренних органов: сердца, легких, трахеи, пищевода, крупных сосудов и нервов. Благодаря ритмичным движениям грудной клетки увеличивается и уменьшается ее объем и происходит вдох и выдох.

Величина и форма грудной клетки зависят от возраста, пола, а также имеют индивидуальные различия. Грудную клетку взрослого по форме сравнивают с усеченным конусом; поперечный размер ее больше переднезаднего. Верхнее отверстие грудной клетки ограничено первой парой ребер, I грудным позвонком и яремной вырезкой грудины. Нижнее отверстие шире верхнего, оно ограничено XII грудным позвонком, XI и XII парами ребер, реберными дугами и мечевидным отростком грудины.

Грудная клетка новорожденного имеет пирамидную форму, переднезадний ее размер относительно больше поперечного, ребра лежат почти горизонтально. Вместе с ростом грудной клетки у ребенка изменяется ее форма. Грудная клетка женщины меньше, чем грудная клетка мужчины. Верхняя часть женской грудной клетки относительно шире мужской. Форма грудной клетки может изменяться в связи с заболеваниями. Например, при тяжелом рахите грудная клетка бывает похожа на куриную грудь (грудина резко выступает кпереди). Систематические занятия физкультурой, и спортом с детского возраста способствуют правильному развитию грудной клетки и всего организма.

Скелет верхних конечностей

Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса и скелета свободных верхних конечностей (рук). В состав плечевого пояса входят две пары костей - ключица и лопатка. К костям свободной верхней конечности (руки) относятся плечевая кость, кости предплечья и кости кисти. Кости кисти в свою очередь подразделяются на кости запястья, пясти и фаланги пальцев.