Общее учение о костях

Кости скелета составляют сложную систему рычагов, с помощью которых мышцы осуществляют разнообразнейшие движения тела и его частей, лежащие в основе трудовых процессов.

Всех костей у человека насчитывается 206; из них 170 парных и 36 непарных. По внешнему виду кости весьма различны. В зависимости от их роли и положения в теле человека они имеют разнообразную форму и величину. По форме кости обычно делят на трубчатые цилиндрические или призматические, к которым принадлежит большинство длинных костей конечностей, как-то: бедренная, плечевая, берцовые и др.; широкие или плоские - кости черепа, лопатки, подвздошные и др.; короткие - мелкие кости стопы и кисти, придающие гибкость этим частям скелета, и, наконец, смешанные кости - позвонки, кости основания черепа и др.

На костях в местах начала или прикрепления мышц, связок, прилежащих сухожилий, сосудов и нервов имеются различного рода отростки, бугорки, каналы, отверстия, бороздки. Особенно в этом отношении выделяются кости основания черепа, которые пронизаны многочисленными отверстиями и каналами для прохождения сосудов и нервов.

Костная, как и всякая другая, система не может рассматриваться изолированно, ибо она является необходимой частью целостного организма, в которой отражаются различные совершающиеся в нем процессы. Между развитием скелета и общим строением организма существует тесная связь. Строение и развитие скелета во многом зависят от работы мышц и деятельности внутренних органов.

Строение кости. Прежде чем приступить к рассмотрению скелета в целом и по его частям, посмотрим, что собой представляет отдельная кость - основная опорная единица скелета. Возьмем к примеру бедренную кость. Это трубчатая кость, как и все длинные кости скелета. Она представляет собой утолщенный на концах цилиндрический стержень, имеющий внутри продольную замкнутую мозговую полость, которая проходит почти по всему протяжению кости, немного не доходя лишь до концевых утолщенных отделов, отчего такого типа кости по сходству с трубками и называются трубчатыми. Утолщенные концы кости, отделенные в период развития ростковым, так называемым метаэпифизарным хрящом, снаружи неровны, бугристы, шероховаты (это места прикреплений мышечных сухожилий и связок); они несут на себе суставные поверхности и называются эпифизами. Свободные же концы эпифизов имеют гладкие поверхности, которые обращены в полость сустава при сочленении с другими костями. Срединная часть кости называется диафизом. Снаружи кость состоит из компактного костного вещества, образующего на диафизе довольно толстую стенку костной трубки, а на эпифизах лежащего более тонким слоем. В эпифизах полости нет, они заполнены губчатым костным веществом. Оно построено из большого числа костных перекладин и балок различной толщины. Самые тонкие перекладины состоят только из одной костной пластинки, толстые же - из нескольких пластинок, соединенных вместе (рис. 38). Короткие и плоские кости большей частью сплошь состоят из губчатого вещества и покрыты снаружи тонким слоем компактного костного вещества.

Рис. 38. Слева: распил бедренной кости. Архитектура кости. 1 - головка бедра; 2 - эпифизарный хрящ; 3 - губчатое вещество; 4 - костномозговая полость; 5 - компактное вещество. Справа: схема расположения перекладин в губчатом веществе

Промежутки между пластинками и перекладинами губчатого вещества, а также костная полость заполнены костным мозгом и множеством кровеносных сосудов. В молодом возрасте весь костный мозг красного цвета; у взрослого человека красный костный мозг остается только в губчатом веществе, в мозговой же полости вследствие отложения здесь жира он становится желтым. Костный мозг представляет собой одну из разновидностей соединительной ткани (ретикулярной); в нем происходит развитие клеточных элементов крови.

Трубчатая кость с ее полостью внутри оказывается значительно прочнее на излом по сравнению со сплошным стержнем при одинаковом количестве материала, так как механика учит, что полые трубки не менее прочны, чем сплошные стержни той же толщины. Поэтому, например, при различных сооружениях применяются полые металлические столбы и трубки вместо массивных сплошных. Всем известно, что, например, велосипедные рамы и некоторые части других машин, которые нельзя делать очень тяжелыми (самолеты и др.), изготовляют не из тонких стержней, а из широких полых трубок.

Петлистое строение губчатой костной ткани также не идет в ущерб прочности: перекладины и пластинки расположены в определенном направлении с расчетом при наименьшей трате материала достигнуть наибольшей легкости, устойчивости и прочности так, что давление и растяжение, испытываемые костью в живом организме, распределяются равномерно на всю кость, подобно тому как это, например, имеет место в современных железнодорожных мостах, подъемных кранах и прочих сооружениях. Легкость костей скелета - чрезвычайно ценное качество, весьма выгодное для организма. Если бы наш скелет целиком состоял из плотной костной ткани, он был бы примерно в 2 или 2¹/₂ раза тяжелее. Интересно отметить, что у птиц, например, для которых особенно важно уменьшение веса костей при полете, костные полости наполнены воздухом. Костный же мозг наших костей является самой легкой тканью в нашем теле, а многочисленные каналы, пронизывающие костное вещество, в свою очередь облегчают вес ткани.

К каждой кости снаружи плотно приращена надкостница (periosteum), представляющая собой тонкую пластинку, в которой различают два слоя. Наружный слой состоит из плотной соединительной ткани и является защитным. Внутренний слой (остеогенный) построен из рыхлой соединительной ткани; он богат нервами и кровеносными сосудами и содержит клетки (остеобласты), принимающие участие в развитии и росте кости. Этот слой надкостницы имеет большое значение при регенерации кости; особенно большую роль он играет в эмбриональном периоде, а также в раннем детстве, принимая участие в образовании костной ткани.

Кость - живая часть нашего тела. Она снабжена не только сосудами, но и нервами, она растет и перестраивается; с изменением функциональной нагрузки ее структура соответственно изменяется. При длительном бездействии кость может рассасываться, например стенка зубной ячейки после удаления зуба. Живая кость - одно из пластичных образований, построенных весьма прочно, экономно и выгодно для организма в данных условиях его жизни.

Химический состав кости. В состав кости взрослого человека входят органическое вещество оссеин (30%) и известковые соли (70%). Но сюда же входят еще значительные количества воды и жир. Поэтому более точный состав костной ткани будет такой: воды 50%, органического вещества 12,45%, солей 21,85% и жира 15,7%. В состав минеральных солей кости, кроме солей кальция, входят соли калия, фосфорной кислоты и др. Если свежую кость вымачивать в концентрированном растворе соляной (или азотной) кислоты, то минеральные соли растворяются, кость декальцинируется и остается лишь мягкое и упругое, прочное на разрыв, полупрозрачное вещество, сохраняющее форму кости, - костный хрящ (оссеин). С удалением минеральных веществ кость теряет твердость, полностью сохраняя свою упругость. Такую кость можно сгибать, как резиновую, даже можно завязать узлом; благодаря своей органической волокнистой основе она после развязывания вновь примет прежнюю форму. Если же кость прокаливать на сильном огне, то органическое вещество (оссеин) сгорит и останется белая, твердая и чрезвычайно хрупкая масса из известковых солей, сохраняющая форму кости. Содержание минерального и органического веществ в костях подвержено большим колебаниям. Те кости, на долю которых выпадает большая механическая нагрузка, богаче солями извести; например, бедренная кость человека содержит их больше, чем плечевая, и соответственно этому она прочнее и тверже плечевой.

Соединение в кости органического вещества с минеральным придает ей весьма ценные свойства в качестве строительного материала для скелета. Нормальная (неизмененная) кость объединяет в себе свойства обеих ее составных частей - прочность, упругость и твердость.

И состав, и сама структура костей делают их очень крепкими. Упругость костей подвергается постоянным испытаниям при возможных механических воздействиях (разного рода толчки, удары и др.). Даже выделенный из мягких тканей череп при падении на твердый пол с высоты 1,7 м обычно не разбивается: в момент удара он деформируется, но в силу упругости тотчас возвращается к прежней форме. О твердости кости можно судить по следующим цифрам: свежая кость человека выдерживает давление в 15 кг на 1 мм², тогда как кирпич может выдержать только 0,5 кг, т. е. сопротивление давлению у кости в 30 раз больше, чем у кирпича. Прочность кости на твердость и растяжение приближается к прочности чугуна. Она во много раз превосходит прочность лучших сортов дерева. Из технических материалов по твердости и упругости можно сопоставить с костью только железобетон.

Насколько значительна прочность костей, можно видеть из таких примеров: бедренная кость человека, укрепленная горизонтально концами на двух подпорках, выдерживает привешенный за середину груз в 1200 кг. А большеберцовая кость, на которую ложится наибольшая тяжесть при поддержке тела, в вертикальном положении выдерживает груз, равный весу 27 человек, т. е. примерно около 1650 кг, если этот груз давит на нее прямо сверху (рис. 39).

Рис. 39. Большеберцовая кость самая крепкая из всех костей скелета, она выдерживает груз в 1650 кг (по Кану)

С возрастом химический состав костей изменяется. У детей кости значительно богаче органическими веществами и беднее минеральными солями. Поэтому кости ребенка более упруги и менее хрупки, чем кости взрослого человека. Вот почему у детей переломы костей наблюдаются реже. К старости же кости все больше пропитываются солями извести, содержание которых может доходить до 80% и более, в то время как содержание органического вещества понижается и кости становятся более твердыми, но зато и более хрупкими. Поэтому у стариков при падении и ушибах гораздо чаще происходят переломы костей.