Зміст:
§ 29. КІСТКА ЯК ОРГАН СКЕЛЕТНОЇ СИСТЕМИ
Пирогов Микола Іванович (1810-1881) – видатний вітчизняний лікар і науковець, педагог і суспільний діяч, один із засновників хірургічної анатомії і військово-польової хірургії. У нього є такий вираз: «Зовнішній вигляд кістки є здійсненною ідеєю її призначення». Спробуйте пояснити, як позначається призначення кістки на її будові.
ЗМІСТ
Як функції кістки позначаються на її будові?
КІСТКА – орган скелетної системи, будова й властивості якого призначені для здійснення основних функцій скелетної системи. Кістки є живими утворами з такими ознаками живого, як обмін речовин, живлення, ріст, подразливість, регенерація та ін. І лише завдяки цьому скелет людини в процесі життя розвивається й змінюється відповідно до зміни середовища.
Іл. 63. Внутрішня будова кістки: 1 – окістя; 2 – компактна речовина з остеонами; 3 – губчаста речовина; 4 – артерії; 5 – вени; 6 – жовтий кістковий мозок
Кістки здатні до обміну речовин, і тому вся їхня товща пронизана системою канальців, що відкриваються на поверхні кістки у вигляді отворів. Через них до кістки підходять і відходять кровоносні судини й нерви, які забезпечують живлення, видалення продуктів обміну, сприйняття впливів тощо.
Кістки можуть постійно впродовж всього життя людини оновлюватися. Їхня регенерація здійснюється шляхом знищення старих клітин і утворення нових.
Кістки здатні до росту в довжину та товщину. Ріст у довжину забезпечується хрящовою тканиною пластинки росту, у товщину – поділом клітин окістя. Ріст кісток завершується в 20-24 роки, регулюється гормоном росту й залежить від обміну Кальцію, Фосфору та вітаміну D.
Іл. 64. Частини довгої кістки: 1 – головка кістки; 2 – пластинка росту; 3 – тіло кістки
Як не дивно, але й кісткам властива здатність пристосовуватися до впливів середовища. Якщо під час рухів на м’язи, що прикріплені до кісток, впливає навантаження, то збільшується горбкуватість кістки на цій ділянці, внутрішнє розташування кісткових пластинок.
Будову кістки розглянемо на прикладі довгої трубчастої кістки, структура якої зумовлює її міцність та легкість. Кістка має видовжену середню частину – тіло кістки і потовщені кінці – головки. Головки кістки утворені губчастою речовиною з пластинками, між якими розташований червоний кістковий мозок, що виконує кровотворну функцію. Між головкою й тілом кістки є пластинка росту з хрящовою тканиною. Стінки кістки побудовані з компактної речовини, основною одиницею якої є остеони. Усередині є кісткова порожнина, яка в дорослих заповнена жовтим кістковим мозком. Утворений цей мозок переважно жировою тканиною, у ньому проходять кровоносні судини, і він виконує допоміжну роль у кровотворенні. Поверхня тіла кістки вкрита окістям, внутрішній шар якого й здійснює ріст кістки в товщину.
Отже, кістка є живою системою із будовою та властивостями, що забезпечують виконання таких функцій, як опора, захист, рухи, кровотворення, депонування речовин.
Чим і чому кістки людини відрізняються між собою?
Кістки скелета людини різняться між собою за формою, розмірами, будовою, хімічним складом тощо. Навіть одні й ті самі кістки в скелетах різних людей можуть різнитися (наприклад, тазові кістки чоловіка й жінки різного розміру). Змінюються кістки і з віком людини. У молодому віці кістки мають значно більше осеїну. У людей похилого віку в кістках уже більше неорганічних речовин.
Розрізняють кістки парні (наприклад, ключиці) й непарні (наприклад, під’язикова кістка). Але найчастіше кістки класифікують на трубчасті, губчасті, плоскі, змішані та повітроносні.
Трубчасті кістки беруть участь у переміщенні тіла людини. Тому в них видовжене тіло, міцні головки, наявна порожнина, заповнена жовтим кістковим мозком. Довгими трубчастими є плечова, стегнова, а короткими трубчастими – фаланги пальців, кістки зап’ястка.
Губчасті кістки побудовані переважно з губчастої речовини й тонкого шару компактної речовини. Серед них розрізняють довгі губчасті (наприклад, ребра, грудина) й короткі губчасті (наприклад, кістки зап’ястка). До губчастих кісток належать і сесамоподібні кістки, що нагадують за формою зерна кунжуту (наприклад, надколінок, горохоподібна кістка). Вони розташовані навколо суглобів і сприяють їхнім рухам.
Іл. 65. Типи кісток людини: 1 – повітроносна (решітчаста кістка черепа); 2 – трубчаста (плечова кістка); 3 – плоска (лопатка); 4 – губчасті (кістки зап’ястка); 5 – змішані (хребець)
Плоскі кістки побудовані із губчастої речовини з червоним кістковим мозком, яка зверху й знизу вкрита тонкими пластинками компактної (наприклад, лопатка, тім’яна, скроневі, тазові речовини). Така будова сприяє виконанню захисної функції.
Змішані кістки можуть виконувати різні функції, тому складаються із декількох частин, що мають різну будову, форму й походження (наприклад, хребці, нижня щелепа).
Повітроносні кістки мають повітряні порожнини, що вистелені слизовою оболонкою й упродовж життя збільшуються (наприклад, лобова, решітчаста, верхньощелепні). Ці кістки виконують захисну функцію й пристосовані для вентиляції повітря.
Отже, кістки скелета людини різняться формою, розмірами, структурою, що пов’язано з виконанням певних функцій.
Яка основна причина різного з’єднання кісток у скелеті людини?
Кістки скелета людини з’єднуються між собою з утворенням цілісної опорної системи. Виділяють три основні типи з’єднань кісток: нерухомі, напіврухомі та рухомі.
Нерухомі з’єднання кісток (шви, зростання і вклинення) здійснюються кістковою тканиною й забезпечують здатність витримувати великі навантаження. Так, швами з’єднуються тільки кістки черепа, прикладом вклинення є сполучення між коренями зубів і зубними лунками щелеп.
Напіврухомі з’єднання утворені хрящовою тканиною для здійснення обмежених зміщень. Прикладами є з’єднання між хребцями, між ребрами та грудиною, між лобковими кістками тазового поясу та ін.
Рухомі з’єднання, або суглоби, – це сполучення кісток за допомогою щільної волокнистої тканини із формуванням між кістками простору. Прикладами суглобів є плечовий, кульшовий, колінний та ін. Суглоби складаються з таких трьох елементів: суглобова сумка (1), суглобові поверхні кісток (2) й суглобова порожнина з рідиною для зменшення тертя (3) (іл. 66).
Іл. 66. Будова суглоба
Суглоби поділяють на прості (з двох кісток; наприклад, кульшовий), складні (утворені декількома кістками; наприклад, колінний), одноосьові (здійснюють рухи в одному напрямку; наприклад, ліктьовий), двоосьові (рухи у двох напрямках; наприклад, колінний) та багатоосьові (рухи в трьох площинах; наприклад, плечовий).
Отже, у скелеті людини розрізняють три основні види з’єднань кісток (нерухоме, напіврухоме та рухоме), характер яких залежить від функціонального призначення.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Навчаємося пізнавати
Самостійна робота з ілюстраціями
Розпізнайте на ілюстраціях частини скелета людини та охарактеризуйте кістки, що беруть участь в їх утворенні. Заповніть у робочому зошиті таблицю.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРЕМИХ КІСТОК ЛЮДИНИ
Назва кістки
Класифікація
Тип з’єднання
Значення
Біологія + Наука
При навантаженні жива тканина змінює свою форму не миттєво, а з деяким запізненням. Коли ж навантаження зникає, тканина повертається до своєї початковою форми так, наче «пам’ятає» її. Будь-який неживий матеріал реагує на навантаження зовсім інакше, ніж живі тканини. Рано чи пізно він не витримує навантаження й руйнується. Ось чому в науці відбувається посилений пошук «розумних матеріалів», що під дією зовнішніх чинників можуть набувати необхідної форми, змінювати свої властивості й при цьому не руйнуватися. Сьогодні вже створено штучну кісткову тканину, що буде використовуватися в хірургії, косметології, стоматології. Так, при встановленні зубних імплантантів таку тканину застосовують уже майже у 100 % випадків. На основі цього матеріалу клітини кістки проростають та утворюють навколо протезу міцну й стійку основу. Цікаво, чи відрізняється хімічний склад штучної кісткової тканини від хімічного складу кістки?
РЕЗУЛЬТАТ
Оцінка
Запитання для самоконтролю
1. Що таке кістка? 2. Назвіть декілька ознак кістки як живої системи. 3. Наведіть приклади кісток людини. 4. Назвіть основні групи кісток у скелеті людини. 5. Назвіть типи з’єднань кісток в скелеті людини.
7. Як функції кістки позначаються на її будові? 8. Чим і чому кістки людини різняться між собою? 9. Що є основною причиною різного з’єднання кісток в скелеті людини?
10. Доведіть твердження науковців про те, що «кістки людини влаштовані таким чином, що при найменшій легкості вони мають найбільшу міцність».
Анатомія людини
По-перше, система скелета, виконуючи функцію опори, має механічне значення: на кістках починаються й до них прикріплюються посмуговані м’язи, при скороченні яких кістки виконують роль плеча важеля I і II роду. Цим забезпечується переміщення тіла або окремих його частин у просторі, а також стійка рівновага тіла в різних положеннях.
По-друге, кістки є міцним захистом для головного і спинного мозку (череп, хребет), а також значною мірою для органів грудної порожнини і малого таза.
По-третє, кісткова тканина є основним субстратом, де відкладаються мінеральні солі та здійснюється мінеральний обмін.
По-четверте, у внутрішньокісткових порожнинах міститься червоний і жовтий кістковий мозок (medulla ossium rubra et flava). Жовтий кістковий мозок у дорослої людини не функціонує як кровотворний орган, у червоному кістковому мозку здійснюються процеси кровотворення та біологічного захисту.
Основною структурно-функціональною одиницею компактної кісткової тканини є остеон, який видно під мікроскопом під малим збільшенням або на мікрорентгенограмах. Остеон — трубчаста система тонких кісткових пластинок, що оточують центральний канал, заповнений пухкою колагеновою сполучною тканиною, в якій проходять судини, що живлять кістку, і нерви. В ньому також містяться кісткові клітини остеобластоцити, які потім перетворюються на остеоцити. Їх роль — створення нової кісткової речовини. Роль іншого типу кісткових клітин — остеокластоцитів — руйнування старої кісткової речовини.
Отже, кісткові клітини забезпечують стабільність обміну речовин у кістковій тканині тощо.
На розпилі, шліфах або рентгенограмах розрізняють два типи структури кісткової тканини: компактну (substantia соmpacta), розташовану поверхнево, і губчасту (трабекулярну) (substantia spongiosa), що міститься всередині (мал. 9) і складається з численних кісткових пластинок і перекладок (трабекул). Така будова кісток цілком відповідає основному принципу будівельної механіки — за найменшої затрати матеріалу і великої легкості забезпечити максимальну міцність споруди. Це положення підтверджується й тим, що розташування трубчастих систем і основних кісткових пластинок відповідає напряму дії сил стискання, розтягнення й скручування (мал. 10).
Структура кісткової тканини є динамічною реактивною системою, яка змінюється протягом усього життя людини. У цих змінах крім численних чинників, зумовлених закономірностями росту і розвитку скелета, значну роль відіграє пристосування до різних функцій, механічного навантаження. Відомо, що в осіб, які важко працюють, компактна кісткова тканина розвинута краще. Залежно від змін навантаження на окремі частини тіла може змінюватися розташування кісткових пластинок і структура кістки в цілому.
Кісткова тканина людини складається з органічних речовин — осеїну (близько третини за масою) і неорганічних (приблизно дві третини — переважно солі кальцію у вигляді фосфатів — 50 — 80 %, а також сполуки магнію, натрію, калію, фтору та деяких кислот).
Під час випалювання кістки осеїн випалюється, а мінеральні речовини залишаються, кістка стає дуже крихкою. При занурюванні кістки в концентрований розчин кислот (наприклад, у 15 — 17 % розчин сірчаної кислоти) видаляються мінеральні речовини, і тоді вона, точно зберігшії форму, стає м’якою, еластичною. Таким чином, природне поєднання в кістці органічних і мінеральних речовин, ніби доповнюючи одне одного, надає скелету твердості, міцності та значної пружності. Кістка людини міцніша за граніт, за міцністю наближається до міді й заліза, а за пружністю переважає дуб.
Ці фізико-хімічні властивості кісткової тканини з віком дуже змінюються. У молодому віці, особливо в дітей, кістки містять значно більше осеїну. У людей старечого віку, навпаки, збільшується вміст мінеральних речовин, зменшується кількість осеїну, і кістки стають крихкішими.
ЗНАННЯ АНАТОМІЇ НА СТАРОСЛОВ’ЯНСЬКОЇ КИРИЛИЦІ – АНАТОМІИ ЧЕЛОВѢКА
Очень легко составить себѣ точное представленіе о формѣ костнаго лабиринта, пользуясь височною костью новорожденнаго, такъ какъ въ ней безъ труда можно выдѣлить изъ окружающей рыхлой костной массы болѣе плотную, большую костную оболочку, или костную капсулу лабиринта. На основаніи знакомства съ такимъ препаратомъ можно уже легко слѣдить за описаніемъ лабиринта взрослаго человѣка.
ТОПОГРАФІЧНА АНАТОМІЯ (UA)
5.7: Класифікація кісток
206 кісток, що складають дорослий скелет, діляться на п’ять категорій залежно від їх форми (рис. \(\PageIndex\) ). Їх форми та їх функції пов’язані таким чином, що кожна категорична форма кістки має окрему функцію.
Малюнок \(\PageIndex\) : Класифікації кісток. Кістки класифікуються за формою. (Кредит зображення: «Класифікація кісток» OpenStax ліцензується відповідно до CC BY 3.0)
Довгі кістки
Довга кістка – це та, яка має циліндричну форму, довша, ніж вона широка. Майте на увазі, однак, що термін описує форму кістки, а не її розмір. Довгі кістки знаходяться в руках (плечова, ліктьова, променева) і ногах (стегнова, гомілкова, малогомілкова кістка), а також в руках (п’ясткові, фаланги) і стопах (плесні, фаланги). Довгі кістки функціонують як важелі; вони рухаються, коли м’язи скорочуються.
Короткі кістки
Коротка кістка – це кубоподібна за формою, приблизно однакова по довжині, ширині та товщині. Єдині короткі кістки в скелеті людини знаходяться в зап’ястях зап’ястя і передсердь, таких як латеральна клинописна, проміжна клинописна і медіальна клинопис щиколоток. Короткі кістки забезпечують стабільність і підтримку, а також деякі обмежені рухи.
Плоскі кістки
Термін « плоска кістка » є дещо неправильним, оскільки, хоча плоска кістка, як правило, тонка, вона також часто вигнута. Приклади включають черепні (черепні) кістки, лопатки (лопатки), грудину (грудину) та ребра. Плоскі кістки служать точками кріплення для м’язів і часто захищають внутрішні органи.
Нерегулярні кістки
Неправильна кістка – це та, яка не має легко охарактеризованої форми і тому не відповідає жодній іншій класифікації. Ці кістки, як правило, мають більш складні форми, як хребці, які підтримують спинний мозок і захищають його від стискаючих сил. Багато лицьових кісток, особливо ті, що містять пазухи, класифікуються як нерегулярні кістки. Хоча більшість нерегулярних кісток функціонують для захисту внутрішніх органів, оскільки кожна з них нерегулярна по-своєму, немає жодної загальної функції, яка б відповідала цьому класу кісток.
Сесамоїдні кістки
Сесамоїдна кістка – це невелика кругла кістка, яка, як випливає з назви, має форму кунжутного насіння. Ці кістки утворюються в сухожиллям (оболонках тканини, які з’єднують кістки з м’язами), де в суглобі створюється великий тиск. Сесамоїдні кістки захищають сухожилля, допомагаючи їм подолати стискаючі сили. Сесамоїдні кістки різняться за кількістю та розміщенням від людини до людини, але зазвичай зустрічаються в сухожиллям, пов’язаних зі стопами, руками та колінами. Надколінник (однини = надколінка) – єдині сесамоїдні кістки, які зустрічаються у кожної людини. Таблиця \(\PageIndex\) оглядів класифікацій кісток з пов’язаними з ними ознаками, функціями та прикладами.
Таблиця \(\PageIndex\) : Класифікація кісток
Концепція Огляд
Кістки можна класифікувати за їх формою. Довгі кістки, такі як стегнова кістка, довші, ніж широкі. Короткі кістки, такі як карпали, приблизно рівні по довжині, ширині і товщині. Плоскі кістки тонкі, але часто вигнуті, наприклад, ребра. Неправильні кістки, такі як обличчя, не мають характерної форми. Сезамоїдні кістки, такі як надколінка, маленькі і круглі, і розташовані в сухожиллями.
Переглянути питання
Питання: Більшість кісток рук і рук є довгими кістками; однак кістки в зап’ясті класифікуються як ________.
А. плоскі кістки
Б. короткі кістки
С. сесамоїдні кістки
D. нерегулярні кістки
Відповідь
Q. сесамоїдні кістки знаходяться вбудованими в ________.
Відповідь
Q. кістки, які оточують спинний мозок, класифікуються як ________ кістки.
Відповідь
Питання: Яка категорія кістки є однією з найчисленніших в скелеті?
B. сесамоїдна кістка
C. коротка кістка
D. плоска кістка
Відповідь
Q. довгі кістки дозволяють рух тіла, діючи як ________.
B. Резистивна сила
Відповідь
Питання критичного мислення
Питання: Які структурні та функціональні відмінності між передплеснової і плеснової?
Відповідь
А. структурно передплесна – це коротка кістка, тобто її довжина, ширина і товщина приблизно рівні, тоді як плесна – довга кістка, довжина якої перевищує її ширину. Функціонально тарзаль забезпечує обмежений рух, в той час як плеснова виступає важелем.
Питання: Які структурні та функціональні відмінності між стегновою кісткою і надколінком?
Відповідь
А. структурно стегнова кістка – це довга кістка, тобто її довжина більша за ширину, тоді як надколінка, сесамоподібна кістка, невелика і кругла. Функціонально стегнова кістка виконує роль важеля, в той час як надколінка захищає сухожилля надколінка від стискаючих сил.
Глосарій
плоска кістка тонка і вигнута кістка; служить точкою кріплення для м’язів і захищає внутрішні органи нерегулярна кістка кістка складної форми; захищає внутрішні органи від стискаючих сил довга кістка циліндроподібна кістка, яка довша, ніж вона широка; функціонує як важіль сесамоїдна кістка маленька кругла кістка, вбудована в сухожилля; захищає сухожилля від стискаючих сил коротка кістка кубикоподібна кістка, яка приблизно однакова по довжині, ширині та товщині; забезпечує обмежений рух