Анатомия костей человека и их соединений

Классификация костей

Трубчатые кости, соответствуя своему названию, представляют собой продолговатое тело или диафиз и два утолщения на концах, эпифизы. Между эпифизом и диафизами расположены метафизы — зоны роста кости в длину. Метафизы постепенно заканчивают свою деятельность и постепенно окостеневают к возрасту полового созревания, когда рост тела в высоту останавливается. Этот период соответствует примерно 18 годам у девушек и 25 годам у парней. В современном мире существует понятие костного возраста, или истинного возраста, тела, в противовес календарному возрасту. Он определяется на основании стадии окостенения метафизов.

Губчатые кости располагаются в местах с большой осевой нагрузкой, например в телах позвонков. Тело из губчатой ткани покрыто компактной костной тканью снаружи.

Плоские кости выполняют в основном защитную функцию, так, например, лопатка прикрывает заднюю поверхность ребер и подлежащих органов, а тазовые кости служат надёжной защитой для тазовых органов. Как лопатка, так и таз, участвуют в образовании поясов конечностей и их суставов. Мозговой отдел черепа состоит также из плоских костей, которые надёжно защищают головной мозг. Лобные кости настолько прочные, что известны случаи рикошета пули при прямом попадании.

Существует также ряд смешанных костей, которые являются комбинацией различных видов костной ткани, например позвонки.

В костномозговых каналах, которые присутствуют в большинстве трубчатых и плоских, а также в трубчатых костях, находится главный орган кроветворения — костный мозг. В красном костном мозге происходит постепенное созревание клеток крови из предшественников, так называемых стволовых клеток. Жёлтый костный мозг есть постепенное обратное развитие красного костного мозга до жировой ткани с редкими островками, ещё выполняющими функцию.

Система соединений костей

Костно-мышечная система, благодаря системе различных межкостных соединений, а также благодаря мышцам, которые, сокращаясь, изменяют положение костей друг относительно друга, выполняет опорную и двигательную функции. В зависимости от выполняемой функции, разнится и характер соединения.

Выделяют следующие типы соединений:

• непрерывные,
• полусуставы, или симфизы,
• прерывные, или суставы.

Непрерывные представляют собой плотные, почти неподвижные соединения, такие, как например, швы черепа. В зависимости от материала шва, выделяют фиброзные, хрящевые и костные соединения.

Симфизы отличаются от непрерывных хрящевых соединений только наличием узкой полости в центре соединения. В симфизе допускается несколько большая подвижность. Так, например, в процессе родов, при несоответствии размеров головки плода размерам малого таза, возможно небольшое расхождение костей лобкового симфиза.

Суставы являются наиболее сложным соединением. Кости, участвующие в образовании сустава, обычно имеют схожие по форме поверхности, так, например, тазовая кость имеет шаровидную головку, которая сочленяется с полулунным вдавлением вертлужной впадины и вертлужной губой. Для того чтобы такое соединения было долговечным при постоянной подвижности, эволюция предусмотрела более мягкое, хрящевое покрытие соединяющихся поверхностей и систему постоянной смазки и питания суставного хряща в виде синовиальной жидкости. Синовиальная жидкость продуцируется капсулой сустава, которая плотно приращена к надкостнице выше и ниже соединения. Капсула также регулирует объём суставной полости и выполняет изолирующую функцию, кровь через кровеносные сосуды поступает в капсулу, а в полость сустава поступает уже только самое необходимое из крови — синовиальная жидкость. В некоторых суставах для лучшего соответствия суставных поверхностей присутствуют дополнительные образования, например, диски между позвонками или мениски в коленном суставе. Так же сложные суставы, вроде коленного, укрепляются дополнительными внутрисуставными связками.

Для удобства классификации движений в суставах принята система из трёх плоскостей. Фронтальная — проходит через центральную ось сверху вниз и параллельна линии, проходящей через глаза. Сагиттальная —перпендикулярна фронтальной. «Сагитта» переводится как стрела. Продольная, или горизонтальная, плоскость — проходит параллельно земле, если, конечно, объект стоит. Сгибание и разгибание происходит во фронтальной плоскости. Приведение и отведение — в сагиттальной. Далее кость может осуществлять вращение относительно своей продольной оси.

Некоторые суставы способны на более сложные движения, в нескольких плоскостях сразу, поэтому их называют многоосными.

На нашем сайте представлена подробная статья о строении скелета позвоночника, здесь же мы подробно рассмотрим кости и соединения костей конечностей.

Кости и соединения костей конечностей

В ходе эволюционного развития и постепенного перехода от ходьбы на четвереньках к прямохождению, развитие верхних и нижних конечностей пошло разными путями. При этом мы по-прежнему видим некоторые сходства, примерно одинаковое количество входящих в скелет костей, а также деление на подобные сегменты. Так, например, принято выделять пояс конечности, ближний к телу проксимальный сегмент, представленный одной костью, средний участок из двух костей и дистальный, отдалённый отдел конечности, состоящий из множества костей.

Рука более свободно прикреплена к телу, способна совершать более тонкие и сложные движения, суставы более подвижные. Нога — напротив, имеет более массивное строение, пояс закреплён менее подвижно, суставы имеют меньше степеней свободы. Очевидно, что верхние и нижние конечности приобрели уникальное строение, наилучшим образом подходящее для выполняемой функции.

Верхняя конечность

Верхняя конечность, в отличие от нижней, в меньшей степени испытывает нагрузку на сдавление, но в большей — на растяжение. В связи с этим, скелет более легкий, пояс конечности закреплён подвижно и представлен двумя костями: ключицей и лопаткой.

Ключица расположена на передней поверхности грудной клетки на уровне первых рёбер. Верхний край грудины имеет суставные поверхности для присоединения грудинного края ключицы. Далее, изгибаясь в форме сильно растянутой латинской буквы S, ключица продолжается в акромиальный край, который соединяется с акромиальным отростком лопатки, образуя сустав.

Лопатка расположена на задней поверхности грудной клетки, имеет трёхгранную форму. Внутренняя поверхность служит для прикрепления мышц, внешняя также выступает местом мышечной фиксации, для этого даже существует специальный вырост, ость лопатки, продолжающаяся в акромиальный отросток. Также и внешний угол лопатки сверху продолжается в крыловидный отросток. Внешний край лопатки несёт суставную поверхность для соединения с головкой плечевой кости.

Кости свободной части верхней конечности

Рука разделена на три сегмента: плечо, скелет которого имеет одну плечевую кость, предплечье, состоящее из плечевой и локтевой кости и кисти, которая в свою очередь разделяется на запястье, пястье и фаланги пальцев.

Плечевая кость трубчатая и длинная, сверху соединяется с лопаткой, а снизу — с локтевой и лучевой костями. Суставная поверхность верхнего края — это шаровидная головка, соединённая с телом кости под углом посредством шейки.

Для образования локтевого сустава нижний край плечевой кости имеет суставную поверхность в виде блока. Выше суставной поверхности есть ямки, образовавшиеся от соприкосновения с шиловидными отростками костей предплечья в крайних положениях сустава. Эти ямки ограничивают сустав от переразгибания.

Локтевая кость в совокупности с лучевой костью представляет скелет предплечья. Верхний край локтевой кости с внутренней стороны имеет суставную поверхность для соединения с головкой лучевой кости. Нижний край — напротив, представлен головкой и соединяется с суставной поверхностью нижнего края лучевой кости с внешней стороны. Вместе эти две кости соединяются сверху с блоком плечевой кости, образуя локтевой сустав. Снизу предплечье продолжается в кисть с образованием лучезапястного сустава. В предплечье возможно движение типа скручивания, осуществляющееся за счет вращения костей относительно друг друга и их скрещивания в крайней точке. Такое скручивание называется пронация и супинация, легко запомнить выражение: «суп наливаю» (кисть поворачивается ладонью ) — «суп проливаю» (кисть поворачивается ладонью вниз).

Кисть состоит из трёх отделов: запястья, пястья и пальцев, соединённых между собой большим количеством суставов и связок, что позволяет осуществлять широчайший спектр движений.

Нижняя конечность

Как и в случае с верхней конечностью, нижняя конечность прикрепляется к так называемому поясу нижней конечности. В отличие от верхней конечности, пояс нижней более массивный и фиксированный. Седалищная, подвздошная и лобковые кости, соединяясь, образуют тазовую кость. Три кости сходятся своими углами в области вертлужной впадины — места прикрепления бедренной кости с образованием тазобедренного сустава. Две тазовые кости спереди соединяются посредством лобкового симфиза, а сзади образуют соединение с крестцом.

Женский таз шире и короче, кости тоньше, а все его размеры больше, чем у мужчин. Также отличается угол образующийся соединением лобковых костей, у мужчин он острый (70-75°), у женщин — прямой (90-100°). Нижнее отверстие женского таза шире. Также женский таз чуть сильнее наклонён вперёд относительно горизонтальной плоскости. Это связано с различием угла, под которым шейка бедренной кости отходит от тела.

Все эти отличия связаны с детородной функцией у женщин и становятся заметны начиная с 8-летнего возраста.

Кости свободной части нижней конечности

Свободная нижняя конечность разделена на три сегмента, проксимальный представлен бедренной костью, средний — большеберцовой и малоберцовой костями, стопа состоит из 26 костей.

Бедренная кость — самая крупная трубчатая кость в теле. Головка бедренной кости присоединяется к телу кости посредством шейки, которая расположена под различным углом у мужчин (130°) и у женщин (100°). Женская походка с раскачиванием бёдер связана как раз с этим отличием.

Нижний эпифиз бедренной кости сложно устроен. На нём выделяют два мыщелка, разделённых межмыщелковой ямкой.

Надколенник — сесамовидная кость, расположенная в толще сухожилия четырёхглавой мышцы бедра. Защищает коленный сустав спереди.

Большеберцовая кость — трубчатая кость, верхний эпифиз участвует в образовании коленного сустава, нижний — голеностопного. На верхнем эпифизе выделяются два мыщелка и возвышение между ними. Также с внешней стороны образована суставная поверхность для сочленения с малоберцовой костью. Суставная поверхность нижнего края бедренной кости, верхнего края большеберцовой кости и внутренняя поверхность надколенника формируют коленный сустав. Пространство между костями для лучшей амортизации занимают хрящевые мениски, а также присутствуют крестообразные связки для повышения стабильности. Коленный сустав самый крупный и самый сложный в теле.

Малоберцовая кость — тонкая длинная трубчатая кость. Сверху и снизу соединяется с большеберцовой костью малоподвижными соединениями. Движения типа скручивания в нижней конечности происходят в основном за счёт вращения в тазобедренном суставе. Большеберцовая и малоберцовые кости и отходящие от них лодыжки образуют своего рода углубление, в которое входит блок таранной кости. Лодыжки в данном случае ограничивают оси движения сустава до одной, вперёд и назад.

Строение костей черепа

В черепе наблюдаются 2 важных отдела:

• Один из них, мозговой, строится из 8 костей, которые защищают мозг и внутреннее ухо. Все его кости связаны между собой прослойками фиброзной ткани – швами.
• А лицевой состоит из 14 костей, где расположены нос, рот и глаза. Кости лицевого отдела определяют черты лица человека. Носовая полость разделена на две симметричные половины костно-хрящевой перегородкой. Костные выросты, называемые носовыми раковинами, заставляют поток входящего воздуха согреваться и фильтроваться, оставляя на слизистой пыль и микробы. Сюда же открываются околоносовые пазухи.

Неподвижное соединение костей имеет тонкую прослойку фиброзной ткани, которая играет роль клея. Она представляет собой плотное волокнистое образование, которое делает их неподвижными. Такое неподвижное соединение костей называют синартроз. Синартрозы встречаются в черепе, например его швы, имеющие соединительную ткань между собой. Именно так сочетаются между собой кости черепа и зубы с лунками челюстей.

Непрерывные, или неподвижные соединения

Непрерывные соединения костей – это те, которые не имеют полости и являются неподвижными. Определить неподвижное соединение можно даже по внешнему виду – смыкаемые поверхности имеют шероховатости, зазубрины, то есть являются неровными.

Смыкаются обе поверхности при помощи соединительной ткани.

Примером являются соединения костей черепа, которые образуются с помощью костного шва.

Другие неподвижные соединения срастаются друг с другом, то есть хрящевая ткань замещается костной, что придает данному отделу особую прочность. Такие виды соединения костей можно встретить в позвоночнике, в крестцовом отделе, где копчик представляет собой пять сросшихся копчиковых позвонков.

Классификация суставов по различным параметрам

Суставы могут быть разной формы: шаровидной, эллипсовидной, плоской, седловидной и т. д. В соответствии с ней выделяют и одноименные суставы. Различают классификацию и по проекции движения – одноосные, двухосные и многоосные. К одноосным относят блоковидные и цилиндрические суставы (например, голеностопный, межфаланговый). Двухосные суставы – эллипсоидные или седловидные (лучезапястно-пястный, лучезапястный). К многоосным относят суставы, имеющие шаровидную форму – плечевой, тазобедренный.

По форме сустава можно предположить, в каких направлениях будет осуществляться его движение. Например, шаровидный осуществляет движения в разных направлениях, то есть является трехосным.

По устройству различают простые и сложные суставы. Простые состоят из двух костей, сложные – из трех и более.

Суставы могут выполнять движения следующих видов: сгибание-разгибание, приведение-отведение, вращение (внутрь и наружу, а также круговое).

Составные части

Суставные поверхности – это те части костей, которые примыкают друг к другу в суставной сумке. Они покрыты хрящом, называемым суставным.

Для того чтобы такое соединение исправно в течение жизни человека могло выполнять свою функцию, в сумке имеется полость, заполненная жидкостью, смазывающей поверхности смыкания. Кроме того, жидкость выполняет амортизационные функции, обеспечивая выносливость суставам, и предоставляет необходимое питание суставному хрящу.

Суставная сумка защищает суставные поверхности от повреждения, для выполнения этой функции она состоит из нескольких слоев: фиброзного и синовиального. Внутренняя синовиальная мембрана обеспечивает богатое кровоснабжение.

Кроме обязательных, в суставе могут присутствовать и дополнительные элементы: хрящи и связки, синовиальные сумки, сесамовидные кости и синовиальные складки.

Средства сохранения неподвижности соединений костей

Как видно из примеров, неподвижность обеспечивается разными способами, поэтому существуют основные типы соединения костей непрерывным способом:

• Тип соединения посредством соединительной ткани плотноволокнистого типа (кости рядом с суставами).
• Синдесмозы, представляющие собой соединения при помощи соединительной ткани (например, костей предплечья).
• Синхондрозы – при помощи хряща (соединение позвонков в позвоночнике).
• Синостозы, то есть костные соединения (кости черепа, копчик).

Первый и второй пункты – это типы соединения костей человека при помощи различных видов соединительной ткани, поэтому их относят к фиброзным соединениям.

Синдесмозы осуществляют свою функцию при помощи связок, которые дополнительно укрепляют соединения костей.

Типы соединительнотканных соединений

Помимо связок, соединения костей могут быть образованы соединительной тканью и называться мембранами. Их отличие заключается в том, что мембрана заполняет пространство между костями, причем расстояние между ними довольно большое. Чаще всего мембраны состоят из эластичных волокон. Однако по своим функциям они выполняют одинаковую роль со связками.

Следующим видом соединительнотканной связи между костями является родничок. Такой тип можно наблюдать у новорожденных и детей до года, пока роднички не зарастают. Это образование, которое имеет мало эластичных волокон и представлено преимущественно промежуточным веществом. Такое соединение позволяет костям черепа изменять конфигурацию для прохождения по родовому каналу.

Шов можно встретить, изучая, например, соединения костей черепа. Швы могут быть различной формы, имея аналогичные названия – зубчатый, плоский, чешуйчатый.

Вколачивания соединяют альвеолярные отростки с зубами. Соединительная ткань в этой области носит название “периодонт”. Он имеет хорошее кровоснабжение и нервную иннервацию за счет сосудов и нервных волокон в промежуточном веществе. В состав периодонта входят также эластичные и коллагеновые волокна.

Понятие о связках

Они представляют собой тяжи, образованные пучками эластичных и коллагеновых волокон. В зависимости от того, какой тип преобладает в той или иной связке, их делят на эластичные и коллагеновые.

В зависимости от необходимой амплитуды колебания костей связки могут быть короткими или длинными.

Выделяют также классификацию тяжей по принадлежности к суставам – суставные и внесуставные.

Связки нужны не только для соединения костей, у них имеется еще несколько важных функций:

• Каркасная роль, поскольку связками начинаются мышцы.
• Удерживают и фиксируют между собой различные участки костей либо частей тела (крестцово-бугорная связка).
• С помощью связок образуется другая анатомическая структура (например, свод либо ниша для прохождения нервов и сосудов).

Полуподвижные соединения костей

Многие не считают эту группу самостоятельной. К полуподвижным соединениям относятся те, что образованы хрящами, то есть, с одной стороны, не являются подвижными, как суставы, однако обладают определенной степенью гибкости.

Тип соединения при помощи хряща рассматривается как один из видов неподвижного соединения – синхондроз, который не является полуподвижным, как думают многие. Между синхондрозами и полуподвижными соединениями есть разница: в последних имеется небольшая полость, за счет чего и обеспечивается подвижность.

Полупрерывные соединения также называют симфизами. При определенных условиях они могут несколько расходиться между собой. Так, лобковый симфиз позволяет в родах обеспечить прохождение плода по родовым путям.

Хрящевые соединения

Различают несколько видов хряща:

1. Гиалиновый (стекловидный) – самый распространенный. Он очень прочный, гладкий, голубоватого оттенка. Образует скелет зародыша, а у взрослых – часть ребер, опору дыхательных путей и суставные поверхности сочлененных костей. Интересно, что скелет плода состоит в основном из такого гибкого хряща, который постепенно перерастает в костную ткань. Остатки хряща между диафизами и эпифизами окостеневают только к 25 годам. К тому же окостеневает не весь скелетный хрящ. Он остается на суставных поверхностях костей, в носу и ушных раковинах.
2. Волокнистый (фиброзный) – белесый по цвету. Содержит больше коллагеновых волокон и образует соединения с ограниченной подвижностью, например соединяет межпозвоночные диски. Такие хрящевые межпозвоночные диски могут слегка сжиматься и скручиваться, но благодаря своей многочисленности обеспечивают гибкость позвоночника.
3. Эластический (сетчатый) – желтоватый по цвету. Отличается большим количеством волокон эластина, что придает ему гибкость. Образует скелет ушной раковины и часть гортани.

Коллаген – очень прочный и гибкий материал, служащий основой большинства соединительных тканей, которые связывают, разделяют и защищают жизненно важные органы. К ним относятся костная, хрящевая, волокнистая ткань.

Подвижные соединения

Следующие типы соединения костей – подвижные. К ним относят суставы (диартрозы). Прерывными такие виды соединения костей называют из-за того, что всегда между их поверхностями есть полость. Для того чтобы обеспечивать подвижность, они состоят из суставных поверхностей, суставной сумки и полости.