Глава 3
КОСТИ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Морфофункциональная характеристика скелета человека
Значение скелета и строение костей
Скелет (греч. skeletos - высохший, высушенный) - это совокупность костей и их соединений. Учение о костях называется остеологией, о соединениях костей - артрологией (синдесмологией), о мышцах -миологией. Система скелета включает более 200 костей (208 костей), из них 85 парных. Кости относят к пассивной части двигательного аппарата, на которую действует активная часть двигательного аппарата - мышцы, непосредственные производители движений.
Преобразование шестигранного элемента. Функция слияния, используемая в этой работе, - это разработанная Киралифальви и Сабо, в которой помимо преобразования координат она преобразует ребра и грани элементов. Принимая во внимание элемент из, определены.
Первый член этого уравнения соответствует стандартным преобразованиям узлов, второй член соответствует преобразованию граней, а третий член соответствует преобразованию ребер элемента. Интегрирование выражений матриц элементов должно выполняться в численном виде, для которого существует много методов, среди которых мы можем назвать: квадратуру Ньютона-Котеса и квадратуру Гаусса.
Функции скелета многообразны, их подразделяют на механические и биологические.
К механическим функциям относятся:
1) опорная - костно-хрящевая опора всего тела;
2) рессорная - смягчает толчки и сотрясения;
3) двигательная (локомоторная) - приводит в движение все тело и его отдельные части;
4) защитная - образует вместилища для жизненно важных органов;
Механические свойства модели присваиваются каждой из этих точек в процессе расчета. Квадратурные интегральные точки Гаусса. Несколько авторов нашли взаимосвязи между плотностью кости и модулем упругости, как показано на рис. Они пришли к выводу, что для измерений, где калибровка томографа, унифицированные уравнения дали очень близкие значения. Некалиброванные исследования показали значительные различия и не были включены в стандартизацию данных. Связь между единицами Хаунсфилда или значениями серого и кажущейся плотностью кости в каждом пикселе вычисляется с помощью линии, предоставленной пользователем в соответствии с калибровочной кривой томографа.
5) антигравитационная - создает опору для устойчивости тела, приподнимающегося над землей.
К биологическим функциям скелета относятся:
1) участие в минеральном обмене (депо солей фосфора, кальция, железа и т.д.);
2) участие в гемопоэзе (кроветворении) - выработка красным костным мозгом эритроцитов и гранулоцитов;
3) участие в иммунных процессах - выработка В-лимфоцитов и предшественников Т-лимфоцитов.
В этом исследовании используется кубическое уравнение, разработанное Картером и Хейсом, поскольку оно наиболее часто используется в литературе, есть хорошая возможность сравнить результаты. Который действителен для всего скелета как для кортикальной кости, так и для губчатой кости.
Программа позволяет увеличить концентрацию изображений в некоторых частях исследования и уменьшить концентрацию в других частях, где требуется меньше информации. При вводе данных программы изображения классифицируются по группам одинаковой толщины. Программа интерполирует необходимую информацию, чтобы выходной файл содержал информацию на равном расстоянии, на кратчайшем расстоянии между группами предоставленных изображений.
Каждая кость (лат. os) - это самостоятельный орган, имеющий сложное строение (рис. № 21). Основу кости составляет пластинчатая костная ткань, состоящая из компактного и губчатого вещества. Снаружи кость покрыта периостом (надкостницей), за исключением суставных поверхностей, которые покрыты гиалиновым хрящом. Внутри кости содержится красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг является центральным органом кроветворения и иммунологической защиты (наряду с тимусом). Он представляет собой ретикулярную ткань (строму), в петлях которой содержатся стволовые клетки (предшественники всех клеток крови и лимфоцитов), молодые и зрелые клетки крови. Желтый костный мозг состоит главным образом из жировой ткани. В кроветворении он не участвует. Кости, как и все органы, снабжены сосудами и нервами. В компактном веществе костные пластинки располагаются в определенном порядке, образуя сложные системы - остеоны (гаверсовы системы ) (рис. № 22). Остеон - структурно-функциональная единица кости. Он состоит из 5-20 цилиндрических пластинок, вставленных одна в другую. В центре каждого остеона проходит центральный (гаверсов) канал . Диаметр остеона 0,3-0,4 мм. Между остеонами залегают вставочные (промежуточные) пластинки, кнаружи от них находятся наружные окружающие (генеральные) пластинки. Губчатое вещество состоит из тонких костных пластинок (трабекул), перекрещивающихся между собой и образующих множество ячеек.
Связь между модулем упругости и объемной плотностью. Калибровочная кривая для этого исследования. Требуется выход четырех изображений, разделенных 1 мм. Существует одна группа обработанных изображений, состоящая из двух изображений, разделенных на 4 мм. Выход включает в себя все файлы, содержащие информацию о единицах Хаунсфилда, плотности и модуле упругости.
Обратите внимание, что диапазон начинается с отрицательных чисел, так как эта калибровка действительна только для костных компонентов, а на изображении также имеются стороны тканей, которые недостаточно представлены в этой шкале. Программа создает файл отчета с информацией о том, что было рассчитано, какие файлы были созданы и где была сохранена информация.
Живая кость содержит 50% воды, 12,5% органических (оссеин, ос-семукоид), 21,8% неорганических веществ (фосфат кальция) и 15,7% жира. В высушенной кости две трети составляют неорганические вещества, одна треть - органические вещества. Первые придают кости твердость, вторые - упругость, гибкость и эластичность.
Для удобства изучения по величине и форме различают 5 групп костей (рис. № 22 и 23).
Адаптивная программа конечных элементов использует предоставленную компоновку свойств и собирает свойство кости в точках интеграции, так что каждая гауссова точка будет иметь другой модуль упругости в зависимости от неоднородности анализируемого тела.
Для проверки точности результатов и оценки пользы от сложности модели было проведено параметрическое исследование, в котором количество значений, заданных в механических свойствах, варьировалось в зависимости от количества оцениваемых пикселей и изображений были гомогенизированы за счет использования средних значений соседних пикселей.
1) Длинные (трубчатые) кости имеют удлиненную среднюю часть цилиндрической или трехгранной формы - тело, или диафиз; утолщенные концы - эпифизы с суставными поверхностями; участки, где диафиз переходит в эпифиз, - метафизы; возвышения, выступающие над поверхностью кости, - апофизы. Образуют скелет конечностей.
2) Короткие (губчатые) кости имеют форму неправильного куба или многогранника, например, кости запястья и предплюсны.
Результаты были измерены кривыми напряжений фон Мизеса и энергией деформации. Сравнение не гомогенизированного изображения с изображением с 3 усредненными пикселями. Для первых моделей были получены хорошие результаты в деформациях, но в результате были предприняты попытки усреднить матрицу так, чтобы в модуле упругости для соседних точек Гаусса не было совсем разных значений. Гомогенизацию массива выполняли путем усреднения между значением каждого пикселя и соседними пикселями. В программе пользователь может ввести количество соседних пикселей для усреднения и вес, который это среднее должно относить к исходному значению, по умолчанию среднее значение всех пикселей, включая заменяемое как новое значение, принимается по умолчанию.
3) Плоские (широкие) кости участвуют в образовании полостей тела, например, кости крыши черепа, тазовые кости, ребра, грудина.
4) Ненормальные (смешанные) кости , например, позвонки: тело их по форме и строению относится к губчатым костям, дуга и отростки - к плоским.
5) Воздухоносные кости имеют в теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. К ним относятся некоторые кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, височная и верхнечелюстная.
И показать влияние усредняющих пикселей в томографическом изображении. Средние пиксели. Неизмеренное изображение, от усреднения от 1 до 5 пикселей соответственно. Описаны преимущества и недостатки метода, разработанного в этом тезисе, относительно методов, используемых другими авторами. С разработанной методологией было выполнено несколько моделей, для которых результаты анализа напряжений и кривые сходимости.
Первые результаты имеют модель большеберцовой кости длиной 357 мм, состоящая из одного материала и с внутренней полостью для имитации костного мозга. Эта модель была выполнена с целью продемонстрировать способность моделировать и анализировать механически кости с мягкими поверхностями и несколькими элементами.
Рост трубчатой кости в длину осуществляется за счет метафизарного (эпифизарного) хряща между эпифизом и диафизом. Полное замещение эпифизарного хряща костной тканью и прекращение роста скелета наступает у мужчин в возрасте 23-25 лет, у женщин - 18-20 лет. С этого времени прекращается и рост человека. Рост кости в толщину происходит за счет надкостницы (периоста), ее камбиального слоя.
Для этой модели мы использовали 97 изображений, распределенных с более высокой концентрацией, где геометрия более сложная и меньшая концентрация в оси большеберцовой кости. Сетка для этой кости привела к появлению 136 гексаэдрических элементов. В модели, представленной в этом исследовании, усилия и смещение были несколько меньше, поскольку большеберцовая кость была составлена только из компактной кости и полости для спинного мозга. Хотя эта модель уже представляет собой продвижение по сравнению с моделями, представленными в литературе, при моделировании костных поверхностей, поскольку они более гладкие и лучше воспроизводят реальную кость, это не может быть проанализировано с помощью механизма собственности, обусловленного к его размеру и доступным вычислительным возможностям.
Прочность кости очень высока. Ее можно сравнить с прочностью металла или железобетона. Например, бедренная кость, укрепленная концами на подпорках, выдерживает груз 1200 кг, а большеберцовая кость в вертикальном положении - 1650 кг.
Виды соединений костей
Соединения костей (рис. № 49) объединяют кости скелета в единое целое, удерживают их друг возле друга и обеспечивают им большую или меньшую подвижность, рессорную (пружинящую) функцию, а также рост скелета и тела человека в целом.
Расположение свойств для всей большеберцовой кости имеет размер около 200 Мб. Еще одна модель большеберцовой кости, о которой говорится в литературе, относится к Бедзинскому и Сцигале. Эта модель представляет максимальное значение усилия в нижней части до 300 мм соединения со значением 84 МПа. Это значение не может сравниваться количественно со значениями, представленными в этой работе, поскольку они не указывают значение используемых нагрузок, но качественно наблюдается поведение, аналогичное результатам, полученным в этой работе.
Конвергенция в терминах энергии деформации для полной большеберцовой кости. Второй представленный анализ представляет собой дискретную 144-миллиметровую модель диабетического диафиза в 48 макроэлементах, сравнивая результаты для той же геометрии, используя в первом случае твердую модель, состоящую из одного материала, во втором случае гетерогенную твердую модель, использующую так много материалов, извлеченных из компоновки свойств, как точки Гаусса.
Выделяют 3 вида соединения костей (рис. № 24):
- непрерывные (синартрозы) – связки, мембраны, швы (кости черепа), вколачивание (зубоальвеолярные соединения), хрящевые синхондрозы (временные, постоянные), костные – синостозы ;
- прерывные (суставы, диартрозы);
- переходная форма (полусуставы, симфизы, гемиартрозы).
Результаты показывают большую разницу между результатами для однородной модели и гетерогенной модели с точки зрения усилий фон Мизеса. Во-первых, максимальное значение усилия намного выше для гетерогенного случая, а во-вторых, стоит отметить разницу в распределении усилий. Однородный случай ведет себя как сжатый луч и сгибание, где максимальное напряжение возникает на поверхности вблизи связанного конца. В гетерогенном случае усилия распределяются более однородно в периферической зоне, где, как и ожидалось, плотность костной ткани выше.
Непрерывные соединения костей с помощью плотной волокнистой соединительной ткани - это синдесмозы , с помощью хряща - синхондрозы , с помощью костной ткани - синостозы . Наиболее совершенными видами соединения костей в теле человека являются прерывные соединения - суставы (диартрозы). Это подвижные соединения костей друг с другом, в которых на первый план выступает функция движения. В теле человека очень много суставов. В одном позвоночном столбе их около 120. Но план строения всех суставов одинаков.
Для этой модели показан анализ сходимости, для которого изменяется степень многочлена от 1. График энергии деформации показывает, что результаты для низкополиномиальных классов не очень полезны, особенно в случае гетерогенная модель. Анализ сходимости для модели диафиза 144 мм. Случай 1: однородная модель, случай 2 Неоднородная модель.
Максимальное усилие фон Мизеса для гетерогенного случая неуклонно возрастает по мере уточнения полинома, что говорит о том, что существует особенность, которая более точно вычисляется при возрастании порядка интегрирования. Существует вероятность внезапного изменения свойств на границе элемента при использовании устройства свойств или наличия соседних точек Гаусса со значениями очень разных механических свойств. Эти две ситуации являются источниками неточностей, поскольку они могут производить скачки в значениях, полученных в результате усилий.
В суставе выделяют основные и вспомогательные элементы.
Основные элементы сустава включают:
1) суставные поверхности;
2) суставной хрящ;
3) суставную капсулу;
4) суставную полость;
Вспомогательные элементы сустава включают:
1) связки;
2) суставные диски;
3) суставные мениски;
Более представительный анализ может быть сделан сравнением не только максимальных напряжений, но и напряжений в конкретных точках моделей, как показано на рис. Был выбран поперечный разрез модели и произвольно выбран три пункта этого раздела. Точки 1 и 3 были выбраны на периферии, а точка 2 была помещена в костный мозг. Можно ясно видеть, что в пункте 2 в гетерогенном случае усилия очень малы, потому что в этой зоне нет материала. Точки сравнения результатов.
Фон пропускает усилия для разных точек. Наконец, мы представляем результаты модели большеберцовой кости без мыщелков, опуская два пикселя для управления размером расположения свойств, дискретизировали с использованием метода поверхностей. Результаты сравниваются для одной и той же геометрии, используя в первом случае твердую модель, состоящую из одного материала, во втором случае - гетерогенную твердую модель с использованием большого количества материалов, извлеченных из устройства свойств в виде гауссовых точек.
4) суставные губы;
5) синовиальные сумки.
Суставные поверхности - это участки соприкосновения сочленяющихся костей. Они имеют различную форму: шаровидную, чашеобразную, эллипсовидную, седловидную, мыщелковую, цилиндрическую, бло-ковидную, винтообразную. Если сочленяющиеся поверхности костей по величине и форме соответствуют друг другу, то это конгруэнтные (лат. congruens - соответствующий, совпадающий) суставные поверхности. Если суставные поверхности не соответствуют друг другу по форме и величине, то это инконгруэнтные суставные поверхности. Суставной хрящ толщиной от 0,2 до 6 мм покрывает суставные поверхности и таким образом сглаживает костные неровности и амортизирует движения. Большинство суставных поверхностей покрыто гиалиновым хрящом. Суставная капсула герметически закрывает суставные поверхности от окружающей среды. Состоит из двух слоев: наружного - фиброзной мембраны, очень плотного и крепкого, и внутреннего - синовиальной мембраны, вырабатывающего жидкость - синовию. Суставная полость - это узкая щель, ограниченная суставными поверхностями и синовиальной мембраной, герметически изолированная от окружающих тканей. Имеет всегда отрицательное давление. Синовиальная жидкость - это вязкая прозрачная жидкость, напоминающая яичный белок, которая находится в полости сустава. Является продуктом обмена синовиальной мембраны капсулы и суставных хрящей. Играет роль смазки и буферной подушки.
Результаты показаны в работе Мин Мизеса для обоих случаев и показывают влияние гомогенизации матрицы на максимальный стресс фон Мизеса и на время вычисления. Гомогенизация матрицы в этом примере дает те же результаты, что и в предыдущем примере. Усилия и деформации для большеберцовой кости без мыщелков с использованием композиции свойств в среднем 5 пикселей.
Усилия и деформации голени без мыщелков с использованием только одного материала. Влияние гомогенизации структуры имущества. Методология, достижения и камни преткновения, представленные в этом исследовании, показывают сложность проблемы, которая имитирует систему геометрии и состав, сложную, как кости. Проделанную работу можно обобщить в следующих аспектах.
Связки - внесуставные (внекапсульные и капсульные) и внутрисуставные - укрепляют сустав и капсулу. Суставные диски и мениски - это сплошные и несплошные хрящевые пластинки, которые располагаются между не полностью соответствующими друг другу (инконгруэнтными) суставными поверхностями. Они сглаживают неровности сочленяющихся поверхностей, делают их конгруэнтными. Суставная губа - хрящевой валик вокруг суставной впадины для увеличения ее размера (плечевой, тазобедренный суставы). Синовиальная сумка - это выпячивание синовиальной мембраны в истонченных участках фиброзной мембраны капсулы сустава (коленный сустав).
Для создания входных данных для программ расчета были созданы необходимые программы. Из разработанных аспектов можно сделать вывод. В зависимости от количества элементов, используемых в модели, можно довольно точно имитировать неоднородность кости. Исследование, представленное в этой статье, отражает лишь малую долю прогресса, представленного имитацией костной ткани. Перспективы этого исследования состоят в том, чтобы иметь возможность в виртуальной форме изучить возможность размещения протеза или какого-либо другого травматического устройства у пациента до вмешательства, чтобы операция была намного более успешной после предыдущего теоретического исследования.
Суставы отличаются друг от друга по строению, форме сочленяющихся поверхностей, объему движений (биомеханике). Сустав, образованный только двумя суставными поверхностями, - это простой сустав ; тремя и более суставными поверхностями, - сложный сустав . Сустав, характеризующийся наличием между сочленяющимися поверхностями суставного диска (мениска), который делит полость сустава на два этажа, - это комплексный сустав . Два анатомически изолированных сустава, действующие совместно, составляют комбинированный сустав .
Гемиартроз (полусустав, симфиз) - это хрящевое соединение костей, при котором в центре хряща имеется узкая щель. Такое соединение снаружи не покрыто капсулой, а внутренняя поверхность щели не выстлана синовиальной оболочкой. В этих соединениях возможны небольшие смещения костей относительно друг друга. К ним относятся симфиз рукоятки грудины, межпозвоночные симфизы и лобковый симфиз.
3. Позвоночный столб (рис. № 25 и 26)
Позвоночный столб, грудную клетку и череп относят к осевому скелету , кости верхних и нижних конечностей называют добавочным скелетом .
Позвоночный столб (рис. № 27), или позвоночник, расположен на задней стороне туловища. Он выполняет следующие функции:
1) опорную, являясь жестким стержнем, удерживающим тяжесть тела;
2) защитную, образуя полость для спинного мозга, а также органов грудной, брюшной и тазовой полостей;
3) локомоторную, участвуя в движениях туловища и головы;
4) рессорную, или пружинящую, смягчая толчки и сотрясения, получаемые телом при прыжках, беге и т.д.
В составе позвоночного столба 33-34 позвонка, из которых 24 свободные - истинные (шейные, грудные, поясничные), а остальные - сросшиеся - ложные (крестцовые, копчиковые). Различают 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4-5 копчиковых позвонков. Истинные позвонки имеют ряд общих черт. В каждом из них различают утолщенную часть - тело, обращенное вперед, и дугу, идущую от тела назад, ограничивающие позвоночное отверстие. При соединении позвонков эти отверстия образуют позвоночный канал, в котором размещается спинной мозг. От дуги отходят 7 отростков: один непарный - остистый обращен назад; остальные парные: поперечные отростки направлены в стороны от позвонков, верхние суставные отростки идут вверх и нижние суставные отростки направлены вниз. В месте соединения дуги позвонка с телом с каждой стороны имеются две позвоночные вырезки: верхняя и нижняя, которые при соединении позвонков образуют межпозвоночные отверстия. Через эти отверстия проходят спинномозговые нервы и кровеносные сосуды.
Шейные позвонки (рис. № 28) имеют характерные особенности, отличающие их от позвонков других отделов. Главным отличием является наличие отверстия в поперечных отростках и раздвоение на конце остистых отростков. Остистый отросток VII шейного позвонка не расщеплен, он длиннее остальных и легко прощупывается под кожей (выступающий позвонок). На передней поверхности поперечных отростков VI шейного позвонка имеется хорошо развитый сонный бугорок - место, где легко может быть пережата общая сонная артерия для временной остановки кровотечения. I шейный позвонок - атлант не имеет тела и остистого отростка, а содержит только две дуги и латеральные массы, на которых находятся суставные ямки: верхние для сочленения с затылочной костью, нижние для сочленения с II шейным позвонком. II шейный позвонок - осевой (эпистрофей) - имеет на верхней поверхности тела зубовидный отросток - зуб, вокруг которого происходит вращение головы (вместе с атлантом).
У грудных позвонков (рис. № 29) остистые отростки самые длинные и направлены книзу, у поясничных - они широкие в форме четырехугольных пластинок и направлены прямо назад. На теле и поперечных отростках грудных позвонков имеются реберные ямки для сочленения с головками и бугорками ребер.
Крестцовая кость , или крестец, состоит из пяти крестцовых позвонков (рис. № 30 и 31), которые к 20 годам срастаются в одну монолитную кость, что придает этому отделу позвоночника необходимую прочность.
Копчиковая кость , или копчик, состоит из 4-5 маленьких недоразвитых позвонков.
Позвоночный столб человека имеет несколько изгибов . Изгибы, обращенные выпуклостью вперед, называются лордозами, выпуклостью назад - кифозами, а выпуклостью вправо или влево - сколиозами. Различают следующие физиологические изгибы: шейный и поясничный лордозы, грудной и крестцовый кифозы, грудной (аортальный) сколиоз. Последний встречается в 1/3 случаев, расположен на уровне III-V грудных позвонков в виде небольшой выпуклости вправо и вызван прохождением на этом уровне грудного отдела аорты.
Грудная клетка
Грудная клетка (рис. № 32), образована 12 парами ребер, грудиной и грудным отделом позвоночного столба. Она является скелетом стенок грудной полости, в которой находятся важные внутренние органы (сердце, легкие, трахея, пищевод и др.).
Грудина , грудная кость, - это плоская кость, состоящая из трех частей: верхней - рукоятки, средней - тела и нижней - мечевидного отростка. У новорожденных все 3 части грудины построены из хряща, в котором находятся ядра окостенения. У взрослых лишь рукоятка и тело соединены между собой при помощи хряща. К 30-40 годам окостенение хряща завершается, и грудина становится монолитной костью. На верхнем крае рукоятки выделяют яремную вырезку, а по бокам от нее - ключичные вырезки. На наружных краях тела и рукоятки расположено по семь вырезок для ребер.
Ребра - это длинные плоские кости. Их 12 пар. Каждое ребро имеет большую заднюю костную часть и меньшую переднюю хрящевую, которые срастаются между собой. Ребро имеет головку, шейку и тело. Между шейкой и телом у верхних 10 пар находится бугорок ребра, имеющий суставную поверхность для сочленения с поперечным отростком позвонка. На головке ребра имеются две суставные площадки для сочленения с реберными ямками двух смежных позвонков. У ребра различают наружную и внутреннюю поверхности, верхний и нижний края. На внутренней поверхности вдоль нижнего края видна борозда ребра - след залегания сосудов и нервов.
Ребра разделяются на три группы. Верхние 7 пар ребер, достигающие своими хрящами грудины, называются истинными . Следующие 3 пары, соединяющиеся друг с другом своими хрящами и образующие реберную дугу, называются ложными . Последние 2 пары своими концами свободно лежат в мягких тканях, их называют колеблющимися ребрами.
Грудная клетка в целом по форме напоминает усеченный конус. Верхнее отверстие грудной клетки, ограниченное телом I грудного позвонка, первой парой ребер и верхним краем рукоятки грудины, свободно. Через него в область шеи выступают верхушки легких, а также проходят трахея, пищевод, сосуды и нервы. Нижнее отверстие грудной клетки ограничено телом XII грудного позвонка, ребрами XI и XII пар, реберными дугами и мечевидным отростком. Это отверстие герметически затянуто диафрагмой. Поскольку I ребро при дыхании очень мало подвижно, поэтому вентиляция верхушек легких при дыхании минимальна. Это создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов именно в верхушках легких.
Кость образована костной тканью, которая относится к соединительным тканям. Костная ткань состоит из клеток и межкле- точного вещества, богатого коллагеном и минеральными веществами (кальций, фосфор и др.). В костной ткани содержится около 33% органических веществ и 67% неорганических соединений.
Клетки костной ткани называют остеоцитами. Они имеют отростчатую форму тела и множество отростков. Тела клеток на- ходятся в полостях, а отростки в канальцах, образованных межклеточным веществом. Канальцы соединяются между собой, по ним происходит обмен веществ между тканевой жидкостью и остеоцитами.
В развивающихся костях кроме остеоцитов имеются клетки, называемые остеобластами и остеокластами. Эти клетки участвуют в формировании кости. Остеобласты образуют костную ткань. Ос- теокласты разрушают костную ткань. В сформированных костях такие клетки встречаются только в местах разрушения и восстановления костной ткани.
Возможны изменения физиологических свойств костной ткани с возрастом, в зависимости от питания, мышечной деятельности, при нарушении деятельности эндокринных желез и иннервации.
Основной структурной единицей костного вещества является остеон (гаверсова система) (рис. 154). Остеон представляет собой микроскопическую систему костных пластинок, которые образуют цилиндры, расположенные один в другом и окружающие канал остеона. Внутри этого канала проходят нервы и кровеносные сосуды. Остеоны придают костной ткани большую прочность. Между ними расположены вставочные пластинки. Из остеонов и вставочных пластинок состоят перекладины.
В зависимости от расположения костных пластинок различают компактное и губчатое вещество. Если перекладины лежат плотно, образуется компактное вещество. Компактное вещество образует наружный слой каждой кости. Губчатое вещество расположено под компактным и состоит из костных перекладин, пересекающихся между собой в разных направлениях.
Рис. 154. Строение кости. 1;5 - центральные каналы остеона; 2 - пластинки остеона; 3 - вставочные пластинки; 4 - общие пластинки.
Строение костей скелета
Кости скелета отличаются по форме и строению. Различают трубчатые, губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные кости.
Основу кости составляют компактное и губчатое вещество
(рис. 155).
Снаружи кость покрыта надкостницей. Надкостница выполняет костеобразующую и защитную функции. Она прочно сращена с костью с помощью соединительнотканных волокон, проникающих внутрь кости. Исключение составляют суставные поверхности, покрытые хрящом. Кости имеют сосуды и нервы.
Внутри костей имеется костномозговая полость (у трубчатых костей) и ячейки губчатого вещества, в которых находится костный мозг.
Рис. 155. Строение кости.
В трубчатой кости различают удлиненную среднюю часть - тело кости, или диафиз, и утолщенные концы - эпифизы. На них располагаются суставные поверхности, покрытые хрящом для со- единения с костями. Диафизы построены из компактной кости, эпифизы - из губчатой кости, покрытой тонким слоем компактной. Есть длинные трубчатые кости (плечевая, бедренная, кости голени, предплечья) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев).
Губчатые кости состоят из губчатого вещества и делятся на сесамовидные (надколенник), длинные (ребра, грудина), короткие (кости запястья, предплюсны).
Плоские кости - это тазовые кости, лопатка, кости мозгового отдела черепа.
К смешанным костям относят позвонки, кости основания черепа.
Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, заполненную воздухом. Это кости черепа: лобная, клиновидная, решетчатая, верхнечелюстная.
Соединения костей
Все соединения костей делятся на 3 большие группы: непрерывные, симфизы (полусуставы), прерывные (суставы) (рис. 156).
Непрерывные соединения (синартрозы) - это соединения костей с помощью различных видов соединительной ткани. Они делятся на фиброзные (синдесмозы), хрящевые (синхондрозы) и костные (синостозы). Швы между костями черепа, связки, межкостные перепонки (например между костями предплечья) являются фиброзными (рис. 157). К хрящевым относятся соединения с помощью хряща, например: межпозвонковые диски, хрящевое соединение рукоятки с телом грудины.
Костными соединениями называют участки костной ткани, об- разовавшиеся на месте предшествующего хряща (в месте соединения лобковой, подвздошной и седалищной костей в единую тазовую кость).
Рис. 156. Виды соединений костей (схема).
А - синдесмоз; Б - синхондроз; В - сустав; 1 - надкостница; 2 - кость; 3 - волокнистая соединительная ткань; 4 - хрящ; 5 - синовиальная мембрана суставной капсулы; 6 - фиброзная мембрана суставной капсулы; 7 - суставные хрящи; 8 - суставная полость.
Рис. 157. Костный шов.
Рис. 158. Строение сустава.
Полусуставы, или симфизы, представляют собой соединение двух костей при помощи хряща, в котором имеется щель. Например, лобковый симфиз - соединение между двумя лобковыми костями, замыкающими спереди костный таз.
Прерывные соединения (диартрозы), или суставы, отличаются большой подвижностью (рис. 158).
Каждый сустав имеет следующие элементы: 1) суставные поверхности сочленяющихся костей, покрытые хрящом; 2) суставную капсулу (сумку) - плотную соединительную оболочку, окружающую концы сочленяющихся костей; 3) суставную полость - пространство, ограниченное суставной капсулой и суставными поверхностями; 4) суставную (синовиальную) жидкость, находящуюся в каждом суставе.
Суставная поверхность одной кости, образующей сустав, обычно выпуклая и носит название головки. На другой кости развивается соответствующая головке вогнутость - впадина.
Суставы различают по строению, количеству сочленяющихся костей, по форме суставных поверхностей и числу осей вращения.
В зависимости от количества суставных поверхностей, участвующих в образовании сустава, и их взаимодействии между собой суставы делят на простые, имеющие две суставные поверхности (плечевой, тазобедренный), и сложные, имеющие более двух поверхностей (локтевой, коленный) комплексные и комбинированные.
Комплексные суставы между сочленяющимися костями имеют хрящевой диск, разделяющий полость на две части (например гру- дино-ключичный).
Если два и более анатомически самостоятельных сустава функционируют совместно, они называются комбинированными (например правый и левый височно-нижнечелюстные суставы).
По форме суставных поверхностей суставы бывают цилиндрическими, блоковидными, эллипсоидными, седловидными, шаровидными и плоскими (рис. 159, 160).
Форма сустава определяет количество осей вращения. Вокруг фронтальной оси производится сгибание и разгибание. Вокруг са-
Рис. 159. Различные формы суставов (схема).
1 - шаровидный; 2 - эллипсовидный; 3 - седловидный; 4 - плоский; 5 - блоковидный; 6 - цилиндрический.
Рис. 160. Различные формы суставов (примеры). 1 - цилиндрический проксимальный лучелоктевой; 2 - блоковидный (межфаланговый); 3 - седловидный (запястно-пястный 1 пальца); 4 - эллипсоидный (лучезапястный); 5 - шаровидный (плечевой); 6 - плоский (между суставными отростками позвонков).
гиттальной - отведение и приведение. Вокруг вертикальной оси - вращение. Вращение внутрь называется пронацией, вращение кнаружи - супинацией.
В зависимости от числа осей, вокруг которых возможны движения, суставы делятся на одноосные, двуосные, многоосные (трех- осные).
К одноосным относят цилиндрические (верхний и нижний лучелоктевые) и блоковидные (межфаланговые) суставы.
К двуосным относят эллипсоидные (лучезапястные), седловидные (запястно-пястный I пальца руки) суставы.
К трехосным относят самые подвижные - шаровидные (плечевой, тазобедренный) суставы.
К многоосным относят плоские суставы (межпястные; в плоских сочленениях между суставными отростками позвонков).
Вопросы для самоконтроля
1. Какое строение имеет костная ткань?
2. Как называют клетки костной ткани?
3. Что является структурной единицей костной ткани?
4. Какое строение характерно для компактного вещества кости?
5. Как различаются кости по форме и строению?
6. Какое строение имеют трубчатые кости?
7. Какое строение имеют губчатые кости?
8. Какие соединения костей имеются?
9. Что характерно для непрерывных соединений костей?
10. Что представляют собой полусуставы?
11. Какое соединение характерно для сустава?
12. Как различаются суставы по количеству суставных поверхностей?
13. Как различаются суставы по форме суставных поверхностей?
14. Как различаются суставы в зависимости от числа осей вращения?
Ключевые слова темы «Строение и соединение костей»
блоковидные суставы
височно-нижнечелюстной сустав
воздухоносные кости
возраст
вращение
вставочные пластинки губчатая кость губчатое вещество двуосные суставы диафиз
запястно-пястный сустав иннервация канал остеона канальцы
комбинированный сустав компактное вещество комплексный сустав костномозговая полость костные перекладины костные пластинки костный мозг лобковый симфиз лучезапястный сустав лучелоктевой сустав межкостные перепонки межпозвонковые диски межпястные суставы межфаланговые суставы минеральные вещества многоосные суставы надкостница направление
неорганические вещества непрерывные соединения одноосные суставы органические вещества основание черепа остеобласты остеокласты остеон
остеоциты ось вращения отведение питание плоские кости плоские суставы полость полусустав
прерывные соединения
приведение
пронация
простой сустав
прочность
разгибание
связки
сгибание
седловидные суставы сесамовидная кость симфиз
сложный сустав смешанные кости соединение костей супинация сустав
суставная жидкость суставная капсула суставная поверхность суставная полость тканевая жидкость трехосные суставы трубчатая кость хрящ цилиндр
цилиндрические суставы шаровидные суставы швы щель
эллипсоидные суставы эпифиз