Лекция № 5. Кость в рентгеновском изображении

Кость в рентгеновском изображении. Влияние труда и спорта на строение костей живого человека. Взаимоотношение социального и биологического факторов в строении костей.

Цель лекции. Рассмотреть строение кости в целостном организме.

план лекции:

1. Рассмотреть рентгеноанатомию костей.

2. Рассмотреть зависимость развития кости от внутренних и внешних факторов.

3. Раскрыть структурно-функциональные взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата.

4. Раскрыть роль русского ученого П.Ф. Лесгафта в изучении взаимозависимости мышечной и костной систем.

5. Рассмотреть взаимоотношения социального и биологического факторов в формировании скелета человека.

РЕНТГЕНОАНАТОМИЯ КОСТЕЙ.

На рентгенограммах ясно различимы компактное и губчатое вещество. Первое дает интенсивную контрастную тень, соответственно плоскости кортикального слоя, а в области substantia spongiosa тень имеет сетевидный характер (см. рис.1).

Компактное вещество эпифизов трубчатых костей и компактное вещество костей, построенных преимущественно из губчатого вещества (кости запястья, предплюсны, позвонки), имеет вид тонкого слоя, окаймляющего губчатое вещество. Этот тонкий кортикальный слой на сустав­ных впадинах представляется более толстым, чем на суставных головках.

В диафизах трубчатых костей компактное вещество различно по толщине: в средней части оно толще, по направлению к концам суживается. При этом между двумя тенями кортикального слоя заметна костномозговая полость в виде некоторого просветления на фоне общей тени кости. Если названная полость прослеживается не на всем протяжении, это говорит о наличии патологического процесса.

Рентгенологические контуры компактного вещества диафизов четкие и гладкие. В местах прикрепления связок и мышц контуры кости неров­ные. На фоне кортикального слоя диафизов замечаются тонкие полосы просветления, соответствующие сосудистым каналам. Они располагаются обычно косо: в длинных трубчатых костях верхней конечности — ближе и по направлению к локтевому суставу; в длинных трубчатых костях ниж­ней конечности — дальше и по направлению от коленного сустава; в коротких трубчатых костях кисти и стопы — ближе и по направлению к концу, не имеющему истинного эпифиза.

Губчатое вещество на рентгенограмме имеет вид петлистой сети, состоя­щей из костных перекладин с просветлениями между ними. Характер этой сети зависит от расположения костных пластинок в данном участке соответственно линиям сжатия и растяжения.

Развитие кости. Рентгенологическое исследование костной системы становится возможным со 2-го месяца утробной жизни, когда на почве хряща или соединительной ткани возникают точки окостенения.

Появление точек окостенения легко определяется на рентгенограммах, причем эти точки, отделенные хрящевой тканью, выглядят как отдельные костные фрагменты. Они могут дать повод для ошибочных диагнозов перелома, надлома или некроза (омертвения) кости. В силу этого знание расположения костных ядер, сроков и порядка их появления в практическом отношении является крайне важным.

Поэтому окостенение излагается нами во всех соответствующих местах на основании данных не анатомического исследования трупов, а рентгено-анатомии (исследование живого человека).

В случаях неслияния добавочных ядер с основной частью кости они могут сохраниться на всю жизнь в виде самостоятельных, непостоянных или добавочных костей. Обнаружение их на рентгенограмме может стать поводом для диагностических ошибок.

Все основные ядра окостенения появляются в костях скелета до начала полового созревания, называемого пубертатным периодом. С наступлением пубертатного периода начинается сращение эпифизов с метафизами, т. е. превращение синхондроза, соединяющего костный эпифиз с костным метафизом, в синостоз. Это рентгенологически выражается в постепенном исчез­новении просветления на месте метаэпифизарной зоны, соответствующей метаэпифизарному хрящу, отделяющему эпифиз от метафиза. По наступлении полного синостоза следов бывшего синхондроза определить не удается (рис. 1).

Старение костной системы. В старости костная система претерпевает значительные изменения. С одной стороны, наблюдается уменьшение числа костных пластинок и разрежение кости (остеопороз); с другой — происходит избыточное образование кости в виде костных наростов (о с т е ф и т о в) и обызвествление суставного хряща, связок и сухожилий на месте прикрепления их к кости.

Соответственно этому рентгеновская картина старения костносуставного аппарата слагается из следующих изменений, которые не следует трактовать как симптомы патологии (дегенерации).

I. Изменения, обусловленные атрофией костного вещества:

1) остеопороз (на рентгенограмме кость становится более прозрачной);

2) дефор­мация суставных головок (исчезновение округлой формы их, «стачивание» краев, появление «углов»).

II. Изменения, обусловленные избыточным отложением извести в прилегающих к кости соединительнотканных и хрящевых образованиях:

1) сужение суставной «рентгеновской» щели вследствие обызвествления суставного хряща;

2) усиление рельефа диафиза вследствие обызвествления на месте прикрепления сухожилий и их фиброзных влагалищ;

3) костные наросты — остеофиты, образующиеся вследствие обызвествления свя­зок на месте прикрепления их к кости.

Описанные изменения особенно хорошо прослеживаются в позвоночнике и кисти. В остальных отделах скелета наблюдаются три основных рентгенологических симптома старения: остеопороз, усиление рельефа кости и сужение суставных щелей. У одних людей эти признаки старения заме­чаются рано (30—40 лет), у других — поздно (60—70 лет) или не насту­пают совсем.

Подводя итоги изложению общих данных об онтогенезе костной системы, можно сказать, что рентгенологическое исследование позволяет точнее и глубже изучать развитие скелета в его функционирующем состоянии, чем исследование только трупного материала.

При этом отмечается ряд нормальных морфологических изменений:

1) появление точек окостенения — основных и добавочных;

2) процесс синостозирования их друг с другом;

3) старческая инволюция кости.

Описанные изменения есть нормальные проявления возрастной изменчивости костной системы. Следовательно, понятие «норма» нельзя огра­ничивать только взрослым человеком и рассматривать его как некий единый тип. Это понятие необходимо распространить и на все другие возрасты.

ЗАВИСИМОСТЬ РАЗВИТИЯ КОСТИ ОТ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Скелет, как и всякая система органов, является частью организма, на которой отра­жаются различные процессы, совершающиеся в нем. Поэтому на развитие костной системы влияет много факторов.

Влияние внутренних факторов. Рентгенологическое исследование выявляет ряд морфо­логических изменений костей, зависящих от деятельности других органов. Особенно ясно при рентгенографии определяется связь между костной системой ижелезами внутренней секреции. Активное включение половых желез влечет за собой начало полового созревания, пубертатный период. Перед этим, в предпубертатный период, усиливается деятельность других желез внутренней секреции, придатка мозга — гипофиза, с функцией которого свя­зано появление ядер окостенения. К началу предпубертатного периода появляются все основные точки окостенения, причем отмечается половое различие в сроках их появления: у девочек на 1—4 года раньше, чем у мальчиков. Наступление предпубертатного периода, связанного с функцией гипофиза, совпадает с появлением ядра окостенения в гороховидной кости, относящейся к категории сесамовидных костей.

Накануне пубертатного периода окостеневают и другие сесамовидные кости, а именно — у пястно-фалангового сочленения I пальца. Начало пубертатного периода, когда, по выраже­нию известного исследователя эндокринного аппарата Бидля, «половые железы начинают играть главную мелодию в эндокринном концерте», проявляется в костной системе наступлением синостозов между эпифизами и метафизами, причем самый первый такой синостоз наблюдается в I пястной кости. Поэтому на основании сопоставления его с другими данными о половом развитии (появление терминальной растительности, наступление менструаций и т. п.) синостоз 1 пястной кости считается показателем начинающегося полового созре­вания, т. е. показателем начала пубертатного периода; у петербургских жи­телей синостоз I пястной кости наступает в возрасте 15—19 лет у юношей и в 13—18 лет у девушек.

Полная половая зрелость, также получает известное отражение в скелете: в это время заканчиваются синостозы эпифизов с метафизами во всех трубчатых костях, что наблюдается у женщин в возрасте 17—21 года, а у мужчин — в 19—23 года. Так как с окончанием процесса синостозирования заканчивается pост костей в длину, становится понятным, почему мужчины, у которых половое созревание заканчивается позже чем, у женщин, в массе имеют более высокий рост, нежели женщины.

Учитывая эту связь костной системы с эндокринной и сопоставляя данные о возрастных особенностях скелета с данными о половом созревании и общем развитии организма, можно говорить о так называемом «костном возрасте». Благодаря этому по рентгеновской картине некоторых отделов скелета, особенно кисти, можно определить возраст данного индивидуума или судить о правильности у него процесса окостенения, что имеет практическое значение для диагностики, судебной медицины и пр. При этом, если «паспортный» возраст указывает на число прожитых лет (т. е. на количественную сторону), то «костный» возраст до извест­ной степени свидетельствует о качественной их стороне.

При рентгенологическом исследовании выявляется также зависимость строения кости от состояния нервной системы, которая, регулируя все процессы в организме, осуще­ствляет, в частности, трофическую функцию кости. При усиленной трофической функции нервной системы в кости откладывается больше костной ткани, и она становится более плот­ной, компактной (остеосклероз). Наоборот, при ослаблении трофики наблюдается разрежение кости — остеопороз. Нервная система оказывает также влияние на кость через мускулатуру, сокращением которой она управляет (о чем будет сказано ниже). Наконец различные части центральной и периферической нервной системы обусловливают форму окружающих и прилегающих костей. Так, все позвонки образуют позвоночный канал вокруг спинного мозга. Кости черепа образуют костную коробку вокруг головного мозга и приобре­тают форму последнего. Вообще костная ткань развивается вокруг элементов периферической нервной системы, в результате чего возникают костные каналы, борозды и ямки, слу­жащие для прохождения нервов и других нервных образований (узлов).

Развитие кости находится также в весьма тесной зависимости от кровеносной системы. Весь процесс окостенения от момента появления первого костного ядра до окончания синостозирования проходит при непосредствен­ном участии сосудов, которые, проникая в хрящ, способствуют его разру­шению и замещению костной тканью. При этом костные пластинки (гаверсовы) откладываются в определенном порядке вокруг кровеносных сосудов, образуя гаверсовы системы с центральным каналом для соответственного сосуда. Следовательно, кость при своем возникновении строится вокруг сосудов. Этим же объясняется образование сосудистых каналов и борозд в костях на местах прохождения и прилегания к ним артерий и вен.

Окостенение и рост кости после рождения также протекает в тесной зависимости от кровоснабжения. Можно наметить ряд этапов возрастной изменчивости, кости, связан­ной с соответствующими изменениями кровеносного русла (рис. 2).

1. Неонатальный этап, свойственный плоду (последние месяцы внутриутробного развития) и новорожденному; сосудистое русло кости разделено на ряд сосудистых районов (эпифиз, диафиз, метафиз, апофиз), которые между собой не сообщаются (замкнутость, изолированность) и в пределах которых сосуды не соединяются друг с другом, не анастомозируют (концевой характер сосудов, «конечность»).

2. Инфантильный этап, свойственный детям до начала наступления синостозов; сосудистые районы еще разобщены, но в пределах каждого из них сосуды анастомозируют друг с другом и концевой характер их исчезает («замкнутость» при отсутствии «конечности»).

3. Ювенильный этап, свойственный юношам, начинается установлением связей между сосудами эпифиза и метафиза через метаэпифизарный хрящ, в силу чего начинает исчезать и замкнутость эпифизарных. метафизарных и диафизарных сосудов.

4. Зрелый этап, свойственный взрослым; наступают синостозы, и все внутрикостные сосуды составляют единую систему: они не «замкнуты» и не «конечны».

5. Сенильный этап, свойственный старикам; сосуды становятся тоньше и вся сосудистая сеть беднее.

На форму и положение костей влияют к внутренности, для которых они образуют костные вместилища, ложа, ямки и т. п.

Формирование скелета и органов относится к началу эмбриональной жизни; при своем развитии они оказывают влияние друг на друга, почему и получается соответствие органов и их костных вместилищ, например грудной клетки и легких, таза и его органов, черепа и мозга и т. п.

В свете этих взаимоотношений нужно рассматривать развитие всего скелета.

Влияние внешних (социальных) факторов на строение и развитие скелета. Единство формы и функции в строении ко­стей. Воздействуя на природу в процессе трудовой деятельности, чело­век приводит в движение свои естественные орудия — руки, ноги, пальцы и пр. В орудиях же труда он приобретает новые искусственные органы, которые дополняют и удлиняют естественные органы тела, изменяя их строение. И сам человек «...в то же время изменяет свою собственную

природу». Следовательно, трудовые процессы оказывают значительные влияния на тело человека в целом, на его аппарат движения, включая и костную систему.

Особенно ярко отражается на скелете работа мышц. Как пока­зали экспериментальные исследования П. Ф. Лесгафта, чем силь­нее работа мышц, тем лучше раз­вивается кость, и обратно. В местах прикрепления сухожилий образуются выступы (бугры, отростки,

шероховатости), а на местах

Рис. 3. Рентгенограммы плюсневых костей.

места прикрепления мышц балерины (а) и работников сидячего труда (б).

прикрепления мышечных пучков — ровные или вогнутые поверхности (ямки).

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ АКТИВНОЙ И ПАССИВНОЙ ЧАСТЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Чем сильнее развита муску­латура, тем лучше выражены на костях места прикрепления мышц. Вот почему рельеф кости, обуслов­ленный прикреплением мускула­туры, у взрослого выражен сильнее, чем у ребенка, у мужчин — силь­нее, чем у женщин.

Длительные и систематические сокращения мускулатуры, как это имеет место при физических упражнениях и профессиональной работе, постепенно вызывают через рефлекторные механизмы нервной системы изменение обмена веществ в кости, в результате чего получается увеличе­ние костного вещества, названное рабочей гипертрофией (рис. 3). Эта рабочая гипертрофия обусловливает изменения величины, формы и строения костей, легко определяемые рентгенологически на живых людях.

Различные профессии требуют различной физической работы, с чем связана разная степень участия тех или иных костей в данной работе.

Усиление физической нагрузки на аппарат движения вызывает рабочую гипертрофию костей, в результате чего меняются их форма, ширина и длина, а также толщина компактного вещества и размеры костномозгового пространства; меняется и структура губчатого ве­щества.

Ширина костей. Так, у грузчиков ширина костей по мере увеличения профессиональ­ного стажа достигает значительно больших размеров, нежели у представителей офисного труда.

Исследования П.Ф. Лесгафта выявили целый ряд закономерностей взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата. Им было установлено:

1. Кости развиваются тем сильнее, чем больше деятельность окружающих их мышц; при меньшей нагрузке органов они становятся тоньше, длиннее, уже и слабее.

2. Форма костей меняется в зависимости от давления окружающих органов (мышц, кожи, глаз, зубов и т.д.), они утолщаются и направляются в сторону наименьшего сопротивления.

3. Форма кости изменяется также и от давления наружных частей, кость растет медленнее со стороны увеличенного внешнего давления, искривляясь под влиянием одностороннего действия.

4. Фасции – тонкие оболочки, покрывающие и разделяющие мышцы и находящиеся под их непосредственным влиянием, оказывают также боковое давление на кости.

5. Кости активны по отношению к форме своего строения (архитектуре), исполняют роль стоек или опор для окружающих органов.

ВЗАИМООТНОШЕНИЕ СОЦИАЛЬНОГО И БИОЛОГИЧЕСКОГО В СТРОЕНИИ КОСТЕЙ

Кость не является застывшей моделью, не меняющейся после своего сформирования, как считалось раньше. Такой метафизический взгляд преодолен современной анатомией, которая рассматривает жизнедеятельность кости даже у взрослого человека как непрекра­щающийся обмен веществ с другими тканями организма, как диалектическое единство и борьбу двух противоположных процессов — костеобразовательного и костеразрушительного (резорбционного; resorptio — рассасывание). В результате этой борьбы происходит постоянная смена структур кости и ее химического состава; так что, например, бедренная кость в течение 50 дней полностью обновляется. При этом кость подчиняется ряду биологи­ческих законов: приспособление (адаптация) к новым жизненным условиям, единство ор­ганизма и среды, единство формы и функции, изменчивость в результате упражнения или неупражнения, действие механического сдавления одной части на другую и пр. Морфологическим выражением этих законов применительно к скелету является пере­стройка структуры костей (костная перестройка) соответственно меняющимся функциональ­ным потребностям, о чем уже говорилось выше.

Такова вкратце «биологическая сторона» взаимоотношения социального и биологи­ческого. Что касается «социальной стороны», то здесь необходимо иметь в виду следую­щее.

Различные социальные факторы (профессия, образ жизни, характер питания и пр.) связаны с различной физической нагрузкой, от чего зависит разная степень участия тех или иных костей в данной работе. Труд работника-профессионала обусловливает длитель­ное пребывание тела в том или ином положении (например, согнутое положение над станком или письменным столом) или постоянное изменение положения тела в том или ином направ­лении (например, сгибание торса вперед и отбрасывание его назад у плотников). Поэтому характер профессиональной нагрузки и ее объем определяют большее или меньшее участие в работе данного отдела скелета и каждой кости в отдельности и обусловливают разный ха­рактер и степень перестройки ее структуры. При смене профессии наблюдается костная перестройка в сторону усиления или ослабления рабочей гипертрофии в зависимости от ха­рактера профессиональной нагрузки. Рост костей в длину усиливается при благоприятной физической нагрузке.

Старение костей наступает позже у рабочих, имеющих правильно организованный многолетний физический труд, который не вызывает преждевременной изнашиваемости костной ткани.

Изложенные факты индивидуальной изменчивости костной системы обусловлены как биологическими, так и социальными факторами. Раздражители внешней среды воспри­нимаются организмом биологически и приводят к перестройке скелета. Способность кост­ной ткани приспосабливаться к меняющимся функциональным потребностям путем кост­ной перестройки есть биологическая причина изменчивости костей, а характер профессии, объем профессиональной нагрузки, интенсивность труда, образ жизни данного человека и другие социальные моменты есть социальные причины этой изменчивости.

Таково взаимоотношение социального и биологического в строении скелета. Зная это взаимоотношение, можно направленно воздействовать на строение костной системы путем подбора соответствующих физических упражнений в труде и спорте и путем изменений со­циальных условий жизни.

Контрольные вопросы к лекции:

1. Рентгеноанатомия костей.

2. Зависимость развития кости от внутренних и внешних факторов.

3. Структурно-функциональные взаимоотношения активной и пассивной частей опорно-двигательного аппарата.

4. Роль русского ученого П.Ф. Лесгафта в изучении взаимозависимости мышечной и костной систем.

5. Взаимоотношения социального и биологического факторов в формировании скелета человека.