Краткая характеристика и возрастные особенности отделов костно-суставной системы

Для удобства изучения и описания скелет человека может быть подразделен на череп, скелет туловища, состоящий из позвоночника и грудной клетки, скелет верхних конечностей, включающий плечевой пояс и кости руки, и скелет нижних конечностей, включающий тазовый пояс и кости ног.

Череп подразделяют на лицевой и мозговой отделы. Черепная коробка, составляющая мозговой отдел, служит для защиты головного мозга от травм; ее образуют лобная, затылочная, парные теменные и парные височные кости. Лицевой отдел состоит из верхней и нижней челюсти, скуловых, носовых и другие костей. Все кости черепа, за исключением нижнечелюстной, соединены между собой неподвижно (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Строение черепа.

В первые месяцы внутриутробного развития свод черепа покрывает развивающийся головной мозг плода как перепончатое образование. Как и большинство костей, образующих скелет человека, череп проходит в онтогенезе последовательные стадии развития: соединительнотканную, хрящевую и костную. Формирование костей черепа из хрящевой ткани длится на протяжении всей жизни, остатки хрящевой ткани в виде хрящевых соединений между костями сохраняются во взрослом возрасте. Кости свода черепа минуют стадию хряща и развиваются непосредственно из соединительнотканного черепа, получившего название перепончатого. Начиная со 2−3-го месяца в соединительной ткани перепончатого черепа начинается формирование костных ядер, которые в дальнейшем соединяются между собой и образуют костные пластинки — основу мозгового отдела черепа. Формирование свода также происходит на протяжении всей жизни, неокостеневшая соединительная ткань к моменту рождения образует роднички (участки перепончатого черепа в местах соединения нескольких костей) и межкостные швы (узкие соединительнотканные полоски между костями черепа), у взрослых она сохраняется только в виде швов. Наличие родничков отличает череп новорожденного и грудного ребенка от черепа взрослого, их податливость позволяет головке новорожденного трансформироваться в определенных пределах при прохождении родовых путей.

Выделяют ромбовидный большой родничок, который располагается в месте соединения лобной и теменных костей и полностью окостеневает к 2 годам. Малый родничок находится между затылочной и теменными костями, он окостеневает к концу 2-го — 3-му месяцу после рождения. Клиновидный и сосцевидный роднички парные, они окостеневают в течение первых педель после рождения. Клиновидный расположен в месте соединения лобной, теменной, клиновидной и височной костей на боковых поверхностях черепа, сосцевидный — кзади от клиновидного, в месте соединения затылочной, теменной и височной костей (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Череп новорожденного:

А — вид сбоку; Б — вид сверху: 1 — большой родничок; 2 — малый родничок; 3 — клиновидный родничок; 4 — сосцевидный родничок Соотношение между размерами тела и размерами черепа у новорожденного отличается от такового у взрослого (см. рис. 2.1). Череп ребенка относительно больше, его кости разделены прослойками соединительной ткани или неокостеневшего хряща. Мозговой отдел черепа значительно преобладает над лицевым (отношение объема лицевого отдела черепа к мозговому у новорожденного составляет примерно 1: 8, тогда как у взрослого оно приближается к 1: 2), за счет этого лицо новорожденного выглядит более коротким и широким. Объем мозгового черепа новорожденного составляет 350−375 см3, к 6 месяцам он увеличивается в два раза, к 2 годам — в три, у взрослого человека — в четыре раза. Лицевой отдел черепа по сравнению с мозговым развит меньше, воздухоносные пазухи костей черепа не сформированы, слабо развиты челюсти, на которых отсутствуют альвеолярные края и зубы, кости нижней челюсти не сросшиеся. В возрасте от 1 года до 3 лет вследствие перехода к прямохождению увеличивается затылочный отдел черепа, по мере развития жевательных мышц активизируется рост лицевого черепа. В дошкольном возрасте череп растет относительно равномерно, затем с 7 до 13 лет усиливается рост мозгового отдела, а после 13 лет — лобного отдела и отдельных костей лицевого черепа, при завершении роста к 17−20 годам череп принимает свою окончательную конфигурацию, определяющую черты лица взрослого человека. После 20−30 лет начинают зарастать межкостные швы, как правило, у мужчин раньше, чем у женщин, а к старости уменьшается слой губчатого вещества, это приводит к тому, что череп становится более хрупким и легким. Выпадение зубов и атрофия альвеолярного края челюсти приводит к уменьшению объема лицевого черепа.

Строение черепа имеет половые различия: мужской череп больше примерно на 10%, чем женский, на нем сильнее выражен костный рельеф из-за более развитой мускулатуры, лицевой череп обычно более длинный. Эти различия формируются в период полового созревания, до этого существенных различий в черепе мальчиков и девочек почти нет.

Скелет туловища состоит из позвоночника и грудной клетки. Позвоночный столб, или позвоночник, представляет собой основную опору скелета и всего организма и состоит из 32−34 позвонков, разделенных межпозвоночными дисками: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4−5 копчиковых позвонков (рис. 3.7). Позвонки несколько различаются своим строением: их масса и размеры увеличиваются по направлению от верхних к нижним, а также в участках соединения с костями плечевого и тазового поясов. Кроме того, прочность и упругость обеспечиваются разнонаправленными изгибами, чередующимися в позвоночнике (изгибам, обращенным вперед, — шейному и поясничному лордозам — соответствуют изгибы, обращенные назад, — грудной и крестцовый кифозы). Их появление связано с прямохождением и позволяет позвоночнику работать подобно рессоре, обеспечивая амортизацию толчков при ходьбе, беге, прыжках, предохранению внутренних органов и спинного мозга от сотрясений.

Рис. 3.7. Строение позвоночника.

Каждый позвонок состоит из тела и дуги с несколькими отростками, к которым крепятся мышцы и связки. Различия в их строении обусловлены различием функций (рис. 3.8). Так, у I шейного позвонка (атланта) тело отсутствует, хорошо выражены суставные поверхности, посредством которых он соединяется с черепом и II шейным позвонком.

Рис. 3.8. Строение позвонков:

1 — атлант, вид сверху; 2 — атлант, вид снизу; 3 — эпистрофей, вид спереди; 4 — эпистрофей, вид сбоку; 5 — VI шейный позвонок, вид сверху; 6 — VIII грудной позвонок, вид сбоку; 7 — VIII грудной позвонок, вид сверху; 8 — III поясничный позвонок, вид сверху; 9 — крестцовая кость, вид спереди; 10 — крестцовая кость, вид сзади; 11 — копчик.

II шейный позвонок (эпистрофей, вращающий или осевой) отличается наличием на теле массивного отростка, так называемого зуба, представляющего собой ось, вокруг которой вращается голова вместе с атлантом. На поперечных отростках шейных позвонков можно обнаружить рудиментарные реберные отростки, которые особенно развиты в VI шейном позвонке, его остистый отросток заметно длиннее, чем у других позвонков. Грудные позвонки на теле и отростках имеют реберные ямки, служащие для сочленения с ребрами. Поясничные позвонки отличаются массивным телом и горизонтально направленными остистыми отростками, а также относительно небольшим позвоночным отверстием. После 18−25 лет крестцовые позвонки срастаются друг с другом и образуют крестец; передняя тазовая поверхность крестца имеет вогнутую форму и образует заднюю стенку тазовой полости. Последние 3−5 позвонков недоразвиты и образуют копчик — рудимент хвостового скелета. Позвоночный канал, проходящий внутри позвоночника, окружает и защищает спинной мозг.

Закладка позвоночника в виде соединительнотканного тяжа происходит на 2−3-й неделе внутриутробного развития, ее рудимент сохраняется у ребенка на протяжении всего дошкольного возраста. Начиная с 5-й недели формируется хрящевой скелет, окостенение позвонков начинается на 8-й неделе. После рождения формирование позвоночника продолжается: атлант и эпистрофей заканчивают формирование к 3−5-му году жизни, процесс окостенения хрящевых дисков между крестцовыми позвонками и их срастание начинается в 13−15 лет и заканчивается к 23−25 годам, позвонки копчика срастаются снизу вверх в возрасте от 12 до 25 лет.

У плода позвоночник имеет форму дуги, у новорожденного он практически прямой. Формирование изгибов позвоночника связано с развитием двигательной активности ребенка: к 2−3 месяцам ребенок начинает удерживать головку — формируется шейный лордоз, к 6 месяцам садится — образуется грудной кифоз, формирование навыка стояния и ходьбы в 9−12 месяцев приводит к формированию поясничного лордоза и сопряженного с ним крестцового кифоза. Эти изгибы позвоночника получили название физиологических, так как они присущи всем здоровым людям. Характерная конфигурация позвоночника складывается к 3−4 годам, но окончательно шейный лордоз устанавливается к 7 годам, а поясничный — к 12 годам.

Межпозвоночные диски у детей толще и эластичнее, чем во взрослом возрасте. С годами уменьшается студенистое ядро между позвонками, за счет этого уменьшается и толщина дисков. Снижение тонуса мышц, окружающих позвоночный столб и удерживающих его в выпрямленном состоянии, в пожилом возрасте приводит к увеличению кривизны грудного кифоза. Оба эти процесса приводят к уменьшению длины позвоночника на 3−7 см, кроме того, с возрастом подвижность и прочность позвоночного столба уменьшаются за счет обызвествления межпозвоночных дисков и остеопороза (разрежения костного вещества с повышением его хрупкости).

Грудные позвонки, ребра и грудная кость (грудина) образуют грудную клетку, которая находится в верхней части туловища (рис. 3.9). Грудная клетка защищает от повреждений расположенные в ней сердце и легкие. У человека 12 пар плоских дугообразно изогнутых ребер, которые сзади соединены суставами с позвонками, а спереди при помощи гибких хрящей соединяются с грудиной, расположенной, но средней линии груди (кроме двух нар нижних ребер, передние концы которых не имеют соединений). Это позволяет грудной клетке расширяться или сужаться при дыхании.

Рис. 3.9. Строение грудной клетки.

Г рудная клетка у новорожденного имеет форму конуса, несколько сдавленного с боков, ребра расположены почти горизонтально. До 7 лет грудная клетка более узкая и длинная, в подростковом возрасте она расширяется, окончательная конфигурация складывается к 17−20 годам. В пожилом возрасте за счет ослабевания межреберных мышц происходит уплощение в переднезаднем направлении и удлинение. Грудная клетка женщины меньше, короче, уже в нижнем отделе и более округлая, чем у мужчин. Правильному формированию грудной клетки способствуют занятия физической культурой и спортом, заболевания и неблагоприятные условия развития могут приводить к искажению ее формы.

Процессы окостенения в скелете грудной клетки начинаются на 8-й неделе внутриутробного развития и продолжаются практически весь детско-подростковый период. Головки ребер срастаются с телом в 18−25 лет. Грудина у новорожденного состоит из 4−5 костей, соединенных прослойками хрящевой ткани, которые срастаются к 17−18 годам, полное окостенение грудины заканчивается в 30−35 лет, последним — после 30 лет — срастается с телом грудины мечевидный отросток, рукоятка и тело иногда вообще не срастаются.

Скелет верхней конечности состоит из плечевого пояса (кости лопатки и ключицы) и скелета руки (свободной части верхней конечности), включающего плечо, предплечье и кисть (рис. 3.10). Плечо образовано плечевой костью, предплечье — параллельными локтевой и лучевой костями, с которым соединяется кисть, состоящая из мелких косточек запястья и пясти, образующих ладонь, и пяти пальцев; у человека в отличие от животных пальцы гибкие, подвижные, а большой палец противопоставлен остальным. Подвижность руки при ее прикреплении к позвоночнику и грудине обеспечивается сочленениями лопатки и грудины, образующими плечевой пояс.

Рис. 3.10. Скелет верхней конечности.

Тазовый пояс служит для соединения нижних конечностей с позвоночником, создаст опору для верхней части туловища и внутренних органов при прямохождении, защищает внутренние органы от внешних воздействий (рис. 3.11). Таз состоит из двух безымянных костей, правой и левой, которые образуются из срастающихся к 14−16 годам трех отдельных костей: подвздошной, седалищной и лобковой (лонной). До 14−16 лет эти кости соединяются посредством хряща в области вертлужной впадины (место соединения тазовой кости с бедренной). В связи с повышенной нагрузкой на таз, обусловленной прямохождением, у человека тазовые кости шире и массивнее, чем у животных.

Рис. 3.11. Скелет тазового пояса и нижней конечности.

Различают большой и малый таз. Границей между ними служат дугообразные линии подвздошных костей, лонные гребешки и основание крестца. Большой таз выполняет функцию опоры для органов брюшной полости, в полости малого таза находятся мочевой пузырь, прямая кишка и половые органы. Строение таза имеет половые различия: у мужчин он более узкий и высокий, у женщин — более широкий, низкий и емкий.

Тазовые кости начинают окостеневать на 3−4-м месяце внутриутробного развития, но до 3 лет они представлены преимущественно хрящевой тканью, поэтому легко поддаются искривлению при длительных статических нагрузках, например при преждевременном усаживании ребенка. Таз новорожденного имеет воронкообразную форму. После рождения малый таз постепенно принимает цилиндрическую форму. Под действием мышц и половых гормонов форма и размеры таза претерпевают значительные изменения: в 8−10 лет начинают проявляться половые различия таза, и к 13−14 годам его строение приобретает взрослые гендерные пропорции.

Нижняя конечность (нога) состоит из бедра, голени и стопы (см. рис. 3.11). Бедро образовано бедренной костью — самой крупной костью тела человека. Голень состоит из двух берцовых костей, а стопа — из нескольких костей, самая крупная из которых пяточная. Нижние конечности прикреплены к позвоночнику посредством тазового пояса. Кости ноги соединяются между собой и с тазовыми костями подвижно при помощи суставов.

Кости конечностей в онтогенезе проходят те же стадии, что и весь скелет. К моменту рождения эпифизы трубчатых костей хрящевые, их окостенение продолжается в течение 5−10 лет после рождения. Сращение эпифизов с диафизами происходит после 15−18 лет, причем у девочек на 1 -2 года раньше, чем у мальчиков. Это обусловливает более раннее завершение процессов роста у девушек. В костях конечностей окостенение начинается в различные сроки и имеет неодинаковую продолжительность (см. Биологический возраст). У новорожденных нижние конечности растут быстрее верхних, при дальнейшем росте организма эта тенденция сохраняется, хотя и не так выражено, как в периоде новорожденности. Наиболее интенсивный рост конечностей у мальчиков наблюдается в 12−15 лет, у девочек — в 13−14. В этот период развитие мышц и подкожного жирового слоя отстает от роста костей и создается впечатление, что подросток худеет. После завершения пубертатного скачка роста формируется тип телосложения. Рост конечностей и туловища замедляется, увеличиваются поперечные размеры туловища (у мальчиков — плечевого пояса, у девочек — тазового). К началу юношеского возраста заканчивается формирование типа телосложения, однако вследствие изменений гормонального фона может меняться соотношение различных отделов скелета: так, в период беременности у женщин увеличиваются размеры таза; в пожилом возрасте как у мужчин, так и у женщин могут уменьшаться размеры плечевого пояса.