ТЕМА. ОБЩАЯ ОСТЕОЛОГИЯ.
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ. Изучение строения, классификации и функционального значения костей.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ. Скелет, набор костей, таблицы, рисунки.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ. Одной из функций человеческого организма является изменение положения частей тела, передвижение в пространстве. Движения происходят при участии костей, выполняющих функции рычагов, и скелетных мышц, которые вместе с костями и их соединениями образуют опорно-двигательный аппарат. Кости и соединения костей составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата, а мышцы, способные сокращаться и изменять положение костей, - активную часть.Скелет представляет собой комплекс плотных образований, имеющих важное значение. Он состоит из отдельных костей, соединенных между собой при помощи соединительной, хрящевой или костной тканей, вместе с которыми и составляет пассивную часть аппарата движения. В скелете различают следующие части: скелет туловища (позвонки, ребра, грудина), скелет головы (кости черепа и лица), кости поясов конечностей - верхней (лопатка, ключица) и нижней (тазовая) и кости свободных конечностей - верхней (плечо, кости предплечья и кисти) и нижней (бедро, кости голени и стопы). Число отдельных костей, входящих в состав скелета взрослого человека, более 200, из них 36-40 расположены по средней линии тела и являются непарными, остальные - парные.
Функции скелета можно разделить на механические и биологические. Механические функции скелета проявляются в его способности осуществлять защиту, опору, движение и амортизацию толчков и сотрясений. Биологические функции костной системы связаны с участием скелета в обмене веществ, особенно в минеральном обмене (кости являются депо минеральных солей фосфора, кальция, железа) и в кроветворении. Разберите каждую из указанных функций.
|
|
Химический состав кости и ее физические свойства. Кость состоит из двух видов химических веществ: неорганических и органических. К неорганическим веществам относятся вода и соли (главным образом кальция). Органическое вещество называется оссеином. В кости около 50% воды, 20% солей и 12% оссеина. Оссеин придает кости эластичность, а соли - твердость. Химический состав кости непостоянен, он меняется с возрастом, зависит от функциональных нагрузок, питания и других факторов. В костях детей оссеина больше, чем в костях взрослых, поэтому кости более гибкие и редко ломаются. В старости в костях преобладают неорганические вещества, вследствие чего кости становятся менее эластичными и более хрупкими. Питание только растительной или только животной пищей также может вызвать изменение химического состава костей. При недостатке в пище витамина Д в костях ребенка плохо откладываются соли кальция, нарушаются сроки окостенения.
|
|
Рис. 2. Строение костной ткани (поперечный разрез
через трубчатую кость): 1-надкостница, 2-пластинки остеона, 3-канал остеона (гаверсов канал), 4-наружные главные пластинки, 7-остеоциты, 9-остеон.
Наружный слой кости представлен толстой (в диафизах трубчатых костей) или тонкой (в эпифизах трубчатых костей, в губчатых и плоских костях) пластинкой компактного вещества. Под компактным веществом располагается губчатое вещество (рис. 3). Компактное вещество хорошо развито в костях, выполняющих преимущественно функцию опоры и движения (например, в диафизах трубчатых костей). В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и прочность, преобладает губчатое вещество. Такие кости имеют снаружи лишь тонкую пластинку компактного костного вещества (эпифизы трубчатых костей, губчатые кости). Снаружи кость покрыта надкостницей (рис.2, 3 ), которая представляет собой тонкую крепкую соединительнотканную пленку бледно-розового цвета. Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного или камбиального). Разберите строение и функциональное значение каждого слоя. Рис. 3. Строение кости Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ.Костные ячейки содержат костный мозг — орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом поэтому костномозговой полостью (рис. 4).
Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа.
Костный мозг бывает двух видов: красный и желтый.
Красный костный мозг имеет вид нежной красной массы, состоящей из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки) и костеобразованию (костесозидатели — остеобласты и костеразрушители - остеокласты). Он пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга, внутренние слои кости. Кровеносные сосуды и кровяные элементы придают костному мозгу красный цвет.
Желтый костный мозг обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.
В период развития и роста организма, когда требуются большая кроветворная и костеобразующая функции, преобладает красный костный мозг (у плодов и новорожденных имеется только красный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно замещается желтым, который у взрослых полностью заполняет костномозговую полость трубчатых костей. Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.
Классификация костей. Кости различаются по форме, строению и функции, вследствие чего существует следующая классификация костей:
|
|
I.Трубчатые кости: длинные и короткие;
II. Губчатые кости: длинные и короткие;
III. Плоские кости: кости черепа и поясов конечностей;
IV. Воздухоносные кости;
V. Сесамовидные кости;
VI. Смешанные кости.
I. Трубчатые кости построены из губчатого и компактного вещества,
образующих трубку с костномозговой полостью. Они выполняют все 3 функции скелета (опора, защита и движение) и являются длинными и
короткими рычагами движения. Разберите строение трубчатых костей (рис. 4).
II. Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (ребра и грудина) и короткие (позвонки, кости запястья, предплюсны). Такие кости расположены там, где необходимо обеспечить достаточную прочность и опору при небольшом размахе движений (позвоночный столб, грудная клетка).
Рис. 4. Строение длинной трубчатой кости на примере бедренной кости
III. Плоские кости участвуют в образовании полостей тела (кости черепа, лопатка, тазовые кости), выполняют опорную и защитную функции, имеют большие площадки для прикрепления мышц
IV. Воздухоносные кости имеют в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом (кости черепа - лобная, клиновидная, решетчатая, верхняя челюсть).
V. Сесамовидные кости располагаются около суставов, участвуя в их образовании и способствуя движениям в них, но с костями скелета они непосредственно не связаны (надколенник, гороховидная кость).
VI. Смешанные кости по форме разнообразны, они состоят из частей, имеющих различные строение, функции и развитие (позвонки).
Кости имеют отростки, шероховатости, бугристости, ямки, которые служат местами прикрепления мышц и связок.
|
|
Перестройка костной ткани протекает в течение всей жизни человека. Она возможна благодаря одновременному протеканию двух процессов: разрушению старой, ранее образовавшейся костной ткани и образованию новых костных клеток и межклеточного вещества. Важную роль в изучении костной системы играет рентгенологический метод, поскольку позволяет исследовать особенности строения и развития костей непосредственно на живом человеке. В спортивной практике, которая нередко требует постоянного контроля за динамикой развития костной системы спортсменов под влиянием физических нагрузок, рентгенологический метод имеет важное значение.
Стадии развития кости. В процессе развития кость проходит три стадии. В период внутриутробного развития скелет закладывается в виде длинного плотного тяжа клеток, идущего от головного до хвостового конца туловища. Это перепончатая стадия. На 2-м месяце внутриутробного развития большая часть перепончатого скелета заменяется хрящевой тканью, т.е. формируются хрящевые модели будущих костей. Эта стадия развития скелета называется хрящевой. На 3-м месяце внутриутробного развития начинается формирование костного скелета. Процесс замены хрящевой и соединительной тканей костной очень длительный и полностью заканчивается к 20-ти годам, когда организм достигает половой зрелости. Рост плоских костей происходит за счет надкостницы и соединительной ткани швов, рост трубчатых костей в толщину также происходит за счет надкостницы, а в длину - за счет эпифизарных хрящей (метафизов), расположенных между эпифизом и диафизом, и заканчивается у женщин в 17-20 лет, у мужчин - в 18-23 года. В молодом возрасте преобладают процессы костеобразования, в пожилом процессы разрушения кости.
Возрастные изменения скелета. Для тренеров и педагогов по физическому воспитанию большую практическую значимость приобретают данные о возрастных особенностях скелета, которые необходимы при планировании учебно-тренировочных занятий, дозировании нагрузки по величине и интенсивности, решению вопросов ранней специализации, составлению программ и нормативных требований для различных возрастных групп, конструированию спортивных снарядов и т.д. Возрастные особенности скелета касаются химического состава, внешней формы, внутреннего строения и соединения костей. Если органическое вещество кости у новорожденных составляет половину общей массы тела, а у взрослых одну треть, то в пожилом возрасте одну восьмую. Поэтому кости у пожилых людей становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего у них чаще наблюдаются переломы. Изменение химического состава кости обусловлено не только наследственными факторами, оно еще зависит от характера питания, состояния желез внутренней секреции и характера спортивной деятельности. У детей поверхность костей более ровная, костные выступы, гребни, бугорки, ямки выражены слабо. До окончания роста костей в длину можно видеть прослойки хряща не только между эпифизами и диафизами, но и между отдельными частями костей. Суставные поверхности костей слабо моделированы, конгруэнтность их меньше, чем у взрослых, а эластичность суставной сумки и связок выше, что и обуславливает большую подвижность в суставах у детей, чем у взрослых.
Сроки синостозирования. Для тренеров и преподавателей физического воспитания необходимо знать сроки синостозирования (окостенения), т.к. чрезмерные нагрузки, несоответствие их по объему и интенсивности состоянию двигательного аппарата могут привести к нарушению сроков синостозирования и даже к деформации кости. Например, у юношей-боксеров может искривляться лучевая кость, принимающая на себя нагрузку при ударах в боксе.
Окостенение костей у детей происходит неравномерно. Слияние всех элементов позвонка происходит к 23-26 летнему возрасту; сращение крестцовых позвонков - к 17-25 годам, полное окостенение ключицы, лопаток, плечевой кости и костей предплечья - к 20-25 годам, костей запястья и пясти - к 10-13 годам, фаланг пальцев кисти - к 9-11. При этом окостенение у девочек начинается и заканчивается на 2-3 года раньше, чем у мальчиков. Появление точек окостенения в костях запястья имеет определенную последовательность и часто служит одним из диагностических признаков определения возраста, этапов полового развития, интенсивности роста тела в длину. Срастание отдельных костей таза начинается в 5-6 лет и заканчивается к 20-21 году. Эти сроки необходимо учитывать тренерам, особенно в процессе физического воспитания девочек. При резких прыжках, продолжительном сидении, переносе тяжестей несросшиеся кости таза могут незаметно сместиться и привести к неправильной форме входа в малый таз, что может впоследствии осложнить роды. В большеберцовой и малоберцовой костях полное окостенение эпифизарных хрящей происходит к 20-24 годам, в костях плюсны к 17-21 году у мужчин и к 14-19 годам у женщин, в костях фаланг пальцев к 15-21году. Замещение хрящевой ткани костной в процессе роста и развития кости происходит не полностью. Хрящевая ткань остается на суставных поверхностях костей, в области хрящевого скелета носа, в хрящевой части ребер.
Физические упражнения оказывают большое формообразующее влияние на скелет, изменяя рельеф кости и ее структуру. Если нагрузка распределяется равномерно на кости правой и левой половины тела, то и изменения в костях наблюдаются одинаковые. При неодинаковой нагрузке сильнее изменяется более нагруженная кость. Происходящие в кости изменения повышают механические свойства костей.
Контрольные вопросы
1. Какие функции выполняет скелет?
2. Каков химический состав имеет кость и как он изменяется с возрастом и условиями жизни?
3. Как построена костная ткань и что является ее структурно-функциональной единицей?
4. Надкостница - строение и роль в организме.
5. Строение кости как органа.
6. Классификация костей.
7. Строение трубчатых костей.
8. Как происходит рост костей в длину и толщину?
9. Возрастные изменения костей, сроки синостозирования.