Кость как орган: ее развитие, строение, рост

Кость как орган: ее развитие, строение, рост. Классификация костей.

ость состоит из губчатого и компактного вещества, покрытого снаружи соединительной тканью - надкостницей. Внутри костей в костных ячейках и костномозговых каналах находится красный и желтый костный мозг – орган иммунной защиты и кроветворения. Кость обеспечена сосудами и нервами, расположенными в надкостнице, а в глубь кости проникающими через питательные отверстия.

Развитие костей происходит либо из эмбриональной соединительной ткани — мезенхимы, либо на основе первичного хряща. Поэтому в развитии костей различают два вида остеогенеза: перепончатый и хрящевой. На 6–8 неделе эмбрионального развития из соединительной ткани начинает формироваться костная ткань, например, в костях свода черепа, и такие кости называют первичными(покровными). При хрящевом остеогенезе в соединительной ткани появляется хрящевая ткань, а потом в ней развивается костная ткань, что характерно для большинства костей скелета – и такие кости называют вторичными.

Как из фиброзной, так и хрящевой ткани формирование костей начинается с появления первичных очагов (ядер, точек) окостенения, которые в своём большинстве возникают в эмбриональном и плодном периоде. До 11–13 лет появляются редкие вторичные точки. Разрастание костной ткани в хряще осуществляется перихондральным путем с образованием компактной кости, и эндохондральным путем с образованием губчатой кости. При фиброзном остеогенезе окостенение происходит эндесмальным путем.

Старение кости

n Возникновение множества вторичных остеонов и образование новой внутренней конструктивной системы.

n Снижение биологической активности.

n Уменьшение количества связующего межкостного вещества.

n Частичная утрата костной, хрящевой и соединительной ткани.

n Образование пор в костях по периметру в поперечном направлении, продольная пористость не изменяется.

n Изменение степени минерализации и порядка расположения минеральных кристаллов и остеонов.

Надкостница – тонкая, прочная соединительнотканная пластинка покрывает кость снаружи, богата сосудами и нервами, состоит из:

· наружного волокнистого слоя;

· внутреннего, росткового (камбиального) слоя, обеспечивающего костеобразование при помощи остеобластов, остеокластов и остеоцитов.

За счет надкостницы кость прирастает в ширину (периостальный рост), в длину кость растет из метаэпифизарных хрящей, находящихся между телом кости и эпифизами. Часть трубчатых костей растет из одного метаэпифизарного хряща (моноэпифизарный рост), например, фаланги пальцев. Длинные кости растут из двух метаэпифизарных хрящей – проксимального и дистального, которые работают на рост поочередно, что зависит от возрастного срока. К 18–25 годам кости достигают окончательных размеров и метаэпифизарные хрящи превращаются в костную ткань (синостозирование). Костномозговой канал возникает при рассасывании эмбриональной кости и прорастании соединительной ткани с заполнением образовавшегося пространства костным мозгом.

Рентгенологические очаги окостенения определяются со 2-го месяца внутриутробного развития. Все ядра окостенения окончательно формируются к 13–14 годам. В периоде полового созревания начинается образование костной ткани в метаэпифизарных хрящах (ростковых зонах удлинения костей), к концу периода костная ткань присутствует на всем протяжении кости. Старение проявляется остеопорозом и остеосклерозом костной ткани, разрастанием шипов (остеофитов) и другим изменениями.

Для каждого возрастного периода характерным является такая перестройка кости, по которой можно определить возраст человека. Например, наличие ядра окостенения в нижнем эпифизе бедра до 1 см в диаметре свидетельствует о новорожденном периоде. Окостенение зубчатых черепных швов происходит участками, которые появляются в разные возрастные сроки.

Внешнее строение многих костей характеризуется наличием тела (диафиза) и концов (эпифизов), апофизов (выступов) и поверхностей, ямок и вырезок, шероховатых линий, бугров, бугристостей и др. Под надкостницей располагается костная ткань в виде компактного и губчатого вещества.

Компактное вещество кости, лежащее под надкостницей, построено из пластинчатой костной ткани, пронизанной системой продольных канальцев, – центральных (гаверсовых) каналов и перпендикулярных к ним поперечных (фолькмановых) каналов. Последние продолжают во внутрь кости питательные канальцы, отверстия которых хорошо заметны на поверхности костей. Круговые (генеральные) пластинки формируют стенки центральных каналов в виде вставленных друг в друга (телескопических) трубочек, связанных между собой вставочными (промежуточными) пластинками – так устроен остеон – структурно-функциональная единица кости.

Губчатое вещество тоже построено из пластинчатой ткани, но состоит из костных балок (перекладин) и ячеек между ними, заполненных красным костным мозгом. Балки ориентированы по направлениям сил сжатия и растяжения, образуя арочную систему, обеспечивающую равномерную передачу силы тяжести и мышечной тяги.

Биомеханика кости выражается:

· законом максимума-минимума – максимальная прочность кости достигается за счет минимальных затрат на построение ее конструкции, например, бедренная кость выдерживает нагрузку в 1,5 тонны, что в 25-30 раз больше массы человека;

· законом нормальных напряжений – в костях возникают собственные нормальные напряжения, величина которых зависит от отдела кости и элементов скелета и изменяется с возрастом:

· законом о связи ориентации костных трабекул с направлением действующих напряжений: линии трабекул пересекаются и выходят на поверхность кости под углом 90^о, траектории трабекул совпадают с направлениями максимальных напряжений, плотность кости пропорциональна силе касательных напряжений;

· законом о связи величины нагрузки с качественным перераспределением и количественными изменениями нормальных напряжений на поверхности и внутри кости, т.е. появлением новых силовых напряжений.

Биомеханическая модель трубчатой кости

n Диафиз – замкнутая оболочка переменной толщины из компактного костного вещества, заполненная вязким гелем – костным мозгом; средняя треть диафиза - самая толстая компакта, к эпифизам толщина её уменьшается.

n Эпифизы – расширенные концы из губчатого костного вещества, покрытого тонким слоем компакты.

n Переменная жесткость конструкции: максимальная в диафизе, минимальная в эпифизах.

n Волокна костной ткани испытывают упругие деформации, а тела клеток и межклеточное вещество - пластические деформации.

n Сжатию кость противостоит сильнее, чем растяжению.

 

Нагрузка по длинной оси трубчатой и плоской кости показывает, что ее компактный слой более прочен при сжатии, чем при растяжении, и слабее всего противостоит сдвигу. Между пределом прочности и модулем упругости в компактном веществе кости наблюдается положительная корреляция. Действие циклических нагрузок при повышении уровня силы и увеличении времени приводит к усталостному разрушению костной ткани в виде микротрещин остеонов. Количество циклов во времени положительно коррелирует с возрастающим уровнем силовых напряжений и деформаций, на колебания которых значительно влияют вязкоупругие свойства кости. Разрушение кости определяется величиной разности между максимальной и минимальной деформацией. Середина диафиза прочнее, чем его участки, примыкающие к эпифизам.

На клеточном уровне в кости выделяют остеобласты, остеокласты, остеоциты, обеспечивающие одновременно рассасывание (резорбцию) и образование новой жизнеспособной костной ткани. Оба процесса протекают под влиянием генетической программы и условий внешней среды, социальных факторов, что сопровождается индивидуальной изменчивостью кости: увеличением или уменьшением числа остеонов, макроизменениями компактной и губчатой части, конфигурации апофизов, вырезок, ямок и др. анатомических структур (П. Ф. Лесгафт, Б. А. Долго-Сабуров, М. Г. Привес).

Органический матрикс кости составляет 30%, неорганический – 60%, вода – 10%.

Структурная организация костного межклеточного вещества включает следующие субмикроскопические образования:

· биополимерные белковые макромолекулы тропоколлагена, соединенные с кристаллами гидроксиапатита с помощью неколлагеновых низкомолекулярных белков: остеонектина, остеокальцина и др. тропоколлагеновые макромолекулы построены в три левых спиральных полипептидных цепи (триплеты) и две правых спиральных цепи, стабилизированные водородными связями;

· длинные микрофибриллы коллагена, состоящие из 5 спирально перевитых макромолекул тропоколлагена; внутри имеют симметричные решетчатые полости для кристаллов, усиливающих конструкцию; микрофибриллы располагаются ступенчато.

В микрофибриллах кристаллы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси. Из всего количества кристаллов 60% расположено внутри микрофибрилл в решетчатых полостях и 40% на поверхности. Между фибриллами находятся белково-углеводные соединения: гликозаминогликаны, гликопротеины, и протеогликаны, которые соединяют их.

Неорганическая часть кости – кристаллы гидроксиапатита Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂., другие минералы и микроэлементы. В центре кристалла находятся гидроксильные группы и фосфорнокислые остатки, по периферии атомы кальция. С возрастом кристаллы незначительно увеличиваются в размерах и уплотняются. Кристаллы образуют значительную поверхность, участвующую в обмене веществ, так активная кристаллическая поверхность 1 г костной ткани равна 130–260 м ², а всего скелета – 2 км ².

Костная ткань содержит около 98 % всех неорганических веществ организма: из них 99 % кальция, 87 % фосфора, 58 % магния.

В ней находятся в виде микроскопических включений:

натрий, калий, кремний и другие минералы (около 20 уже известных микроэлементов),

лимонная кислота (цитрат) для растворения минералов, прежде всего кальциевых солей, в костях находится около 70 % всей лимонной кислоты организма, что в 230 раз превышает ее концентрацию в печени.

В костной ткани губчатого вещества кислоты больше, здесь она расходуется на окислительные процессы. В процессе обмена в костях образуются и другие органические кислоты, например, молочная.

Ферменты, изоферменты кости: кислая фосфатаза, коллагеноза, углеводные ферменты и многие др. тоже входят в биохимический состав костей.

 

Классификация костей

Трубчатые кости: длинные и короткие имеют:

тело (диафиз) в виде цилиндра или трехгранной призмы;

концы (эпифизы ), покрытые гиалиновым хрящом для суставных поверхностей и образования суставов;

апофизы (выступы ) в виде бугров, отростков, надмыщелков для прикрепления мышц;

внутри эпифизов находится красный костный мозг, внутри диафизов – желтый мозг, трубчатые кости располагаются в скелете конечностей.

Губчатые (короткие) кости имеют форму куба, многоугольника с тонкой компактной частью и толстой губчатой (внутри ее красный костный мозг), то же имеют суставные поверхности, выступы для образования суставов и прикрепления мышц, находятся в запястье и предплюсне.

Плоские (широкие) кости: тазовые, черепные (свод), грудина, лопатка и др. В черепных костях губчатое вещество пронизано каналами, содержащими диплоические вены, и оно называется диплое. Внутри остальных костей имеется красный костный мозг.

Смешанные кости – (позвонок и др.) сочетают в строении признаки плоских, губчатых костей и внутри себя содержат красный костный мозг.

Воздухоносные кости отличаются наличием полости, связанной с дыхательной областью носа или носоглоткой: верхняя челюсть, лобная, решетчатая, клиновидная, височная кости.

Сесамовидные (остаточные) кости: надколенник, гороховидная косточка, вставочные кости черепа, маленькие косточки в сухожилиях сгибателей и разгибателей конечностей – сесамовидные кости изменяют угол прикрепления сухожилий, облегчая мышечную работу.

 

Некоторые анатомические предпосылки переломов – «слабые места костей»

n Перелом трубчатой кости у младших детей по типу «зеленой ветки» - поднадкостничные переломы из-за высокой эластичности периоста.

n Эпифизеолиз – перелом по зоне росткового, метаэпифизарного хряща (младшие и старшие дети).

n Перелом кости в типичном месте (взрослые и пожилые) – перелом в естественном «слабом» месте кости, например, у лучевой кости на шиловидном отростке, в голени на лодыжках, переломы тела и отростков позвонков.

n Переломо-вывихи захватывают эпифизы, а с ними суставные поверхности и полости суставов (дети и взрослые).

n Переломы старческого возраста (шейки плечевой и бедренной кости и др.) из-за остеопороза – возрастного изменения костной ткани.

Позвонки: их строение в различных отделах позвоночника, варианты и аномалии; соединения между позвонками. Атлантозатылочный сустав, движения в этом суставе.

Позвонки: их строение в различных отделах

Общее строение позвонка

· Тело – corpus vertebrae – несет осевую нагрузку, служит для прикрепления внутренних органов, внутри содержит красный костный мозг;

· Дуга – arcus vertebrae – для прикрепления мембран и отростков;

· Ножки дуги – pedunculus arcus vertebrae – для соединения дуги с телом;

· Отверстие позвоночное – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек.

Отростки — processi:

· поперечный отросток: правый и левый — processus transversus – для прикрепления мышц и связок;

· суставный отросток верхний и суставный нижний (правые и левые) – processus articularis superiores et inferiores, – для образования межпозвоночных суставов;

· остистый отросток – processus spinalis – для прикрепления связок и мышц.

Позвоночные вырезки – верхняя, нижняя (incisurae vertebrales superiores et inferiores), межпозвоночное отверстие между вырезками – foramen intervertebrale – у ножек дуги – для прохождения спинномозговых нервов и сосудов.

Атлант (Atlas) – первый шейный позвонок
(отличительные признаки)

· передняя и задняя дуга – arcus anterior et arcus posterior – для прикрепления мембран и связок;

· борозды позвоночной артерии правая и левая – на задней дуге сверху – sulcus a. vertebrale;

· передний и задний бугорки на дугах – tuberculum anterior et tuberculum posterior – для прикрепления мышц и связок;

· боковые массы с верхними суставными ямками (овальной формы) и нижними суставными поверхностями (плоскими и круглыми) – massae laterales cum foveae articulares superiores et inferiores – для образования атлантозатылочных и латеральных атлантоаксиальных суставов;

· суставная поверхность на передней дуге для зуба аксиса и образования срединного атлантоаксиального сустава;

· отверстие в поперечных отростках – для позвоночных сосудов и симпатических нервов, реберный бугорок на поперечном отростке.

Аксис – Axis seu Epistropheus – осевой
(второй) шейный позвонок

· зуб и его суставные поверхности – dens, facies articularis anterior et posterior – для образования срединного атлантоаксиального сустава и прикрепления связок;

· отверстие поперечного отростка – foramen processus transversus – для прохождения позвоночной артерии и симпатического нерва;

· толстый, короткий и раздвоенный остистый отросток – processus spinosus – для прикрепления межостистой и выйной связки;

· позвоночное отверстие треугольной формы – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек, венозного сплетения.

Другие шейные позвонки
(отличительные признаки)

· отверстия поперечных отростков для позвоночной артерии и симпатического нерва;

· борозда спинального нерва на поперечном отростке;

· передний и задний бугорки на поперечном отростке;

· YI позвонок – крупный сонный (передний) бугорок на поперечном отростке, используется для прижатия общей сонной артерии при исследовании пульса и остановке кровотечения;

· YII позвонок – толстый и длинный остистый отросток (выступающий позвонок).

Грудные позвонки
(отличительные признаки)

· верхняя и нижняя реберные ямки или полуямки на теле позвонков для образования сустава головки ребра, по ямкам и полуямкам подразделяют позвонки на типичные и атипичные;

· реберные поверхности на поперечных отростках для реберно-поперечных суставов, отсутствуют у двух последних грудных позвонков;

· типичные и атипичные позвонки (I, X, XI, XII).

Поясничные позвонки
(отличительные признаки)

· массивность тела;

· фронтальное положение поперечных отростков;

· широкие, короткие остистые отростки;

· сагиттальное расположение суставных поверхностей на верхних суставных отростках;

· наличие сосцевидного бугорка на каждом верхнем суставном отростке.

Крестец – Os sacrum — имеет:

· основание с мысом (basis sacri cum promontorium) сильнее выраженным у мужчин;

· верхушку – apex sacri — для прикрепления связок и мышц;

· крестцовый канал для спинальных нервов, терминальной нити и оболочек спинного мозга, заканчивающийся на верхушке крестцовой щелью с парными крестцовыми рогами;

· поверхности – тазовая (передняя – facies pelvina seu anterior) для присоединения сигмовидной и прямой кишки, дорсальная (задняя – facies dorsalis seu posterior) для прикрепления связок и мышц;

· на поверхностях — тазовые крестцовые отверстия и дорсальные крестцовые отверстия (foramina sacralia pelvina et foramina sacralia dorsalia) для выхода спинномозговых сосудов и нервов;

· поперечные линии (linea transversae) тазовой поверхности для прикрепления органов;

· гребни по задней поверхности – срединный непарный, промежуточный и латеральный – правые и левые (crista sacralis mediana, intermedia et lateralis) для прикрепления связок и мышц;

· латеральные части (partes laterales) с ушковидными поверхностями (facies auriculares), покрытыми гиалиновым хрящом для образования крестцово-подвздошных суставов;

· крестцовая бугристость — tuberositas sacralis – сзади ушковидной поверхности — для прикрепления мощных связок.

Копчик — Os coccygeus
(отличительные признаки)

· треугольная форма;

· рудиментарные позвонки – 3–5;

· основание — basis;

· верхушка – apex;

· копчиковые рога – cornu coccygeum.

Варианты и аномалии в строении позвонков

· появление реберных ямок на теле YII шейного позвонка для редко встречающегося рудиментарного шейного ребра;

· сращение атланта с затылочной костью — ассимиляция;

· расщепление дуги позвонка (spina bifida), чаще наблюдается у поясничных и крестцовых позвонков и нередко сопровождается образованием спинномозговой грыжи;

· сакрализация — увеличение числа крестцовых позвонков за счет ассимиляции пятого поясничного позвонка;

· люмбализация – увеличение количества поясничных позвонков при поглощении двенадцатого грудного (редко) или первого крестцового (часто);

· сочетание аномалийных признаков в одном позвонке, например – появление реберных ямок на шейных или поясничных позвонках и расщепление дуги;

· появление XIII грудного позвонка (редко);

· спондилолиз – отсутствие костной ткани в фиброзной или хрящевой ножке позвоночной дужки, как правило, у поясничных позвонков, что приводит к образованию ложного сустава;

· платиспондилия – уплощение тел позвонков нередко с приобретением клиновидной формы (клиновидные позвонки) – чаще у нижних грудных и поясничных позвонков.

· cпондилолистез – соскальзывание позвонка, чаще в поясничном отделе

 

Все соединения отдельных позвонков между собой подразделяются на соединения между телами – межпозвоночные симфизы, дугами и отростками – межпозвоночные синдесмозы и суставы.

Межпозвоночные симфизы состоят:

· из межпозвоночных дисков с центральным студенистым ядром и периферическим фиброзным кольцом;

· из передней и задней продольных связок, расположенных вдоль тел всех позвонков.

Диски по диаметру больше тел позвонков и фиброзными кольцами выступают за края тел в виде валиков; в шейном отделе толщина дисков – 5–6 мм, в грудном – 3-4 мм, поясничном – 10-12 мм.

Пульповидное ядро включает неориентированные коллагеновые волокна, гликоз-амино-гликановый гель, воду (у молодых до 88 %, старых – до 69 %). Ядро занимает 30–50 % площади диска; в шейных позвонках лежит почти в центре диска, в грудных и поясничных позвонках смещено кзади.

Фиброзное кольцо сверху и снизу ограничено гиалиновыми пластинками, между которыми находятся слои фибрилл, внутренние из которых крепятся к гиалиновым пластинкам, а наружные к компактным пластинкам тел позвонков.

Межпозвоночные симфизы обеспечивают непрерывность и надежность соединения, то есть играют роль несущей биомеханической конструкции, осуществляя при этом большой объем движений, в том числе и амортизирующих.

Процессы роста и формирования симфизов заканчиваются к 18–22 годам; до 40–50 лет структуры дисков наиболее стабильны. Далее с возрастом снижается эластичность ядра и кольца за счет дегидратации, появления зернистого распада волокон, образования костных уплотнений в ядре и связках.

Межпозвоночные синдесмозы представлены соединениями из эластической соединительной ткани, образующей связки:

· между дугами позвонков – желтые связки;

· между поперечными отростками – межпоперечные связки;

· между остистыми отростками – межостистые и надостистые связки; в шейном отделе позвоночника надостистая связка называется выйной.

Межпозвоночные (дугоотростчатые) суставы образуются между верхними и нижними суставными отростками, покрытыми гиалиновыми хрящами. Суставная капсула прикрепляется по периферии суставного хряща и усиливается пучками фиброзных волокон. Среди межпозвоночных суставов выделяют отдельно люмбосакральные правый и левый – между нижними суставными отростками пятого поясничного позвонка и крестца. Дугоотростчатые суставы по форме суставных поверхностей плоские, обладают тремя осями, но малым объемом движений.

Крестцово-копчиковый сустав

Суставные поверхности находятся на верхушке крестца и теле первого копчикового позвонка, они представлены гиалиновыми пластинками. Между гиалиновыми пластинками находится фиброзное кольцо и пульпозное ядро, отделённое от кольца щелью.

Снаружи фиброзное кольцо укрепляется связками – вентральной, дорсальной, правой и левой латеральной. В дорсальной связке различается поверхностная и глубокая часть.

Крестцово-копчиковый сустав наиболее подвижен у молодых женщин, особенно у беременных и рожениц.

Крестцово-копчиковый синдесмоз образуется связками между рогами крестца и копчика.

Атлантозатылочный сустав правый и левый – комбинированный и мыщелковый сустав – образован затылочными мыщелками и верхними суставными поверхностями атланта. Суставные концы заключены в отдельные капсулы, укрепленные передней и задней атлантозатылочными мембранами.

Срединный атлантоосевой сустав – цилиндрический — образован ямкой зуба на внутренней поверхности передней дуги атланта, передней и задней суставными поверхностями зуба аксиса и поперечной связкой атланта. Полость сустава синовиальной оболочкой делится на переднюю камеру между ямкой атланта и зубом аксиса и заднюю – между задней поверхностью зуба и поперечной связкой атланта. Сустав укреплен связками – правой и левой крыловидной, крестообразной (из поперечной связки атланта и продольного пучка), связкой верхушки зуба, покровной мембраной между задней продольной связкой позвоночника и скатом затылочной кости.

Латеральные атлантоосевые суставы правый и левый – комбинированные и плоские — образованы нижними суставными поверхностями атланта и верхними суставными отростками аксиса. Каждый сустав обладает самостоятельной капсулой, укрепленной связками срединного атлантоосевого сустава.

Центр тяжести головы лежит кпереди от поперечной оси атлантозатылочных суставов. Центр тяжести головы, шеи, туловища находится на переднем и верхнем крае тела Х грудного позвонка.

На положение центра тяжести и вертикальную устойчивость тела влияют возраст, пол, рост и масса тела, тип телосложения и тип физического развития, определяемые как генетической программой, так и тренированностью.

 

Движения головы и шеи:

· сгибание в 20 градусов осуществляется передними глубокими мышцами головы и шеи в составе длинных мышц, прямых передних и латеральных мышц головы, при сомкнутых челюстях включаются над- и подподъязычные мышцы;

· разгибание выполняют мышцы – трапециевидные, грудино-ключично-сосцевидные, ременные и длиннейшие головы, полуостистые головы и подзатылочные;

· наклоны головы вбок происходят за счет одновременного сокращения сгибателей и разгибателей правой или левой стороны, во вращательные движения включается атлантоосевой сустав и дополнительное сочетание мышц антагонистов;

· кивание осуществляют согласованные сокращения грудино-ключично-сосцевидных мышц, старое название которых кивательные мышцы.

Вращение осуществляют мышцы:

· поперечно-остистые – полуостистые, многораздельные и мышцы вращатели;

· ременные головы и шеи с противоположной стороны.

·

Позвоночный столб в целом

Позвоночный столб в целом: строение, формирование его изгибов, движения. Мышцы, производящие движения позвоночного столба.

Позвоночный столб (33-34 позвонка):

· Шейный отдел – 7 позвонков — главное отличие — отверстия в поперечных отростках для позвоночной артерии и симпатического нерва.

· Грудной отдел – 12 позвонков – наличие реберных ямок на телах для суставов головки ребра и суставных поверхностей на поперечных отростках для реберно-поперечных суставов,

· Поясничный отдел – 5 позвонков – массивность тела, специфическое положение отростков, сосцевидные бугорки на верхних суставных отростках.

· Крестец – 5 – единая кость со своими особенностями строения,

· Копчик – 3-5 – рудиментарная кость треугольной формы.

Длина позвоночного столба у мужчин в среднем 60-75 см, у женщин – 60-65 см, в старости его длина уменьшается на 5 см. Поперечник на уровне основания крестца – 11-12 см.

Изгиб кпереди – лордоз – шейный и поясничный. Шейный лордоз появляется, когда ребенок начинает держать головку; поясничный, – когда начинает стоять и ходить.

Изгиб кзади – кифоз – грудной и крестцово-копчиковый появляются с началом передвижения на ногах.

Изгиб в сторону – сколиоз – лево – и правосторонний формируется под влиянием пульсирующей аорты и массы хорошо развитой верхней конечности.

Позвонки, соединяясь друг с другом межпозвоночными симфизами, синдесмозами и суставами, формируют гибкую ось туловища, которая определяет нормальный тип осанки человека.

Вертикальная ось проходит через середину стреловидного шва черепа, позади поперечной линии, соединяющей углы нижней челюсти, пересекает посредине поперечную ось тазобедренных суставов, достигая середины стопы.

По отношению к этой оси позвоночник формирует физиологические изгибы кпереди: шейный и поясничный лордозы и изгибы кзади: грудной и крестцово-копчиковый кифозы, право- и левосторонние сколиозы. На рентгеновских снимках у каждого изгиба определяется в градусах угол дуги искривления.

Физиологический сколиоз в грудном отделе обусловлен пульсирующей нисходящей аортой, прилежащей слева к грудным позвонкам, начиная с четвертого. Кроме того, на формирование сколиоза влияет развитие верхней конечности, масса и сила ее мышц (право- или леворукость). Угол искривления в 20 градусов считается критическим, и превышение его свидетельствует о развитии сколиотической болезни.

Величина изгибов изменяется в зависимости от массы тела и его отдельных частей, физической нагрузки, мышечного напряжения, возраста, пола, наконец, от положения тела (при вертикальном положении она увеличивается, горизонтальном уменьшается). Эти и другие факторы влияют на тип осанки.

Основной тип осанки – нормальная спина, когда физиологические изгибы позвоночника хорошо выражены, имеют на всем протяжении равномерно волнообразный вид, и вертикальная ось тела проходит следующим образом. Она начинается от темени в наиболее выступающей точке стреловидного шва. Далее следует позади середины линии, соединяющей верхушки наружных углов нижней челюсти, а ниже касается вершины шейного лордоза и опускается, слегка срезая дугу поясничного лордоза. Потом она опускается через середину линии, соединяющей центры головок бедренных костей, спереди минует поперечные оси коленных суставов и заканчивается впереди от линии, соединяющей Шопаровы суставы.

Отклонение осанки в сагиттальной плоскости включает остальные её классические типы по Штаффелю.

Плоская спина – дугообразные искривления позвоночника едва намечены и выглядят как недоразвитые. Вертикальная ось пронизывает позвоночный столб по всей длине и проходит через линию, соединяющую Шопаровы суставы. Грудная клетка уплощена, лопатки отстоят крыловидно, живот втянут. Упругие свойства позвоночника снижены. Он легко повреждается при механических воздействиях и очень склонен к боковым искривлениям.

Круглая спина - происходит увеличение грудного кифоза при компенсаторном усилении шейного и поясничного лордоза. Эластичность позвоночника повышена. Боковые искривления редки.

Сутулая спина - доминирует грудной кифоз, остальные изгибы намечены слабо. При этом вертикальная ось проходит кзади от линии, соединяющей центры головок бедренных костей.

Кроме того, нарушения осанки могут отмечаться и по фронтальной плоскости - сколиотическая осанка, обусловленная боковым искривлением позвоночника.

Нарушения осанки встречаются во всех возрастных группах, достигая 30 и более процентов. Причины - нерациональный режим, быт, условия труда, слабое физическое развитие и др.

С позвоночником связано положение центра тяжести тела и его отдельных частей.

Под центром тяжести понимается единственная геометрическая точка, положение которой зависит от формы и массы тела, распределения в ней равнодействующих, но разнонаправленных сил тяжести.

Общий центр тяжести человеческого тела находится на уровне второго крестцового позвонка. Отвесная вертикальная линия центра тяжести проходит на 3 см кзади от середины поперечной оси тазобедренных суставов, на 2,5 см кзади от межвертельной линии, соединяющей правый и левый большой вертел.

Центр тяжести головы лежит кпереди от поперечной оси атлантозатылочных суставов.

Центр тяжести головы, шеи, туловища находится на переднем и верхнем крае тела Х грудного позвонка.

На положение центра тяжести и вертикальную устойчивость тела влияют возраст, пол, рост и масса тела, тип телосложения и тип физического развития, определяемые как генетической программой, так и тренированностью.

Вертикальная устойчивость тела зависит от площади опоры (стопы) и положения центра тяжести, статического и динамического действия мускулатуры.

При исследовании биомеханики позвоночника применяются.

Ударные нагрузки на позвоночный сегмент (два позвонка с соединениями между ними).

Эксперименты на биоманекенах (трупах людей).

Математическое моделирование с построением расчетной схемы:

упрощенные модели для расчета: криволинейный стержень; стержень из шарнирных звеньев с эксцентричной массой головы;

сложные модели – с учетом действия мышц, связок, других органов и систем.