Лекція «Загальна остеологія»

Скелет

Скелет, skeleton (від грец. skeletos – висохлий, висушений), представлений сукупністю кісток, які утворюють в тілі людини твердий остов, що забезпечує виконання таких функцій:

- опори;

- є депо макро– і мікроелементів;

- пересування;

- обміну речовин;

- захисту;

- кровотворної.

Кістка (os) є органом, який побудований з кісткової тканини (textus osseus), хрящової тканини (textus cartilagineus), вкрита ззовні окістям (periosteum) і містить кістковий мозок (medulla ossium).

Кожна кістка має певну форму, величину і положення в тілі.

На формоутворення кісток впливають умови, в яких кістки розвиваються; якщо умови однакові або близькі, то кістки мають певну схожість (наприклад, хребці).

Найважливішими з таких факторів є прикріплення до кісток м’язів, а також прилеглість кісток, судин, нервів та інших органів.

На поверхні кісток є різноманітні підвищення, заглибини і отвори.

Поверхня кісток в місцях прикріплення м’язів нерівна: вгнута або (частіше) опукла.

При описі зовнішньої форми кістки звертають увагу на характер її поверхонь; вони можуть бути плоскі, вгнуті або опуклі, гладкі або шорсткі.

Суглобові поверхні найгладші, вони переважно розміщені на кінцях довгих кісток і з’єднують їх між собою.

Кістка складається з органічної та неорганічної речовини. Органічна речовина має назву осеїну, це різновидність колагену.

З’єднання осеїну з неорганічною речовиною дає важливі фізичні властивості: пружність, тривкість. Окрім того, кістка є депо хімічних елементів.

 

КІСТКИ (СИСТЕМА СКЕЛЕТА) OSSA (SYSTEMA SKELETALE)

Система скелета людини нараховує 203-206 (36-40 непарних і 164-166 парних) кісток, становить 1/5—1/7 частину маси тіла (у дітей більше) і відіграє значну роль у життєдіяльності організму.

По-перше, система скелета, виконуючи функцію опори, має механічне значення: на кістках починаються й до них прикріплюються посмуговані м'язи, при скороченні яких кістки виконують роль плеча важеля І і II роду. Цим забезпечується переміщення тіла або окремих його частин у просторі, а також стійка рівновага тіла в різних положеннях.

По-друге, кістки є міцним захистом для головного і спинного мозку (череп, хребет), а також значною мірою для органів грудної порожнини і малого таза.

По-третє, кісткова тканина є основним субстратом, де відкладаються мінеральні солі та здійснюється мінеральний обмін.

По-четверте, у внутрішньокісткових порожнинах міститься червоний і жовтий кістковий мозок (medulla ossium rubra ct flava). Жовтий кістковий мозок у дорослої людини не функціонує як кровотворний орган, у червоному кістковому мозку здійснюються процеси кровотворення та біологічного захисту.

Основною структурно-функціональною одиницею компактної кісткової тканини є остеон, який видно під мікроскопом під малим збільшенням або на мікрорентгенограмах. Остеон — трубчаста система тонких кісткових пластинок, що оточують центральний канал, заповнений пухкою колагеновою сполучною тканиною, в якій проходять судини, що живлять кістку, і нерви. В ньому також містяться кісткові клітини остеобластоцити, які потім перетворюються на остеоцити. їх роль — створення нової кісткової речовини. Роль іншого типу кісткових клітин — остеокластоцитів — руйнування старої кісткової речовини.

Отже, кісткові клітини забезпечують стабільність обміну речовин у кістковій тканині тощо.

На розпилі, шліфах або рентгенограмах розрізняють два типи структури кісткової тканини: компактну (substantia compacta), розташовану поверхнево, і губчасту (трабекулярну) (substantia spongiosa), що міститься всередині (мал.) і складається з численних кісткових пластинок і перекладок (трабекул).

Така будова кісток цілком відповідає основному принципу будівельної механіки — за найменшої затрати матеріалу і великої легкості забезпечити максимальну міцність споруди. Це положення підтверджується й тим, що розташування трубчастих систем і основних кісткових пластинок відповідає напряму дії сил стискання, розтягнення й скручування.

Структура кісткової тканини є динамічною реактивною системою, яка змінюється протягом усього життя людини. У цих змінах крім численних чинників, зумовлених закономірностями росту і розвитку скелета, значну роль відіграє пристосування до різних функцій, механічного навантаження. Відомо, що в осіб, які важко працюють, компактна кісткова тканина розвинута краще. Залежно від змін навантаження на окремі частини тіла може змінюватися розташування кісткових пластинок і структура кістки в цілому.

Кісткова тканина людини складається з органічних речовин — осеїну (близько третини за масою) і неорганічних (приблизно дві третини — переважно солі кальцію у вигляді фосфатів — 50-80 %, а також сполуки магнію, натрію, калію, фтору та деяких кислот).

Під час випалювання кістки осеїн випалюється, а мінеральні речовини залишаються, кістка стає дуже крихкою. При занурюванні кістки в концентрований розчин кислот (наприклад, у 15-17 % розчин сірчаної кислоти) видаляються мінеральні речовини, і тоді вона, точно зберігши форму, стає м'якою, еластичною. Taким чином, природне поєднання в кістці органічних і мінеральних речовин, ніби доповнюючи одне одного, надає скелету твердості, міцності та значної пружності. Кістка людини міцніша за граніт, за міцністю наближається до міді й заліза, а за пружністю переважає дуб.

Ці фізико-хімічні властивості кісткової тканини з віком дуже змінюються. У молодому віці, особливо в дітей, кістки містять значно більше осеїну. У людей старечого віку, навпаки, збільшується вміст мінеральних речовин, зменшується кількість осеїну, і кістки стають крихкішими

Кістки поділяються на такі групи:

- довга кістка (os longum), має трубчасту будову;

- коротка кістка (os breve), має губчасту будову;

- плоска кістка (os planum), виконує захисну функцію;

- повітроносна кістка (os pneumaticum), містить повітроносні комірки;

- атипова (мішана) кістка (os irregulare), складається з частин, які належать до вищевказаних груп або різні за розвитком;

- сесамоподібна кістка (os sesamoideum), належить до допоміжного апарату м’язів.

Довгі (трубчасті) кістки мають майже циліндричне тіло — діафіз (diaphysis) і два кінці, які здебільшого костеніють самостійно і називаються епіфізами (epiphysis)*. Довгі (трубчасті) кістки з двома епіфізами називаються   біепіфізарними.

Короткі (трубчасті) кістки мають самостійне скостеніння тільки одного кінця (моноепіфізарн і).

Стінка тіла трубчастих кісток утворена переважно компактною речовиною, яка у вигляді трубки оточує кістковомозкову порожнину (cavitas medullaris), в якій міститься (у дорослих людей) жовтий кістковий мозок (medulla ossium flava). Епіфізи утворені губчастою речовиною, комірки якої заповнені червоним кістковим мозком (medulla ossium rubra). Довгі й короткі трубчасті кістки становлять основу вільних кінцівок і виконують головним чином роль важелів, які беруть участь в опорно-локомоторних функціях, хапальних рухах, підніманні ваги, відштовхуванні тощо.

До плоских кісток належать покривні кістки черепа та кістки поясів кінцівок. Вони складаються із зовнішньої і внутрішньої пластинок компактної речовини та закладеної між ними губчастої. У деяких ділянках плоских кісток губчаста речовина може зникати. Плоскі кістки черепа мають захисне значення для головного мозку, кістки поясів кінцівок виконують опорну функцію.

Повітроносні кістки (решітчаста, лобова, верхньощелепні, скроневі, клиноподібні) мають різноманітну форму, але завжди містять більші або менші повітроносні порожнини (пазухи), які вистелені слизовою оболонкою і з віком збільшуються.

До групи атипових належать інші кістки (атлант, нижня щелепа, носові, виличні, піднебінні), дуже різноманітних за походженням, формою, структурою та функцією.

Лише в деяких місцях поверхня кісток рівна, більшість поверхні має виступи, горби, гребені, шорсткості, відростки, зумовлені прикріпленням сухожилків м'язів, приляганням судин і нервів (борозни), тиском м'язів, мозкових звивин (заглиблення, ямки) тощо. В осіб, які працюють фізично, шорсткості та гребені на кістках збільшуються. У літньому віці нерівності кісток стають чіткішими.

Усі кістки ззовні і зсередини (в межах компактної речовини діафізів і в комірках губчастої речовини) вкриті двома сполучнотканинними оболонками, багатими на кровоносні судини. Обидві оболонки — зовнішня, окістя, або періост (periosteum), і внутрішня, ендост (endosteum), — беруть участь у живленні та розвитку кістки.

Більша частина кісток скелета людини в онтогенезі проходить перетинчасту, хрящову і кісткову стадії розвитку, що значною мірою відбиває філогенетичні етапи розвитку внутрішнього скелета хордових. Ці кістки за характером скостеніння називають вторинними. Деякі кістки (більшість кісток черепа, тіло ключиці) розвиваються із мезенхіми, обминаючи стадію хряща. Вони дістали назву первинних.

Скостеніння кожної кістки починається появою одного, двох або більше осередків (точок) скостеніння. Скостеніння первинних кісток звичайно починається з появи однієї або кількох точок скостеніння серед елементів мезенхіми. Таке скостеніння назвали ендесмальним. Процес скостеніння вторинних кісток відбувається по всій окружності діафіза ззовні всередину в глибоких шарах охрястя (перихондральне скостеніння) та зсередини назовні (енхондральне скостеніння) в тканині хряща, внаслідок чого утворюється губчаста речовина кістки.

Розрізняють первинні точки скостеніння, що виникають у хрящових і сполучнотканинних закладках кісток, і вторинні, які з'являються у пізніші терміни їхнього розвитку. І перші й другі точки назива ють головними. В кінці 2-го — на початку 3-го місяця утробного розвитку з'являються первинні точки скостеніння в діафізах довгих кісток. За рахунок вторинних точок костеніють головним чином епіфізи, а також апофізи (приростки кістки) поблизу епіфізів. Точки скостеніння апофізів називають додатковими.

Нижче зазначено терміни, місце, кількість, послідовність появи точок скостеніння для кожної кістки, а також строки закінчення скостеніння кісток.

Між частинами кістки, які костеніють окремо (з первинних і вторинних точок скостеніння), у більшості відділів скелета до закінчення росту організму (18 - 22 роки) звичайно зберігається епіфізарний хрящ. За рахунок цього хряща забезпечується ріст кісток у довжину. Потовщення та розширення кісток відбувається головним чином за рахунок окістя.

Процес скостеніння досить мінливий, залежить від зовнішніх (захворювання, умови життя, характер харчування тощо) та внутрішніх (спадковість) чинників. За тяжкої виснажливої хвороби, наприклад туберкульозу, а також за несприятливих гігієнічних умов і недостатнього надходження в організм деяких вітамінів і мікроелементів скостеніння скелета, як правило,затримується.

Значний вплив на темпи скостеніння і терміни синостозування (зрощення окремих кісток між собою) має фізичне навантаження. Звичайно дозоване фізичне тренування стимулює ріст і скостеніння скелета*. Надмірне фізичне навантаження на молодий організм може призвести до раннього зрощення кінців (епіфізів) з тілом кістки (діафізом), внаслідок чого обмежується ріст кісток у довжину (В. В. Бунак, Є. Н. Клебанов, Р. Г. Ради-ловська та ін.). Найбільші відхилення в термінах скостеніння трапляються при порушенні функцій ендокринної системи.

У темпах скостеніння та синостозування кісток спостерігається статевий диморфізм. У дівчаток диференціація скелета, як правило, відбувається швидше, порівняно з хлопчиками (різниця становить два-три роки).

Якщо немає патології, стан точок скостеніння (кількість, розмір тощо) і синостозування епіфізів з діафізами кісток є важливим діагностичним показником ступеня біологічної зрілості організму та кісткового віку.

Скелет людини складається з черепа, хребтового стовпа, грудної клітки, кісток верхньої та нижньої кінцівок.

Більшість кісток людини у своєму розвитку тричі видозмінюються і проходять такі стадії розвитку: перетинчасту, хрящову, кісткову.

Якщо кістки у своєму розвитку не проходять хрящової стадії, вони називається первинними кістками (кістки склепіння черепа, кістки лиця тощо) із утворенням точок окостеніння, а якщо кістки розвиваються на місці хряща, вони називаються вторинними кістками (кістки тулуба, кінцівок, основи черепа тощо).

Філогенез скелета людини

Oпорно-руховий апарат людини включає скелет і скелетні посмуговані м’язи. За допомогою цього апарата людина пристосовується до умов навколишнього середовища, може рухатися в просторі, виконувати різні рухи.

В процесі розвитку (філогенез, онтогенез) опорно-руховий апарат зазнає суттєвих змін. Навіть у дорослої людини в процесі її трудової діяльності він удосконалюється, постійно формуються складні рухові навички.

Опорно-руховий апарат прийнято ділити на пасивну і активну частини. Пасивною частиною є скелет, активною — м’язи. Скелет складається з кісток, одні з’єднуються між собою рухомо за допомогою суглобів, інші (таз, череп) — нерухомо (синостози). Завдяки суглобам можливі переміщення одних кісток відносно інших (згинання, розгинання, відведення, приведення та ін.), що й забезпечує динамічну роботу м’язів. Ті кістки, що з’єднуються нерухомо, як правило, утворюють порожнини, де містяться важливі внутрішні органи. Наприклад, череп захищає головний мозок. Опорно-руховий апарат забезпечує не лише динамічну, а й статичну роботу (стояння, сидіння та ін.). Крім того, динамічна робота здебільшого виконується на фоні статичної м’язової роботи. Наприклад, ходьба здійснюється з постави стояння. Як динамічна, так і статична робота опорно-рухового апарата можлива завдяки роботі його активної частини — скелетних м’язів, які своїми сухожилками приєднуються до кісток і під впливом нервів і тих імпульсів, що надходять до них від рухових нервових центрів спинного й головного мозку, скорочуються. Зміна напруження м’язів відбувається рефлекторно завдяки наявності центральної і периферичної нервової систем (рефлекторних дуг). Про зміну функціональ­ного стану м’язів постійно інформують нервові центри і пропріорецептори, а також рецептори сухожилків, суглобів, внаслідок чого вони пристосовують діяльність опорно-рухового апарата до умов зовнішнього середовища та змін функціонального стану цих органів.

Філогенез хребта. Вперше осьовий скелет у вигляді хорди з’явився у представника нижчих тварин — ланцетника. Хорда — пружний, міцний, еластичний тяж, що пролягає вздовж тіла.

У риб хребет кістковий, складається з двох відділів — тулубового з ребрами та хвостового — без ребер. У вищих тварин — рептилій, птахів і ссавців — кістковий хребет має 5 відділів: шийний, грудний, поперековий, крижовий і хвостовий. Кожний з відділів складається з хребців. Кількість хребців неоднакова у різних видів тварин, але постійна для даного виду. Хребці у риб подібні між собою, голова з тулубом у них з’єднується нерухомо. У амфібій уперше з’являється атлант, який зчленовується з черепом, що сприяє деякій рухомості голови. Вперше грудна кістка з’являється у амфібій. До одного тазового хребця приєднується тазова кістка.

У рептилій хребет складається з шийного, грудного та поперекового відділів. Ребра у них розвинені лише в грудному відділі.

У ссавців і людини лише в грудному відділі збереглися ребра, а в шийному і поперековому відділах залишилися їхні рудименти, де вони зрослися з поперечними відростками хребців, а в крижовому відділі — ввійшли до складу його бічних крижових гребенів.

Філогенез черепа. У хрящових риб відповідно й череп хрящовий, поділяється він на два відділи — мозковий і вісцеральний. Мозковий череп у акул суцільний, з бічними виїмками для очних яблук, під його покривом містяться головний мозок, органи слуху та нюху. Вісцеральний череп приєднується до мозкового рухомо і складається зі щелепної, під’язикової та 5 жаберних дуг.

У кістково-хрящових риб (осетрові) вже з’являються покривні кістки, які утворюються зі сполучної тканини шкіри голови.

У костистих риб у деяких місцях уже відбувається окостеніння хряща й утворення вторинних кісток.

У амфібій кількість ділянок окостеніння збільшується, але в черепі ще досить значна кількість хряща.

У рептилій окостеніння майже повне. У птахів деякі кістки черепа зростаються між собою і їх кількість зменшується.

У ссавців і людини череп кістковий, залишки хряща є лише в носовій перегородці.

Філогенез кінцівок. Уперше кінцівки з’явились у стародавніх амфібій — стегоцефалів і являли собою перетворені парні плавники риб. Така кінцівка мала 5 пальців; ця ознака збереглася в основних групах тварин і людини. У деяких хребетних вона змінилася відпо­відно до їхнього способу життя. Так, у птахів зменшилася кількість кісток зап’ястка і пальців, передня кінцівка перетворилася на крило. У деяких ссавців розвинулося пальцеходіння. У інших тварин у зв’язку з редукцією пальців утворилися захисні пристосування — копита. У однокопитних розвинувся лише один палець, у парнокопитних — два пальці, кожен з копитом.

У наземних хребетних розрізняють плечовий і тазовий пояси з вільними передніми і задніми кінцівками. Передні кінцівки складаються з плеча, передпліччя та кисті, а задні — зі стегна, гомілки й стопи.

Плечовий пояс викопних амфібій істотно відрізняється своєю будовою. Він складається з лопатки, передньої кістки коракоїда, який на різних стадіях еволюційного розвитку зрісся з лопаткою, утворивши при цьому воронячий відросток і ключиці шкірного походження. Тазовий пояс стегоцефала складається з клубової, сідничої та лобкової кісток, що з’єднуються між собою широким хрящовим прошарком, у якому міститься суглобова западина для зчленування з вільною нижньою кінцівкою. У рептилій названі З кістки з’єднуються між собою в одну безіменну кістку в ділянці кульшової западини.

Кісткова тканина. Розглядаючи розпил кістки під мікроскопом, можна побачити, що вона складається із закономірно Розподілених кісткових пластинок, утворених колагеновими волокнами кістки, просоченими кістковою основною речовиною та остеоцитами.

Анатомічна номенклатура

Для позначення частин тіла, органів та їх частин використовано спеціальні терміни латинською мовою, перелік яких називається анатомічною номенклатурою (Nomina Anatomica).

Анатомія як наука має власний понятійний матеріал, який віддзеркалює анатомічна номенклатура. Біля джерел формування анатомічної номенклатури  (науково обґрунтованого переліку анатомічних термінів, які застосовуються в медицині та біології) стояли Гіппократ (460-377 рр. до н.е), К.Гален (131-200 рр. н.е.), А.Везалій (1514-1564).

По-справжньому міжнародного статусу анатомічна термінологія набула з 1895 року, коли на ІХ конгресі анатомічної спілки в Базелі було затверджено Міжнародну анатомічну номенклатуру. Цей перелік латинських та (частково) грецьких термінів відомий під назвою Базельської анатомічної номенклатури (Basele Nomina Anatomica, скорочено BNA).

З розвитком морфології анатомічні терміни потребували уточнень і доповнень. Тому анатомічна термінологія кілька разів переглядалася. На ІV Федеративному міжнародному конгресі анатомів 1955 року було прийнято Паризьку анатомічну номенклатуру (Parisiensia Nomina Anatomica, скорочено РNA). Вона базувалася на BNA, з якої запозичено 4286 термінів; нових найменувань було 1354.

Сучасна медицина – одна з галузей науки й професійної діяльності, яка вирізняється високим рівнем міжнародної інтеграції. Цього можна досягнути лише завдяки широкому використанню в різних країнах єдиної термінологічної бази, в тому числі й анатомічної.

Виходячи з потреб сучасної медицини, Федеративний комітет анатомічної термінології (скорочено FCAT) у серпні 1997 року в Сан-Паулу (Бразилія) прийняв нову сучасну спрощену й універсальну анатомічну номенклатуру, в якій налічується 7 428 термінів. У даному підручнику використано саме цю новітню анатомічну номенклатуру. Латинські терміни та їх українські еквіваленти подаються за виданням: “Міжнародна анатомічна номенклатура” За ред. І.І.Бобрика, В.Г.Ковешнікова. – К.: Здоров’я, 2001.

Площина, вісь, напрямок

Для визначення положення органа в просторі необхідно розуміти поняття площина, вісь, напрямок.

Виділяють три площини: лобові (plana frontalis); стрілові (plana sagittalia); горизонтальні (horizontalis).

Розрізняють три вісі: вертикальну (axis verticalis); лобову; фронтальну (axis frontalia) та стрілову; сагітальну вісь (axis sagittalis)

Кістки утворюють скелет, який поділяється на кістки тулуба (ossa trunci), кістки черепа (ossa cranii), кістки кінцівок (ossa membrorum).

До кісток тулуба належать:

- хребці (vertebrae);

- груднина (sternum);

- ребра (costae).

 

хребтовий стовп, хребет в цілому(columna vertebralis)

Він складається з усіх справжніх хребців (vertebrae verae), крижової кістки (os sacrum) та куприка (os coccygis) і міжхребцевих симфізів (symphyses intervertebrales) із зв’язковим апаратом.

Функціональне значення хребтового стовпа (columna vertebralis):

- підтримує голову (caput);

- є гнучкою віссю стовбура або тулуба (truncus);

- бере участь в утворенні стінок грудної, черевної і тазової порожнин (cavitates thoracis, abdominis et pelvis).

У хребтовому каналі (canalis vertebralis) міститься спинний мозок (medulla spinalis), його оболони (meninges spinales) і судини (vasa).

Спереду хребет (columna vertebralis) є найширшим біля крижової кістки (os sacrum), догори поступово звужується до рівня V грудного хребця (vertebra thoracica V); звідси поперечник хребта починає наростати до ділянки нижніх шийних хребців (vertebrae cervicales inferiores), потім знову звужується.

 

Розширення хребта у верхній грудній ділянці (regio pectoralis) пояснюється тим, що тут фіксується верхня кінцівка (membrum superius).

Ззаду на хребтовому стовпі (columna vertebralis) відмічаються дві борозни (sulci dorsales); посередині вони відокремлені одна від одної гребенем з остистих відростків (processus spinosi), з боків обмежовані підвищеннями, утвореними поперечними відростками (processus transversi).

Збоку хребта (columna vertebralis) видно 23 пари міжхребцевих отворів (foramina intervertebralia), які служать для виходу спинномозкових нервів (nervi spinales) з хребтового каналу (canalis vertebralis); з них нижні – найширші, верхні – найвужчі.

Хребтовий стовп (columna vertebralis) має такі кривини:

- первинну кривину (curvatura primaria);

- вторинну кривину (curvatura secundaria).

Первинна кривина (curvatura primaria) знаходиться в ембріоні та в плоді, що обумовлено черевним згинанням в утробі матері. Ця кривина зберігається і в дорослого у вигляді грудного і крижового кіфозів (kyphosis thoracica et sacralis).

Вторинна кривина (curvatura secundaria) формується після народження дитини. Коли дитина починає тримати голову, а це у 2–3 місяці, формується шийний вигин хребтового стовпа вперед – шийний лордоз (lordosis cervicalis; lordosis colli).

Вигин грудного відділу хребтового стовпа назад – грудний кіфоз (kyphosis thoracica), що зміцнюється після народження, при сидінні дитини.

Коли дитина починає стояти та ходити, а це у 1–1,5 роки, утворюється поперековий лордоз (lordosis lumbalis).

Вищеперераховані вигини є природними (нормальними) і фізіологічними.

До фізіологічних вигинів деякі автори відносять і незначний вигин хребта убік – сколіоз (scoliosis), що з’являється внаслідок фізіологічного розвитку м’язів правої або лівої половин тіла людини.

Патологічними вигинами є вигини хребтового стовпа вперед, назад або вбік.

Довжина хребта чоловіка становить приблизно 73 см (шийний відділ – 13 см, грудний – 30 см, поперековий – 18 см, крижово–куприковий12 см).

Хребет жінки має завдовжки в середньому 69 см.

У старечому віці спостерігається вкорочення хребта на 7 см.

Загалом довжина хребтового стовпа становить близько 2/5 всієї довжини тіла.

 

Рухи хребтового стовпа:

- навколо лобової осі (axis frontalis) – згинання і розгинання (flexio et extensio);

- навколо стрілової осі (axis sagittalis) – згинання вбік (відведення [abduction] хребта від серединної площини [planum medianum]);

- навколо вертикальної осі (axis verticalis) – повороти (rotationes);

- пружинний рух, при якому змінюють свою величину кривини хребта (наприклад при стрибках).

Більшою рухомістю відзначаються верхній поперековий і шийний відділі. I і II шийні хребці дають можливість голові робити найрізноманітніші і досить великі екскурсії.

 

Міжхребцеві диски (disci intervertebrales) зменшують поштовхи і струси, утворюють з’єднання міцні, але разом з тим досить еластичні, які допускають рухи в усі боки.