Строение и форма костей скелета

2 Строение и форма костей скелета

Сочетание необходимых механических качеств кости — одновременно гибкости и механической прочности — обеспечивается ее составом. Кость на 2/3 состоит из неорганического вещества (солей кальция) и на 1/3 — из органического вещества (белка оссеина). Соли кальция придают кости высокую твердость, а оссеин обеспечивает значительную эластичность.

В строении кости выделяют надкостницу (периост), компактное вещество, губчатое вещество и костный мозг.

Надкостница покрывает всю наружную поверхность кости, кроме сустава. Ее пронизывает множество тонких кровеносных сосудов и нервных волокон, по костным канальцам проникающих в глубь кости, за счет чего обеспечивается ее кровоснабжение и иннервация. По своему строению надкостница представляет собой тонкую пластину из соединительной ткани, ее наружный слой состоит из плотных фиброзных волокон, а внутренний — из волокнистой и рыхлой соединительной ткани, в которой залегают остеобласты — костеобразующие клетки. Внутренний слой надкостницы называется камбиальным, он отвечает за рост кости в толщину; остеобласты камбиального слоя обеспечивают также восстановление кости после переломов.

Компактное вещество, состоящее из костных пластинок, плотным слоем покрывает периферию кости. Часть костных пластинок, составляющих компактное вещество, образует собственно структурную единицу кости — остеон.

Остеон — цилиндрическое образование, состоящее из нескольких слоев костных пластинок цилиндрической формы, как бы вставленных друг в друга и окружающих центральный канал, в котором проходят нервы и кровеносные сосуды. Промежутки между остеонами занимают вставочные пластинки; снаружи и изнутри остеоны и вставочные пластинки покрыты окружающими пластинками. Остеоны располагаются в соответствии с нагрузками, действующими на данную кость.

Губчатое вещество кости, расположенное под компактным, отличается пористой структурой. Оно образовано костными перекладинами (трабекулами), которые, в свою очередь, также состоят из костных пластинок, ориентированных в соответствии с направлением действующих на кость нагрузок.

Костный мозг обеспечивает функционирование кости как органа. Различают желтый и красный костный мозг.

Желтый костный мозг расположен в костно-мозговой полости и состоит в основном из жировых клеток (именно они определяют его цвет).

Красный костный мозг, расположенный в губчатом веществе кости, — орган костеобразования и кроветворения. Он состоит из ретикулярной ткани и густо пронизан кровеносными сосудами. По этим сосудам клетки крови, созревающие в кроветворных элементах (стволовых клетках) красного костного мозга, попадают в общий кровоток организма. В петлях ретикулярной ткани, помимо стволовых клеток, располагаются также клетки, образующие и разрушающие кость, — остеобласты и остеокласты.

По форме все многообразие костей скелета разделяется на четыре группы: выделяют трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости. Неодинаковая роль этих костей в скелете обуславливает и различия в их внутреннем строении.

Трубчатые кости отличаются наличием более или менее вытянутой цилиндрической средней части — диафиза, или тела кости. Диафиз состоит из компактного вещества, окружающего внутреннюю костно-мозговую полость, содержащую желтый костный мозг. Различают длинные и короткие трубчатые кости: к длинным костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени, а к коротким — фаланги пальцев, а также кости пясти и плюсны. Диафиз длинных трубчатых костей с обеих сторон оканчивается эпифизом, который заполнен губчатым веществом, содержащим красный костный мозг. Между собой эпифиз и диафиз разделяются метафизом.

Губчатые кости, состоящие из губчатого вещества, также разделяют на длинные и короткие. К длинным губчатым костям относятся кости грудной клетки — ребра и грудина, а к коротким — позвонки, кости запястья, предплюсны, а также сесамовидные кости (расположенные в сухожилиях мышц рядом с суставами). От трубчатых костей губчатые отличаются отсутствием костно-мозговой полости; снаружи губчатые кости покрыты тонким слоем компактного вещества.

К плоским костям относятся кости лопатки, тазовая кость, кости крышки черепа. Плоские кости по строению сходны с губчатыми (также состоят из губчатого вещества, снаружи покрытого компактным веществом) и отличаются от последних формой.

Помимо перечисленных, в скелете выделяются также смешанные кости, которые состоят из частей, различных по своим функциям, форме и происхождению. Смешанные кости встречаются среди костей основания черепа.

3 Позвоночный столб

Позвоночный столб (рис. 3, 4) — настоящая основа скелета, опора всего организма. Конструкция позвоночного столба позволяет ему, сохраняя гибкость и подвижность, выдерживать ту же нагрузку, которую может выдержать в 18 раз более толстый бетонный столб.

Позвоночный столб отвечает за сохранение осанки, служит опорой для тканей и органов, а также принимает участие в формировании стенок грудной полости, таза и брюшной полости. Каждый из позвонков, составляющих позвоночный столб, имеет внутри сквозное позвоночное отверстие (рис. 8). В позвоночном столбе позвоночные отверстия составляют позвоночный канал (рис. 3), содержащий спинной мозг, который таким образом надежно защищен от внешних воздействий.

Во фронтальной проекции позвоночника явственно выделяются два участка, отличающиеся более широкими позвонками. В целом масса и размеры позвонков увеличиваются по направлению от верхних к нижним: это необходимо, чтобы компенсировать возрастающую нагрузку, которую несут нижние позвонки.

Помимо утолщения позвонков, необходимую степень прочности и упругости позвоночнику обеспечивают несколько его изгибов, лежащих в сагиттальной плоскости. Четыре разнонаправленных изгиба, чередующиеся в позвоночнике, расположены парами: изгибу, обращенному вперед (лордозу), соответствует изгиб, обращенный назад (кифоз). Таким образом, шейному и поясничному лордозам отвечают грудной и крестцовый кифозы (рис. 3). Благодаря такой конструкции позвоночник работает подобно пружине, распределяя нагрузку равномерно по всей своей длине.

Рис. 3. Позвоночный столб (вид справа):

1 — шейный лордоз;
2 — грудной кифоз;
3 — поясничный лордоз;
4 — крестцовый кифоз;
5 — выступающий позвонок;
6 — позвоночный канал;
7 — остистые отростки;
8 — тело позвонка;
9 — межпозвоночные отверстия;
10 — крестцовый канал

Рис. 4. Позвоночный столб (вид спереди):

1 — шейные позвонки;
2 — грудные позвонки;
3 — поясничные позвонки;
4 — крестцовые позвонки;
5 — атлант;
6 — поперечные отростки;
7 — копчик

Всего в позвоночном столбе 32–34 позвонка, разделенных межпозвоночными дисками и несколько различающихся своим устройством.

В строении отдельного позвонка выделяют тело позвонка и дугу позвонка, которая замыкает позвоночное отверстие. На дуге позвонка расположены отростки различной формы и назначения: парные верхние и нижние суставные отростки, парные поперечные и один остистый отросток, выступающий от дуги позвонка назад. Основание дуги имеет так называемые позвоночные вырезки — верхнюю и нижнюю. Межпозвонковые отверстия, образованные вырезками двух соседних позвонков, открывают доступ к позвоночному каналу слева и справа (рис. 3, 5, 7, 8, 9).

В соответствии с расположением и особенностями строения в позвоночном столбе различают пять видов позвонков: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 3–5 копчиковых (рис. 4).

Шейный позвонок отличается от других тем, что имеет отверстия в поперечных отростках. Позвоночное отверстие, образованное дугой шейного позвонка, большое, почти треугольной формы. Тело шейного позвонка (за исключением I шейного позвонка, который тела не имеет) сравнительно небольшое, овальной формы и вытянуто в поперечном направлении.

У I шейного позвонка, или атланта (рис. 5), тело отсутствует; его латеральные массы соединены двумя дугами — передней и задней. Верхняя и нижняя плоскости латеральных масс имеют суставные поверхности (верхнюю и нижнюю), посредством которых I шейный позвонок соединяется соответственно с черепом и II шейным позвонком.

Рис. 5. I шейный позвонок (атлант)

А — вид сверху; Б — вид снизу:
1 — задняя дуга;
2 — позвоночное отверстие;
3 — поперечный отросток;
4 — отверстие поперечного отростка;
5 — реберный отросток;
6 — латеральные массы;
7 — верхняя суставная ямка атланта;
8 — ямка зуба;
9 — передняя дуга;
10 — нижняя суставная ямка

В свою очередь, II шейный позвонок (рис. 6) отличается наличием на теле массивного отростка, так называемого зуба, который по происхождению является частью тела I шейного позвонка. Зуб II шейного позвонка — ось, вокруг которой вращается голова вместе с атлантом, поэтому II шейный позвонок называется осевым.

Рис. 6. II шейный позвонок

А — вид спереди; Б — вид слева:
1 — зуб осевого позвонка;
2 — верхний суставной отросток;
3 — поперечный отросток;
4 — нижний суставной отросток;
5 — тело позвонка;
6 — дуга позвонка;
7 — остистый отросток;
8 — отверстие поперечного отростка

Рис. 7. VI шейный позвонок (вид сверху):

1 — остистый отросток;
2 — позвоночное отверстие;
3 — нижний суставной отросток;
4 — верхний суставной отросток;
5 — тело позвонка;
6 — поперечный отросток;
7 — отверстие поперечного отростка;
8 — реберный отросток

На поперечных отростках шейных позвонков можно обнаружить рудиментарные реберные отростки, которые особенно развиты в VI шейном позвонке. VI шейный позвонок называется также выступающим, поскольку его остистый отросток заметно длиннее, чем у соседних позвонков.

Грудной позвонок (рис. 8) отличается большим, по сравнению с шейными, телом и почти круглым позвоночным отверстием. Грудные позвонки имеют на своем поперечном отростке реберную ямку, служащую для соединения с бугорком ребра. На боковых поверхностях тела грудного позвонка есть также верхняя и нижняя реберные ямки, в которые входит головка ребра.

Рис. 8. VIII грудной позвонок

А — вид справа; Б — вид сверху:
1 — верхний суставной отросток;
2 — верхняя позвоночная вырезка;
3 — верхняя реберная ямка;
4 — поперечный отросток;
5 — реберная ямка поперечного отростка;
6 — тело позвонка;
7 — остистый отросток;
8 — нижний суставной отросток;
9 — нижняя позвоночная вырезка;
10 — нижняя реберная ямка;
11 — дуга позвонка;
12 — позвоночное отверстие

Рис. 9. III поясничный позвонок (вид сверху):

1 — остистый отросток;
2 — верхний суставной отросток;
3 — нижний суставной отросток;
4 — поперечный отросток;
5 — позвоночное отверстие;
6 — тело позвонка

Поясничные позвонки (рис. 9) отличаются строго горизонтально направленными остистыми отростками с небольшими промежутками между ними, а также очень массивным телом бобовидной формы. По сравнению с позвонками шейного и грудного отделов поясничный позвонок имеет относительно небольшое позвоночное отверстие овальной формы.

Крестцовые позвонки существуют раздельно до возраста 18–25 лет, после чего они срастаются друг с другом, образуя единую кость — крестец (рис. 10). Крестец имеет форму треугольника, обращенного вершиной вниз; в нем выделяют основание (рис. 10), вершину (рис. 10) и латеральные части, а также переднюю тазовую и заднюю поверхности. Внутри крестца проходит крестцовый канал (рис. 10). Основанием крестец сочленяется с V поясничным позвонком, а вершиной с копчиком.

Рис. 10. Крестцовая кость

А — вид спереди; Б — вид сзади:
1 — основание крестца;
2 — верхние суставные отростки I крестцового позвонка;
3 — передние крестцовые отверстия;
4 — поперечные линии;
5 — вершина крестца;
6 — крестцовый канал;
7 — задние крестцовые отверстия;
8 — срединный крестцовый гребень;
9 — правая ушковидная поверхность;
10 — промежуточный крестцовый гребень;
11 — латеральный крестцовый гребень;
12 — крестцовая щель;
13 — крестцовые рога

Латеральные части крестца образованы сросшимися поперечными отростками и рудиментами ребер крестцовых позвонков. Верхние отделы боковой поверхности латеральных частей имеют суставные ушковидные поверхности (рис. 10), посредством которых крестец сочленяется с тазовыми костями.

Рис. 11. Копчик

А — вид спереди; Б — вид сзади:
1 — копчиковые рога;
2 — выросты тела I копчикового позвонка;
3 — копчиковые позвонки

Передняя тазовая поверхность крестца вогнутая, с заметными следами сращения позвонков (имеют вид поперечных линий), образует заднюю стенку полости малого таза.

Четыре линии, отмечающие места сращения крестцовых позвонков, заканчиваются с обеих сторон передними крестцовыми отверстиями (рис. 10).

Задняя (дорсальная) поверхность крестца, также имеющая 4 пары задних крестцовых отверстий (рис. 10), неровная и выпуклая, с проходящим по центру вертикальным гребнем. Этот срединный крестцовый гребень (рис. 10) является следом сращения остистых отростков крестцовых позвонков. Слева и справа от него находятся промежуточные крестцовые гребни (рис. 10), образованные срастанием суставных отростков крестцовых позвонков. Сросшиеся поперечные отростки крестцовых позвонков формируют парный латеральный крестцовый гребень.

Парный промежуточный крестцовый гребень заканчивается вверху обычными верхними суставными отростками I крестцового позвонка, а внизу — видоизмененными нижними суставными отростками V крестцового позвонка. Эти отростки, так называемые крестцовые рога (рис. 10), служат для сочленения крестца с копчиком. Крестцовые рога ограничивают крестцовую щель (рис. 10) — выход крестцового канала.

Копчик (рис. 11) состоит из 3–5 недоразвитых позвонков (рис. 11), имеющих (за исключением I) форму овальных костных тел, окончательно окостеневающих в сравнительно позднем возрасте. Тело I копчикового позвонка имеет направленные в стороны выросты (рис. 11), которые являются рудиментами поперечных отростков; вверху у этого позвонка расположены видоизмененные верхние суставные отростки — копчиковые рога (рис. 11), которые соединяются с крестцовыми рогами. По происхождению копчик является рудиментом хвостового скелета.