Опорно-двигательный аппарат
Система скелета
Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, состоящий из двух частей: пассивной и активной. К первой относятся кости, соединяющиеся между собой различным образом, ко второй – мышцы. Скелет (от греч. skeleton – «высохший, высушенный») представляет собой комплекс костей, выполняющих множество функций: опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодоление силы тяжести. Форма тела человека обусловлена скелетом, имеющим билатеральную симметрию и сегментарное строение (рис. 20). Общая масса скелета составляет от 1/7 до 1/5 массы тела человека. В состав скелета человека входит более 200 костей, 33–34 кости скелета непарные, это позвонки, крестец, копчик, некоторые кости черепа и грудины, остальные кости парные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и добавочный. К осевому скелету относятся позвоночный столб (26 костей), череп (29 костей), грудная клетка (25 костей); к добавочному – кости верхних (64) и нижних (62) конечностей. Кости скелета являются рычагами, приводимыми в движение мышцами. В результате этого части тела изменяют положение по отношению друг к другу и передвигают тело в пространстве. К костям прикрепляются связки, мышцы, сухожилия, фасции. Скелет образует вместилища для органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале – спинной, в грудной клетке – сердце и крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза – мочеполовые органы.
Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т. д. Живая кость содержит витамин А, Д, С и др. Жизнедеятельность кости зависит от функций гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез, надпочечников и гонад.
Скелет образован разновидностями соединительной ткани – костной и хрящевой. Кость и хрящ тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. Развитие большинства костей предваряется хрящом, и их рост обеспечивается за счет деления клеток (пролиферации) хряща (кости конечностей, позвонки, основания черепа), небольшое количество костей не связано с хрящом и не развивается из него (кости крыши черепа, нижняя челюсть, ключица). Ряд хрящей не связан с костью, и в течение жизни человека не заменяются (хрящи ушных раковин, воздухоносных путей). Некоторые хрящи связаны с костью функционально (суставные хрящи, мениски).
Рис. 20. Скелет человека, вид 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 – пястные кости; 11 – фаланги пальцев кисти; 12 – подвздошная кость; 13 – крестец; 14 – лобковая кость; 15 – седалищная кость; 16 – бедренная кость; 17 – надколенник; 18 – большеберцовая кость; 19 – малоберцовая кость; 20 – кости предплюсны; 21 – плюсневые кости; 22 – фаланги пальцев стоп
ВНИМАНИЕ
У зародыша человека и других позвоночных животных хрящевой скелет составляет около 50 % массы всего тела. Однако постепенно хрящ заменяется костью, у взрослого человека масса хряща достигает около 2 % массы тела.
Это суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи носа и уха, гортани, трахеи, бронхов и ребер. Хрящи выполняют следующие функции: покрывают сочленовые поверхности, обладающие благодаря этому высокой устойчивостью к износу; суставные хрящи и межпозвоночные диски, являющиеся объектами приложения сил сжатия и растяжения, осуществляют их передачу и амортизацию; хрящи воздухоносных путей и наружного уха формируют стенки полостей; к другим хрящам прикрепляются мышцы, связки, сухожилия.
Кость как орган снаружи, кроме сочленовных поверхностей, покрыта надкостницей, представляющей собой прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Надкостница прочно сращена с костью при помощи прободающих волокон, проникающих в глубь кости. Наружный слой надкостницы волокнистый, внутренний остеогенный (костеобразуюший) прилежит непосредственно к костной ткани. В нем расположены тонкие веретенообразные «покоящиеся» остеогенные клетки, за счет которых происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения. Сопротивление свежей кости на разрыв такое же, как меди, и в девять раз больше, чем свинца. Кость выдерживает сжатие 10 кг/мм2 (аналогично чугуну). А предел прочности, например, ребер на излом – 110 кг/см2.
На поверхностях каждой кости имеются выпуклости, углубления, ямки, борозды, отверстия, шероховатости, отростки. Здесь начинаются или прикрепляются мышцы и их сухожилия, фасции, связки, проходят сосуды и нервы. На участках, к которым прилегают нервы или кровеносные сосуды, имеются борозды, каналы, щели или вырезки. На поверхности каждой кости, особенно с внутренней ее стороны, видны точечные отверстия, уходящие в глубь кости, питательные отверстия.
Кости отличаются друг от друга, при этом их форма и выполняемая функция взаимосвязаны и взаимообусловлены (рис. 21).
В трубчатой кости различают ее удлиненную среднюю часть – тело (диафиз), обычно цилиндрической или близкой к трехгранной формы и утолщенные концы – эпифизы. На них располагаются служащие для соединения с другими костями суставные поверхности, покрытые суставным хрящом. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. В детском и юношеском возрасте рост костей в длину происходит за счет гиалинового эпифизарного (метаэпифизарного) хряща, который находится между диафизом и эпифизом трубчатой кости. Среди трубчатых костей выделяются длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев). Диафизы построены из компактной, эпифизы – из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной.
Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытого слоем компактного. К губчатым также следует отнести кости, развивающиеся в сухожилиях, – сесамовидные (например, надколенник). Губчатые кости, имеющие форму неправильного куба или многогранника, располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью. Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина). К их поверхности прикрепляются мышцы. Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение, очертания и происхождение, например позвонки, кости основания черепа. Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, некоторые кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть.
Рис. 21. Различные виды костей. I – воздухоносная кость (решетчатая кость); II – длинная (трубчатая) кость; III – плоская кость; IV – губчатые (короткие) кости; V – смешанная кость
Внутри костей в костномозговых полостях и ячейках губчатого вещества, выстланных эндостом (слоем плоских остеогенных клеток, лежащих на тонкой соединительнотканной пластинке), находится костный мозг. Во внутриутробном периоде и у новорожденных во всех костномозговых полостях находится красный костный мозг, он выполняет кроветворную и защитную функции. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудина, крылья подвздошных костей), в губчатых костях и эпифизах трубчатых костей. В костномозговых полостях диафизов находится желтый костный мозг.
Кость живого человека – динамическая структура, в которой происходит постоянный обмен веществ, анаболические и катаболические процессы, разрушение старых и создание новых костных трабекул и остеонов. П.Ф. Лесгафт сформулировал ряд важных общих принципов организации костей: 1) костная ткань образуется в местах наибольшего сжатия или натяжения; 2) степень развития костей пропорциональна (интенсивности деятельности связанных с ними мышц; 3) трубчатое и арочное строение кости обеспечивает наибольшую прочность при минимальной затрате костного материала; 4) внешняя форма костей зависит от давления на них окружающих тканей и органов (в первую очередь мышц) и меняется при уменьшении или увеличении нагрузки; 5) перестройка формы кости происходит под влиянием внешних (для костей) сил. Кости приспосабливаются к изменяющимся условиям жизнедеятельности организма, под влиянием которых происходит перестройка их макро– и микроскопического строения. В зависимости от характера выполняемой работы меняются форма, ширина и длина костей, толщина компактного слоя, размеры костномозговой полости и т. д. Существенна формообразовательная роль физкультуры и спорта. Все это подтверждает правильность положения П.Ф. Лесгафта о том, что рост и прочность костей определяются интенсивностью деятельности мышц, окружающих кость.
Система соединений костей
Скелет вместе с мышцами выполняет функции опоры и движения благодаря тому, что все кости соединены между собой и образуют подвижные костные рычаги. При этом кости образуют пассивную, а мышцы – активную часть опорно-двигательного аппарата. Характер соединений зависит от функции того или иного звена. В теле человека все соединения костей делятся на три большие группы: непрерывные, полусуставы, или симфизы, и прерывные, или синовиальные (суставы, табл. 6).
Непрерывные – это соединения костей с помощью различных видов соединительной ткани. При этом отсутствует щель или полость между соединяющимися костями. Непрерывные соединения весьма прочны, однако их подвижность ограничена или вообще отсутствует. В зависимости от характера ткани, соединяющей кости, различают фиброзные, хрящевые и костные соединения.
Симфизы (от греч. symphisis – «срастание») также представляют собой хрящевые соединения, лишенные суставной капсулы. В толще хряща имеется небольшая щелевидная полость, синовиальная оболочка отсутствует. К ним относятся межпозвоночные симфизы, лобковый и симфиз рукоятки грудины.
Суставы, или синовиальные соединения, представляют собой прерывные соединения костей, в которых между соединяющимися костями всегда имеется суставная щель. Каждый сустав имеет следующие анатомические элементы: суставные поверхности костей, покрытые суставным хрящом, суставную капсулу, суставную полость, синовиальную жидкость. Суставные поверхности покрыты, как правило, гиалиновым хрящом. Толщина хряща колеблется в пределах от 0,2 до 6,0 мм и находится в прямой зависимости от функциональной нагрузки, испытываемой суставом. Чем больше нагрузка, тем толще хрящ. Суставной хрящ лишен кровеносных сосудов и надхрящницы. Основную роль в питании суставного хряща играет синовиальная жидкость.
Суставная капсула, прикрепляющаяся вблизи краев суставных поверхностей сочленяющихся костей или отступая на некоторое расстояние от них, прочно срастается с надкостницей, образуя замкнутую суставную полость. Капсула состоит из двух слоев. Наружный слой представлен толстой прочной фиброзной мембраной. Внутренний слой образован тонкой гладкой блестящей синовиальной мембраной, которая выстилает изнутри фиброзную мембрану, сумки и продолжается на поверхности кости, не покрытые суставным хрящом. Синовиальная мембрана имеет множество небольших выростов, обращенных в полость сустава, синовиальные ворсинки, очень богатые кровеносными сосудами. Через ворсинки осуществляются ультрафильтрация из кровеносного русла в полость сустава и всасывание веществ из нее.
В норме у живого человека суставная полость представляет собой узкую щель, расположенную между покрытыми хрящом суставными поверхностями и ограниченную синовиальной мембраной.
Таблица 6
Соединения костей
Суставные поверхности редко полностью соответствуют друг другу по форме. Для достижения конгруэнтности (от лат. congruens – «согласный между собою, соответствующий») в суставах имеется ряд вспомогательных образований хрящевых дисков, менисков, губ, например, в височно-нижнечелюстном суставе имеется хрящевой диск, в коленном суставе – мениски.
Движения в суставах совершаются вокруг фронтальной, сагиттальной и продольной осей вращения. Вокруг фронтальной оси выполняются сгибание и разгибание, при котором угол между сочленяющимися костями уменьшается или увеличивается. Вокруг сагиттальной оси осуществляется приведение, при котором одна из сочленяющихся костей приближается в срединной плоскости, и отведение, при котором кость удаляется от нее. При вращении кость вращается вокруг своей продольной оси в ту или иную сторону. Круговое движениение – это последовательное движение вокруг всех осей, при котором свободный конец движущейся кости или конечности (например, кисть руки) описывает окружность. Форма сочленяющихся поверхностей обусловливает количество осей, вокруг которых может совершаться движение. В зависимости от этого суставы делятся на одно-, дву– и многоосные. К одноосным относятся цилиндрические (срединный атланто-осевой), блоковидные (голеностопный), винтообразный (плечелоктевой). Двуосные суставы: эллипсоидный (лучезапястный), седловидный (запястно-пястный большого пальца кисти), мыщелковый (коленный). Многоосными являются шаровидный (плечевой), чашеобразный (тазобедренный), плоские (предплюсне-плюсневые).
Строение скелета
Скелет человека, как и других высших позвоночных животных, состоит из осевого скелета (позвоночный столб, кости грудной клетки и череп) и добавленного (кости верхней и нижней конечностей). Скелет человека существенно отличается от скелета других млекопитающих. В первую очередь это относится к черепу, вмещающему головной мозг, органы чувств и частям скелета, связанным с трудовой деятельностью и прямохождением. Это относится к свободным верхним конечностям, осуществляющим трудовые процессы, костям нижних конечностей, служащим опорой при прямохождении, особенно стопе и тазу. У человека совершенно иные пропорции тела. Скелет человека имеет ряд характерных особенностей, наиболее важными из которых являются вертикально расположенный позвоночный столб с изгибами, состоящий из постепенно увеличивающихся в размерах сверху вниз позвонков; уплощенная широкая грудная клетка; череп с округлой выпуклой крышей, которая возвышается над остальной частью, в черепе заметно преобладает мозговая часть.
Осевой скелет
Скелет туловища, являющийся частью осевого скелета, образован позвоночным столбом, или позвоночником, состоящим из 33–34 позвонков, грудной клеткой, которая сформирована 12 парами ребер с соответствующими грудными позвонками и грудиной.
Позвоночный столб. Наличие позвоночного столба служит важнейшим отличительным признаком всех позвоночных животных. Позвоночник связывает части тела, выполняет защитную и опорную функции для спинного мозга и выходящих из позвоночного канала корешков спинномозговых нервов. Верхний конец позвоночника поддерживает голову. Скелет свободных верхней и нижней конечностей прикрепляется к позвоночному скелету посредством поясов. Позвоночник передает тяжесть тела человека поясу нижних конечностей. Положение и форма позвоночника человека обусловливают возможность прямохождения. Позвоночник человека сохранил свою сегментарность. Позвоночный столб выдерживает значительную часть тяжести человеческого тела.
В строении позвонков четко выражена одна из важных закономерностей морфофизиологии костной системы: там, где при незначительном объеме необходимо обеспечить прочность конструкции, сохраняя ее легкость, имеется губчатое вещество, строго определенное расположение перекладин которого согласно линиям сил сжатия и растяжения обеспечивает прочность позвонка. Кроме того, прочность позвоночного столба как целого зависит и от мощного связочного аппарата. Будучи весьма прочным, позвоночный столб удивительно подвижен.
Позвоночный столб представляет длинный изогнутый столб, состоящий из ряда лежащих один на другом позвонков (рис. 22); наиболее типично следующее их количество: шейных (С) 7, грудных (Т) 12, поясничных (L) 5, крестцовых (S) 5, копчиковых (Со)4. У новорожденного ребенка число отдельных позвонков 33 или 34. У взрослого человека позвонки нижнего отдела срастаются, образуя крестец и копчик. Позвонки разных отделов отличаются по форме и величине. Однако все они имеют и множество общих признаков, они гомологичны. Каждый позвонок состоит из расположенных спереди тела и сзади дуги (рис. 23). Дуга и тело позвонка ограничивают широкое позвоночное отверстие. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют длинный позвоночный канал, в котором залегает спинной мозг, надежно защищенный стенками канала.
Между телами позвонков находятся межпозвоночные диски, построенные из волокнистого хряща. От дуги позвонка отходят семь отростков. Назад направляется непарный остистый отросток. Вершины многих остистых отростков легко прощупываются у человека по средней линии спины.
Во фронтальной плоскости справа и слева располагаются парные поперечные отростки, вверх и вниз от дуги направлены парные верхние и нижние суставные отростки. Основание суставных отростков ограничивает верхнюю и нижнюю позвоночные вырезки. При соединении позвонков друг с другом нижняя вырезка вышележащего позвонка и верхняя нижележащего образуют справа и слева межпозвоночные отверстия, через которые проходят спинномозговые нервы и кровеносные сосуды.
Число шейных позвонков у человека, как почти у всех млекопитающих, семь. Так, например, и длинная шея жирафа, и короткая шея крысы содержат по семь позвонков. Шейные позвонки человека отличаются от других своими малыми размерами и наличием небольшого округлого поперечного отверстия в каждом из поперечных отростков.
Рис. 22. Позвоночный столб. А – вид сбоку; Б – вид спереди; В – вид сзади; Отделы: I – шейный; II – грудной; III – поясничный; IV – крестцовый; V – копчиковый; 1, 3 – шейный и поясничный лордозы; 2, 4 – грудной и крестцовый кифозы; 5 – мыс
Рис. 23. Позвонок. А – вид сверху; Б – вид сбоку. 1 – тело; 2 – позвоночное отверстие; 3 – остистый отросток; 4 – верхний суставный отросток; 5 – поперечный отросток; 6 – нижний суставной отросток
ВНИМАНИЕ
Благодаря прямохождению человека значительно изменились I и II шейные позвонки. Они сочленяются с черепом и несут на себе его тяжесть.
Первый шейный позвонок, или атлант, лишен остистого отростка. Средняя часть тела, отделившись от атланта, приросла к телу II позвонка, образовав его зуб. Сохранились остатки тела – латеральные массы, от которых отходят задняя и передняя дуги позвонка. Атлант лишен и суставных отростков. Вместо них на верхней и нижней поверхностях латеральных масс находятся суставные поверхности. Верхние служат для сочленения с черепом, нижние – с осевым (вторым шейным) позвонком (рис. 24).
Второй шейный позвонок осевой. Андрей Везалий назвал его эпистрофеем, т. е. вращательным, так как при поворотах головы атлант вместе с черепом вращается вокруг цилиндрического зуба, который отличает II позвонок от других. Латерально по бокам от зуба на верхней поверхности позвонка расположены две суставные поверхности, обращенные вверх и вбок, сочленяющиеся с атлантом (рис. 25). Седьмой шейный позвонок (выступающий) имеет длинный остистый отросток, который прощупывается под кожей на нижней границе шеи.
Рис. 24. Первый шейный позвонок, или атлант, вид сверху. 1 – задний бугорок; 2 – борозда позвоночной артерии; 3 – отверстие поперечного отростка; 4 – ямка зуба; 5 – передняя дуга; 6 – передний бугорок; 7 – поперечный отросток; 8 – верхняя суставная ямка; 9 – задняя дуга; 10 – позвоночное отверстие
Рис. 25. Второй шейный позвонок, или осевой позвонок, вид сбоку. 1 – передняя суставная поверхность; 2 – зуб; 3 – задняя суставная поверхность; 4 – верхняя суставная поверхность; 5 – отверстие поперечного отростка; 6 – дуга позвонка; 7 – остистый отросток; 8 – нижний суставной отросток; 9 – поперечный отросток; 10 – тело позвонка
Двенадцать грудных позвонков соединяются с ребрами. Это накладывает отпечаток на их строение. На боковых поверхностях тел имеются реберные ямки для сочленения с головками ребер. На утолщенных концах поперечных отростков 10 верхних грудных позвонков имеются реберные ямки, с которыми сочленяются соответствующие им по счету ребра.
Пять поясничных позвонков отличаются друг от друга крупными размерами тел, высота и ширина которых постепенно увеличивается от I до V позвонка, отсутствием реберных ямок. Строение поясничных позвонков обеспечивает большую подвижность этой части позвоночника.
Пять крестцовых позвонков у взрослого человека, срастаясь, образуют массивный крестец треугольной формы (см. рис. 22). В нем выделяют направленное вверх основание, верхушку, обращенную вниз и вперед, переднюю тазовую поверхность и заднюю дорсальную поверхность.
От основания крестца вверх отходят суставные отростки, которые сочленяются с нижними суставными отростками V поясничного позвонка. В области соединения образуется закругленный угол, мыс, направленный вперед. Передняя поверхность крестца вогнутая, в ней различают среднюю часть, образованную телами, граница между которыми хорошо видна благодаря поперечным линиям. Два ряда круглых передних крестцовых отверстий (по четыре с каждой стороны) отделяют среднюю часть от латеральной. Задняя поверхность выпуклая, на ней расположены пять продольных гребней, образовавшихся благодаря слиянию отростков крестцовых позвонков (срединный, 2 медиальных и два латеральных) и четыре пары задних крестцовых отверстий, сообщающихся с тазовым и крестцовым каналом, который является нижней частью позвоночного канала.
На латеральных частях крестца находятся ушковидные поверхности для сочленения с тазовыми костями. Книзу крестец суживается, и его канал заканчивается крестцовой щелью. В крестцовом канале находятся терминальная нить спинного мозга и корешки поясничных и крестцовых спинномозговых нервов. Копчик, являющийся гомологом хвостового скелета животных, обычно срастается с верхушкой крестца. У взрослого человека копчик образован 2–5 (чаще 4) рудиментарными копчиковыми позвонками.
Скелет грудной клетки представлены 12 парами ребер, грудиной и 12 грудными позвонками (см. рис. 20). Передне– и заднебоковые отделы грудной клетки образованы ребрами. Величина, положение и форма ребер различны. Число их (12 пар) соответствует числу грудных позвонков. I–VII ребра называются истинными, каждое из них достигает грудины посредством своего хряща; VIII–X ложными, концы их хрящей срастаются между собой и с хрящами нижних ребер, образуя реберную дугу; XI–XII колеблющиеся, их передние концы не доходят до грудины и теряются в верхних отделах передней брюшной стенки.
Ребро представляет собой длинную плоскую костную пластинку, переходящую спереди в реберный хрящ. Ее поверхность дугообразно изогнута и скручена вокруг оси так, что передние концы ребер направлены вниз и медиально. Костная часть ребра состоит из головки, на которой находится суставная поверхность для сочленения с телами позвонков, шейки и тела. На телах 10 верхних ребер имеется бугорок ребра, снабженный суставной поверхностью для сочленения с поперечным отростком позвонка; кпереди от бугорка ребро изгибается, образуя угол ребра. На внутренней поверхности каждого ребра по его нижнему краю проходит борозда ребра, в которой располагаются межреберный нерв, артерии и вены.
Грудина – плоская кость, в которой различают три части: широкую рукоятку вверху, удлиненное тело и мечевидный отросток. На середине верхнего края рукоятки грудины находится яремная вырезка, которая легко прощупывается у живого человека. По бокам от нее имеются ключичные вырезки для соединения с ключицами, на боковых сторонах рукоятки – реберные вырезки для прикрепления хрящей I и верхнего края хрящей II ребер. Тело грудины несколько расширяется книзу, на его передней поверхности видны четыре шероховатые линии – следы сращения четырех отдельных сегментов грудины, по краям – реберные вырезки для хрящей II–VII ребер. К мечевидному отростку ребра не прикрепляются.
Соединения позвоночного столба
Позвонки связаны между собой с помощью различного вида соединений (табл. 10). Между телами позвонков имеются межпозвоночные диски, толщина которых в грудном отделе – 3–4 мм, в шейном – 5–6 мм, в поясничном – 10–12 мм. Диск состоит из расположенного в центре студенистого ядра (остаток хорды), окруженного фиброзным кольцом. Благодаря такому строению диски прочные, упругие, а соединенные ими позвонки обладают подвижностью. Передняя и задняя продольные связки, образованные плотной волокнистой оформленной соединительной тканью, укрепляют соединения тел позвонков.
Суставные отростки позвонков сочленены между собой дугоотростчатыми суставами, остистые и поперечные отростки – межостистыми и межпоперечными связками. Пояснично-крестцовый сустав укреплен связками. Крестец соединен с копчиком с помощью межпозвоночного диска, а также ряда связок.
Соединения между черепом и позвоночным столбом хорошо развиты у человека в связи с прямохождением. Оба атлантозатылочных сустава, укрепленные мощными передней, задней и латеральными атлантозатылочными связками, поддерживают череп, позволяют совершать кивательные движения и боковые наклоны головы, оба сустава образуют комбинированный сустав, в котором мыщелки затылочной кости сочленяются с верхними суставными поверхностями атланта. Срединный и два боковых атлантовых сустава образуют комбинированный сустав, в котором осуществляются вращательные движения головы.
Длина позвоночного столба новорожденного ребенка составляет 40 % длины всего тела. В первые два года длина его увеличивается почти в 2 раза, до 15–16 лет рост медленный, после чего темпы роста ускоряются, развитие позвоночника завершается примерно к 23–25 годам. У взрослого человека позвоночный столб примерно в 3,5 раза длиннее (60–70 см), чем у новорожденного. Часть позвоночника, расположенная над крестцом, постепенно утолщается книзу, крестцово-копчиковая резко утончается. Межпозвоночные диски у детей толще, чем у взрослых; с возрастом их толщина уменьшается, они становятся менее эластичными, студенистое ядро уменьшается, периферические зоны фиброзного кольца частично замещаются хрящом и даже окостеневают.
Позвоночник человека имеет изгибы. Выпуклости позвоночного столба, обращенные вперед, называются лордозами, назад – кифозами. Шейный лордоз переходит в грудной кифоз, который, в свою очередь, сменяется поясничным лордозом, а затем – крестцово-копчиковым кифозом. Функциональная роль изгибов очень велика. Благодаря им удары, толчки и сотрясения, передающиеся позвоночнику при различных движениях, падении, ослабляются, не достигают черепа и, главное, мозга. Кривизна отличает позвоночник человека от позвоночника животных и связана с вертикальным положением тела, прямохождением.
Позвоночный столб человеческого зародыша и плода имеет форму дуги, обращенной выпуклостью кзади. У новорожденного ребенка позвоночник почти прямой, кривизны развиваются постепенно в связи с тягой мышц. Когда ребенок начинает держать голову, возникает шейный лордоз (около 3 мес.), когда ребенок садится – грудной кифоз (около 6 мес.), когда ребенок начинает стоять – поясничный лордоз (9–12 мес.), а вместе с ним и крестцовый кифоз. При этом у него перемещается назад центр тяжести. Развитие изгибов заканчивается к 6–7 годам. Центр тяжести тела определяется на уровне II крестцового позвонка. Отвесная линия этого центра проходит на 5 см кзади от поперечной линии, соединяющей тазобедренные суставы, и на 3 см кпереди от поперечной оси голеностопных суставов.
Позвоночный столб человека обладает большой подвижностью. Этому способствуют упругие межпозвоночные диски, строение позвонков, их суставных отростков, связочного аппарата и мышц, а также большое число соединений, движения в которых на протяжении всего позвоночника как бы суммируются.
ВНИМАНИЕ
Движения позвоночного столба осуществляются вокруг трех осей: поперечной оси – сгибание позвоночника вперед (флексия) и разгибание назад (экстензия), амплитуда этих движений 170–245°; сагиттальной оси – боковое сгибание вправо и влево, общий размах движений около 165°; продольной оси (вертикальной) – вращательные движения (ротация), общий размах около 120°; и круговое движение.
В шейном и поясничном отделах размах движений наибольший. Объем движений в шейном отделе: сгибание – 70–79°, разгибание – 95–105°, вращение – 80–85°. В грудном отделе подвижность ограничена наличием ребер и грудины, тонкостью межпозвоночных дисков и направленными вертикально вниз остистыми отростками. Сгибание – до 35°, разгибание – до 50°, вращение – до 20°. В поясничном отделе толстые межпозвоночные диски способствуют бóльшей подвижности (сгибание – до 60°, разгибание – до 40–45°), строение суставных отростков ограничивает ротацию и боковые движения.
Грудная клетка образована соединенными между собой грудными позвонками, ребрами, грудиной (см. рис. 20). Грудная клетка имеет четыре стенки: передняя образована грудиной и реберными хрящами, боковые ребрами, задняя – грудными позвонками и задними концами ребер. Ребра сочленяются с позвонками с помощью реберно-позвоночных суставов, образованных суставами головки ребра с реберной ямкой грудного позвонка (кроме I, XI и XII) и реберно-поперечными суставами. Хрящи II–VII ребер сочленяются с грудиной образуя грудинно-реберные суставы, хрящ I ребра срастается с грудиной, образуя синхондроз; хрящи VIII–X ребер срастаются между собой и с хрящами VII ребер межхрящевыми суставами и образуют реберную дугу. Благодаря таким соединениям грудная клетка обладает подвижностью. При вдохе и выдохе происходит вращение задних концов ребер в реберно-позвоночных суставах, одновременно смещаются и ребра и грудина. При вдохе передние концы ребер и грудина поднимаются, межреберные промежутки расширяются, размеры грудной полости увеличиваются. При выдохе происходит опускание ребер и грудины, уменьшение межреберных промежутков и объема грудной полости. Втечение года ребра человека совершают более 5 млн движений.
Грудная клетка человека по форме напоминает бочку неправильной формы, она расширена в поперечном направлении и уплощена в переднезаднем. Через верхнюю апертуру грудной клетки, которая ограничена I грудным позвонком, первой парой ребер и верхним краем грудины, проходят трахея, пищевод, крупные кровеносные и лимфатические сосуды, нервы. Нижняя апертура грудной клетки, ограниченная XII грудным позвонком, нижними ребрами, реберными хрящами и нижним концом грудины, у человека и других млекопитающих закрыта диафрагмой. Грудная клетка спереди несколько короче, чем сзади, а грудина короче грудного отдела позвоночника. Промежутки между двумя ребрами на всем протяжении между позвоночником и грудиной называются межреберными пространствами, в них залегают межреберные мышцы, сосуды и нервы. У человеческого плода грудная клетка сжата с боков, переднезадний размер больше поперечного, у новорожденного ребенка она по форме напоминает колокол. На первом году жизни поперечный размер несколько увеличивается. До семилетнего возраста грудная клетка удлиненная. К 15 годам ее поперечный размер резко увеличивается, и она медленно растет, достигая окончательной формы к 17–20 годам. После 70–80 лет грудная уплощена в переднезаднем направлении и удлинена у женщин меньше, чем у мужчин. Физическая активность предотвращает возрастные изменения грудной клетки у людей старшего возраста.
Череп
Череп, выполняющий опорную и защитную функции для головного мозга, органов чувств, начальных отделов пищеварительной и дыхательной систем, условно подразделяется на мозговой череп и лицевой череп. Мозговой череп является вместилищем для головного мозга, его объем 1400–1500 см3. С ним неразрывно связан другой лицевой череп, являющийся скелетом для начальных отделов пищеварительного и дыхательного путей, органов чувств. У человека разумного мозговой череп располагается над лицевым, у других животных – позади лицевого. Череп человека состоит из 23 костей, из них 8 парных и 7 непарных (рис. 26). Мозговой череп взрослого человека составляют следующие кости: лобная, затылочная, клиновидная, решетчатая, две височные и две теменные. Лицевой череп образован большей частью парными костями: верхними челюстями, небными, скуловыми, носовыми, слезными, нижними носовыми раковинами, а также непарными: сошником, нижней челюстью. К лицевому черепу относится и подъязычная кость. Основную массу скелета лицевого черепа образуют челюсти: две верхние и нижняя; другие мелкие кости участвуют в формировании стенок глазниц, носовой и ротовой полостей и вместе с челюстями определяют конфигурацию лицевого черепа.
Рис. 26 А. Череп человека, вид сбоку. 1 – теменная кость; 2 – венечный шов; 3 – лобный бугор; 4 – височная поверхность большого крыла клиновидной кости; 5 – глазничная пластинка решетчатой кости; 6 – слезная кость; 7 носовая кость; 8 – височная ямка; 9 – передняя носовая ость; 10 – тело верхнечелюстной кости 11 – нижняя челюсть; 12 – скуловая кость; 13 – скуловая дуга; 14 – шиловидный отросток; 15 – мыщелковый отросток нижней челюсти; 16 сосцевидный отросток; 17 – наружный слуховой проход; 18 – ламбдовидный шов; 19 – чешуя затылочной кости; 20 – верхняя височная линия; 21 – чешуйчатая часть височной кости
Рис. 26 Б. Череп человека, вид спереди. 1 – венечный шов; 2 – теменная кость; 3 – глазничная часть лобной кости; 4 – глазничная поверхность большого крыла клиновидной кости; 5 – скуловая кость; 6 – нижняя носовая раковина; 7 – верхнечелюстная кость; 8 – подбородочный выступ нижней челюсти; 9 – полость носа; 10 – сошник; 11 – перпендикулярная пластинка решетчатой кости; 12 – глазничная поверхность верхнечелюстной кости; 13 – нижняя глазничная щель; 14 – слезная кость; 15 – глазничная пластина решетчатой кости; 16 – верхняя глазничная щель; 17 – чешуйчатая часть височной кости; 18 – скуловой отросток лобной кости; 19 – зрительный канал; 20 – носовая кость; 21 – лобный бугор
Семь костей черепа воздухоносные, они имеют внутри полости, заполненные воздухом и сообщающиеся с полостью носа. Это лобная, клиновидная, решетчатая, парные височная и верхняя челюсть. Пневматизация костей уменьшает массу черепа при сохранении его прочности. Особое место занимает подъязычная кость, расположенная в передней области шеи и соединенная с костями черепа связками и мышцами. Кости крыши черепа человека плоские, они состоят из более толстой наружной и тонкой внутренней пластинок компактного костного вещества; между ними заключено губчатое вещество (диплое), в ячейках которого находится красный костный мозг и многочисленные кровеносные сосуды, преобладают вены. Ямки и возвышения на внутренней поверхности костей связаны с давлением мозга, ямки соответствуют мозговым извилинам, а возвышения между ними бороздам.
Лобная кость взрослого человека непарная, воздухоносная, состоит из вертикальной лобной чешуи, двух горизонтальных глазничных частей, которые, переходя друг в друга, образуют надглазничные края, и носовой части, расположенной между глазничными (см. рис. 26). Лобная чешуя представляет собой выпуклую пластинку, на наружной поверхности которой расположены лобные бугры. Лобныйбугор – характерная особенность черепа человека разумного. Широкая чешуя лобной кости расположена вертикально. Чешуя отделена от глазничных частей парным надглазничным краем. Выше надглазничных краев находятся надбровные дуги, которые, сходясь в медиальном направлении, образуют над корнем носа площадку – глабеллу.
Клиновидная кость, расположенная в центре основания черепа, участвует в образовании боковых стенок свода черепа, различных полостей и ямок мозгового и лицевого черепа. Клиновидная кость состоит из тела кубовидной формы, от которого отходят три пары отростков: в стороны – большие крылья, вверх и латерально – малые крылья, вниз свешиваются клиновидные отростки. На верхней поверхности тела находится углубление, называемое турецким седлом, в его центре находится гипофизарная ямка, в которой помещается гипофиз – одна из важнейших желез внутренней секреции. Внутри тела клиновидной кости находится воздухоносная полость – клиновидная пазуха, которая сообщается с полостью носа. Между малыми и большими крыльями расположена широкая верхняя глазничная щель, ведущая из полости черепа в глазницу.
Затылочная кость входит в состав задней стенки и основания мозгового черепа. Она состоит из четырех частей, расположенных вокруг большого (затылочного) отверстия: базилярной части впереди, двух латеральных и чешуи сзади. Широкая чешуя затылочной кости образует изгиб в том месте, где основание черепа сзади переходит в его крышу. Здесь находится наружный затылочный выступ. Наружный рельеф чешуи затылочной кости обусловлен преимущественно прикрепляющимися к ней мышцами и связками. Ее внутренний рельеф связан с формой мозга. На внутренней поверхности чешуи видны четыре большие ямки, отделенные одна от другой гребнями, образующими крестообразное возвышение. В двух верхних ямках лежат затылочные доли полушарий большого мозга, а в двух нижних – полушария мозжечка. На наружной поверхности латеральных частей затылочной кости по краям большого (затылочного) отверстия возвышаются парные овальные затылочные мыщелки, сочленяющиеся с первым шейным позвонком. Базилярная часть затылочной кости представляет собой костный выступ, направленный вперед и несколько вверх, на целом черепе соединяющийся с телом клиновидной кости. Возле большого (затылочного) отверстия эта часть широкая и тонкая, кпереди она сужается и утолщается. Вместе с телом клиновидной кости у взрослого она образует наклоненную в сторону большого (затылочного) отверстия площадку – скат, на котором лежат продолговатый мозг и мост.
Решетчатая кость лежит впереди тела клиновидной кости и является наиболее хрупкой из всех костей черепа. Решетчатая кость входит в состав переднего отдела основания мозгового и, главным образом, лицевого черепа, участвуя в образовании стенок глазниц и носовой полости. Решетчатый лабиринт построен из множества воздухоносных решетчатых ячеек, сообщающихся между собой и открывающихся медиально в носовую полость. От медиальной поверхности лабиринта отходят две тонкие, изогнутые вниз пластинки – верхняя и средняя носовые раковины, нижние края которых свободны.
Парная височная кость – самая сложная кость мозгового черепа, является костным вместилищем для органов слуха и равновесия, которые залегают в ее полостях и каналах. Височная кость образует сустав с нижней челюстью и, соединяясь со скуловой костью, формирует скуловую дугу. Височная кость состоит из трех частей: чешуйчатой, барабанной и пирамиды (каменистой части), располагающихся вокруг наружного слухового прохода, который образован преимущественно барабанной частью. Внутри пирамиды залегает барабанная полость, отделенная у живого человека от наружного слухового прохода барабанной перепонкой. В полости находятся слуховые косточки. В лабиринтной (медиальной) стенке имеются два небольших отверстия, выше расположено окно преддверия, кзади от него – окно улитки. Первое ведет в костный лабиринт, находящийся в наиболее плотной каменистой части и содержащий органы слуха и равновесия. В костном лабиринте различают три отдела: преддверие, улитку, которая находится впереди от преддверия, и три полукружные канала, расположенные кзади от преддверия. Окно улитки ведет в нижнюю часть улитки. С барабанной полостью сообщаются воздухоносные ячейки сосцевидного отростка височной кости. Самая маленькая барабанная часть представляет собой изогнутую в виде желоба пластинку, которая, срастаясь с чешуйчатой частью и с сосцевидным отростком, ограничивает спереди, снизу и сзади наружное слуховое отверстие, продолжающееся в наружный слуховой проход, который у живого человека отделен барабанной перепонкой от барабанной полости. Чешуйчатая часть представляет собой выпуклую пластинку, скошенный свободный верхний край которой накладывается, наподобие чешуи, на соответствующий край теменной кости, образуя чешуйчатый шов.
От нижней части наружной поверхности чешуи отходит направляющийся вперед скуловой отросток, у основания которого расположены суставной бугорок и овальная глубокая нижнечелюстная ямка, куда входит мыщелковый отросток нижней челюсти, образуя височно-нижнечелюстной сустав. Верхний край чешуи височной кости образует выпуклую дугу, а сама чешуя высокая. Такая форма чешуи височной кости связана со значительной высотой мозгового черепа человека разумного.
Кости лицевого черепа отличаются от аналогичных костей приматов. Это связано существенно с развитием головного мозга, характером пищи и членораздельной речью. Поэтому челюсти человеку значительно меньше.
Верхняя челюсть – парная воздухоносная кость, которая состоит из тела, содержащего верхнечелюстную (гайморову) пазуху и четырех отростков: лобного, скулового, небного и альвеолярного. Последний представляет собой толстую пластинку, выпуклую кпереди и вогнутую сзади, отходящую от тела верхней челюсти вниз. Нижний свободный край отростка – альвеолярная дуга несет зубные альвеолы, отделенные друг от друга межальвеолярными перегородками. На наружной поверхности альвеолам соответствуют альвеолярные возвышения, наиболее выраженные спереди. Небный отросток, соединяясь с одноименным отростком противоположной кости срединным швом, участвует в образовании твердого неба.
Парная небная кость, примыкающая сзади к верхней челюсти, участвует в образовании полости носа, полости рта, глазницы и крыловидно-небной ямки. Небная кость состоит из соединенных под прямым углом горизонтальной и перпендикулярной пластинок. Четырехугольные горизонтальные пластинки обеих небных костей, соединяясь между собой, образуют заднюю часть твердого неба (передняя сформирована небными отростками верхней челюсти). Короткое твердое небо является одной из отличительных особенностей черепа человека.
Парная нижняя носовая раковина отделяет средний носовой ход от нижнего. Парная, очень тонкая и хрупкая слезная кость участвует в образовании медиальной стенки глазницы. Парная скуловая кость играет важную роль в создании рельефа лица, она укрепляет лицевой череп. Сошник образует большую часть носовой перегородки. Свободный край сошника разделяет хоаны (задние отверстия полости носа).
Нижняя челюсть подковообразной формы – единственная подвижная кость черепа, к которой прикрепляются жевательные мышцы. Нижняя челюсть состоит из тела и двух ветвей, соединенных с телом под углом 110–130°. По средней линии виден обращенный кпереди подбородочный выступ, являющийся отличительной чертой челюсти человека разумного. На задней поверхности челюсти по средней линии у человека имеется подбородочная ость, к которой прикрепляются мышцы. Верхний край тела нижней челюсти образует альвеолярную дугу, несущую 16 зубных альвеол, разделенных межальвеолярными перегородками. На наружной поверхности альвеолам соответству. т альвеолярные возвышения. Передний отдел альвеолярной дуги закруглен, а сама альвеолярная часть утоньшена, что является одной из отличительных особенностей нижней челюсти человека. Ветви нижней челюсти направляются вверх и оканчиваются двумя отростками: передним венечным и задним мыщелковым, разделенными вырезкой нижней челюсти. К первому прикрепляется височная мышца, второй несет на себе головку, участвующую в образовании височно-нижнечелюстного сустава.
Подъязычная кость дугообразной формы, расположенная между гортанью и нижней челюстью, состоит из тела и двух пар рогов больших и малых. От последних к шиловидным отросткам соответствующих височных костей тянутся связки, которые как бы подвешивают кость к черепу.
Соединения костей черепа – преимущественно фиброзные швы. В области лицевого черепа швы ровные, гладкие, плоские (гармоничные); в мозговом – зубчатые, между теменной и чешуей височной кости – чешуйчатыt. Сагиттальный шов соединяет обе теменные кости, ламбдовидный шов – последние с затылочной, а венечный теменные с лобной костью. На основании черепа у ребенка имеются синхондрозы, например клиновидно-затылочный, клиновидно-каменистый, каменисто-затылочный, которые с возрастом окостеневают, превращаясь в синостозы. Нижняя челюсть образует с черепом двухосный комплексный комбинированный височно-нижнечелюстной сустав, где имеется суставной диск, в котором совершается опускание и поднимание нижней челюсти, ее смещение вперед и назад, а также боковые движения. Сустав укреплен связками.
Череп как целое
Отдельные кости черепа, соединяясь между собой, образуют сложный и весьма совершенный череп человека разумного, структура которого идеально соответствует выполняемой функции (см. рис. 26). Свод черепа образован чешуей лобной и височной костей, латеральными частями больших крыльев клиновидной кости, теменными костями, верхней частью чешуи затылочной кости. Прочие кости и части костей формируют основание черепа, которое прочно соединено с костями лицевого черепа.
ВНИМАНИЕ
При изучении в отдельности свода и основания черепа трудно составить представление о целом черепе. Еще в середине XIX века К. Бэр предложил рассматривать целый череп с различных точек зрения в пяти нормах: вертикальная норма – вид сверху, затылочная – сзади, лицевая – спереди, латеральная – сбоку и базилярная – наружное основание черепа снизу.
Вертикальная норма образована теменными костями, частями чешуи затылочной и лобной костей. Очертание крыши черепа у взрослого человека овальное (у новорожденного пятиугольное), при этом длина черепа больше его ширины. В вертикальной норме видны швы черепа: по срединной линии проходит сагиттальный шов, образующийся при соединении сагиттальных краев теменных костей. Перпендикулярно к нему проходит венечный шов во фронтальной плоскости, соединяющий лобную чешую с теменными костями. Благодаря соединению теменных костей с затылочной чешуей формируется ламбдовидный шов. На верхнебоковой поверхности с каждой стороны видны теменные бугры. Затылочная норма образована большей частью затылочной и прилегающими к ней частями теменных и височных костей. В центре затылочной нормы виден наружный затылочный выступ, от которого вниз отходят наружный затылочный гребень и две горизонтальные шероховатые выйные линии: верхняя и нижняя. Латерально по бокам расположены затылочно-сосцевидный и теменно-сосцевидный швы и затылочные углы теменных костей.
При изучении черепа в латеральной норме видны кости: лобная, теменная, височная, затылочная и клиновидная, а также скуловая дуга, образованная височным отростком скуловой кости и скуловым отростком височной кости, верхняя и нижняя челюсти, височная, подвисочная и крыловидно-небная ямки.
Лицевая норма образована лобной областью, глазницами, грушевидной апертурой и полостью носа, верхней и нижней челюстями с зубами, скуловыми костями. В верхнем отделе виден выпуклый лоб, образованный чешуей лобной кости, на которой по бокам расположены лобные бугры. Надбровные дуги проходят над глазницами, а над корнем носа имеется маленькая площадка – глабелла.
На лицевом черепе имеется ряд важнейших образований. Парная глазница представляет собой полость, напоминающую по форме четырехгранную пирамиду с закругленными углами, основание которой обращено вперед и образует вход в глазницу, а верхушка направлена назад и медиально; в ней проходит зрительный канал. В полости глазницы расположено глазное яблоко и ряд его вспомогательных органов. Вход в глазницу ограничен над– и подглазничными краями. У латерального края верхней стенки глазницы расположена ямка слезной железы. Через верхнюю глазничную щель глазница сообщается со средней черепной ямкой, через нижнюю глазничную щель – с крыловидно-небной и подвисочной ямками.
Полость носа, занимающая центральное положение в лицевом черепе, открывается кпереди грушевидной апертурой, ограниченной носовыми вырезками верхних челюстей и нижними краями носовых костей. На ее нижнем крае выступает передняя носовая ость, продолжающаяся кзади в костную перегородку носа (образована сошником и перпендикулярной пластинкой решетчатой кости), которая делит полость носа на две половины. Через парные хоаны, отделенные одна от другой задним краем и крыльями сошника, полость носа сообщается с полостью глотки. На латеральной стенке видны три носовые раковины, выступающие в полость носа: нижняя самостоятельная, средняя и верхняя отростки лабиринтов решетчатой кости.
Конец ознакомительного фрагмента.