Учебное пособие: Остеология и артрология
Губчатое вещество состоит из костных балок (перекладин) и пространства между ними, заполненного красным костным мозгом. Балки ориентированы по направлениям сил сжатия и растяжения, образуя арочную систему, обеспечивающую равномерную передачу силы тяжести и мышечной тяги.
Биомеханика кости выражается:
законом максимума-минимума – максимальная прочность кости достигается за счет минимальных затрат на построение ее конструкции, например, бедренная кость выдерживает нагрузку в 1,5 тонны, что в 25-30 раз больше массы человека;
законом нормальных напряжений – в костях возникают собственные нормальные напряжения, величина которых зависит от отдела кости и элементов скелета и изменяется с возрастом:
законом о связи ориентации костных трабекул с направлением действующих напряжений: линии трабекул пересекаются и выходят на поверхность кости под углом 90о, траектории трабекул совпадают с направлениями максимальных напряжений, плотность кости пропорциональна силе касательных напряжений;
законом о связи величины нагрузки с качественным перераспределением и количественными изменениями нормальных напряжений на поверхности и внутри кости, т.е. появлением новых силовых напряжений.
Нагрузка по длинной оси трубчатой и плоской кости показывает, что ее компактный слой более прочен при сжатии, чем при растяжении, и слабее всего противостоит сдвигу. Между пределом прочности и модулем упругости в компактном веществе кости наблюдается положительная корреляция. Действие циклических нагрузок при повышении уровня силы и увеличении времени приводит к усталостному разрушению костной ткани в виде микротрещин остеонов. Количество циклов во времени положительно коррелирует с возрастающим уровнем силовых напряжений и деформаций, на колебания которых значительно влияют вязкоупругие свойства кости. Разрушение кости определяется величиной разности между максимальной и минимальной деформациями. Середина диафиза прочнее, чем участки примыкающие к эпифизам.
На клеточном уровне в кости выделяют остеобласты, остеокласты, остеоциты, обеспечивающие одновременно рассасывание (резорбцию) и образование новой жизнеспособной костной ткани. Оба процесса протекают под влиянием генетической программы и условий внешней среды, социальных факторов, что сопровождается индивидуальной изменчивостью кости: увеличением или уменьшением числа остеонов, макроизменениями компактной и губчатой части, конфигурации апофизов, вырезок, ямок и др. анатомических структур (П.Ф. Лесгафт, Б.А. Долго-Сабуров, М.Г. Привес).
Органический матрикс кости составляет 30%, неорганический – 60%, вода – 10%.
Структурная организация костного межклеточного вещества включает следующие субмикроскопические образования:
биополимерные белковые макромолекулы тропоколлагена, соединенные с кристаллами гидроксиапатита с помощью неколлагеновых низкомолекулярных белков: остеонектина, остеокальцина и др. тропоколлагеновые макромолекулы построены в три левых спиральных полипептидных цепи (триплеты) и две правых спиральных цепи, стабилизированные водородными связями;
длинные микрофибриллы коллагена, состоящие из 5 спирально перевитых макромолекул тропоколлагена усилены кристаллами гидроксиапатита; микрофибриллы располагаются ступенчато, внутри имеют симметричные решетчатые полости для кристаллов.
В микрофибриллах кристаллы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси. Из всего количества кристаллов 60% расположено внутри микрофибрилл в решетчатых полостях и 40% на поверхности. Между фибриллами находятся белково-углеводные соединения: гликозаминогликаны, гликопротеины, и протеогликаны, которые соединяют их.
Неорганическая часть кости – кристаллы гидроксиапатита Са10(РО4)6(ОН)2., другие минералы и микроэлементы. В центре кристалла находятся гидроксильные группы и фосфорнокислые остатки, по периферии атомы кальция. С возрастом кристаллы незначительно увеличиваются в размерах и уплотняются. Кристаллы образуют значительную поверхность, участвующую в обмене веществ, так активная кристаллическая поверхность 1 г костной ткани равна 130–260 м 2, а всего скелета – 2 км 2.
Костная ткань содержит около 98 % всех неорганических веществ организма: из них 99 % кальция, 87 % фосфора, 58 % магния.
В ней находятся в виде микроскопических включений так же натрий, калий, кремний и другие минералы (около 20 уже известных микроэлементов), а также другие биохимические соединения: лимонная кислота (цитрат) для растворения минералов, прежде всего кальциевых солей, в костях находится около 70 % всей лимонной кислоты организма, что в 230 раз превышает ее концентрацию в печени. В губчатой костной ткани кислоты больше, здесь она расходуется на окислительные процессы. В процессе обмена в костях образуются и другие органические кислоты, например, молочная.
Ферменты, изоферменты кости: кислая фосфатаза, коллагеназа, углеводные ферменты и многие др. тоже входят в биохимический состав костей.
Классификация костей
Трубчатые кости: длинные и короткие имеют тело (диафиз) в виде цилиндра или трехгранной призмы; концы (эпифизы), покрытые гиалиновым хрящом для суставных поверхностей и образования суставов; апофизы (выступы) в виде бугров, отростков, надмыщелков для прикрепления мышц; внутри эпифизов находится красный костный мозг, внутри диафизов – желтый мозг, трубчатые кости располагаются в скелете конечностей.
Губчатые (короткие) кости имеют форму куба, многоугольника с тонкой компактной частью и толстой губчатой (внутри ее красный костный мозг), то же имеют суставные поверхности, выступы для образования суставов и прикрепления мышц, находятся в запястье и предплюсне.
Плоские (широкие) кости: тазовые, черепные (свод), грудина, лопатка; в ряде плоских костей – черепные – губчатое вещество пронизано каналами, содержащими диплоические вены, и оно называется диплое, внутри остальных костей имеется красный костный мозг.
Смешанные кости – (позвонок и др.) сочетают в строении признаки плоских, губчатых костей и внутри себя содержат красный костный мозг.
Воздухоносные кости отличаются наличием полости, связанной с дыхательной областью носа или носоглоткой: верхняя челюсть, лобная, решетчатая, клиновидная, височная кости.
Сесамовидные (остаточные) кости: надколенник, гороховидная, вставочные кости черепа, маленькие косточки в сухожилиях сгибателей и разгибателей конечностей – сесамовидные кости изменяют угол прикрепления сухожилий, облегчая мышечную работу.
Позвонки: их строение в различных отделах
Общее строение позвонка
Тело – corpus vertebrae – несет осевую нагрузку, служит для прикрепления внутренних органов, внутри содержит красный костный мозг;
Дуга – arcus vertebrae – для прикрепления мембран и отростков;
Ножки дуги – pedunkuli arcus vertebrae – для соединения дуги с телом;
Отверстие позвоночное – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек.
Отростки — processi:
поперечные: правый и левый — processus transversus для прикрепления мышц и связок;
суставные верхние и суставные нижние – processus articulare superiores et inferiores, – для образования межпозвоночных суставов;
остистый – processus spinalis – для прикрепления связок и мышц.
Позвоночные вырезки– верхняя, нижняя (incisurae vertebrales superiores et inferiores), межпозвоночное отверстие между вырезками foramen intervertebrale – у ножек дуги – для прохождения спинномозговых нервов и сосудов.
Атлант (Atlas) – первый шейный позвонок (отличительные признаки)
передняя и задняя дуга – arcus anterior et arcus posterior – для прикрепления мембран и связок;
борозды позвоночной артерии – на задней дуге сверху sulci a. vertebrale;
передний и задний бугорки – tuberculum anterior et tuberculum posterior – для прикрепления мышц и связок;
боковые массы с верхними суставными ямками (овальной формы) и нижними суставными поверхностями (плоскими и круглыми) – massae laterales cum foveae articulares superiores et inferiores – для образования атланто-затылочных и латеральных атланто-аксиальных суставов;
суставная поверхность на передней дуге для зуба аксиса и образования срединного атланто-аксиального сустава;
отверстие в поперечных отростках – для позвоночных сосудов и симпатических нервов, реберный бугорок на поперечном отростке.
Аксис – Axis seu Epistropheus – осевой (второй) шейный позвонок
зуб и его суставные поверхности – dens, facies articularis anterior et posterior – для образования срединного атланто-аксиального сустава и прикрепления связок;
отверстие поперечного отростка – foramen procesuss transversus – для прохождения позвоночной артерии и симпатического нерва;
толстый, короткий и раздвоенный остистый отросток processus spinosus – для прикрепления межостистой и выйной связок;
позвоночное отверстие треугольной формы – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек, венозного сплетения.
Другие шейные позвонки (отличительные признаки)
отверстия поперечных отростков для позвоночной артерии и симпатического нерва;
борозда спинального нерва на поперечном отростке;
передний и задний бугорки на поперечном отростке;
YI позвонок – крупный сонный (передний) бугорок на поперечном отростке, используется для прижатия общей сонной артерии при исследовании пульса и остановке кровотечения;
YII позвонок – толстый и длинный остистый отросток (выступающий позвонок).
Грудные позвонки (отличительные признаки)
верхняя и нижняя реберные ямки и полуямки на теле позвонков для образования сустава головки ребра, по ямкам и полуямкам подразделяют позвонки на типичные и атипичные;
реберные поверхности на поперечных отростках для реберно-поперечных суставов, отсутствуют у двух последних грудных позвонков;
типичные и атипичные позвонки (I, X, XI, XII).
Поясничные позвонки (отличительные признаки)
массивность тела;
фронтальное положение поперечных отростков;
широкие, короткие остистые отростки;
сагиттальное расположение суставных поверхностей на верхних суставных отростках;
наличие сосцевидного бугорка на каждом верхнем суставном отростке.
Крестец – Os sacrum — имеет:
основание с мысом (basis sacri cum promontorium) сильнее выраженным у мужчин;
верхушку – apex sacri — для прикрепления связок и мышц;
крестцовый канал для спинальных нервов, терминальной нити и оболочек спинного мозга, заканчивающийся на верхушке крестцовой щелью с парными крестцовыми рогами;
поверхности – тазовая (передняя – facies pelvina seu anterior) для присоединения сигмовидной и прямой кишки, дорсальная (задняя facies dorsalis seu posterior) для прикрепления связок и мышц;
на поверхностях — тазовые крестцовые отверстия и дорсальные крестцовые отверстия (foramina sacralia pelYina et foramina sacralia dorsalia) для выхода спинно-мозговых сосудов и нервов;
поперечные линии (linea transversae) тазовой поверхности для прикрепления органов;
гребни по задней поверхности – срединный непарный, промежуточный и латеральный – правые и левые (crista sacralis mediana, intermedia et lateralis) для прикрепления связок и мышц;
латеральные части (partes laterales) с ушковидными поверхностями (facies auriculares), покрытыми гиалиновым хрящом для образования крестцово-подвздошных суставов;
крестцовая бугристость — tuberositas sacralis сзади ушковидной поверхности — для прикрепления мощных связок.
Копчик — Os coccygeus, (отличительные признаки)
треугольная форма;
рудиментарные позвонки – 3–5;
основание — basis;
верхушка – apex;
копчиковые рога – cornu coccygeum.
Варианты и аномалии в строении позвонков
появление реберных ямок на теле YII шейного позвонка для редко встречающегося рудиментарного шейного ребра;
сращение атланта с затылочной костью — ассимиляция;
расщепление дуги позвонка (spina bifida), чаще наблюдается у поясничных и крестцовых позвонков и нередко сопровождается образованием спинно-мозговой грыжи;
сакрализация — увеличение числа крестцовых позвонков за счет ассимиляции пятого поясничного позвонка;
люмбализация – увеличение количества поясничных позвонков при поглощении двенадцатого грудного (редко) или первого крестцового (часто);
сочетание аномалийных признаков в одном позвонке, например – появление реберных ямок на шейных или поясничных позвонках и расщепление дуги;
появление XIII грудного позвонка (редко);
спондилолиз – отсутствие костной ткани в фиброзной или хрящевой ножке, как правило, у поясничных позвонков;
платиспондилия – уплощение тел позвонков – чаще у нижних грудных и поясничных.
Все соединения отдельных позвонков между собой подразделяются на соединения между телами – межпозвоночные симфизы, дугами и отростками – межпозвоночные синдесмозы и суставы.
Межпозвоночные симфизы состоят из:
межпозвоночных дисков с центральным студенистым ядром и периферическим фиброзным кольцом;
передней и задней продольных связок, расположенных вдоль тел всех позвонков.
Диски по диаметру больше тел позвонков и фиброзными кольцами выступают за края тел в виде валиков; в шейном отделе толщина дисков 5–6 мм, в грудном – 3-4 мм, поясничном – 10-12 мм.
Пульповидное ядро включает неориентированные коллагеновые волокна, гликоз-амино-гликановый гель, воду (у молодых до 88 %, старых – до 69 %). Ядро занимает 30–50 % площади диска; в шейных позвонках лежит почти в центре диска, в грудных и поясничных смещено кзади.
Фиброзное кольцо сверху и снизу ограничено гиалиновыми пластинками, между которыми находятся слои фибрилл, внутренние из которых крепятся к гиалиновым пластинкам, а наружные к компактным пластинкам тел позвонков.
Межпозвоночные симфизы обеспечивают непрерывность и надежность соединения, то есть выполняют роль несущей биомеханической конструкции, осуществляя при этом большой объем движений, в том числе и амортизирующих.
Процессы роста и формирования симфизов заканчиваются к 18–22 годам; до 40–50 лет структуры дисков наиболее стабильны. Далее с возрастом снижается эластичность ядра и кольца за счет дегидратации, появления зернистого распада волокон, образования костных уплотнений в ядре и связках.
Межпозвоночные синдесмозы представлены соединениями из эластической соединительной ткани, образующей связки:
между дугами позвонков – желтые связки;
между поперечными отростками – межпоперечные связки;
между остистыми отростками – межостистые и надостистые связки; в шейном отделе позвоночника надостистая связка называется выйной.
Межпозвоночные (дугоотростчатые) суставы образуются между верхними и нижними суставными отростками, покрытыми гиалиновыми хрящами. Суставная капсула прикрепляется по периферии суставного хряща и усиливается пучками фиброзных волокон. Среди межпозвоночных суставов выделяют отдельно люмбосакральные правый и левый – между нижними суставными отростками пятого поясничного позвонка и крестца. Дугоотростчатые суставы по форме суставных поверхностей плоские, обладают тремя осями, но малым объемом движений.
Крестцово-копчиковый сустав
Суставные поверхности находятся на верхушке крестца и теле первого копчикового позвонка, они представлены гиалиновыми пластинками. Между гиалиновыми пластинками находится фиброзное кольцо и пульпозное ядро, в котором имеется щель.
Снаружи фиброзное кольцо укрепляется связками вентральной и дорсальной, латеральными; в дорсальной связке различается поверхностная и глубокая части.
Крестцово-копчиковый сустав наиболее подвижен у молодых женщин, особенно у беременных и рожениц.
Крестцово-копчиковый синдесмоз образуется связками между рогами крестца и копчика.
Атланто-затылочный сустав правый и левый комбинированные и мыщелковые суставы – образованы затылочными мыщелками и верхними суставными поверхностями атланта. Суставные концы заключены в отдельные капсулы, укрепленные передней и задней атланто-затылочными мембранами.
Срединный атлантоосевой сустав – цилиндрический образован ямкой зуба на внутренней поверхности передней дуги атланта, передней и задней суставными поверхностями зуба аксиса и поперечной связкой атланта. Полость сустава синовиальной оболочкой делится на переднюю камеру между ямкой атланта и зубом аксиса и заднюю – между задней поверхностью зуба и поперечной связкой атланта. Сустав укреплен связками – правой и левой крыловидными, крестообразной (из поперечной связки атланта и продольного пучка), связкой верхушки зуба, покровной мембраной между задней продольной связкой позвоночника и скатом затылочной кости.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
