Кости и суставы. строение суставов

Эволюция опорно-двигательной системы

В процессе эволюции животные осваивали всё новые и новые территории, виды пищи, приспосабливались к изменившимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных. Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее. Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения. Самые примитивные простейшие не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму.

Первая появившаяся опорная структура — оболочка клетки. Она не только отграничила организм от внешней среды, но и позволила повысить скорость перемещения за счёт жгутиков и ресничек. Многоклеточные животные имеют большое разнообразие опорных структур и приспособлений для движения. Появление наружного скелета повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц. Внутренний скелет растёт вместе с животным и позволяет достигать рекордных скоростей. У всех хордовых внутренний скелет. Несмотря на значительные различия в строении опорно-двигательных структур у разных животных, их скелеты выполняют сходные функции: опоры, защиты внутренних органов, перемещения тела в пространстве. Движения позвоночных осуществляется за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полёт, лазание и т.д.

Развитие скелета

В эмбриональном периоде у всех Позвоночных первым зачатком внутреннего скелета является спинная струна (chorda dorsalis), или хорда, происходящая из мезодермы.

Скелет человека в процессе развития последовательно проходит 3 стадии:

1. соединительнотканная (перепончатая) — на 3—4 неделе внутриутробного развития — скелет включает в себя хорду и соединительную ткань.
2. хрящевая — на 5—7 неделе внутриутробного развития — скелет включает в себя хорду и хрящевой скелет.
3. костная — с 8 недели внутриутробного развития — скелет представлен остатками хорды (в виде студенистого ядра межпозвоночных дисков) и непосредственно костным скелетом.

Эти все стадии проходят все («вторичные») кости скелета, кроме костей свода черепа, большинства костей лица и части ключицы, которые развиваются без стадии хряща и, соответственно, называются «первичными» или «покровными» костями скелета. Покровные кости можно рассматривать как производные наружного скелета, сместившегося вглубь мезодермы и присоединившегося к внутреннему скелету в качестве его дополнения.

У новорождённого ребёнка в скелете почти 270 костей, что намного больше, чем у взрослого. Такое различие возникло из-за того, что детский скелет содержит большое количество мелких косточек, которые срастаются в крупные кости только к определённому возрасту. Это, например, кости черепа, таза и позвоночника. Крестцовые позвонки, например, срастаются в единую кость (крестец) только в возрасте 18—25 лет. И остаётся 205—207 костей, в зависимости от особенностей организма.

Интересные факты о скелете

10 интересных фактов о скелете человека:

1. При рождении у человека около 300 костей, однако при взрослении часть из них срастается и по последним данным у взрослого остается 206 костей.
2. Каждые 8 лет мы получаем новый скелет. За это время полностью меняется его клеточный состав.
3. Кости человека тверже, чем сталь, но легче нее в 3 раза.
4. Кости прочнее гранита в 2,5 раза.
5. Кости на 31 % состоят из воды.
6. Кости младенца мягкие и гибкие. Так задумано природой для того, чтобы малыш смог пройти по родовым путям матери.
7. Рост костей в теле человека продолжается примерно до 24-х лет.
8. Самая распространенная болезнь костей в мире — остеопороз. Недуг провоцирует снижение массы костей, их хрупкость и ломкость.
9. В организме человека есть одна кость, которая никак не крепится к остальному скелету. Находится она под языком и носит название подъязычной.
10. Кости человека коричневатого цвета, белыми их делают для наглядности при изучении экспонатов на уроках анатомии, биологии или естествознания, подвергая их специальной обработке.

Строение костей

Кости служат для поддержки и защиты различных органов тела, участвуют в производстве белых и красных кровяных клеток, сохраняют минералы. Они обладают сложной структурой и бывают разных форм, размеров и видов.

Типы костей, которые встречаются в человеческом теле:

• длинные;
• короткие;
• плоские;
• смешанные;
• сесамовидные.

Значение каждого из этих видов огромное. Каждый вид имеет свои особенности. Так, конечности человека состоят из длинных костей, короткие кости обеспечивают подвижность скелета, а сесамовидные защищают от повреждения сухожилия.

На примере трубчатой кости рассмотрим строение органа, который состоит из:

• надкостницы;
• костномозговой полости;
• костного мозга;
• компактного вещества тела кости;
• губчатого вещества;
• суставного хряща;
• метафиза;
• питающих артерий.

Функции скелета

Скелет человека выполняет механические и биологические функции. 

К механическим функциям относятся:

1. Опорная. Скелет является главным остовом тела, благодаря которому оно сохраняет свою форму и не разрушается.
2. Двигательная. Подвижное соединение между костями обеспечивает движение тела за счет суставов и скелетных мышц.
3. Защитная. Костные формирования скелета помогают защитить жизненно важные внутренние органы нервы и сосуды.
4. Амортизирующая. За счет хрящевых прослоек и конструкции скелета уменьшается сотрясение тела при движении.

Биологическими функциями скелета являются: 

1. Кроветворная. В костном мозге происходит развитие клеток крови эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов.
2. Запасающая. В костях осуществляется хранение кальция и фосфора, а также железа и ферритина.
3. Регулирующая эндокринную систему. Костные клетки выделяют остеокальцин, который регулирует уровень сахара и жира и участвует в производстве природного инсулина.

Тазобедренный сустав

Тазобедренные суставы соединяют нижние конечности (бедренные кости) с тазом. Тазобедренный – самый большой и очень сильно нагруженный сустав. Он представляет собой классический шарнир: состоит из шаровидной головки бедренной кости (1), вложенной в вогнутую округлую вертлужную впадину (2) в кости таза. И головка бедренной кости, и вертлужная впадина покрыты упругим и прочным хрящом (3), В полости тазобедренного сустава находится скользкая синовиальная жидкость (4), обеспечивающая снижение трения, смягчение ударов и передачу некоторых питательных веществ. Головка бедренной кости снабжается кровью из сосудистого пучка (5), проходящего внутри тазобедренного сустава.

Строение тазобедренного сустава. (1) головка бедренной кости, (2) вертлужная впадина, (3) эластичный хрящ, (4) синовиальная жидкость, (5) сосуды внутри сустава.

Тазобедренный сустав, как правило, хорошо отзывается на лечение, за исключением случаев значительного разрушения тканей сустава

Важно не только снять воспаление и боль, но уделить внимание и кровообращению в суставе, и обеспечению его питания, и правильной работе мышц. Мы часто обнаруживаем причиной артроза нарушения обмена веществ, лечение которых возможно и нужно

Типичные проблемы с тазобедренным суставом

Артроз тазобедренного сустава (коксартроз). Это заболевание начинается с перегрузки и ухудшения питания сустава, либо с его воспаления. В результате в тазобедренном суставе уменьшается объем жидкости, хрящ становится истонченным и надрывается, отсюда боли и ограничение подвижности в суставе. Подробнее…

Дисплазия тазобедренных суставов – это врожденное недоразвитие вертлужных впадин. Мы часто видим дисплазию причиной вывихов и артроза, даже у пациентов в солидном возрасте. Крыша вертлужной впадины в этом случае лишь частично прикрывает головку бедренной кости. Таким образом, площадь опоры одной суставной поверхности на другую оказывается уменьшенной, а значит, давление на единицу площади сустава значительно возрастает. Кроме того, в таком суставе возможны избыточные движения при ходьбе, со временем разрушающие тазобедренный сустав. Подробнее…

Воспаление тазобедренного сустава (коксит, артрит) встречается при артрозе, перегрузке сустава и при таких серьезных ревматических болезнях, как болезнь Бехтерева, подагра, суставный псориаз, реактивный артрит, системная красная волчанка. Для правильного лечения необходимо точно найти причину воспаления и мы делаем это с помощью современных лабораторных исследований.Подробнее ….

Асептический некроз головки бедренной кости встречается при закупорке или сдавлении сосудистого пучка, снабжающего головку бедра кровью. В результате обескровливания головка бедренной кости погибает и разрушается, что приводит к боли и обездвиживанию

Важно немедленно установить и устранить причину закупорки сосуда, т.к. возможен риск закупорки и других важных артерий и вен (инсульт, некроз другого сустава и др.).. Подробнее…

Перелом шейки бедра часто встречается при остеопорозе – потере кальция костями. Шейка бедра – самый тонкий и наименее прочный отрезок бедренной кости. Состоявшийся перелом подлежит хирургическому лечению (фиксация металлоконструкцией) в условиях отделения травматологии. Мы окажем помощь в случае, если операция невозможна, или если после операции остаются боль и малоподвижность. Подробнее …

Грыжа межпозвонкового диска и болезненный седалищный нерв могут имитировать боли в тазобедренном суставе. Подробнее…

Особенности скелета человека, связанные с трудовой деятельностью и прямохождением

Трудовая деятельность

Тело современного человека хорошо приспособлено к трудовой деятельности и прямохождению. Прямохождение является приспособлением к важнейшей черте человеческой жизнедеятельности — труду. Именно он проводит резкую грань между человеком и высшими животными. Труд оказал прямое воздействие на строение и функции руки, которая стала влиять на остальной организм. Первоначальное развитие прямохождения и возникновение трудовой деятельности повлекло за собой дальнейшее изменение всего человеческого организма. Ведущая роль труда способствовала, частичное перенесение хватательной функции с челюстей на руки (в дальнейшем ставшие органами труда), развитием человеческой речи, употреблением искусственно приготовленной пищи (облегчает работу жевательного аппарата). Мозговой отдел черепа развивается параллельно с развитием головного мозга и органов чувств. В связи с этим увеличивается объём черепной коробки (у человека — 1 500 см3, у человекообразных обезьян — 400–500 см3).

Прямохождение

С развитием двуногой походки связана значительная часть признаков присущих для скелета человека:

• опорная стопа с сильно развитым, мощным большим пальцем;
• кисть с очень развитым большим пальцем;
• форма позвоночника с его четырьмя изгибами.

Форма позвоночника выработалась благодаря пружинистого приспособления к ходьбе на двух ногах, что обеспечивает плавность движений туловища, оберегает его от повреждений при резких движениях и прыжках. Туловище в грудном отделе уплощенное, что приводит к сжатости грудной клетки спереди назад. Нижние конечности тоже претерпели изменения в связи с прямохождением — широко расставленные тазобедренные суставы придают устойчивость телу. В ходе эволюции произошло перераспределение тяжести тела: центр тяжести переместился вниз и занял положение на уровне 2–3 крестцового позвонка. У человека очень широк таз, а ноги сильно расставлены, это даёт возможность телу быть устойчивым при передвижении и стоянии.

Кроме позвоночника с изогнутой формой, пяти позвонков в составе крестца, сжатой грудной клетки можно отметить удлинение лопатки и расширенный таз. Всё это повлекло за собой:

• сильное развитие таза в ширину;
• скрепление таза с крестцом;
• мощное развитие и особый способ укрепления мышц и связок в тазобедренной области.

Переход предков человека к прямохождению повлёк за собой развитие пропорций тела человека, отличающих его от обезьян. Так для человека характерны более короткие верхние конечности.

Прямохождение и труд привели к образованию асимметрии тела человека. Правая и левая половины человеческого тела не симметричны по форме и строению. Ярким примером этому является рука человека. Большинство людей являются правшами, а левшей около 2–5%.

Развитие прямохождения, сопровождающее переход наших предков к проживанию на открытой местности, привело к значительным изменениям скелета и всего организма в целом.

Строение костей

Химический состав костей

Все кости состоят из органических и неорганических (минеральных) веществ и воды, масса которой достигает 20% массы костей. Органическое вещество костей — оссеин — обладает эластичными свойствами и придаёт костям упругость. Минеральные вещества — соли углекислого, фосфорнокислого кальция — придают костям твёрдость. Высокая прочность костей обеспечивается сочетанием упругости оссеина и твёрдости минерального вещества костной ткани.

Макроскопическое строение кости

Снаружи все кости покрыты тонкой и плотной плёнкой из соединительной ткани — надкостницей. Только головки длинных костей не имеют надкостницы, но они покрыты хрящом. В надкостнице имеется много кровеносных сосудов и нервов. Она обеспечивает питание костной ткани и принимает участие в росте кости в толщину. Благодаря надкостнице срастаются переломленные кости.

Разные кости имеют неодинаковое строение. Длинная кость имеет вид трубки, стенки которой состоят из плотного вещества. Такое трубчатое строение длинных костей придаёт им прочность и лёгкость. В полостях трубчатых костей находится жёлтый костный мозг — богатая жиром рыхлая соединительная ткань.

Концы длинных костей содержат губчатое костное вещество. Оно также состоит из костных пластинок, образующих множество перекрещенных перегородок. В местах, где кость подвержена наибольшей механической нагрузке, количество этих перегородок самое высокое. В губчатом веществе находится красный костный мозг, клетки которого дают начало клеткам крови. Короткие и плоские кости тоже имеют губчатое строение, только с наружи они покрыты слоем плотинного вещества. Губчатое строение придаёт костям прочность и лёгкость.

Микроскопическое строение кости

Костная ткань относится к соединительной ткани и имеет много межклеточного вещества, состоящего из оссеина и минеральных солей.

Это вещество образует костные пластинки, расположенные концентрически вокруг микроскопических канальцев, идущих вдоль кости и содержащих кровеносные сосуды и нервы. Костные клетки, а следовательно, и кость — это живая ткань; она получает питательные вещества с кровью, в ней протекает обмен веществ и могут происходить структурные изменения.

Типы костей

Строение костей определено процессом длительного исторического развития, в течение которого организм наших предков изменялся под влиянием окружающей среды и приспосабливался путём естественного отбора к условиям существования.

В зависимости от формы различают трубчатые, губчатые, плоские и смешанные кости.

Трубчатые кости находятся в органах, которые совершают быстрые и обширные движения. Среди трубчатых костей есть длинные кости (плечевая, бедренная) и короткие (фаланги пальцев).

В трубчатых костях различают среднюю часть — тело и два конца — головки. Внутри длинных трубчатых костей имеется полость, заполненная жёлтым костным мозгом. Трубчатое строение обуславливает нужную для организма крепость костей при затрате на них наименьшего количества материала. В период роста кости между телом и головкой трубчатых костей находится хрящ, благодаря которому осуществляется рост кости в длину.

Плоские кости ограничивают полости, внутри которых помещаются органы (кости черепа), или служат поверхностями для прикрепления мышц (лопатка). Плоские кости, подобно коротким трубчатым костям, преимущественно состоят их губчатого вещества. Концы длинных трубчатых костей, а также короткие трубчатые и плоские кости полостей не имеют.

Губчатые кости построены преимущественно из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Среди них различают длинные губчатые кости (грудина, рёбра) и короткие (позвонки, запястье, предплюсна).

К смешанным костям относятся кости, слагающиеся из нескольких частей, имеющих разное строение и функцию (височная кость).

Выступы, гребни, шероховатости на кости — это места прикрепления к костям мышцы. Чем лучше они выражены, тем сильнее развиты прикрепляющиеся к костям мышцы.

Строение

Скелет человека устроен по общему для всех позвоночных животных принципу. Кости скелета подразделяются на две группы: осевой скелет и добавочный скелет. К осевому скелету относятся кости, лежащие посередине и образующие остов тела; это все кости головы и шеи, позвоночник, рёбра и грудина. Добавочный скелет составляют ключицы, лопатки, кости верхних конечностей, кости таза и кости нижних конечностей.

Осевой скелет

• Череп — костная основа головы, является вместилищем головного мозга, а также органов зрения, слуха и обоняния. Череп имеет два отдела: мозговой и лицевой.
• Грудная клетка — имеет форму усечённого сжатого конуса, является костной основой груди и вместилищем для внутренних органов. Состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар рёбер и грудины.
• Позвоночный столб, или позвоночник — является главной осью тела, опорой всего скелета; внутри позвоночного канала проходит спинной мозг. Подразделяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы.

Добавочный скелет

• Пояс верхних конечностей — обеспечивает присоединение верхних конечностей к осевому скелету. Состоит из парных лопаток и ключиц.
• Верхние конечности — максимально приспособлены для выполнения трудовой деятельности. Конечность состоит из трёх отделов: плеча, предплечья и кисти.
• Пояс нижних конечностей — обеспечивает присоединение нижних конечностей к осевому скелету, а также является вместилищем и опорой для органов пищеварительной, мочевыделительной и половой систем.
• Нижние конечности — приспособлены для опоры и перемещения тела в пространстве во всех направлениях, кроме вертикально вверх (не считая прыжка).