Организм человека является сложнейшей структурно-функциональной системой, состоящей из нескольких уровней: клеточный, тканевой, уровень органов и систем.
Клетки похожие по своему строению и функции, объединенные между собой образуют ткани.
Понятие о ткани известно давно, но ее детальное описание появилось с изобретением микроскопа.
В середине 19 века (Т. Шванн – 1839; Р. Келликер – 1852 г.; Лейдиг – 1857 г.) обосновали подразделение тканей на четыре основных вида, которые остаются и до нашего времени.
Основные виды тканей и их функции
1. Эпителиальная ткань . Называется еще покровной. Она образует кожу, слизистые оболочки полости рта, пищевода, кишечника, склеры глаз и т. д. Ее строение определяется функцией того или иного органа. Например, в коже она объединяется в эпителиальные пласты, а в органах – в компактные эпителиальные органы (железы).
Функции эпителиальной ткани: защитная, функция всасывания, секреции биологически активных веществ , экскреции.
2. Соединительная ткань развивается из мезенхимы. Ее отличает наличие межклеточного (промежуточного) вещества, состоящего из волокон и аморфного основного вещества. Она лежит в основе многих органов и тканей и служит для соединения других типов тканей. К соединительной ткани относятся:
- кровь (некоторые гистологи выделяют ее в самостоятельный вид ткани);
- лимфа;
- собственно соединительная ткань со специальными свойствами (жировая ткань, ретикулярная ткань);
- хрящевая ткань;
- костная ткань.
Все разновидности соединительной ткани определяют ее функции: трофическая (питание), пластическая, защитная, механическая и опорная.
3. Мышечная ткань развивается из мезенхимы (гладкая мускулатура – непроизвольная) и мезодермы (поперечно-полосатая мускулатура – произвольная). Гладкая мускулатура, входящая в стенки внутренних органов (кишечник, сосуды, мочевой пузырь, желчный пузырь и др.) обеспечивает их функцию – перистальтику, продвижение и перемешивание пищи, является непроизвольной. Поперечно-полосатая мускулатура управляется произвольно, обеспечивает поддержание тела и его передвижение.
4. Нервная ткань состоит из клеток нейроцитов и глии. Развивается из эктодермы. Нейроциты – основной структурно-функциональный компонент нервной ткани, способны к восприятию раздражений, трансформации их в возбуждение, проведению импульсов по нервным волокнам как проводам и передаче их другим клеткам и тканям. Воспринимая нервные импульсы, соответствующие органы и ткани исполняют свои функции. Такая функция нервной ткани вместе с гормонами, выделяемыми, специальными органами, обеспечивает нейроэндокринное объединение и функционирование отдельных органов, систем и организма в целом.
Некоторые составные элементы указанных тканей (кровь, лимфа, соединительная ткань) называют тканями внутренней среды. Они принимают участие в процессах питания органов и тканей, поддерживают постоянство химического и коллоидно-дисперсного состава межклеточного вещества и гомеостаза (постоянство среды) организма, а также выполняют защитные и механические опорные функции.
В ткани внутренней среды поступают трофические вещества, гормоны, медиаторы, а также продукты микробного происхождения, где они обезвреживаются. Так что кроме трофики ткани внутренней среды выполняют защитные функции.
Строение и понятие скелета человека
Скелет – совокупность костных образований в организме человека, обеспечивающих опору телу, движение конечностей и защиту органов и тканей от механических повреждений. Скелет человека подразделяется на скелет головы (череп), скелет туловища, скелет нижних конечностей, скелет верхних конечностей.
Кости позвоночника и конечностей выполняют как функцию опоры, так и рычагов. Череп и позвоночный канал создают хорошее защитное вместилище для важных и хрупких тканей головного и спинного мозга.
Кости грудной клетки защищают сердце и легкие и участвуют в насосной функции этих органов. Кости таза вместе с позвоночником защищают органы брюшной полости, мочевой пузырь, прямую кишку, у женщин репродуктивные органы.
Скелет верхних конечностей включает пояс верхней и свободную верхнюю конечность. Пояс верхней конечности (лопатка и ключица) соединяет свободную часть с туловищем. Плечевой сустав между поясом верхней конечности и свободной конечностью имеет шаровидную форму, обеспечивает бесконечное число осей вращения, что обеспечивает широкую амплитуду движений руки.
При неосторожных движениях в этом суставе часто бывает вывих , который исправляется вправлением. Если он повторяется, разрывается или растягивается суставная сумка, появляется привычный вывих, ограничивающий трудоспособность, требующий медицинской помощи (бинтование с фиксацией или хирургическое вмешательство). Это самый подвижный сустав тела.
Свободная верхняя конечность включает: плечо, предплечье и кисть. Предплечье состоит из двух трубчатых костей: локтевой и лучевой. В локтевом суставе (плечо и предплечье) осуществляется сгибание – разгибание пронация – супинация (суп налил – суп пролил).
В кисти различают запястье, кисть и пальцы, состоящие из фаланг.
По последствиям повреждений чаще к социальным работникам клиенты обращаются в связи с переломом плеча и луча в типичном месте, с переломом ключицы. Смотрите на слайде расположение и основные анатомические образования скелета верхней конечности.
Скелет головы (череп) состоит из мозгового черепа и лицевого (висцерального) черепа. Мозговой череп образуется из 4-х непарных костей (затылочная, клиновидная, решетчатая и лобная) и 2-х парных (височная и теменная). На мозговом черепе различают его верхнюю часть (крышу) и нижнюю (основание). В 10 лет емкость черепа составляет около 1300 см3, у взрослого человека – 1500-1700 см3.
Лицевой череп включает в себя шесть парных костей (верхнечелюстная, скуловая, слезная, небная, носовая кости и нижняя носовая раковина) и три непарных (сошник, нижнечелюстная и подъязычная). Основные топографо-анатомические образования лицевого черепа – глазница, ротовая и носовая полости. Мозговой и лицевой череп между собой соединены височно-челюстным суставом.
У новорожденного между отдельными костями мозгового черепа имеются значительные прослойки соединительной ткани (роднички), которые постепенно, примерно к году, зарастают костной тканью, образуя швы черепа, заметные у взрослого человека.
В социальной практике часто приходится иметь дело с последствиями переломов основания черепа (автотравмы, травмы ныряльщиков и др.).
Скелет нижней конечности образован тазовым поясом и скелетом нижней свободной конечности – ноги. Каждая тазовая кость состоит из трех частей – подвздошной кости, седалищной и лонной или лобковой, соединенных хрящевыми прослойками.
В юношеском возрасте хрящ окостеневает, образуется единая тазовая кость, соединенная сзади непарной костью – крестцом. Между лобковыми костями находится полусустав – симфиз.
Таз делится на большой и малый. Граница – кольцо таза.
Пояс нижних конечностей является опорой для ряда внутренних органов, а также обеспечивает достаточную амплитуду движений нижней конечности.
Свободная нижняя конечность состоит из трех отделов: бедра (образуется бедренной костью), голени (большая и малая берцовая кость) и стопы, включающей предплюсну, плюсну и фаланги пальцев. Кости стопы образуют продольной и поперечный свод, обеспечивающий рессорные функции, которые нарушаются при плоскостопии. Специалисты по социальной работе (ССР), имеющие дело с последствиями повреждений нижней конечности чаще встречаются с последствиями перелома костей таза.
Он сопровождается повреждением мочевого пузыря, выделительных путей и человек внешне полностью восстановленный, подвижный, нередко долго доказывает, что он не чувствует акта мочеиспускания, дефекации, что заметно ограничивает его трудоспособность, требует или перевода на другую работу, без потери заработка, или пенсионирования. Эти нарушения труднодоказуемы и надо внимательно относиться к жалобам таких людей. У пожилых людей часто ломается шейка бедра, что ограничивает их подвижность, особенно в зимний период.
Скелет туловища включает позвоночный столб и грудную клетку. Позвоночный столб состоит из 24 позвонков, крестца, копчика, соединительной ткни. Позвоночный столб имеет физиологические изгибы. Нередко, особенно при неправильной осанке или болезнях, позвоночный столб может иметь более чем физиологичные изгибы. Спереди – лордоз (например, шейный или поясничный); кзади – кифоз (например, грудной) и в правую или левую сторону – сколиозы. Грудная клетка состоит из грудного отдела позвоночника и 12 ребер, которые спереди замыкаются грудиной.
В скелете туловища, основу составляет позвоночный столб, где выделяется 5 отделов: шейный – 7 позвонков; грудной – 12; поясничный – 5; крестцовый – 4-5 – окостенение позвонков происходит в разные периоды: первых трех отделов – до 20 лет, крестцовых – до 25; копчиковых – до 30 лет.
В социальной практике приходится часто иметь дело с последствиями переломов в поясничном и шейном отделах, когда из-за смещения позвонков повреждается спинной мозг и происходит парез верхней и / или нижней половины туловища, нарушение функции органов малого таза. Это бывает часто у молодых людей при купании, браваде, при прыжках в воду или в автомобильных авариях. Люди прикованы на всю жизнь к коляске. Они составляют особую социальную группу людей, требующих технических средств передвижения, пандусов и т. п.
Кровообращение человека
Система кровообращения – совокупность полых органов и сосудов, обеспечивающих процесс кровообращения, в результате чего обеспечивается постоянный приток кислорода и других необходимых веществ к клеткам и тканям и освобождение их от продуктов обмена веществ. К системе кровообращения относятся: сердце и система кровеносных сосудов: аорта, артерии, артериолы, капилляры, вены. С системой кровообращения связана лимфатическая система – совокупность лимфатических сосудов и узлов, осуществляющих перемещение лимфы в венозную систему.
Кровеносные сосуды делятся на артерии, артериолы, капилляры и вены. С возрастом эластичность снижается, артериальные сосуды становятся ригидными, ломкими, что ведет к инфаркту, инсульту.
Регуляция просвета кровеносных сосудов осуществляется вегетативной нервной системой, сужение просвета – симпатической ее частью, а расширение – парасимпатической.
Одной из важнейших функций организма человека является передвижение в пространстве. Ее выполняет опорно-двигательный аппарат, состоящий из двух частей: активной и пассивной. К пассивной относятся кости, соединяющиеся при помощи различного вида соединений, к активной — мышцы.
Скелет (от греч. skeletos — высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, выполняющих множество функций: опорную, защитную, локомоторную, формообразующую, преодоления силы тяжести. Общая масса скелета — от 1/7 до 1/5 массы тела человека. В состав скелета человека входит более 200 костей, 33-34 кости скелета не парные. Это позвонки, крестец, копчик, некоторые кости черепа и грудина, остальные кости парные. Скелет условно подразделяют на две части: осевой и добавочный. К осевому скелету относится 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, являющиеся элементами мягкого остова или мягкого скелета, который также принимает участие в удержании органов возле костей, образующих твердый (жесткий) скелет. Скелет образует вместилище для органов, защищая их от внешних воздействий: в полости черепа расположен головной мозг, в позвоночном канале — спинной мозг, в грудной клетке — сердце, крупные сосуды, легкие, пищевод и др., в полости таза — мочеполовые органы.
Кости представляют собой необычайно сложный и очень прочный комплекс пространственных систем, что натолкнуло архитекторов на создание «дырчатых конструкций».
Кости выдерживают большие нагрузки . Так, большая берцовая кость выдерживает вес, в 2 тыс. раз превышающий ее вес (1650 кг), плечевая кость — 850 кг, берцовая кость — до 1500 кг.
Кости участвуют в минеральном обмене, они являются депо кальция, фосфора и т.д. Живая кость содержит витамины А, Z), С и др. Жизнедеятельность кости зависит от функций гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез, надпочечников и половых желез (гонад).
Скелет образован разновидностями соединительной ткани — костной и хрящевой, которые состоят из клеток и плотного межклеточного вещества. Кости и хрящи тесно связаны между собой общностью строения, происхождения и функции. Большинство костей (кости конечностей, основания черепа, позвонки) развивается из хрящей, их рост обеспечивается за счет пролиферации (увеличения количества клеток). Небольшое количество костей развивается без участия хряща (кости крыши черепа, нижняя челюсть, ключица). Некоторые хрящи не связаны с костью и в течение всей жизни человека не изменяются (хрящи ушных раковин, воздухоносных путей). Некоторые хрящи связаны с костью функционально (суставные хрящи, мениски).
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 сочлененные 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.
Хрящевая ткань содержит около 70-80% воды, 10-15 — органических веществ, 4-7% солей. Около 50-70% сухого вещества хряща приходится на долю коллагена. В зависимости от состава хрящи бывают гиалиновые, эластические и коллагеноволокнистые. Подобно другим разновидностям соединительной ткани хрящевая ткань состоит из немногочисленных клеток (хондроцитов) и вырабатываемого ими плотного межклеточного вещества. Хрящи не имеют кровеносных сосудов, их питание осуществляется за счет диффузии из окружающих тканей.
Гиалиновый хрящ гладкий, блестящий, голубовато-белого цвета. Из него образован в основном скелет эмбриона, у взрослого человека — реберные хрящи, большинство хрящей гортани, хрящи носа, трахеи, бронхов и суставные (с возрастом гиалиновый хрящ кал ьиифи ци руется).
Эластичный хрящ менее прозрачен, желтоватого цвета. Из эластичной хрящевой ткани состоит ушная раковина, голосовые отростки черпаловидных хрящей гортани и слуховая труба.
Волокнистый хрящ образует межпозвоночные диски, мениски коленного и височно-нижнечелюстного суставов. Волокнистый хрящ имеется в зонах прикрепления связок и сухожилий к костям и хрящам.
Кости образованы костной тканью, механические свойства которой обусловливают функции костей. Так, сопротивление свежей кости и чистой меди на растяжение одинаковы и в 9 раз больше, чем сопротивление свинца. Кость выдерживает сжатие 10 кг/мм 2 (аналогично чугуну), в то время как кирпич — лишь 0,5 кг/мм 2 . Предел прочности ребер на излом составляет 110 кг/см 2 . Это связано с особенностями химического состава, структуры и архитектоники костей. Содержание воды в кости достигает 50%. В сухом остатке костной ткани содержится около 33% органических и 6-7% неорганических веществ.
Кость состоит из клеток (остеобластов и остеоцитов) и межклеточного вещества. Остеобласты — это многоугольные, кубические, отростчатые молодые клетки, остеоциты — зрелые много- отросчатые веретенообразные клетки. Остеобласты синтезируют компоненты межклеточного вещества и выделяют их из клетки через всю поверхность в разных направлениях, что и приводит к образованию лакун (пространств), в которых они залегают, превращаясь в остеоциты.
Различают два вида костной ткани : ретикулофиброзную (грубо- волокнистую) и пластинчатую. Ретикулофиброзная костная ткань располагается в зонах прикрепления сухожилий к костям, в швах черепа после их зарастания. Она состоит из толстых неупорядоченных пучков коллагеновых волокон, между которыми находится аморфное вещество. В лакунах залегают остеоциты.
Пластинчатая костная ткань наиболее распространена в организме. Она образована костными пластинками толщиной от 4 до 15 мкм, которые состоят из остеоцитов и тонковолокнистого костного основного вещества. Волокна, образующие пластинки, лежат параллельно друг другу и ориентированы в определенном направлении. При этом волокна соседних пластинок разнонаправ- лены и перекрещиваются почти под прямым углом, что обеспечивает большую прочность кости.
Кость снаружи, кроме сочлененных поверхностей, покрыта надкостницей, представляющей собой прочную соединительнотканную пластинку, богатую кровеносными и лимфатическими сосудами, нервами. Надкостница прочно сращена с костыо при помощи соединительнотканных прободающих волокон, проникающих в глубь кости. Во внутреннем слое надкостницы расположены тонкие веретенообразные «покоящие» остеогенные клетки, за счет которых происходит развитие, рост в толщину и регенерация костей после повреждения.
Кости живого человека — динамическая структура, в которой происходит постоянный обмен веществ, анаболитические и ка- таболитические процессы, разрушение старых и создание новых костных пластинок. Кости приспосабливаются к изменяющимся условиям жизнедеятельности организма, под влиянием которых происходит перестройка их макро- и микроскопического строения. Внешняя форма костей меняется под влиянием растяжения и давления, а кости развиваются тем лучше, чем интенсивнее деятельность связанных с ними мышц.
Позвоночный столб
Позвоночный столб слагается из 33 отдельных позвонков. Различают шейный отдел (7 шейных позвонков), грудной (12 грудных), поясничный (5 поясничных), крестцовый (5 крестцовых) и копчиковый (4 или 5 копчиковых позвонков). Крестцовые и копчиковые позвонки срастаются между собой и образуют крестец и копчик.
Типичный позвонок имеет тело, невральную дугу, которая окружает и защищает спинной мозг, и семь отростков. Непарный, обращенный назад отросток называют остистым. Он служит для прикрепления связок и мышц. Тела позвонков соединяются между собой при помощи межпозвонковых хрящей, которые совместно со связками и мышцами, идущими вдоль позвоночника, удерживают тело в вертикальном положении.
Все позвонки различаются по форме и величине, особенно отличаются от других два первых шейных позвонка — атлант и эпистрофей. Подвижное соединение этих позвонков облегчает движение головы. Остальные позвонки чем ниже расположены, тем массивнее, так как испытывают большую тяжесть. Внутри позвоночного столба в позвоночном канале, образованном отверстиями в позвонках, расположен спинной мозг. Он надежно защищен со всех сторон.
Позвоночный столб имеет изгибы вперед — лордозы, назад (кзади) — кефозы, в стороны — сколиозы. Изгибы позвоночного столба увеличивают его рессорные свойства, т.е. способствуют пружинящим движениям позвоночного столба. Под действием внешних влияний изгибы могут изменяться в течение дня. Поэтому высота позвоночника, а следовательно, и рост человека могут колебаться в течение суток в среднем от 1 до 2-2,5 см.
Позвоночный столб новорожденного не имеет изгибов, они появляются в процессе роста организма. В начале у новорожденного появляется шейный лордоз (по мере того, как ребенок начинает держать голову), затем грудной кефоз (ребенок начинает сидеть), а далее поясничный лордоз (он начинает стоять) и крестцовый кефоз. К пяти-шести годам изгибы видны отчетливо. У детей школьного возраста можно часто наблюдать выраженный сколиоз.
Грудная клетка
Грудная клетка сзади поддерживается позвоночником. В обе стороны от него отходят плоские кости — ребра, представляющие костные изогнутые пластинки. В ребре различают среднюю часть (тело) и два конца (передний и задний). Задний конец ребра имеет утолщение — головку, которая посредством составной поверхности сочленяется с телом позвоночника. За головкой ребра находится средняя часть — шейка, а за ней бугорок.
Каждое ребро сочленяется с двумя позвонками одновременно. Исключением являются 9-й (не всегда), 10. И, 12-й грудные позвонки, каждый из которых соединяется с одним ребром. Передними концами ребра направлены к грудине. Хрящи верхних семи пар ребер прирастают к грудине (истинные, или грудные, ребра). Следующие три пары ребер (8, 9, 10-я) прирастают каждое своим хрящом к хрящу вышележащей пары, образуя реберную дугу. Это так называемые ложные ребра. Две последние пары (11-я, 12-я) не доходят до грудины и очень изменчивы по длине (свободные ребра).
К ребрам прикреплены дыхательные мышцы и диафрагма. При вдохе ребра удаляются передними концами от позвоночника вперед и поднимаются кверху.
Плечевой пояс
Плечевой пояс состоит из двух пар костей — лопаток и ключиц. Кости и суставы плечевого пояса дают руке опору и прочно связывают ее с туловищем.
Тазовый пояс образован тремя парами костей: седалищными, лобковыми и подвздошными. Кости таза выдерживают всю тяжесть туловища.
Скелет верхних конечностей образован: плечевой костью, лучевой и локтевой костями предплечья, восемью мелкими косточками запястья, пятью тонкими пястными костями и фалангами пальцев. Каждый палец имеет по три фаланги, кроме большого, у которого их только две.
Скелет нижних конечностей состоит из бедренной кости (бедро), большой и малой берцовых костей (в голени), 7 костей предплюсны (в области лодыжек и пятки), 5 костей плюсны (в передней части стопы) и 14 фаланг мальцев.
Череп
Череп имеет два отдела: мозговой и лицевой. Мозговой череп защищает головной мозг. Костные пластинки, из которых он состоит, отличаются большой прочностью. Черепную коробку образуют следующие кости: лобная, две височные, затылочная, две верхнечелюстные, две скуловые, две носовые, сошник, две слезные, подъязычная кость, небная. Единственно подвижная кость черепа — нижняя челюсть.
Некоторые кости черепа пронизаны пазухами, содержащими воздух (челюстные, лобные, пазухи основной и решетчатой кости).
Это уменьшает общий вес черепа. С позвоночником он соединяется двумя затылочными мыщелками.
Соединения костей
Соединения между костями черепа неподвижны и прочны благодаря плотному вхождению зубцов одной кости в выемки другой. Эти соединения называют швами. Напротив, суставы — соединения подвижные. Например, сустав между бедренной костью и костями таза, между плечевой костью и лопаткой напоминают по форме шаровой шарнир. Их называют шаровыми суставами. Такая форма делает совершенно свободными движения вперед и назад, достаточно широкие движения в стороны, вращение внутрь и наружу.
В каждом суставе имеются три основных элемента : суставные поверхности, суставная сумка и суставная полость. Суставные поверхности покрыты хрящом. Суставная капсула (сумка) натянута между сочленяющимися костями; она прикрепляется по краям суставных поверхностей и переходит в надкостницу. В суставной сумке различают два слоя: наружный — фиброзный и внугренний — синовиальный. Суставная поверхность щелсвидной формы и находится в суставной сумке. В полости сустава находится небольшое количество синовиальной (межсуставной) жидкости, которая смазывает суставные хрящи, благодаря чему уменьшается трение в суставах при движении.
По форме суставы делятся на шаровидные, эллипсовидные, седловидные, блоковидные, плоские и др. В зависимости от суставных поверхностей в одних суставах возможны движения вокруг одной оси (одноосные суставы), в других — вокруг двух (двуосные суставы), в третьих — вокруг трех осей (трехосные суставы). К одноосным относятся блоковидные и цилиндрические. Например, коленный сустав по форме блоковидно-вращательный, а голеностопный — блоковидный. Сустав называется простым, если он образован двумя костями, например плечевой, и сложным, если его образуют три кости и больше.
Скелет выполняет не только опорно-двигательную функцию, но и принимает участие в обмене веществ: он активно участвует в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Ряд веществ, входящих в состав кости (фосфор, кальций, лимонная кислота), могут вступать в обменные реакции.
Скелет — главное депо кальция и фосфора. Основное соединение минерального компонента костной ткани — фосфат кальция. Помимо основных элементов (кальция, фосфора и магния) в костной ткани содержится целый ряд микроэлементов. Количество их очень незначительно, но, тем не менее, они играют большую роль в качестве биологических катализаторов для гормонов, витаминов и ферментов. В настоящее время известно свыше 30 микроэлементов, содержащихся в костной ткани (медь, стронций, цинк, барий и др.). Содержание микроэлементов в костной ткани колеблется в зависимости от возраста. Постепенно происходит накопление некоторых из них, что является причиной повышения ломкости и хрупкости кости с возрастом. Происходит замена этими микроэлементами ионов кальция в кристаллической решетке, что ведет к утрате механической прочности кости.
Если кальций выводится из организма больше, чем поступаете пищей, развивается заболевание костной системы у детей и взрослых, выражающееся в изменениях и искривлениях скелета у детей и размягчения костей у взрослых. Подобное заболевание может развиваться и при низком всасывании кальция в кишечнике (рахит). Заболевание лечится большими дозами витаминов группы /). Рахит может возникать при избытке в почве, воде и воздухе некоторых микроэлементов. Так, например, избыток в почве бериллия приводит к его избыточному накоплению в костной ткани, к вытеснению кальция и к возникновению «бериллиевого рахита», который не вылечивается витамином D. Избыточное поступление в организм алюминия приводит к образованию в желудке нерастворимых соединений алюминия с фосфатами, вследствие чего в скелет поступает недостаточное количество фосфора.
В норме в костной ткани непрерывно протекают два противоположных процесса — воспроизведение и растворение костного вещества. В раннем возрасте идет как интенсивное костеобра- зование, так и рассасывание со стороны костномозгового канала, поэтому толщина стенок кости в этот период не изменяется. К 12 годам наблюдается преобладание процесса костеобразования и утолщения стенок кости. После периода стабилизации (старше 40 лет) начинает преобладать процесс рассасывания. Стенки кости уменьшаются, они становятся хрупкими и легко подвергаются травмированию. Изменению механических свойств кости способствует также сильная минерализация остеоцитов, развивающаяся по мере накопления минеральных веществ в костной ткани. Таким образом, с возрастом увеличивается содержание минеральных солей и уменьшается содержание количества воды и органических веществ.
У новорожденного внутри кости содержится красный костный мозг, назначение которого — производить красные кровяные тельца (эритроциты). После рождения костный мозг, который находится в полостях костных трубок, утрачивает функцию кроветворения и становится желтым костным мозгом — скоплением внутрикостной жировой ткани. Но во всех плоских (грудина и др.) и в концах длинных костей остается красный костный мозг.
Каждая кость человека представляет собой сложный орган: она занимает определенное положение в теле, имеет свою форму и строение, выполняет свойственную ей функцию. В образовании кости принимают участие все виды тканей, но преобладает костная ткань.
Общая характеристика костей человека
Хрящ покрывает только суставные поверхности кости, снаружи кость покрыта надкостницей, внутри расположен костный мозг. Кость содержит жировую ткань, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы.
Костная ткань обладает высокими механическими качествами, ее прочность можно сравнить с прочностью металла. Химический состав живой кости человека содержит: 50% воды, 12,5% органических веществ белковой природы (оссеин), 21,8% неорганических веществ (главным образом фосфат кальция) и 15,7% жира.
Виды костей по форме разделяют на:
- Трубчатые (длинные - плечевая, бедренная и др.; короткие - фаланги пальцев);
- плоские (лобная, теменная, лопатка и др.);
- губчатые (ребра, позвонки);
- смешанные (клиновидная, скуловая, нижняя челюсть).
Строение костей человека
Основной структурой единицей костной ткани является остеон, который виден в микроскоп при малом увеличении. Каждый остеон включает от 5 до 20 концентрически расположенных костных пластинок. Они напоминают собой вставленные друг в друга цилиндры. Каждая пластинка состоит из межклеточного вещества и клеток (остеобластов, остеоцитов, остеокластов). В центре остеона имеется канал - канал остеона; в нем проходят сосуды. Между соседними остеонами расположены вставочные костные пластинки.
Костную ткань образуют остеобласты , выделяя межклеточное вещество и замуровываясь в нем, они превращаются в остеоциты - клетки отростчатой формы, неспособные к митозу, со слабо выраженными органеллами. Соответственно в сформировавшейся кости содержатся в основном остеоциты, а остеобласты встречаются только в участках роста и регенерации костной ткани.
Наибольшее количество остеобластов находится в надкостнице - тонкой, но плотной соединительно-тканной пластинке, содержащей много кровеносных сосудов, нервных и лимфатических окончаний. Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и питание кости.
Остеокласты содержат большое количество лизосом и способны выделять ферменты, чем можно объяснить растворение ими костного вещества. Эти клетки принимают участие в разрушении кости. При патологических состояниях в костной ткани количество их резко увеличивается.
Остеокласты имеют значение и в процессе развития кости: в процессе построения окончательной формы кости они разрушают обызвествленный хрящ и даже новообразованную кость, «подправляя» ее первичную форму.
Структура кости: компактное и губчатое вещество
На распиле, шлифах кости различают две ее структуры - компактное вещество (костные пластинки расположены плотно и упорядоченно), расположенное поверхностно, и губчатое вещество (костные элементы расположены рыхло), лежащее внутри кости.
Такое строение костей в полной мере соответствует основному принципу строительной механики - при наименьшей затрате материала и большой легкости обеспечить максимальную прочность сооружения. Это подтверждается и тем, что расположение трубчатых систем и основных костных балок соответствует направлению действия силы сжатия, растяжения и скручивания.
Структура костей представляет собой динамическую реактивную систему, изменяющуюся в течение всей жизни человека. Известно, что у людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, компактный слой кости достигает относительно большого развития. В зависимости от изменения нагрузки на отдельные части тела могут изменяться расположение костных балок и структура кости в целом.
Соединение костей человека
Все соединения костей можно разделить на две группы:
- Непрерывные соединения , более ранние по развитию в филогенезе, неподвижные или малоподвижные по функции;
- прерывные соединения , более поздние по развитию и более подвижные по функции.
Между этими формами существует переходная - от непрерывных к прерывным или наоборот - полусустав .
Непрерывное соединение костей осуществляется посредством соединительной ткани, хрящей и костной ткани (кости собственно черепа). Прерывное соединение костей, или сустав, является более молодым образованием соединения костей. Все суставы имеют общий план строения, включающий суставную полость, суставную сумку и суставные поверхности.
Суставная полость выделяется условно, так как в норме между суставной сумкой и суставными концами костей пустоты не существует, а находится жидкость.
Суставная сумка охватывает суставные поверхности костей, образуя герметическую капсулу. Суставная сумка состоит из двух слоев, наружный слой которой переходит в надкостницу. Внутренний слой выделяет в полость сустава жидкость, играющую роль смазки, обеспечивая свободное скольжение суставных поверхностей.
Виды суставов
Суставные поверхности сочленяющихся костей покрыты суставным хрящом. Гладкая поверхность суставных хрящей способствует движению в суставах. Суставные поверхности по форме и величине очень разнообразны, их принято сравнивать с геометрическими фигурами. Отсюда и название суставов по форме : шаровидные (плечевой), эллипсовидные (луче-запястный), цилиндрические (луче-локтевой) и др.
Так как движения сочленяющихся звеньев совершаются вокруг одной, двух или многих осей, суставы принято также делить по количеству осей вращения на многоосные (шаровидный), двуосные (эллипсовидный, седловидный) и одноосные (цилиндрический, блоковидный).
В зависимости от количества сочленяющихся костей суставы делятся на простые, в которых соединяется две кости, и сложные, в которых сочленяется больше двух костей.
Скелет. Скелет человека образован отдельными костями, соединенными между собой с помощью связок и суставных сумок. В скелете человека насчитывается более 200 костей. Они образуют позвоночный столб, грудную клетку, скелет головы - череп, верхние конечности с плечевым поясом и нижние конечности с тазовым поясом. Скелет выполняет опорную и защитную функцию. Кости, как рычаги, приводятся в движение прикрепленными к ним мышцами под влиянием нервных импульсов, что и обеспечивает общую двигательную функцию. Хрящи образуют внутрисуставные мениски, диски между позвонками, передние концы ребер, полукольца трахеи, некоторые хрящи гортани, ушные раковины.
Классификация костей. Кости отличаются друг от друга по форме и строению. Выделяют кости трубчатые, плоские, смешанные и воздухоносные. Среди трубчатых различают длинные (плечевая, бедренная, кости предплечья, голени) и короткие (кости пястья, плюсны, фаланги пальцев). Губчатые кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества. Плоские кости участвуют в образовании полостей, поясов конечностей и выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина). Смешанные кости имеют сложную форму и состоит из нескольких частей имеющих разное происхождение. К смешанным костям относятся позвонки, кости основания черепа.
Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой, и заполненную воздухом. Таковы, например, некоторые части черепа: лобная, клиновидная, верхняя челюсть и некоторые другие. Смешанные кости - височные и кости основания черепа. Они включают элементы коротких и плоских костей. Форма костей зависит от выполняемых функций. Например, кости черепа и таза служат поддержкой и защитой для мягких тканей и органов, длинные кости конечностей участвуют в движении. В скелете сосредоточены минеральные соли (кальция, железа, фосфора).
Строение кости. Кость состоит из плотного компактного и губчатого вещества. Тело длинных костей образовано компактным веществом, которое тонким слоем простирается и на концы костей. Под слоем компактного вещества в коротких и плоских костях, а также на концах длинных костей находится губчатое вещество. Оно состоит из костных пластинок, расположенных в направлении действия силы давления и растяжения. Губчатое вещество и трубчатая форма длинных костей придают им прочность и уменьшают массу. Полость между перегородками губчатого вещества заполнена красным костным мозгом - тканью, образующей клетки крови. Полости трубчатых костей у новорожденных также заполнены красным костным мозгом, который с возрастом заменяется желтым, утрачивающим функцию кроветворения.
Сверху кость покрыта надкостницей- соединительнотканной пластинкой, сросшейся с костным веществом. Внутренний ее слой состоит из делящихся клеток - остеобластов, которые образуют костное вещество; следовательно, за счет надкостницы кость растет в толщину, а при переломе за счет нее кость восстанавливается. Внутренний слой надкостницы пронизан кровеносными сосудами и нервными волокнами, которые входят в толщу кости через отверстия; наружный слой состоит из соединительной ткани и выполняет защитную функцию. В молодом возрасте между концами и телом длинных костей сохраняются хрящевые прослойки. Их клетки способны размножаться, за счет чего кость растет в длину. Полное окостенение наступает к 20-25 годам.
В состав кости входит органическое вещество - оссеин, придающий ей эластичность и упругость; твердость кость приобретает благодаря накоплению в ней минеральных веществ (соединения кальция, фосфора). В костях детей больше органических веществ, поэтому они очень упруги, поддаются искривлению и менее ломки. У взрослого человека на две трети минеральных веществ приходится одна треть органических. К старости из-за преобладания минеральных солей кости становятся хрупкими и чаще подвержены переломам.
Соединение костей. Поверхность костей имеет разнообразные борозды, вырезки, бугры и бугорки, к которым прикрепляются сухожилия и мышцы. Имеются также отверстия, через которое проходят сосуды и нервы. Кости в скелете образуют различные виды соединений. В зависимости от выполняемых функций различают неподвижные, полуподвижные (непрерывные) и подвижные (прерывистые) соединения костей. Неподвижные соединения образуются с помощью швов (кости черепа) и срастания отдельных костей (крестец). Полуподвижные достигаются с помощью хрящей (тела позвонков), подвижные - благодаря суставам (так соединяются кости скелета конечностей).
У большинства суставов конец одной кости выпуклый - суставная головка, а конец другой - вогнутый - суставная впадина, в которую входит соответствующая ей по форме суставная головка. Суставные поверхности покрыты слоем блестящего гладкого хряща, который уменьшает трение при движении. Концы костей заключены в суставную сумку, состоящую из волокнистой ткани с переплетающимися связками, придающими ей прочность. Сумка охватывает сочленяющиеся кости и прирастает к надкостнице, герметически замыкая безвоздушную суставную полость. Внутренняя поверхность сумки выстлана оболочкой, которая выделяет вязкую жидкость, способствующую скольжению суставных поверхностей и уменьшению трения.
Части скелета. Скелет человека подразделяется на скелет туловища, скелет головы, скелет конечностей и их поясов.
Скелет туловища включает позвоночник и кости грудной клетки. Позвоночный столб - опора туловища, он состоит из 33-34 позвонков и делится на отделы: шейный (7 позвонков), грудной (12), поясничный (5), крестцовый (5), копчиковый (4-5). Позвоночный столб имеет четыре изгиба: два из них (шейный и поясничный) обращены выпуклостью вперед и два (грудной и крестцовый) - назад. Каждый позвонок состоит из тела, дуги и отходящих от нее семи отростков: одного остистого, двух поперечных и двух пар суставных. Остистый отросток обращен кзади, к нему прикрепляются связки и мышцы спины; с поперечными отростками соединяются ребра, а суставные отростки служат для сочленения позвонков между собой. Между телом позвонка и дугой находится отверстие; при наложении позвонков друг на друга эти отверстия образуют позвоночный канал, в котором залегает спинной мозг.
Два первых шейных позвонка обеспечивают повороты головы. Первый позвонок, сочлененный с черепом, имеет вид кольца, второй снабжен зубовидным отростком, который входит в углубление кольца первого. Наиболее массивные позвонки находятся в поясничном отделе, который выдерживает наибольшую тяжесть тела. Позвонки крестцового отдела срастаются в массивную кость - крестец, имеющий форму пирамиды, вершиной обращенной вниз. Копчиковые позвонки недоразвиты и представляют рудимент хвоста животных предков человека.
Грудная клетка имеет вид усеченного конуса и сплюснута в передне-заднем направлении. Она образована двенадцатью парами ребер, грудными позвонками и грудиной. Верхние семь пар ребер соединяются с помощью хрящей с грудиной, их называют истинными; следующие пять пар ребер называют ложными, из них восьмая, девятая и десятая пары соединяются с хрящом вышележащего ребра, образуя дугу, а одиннадцатая и двенадцатая пары хрящей не имеют, передние концы их свободны. Грудина представляет собой плоскую кость, состоящую из рукоятки, тела и мечевидного отростка; расположена по средней линии груди.
Скелет черепа состоит из парных и непарных костей. Большинство костей черепа плоские, соединены друг с другом швами. Некоторые кости имеют полости, заполненные воздухом, и образуют пазухи. В черепе различают мозговой и лицевой отделы. Мозговой отдел состоит из восьми костей: четыре из них непарные - затылочная, клиновидная, решетчатая, лобная и две парные - теменные и височные. Затылочная кость образует заднюю стенку черепа и его основание, имеет большое затылочное отверстие, через которое спинной мозг соединяется с головным. В центре основания черепа помещается клиновидная, или основная, кость. Лобная кость лежит впереди теменных и входит в состав крыши черепа. Для нее характерны лобные бугры и надбровные дуги. Решетчатая кость построена из тонких костных пластинок, между которыми находятся воздухоносные полости. Височные кости занимают передне-боковые стороны мозгового черепа. Теменные кости образуют середину крыши черепа. На их наружных поверхностях имеются выступы - теменные бугры.
Лицевой отдел формируют верхняя челюсть, образованная двумя сросшимися верхнечелюстными костями, носовые кости, сошник - непарная кость, участвующая в образовании перегородки носа, слезные кости, ску-ловые и нёбные. В этот отдел входит также непарная нижняя челюсть - единственная подвижно сочленяющаяся с помощью суставов кость черепа. Спереди на ее поверхности выделяется подбородочный выступ, свойственный только человеку.
Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса и свободных конечностей рук. Плечевой пояс образован парными костями - лопаткой и ключицей. Лопатка - плоская кость треугольной формы, сочленяющаяся с плечевой костью и ключицей. Ключица одним концом соединяется с грудиной, другим - с лопаткой. Скелет верхней конечности состоит из плеча, предплечья и кисти. Плечо образовано одной трубчатой плечевой костью. Предплечье имеет две кости - локтевую и лучевую. Кости предплечья вместе с плечевой составляют сложный локтевой сустав, а с костями запястья - лучезапястный сустав. Кисть включает восемь небольших косточек запястья, расположенных в два ряда, пять косточек пястья, образующих ладонь, и четырнадцать фаланг пальцев, из которых большой палец имеет две фаланги, а остальные - по три. У человека большой палец противопоставлен остальным четырем.
Скелет нижних конечностей делится на скелет тазового пояса и скелет свободных конечностей - ног. Тазовый пояс включает парные тазовые кости, каждая из которых состоит из трех сросшихся костей: подвздошной, седалищной, лобковой. Тазовый пояс вместе с крестцом образует таз, защищающий внутренние органы брюшной полости. Скелет нижней конечности включает бедро, голень и стопу. Бедро представлено длинной трубчатой бедренной костью. Ее головка в верхней части входит в углубление тазовой кости, образуя трехосный тазобедренный сустав - более прочный, но менее подвижный, чем плечевой. Голень включает большую и малую берцовые кости. В стопе различают предплюсну, состоящую из семи костей (наиболее крупные из них пяточная и таранная), плюсну, образованную пятью костями, и фаланги пальцев. Большой палец имеет две фаланги, остальные - по три. Кости голени соединяются с костями плюсны голеностопным суставом. В связи с прямохождением стопа человека приобрела сводчатую форму, что придает ей свойства рессоры и обеспечивает пружинистую походку.