Учение о костях (остеология)

В состав скелета входит около 200 костей самой разнообразной формы и величины. Несмотря на свою крепость, кости обнаруживают высокую степень пластичности: в течение всей жизни они растут и перестраиваются в зависимости от функциональной нагрузки. От бездействия костная ткань рассасывается (например, ячеистые отростки челюстей при выпадении зубов). Наоборот, при усиленной работе происходит отложение новых слоев костного вещества, что ведет к образованию на поверхности костей гребней, бугров, линий и других элементов рельефа.

Рис. 23. Скелет человека спереди

Рис. 24. Скелет человека сбоку

Рис. 25. Скелет человека сзади

Форма костей. По форме различают кости длинные, короткие, плоские и смешанные. Форма каждой отдельной кости обусловлена функциональным назначением последней.

Длинные трубчатые кости конечностей представляют собой костные рычаги для мышц. Их длина соответствует тому большому размаху движений, которым характеризуется работа рук и ног. Своей длиной кости определяют не только длину конечностей, но и высоту тела, а также его пропорции. В каждой длинной трубчатой кости можно различать среднюю часть - тело и два конца. Последние, чаще всего расширенные, несут суставные площадки, участвующие в образовании суставов.

Короткие кости имеют преимущественно кубическую форму, причем все их размеры - поперечный, продольный и вертикальный - приблизительно равны. Короткие кости, обладающие особой прочностью, расположены преимущественно в тех отделах скелета, которые нагружены тяжестью тела. Короткие кости встречаются в позвоночнике, предплюсне и в запястье.

Плоские, или широкие, кости характеризуются большими поперечными и продольными размерами. Они обычно дают начало большому количеству мышц и образуют в отдельных областях защитные вместилища для внутренних органов. Таковы, например, лопатка, тазовые кости, грудина, а также кости черепа.

Смешанными называются кости, которые имеют отдельные признаки длинных, коротких и широких костей. Их форма не поддается более точному определению и ее нельзя сравнить с каким-либо геометрическим телом. Сюда можно отнести, например, основную кость черепа, ребра и другие.

Химический состав и физические свойства костей. В состав свежей кости входят: 50% воды, 15,75% жира, прочих органических веществ - 12,4% и неорганических веществ - 21,85%. Органическое вещество кости представляет собой оссеин, дающий при вываривании костей клей. В состав неорганических веществ входят главным образом фосфорнокислые и углекислые соли кальция. Если поместить кость в раствор кислоты, то минеральное неорганическое вещество перейдет в раствор. Этот процесс (декальцинация) делает кость настолько мягкой и эластичной, что ее можно, например, связать в узел, а если узел развязать, кость вновь принимает прежнюю форму. Следовательно, неорганический состав придает костям крепость, которой они лишаются в результате декальцинации.

Можно, наоборот, удалить из кости органическое вещество прокаливанием ее на огне (кальцинация). Полученный в результате кальцинации минеральный остаток, сохраняющий форму кости, очень хрупок и легко рассыпается. Следовательно, органические вещества придают костям эластичность. Таким образом, ценные физические свойства кости - твердость и упругость - приобретаются ею в результате соединения двух веществ - органического и неорганического, наделенных каждое в отдельности разными физическими свойствами. Процентное содержание органических и неорганических веществ в кости подвершено, однако, значительным колебаниям. В костях, несущих большую нагрузку, неорганических веществ больше. Так, например, кости нижних конечностей богаче этими веществами, чем кости верхних конечностей. Особенно изменяется химический состав костей с возрастом. Кости детей очень эластичны, неорганических веществ в них еще мало. Совершенно другими физическими свойствами обладают кости стариков. Содержание минеральных веществ в них сильно увеличивается, кости, теряя упругость, становятся более хрупкими.

Свежая человеческая кость выдерживает давление в 15 кг на мм² поперечного сечения, тогда как, например, кирпич может выдержать только 0,5 кг. Кость обнаруживает крепость на сжатие, более чем в два раза превышающую крепость свинца. Крепость кости на растяжение равна в среднем 10 кг на мм² поперечника, приближаясь к крепости чугуна. Для того чтобы раздробить бедренную кость сжатием, необходимо нагрузить ее тяжестью в 3 тысячи кг, а для большой берцовой кости для этого же понадобится тяжесть не менее 4 тысяч кг.

Строение и архитектура костей. Уже при рассмотрении невооруженным глазом распила трубчатой кости видно, что костное вещество имеет либо плотное, либо рыхлое строение. Плотная костная ткань образует наружный слой кости, особенно развитый в области ее тела. Рыхлая, или губчатая, костная ткань лежит внутри кости и хорошо заметна в области ее концов, а также в коротких и некоторых плоских костях (грудине). Крупные полости трубчатых костей и мелкие - губчатых заполнены костным мозгом.

Рис. 26. Архитектура губчатого вещества костей

Снаружи все кости покрыты плотной соединительной тканью - надкостницей, имеющей большое значение для нормального развития кости. Надкостница несет к кости кровеносные сосуды и нервы - следовательно, осуществляет ее питание и чувствительность. Кроме того, надкостница наделена костеобразующей функцией, в ней откладываются все новые и новые слои молодых костных клеток, чем обусловливается рост костей в толщину.

Основной принцип построения костной ткани заключается в придании кости наибольшей крепости при наименьшей затрате костного материала. Это достигается тем, что отдельные части костей, а иногда даже целые кости строятся не из компактного, а из губчатого костного вещества. Пластинки этого вещества располагаются по определенной системе: по линиям наибольшего Ц сжатия и растяжения.

Известно, что полый металлический стержень крепче, чем сплошной. Но помимо крепости строение кости преследует еще, как мы сказали, и цель экономии. Если бы кости были построены исключительно из плотного вещества, то при движениях тратилось бы непроизводительно много мышечной силы на преодоление их собственной тяжести.

Перекладины губчатого костного вещества (траектории) пересекают друг друга под углом в 90°, а длинную ось кости - под углом в 45°. Костные пластинки двух соседних костей, составляя как бы продолжение друг друга, прерываются только в суставах. Так, например, пластинки губчатого вещества безыменных костей в области вертлужных впадин имеют то же направление, что и пластинки верхнего конца бедренных костей, образуя с ними единую систему, противодействующую сжатию. Указанные костные структуры обнаруживают большую пластичность. Под влиянием изменяющихся внешних условий (нагрузка, питание и др.) они перестраиваются. Внешняя среда действует прежде всего на живые элементы костей - на костные клетки, а изменение последних в свою очередь обусловливает перестройку плотных составных частей костей. Среди условий, действующих на скелет, первое место занимают работа мышц и давление тяжести.

Рост кости в длину происходит не во всех ее отделах, а только в так называемых зонах роста, располагающихся между телом кости и обоими ее концами. В этих местах лежат прослойки хряща, как бы разделяющие длинную кость на три части.

Пока рост костей в длину продолжается, эти хрящи, откладывая слой за слоем новые костные клетки, отодвигают концы костей вверх и вниз. С прекращением роста костей в длину, наступающим в возрасте около 25 лет, зоны роста окостеневают и почти не оставляют после себя никакого следа. Длинные кости взрослых монолитны, и лишь в редких случаях на месте бывшего хряща остается тонкая линия плотного костного вещества, заметная только на распилах.

Рост костей в толщину совершается главным образом со стороны надкостницы. Кроме того, костеобразовательный процесс протекает и со стороны костномозговой полости, где на месте первичной хрящевой закладки появляются пластинки костного вещества. Дальнейшие изменения кости происходят не только за счет ее новообразования, но сопровождаются также рассасыванием костного вещества со стороны костномозговой полости. В зависимости от интенсивности каждого из этих процессов - созидания и разрушения - мы имеем неодинаковую мощность компактного костного вещества в различные периоды жизни организма. Это особенно бросается в глаза при рассмотрении скелета старых людей, у которых преобладание процессов рассасывания приводит к резкому истончению компактного костного вещества всех элементов скелета.