Блок 4. Человек и его здоровье

Опора и движение. Опорно-двигательный аппарат

Опорно-двигательный аппарат человека состоит из двух частей: пассивной (скелет) и активной (мышцы).

Он выполняет следующие основные функции:

1) опорная — поддержание всех других систем и органов, сохранение формы тела;

2) двигательная — передвижение в пространстве тела и его частей;

3) защитная — ограничивая внутренние полости, предохраняет от внешних воздействий расположенные в них внутренние органы.

Основными структурными единицами опорно-двигательной системы являются кости и мышцы.

Состав и строение кости

Структурной основой кости является костная ткань. В её состав входят органические вещества, придающие костям упругость, и неорганические вещества, главным образом минеральные соли фосфора, кальция, магния. Минеральные соли придают костям твёрдость.

Под микроскопом видно, что кость состоит из огромного числа трубочек, называемых остеонами. Остеон представляет собой несколько слоёв 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 рыхло, то губчатое вещество кости.

Рассмотрим в качестве примера строение бедренной кости. Среднюю часть кости называют диафизом, а концевые суставные головки — эпифизами. Внутри диафиза находится канал, наполненный жёлтым костным мозгом. Поэтому такую кость, как бедренная, называют трубчатой. Диафиз образован компактным веществом и покрыт снаружи особой оболочкой из соединительной ткани — надкостницей. В ней проходит большое количество кровеносных сосудов и расположено множество нервных окончаний. Эпифизы бедренной кости образованы губчатым веществом, промежутки между которым 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.

Рост костей

У детей кости в значительной степени состоят из хрящевой ткани, а с возрастом постепенно происходит их окостенение. В последнюю очередь происходит замена хряща на кость в области шеек длинных костей, то есть между диафизом и эпифизами. В этих областях клетки делятся, за счёт 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 костей прекращается.

Рост кости в толщину происходит за счёт деления клеток надкостницы. Кроме того, надкостница обеспечивает срастание переломов кости.

Виды костей

В основу классификации костей положены следующие принципы: форма (строение) и функции. Различают трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные и короткие), плоские и смешанные кости.

Трубчатые кости построены из губчатого и компактного вещества, образующего трубку с костномозговой полостью. Они выполняют все три функции скелета (опора, защита и движение). Из них длинные трубчатые кости (плечо и кости предплечья, бедро и кости голени) являются стойками и длинными рычагами движения; короткие трубчатые кости (кости пясти, плюсны, фаланги) представляют короткие рычаги движения.

Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (рёбра и грудина) и короткие (кости запястья, предплюсны).

Плоские кости построены из двух пластинок компактного костного вещества, между которыми расположено губчатое вещество кости. Различают плоские кости черепа (лобная и теменные), которые выполняют преимущественно защитную функцию, и плоские кости поясов (лопатка, тазовые кости), которые выполняют функции опоры и защиты.

Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение и происхождение (кости основания черепа, позвонки).

Свойства костей

Важнейшими свойствами костей человека являются: твёрдость, прочность и эластичность, которые обусловлены особенностями их состава и строения. Твёрдость костей приближается к стали! Не случайно наши предки использовали костный материал, полученный от животных, для изготовления простейших орудий труда, наконечников стрел и гарпунов. Прочность позволяет костям выдерживать огромные нагрузки. Например, установлено, что бедренная кость способна выдержать нагрузку в 1,5 т. Не меньшее значение имеет и эластичность костей. Именно это свойство позволяет защитить организм от повреждений, вызванных повышенной нагрузкой на опорно-двигательную систему. Особое значение в придании костям эластичности имеет надкостница.

Скелет человека

Скелет человека состоит из костей и соединяющих их связок — хрящей. В нём различают несколько отделов: скелет головы, скелет туловища, пояса конечностей и скелет конечностей. По весу скелет среднего человека составляет приблизительно 15% от массы тела. Всего в скелете человека насчитывают около 200 костей, но их точное число указать нельзя, так как у разных людей (в некоторых отделах) оно может различаться.

Соединения костей

Соединения нужны либо для того, чтобы одни кости могли двигаться относительно других, либо для того, чтобы соединить несколько костей в одно прочное образование. Поэтому-то соединения костей и бывают различными: подвижными (прерывными), полуподвижными и неподвижными (непрерывными).

Подвижными соединениями являются суставы. Они бывают различной формы. Чаще всего сустав состоит из суставных поверхностей костей, покрытых гиалиновым хрящом, причём 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 особая жидкость, необходимая для уменьшения трения в суставе.

Неподвижные соединения характерны, например, для соединения костей мозговой части черепа. При этом небольшие выступы одной кости заходят в выемки другой кости. Получающийся при этом шов очень прочен, прочнее окружающих его костей.

Промежуточной формой сочленения костей является полуподвижное соединение. В этом случае кости соединены между собой через упругие хрящевые прокладки. К полуподвижным соединениям относят соединения между многими позвонками, соединения рёбер с грудиной и грудными позвонками.

Скелет головы

Скелет головы называют черепом. Череп определяет форму головы, предохраняет от повреждений головной мозг, органы зрения, слуха и обоняния. Всего череп включает в себя 23—25 костей. Череп подразделяют на мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел черепа образован неподвижно соединёнными костями: лобной, двумя теменными, двумя височными, затылочной, клиновидной и решётчатой. Эти кости образуют вместительную полость черепа, в которой расположен головной мозг.

Кости мозгового отдела пронизаны многочисленными отверстиями, через которые проходят кровеносные сосуды и нервы. Самое крупное отверстие расположено в затылочной кости. Через него спинной мозг сообщается с головным. Большие полости имеются в височных костях, в них расположены органы слуха и равновесия.

Лицевой отдел черепа образован многочисленными парными и непарными костями. Все они соединены между собой неподвижно, исключение составляет нижняя челюсть. Она может двигаться и вверх-вниз, и вправо-влево.

Позвоночник

Основой скелета туловища является позвоночный столб, или позвоночник. Он состоит из 33— 34 позвонков. Позвонок состоит из тела и отростков. Дуги позвонков замыкают позвоночные отверстия, которые, располагаясь друг над другом, образуют полость — позвоночный канал. В нём проходит спинной мозг. Тела позвонков полуподвижно 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. Однако за ночь позвоночник человека восстанавливается до прежней длины.

В позвоночнике выделяют следующие отделы: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. Чем ниже расположен позвонок в позвоночнике, тем больше на него нагрузка и тем массивнее его тело.

У человека, как и у млекопитающих животных, семь позвонков образуют шейный отдел. Верхний шейный позвонок — атлант — не имеет тела, а его дуги срослись с костями основания черепа.

Грудной отдел позвоночника состоит из 12 грудных позвонков, которые полуподвижно соединены с 12 парами рёбер. Семь верхних рёбер также полуподвижно соединены с грудной костью, или грудиной. VIII, IX и Х рёбра через хрящи соединены с вышележащими рёбрами. Передние концы XI и XII рёбер свободно заканчиваются в мышцах. Грудина состоит из рукоятки, к которой присоединяются ключицы, тела, к которому присоединяется I—VII пары грудных рёбер, и мечевидного отростка. Грудные позвонки, рёбра и грудина образуют грудную клетку, в полости которой расположены сердце, лёгкие, трахея и пищевод. Благодаря движениям грудной клетки осуществляется внешнее дыхание.

Поясничный отдел позвоночника образован пятью массивными поясничными позвонками.

Все пять крестцовых позвонков срастаются в единый крестец, прочно соединённый с тазовыми костями. Такая мощная конструкция образовалась для того, чтобы обеспечить опору телу при переходе к прямохождению, и характерна только для человека. Окончательное срастание крестцовых позвонков происходит обычно к 18— 20 годам. Верхушка крестца соединяется с копчиком.

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

Как вам уже известно, в связи с переходом людей к прямохождению в позвоночнике образовались четыре изгиба, два из которых направлены выпуклостью вперёд: шейный и поясничный лордозы, а другие два направлены выпуклостью назад: грудной и крестцово-копчиковый кифозы. Благодаря этим изгибам обеспечивается надёжная амортизация головного мозга при ходьбе, беге, прыжках.

Скелет конечностей и поясов

Скелет плечевого пояса нужен для соединения скелета руки с остальным скелетом. В его состав входят две лопатки и две ключицы. Лопатки — плоские треугольные кости, расположенные на задней стороне грудной клетки и соединённые с ней только посредством мышц. Ключицы — S-образные кости, соединённые 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 остаётся семь), расположенными в два ряда, пятью костями пясти и фалангами пальцев (в большом пальце две фаланги, а в остальных по три).

Скелет тазового пояса служит для соединения скелета ноги с позвоночником. Тазовый пояс образуется за счёт срастания двух подвздошных, двух седалищныхи двух лобковых костей. В месте соединения этих костей находится вертлужная впадина, в которую входит головка бедренной кости. Тазовые кости соединяются с крестцом в очень прочную конструкцию — таз. Он представляет собой костное кольцо, внутри которого находится полость. На таз опирается позвоночный столб, а образующие его плоские кости поддерживают и защищают внутренние органы, расположенные в брюшной полости.

Скелет свободной нижней конечности образован бедренной костью, костями голени (большая и малая берцовая) и костями стопы. Стопа состоит из семи костей предплюсны (самая крупная из которых — пяточная), пяти костей плюсны и фаланг пальцев (в большом пальце две и по три в остальных). У человека стопа сводчатая, чтобы смягчать толчки, возникающие при ходьбе, беге и прыжках, что является ещё одним приспособлением к прямохождению.

Формирование изгибов позвоночника у человека происходит постепенно в течение первого года жизни.

Позвоночник новорождённого имеет только два изгиба — грудной и крестцовый кифозы, которые называют первичными. Шейный и поясничный лордозы развиваются позднее и называются вторичными. Изгиб шейного отдела развивается у ребёнка примерно к 1,5 месяцам, когда начинают формироваться мышцы шеи и ребёнок, лёжа на животе, начинает поднимать голову. Изгиб поясничного отдела появляется, когда ребёнок начинает сидеть и ползать.

Формирование изгибов позвоночника зависит от особенностей ухода за ребёнком. Если родители носят ребёнка на руках в правильном положении, изгибы его позвоночника будут формироваться своевременно и правильно. Если же они носят ребёнка, неравномерно распределяя нагрузку на его неокрепший позвоночник, слишком рано начинают его сажать или просто перевозят в сидячем положении в коляске, то это неизбежно привёдет к нарушениям нормального процесса формирования изгибов позвоночного столба.