Кости и их соединения образуют скелет человека. Его основные функции: опора и
движение (вместе с мышцами). При этом кость выполняет пассивную функцию (роль рычагов, приводимых в движение сокращающимися
мышцами). Защитная функция скелета состоит в предохранении внутренних органов от
механических воздействий. Кроме того, внутренние клетки кости участвуют в
кроветворении.
Кость имеет сложное строение. Большую часть массы кости составляет костная ткань, из
которой образовано компактное и губчатое костное вещество. Внутри кости расположен
костный мозг. Снаружи кость окружена надкостницей, представляющей собой
соединительнотканную пластинку, наружный слой которой несет защитную функцию, а
внутренний содержит нервные волокна и кровеносные сосуды. Внутренний слой
надкостницы, кроме того, содержит клетки - остеобласты, участвующие в образовании
костной ткани в период роста кости, а также при заживлении переломов костей. Кость, лишенная надкостницы, гибнет. Внутри кости между костными пластинками расположен красный и желтый костный мозг. В красном костном мозге образуются клетки крови, желтый мозг этой функцией не обладает. В состав костей входят органические вещества (оссеин и оссеомукоид) и неорганические (главным образом соли кальция). Органические вещества придают упругость кости, а неорганические - твердость.
На долю органического вещества приходится 1/3, а неорганического - 2/3 веса кости. С возрастом состав кости несколько меняется - уменьшается (в процентах) содержание органических веществ и увеличивается содержание неорганических, вследствие чего у пожилых людей хрупкость костей выше (больше вероятность переломов).
Кости подразделяются на длинные (плечевая кость, кости предплечья, бедренная кость и кости голени), короткие (кости запястья, пястья, плюсны, предплюсны, фаланги пальцев, позвонки), плоские (кости крыши черепа, грудина, ребра и др.) и смешанные (кости основания черепа, состоящие из нескольких частей, имеющих различное строение). В длинной кости различают среднюю часть (тело) - диафиз и два конца -
эпифизы. Диафизы состоят из компактного костного вещества с трубчатым каналом внутри. Эпифизы состоят из губчатого вещества, костные пластинки которого образуют костные перекладины, расположенные в разных участках неодинаково. Такая конструкция позволяет костям выдерживать значительное давление. Короткие кости состоят из компактного вещества или из губчатого, а плоские кости состоят из двух
пластинок компактного вещества с расположенным между ними губчатым веществом.
Большинство костей человека при развитии проходят три стадии развития: перепончатую,
хрящевую и костную. Кости развиваются из среднего зародышевого листка - мезодермы. В длинных костях в течение длительного времени сохраняются хрящевые прослойки между диафизом и эпифизом (эпифизарный хрящ), за счет которых кость растет определенное время в длину (их рост прекращается к 20-25 годам). Кости крыши черепа, почти все кости лица проходят в своем развитии только две стадии - перепончатую
и костную.
Все кости соединяются друг с другом, и эти соединения отличаются строением и степенью подвижности. Все виды соединений подразделяются на две группы:
непрерывные соединения, не имеющие полости;
прерывные соединения, в которых имеется полость.
Если непрерывное соединения неподвижны или слабо подвижны, то прерывные соединения -подвижные. Непрерывные соединения связаны
или при помощи волокнистой соединительной ткани (синдесмозы) - это связки, перепонки, швы
(соединения костей черепа), или при помощи хряща (синхондрозы), например соединения тел позвонков. В некоторых отделах тела хрящи замещаются костной тканью (синостозы) - например, сращения крестцовых позвонков.
В каждом суставе имеются три основных элемента: суставные поверхности, суставная
сумка и суставная полость. Суставные поверхности большинства суставов покрыты
хрящом. Суставная сумка натянута между сочленяющимися костями и переходит в
надкостницу. Различают наружный - фиброзный и внутренний - синовиальный слои. Снаружи суставная сумка укреплена связками. В полости сумки находится небольшое количество жидкости - синовии, которую выделяет синовиальный слой.
Синовия смазывает суставные хрящи и способствует уменьшению трения. По форме
суставных поверхностей различают следующие суставы: шаровидные (движение вокруг трех осей и более), эллипсоидные и седловидные (двухосные), цилиндрические и блоковидные (одноосные). Шаровидные суставы - плечевой и бедренный; двухосные - лучезапястный; одноосные - межфаланговые суставы пальцев. Простой сустав образован двумя костями, сложный - тремя и более костями (коленный сустав); два или несколько суставов, в которых движения могут происходить только одновременно, составляют
вместе так называемый комбинированный сустав.
Строение скелета
В скелете человека, как и у всех млекопитающих, различают следующие отделы: скелет туловища, скелет верхних и нижних конечностей и скелет головы. Скелет туловища состоит из позвоночного столба и скелета грудной клетки. Позвоночник является опорой тела, состоит из 33-34 позвонков и пяти отделов: шейного - 7 позвонков, грудного - 12, поясничного - 5, крестцового - 5 и копчикового - 4-5 позвонков. Крестцовые и копчиковые позвонки у взрослого человека срослись и представляют крестцовую и копчиковую кости. Позвонок состоит из тела и дуги, от которой отходит 7 отростков: остистый, 2
поперечных и 4 суставных. Тело позвонка обращено вперед, а остистый отросток - назад, в середине находится позвоночное отверстие; отверстия всех позвонков образуют канал, в
котором находится спинной мозг. На дугах позвонков имеются углубления, образующие в
совокупности межпозвоночные отверстия, через которые проходят спинномозговые нервы.
У первого шейного позвонка - атланта - отсутствует тело, он сочленяется с затылочной
костью черепа и со вторым шейным позвонком; второй шейный позвонок (эпистрофей) имеет зубовидный отросток, сочленяющийся с передней дугой атланта. У седьмого шейного позвонка остистый отросток не раздвоен, выступает над остистыми отростками соседних позвонков и легко прощупывается (у мужчин более
заметен). На грудных позвонках имеются суставные ямки для прикрепления ребер. У
грудных позвонков остистые отростки самые длинные и направлены назад и вниз. Поясничные позвонки самые массивные и их остистые отростки направлены назад. Крестец состоит из пяти сросшихся позвонков: различают верхнюю широкую часть - основание, нижнюю узкую - верхушку и две боковые части. Через
крестцовые отверстия проходят нервы, а внутри проходит крестцовый канал - продолжение позвоночного канала. К крестцу причленяется таз.
Копчиковая кость, состоящая из четырех-пяти недоразвитых сросшихся позвонков, является остатками хвоста, который имелся у далеких предков человека. Позвонки соединены между собой посредством хрящей, суставов и связок. Позвоночник способен сгибаться и разгибаться, наклоняться в сторону и скручиваться. Наиболее подвижны поясничный и шейный отделы позвоночника.
Позвоночный столб новорожденного почти прямой, а при дальнейшем развитии образуются изгибы позвоночника. Позвоночник имеет два изгиба вперед - лордозы (шейный и поясничный) и два изгиба назад - кифозы (грудной и крестцовый). Их основное назначение - ослабление сотрясения головы и туловища при ходьбе, беге, прыжках. У многих людей наблюдается искривление позвоночника в сторону - сколиоз. Часто сколиоз является следствием болезненных изменений в позвоночнике.
Грудная клетка образована грудными позвонками, двенадцатью парами ребер и
грудной костью - грудиной. Грудина - плоская кость, в которой выделяют три части: верхнюю - рукоятку, среднюю - тело и нижнюю - мечевидный отросток. Ребра состоят из кости и хряща. Первое ребро лежит почти горизонтально. Передние концы семи пар ребер своими хрящами соединяются с грудиной. Остальные пять пар ребер не соединяются с грудиной, а восьмая, девятая и десятая пара причленяются каждая к хрящу вышележащего ребра; одиннадцатая и двенадцатая пары ребер передними концами заканчиваются свободно в мышцах. В грудной клетке располагаются сердце, легкие, трахея,
пищевод, крупные сосуды и нервы. Грудная клетка принимает участие в дыхании - благодаря ритмичным движениям увеличивается и уменьшается ее объем при вдохе и выдохе.
Грудная клетка новорожденного имеет пирамидальную форму. Вместе с ростом грудной
клетки изменяется ее форма. Грудная клетка женщины меньше, чем у мужчины. Верхняя часть грудной клетки у женщины относительно шире
мужской. После перенесенных заболеваний возможно изменение грудной клетки: так, при
тяжелом рахите развивается куриная грудь (грудина резко выступает спереди).
Скелет верхних конечностей состоит из плечевого пояса и скелета свободных верхних
конечностей. Плечевой пояс состоит из пары ключиц и лопаток. Верхняя конечность (руки) слагается из плечевой кости, костей предплечья и костей кисти (кости запястья, пястья и фаланги пальцев). Ключица имеет изогнутую V-образную форму; лопатка - треугольной формы. Суставная впадина лопатки служит для соединения с
плечевой костью. Ключица соединяется с грудиной и лопаткой, может двигаться вверх и вниз, вперед и назад. Плечевая кость - длинная трубчатая кость, к которой прикреплены две кости предплечья - локтевая и лучевая (тоже длинные трубчатые кости). Локтевая кость располагается с внутренней стороны. Кости кисти подразделяются на кости запястья (8 костей, расположенных в два ряда), кости пястья (их 5), кости пальцев
(фаланги) - небольшие трубчатые кости. Большой палец имеет две фаланги и противопоставлен всем остальным, другие состоят из трех фаланг
каждый. Кости свободной верхней конечности соединены друг с другом с помощью суставов. Наиболее крупные из них - плечевой, лучезапястный и локтевой. Суставы кисти
значительно отличаются разнообразием движений и подвижностью, что связано с
превращением передней конечности в процессе эволюции в орган труда.
Скелет нижних конечностей образован костями тазового пояса и свободными нижними
конечностями. Тазовый пояс, или таз, состоит из прочно соединенных трех костей: крестца, двух массивных тазовых костей (подвздошной и седалищной), между которыми располагается третья - лонная, кости таза срастаются вместе после 16 лет. Лонные кости соединяются между собой при помощи хряща, внутри которого находится щелевидная полость (соединение называется полусуставом). В состав таза входит и копчиковая кость. Различают большой и малый таз. Большой таз образован крыльями подвздошных костей, а малый - лонными, седалищными костями, крестцом и копчиком.
В малом тазу имеются верхнее (вход) отверстие, полость и нижнее отверстие, или выход. В полости малого таза находятся мочевой пузырь, прямая кишка и половые органы (у женщин - матка, маточные трубы и яичники, у мужчин - предстательная железа, семенные пузырьки, семявыносящие протоки). Малый таз у женщин является родовым каналом. Женский таз шире мужского и короче, что имеет большое значение для деторождения (размеры мужского таза на 1,5-2 см меньше размеров женского таза).
Бедренная кость - самая крупная из трубчатых костей организма человека. Надколенная
чашечка (надколенник) имеет форму треугольника с закругленными углами. Она
прилегает к нижнему концу бедренной кости, находится в сухожилии четырехглавой мышцы бедра и входит в состав коленного сустава.
Костей голени две - большеберцовая и малоберцовая. Большеберцовая кость
располагается на голени с внутренней стороны и значительно толще малоберцовой. Кости стопы подразделяются на кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев. В предплюсне семь костей (пяточная, надпяточная, или таранная, ладьевидная, кубовидная и три клиновидные). На пяточной имеется пяточный бугор. Костей предплюсны пять(трубчатые). На нижнем конце большеберцовой кости имеется выступ,
называемый лодыжкой, и суставная поверхность для соединения с надпяточной костью. Кости пальцев стопы короче соответствующих фаланг пальцев кисти, большой палец стопы имеет две фаланги (остальные - по три) и не противопоставлен, как у обезьян. Кости свободной нижней конечности соединяются между собой с помощью суставов; самые крупные - тазобедренный, коленный и голеностопный. Наибольшее движение возможно в верхнем стопном (голеностопном) и нижнем стопном суставах, поскольку стопа выполняет преимущественно функцию опоры. Кости стопы располагаются не в одной плоскости, а образуют изгибы в продольном и поперечном направлении: различают продольный и поперечный своды. Наличие сводов предохраняет (уменьшает) от толчков при различных движениях, т.е. своды выполняют функцию амортизаторов при хождении и прыжках. У некоторых людей наблюдается уплощение сводов стопы (сводов нет у человекообразных обезьян) - развивается плоскостопие, что приводит к болезненным
ощущениям.
Скелет головы (череп) имеет полость, в которой располагается головной мозг. Кроме того
имеются полости рта, носа и вместилища для органов зрения и слуха. Обычно выделяют
мозговой и лицевой отделы черепа. Все кости черепа, за исключением нижней челюсти,
соединены швами. Мозговой отдел черепа составлют две парные кости - височная и
теменная и четыре непарные - лобная, решетчатая, клиновидная и затылочная.
Лицевой отдел представлен шестью парными костями - верхняя челюсть, носовая, слезная, скуловая, небная и нижняя носовая раковина и двумя непарными - нижняя челюсть и сошник. К костям лица относят и подъязычную кость. Многие кости черепа имеют отверстия и каналы для прохождения нервов и кровеносных сосудов, некоторые из них имеют полости или ячейки, заполненные воздухом (синусы). У человека мозговой отдел черепа преобладает над лицевым.
Швы, с помощью которых соединяются кости черепа, различны: плоские швы (кости лицевого отдела прилегают друг к другу ровными краями); чешуйчатые швы (соединения чешуи височной кости с теменной); зубчатые швы (характерны для большей части соединенных костей черепа, они самые прочные). У взрослых и особенно у стариков большинство швов окостеневает. Нижняя челюсть соединяется с височными костями посредством комбинированного височно-челюстного сустава, в котором имеется хрящ; суставная капсула укреплена связками.
Верхнюю часть мозгового отдела черепа называют крышей, нижнюю - основанием, в котором имеется большое затылочное отверстие. Кости крыши черепа и все кости лицевого отдела, кроме нижней раковины, проходят в своем развитии две
стадии: перепончатую и костную. Остальные кости черепа проходят три стадии развития: перепончатую, хрящевую и костную. В крыше черепа новорожденного имеются остатки
перепончатого черепа - роднички. Их всего 6: передний, задний, два клиновидных и два
сосцевидных. Самые большие - передний и задний. Передний расположен на стыке лобной и теменной костей (на макушке), окостеневает к 1,5 годам. Задний (затылочный) родничок зарастает через два месяца после рождения ребенка. Боковые роднички у доношенных новорожденных детей чаще отсутствуют, а если присутствуют, то
тоже быстро зарастают (ко второму - третьему месяцу жизни). Лицевой отдел новорожденного по сравнению с мозговым развит меньше, чем у взрослого: отсутствуют зубы, не развиты воздухоносные пазухи костей черепа. К старости швы окостеневают и уменьшается слой губчатого вещества в самих костях - череп
становится легким и хрупким. Рост черепа заканчивается к 25-30 годам. Мужской череп в
связи с общими размерами тела относительно больше женского. Бугры и другие выступы на костях черепа у женщины выражены меньше, чем у мужчин. Женский череп сохраняет некоторые черты детского черепа, а на черепе мужчин легче обнаружить черты, свойственные черепам наших далеких предков.
Эволюция развития скелета