Внутреннее строение костей

Классификация костей.

Функция скелета.

Костная система выполняет ряд функций, имеющих механическое и биологическое значение. В начале своего появления твердый скелет служил для защиты организма от вредных внешних влияний (наружный скелет беспозвоночных). С развитием внутреннего скелета у позвоночных он стал опорой и поддержкой (каркасом) для мягких тканей. Отдельные части скелета превратились в рычаги, приводимые в движение мышцами, вследствие чего скелет приобрел локомоторную функцию. Механические функции скелета проявляются в способности осуществлять: а) опору, б) защиту, в) движение. Опора достигается прикреплением мягких тканей и органов к различным частям скелета. Движение становится возможным благодаря строению костей в виде длинных и коротких рычагов, соединенных подвижными сочленениями и приводимых в движение мышцами, управляемыми неровной системой. Наконец, защита осуществляется путем образования из отдельных костей костного канала – позвоночного, защищающего спинной мозг; костной клетки – грудной, прикрывающей жизненно важные органы (сердце, легкие); костного вместилища – таза, защищающего важные органы размножения.

Биологическая функция костной системы связана с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (скелет является депо минеральных солей – фосфора, кальция, а также железа, магния, углерода, хлора, алюминия, бора, фтора, марганца, меди, свинца и др.). Помимо этого в костях имеется коллаген, белки, растворимые в воде, кислотах и щелочах, и нерастворимые белки, альбумин, мукополисахариды, лимонная кислота, ферменты и другие вещества. Это важно учитывать для понимания болезней обмена (рахита и др.). Кроме того, скелет выполняет еще кроветворную функцию, поскольку внутри костей содержится костный мозг. Эту функцию выполняет не только костный мозг, но и вся кость в целом.

В человеческом скелете взрослого насчитывают 207 костей (по Гиртлю – 228). Эта разница зависит от включения или не включения в состав скелета слуховых косточек, подъязычной кости, сесамовидных костей. Число костей может быть увеличено в результате появления добавочных (сесамовидных) в области кисти или стопы, 13-й пары ребер или вставочных костей черепа.

В скелете различают кости туловища (позвонки, ребра, грудина), кости черепа (мозгового и лицевого), кости поясов конечностей – плечевого (лопатка, ключица) и тазового (подвздошная, лобковая, седалищная), а также кости свободных конечностей – верхней (плечо, кости предплечья и кисти) и нижней (бедро, кости голени и стопы).

По М.Г.Привесу (1985) кости классифицируются на основании трех принципов: формы, функции и развития. С этой точки зрения они делятся:

1) на трубчатые (длинные и короткие);

2) губчатые (длинные, короткие, сесамовидные);

3) плоские (кости черепа, кости поясов);

4) смешанные.

Трубчатые кости построены из губчатого и компактного вещества. Длинные трубчатые кости (плечо, предплечье, бедро, голень) служат стойкими и длинными рычагами движения и, кроме диафиза, имеют энхондральные очаги окостенения в обоих эпифизах. Короткие трубчатые кости (пясть, плюсна, фаланги) представляют собой короткие рычаги движения.

Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные (ребра, грудина) и короткие (позвонки, запястья, предплюсна) кости. К губчатым относятся сесамовидные кости (надколенник, гороховидная кость).

Плоские кости черепа (лобная, теменные) выполняют защитную функцию. Функция других плоских костей (лопатка, тазовых костей) – опорная.

Смешанные кости (кости основания черепа) имеют разную функцию, строение и развитие. К ним можно отнести ключицу, частично развивающуюся эндесмально, частично – энхондрально.

Изучение внутреннего строения костей лучше всего проводить на мацерированной, т. е. лишенной мягких тканей, кости. Рассматривая распилы таких костей, мы находим два вида костного вещества – плотное (компактная субстанция) и губчатое (губчатая субстанция). Первое кажется сплошной массой, второе состоит из сети тонких перекладин, которые, перекрещиваясь между собой под различными углами, ограничивают небольшие полости. Плотное вещество лежит снаружи, губчатое – внутри. В широких костях губчатая субстанция располагается тонким слоем между пластинками плотного вещества. В покровных костях черепа губчатое вещество называется диплоэ, а их внутренняя пластинка – стекловидной, так как она тоньше наружной и легче ломается. На некоторых участках губчатое вещество широких костей может совершенно отсутствовать, и тогда обе пластинки плотного вещества сливаются в одну. Короткие кости целиком состоят из губчатого вещества и только снаружи покрыты тонким слоем плотного вещества. Внутреннее строение костей таково, что при наименьшем количестве материала они имеют наибольшую прочность, обладая упругостью и твердостью.

Упругость костей ежеминутно подвергается испытаниям при всевозможных механических воздействиях, особенно при толчках, ударах, напряжениях. Череп, упавший на пол с высоты человеческого роста, обычно не разбивается: в момент удара он деформируется, но тотчас в силу упругости возвращается к прежней форме. Подвергнутый давлению сверху, череп сплющивается, становясь на 10% ниже, но не ломается.

Что касается твердости костей, то понятие о ней дают такие цифры: свежая человеческая кость выдерживает давление в 15 кг/кв. мм, тогда как кирпич может выдержать только 0,5 кг/кв. мм, т.е. сопротивление давлению у кости больше, чем у кирпича, в 30 раз. Оно также в 2,5 раза выше, чем у гранита. Прочность кости при растяжении приближается к прочности чугуна и во много раз превосходит этот показатель у лучших сортов дерева. Из технических материалов только железобетон можно сопоставить с костью по соединению твердости с упругостью.

Большеберцовая кость выдерживает груз в 1650 кг по вертикали, раздавливается по плоскости при нагрузке в 4000 кг, плечевая кость выдерживает давление в 850 кг, бедренная – в 3000 кг.

Для изучения микроскопического строения кости используют шлифы кости или срезы декальцинированных кусочков. Компактное вещество состоит из тесно расположенных костных пластинок и пронизано многочисленными гаверсовыми каналами, которые идут большей частью параллельно длиннику кости, многократно между собой анастомозируя. При этом различаются пластинки трех родов: общие, гаверсовы и промежуточные. Главная масса кости построена из гаверсовых пластинок, которые образуют концентрические наслоения вокруг каналов того же названия и в целом представляют собой ряд цилиндров различного диаметра, вложенных друг в друга. Пространства между отдельными наверсовыми системами выполнены вставочными или промежуточными пластинками (радиус кривизны их гораздо больше). Наконец, общие или генеральные пластинки составляют самые наружные и самые внутренние (ограничивающие костномозговой канал) слои кости.

Гаверсовы каналы кроме нежной соединительной ткани содержат кровеносные сосуды, питающие кость. Они проходят и в так называемых фолькманновских каналах, которые пронизывают кость со стороны наружной поверхности. Поэтому наружная поверхность мацерированной кости испещрена мельчайшими питательными отверстиями, через которые сосуды проникают из надкостницы в кость.

Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, отвечая функциональным условиям, в которых данная кость находиться. Поскольку кости испытывают двойное действие – давление и тягу мышц, костные перекладины размещаются по линиям сжатия и растяжения. В соответствии с направлением этих сил отдельные кости или даже их части имеют разное строение. Костные ячейки содержат костный мозг – орган кроветворения и биологической защиты организма. В трубчатых костях костный мозг находится также в их центральном канале, называемом костномозговой полостью.