Соединения костей
Кости в организме человека расположены не изолированно Друг от друга, а связаны между собой в одно единое целое. Причем характер их соединения определяется функциональными условиями: в одних частях скелета движения между костями выражены больше, в других — меньше. Еще П. Ф. Лесгафт писал, что «ни в одном другом отделе анатомии нельзя так «стройно» и последовательно выявить связь между формой и отправлением» (функцией). По форме соединяющихся костей можно определить характер движения, а по характеру движений — представить форму соединений.
Основным положением при соединении костей является то, что они «соединяются между собой таким образом, что при наименьшем объеме места соединения здесь существуют наибольшее разнообразие и величина движений при возможно большей крепости в наиболее выгодном противодействии влиянию толчков и сотрясений» (П. Ф. Лесгафт).
Все многообразие соединения костей можно представить в виде трех основных типов. Различают непрерывные соединения — синартрозы, прерывные — диартрозы и полупрерывные — гемиартрозы (полусуставы).
Непрерывными соединениями
костей называются такие, при которых между костями нет перерыва, они связаны сплошной прослойкой ткани.
Прерывные соединения
— это такие, когда между соединяющимися костями имеется перерыв — полость.
Полупрерывные соединения
характеризуются тем, что в ткани, которая расположена между соединяющимися костями, имеется небольшая полость — щель (2-3 мм), заполненная жидкостью. Однако эта полость не разделяет полностью костей, и основные элементы прерывного соединения отсутствуют. Примером такого вида соединений может служить соединение между лобковыми костями.
Непрерывные соединения костей филогенетически более древние. У низших животных исключительно непрерывные соединения. У человека большую часть составляют прерывные соединения костей. Это более поздний, наиболее совершенный и наиболее подвижный вид соединений, хотя и менее прочный. Происходят прерывные соединения из непрерывных путем их постепенного преобразования.
Возникновение различного характера соединений костей можно наблюдать и в онтогенезе человека. Аналогично стадиям развития костей происходит и развитие их соединений. На ранних стадиях образования скелета зачатки костей связаны друг с другом лишь зародышевой соединительной тканью. В зависимости от функциональной направленности там, где между соединяющимися костями нет необходимости в движениях большого размаха, остается соединительная ткань, которая может превращаться в хрящ для обеспечения подвижности и амортизации толчков или в кость. Так формируются непрерывные соединения. Там, где необходима большая подвижность между костями, соединительная ткань рассасывается, возникает прерывное соединение, с полостью между костями. Полость появляется к концу 2-го месяца эмбриональной жизни.
Функциональная характеристика непрерывных соединений костей
В зависимости от характера ткани, расположенной между соединяющимися костями, различают соединения с помощью собственно соединительной ткани (синдесмозы), хрящевой (синхондрозы) и костной (синостозы) (см. схему и рис. 23).
Рис. 23. Примеры фиброзных соединений костей: 1 — межпозвоночный диск (синхондроз); 2 — зубчатый шов, фиброзное соединение (синдесмоз); 3 — синостоз; 4 — кольцевая связка — синдесмоз; 5 — межкостная перепонка — синдесмоз; б — чешуйчатый шов — синдесмоз; 7 — плоский шов — синдесмоз; 8 — лобковое сращение (полусустав; 9 — соединение костей с помощью мышцы (синсаркоз)
Синдесмозы.
Если в соединительной ткани, находящейся между костями, преобладают коллагеновые волокна, такие соединения называются фиброзными, если эластические — эластическими. Фиброзные соединения в зависимости от величины прослойки могут быть в виде связок (между отростками позвонков), в виде перепонок шириной 3 — 4 см (между костями таза, предплечья, голени) или в виде швов (между костями черепа), где прослойка соединительной ткани составляет всего 2 — 3 мм. Примером непрерывных соединений эластического типа могут служить желтые связки позвоночника, находящиеся между дугами позвонков.
Синхондрозы.
В зависимости от строения хряща эти соединения подразделяют на соединения с помощью волокнистого хряща (между телами позвонков) и соединения с помощью гиалинового хряща (реберная дуга, между диафизом и эпифизом, между отдельными частями костей черепа и т. д.).
Хрящевые соединения могут быть временными (соединения крестца с копчиком, частей тазовой кости и др.), которые затем превращаются в синостозы, и постоянными, существующими на протяжении всей жизни (синхондроз между височной костью и затылочной).
Гиалиновые соединения более упругие, но хрупкие по сравнению с волокнистыми.
Синостозы.
Это соединения костей костной тканью — окостенение эпифизарных хрящей, окостенение швов между костями черепа.
Непрерывные соединения костей (кроме синостозов) подвижны. Степень подвижности зависит от величины прослойки ткани и ее плотности. Более подвижными являются собственно-соединительно- тканные соединения, менее подвижными — хрящевые. Непрерывные соединения обладают также хорошо выраженным свойством амортизации толчков и сотрясений.
Функциональная характеристика прерывных соединений костей
Прерывные соединения костей называют еще синовиальными соединениями, полостными соединениями или суставами. Сустав имеет свои специфические конструкцию, расположение в организме и выполняет определенные функции.
В каждом суставе различают основные элементы и добавочные образования. К основным элементам сустава относятся: суставные поверхности соединяющихся костей, суставная сумка (капсула) и суставная полость (рис. 24).
Рис. 24. Синовиальное соединение — сустав (схема): 1 — суставные концы соединяющихся костей; 2 — фиброзный слой суставной капсулы; 3 — синовиальный слой суставной капсулы; 4 — суставная полость, содержащая синовиальную жидкость; 5 — суставной хрящ; 6 — мениск; 7 — внутрисуставные связки; 8 — завороты суставной полости
Суставные поверхности
соединяющихся костей должны в определенной мере соответствовать друг другу по форме. Если поверхность одной кости выпукла, то поверхность другой несколько вогнута. Суставные поверхности покрыты обычно гиалиновым хрящом, который уменьшает трение, облегчает скольжение костей при движениях, является амортизатором и предотвращает срастание костей. Толщина хряща 0,2 — 4 мм. В суставах с ограниченной подвижностью суставные поверхности покрыты волокнистым хрящом (крестцово-подвздошный сустав).
Суставная сумка
— это соединительнотканная оболочка, герметически окружающая суставные поверхности костей. Она имеет два слоя: наружный — фиброзный (очень плотный, крепкий) и внутренний — синовиальный (со стороны полости сустава покрыт слоем эндотелиальных клеток, которые вырабатывают синовиальную жидкость).
Суставная полость
— небольшая щель между соединяющимися костями, заполненная синовиальной жидкостью, которая, смачивая поверхности соединяющихся костей, уменьшает трение, силой сцепления молекул с поверхностями костей укрепляет суставы, а также смягчает толчки.
Добавочные образования
формируются в результате функциональных требований, как реакция на увеличение и специфичность нагрузки. К добавочным образованиям относятся внутрисуставные хрящи: диски, мениски, суставные губы, связки, выросты синовиальной оболочки в виде складок, ворсинок. Они являются амортизаторами, улучшают конгруентность поверхностей соединяющихся костей, увеличивают подвижность и разнообразие движений, способствуют более равномерному распределению давления одной кости на другую. Диски — это сплошные хрящевые образования, расположенные внутри сустава (в височно-нижнечелюстном); мениски имеют форму полулуний (в коленном суставе); губы в виде хрящевого ободка окружают суставную поверхность (около суставной впадины лопатки); связки — это пучки соединительной ткани, идущие от одной кости к другой, они не только тормозят движения, но и направляют их, а также укрепляют суставную сумку; выросты синовиальной оболочки — это вдающиеся в полость сустава складки, ворсинки, заполненные жиром.
Суставная сумка, связки, мышцы, окружающие сустав, атмосферное давление (внутри сустава давление отрицательное) и сила сцепления молекул синовиальной жидкости — все это факторы, укрепляющие суставы.
Суставы выполняют в основном три функции: содействуют сохранению положения тела и его отдельных звеньев, участвуют в перемещении частей тела по отношению друг к другу и, наконец, участвуют в локомоциях — перемещениях всего тела в пространстве. Эти функции определяются действием активных сил — мышц. В зависимости от характера мышечной деятельности в процессе эволюции и образовались соединения различной формы, имеющие различные функции.
Классификация суставов.
По количеству соединяющихся костей суставы разделяются на простые и сложные. В простых суставах соединяются только две кости, в сложных — три и более.
По форме суставных поверхностей различают шаровидные (с разновидностью — ореховидным суставом), эллипсовидные, седловидные, цилиндрические, блоковидные и плоские суставы.
По количеству осей вращения — трехосные с тремя осями вращения, двуосные — с двумя осями вращения и одноосные — с одной осью вращения. К трехосным суставам относятся шаровидные и ореховидные, к двуосным — эллипсовидные и седловидные, к одосным — блоковидные и цилиндрические. Плоские суставы осей вращения не имеют, в них возможно лишь небольшое скольжение костей по отношению друг к другу. Чем больше осей вращения в суставе, тем больше в нем подвижность и разнообразнее движения, но крепость и прочность меньше. Различают еще комбинированные и двукамерные суставы. Два или несколько самостоятельных суставов, движения в которых происходят одновременно, называются комбинированными. Полость двухкамерных суставов разделяется внутрисуставным хрящом (диском) на две части (камеры).
Рассматривая суставные поверхности костей как геометрические отрезки тела вращения, можно полагать, что движения костей в суставах происходят вокруг осей вращения. Осью вращения называется линия, мысленно проводимая через центр сустава, вокруг которой одна кость вращается по отношению к другой. При этом следует помнить, что движения в суставе происходят перпендикулярно оси вращения. Различают три взаимно перпендикулярные оси: поперечную, или фронтальную, передне-заднюю, или сагиттальную, и вертикальную. Все движения в суставах рассматриваются из анатомического положения тела. Вокруг поперечной оси з области конечностей возможны сгибание (когда угол между соединяющимися костями уменьшается) и разгибание (когда угол между ними увеличивается); в области головы и туловища — наклоны вперед и назад. Вокруг передне-задней оси в области конечностей возможны отведение (движение от срединной линии тела) и приведение (движение к срединной линии тела); в области головы и туловища — наклоны в стороны (рис. 25). Вокруг вертикальной оси в области конечностей возможны поворот наружу — супинация и поворот внутрь — пронация, а в области головы и шеи — повороты в стороны (скручивание).
Рис. 25. Форма суставов и оси вращения (схема М. Ф. Иваницкого): 1 — шаровидный сустав (плечевой), трехосный; 2 — ореховидный сустав (тазобедренный), трехосный; 3 — эллипсовидный сустав (луче-запястный), двухосный, 4 — седловидный сустав (запястно-пястный сустав 1-го пальца кисти), двухосный; 5 — блоковидный сустав (межфаланговый), одноосный; 5а — сложный сустав (локтевой), состоящий из 3 суставов (а — плече-лучевой — шаровидный, б — плече-локтевой — блоковидный, в — проксимальный лучелоктевой — цилиндрический, одноосный); 6 — цилиндрические суставы (проксимальный и дистальный лучё-локтевые), комбинированные; 7 — плоские суставы между костями предплюсны, не имеющие выраженных осей вращения (а — ладьевидная кость, б — внутренняя клиновидная кость, в — промежуточная клиновидная кость, г — наружная клиновидная кость, д — кубовидная кость, е — плюсневые кости); 8 — винтообразный сустав (голено-стопный), одноосный, функционирует как блоковидный
Суставы шаровидной формы
характеризуются тем, что поверхность одной из соединяющихся костей имеет форму шара, а поверхность другой — несколько вогнута. В этих суставах три взаимно перпендикулярные оси вращения. Примером типичного шаровидного сустава является плечевой. В ореховидном суставе поверхности костей очень конгруентны, головка одной кости больше чем на 1/2 входит в суставную впадину другой кости. Оси вращения здесь те же, что и в шаровидном суставе, но размах движений значительно меньше.
Суставы эллипсовидной формы
имеют суставные поверхности (и выпуклую и вогнутую) в виде эллипса. Движения в этих суставах происходят вокруг двух осей вращения — поперечной (сгибание и разгибание), и передне-задней (отведение и приведение). К суставам эллипсовидной формы относятся: луче-запястный и атланто-затылочный.
В суставах седловидной формы
поверхности соединяющихся костей напоминают часть поверхности седла. В них также две оси вращения — поперечная и передне-задняя — с соответствующими движениями. Примером такого сустава является сустав между запястьем и 1-й пястной костью. Здесь сгибание называется противопоставлением, а разгибание — отставлением. В эллипсовидных и седловидных суставах возможны и круговые движения небольшого размаха.
Суставы цилиндрической формы
имеют суставные поверхности в виде отрезков цилиндра, причем одна из них выпуклая, другая вогнутая. Движения в них происходят вокруг вертикальной оси, идущей вдоль кости (сустав между лучевой и локтевой костями), — пронация и супинация.
В суставах блоковидной формы
поверхность одной кости имеет углубление, а поверхность второй — направляющий, соответственно углублению, выступ. У этих суставов лишь одна ось вращения — поперечная, вокруг которой возможны сгибание и разгибание. В качестве примера суставов блоковидной формы можно привести межфаланговые суставы.
В суставах плоской формы
суставные поверхности костей хорошо соответствуют друг другу. Подвижность в них невелика (крестцово-подвздошное соединение).
С формой сустава связана подвижность, расположение связок и мышц. В блоковидных суставах связки боковые, в шаровидных они расположены вокруг сустава более или менее равномерно. Мышечные группы в одноосных суставах перекрещивают ось вращения почти под прямым углом, в многоосных — косо.
Подвижность в суставах неодинакова не только в связи с разной формой суставных поверхностей. Она зависит от их соответствия друг другу, состояния сумочно-связочного аппарата и мышц, температуры окружающей среды, возраста, пола, времени суток, характера деятельности.
Чем больше соответствуют соединяющиеся поверхности костей друг другу, тем подвижность меньше. Чем более крепкие, толстые сумка и связки, чем менее растяжимы мышцы, тем подвижность в соединениях также меньше.
При высокой температуре окружающей среды подвижность больше, чем при низкой.
Утром подвижность меньше, чем вечером, что объясняется застоем лимфы в тканях. Максимальные показатели подвижности отмечаются в 12 — 14 часов дня. Чем младше дети, тем больше суточные колебания подвижности в суставах. У спортсменов эти колебания менее выражены.
Мышечная деятельность увеличивает подвижность в соединениях. Однако преобладание статических нагрузок может уменьшать ее, что связано с сильным развитием мышц-антагонистов и утолщением связок, тормозящих движение. Имеются наблюдения и противоположного характера, указывающие на то, что развитие силы мышц не всегда ограничивает подвижность в соединениях. Например, у хоккеистов по сравнению со спортсменами других специализаций в соединениях нижней конечности хорошо развиты и сила мышц, и подвижность в суставах.
Динамический характер нагрузок в занятиях спортом способствует увеличению подвижности в соединениях (волейбол, баскетбол, плавание, бег), однако в одних соединениях подвижность увеличивается в большей мере, в других в меньшей. Даже в одном суставе может быть фрагментарное увеличение подвижности, например сгибательно-разгибательной подвижности звеньев верхней конечности у лыжников, пронаторно-супинаторной подвижности предплечья у теннисистов и волейболистов, отведения и приведения бедра у пловцов-брассистов и т. п.
У детей подвижность в суставах больше, чем у взрослых, в связи с тем, что у первых величина хрящей, прослойки соединительной ткани, суставные полости больше, конгруентность суставных поверхностей меньше, эластичность сумочно-связочного аппарата больше. К старости подвижность уменьшается в связи с уменьшением от обезвоживания тканей эластичности связок и мышц, а также в связи с разрастанием костной ткани по краям соединяющихся костей, что увеличивает их конгруентность. У женщин подвижность в соединениях больше, чем у мужчин (эластичнее ткани, менее выражен тонус противоположных движению мышц).
Исследование развития подвижности в соединениях костей проведено в широком возрастном диапазоне (с 7 до 70 лет) Б. В. Сермеевым. Оно показало, что возрастные изменения подвижности в отдельных соединениях происходят неодинаково. Подвижность позвоночного столба в младшем и среднем школьном возрасте увеличивается, а затем постепенно уменьшается, особенно после 50-60 лет. Темп прироста подвижности позвоночного столба при сгибании и разгибании более высокий, чем при боковых движениях (наклонах в сторону).
Подвижность в соединениях пояса верхней конечности и в плечевом суставе непрерывно увеличивается до 12-13 лет, до 16 лет показатели подвижности сохраняются на высоком уровне, а затем начинают снижаться, особенно резко после 50 лет.
В локтевом суставе сгибательно-разгибательная подвижность увеличивается до 11 — 12 лет, до 40 лет сохраняется приблизительно на одном уровне, а затем резко снижается. Пронаторно-супинаторная подвижность предплечья увеличивается лишь до 9-10 лет.
В луче-запястном суставе увеличение активной подвижности наблюдается до 31-40 лет, пассивные же движения кисти уменьшаются уже после 8-9 лет.
В тазобедренном суставе наиболее интенсивный прирост подвижности характерен для младшего школьного возраста, в 12-15 лет изменения ее невелики, с 16 лет она несколько снижается, стабилизируется в 20-50 лет, и вновь уменьшается после 50 лет.
В коленном суставе сгибательно-разгибательная подвижность начинает уменьшаться уже с 7-летнего возраста. Пронаторно-супинаторная подвижность голени увеличивается до 10-11 лет, а затем снижается.
В возрастных изменениях подвижности стопы можно выделить три этапа: первый этап, от года до 11 -13 лет, характеризуется уменьшением размаха движений; второй этап, до 40 лет, сопровождается некоторой стабилизацией подвижности; третий этап, после 40 лет, характеризуется последующим понижением подвижности, особенно прогрессирующим к 70 годам.
Таким образом, по характеру возрастных изменений активной подвижности в суставах можно выделить две группы суставов: I группа — суставы позвоночного столба, тазобедренный, плечевой и локтевой, увеличение подвижности в которых происходит до 11 — 14 лет (с последующим непрерывным ее уменьшением); II группа — коленный и голено-стопный суставы, в которых уменьшение подвижности начинается с 7 лет.
В развитии пассивной подвижности в суставах различают три этапа: первый этап — до 12 лет — сокращение размаха движений, второй этап — от 12 до 40 лет — стабилизация подвижности и третий этап — от 41 до 70 лет-последующее уменьшение подвижности.
Наибольшая растяжимость мышечно-связочного аппарата отмечена в возрасте 7-12 лет, а с 13 лет она заметно уменьшается. Степень подвижности в суставах у спортсменов 10-17 лет выше, чем у детей и подростков этого возраста, не занимающихся спортом, что указывает на важную роль мышечной деятельности в ее формировании.
В возрасте 7-8 лет связь между силой мышц и подвижностью в суставах невелика, она увеличивается к 9-14 годам. В 15-17 лет между мышечной силой и подвижностью в суставах устанавливается отрицательная зависимость, указывающая на возрастающую роль мышц в ограничении подвижности в соединениях костей.
Влияние занятий спортом на скелет.
Под влиянием усиленной мышечной деятельности в скелете спортсмена происходят существенные изменения. На состояние скелета оказывают влияние и другие факторы, связанные с занятиями спортом: характерное положение тела спортсмена (у велосипедистов, конькобежцев, боксеров, гребцов и др.). сила давления на скелет (у тяжелоатлетов), сила растяжения при висах, при скручивании тела (у акробатов, гимнастов, фигуристов и др.). При правильно дозированных нагрузках эти изменения обычно бывают благоприятными. В противном случае возможны патологические изменения скелета.
Наиболее простой механизм возникновения у спортсменов изменений скелета можно представить следующим образом. Под влиянием усиленной мышечной деятельности происходит рефлекторное расширение кровеносных сосудов, улучшается питание работающего органа, прежде всего мышцы, а затем и близлежащих органов, в частности кости со всеми ее компонентами (надкостница, компактный слой, губчатое вещество, костномозговая полость, хрящи, покрывающие суставные поверхности костей, и др.).
Все изменения в скелете появляются постепенно. Через год систематических занятий спортом уже можно наблюдать отчетливо выраженные морфологические изменения костей. Наиболее выражены они в первые два года занятий. В дальнейшем эти изменения стабилизируются, но внутренняя перестройка скелета происходит на протяжении всего тренировочного процесса. При прекращении активной спортивной деятельности приспособительные изменения костей остаются довольно продолжительное время.
Изменения, происходящие в скелете под влиянием занятий спортом, касаются и химического состава костей, и внутреннего их строения, и процессов роста и окостенения.
Кости, несущие большую нагрузку, богаче солями кальция, чем кости, несущие меньшую нагрузку. Опыты с радиоактивным фосфором показали, что у животных, которые переносили большую беговую нагрузку, содержание его увеличивалось, причем больше в костях, расположенных ближе к опорной поверхности и испытывавших большую механическую нагрузку (М. Г. Привес, В. Г. Шишова, Э. И. Щербак). На рентгенограммах кости спортсменов имеют более четкий рисунок, чем кости неспортсменов, что объясняется большей оссификацией костной ткани, лучшим насыщением ее минеральными солями.
Под влиянием занятий спортом изменяется внешняя форма костей. Они становятся массивнее и толще за счет увеличения костной массы. Все выступы, гребни, шероховатости выражены резче. Эти изменения зависят, естественно, от вида спорта. Так, у тяжелоатлетов кости массивнее, нежели у гимнастов, у гимнастов массивнее, чем у пловцов, особенно в верхнем отделе скелета и верхних конечностях. У пловцов плохо выражена шейка плечевой кости, у гребцов-байдарочников — шейка лучевой кости. У тяжелоатлетов могут наблюдаться изгиб всего диафиза лучевой кости, утолщение ключицы, лопатки, изменения рукоятки грудины, тел позвонков; у боксеров — головок — пястных костей, особенно второй и третьей. При усиленной физической нагрузке, выходящей за пределы нормы, в костной ткани постепенно могут возникать изменения, граничащие с предпатологическим и патологическим состоянием, наблюдаются явления изнашивания, изменения формы головок костей, появляются краевые разрастания костей в области суставов, места разрежения костного вещества и т. п.
Изменения внутреннего строения кости под влиянием занятий спортом выражаются, в частности, в утолщении ее компактного вещества. Причем утолщение обычно больше в тех костях, на которые падает наибольшая нагрузка. Оно может быть равномерным по длине всей кости или на одной стороне, чаще в местах фиксации мышц. Изменения компактного вещества бывают симметричными и асимметричными. Даже на одной и той же кости они могут быть неодинаковыми. У гимнастов эти изменения больше выражены в плечевой кости и костях кисти; у теннисистов — в костях правой верхней конечности, особенно в лучевой кости, а также в области 1-й и 2-й пястных костей (в связи с захватом ракетки). Под влиянием статических нагрузок происходят большие изменения скелета, чем под влиянием динамических нагрузок, хотя прочность кости остается высокой за счет усиления остеонизации — увеличения количества остеонов и их сильной связи фибриллами. Установлено, что остеонизированная кость является более дифференцированной, совершенной, прочной по сравнению с пластинчатой костью, в которой остеонов меньше. Поэтому изменения компактного вещества могут происходить и без его утолщения, без изменения диаметра кости.
Губчатое вещество кости также претерпевает определенные изменения. В связи с выполняемой функцией костей в организме различают: крупноячеистое, среднеячеистое и мелкоячеистое строение губчатого вещества. Под влиянием усиленной нагрузки на кость перекладины губчатого вещества становятся толще, крупнее, ячейки между ними больше (в старшем возрасте ячейки тоже становятся больше, но перекладины тоньше). Так, у не занимающихся спортом губчатое вещество костей предплюсны имеет среднеячеистое или даже мелкоячеистое строение, у футболистов, тяжелоатлетов — крупноячеистое; губчатое вещество костей запястья у не занимающихся спортом имеет мелкоячеистое строение, у гимнастов, акробатов — крупноячеистое. Меняется и архитектоника губчатого вещества. Различная функция мышц не только в силе, но и в направлении тяги, действие силы тяжести, т. е. увеличение веса тела (например, у тяжелоатлетов), смещение о. ц. т., т. е. перераспределение силы тяжести (у велосипедистов, конькобежцев, боксеров), изменения характера движения — различные виды отталкивания (с носка, наружного края стопы) и приземления — все это видоизменяет структуру губчатого вещества, может даже способствовать образованию новых силовых линий из перекладин губчатого вещества, не свойственных обычно человеку (в пяточной кости у конькобежцев).
В связи с утолщением компактного вещества костномозговая полость уменьшается. При больших статических нагрузках она уменьшается почти до полного зарастания. У не занимающихся спортом ширина компактного слоя, как правило, меньше ширины костномозговой полости на том же уровне кости. У спортсменов же отношения могут быть обратными. Надо полагать, что в связи с уменьшением мозговой полости в костях количество желтого костного мозга уменьшается, а количество красного костного мозга увеличивается. Поскольку красный костный мозг является источником эритроцитов, увеличивается и количество гемоглобина, обеспечивающего организм кислородом, который столь необходим организму спортсмена при выполнении физических упражнений.
Надкостница под влиянием физических нагрузок становится более прочной — утолщается, особенно у футболистов и тяжелоатлетов, но одновременно приобретает эластичность, в ней увеличивается количество сосудов, остеогенная функция ее повышается.
Переломы у спортсменов срастаются быстрее. Суставной хрящ, покрывающий суставные поверхности костей, может утолщаться, что усиливает его амортизационные свойства и уменьшает давление на кость. Что касается влияния двигательной деятельности на рост и процессы окостенения, то большинство авторов считают, что дозированные физические нагрузки приводят к активизации зон роста, интенсивному делению хрящевых клеток, быстрому росту трубчатых костей. Например, у гимнастов и боксеров кости кисти длиннее. Процесс синостозирования у юных спортсменов длится дольше, чем у не занимающихся спортом детей того же возраста. Чрезмерные нагрузки вначале активизируют рост костей, но уменьшают длительность процессов синостозирования. Изменения, происходящие в соединениях костей под влиянием тренировок, выражаются в увеличении подвижности в связи с лучшей растяжимостью мягких тканей соединений, связок и мышц, лежащих на стороне, противоположной движению, и увеличении силы мышц, обусловливающих движение. Подвижность в отдельных суставах изменяется избирательно, в зависимости от вида спорта. Так, для гимнастов, акробатов характерна большая подвижность во всех соединениях, для теннисистов — подвижность в суставах кисти, для гандболистов — в соединениях костей верхней конечности, для пловцов — костей пояса верхней конечности, для хоккеистов — костей нижней конечности, для легкоатлетов — подвижность стопы и т. п.
Соединительные ткани
Рис. 1. Соединение костей: зубчатый шов, чешуйчатый шов, сустав нижней челюсти, плоский шов, позвонок, межпозвоночный диск, связки
В непрерывных соединениях кости связаны между собой с помощью прослойки соединительной ткани, лишенной каких-либо щелей или полостей. В зависимости от типа соединительной ткани различают фиброзные, хрящевые и костные непрерывные соединения.
К фиброзным соединениям относят многочисленные связки, межкостные перепонки, швы между костями черепа и соединения зубов с челюстями (рис. 1). Связки представляют собой плотные пучки волокон, которые перекидываются от одной кости к другой. Очень много связок в области позвоночника: они располагаются между отдельными позвонками, при движениях позвоночного столба ограничивают чрезмерные наклоны и способствуют возврату в исходное положение. Потеря этими связками эластических свойств в старческом возрасте может привести к формированию горба.
Межкостные перепонки имеют вид пластин, натянутых между костями на значительном протяжении. Они прочно удерживают одну кость возле другой, служат местом прикрепления мышц. Такие перепонки располагаются, например, между длинными трубчатыми костями предплечья и голени.
Кисть и стопа
Рис. 4. Плечевой сустав (шаровидный): лопатка, плечевая кость
Главные различия наблюдаются в строении кисти и стопы. Среди суставов кисти много подвижных соединений, вследствие чего можно осуществлять разнообразные тонкие движения. Особенно важны суставы большого пальца, за счет которых возможно противопоставление большого пальца кисти всем другим, что способствует захвату предметов. Такого развития суставы кисти достигают только у человека! Стопа несет на себе всю тяжесть человеческого тела. Благодаря сводчатому строению она обладает рессорными свойствами. Уплощение сводов стопы (плоскостопие) приводит к быстрой утомляемости при ходьбе.
Подвижность суставов увеличивается под влиянием тренировки – вспомните поразительную ловкость спортсменов и цирковых акробатов. Но даже обычные люди должны больше двигаться, чтобы сохранять хорошую подвижность суставов. У детей суставы, как правило, более подвижны, чем у взрослых и особенно пожилых людей. Связано это со снижением с возрастом эластичности связочного аппарата, стиранием суставного хряща и другими причинами.
Мышцы
Суставы формируются под влиянием деятельности мышц, и их строение тесно взаимосвязано с функцией. Этот закон действует и в процессе эволюции, и в течение индивидуального развития организма. Примером являются особенности скелета верхней и нижней конечностей человека, который в обоих случаях имеет общий план строения, но отличается тонкой организацией костей и их соединений.
В скелете конечностей выделяют пояс (плечевой и тазовый) и свободную конечность, включающую три части: плечо, предплечье и кисть у верхней конечности; бедро, голень и стопу у нижней. Различия в строении скелета конечностей обусловлены их разными функциями. Верхняя конечность – это орган труда, приспособленный к выполнению разнообразных и точных движений. Поэтому кости верхней конечности относительно меньших размеров и соединены между собой и с туловищем очень подвижными соединениями. Нижняя конечность у человека предназначена для опоры тела и перемещения его в пространстве. Кости нижней конечности массивны, прочны, а суставы имеют плотные капсулы, мощный связочный аппарат, что ограничивает размах движений.
Непрерывные хрящевые соединения
Многие непрерывные хрящевые соединения между костями имеются лишь в детстве. С возрастом они окостеневают и превращаются в непрерывные костные соединения. Примером может служить сращение крестцовых позвонков в единую кость – крестец, происходящее в 17–25 лет. Образование некоторых костей черепа (например, затылочной, височной) из нескольких отдельных частей наблюдается в возрасте от 1 года до 6 лет. Наконец, срастание концов трубчатых костей с их средней частью в период от 17 до 21 года у женщин и от 19 до 23 лет у мужчин обусловливает завершение ростовых процессов.
Швы черепа
Швы черепа – это соединения между костями черепа с помощью тонких прослоек волокнистой соединительной ткани. В зависимости от формы краев костей черепа различают зубчатый, чешуйчатый и плоский швы. Наиболее изящный плоский шов встречается только в области лицевого отдела черепа, а прочный зубчатый шов, похожий на застежку-молнию, – в крыше мозгового отдела. Височная кость, как рыбья чешуя (отсюда и название шва), укреплена на боковой поверхности черепа.
Родничок У новорожденного ребенка швов не существует, а значительные перепончатые пространства между костями черепа называют родничками. Благодаря наличию родничков форма черепа может меняться во время прохождения плода по родовым путям, что облегчает рождение ребенка. Самый крупный передний, или лобный, родничок располагается в области темени, имеет ромбовидную форму и исчезает только на втором году жизни. Роднички меньших размеров, располагающиеся в затылочной и височной областях черепа, закрываются на 2–3-й месяц после рождения. Формирование швов заканчивается к 3–5 годам жизни. После 30 лет швы между костями черепа начинают зарастать (окостеневать), что связано с отложением в них солей кальция. У мужчин этот процесс происходит несколько раньше, чем у женщин. В старости череп человека становится гладким, границы между костями фактически неразличимы.
Главный лекарь – движение
Ограничение подвижности и боли при движениях в суставе могут быть связаны с постепенным разрушением суставного хряща и нарушением выработки синовиальной жидкости. Суставной хрящ при этом постепенно истончается, трескается, количество смазки становится недостаточным – в результате объем движений в суставе снижается. Чтобы этого не произошло, следует вести подвижный здоровый образ жизни, правильно питаться, а в случае необходимости – строго выполнять предписания врача, ведь жизнь – это движение, а движение невозможно без четкой работы опорно-двигательного аппарата.
Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН
Межпозвонковые диски
Непрерывные соединения костей с помощью хрящевой ткани отличаются прочностью, упругостью и малой подвижностью, степень которой зависит от толщины хрящевой прослойки. К такому виду соединений относятся, например, межпозвоночные диски (см. рис. 1), толщина которых в поясничном, наиболее подвижном, отделе позвоночного столба достигает 10–12 мм. В центре диска располагается упругое студенистое ядро, которое окружено крепким фиброзным кольцом. Ядро сильно сдавлено и постоянно стремится расшириться, поэтому пружинит и амортизирует толчки, как буфер. При чрезмерных нагрузках и травмах межпозвоночные диски могут деформироваться, смещаться, в результате подвижность и амортизационные свойства позвоночника нарушаются. С возрастом, при нарушении обмена веществ может происходить обызвествление межпозвоночных дисков и связок, образование костных наростов на позвонках. Этот процесс, именуемый остеохондрозом, также приводит к ограничению подвижности позвоночного столба.
