Костно-мышечная структура опорно-двигательного аппарата

Человек — это позвоночное животное, ближайшим родственником которого признана обезьяна. Системы жизнедеятельности этих двух биологических видов весьма похожи однако в результате приобретения новых эволюционных навыков, к которым относится прямохождение, человеческий организм приобрел только ему свойственные признаки.

В частности, это коснулось опорно-двигательной системы (ОДС): грудная клетка человека более плоская, таз стал шире, длина нижних конечностей превысила длину верхних, объем головной части черепа вырос, а лицевой уменьшился.

Строение и функции опорно-двигательной системы

Опорно-двигательная система состоит из костных подвижных и неподвижных соединений, мышц, фасций, связок, сухожилий и других соединительных тканей, необходимых для выполнения локомоторных (двигательных), опорных и защитных функций.

В нее входит свыше 200 костей, около 640 мышц и множество сухожилий.

Регулирует деятельность ОДС центральная нервная система (ЦНС).

Жизненно важные органы ограждены костными структурами. Самый защищенный орган, головной мозг, находится в герметичной снаружи «коробке» — черепе. Позвоночный канал защищает спинной мозг, грудная клетка — органы дыхания.

Функции ОДС

Опорная, защитная и двигательная — это три главнейшие функции ОДС, образующих тело любого позвоночного, без которых оно не может существовать.

Но помимо их, опорно-двигательный аппарат выполняет еще такие функции:

• смягчающая, рессорная при резких движениях и вибрациях;
• кроветворная;
• обменная (метаболическая) — обмен кальция, железа, фосфора, меди, важных минеральных элементов;
• биологическая — обеспечение важных процессов жизнедеятельности (кровообращения, кроветворения и обмена).

Многофункциональность ОДС вызвана сложным устройством и составом костей, их прочностью, и одновременно легкостью и упругостью, наличием различных типов соединений между костями (суставных, хрящевых и жестких).

Кость — краеугольный элемент двигательного аппарата

Кость — твердый живой орган, в котором происходят непрерывные процессы:

• костеобразование и резорбция (разрушение костной ткани);
• производство красных и белых кровяных телец;
• накопление минералов, солей, воды, органических соединений.

Кость способна расти, видоизменяться и регенерировать. Так, у маленького, только появившегося на свет ребенка свыше 270 костей, а у взрослого — около 206. Это происходит из-за того, что по мере роста многие кости утрачивают хрящи и сращиваются.

Состав кости

В состав костей опорной двигательной системы входят такие элементы:

• надкостница — наружная пленка из соединительной ткани;
• эндост — внутренний соединительнотканный слой, формирующий костномозговой канал внутри трубчатых костей;
• костный мозг — мягкотканное вещество внутри кости;
• нервы и кровеносные сосуды;
• хрящи.

Все кости состоят из органических (в основном, коллаген) и неорганических элементов. Чем моложе организм, тем больше в костях органических соединений. У взрослого человека содержание коллагена в костях падает до 30%.

Структура кости

По структуре кость под микроскопом выглядит в виде совокупности концентрических слоев — вставленных друг в друга пластинок, состоящих из белка, минерального вещества (гидроксиопатита) и коллагена. Такая структурная единица называется остеоном. Внутренняя пластинка образует так называемый Гаверсов канал — проводник для нервов и сосудов. Всего в остеоне может быть до 20 подобных пластинок, между которыми находятся похожие на звездочки костные клетки. Между самими остеонами также имеются пластинки-вставки. Пластинчатая структура, пронизанная нервно-сосудистыми Гаверсовыми каналами, свойственна всем костным поверхностям, как наружным, так и внутренним, кроме губчатых костей. Наличие каналов способствует активному участию костей в минеральном, костном обмене и гемопоэзе (кроветворении).

Клеточное строение костей

В костях имеется три вида клеток:

• Остеобласты — незрелые молодые костные клетки, синтезирующие матрикс — межклеточное вещество. Они образуются на поверхности растущих костей, а также в местах костных повреждений. Со временем остеобласты как бы цементируются в матриксе и превращаются в остеоциты. Это главные участники остеогенеза (костного синтеза).
• Остеоциты — зрелые неделящиеся, почти не производящие матрикс клетки, сообщающиеся между собой через каналы полостей (лакун), в которых он находятся. Между отростками остеоцитов циркулирует тканевая жидкость, ее движение происходит из-за колебания остеоцитов. Остеоциты являются живыми клетками — благодаря им осуществляется обмен веществ и поддерживается минеральный и органический баланс в костях.
• Остеокласты — огромные многоядерные клетки, разрушающие старую костную ткань. Они тоже, как и остеобласты, важные участники костеобразования. Между остеобластами и остеокластами должен поддерживаться баланс: если остеокластов становится больше, чем остеобластов, в костях начинается остеопороз.

Большинство костей развивается из хрящевой ткани, кроме костей черепа, нижней челюсти и, предположительно, ключицы — они формируются из соединительной ткани.

Виды костей

Опорно-двигательный аппарат человека представлен костями различных типов — длинных, плоских, коротких, смешанных, сесамовидных.

• Длинные трубчатые кости имеют в срезе округлую полую форму. Срединная вытянутая часть кости (диафиз) наполнена внутри желтым костным мозгом. С обеих концов трубчатой кости имеется головка (эпифиз), покрытая сверху гиалиновым хрящом, а внутри состоящая из губчатого вещества, в котором содержится красный костный мозг. Растущая часть кости (метафиз) — это участок между эпифизом и диафизом. У ребенка и подростка метафиз состоит из хряща, который по окончанию роста замещается костью. К длинным трубчатым костям относятся кости конечностей, в частности, самую длинную — бедренную кость.
• Плоские кости неполые, имеют тонкий срез и состоят из губчатого вещества, сверху покрытого компактным гладким слоем. Такое строение имеют лопатка, тазовые кости, ребра.
• Короткие кости имеют трубчатое или приплюснутое строение, но внутри них нет единой полости. Ячейки с костным красным мозгом разделены перегородками. К коротким костям относятся фаланги пальцев, запястье, пястье, предплюсна, плюсна.
• Смешанные кости могут сочетать в себе элементы плоских и коротких костей. К смешанным костям относятся позвонки, затылочная и височная кости черепа.
• Сесамовидные кости находятся в глубине сухожилия, в месте его перехода через сустав (коленный, запястный, стопы и т. д.), они обыкновенно лежат на поверхности другой кости. Их задача — защита сухожилия и усиление мышцы за счет увеличения силового плеча.

Все кости имеют неровности в виде выступов, бугорков, углублений, бороздок. Это необходимо для соединения костей и крепления мышечных сухожилий.

Несколько замечаний о костном мозге

Костный мозг, в отличие от головного и спинного, не имеет никакого отношения к ЦНС, у него нет нейронов. Это — кроветворный орган, состоящий из миелоидной двух-компонентой ткани (строма + гемальный компонент).

В растущих костях черепа и лицевых костях образуется слизистый костный мозг — обедненная клетками студенистая консистенция.

Главные составные части скелета человека

Скелет — это статическая основа опорно-двигательного аппарата человека. С него начинается построение всего тела. Анатомия скелета должна быть адаптированной к каждому органу в отдельности и ко всей совокупности систем жизнедеятельности, обеспечивая все необходимые функции ОДС.

Череп человека

Начнем с части, венчающей скелет — черепа.

Люди — высшие млекопитающие в эволюционной цепочке, и это отражено в нашем черепе. Объем мозга взрослого человека около 1500 кубических сантиметров, поэтому мозговая часть человеческого черепа относительно крупнее, чем у животных. Относительно — это в сравнении с лицевой частью. Образ жизни человека неизбежно привел к тому, что у людей в процессе эволюции рос мозг и уменьшались челюсти, ведь человек, научившись пользоваться орудиями труда, отказался от сырой пищи.

Мозговая часть черепа состоит из четыре непарных и двух парных костей, сросшихся между собой:

• непарные — лобная, клиновидная, решетчатая и затылочная;
• парные — две височная и две теменные.

Все кости мозговой части взрослого черепа соединены неподвижно, но у новорожденного швы долго остаются незакрытыми, соединяясь между собою посредством «родничков» — мягких хрящевых тканей — так природа позаботилась о росте черепной коробки.

В затылочной части черепа имеется отверстие, сообщающее головной мозг и спинной, через него также проходят артерии, снабжающие мозг кровью. Крепление черепа к позвоночнику производится при помощи сустава эллиптической формы. Подвижность обеспечивается первыми двумя шейными позвонками, называющимися атлант и эпистрофей.

В состав лицевой части входят следующие кости:

• парные кости: лицевая челюсть, скулы, носовые кости, кости носовой впадины, небо;
• непарные кости: нижняя челюсть, подъязычная кость, сошник.

Нижняя челюсть — это единственное подвижное суставное соединение черепа, а где есть сустав, там есть и заболевания, такие как артрит, вывих, остеонекроз и т. д.

Позвоночник — основа ОДС

Позвоночник — осевой стержень двигательной системы человека. В отличие от животных, он имеет вертикальное положение, что также отразилось на его структуре: в профиль позвоночник у людей выглядит в виде латинской буквы S. Эти природные изгибы позвоночника предназначены для противодействия силам компрессионного сжатия, которым непрерывно подвергаются позвонки. Они играют роль амортизаторов и балансируют позвоночник при усилении динамической нагрузки.

Если бы изгибов не было, наш позвоночник мог бы сломаться при обычном прыжке и было бы трудно держать равновесие.

Всего в позвоночнике имеются пять позвоночных отделов и до 34 позвонков (может быть на парочку меньше из-за разного количества позвонков у разных людей в рудименте хвоста — копчике).

• шейный отдел имеет 7 позвонков;
• грудной — 12;
• поясничный и крестцовый — по пять позвонков;
• копчиковый — от 3 до 5.

Распределение изгибов в позвоночнике

Изгибы позвоночника в соседних отделах противонаправлены:

• шейный отдел — изгиб направлен вперед, он называется лордоз.
• грудной отдел — изгиб направлен назад, это кифоз. Превышение нормы называют сутулостью.
• поясничный отдел — лордоз;
• крестцовый отдел — кифоз.

Превышение изгибов в пояснично-крестцовой области может привести к смещению позвонков (спондилолистезу), грыже, дестабилизации позвоночного столба.

Гибкостью позвоночного столба также управляют позвонки, соединенные между собой полуподвижно при помощи хрящевых пластинок — межпозвоночных дисков. Дистрофические изменения в дисках приводят к болезни-катастрофе — остеохондрозу, с которого берут начало все прочие ортопедические патологии.

Рассмотрим теперь остальные крупные элементы, входящие в ОДС.

К опорно-двигательному аппарату относятся такие важные части скелета, как грудная клетка, плечевой пояс, верхние и нижние конечности, а также тазовый пояс.

Грудная клетка

Грудная клетка — хранилище органов грудной полости (сердца, трахеи, легких). Она укреплена реберным каркасом из 12 пар ребер:

• 7 первых пар впереди прикреплены полуподвижно к грудине;
• 8-я, 9-я и 10-я пары ребер соединяются хрящами между собой;
• последние две пары свободны.

Сзади все ребра и позвонки сочленяются, образуя реберно-суставное соединение.

Грудной отдел малоподвижен, поэтому остеохондроз в груди достаточно редок, зато блокировка суставов, артроз, межреберная невралгия могут быть здесь частыми источниками боли.

Плечевой пояс

Плечевой пояс состоит из двух клиновидных лопаток и двух ключичных изогнутых костей, соединяющихся впереди с грудиной, а сзади с лопатками. К плечевому поясу привязана верхняя конечность. Плечевой сустав самый свободный сустав в человеческом теле — это обуславливает многомерное свободное движение руки, но в то же время грозит такими проблемами, как вывих плеча, плечелопаточный периартрит и др.

Верхние конечности

Из чего состоят верхние конечности всем вроде бы известно, однако анатомические термины не всегда совпадают с определениями людей: плечом многие называют ключицу, а предплечьем верхнюю часть руки. На самом деле рука состоит:

• из плечевой кости (верхней части руки, входящей в плечевой сустав);
• предплечья, куда входят две кости — локтевая и лучевая;
• кистевой кости.

Кисть имеет очень много мелких костей:

• запястье состоит из восьми костей, семь из которых расположены в два ряда;
• пястье — из 5 костей;
• пальцы — из фаланг (по две в больших пальцах, по три — в остальных).

Такое грозное заболевание, как ревматоидный артрит начинается именно с мелких кистевых суставов, поэтому они могут быть неплохим индикатором этой патологии.

Тазовый пояс

Расположенный примерно посредине скелета туловища тазовый пояс играет важную роль в распределении всех нагрузок на позвоночник (чуть выше его находится центр тяжести тела) и в балансировке позвоночника. Помимо этого, таз охраняет немаловажные органы мочеполовой системы. Через каудальное отверстие внизу тазобедренный тазовый сустав присоединяется к позвоночнику.

Тазовый пояс состоит из сросшихся парных костей — подвздошных, седалищных и лобковых. Тазобедренный сустав (ТБС) — из вертлужной впадины (углубления в подвздошной кости) и головки бедренной кости.

Проблемы с ТБС, приводящие к инвалидности — это коксартроз и вывих шейки бедра. Кроме этого, бывают врожденные аномалии, связанные со смещениями и недоразвитием костей таза, приводящие к тяжелым формам сколиоза.

Нижние конечности

Нижние конечности включают бедренную и голенную (большую и малую берцовую) кости и стопы, соединенных между собой коленным суставов.

Состав стопы:

• семь костей предпястья, из которых пяточная — сама большая;
• пять костей пястья;
• 14 фаланг пальцев (две в больших, три — во всех остальных).

Коленный сустав, а также голеностоп — самые нагруженные суставы человеческого тела, поэтому артроз, тендинит, пяточная шпора, растяжения и разрывы связок составляют львиную долю проблем с нижними конечностями.

Мышечная структура ОДС

К опорно-двигательной системе можно отнести и мышцы: они неразрывно связаны со скелетом, без них он просто весь сложился бы в кучку костей. Они являются также не только удерживающей, но и активной движущей силой.

Мышцы состоят из эластичной ткани, микроскопически представленной мышечными клетками — миоцитами.

Типы мышц

Всего существуют три разновидности мышц:

• скелетные или поперечно-полосатые;
• гладкие;
• сердечные.

Движение абсолютно всех частей нашего скелета, включая мимику, осуществляется именно поперечно-полосатыми мышцами. Скелетные мышцы составляют большинство всех мышц — их больше 600, а общий относительный вес в теле человека — около 40%. Плавность и скоординированность всех движений создается благодаря наличию мышц агонистов и антагонистов, создающих два разнонаправленных усилия: агонисты совершают движение, антагонисты ему сопротивляются.

Двигательная функция скелетных мышц вызвана их способностью сокращаться по сигналу нервного импульса, поступающего из ЦНС. Работа мышц этой группы полностью подчинена контролю человеческого мозга.

Поперечно-полосатые мышцы на 70 — 80% состоят из воды, а остальные 20% - это белки, гликоген, фосфоглицериды, холестерин и др. вещества.

Самые-самые мышцы тела:

• Самыми сильными признаны икроножная и жевательная мышцы.
• Самой большой — ягодичная;
• Самые маленькие — ушные;
• Самая длинная — портняжная мышца, тянущаяся от подвздошной до большой берцовой кости.

Гладкие мышцы — это ткань, входящая в состав всех внутренних органов, кожи и кровеносных сосудов. Веретенообразные мышечные клетки совершают медленные движения, не подчиняясь воле и контролю человека — они управляются только вегетативной нервной системой (ВНС). Без гладких мышц невозможно пищеварение, кровообращение, работа мочевого пузыря и другие процессы жизнедеятельности.

Сердечная мышца входит в отдельную группу, так как она является поперечно-полосатой, и в то же время она не подчинена человеческому сознанию, а подчиняется только ВНС. Уникальным является также способность мышцы сокращаться, будучи вынутой из грудной полости.

Классификация мышц

Мышц в теле человека очень много. Их можно объединить в отдельные группы по своим функциям, направлению волокон, отношению к суставам и своей форме. Сведем классификацию в таблицу:

Тип классификации	Названия мышц
По функциям:	Сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие, вращатели, выпрямляющие, поднимающие, опускающие, сфинктеры и дилататоры, синергисты и антагонисты
По направлению волокон:	Прямая мышца, поперечная, круглая, косая (одноперистая, двуперистая, многоперистая, полу сухожильная, полуперепончатая)
По отношению к суставам:	Односоставные, двусоставные, многосуставные
По форме:	Простые: веретенообразные; прямые (короткие, длинные, широкие) Сложные: Многоглавые (двуглавые, трехглавые, четырёхглавые, много сухожильные, двубрюшные); По геометрической форме: квадратные, дельтовидные, камбаловидные, круглые, пирамидальные, ромбовидные, зубчатые, треугольные, трапециевидные.

Опорно-двигательная система человека — это сложный симбиоз разных систем: костной, мышечной, нервной, вегетативной. Она неразрывно связана с человеком, от нее зависит любой процесс жизнедеятельности. Она устроена просто великолепно, развиваясь вместе с нами. В ней нет ничего лишнего, поэтому повреждение отдельной ее части способно дестабилизировать всю ОДС, и вызвать целый ряд последующих болезней.

Опорно-двигательный аппарат — основа нашего здоровья, поэтому заботьтесь о нем, поддерживайте в хорошем состоянии, занимаясь спортом и правильно питаясь. Избегайте стрессов, которые через нервную систему, воздействуют на мышцы, приводя к хроническим спазмам и поломке этого бесценного аппарата.