Общая остеология

В состав скелета человека входит более 200 костей, из которых 36 - 40 непарные, а остальные парные. Кости составляют 1/5 - 1/7 веса тела. Каждая из входящих в состав скелета костей представляет собой орган, построенный из костной, хрящевой, соединительной ткани и снабженный кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Кости имеют определенную, присущую им форму, величину, строение и находятся в скелете в связи с другими костями.

Классификация костей. По форме, функции и развитию кости делятся на три группы: 1) трубчатые (длинные и короткие); 2) губчатые (длинные, короткие, плоские и сесамовидные); 3) смешанные (кости основания черепа).

Трубчатые кости построены из компактного и губчатого вещества. Они входят в состав скелета конечностей, играя роль рычагов в отделах тела, где преобладают движения с большим размахом. Трубчатые кости делятся на длинные - плечевая кость, кости предплечья, бедренная кость, кости голени и короткие - кости пясти, плюсна, фаланги. Трубчатые кости характеризуются наличием средней части - диафиза, diaphysis, содержащего полость, и двух расширенных концов - эпифизов, epiphysis. Один из эпифизов располагается ближе к туловищу - проксимальный, другой находится дальше от него - дисталъный. Участок трубчатой кости, расположенный между диафизом и эпифизом, носит название метафиза, metaphysis. Отростки кости, служащие для прикрепления мышц, называются апофизами, apophysis. Трубчатые кости имеют эндохондральные очаги окостенения в диафизе и в обоих эпифизах (в длинных трубчатых костях) или в одном из эпифизов (в коротких трубчатых костях).

Губчатые кости построены в основном из губчатого вещества и тонкого слоя компактного, расположенного по периферии. Среди губчатых костей различают длинные (ребра, грудина), короткие (позвонки, кости запястья, предплюсна) и плоские (кости черепа, кости поясов). Губчатые кости находятся в тех отделах скелета, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору и при небольшом размахе движений. К губчатым костям относятся и сесамовидные кости (коленная чашка, гороховидная кость, сесамовидные кости пальцев кисти и стопы). Они развиваются эндохондрально в толще сухожилий мышц, расположены около суставов, но с костями скелета непосредственно не связаны.

К смешанным костям относятся кости основания черепа, которые сливаются из нескольких частей, имеющих разную функцию, строение и развитие.

Рельеф костей характеризуется наличием шероховатостей, борозд, отверстий, бугорков, отростков, ямочек, каналов. Шероховатости и отростки являются результатом прикрепления к костям мышц и связок. Чем сильнее развита мускулатура, тем лучше выражены отростки и шероховатости. В случае прикрепления мышц посредством сухожилия на костях образуются бугры и бугорки, а в случае прикрепления мышечными пучками остается след в виде ямок или плоских поверхностей. Каналы и борозды являются отпечатком от сухожилий, сосудов, нервов. Отверстия, находящиеся на поверхности кости, являются местом выхода сосудов, питающих кость.

Форма костей зависит от биомеханических условий: тяги мышц, нагрузки сил тяжести, движения и т. д. Существуют индивидуальные различия в форме костей.

Кости скелета подразделяются на кости черепа, кости туловища, кости нижней и верхней конечностей. Скелет как верхней, так и нижней конечности состоит из костей пояса и костей свободного отдела конечности.

Химический состав костей. В состав свежей кости взрослого человека входят вода, органические и неорганические вещества: воды 50%, жира 15,75%, прочих органических веществ 12,4%, неорганических веществ 21,85%.

Органическое вещество костей - оссеин - придает им эластичность и обусловливает их форму. Он растворяется при кипячении в воде, образуя клей. Неорганическое вещество костей представлено главным образом солями кальция (87%), углекислого кальция (10%), фосфорнокислого магния (2%), фтористого кальция, углекислого и хлористого натрия (1%). Эти соли образуют в костях сложные соединения, состоящие из субмикроскопических кристаллов типа гидрооксиапатита. Обезжиренные и высушенные кости содержат приблизительно 2/3 неорганических и 1/3 органических веществ. Кроме того, в составе коетей имеются витамины A, D и С.

Сочетание органических и неорганических веществ обусловливает прочность и легкость костной ткани. Так, удельный вес костей небольшой - 1,87 (чугуна 7,1 - 7,6, латуни 8,1, свинца 11,3), а прочность превосходит таковую гранита. Упругость кости выше упругости дубового дерева.

Химический состав костей связан с возрастом, функциональной нагрузкой, общим состоянием организма. С увеличением возраста количество органических веществ уменьшается, а неорганических увеличивается. Чем больше нагрузка на кость, тем больше неорганических веществ. Бедренная кость и поясничные позвонки содержат наибольшее количество углекислого кальция. Изменение химического состава костей характерно для ряда заболеваний. Так, значительно уменьшается количество неорганических веществ при рахите, остеомаляции (размягчение костей) и др.

Строение костей. Кость состоит из плотного компактного вещества, substantia compacta, расположенного по периферии, и губчатого, substantia spongiosa, находящегося в центре и представленного массой костных перекладин, расположенных в разных направлениях. Балки губчатого вещества проходят не беспорядочно, а соответствуют линиям сжатия и растяжения, которые действуют на каждом участке кости. Каждая кость имеет строение, наиболее соответствующее тем условиям, в которых она находится. В некоторых смежных костях кривые сжатия (или растяжения), а следовательно, и балки губчатого вещества составляют единую систему (рис. 12).

Рис. 12. Строение бедренной кости на распиле. 1 - эпифиз; 2 - метафиз; 3 - апофиз; 4 - губчатое вещество; 5 - диафиз; 6 - компактное вещество; 7 - костномозговая полость

Толщина компактного слоя в губчатых костях небольшая. Основная масса костей подобной формы представлена губчатым веществом. В трубчатых костях компактное вещество имеет большую толщину в диафизах, а губчатое, наоборот, более выражено в эпифизах. Костномозговой канал, находящийся в толще трубчатых костей, выстлан соединительнотканной оболочкой - эндостом, endosteum.

Ячейки губчатого вещества и костномозговой канал трубчатых костей заполнены костным мозгом. Различают два вида костного мозга: красный, medulla ossium rubra, и желтый, medulla ossium flava. У плодов и новорожденных костный мозг во всех костях красный. С 12-18-летнего возраста красный мозг в диафизах замещается желтым костным мозгом. Красный мозг построен из ретикулярной ткани, в ячейках которой находятся клетки, имеющие отношение к кроветворению и костеобразованию. Желтый мозг содержит жировые включения, придающие ему желтый цвет.

Снаружи кость покрыта надкостницей, а в местах соединения с костями - суставным хрящом.

Надкостница, periosteum, представляет собой соединительнотканное образование, состоящее из двух слоев: внутреннего (росткового, или камбиального) и наружного (волокнистого). Она богата кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами, которые продолжаются в толщу кости. С костью надкостница связана посредством соединительнотканных волокон, проникающих в кость. Надкостница является источником роста кости в толщину и участвует в кровоснабжении кости. За счет надкостницы кость восстанавливается после переломов. В старческом возрасте надкостница становится волокнистой, ее сдособность вырабатывать костное вещество ослабевает. Поэтому переломы костей в старческом возрасте заживают с трудом.

Микроскопически кость состоит из расположенных в определенном порядке костных пластинок. Костные пластинки состоят из коллагеновых волокон, пропитанных основным веществом, и костных клеток. Костные клетки располагаются в костных полостях. От каждой костной полости расходятся во все стороны тонкие канальцы, соединяющиеся с канальцами соседних полостей. В этих канальцах находятся отростки костных клеток, которые анастомозируют между собой. По системе канальцев к костным клеткам доставляются питательные вещества и отводятся продукты обмена. Система костных пластинок, окружающих костный канал, называется остеоном, osteonum. Остеон - структурная единица костной ткани. Направление каналов остеонов соответствует направлению сил натяжения и сил опоры, создающихся в кости при ее функционировании. Помимо каналов остеонов, в кости выделяют прободающие питательные каналы, пронизывающие наружные общие пластинки. Они открываются на поверхности кости под надкостницей. Эти каналы служат для прохождения сосудов из надкостницы внутрь кости (рис. 13).

Рис. 13. Строение кости (схема). 1 - губчатое вещество; 2 - канал остеона; 3 - перекладина губчатого вещества; 4 - вставочные костные пластинки; 5 - ячейки губчатого вещества; 6 - компактное вещество; 7 - прободающие питательные каналы; 8 - надкостница; 9 - общие наружные костные пластинки; 10 - остеоны; 11 - костные пластинки остеона

Костные пластинки делятся на пластинки остеона, концентрически расположенные вокруг костных каналов остеона, вставочные, расположенные между остеонами, и общие (наружные и внутренние), охватывающие кость с наружной поверхности и по поверхности мозговой полости.

Кость представляет собой ткань, внешнее и внутреннее строение которой подвергается изменению и обновлению на протяжении всей жизни человека. Это осуществляется за счет ведущих к перестройке кости взаимосвязанных процессов разрушения и созидания, характерных для живой кости. Перестройка костной ткани дает возможность кости приспосабливаться к изменяющимся условиям функции и обеспечивает высокую пластичность и реактивность скелета.

Перестройка костей происходит на протяжении всей жизни человека. Наиболее интенсивно она протекает в первые 2 года постнатального периода, в 8-10 лет и в период полового созревания. Условия жизни ребенка, перенесенные заболевания, конституциональные особенности его организма влияют на развитие скелета. Большую роль в формировании костей растущего организма играют физические упражнения, труд и связанные с ними механические факторы. Занятия спортом, физический труд ведут к усилению перестройки кости и более продолжительному периоду ее роста. Процессы образования и разрушения костного вещества регулируются нервной и эндокринной системой. При нарушении их функции возможны расстройства развития и роста костей вплоть до образования уродств. Профессиональная и спортивная нагрузка оказывает влияние на особенности строения костей. Кости, испытывающие большую нагрузку, претерпевают перестройку, ведущую к утолщению компактного слоя.

Кровоснабжение и иннервация костей. Кровоснабжение костей осуществляется из ближайших артерий. В надкостнице сосуды образуют сеть, тонкие артериальные ветви которой проникают через питательные отверстия кости, проходят в питательных каналах, каналах остеонов, достигая капиллярной сети костного мозга. Капилляры костного мозга продолжаются в широкие синусы, от которых берут начало венозные сосуды кости.

В иннервации костей принимают участие ветви ближайших нервов, образующие в надкостнице сплетения. Одна часть волокон этого сплетения заканчивается в надкостнице, другая, сопровождая кровеносные сосуды, проходит через питательные каналы, каналы остеонов и достигает костного мозга.