Глава 8. Физиология двигательного аппарата

Все формы движений тела человека от простейшего перемещения в пространстве до сложных двигательных актов, обеспечивающих созидательную и творческую деятельность человеческих рук, совершаются благодаря опорно-двигательному аппарату (ОПА). Кроме двигательной, данный аппарат выполняет опорную и защитную функции. Традиционно опорно-двигательный аппарат подразделяют на активную и пассивную части. Активную часть опорно-двигательного аппарата составляют скелетные мышцы, а пассивную - кости и их соединения.

8.1. Пассивная часть двигательного аппарата

8.1.1. Строение скелета и соединение костей

Кости - это твердые и прочные части, служащие опорой телу. Все кости составляют систему костей, или скелет, который придает телу внешнюю конфигурацию, вид и обеспечивает ему жесткое и прочное устройство, защищает внутренние органы, накапливает минеральные соли и вырабатывает клетки крови.

Костный скелет человека вместе со скрепляющими элементами составляют пассивную часть опорно-двигательного аппарата. Вес скелета у новорожденных составляет 11% от веса тела, у детей разных возрастов - от 9 до 18%, у взрослых - 20%. Имеется 36-40 непарных костей, остальные парные.

Каждая кость представляет собой орган, построенный из костной, хрящевой и собственно соединительной ткани и снабженный кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами. Химический состав костной ткани: вода - около 50%, жиры - 15,75%, прочие органические вещества - 12,4%, неорганические вещества - 21,85%. Органическое вещество - оссеин, придает им эластичность и обуславливает их форму. Неорганические вещества: соли кальция (87%), углекислого кальция (10%), фосфорнокислого магния (2%), фтористого кальция, углекислого и хлористого натрия (1%).

В костях содержится костный мозг, который подразделяется на два вида: красный и желтый. Красный костный мозг - это ретикулярная ткань, в петлях которой находятся кроветворные элементы и зрелые клетки крови, а также клетки костной ткани. Желтый костный мозг состоит главным образом из жировой ткани и является депо питательных веществ. У взрослого человека красный костный мозг находится в губчатом веществе, а желтый - в каналах трубчатых костей. Продолжительность жизни одной костной клетки составляет 25 лет. Это значит, что в течение жизни масса костного вещества меняется не один раз. Раньше всего стареют скелет пальцев кисти, грудной и поясничный отделы позвоночника. Старческие изменения костей обнаруживаются после 40-50 лет, у женщин на 6-8 лет раньше, чем у мужчин. В зависимости от выполняемой ими функции кости разнообразны по форме: различают кости длинные (например, бедренная кость со средней частью - диафизом и двумя концами - эпифизами), короткие (кости запястья), плоские (ребра, кости черепа), неправильной формы (маленькие кости внутреннего уха) и сесамовидные (надколенник).

Скелет человека состоит из костей нижних конечностей, костей верхних конечностей, костей грудной клетки, костей позвоночного столба и костей черепа.

Кости нижних конечностей.

• Таз: состоит из соединения двух тазовых костей с крестцом и копчиком. Таз у мужчин более толстый, чем у женщин, но у женщин он шире и имеет большой наклон для облегчения прохода плода при родах. В связи с вертикальным положением тела человека пояс его нижних конечностей очень широк и имеет вид чаши. Он служит опорой для внутренних органов брюшной полости.

• Бедренная кость: единственная кость второго сегмента, самая длинная в человеческом теле.

• Кости голени: представлены двумя длинными костями - большеберцовой костью и малоберцовой костью, которые соединяются в области колена и лодыжки. Колено образует короткая, плосковатая и округлая кость, надколенник, которая обеспечивает сгибание и выпрямление ноги.

• Кости стопы: состоят из трех отделов и включают 26 костей. Самая большая кость стопы - пяточная. Плюсневые кости и фаланги похожи на пясти и фаланги руки, но они менее развиты ввиду их меньшей подвижности.

Кости верхних конечностей.

• Плечевой пояс: находится у верхней части грудной клетки и включает две кости - ключицу и лопатку. К ним прикрепляются важные мышцы и связки. Слово «clavicula» (ключица) по-латыни значит «ключик», этим словом стали обозначать ключицу из-за ее сходства с засовом, которым запирали двери.

• Плечевая кость: длинная кость, нижний конец которой способствует ее сочленению с локтем.

• Кости предплечья образованы двумя параллельными костями.

Локтевая кость - это длинная, слегка согнутая кость, сочленяющаяся с плечевой костью на уровне локтя.

Лучевая кость, расположенная на наружной стороне предплечья, также сочленяется с плечевой костью. При круговых движениях кисти руки лучевая кость перекрещивается с локтевой костью, образуя букву X.

• Кости запястья, пясти и кости пальцев (фаланги): Всего 27 маленьких костей.

Кости грудной клетки

Грудь - верхняя часть туловища, а скелет, защищающий эту часть тела, где расположены легкие и сердце, называется грудной клеткой. Кроме того, что она защищает органы, которые размещаются внутри нее, грудная клетка является основным элементом механики дыхания. Основные кости, придающие форму грудной клетке, - это ребра и грудина.

Ребра - это 24 длинных и узких кости, прикрепленные со стороны спины к позвоночному столбу. Семь пар верхних ребер называются истинными ребрами, потому что сочленяются с грудиной при помощи соответствующего хряща. Нижние пять пар, или ложные ребра, не сочленяются непосредственно с грудиной, они соединяются друг с другом своими хрящами, а одиннадцатую и двенадцатую пары ребер называют колеблющимися ребрами, потому что они свободны на всем своем протяжении.

Грудина - это длинная, плоская кость, длиной около 15-20 см, расположенная в передней части грудной клетки. Сочленяется с двумя ключицами и семью парами истинных ребер.

Кости позвоночного столба

Позвоночный столб - ось и опора нашего тела - состоит из 33-34 позвонков, костных элементов, расположенных друг над другом. Позвонки формируют позвоночный канал, где лежит спинной мозг, имеют центральное отверстие и небольшие выступы, отростки, к которым прикрепляются мышцы.

Позвонки разделяются следующим образом:

• 7 шейных позвонков, они наименее толстые и наиболее подвижные. Первый шейный позвонок - атлант - неполный, а второй - осевой позвонок - обеспечивает боковое вращение шеи.

• 12 грудных позвонков находятся в области спины и являются более толстыми и менее подвижными, чем шейные позвонки.

• 5 поясничных позвонков находятся в области поясницы и довольно подвижны.

• 5 крестцовых позвонков, спаянных между собой, образуют крестец, очень прочную кость, которая служит основанием для позвоночника.

• 4 или 5 копчиковых позвонков, также крепко спаянных, образуют копчик.

Кости черепа. Череп принято делить на два отдела: • Мозговой череп: вместилище головного мозга. • Лицевой череп: вмещает большую часть органов чувств и поддерживает органы жевания.

Мозговой череп составляют восемь очень прочных плоских костей.

Кости мозгового черепа:

Две теменные кости расположены в боковых верхних участках.

Две височные кости находятся в нижней части и защищают органы слуха и равновесия.

Лобная кость придает форму лбу, служит основанием для мозгового черепа и имеет две глубокие впадины, или глазницы, в которых размещены глазные яблоки.

Затылочная кость расположена в нижней задней части мозгового черепа. У нее имеется большое затылочное отверстие, в котором находится место соединения головного мозга со спинным, через него проходят основные нервные каналы.

Решетчатая кость - это маленькая кость, принимающая участие в образовании наружных стенок носовой полости, а клиновидная кость, в нижней и средней части мозгового черепа, вмещает гипофиз.

Кости лицевого черепа можно разделить на две доли, или челюсти:

Верхняя челюсть состоит из двух неподвижных костей, а нижняя челюсть из одной сочлененной кости, основная функция которой - жевание.

Самая маленькая кость человеческого тела – стремя – находится во внутреннем ухе, ее размер всего 3 мм. На ногте мизинца могут поместиться три такие кости.

Соединение костей

В теле человека есть около 200 соединений костей. Кости соединяются друг с другом неподвижно (непрерывные соединения) или подвижно (прерывные соединения, или суставы). Между ними имеется переходная форма - полусустав. К непрерывным соединениям относятся соединения при помощи соединительной ткани, хрящевой ткани (синхондрозы), костной ткани (синостозы). Одной из разновидностей синдесмозов являются связки - коллагеновые и эластические.

Тип соединения костей определяется действием механических факторов. Преобладающую роль играет фактор движения. У лиц с сильно развитой мускулатурой отсутствует полное разгибание в локтевом суставе. Это связано с чрезмерным развитием локтевого отростка и функциональной гипертрофией мышц сгибателей предплечья, препятствующих полному разгибанию. У людей с недостаточно развитой мускулатурой наблюдается переразгибание в локтевом суставе. В целом подвижность суставов у женщин несколько больше, чем у мужчин.

Неподвижные соединения костей.

Непрерывные соединения костей встречаются в черепе. В раннем возрасте у детей многие кости черепа не соединены вместе, и в двух местах, переднем и заднем родничках, между ними существуют отверстия. По мере роста малыша эти отверстия соединяются, и в результате образуется однородная черепная коробка. Неровные, зубчатые края кости соединяются вместе прочной волокнистой тканью по линиям мест соединения (зубчатым швам). Другие соединения, малоподвижные, позволяют делать небольшие движения. Типичный пример тому -лобковый симфиз, соединяющий две тазовые кости, но фактически являющийся неподвижным.

Подвижные соединения костей.

Подвижные сочленения обеспечивают большую часть наших движений. Концы костей имеют разнообразную форму и сочленяются различными способами. Сустав представляет собой подвижное соединение костей, позволяющее им двигаться относительно друг друга. Все суставы имеют общий план строения. Анатомическими частями любого сустава являются суставные поверхности, покрытые гладким хрящом, суставная сумка и суставная полость. Край сустава имеет мощную волокнистую капсулу, окружающую мешочек синовиальной оболочки между концами кости. Эта оболочка выделяет смазывающую жидкость, которая позволяет избежать трения при движении, а соединяющий хрящ удерживает кости на расстоянии друг от друга. Сустав имеет поддерживающие связки, которые укрепляют его. По форме сочленяющихся поверхностей можно выделить 7 видов суставов: седловидный, блоковидный, эллипсовидный, ореховидный, плоский, мыщелковый, цилиндрический.

Хрящ: ткань, покрывающая концы костей и смягчающая их трение.

Синовиальный слой: своеобразная сумка, выстилающая внутреннюю поверхность сустава и выделяющаясиновий- тягучую жидкость, которая смазывает и питает хрящи, поскольку в суставах нет кровеносных сосудов.

Суставная капсула: фиброзный слой, похожий на муфту, который обволакивает сустав. Придает устойчивость костям и препятствует их чрезмерному смещению.

Мениски: представляют собой два твердых хряща в виде полумесяца, увеличивающие поверхность соприкосновения между двумя костями, как, например, в коленном суставе.

Связки: фиброзные образования, укрепляющие соединения между костями и ограничивающие амплитуду их движения. Они находятся на внешней стороне суставной капсулы, но в некоторых суставах расположены внутри для обеспечения большей прочности, как, например,круглые связки тазобедренного сустава.

Строение некоторых суставов

Коленный сустав: сложное сочленение, обеспечивающее сгибание и разгибание ноги и вращательные движения. В коленном суставе сочленяются бедренная и большеберцовая кости - две самые длинные и прочные кости, на которые, вместе с надколенником, расположенном в одном из сухожилий четырехглавой мышцы, давит почти весь вес скелета.

Плечевой сустав: сочленение, обеспечивающее наибольшую амплитуду движений тела человека, - это сочленение плечевой кости с лопаткой при помощи суставной впадины лопатки.

Локтевой сустав: соединение плечевой, локтевой и лучевой костей, позволяющее делать вращательное движение локтем.

Тазобедренный сустав: соединение бедренной кости с костями таза.

Лучезапястный сустав: образован несколькими сочленениями, расположенными между многочисленными мелкими плоскими костями, соединенными крепкими связками.

Голеностопный сустав: в нем очень важна роль связок, которые не только обеспечивают движение голени и стопы, но также поддерживают вогнутость стопы.

Полуподвижные соединения костей (полусуставы)

Некоторые суставы двигаются не слишком много и должны быть очень мощными и выдерживать значительные нагрузки. Такие соединения костей расположены между позвонками позвоночника и лонным сращением лобковых костей. У них имеется толстая волокнисто-хрящевая подушка между костями, удерживаемая на месте мощными волокнистыми связками; подушка играет роль амортизатора.