Функциональная анатомия костной системы

Вопросы лекции
Понятие о костной системе.
Кость как орган. Химический состав и физические свойства костей.
Классификация костей.
Развитие костей.

Костная система
– это составная часть системы органов опоры и движения, представленная твёрдой её основой или костным скелетом.
Костный скелет
– это совокупность анатомически и функционально взаимосвязанных костей.
Мягкий скелет
– это соединения костей, представленные связками, хрящами, суставами и т.д.

Характеристики скелета человека
В организме взрослого человека - 206 костей.
У новорождённых – количество отдельных костных элементов составляет 800.
У ребёнка 1-го года жизни – 500, 3-х лет – 300. С возрастом количество костей уменьшается. Количество костей может быть у взрослого больше 206 или меньше.
Масса скелета у взрослого человека 1/10 – 1/9 от массы тела, т.е. 6-13 кг.

Функции скелета
Опорная
Защитная
Локомоторная
Антигравитационная
Кроветворная
Трофическая
Обменная
Пластическая

Понятие о кости
Кость (os, ossis) – это орган, имеющий характерную форму и строение, типичную архитектонику сосудов и нервов, построенный, главным образом, из костной ткани, покрытый снаружи надкостницей или суставным хрящом, содержащий внутри костный мозг и выполняющий в организме многоплановые функции.

Понятие о кости
Из 206 костей каждая имеет индивидуальную, присущую ей форму, размеры, сосудисто-нервные ворота и архитектонику сосудов и нервов, которые надо учитывать при проведении операций (традиционных и эндопротезирования).

Клеточная структура костей
В составе кости есть соединительная, нервная, кроветворная, жировая ткани, но основу составляет костная ткань. Костная ткань состоит из костных клеток – остеоцитов и межклеточного вещества – оссеомукоида.
Существует два вида остеоцитов:
- остеобласты (клетки, созидающие костную ткань)
- остеокласты (разрушающие костную ткань) – крупные, многоядерные.
Костные клетки по форме напоминают паука, т.е. имеют отростки, отделены от матрикса полостью (лакуной), а их отростки – канальцами, в которых содержится тканевая жидкость, питающая клетки.

Межклеточное вещество кости
Остеомукоид состоит из:
органического вещества – оссеина (костный белок), который представлен в виде пучков фибрилл и мукокристаллов неорганических веществ (минеральных солей – гидроксиаппатитов кальция), которые также формируют минеральные волокна.
аморфного вещества – мукоида, который содержит мукополисахариды, удерживающие Н2О.

Химический состав
Сухая кость: 1/3 – оссеин (оссеомукоид), 2/3 – неорганические минеральные вещества (соли Ca и Mg и др.).
Свежая кость: 50% - Н2О, 16% - жир, 22% - неорганические вещества, 12% - органические вещества.
Содержание воды в костях у ребёнка составляет 70%, у взрослого – 60%, у старика – 50%.
У ребёнка больше органических веществ, у пожилых – неорганических .

Костное вещество
Костная ткань может быть представлена в виде остеонов или пластин.
Остеонное строение имеет только компактное вещество диафизов трубчатых костей, а пластинчатое – эпифизы трубчатых костей и все остальные кости.

Остеон
– Гаверсова система
– это структурно-функциональная единица компактного вещества диафиза трубчатой кости, представляющая собой концентрически расположенные пластины, вложенные друг в друга.
Диаметр остеона 20-100 мкм, высота – 1,5 – 4,5 см.
Внутри находится канал, выстланный остеогенными клетками, в котором проходит 1- 2 Гаверсовых сосуда.
Между остеонами косо или поперечно лежат сосудистые каналы Фолкмана .

Виды костных пластин в остеоне
Остеонные, концентрические (в количестве 3 – 20), непосредственно формирующие остеон;
Вставочные, расположенные между остеонами;
Генеральные, расположенные по периферии кости;
В эти пластины вплетаются фиброзные волокна надкостницы.
На поперечном срезе бедренной кости 3200 остеонов,
большеберцовой – 4500.

Компактное вещество образуется в местах наибольшей концентрации силовых траекторий.
Прочность остеона в 5 раз больше прочность, чем цельного цилиндра);
лёгкость (в 2 раза удельный вес кости больше уд. веса воды);
бедренная кость выдерживает нагрузки 750 кг;
большеберцовая – 1500 кг, т.е. кости имеют большой резервный запас прочности.
Полое строение остеона создаёт его прочность

Строение губчатой кости
При измененииусловий статики и динамики архитектоника губчатого вещества изменяется, часть перекладин рассасывается или формируются новые системы костных балок.
Губчатые кости имеют пластинчатое строение. Пластинки располагаются по линиям нагрузок (сил сжатия и растяжения), дугообразно (арочно), перпедикулярно, параллельно друг другу. Между основными пластинками существуют вставочные, поэтому формируются ячейки, заполненные красным костным мозгом.
По величине ячеек губчатого вещества различают: мелко-, средне- и крупноячеистое строение костей.
Принцип построения трабекул в губчатом веществе кости взяли за основу архитекторы и инженеры при строительстве арочных мостов и башенных сооружений

Красный костный мозг (medulla osseum rubrа)
У плода, новорождённого и ребёнка 9-12 лет заполняет все костные полости – ячейки губчатого вещества и костно-мозговую полость диафизов трубчатых костей.
После 12 лет красный костный мозг в костно-мозговой полости заменяется на жёлтый – жировой, поэтому при переломах длинных трубчатых костей у взрослых и пожилых людей возможна жировая эмболия сосудов. У взрослого человека 1,5 кг красного костного мозга.

Надкостница
Надкостница (periosteum) – это соединительнотканная оболочка, покрывающая кость снаружи на всем протяжении за исключением суставных поверхностей, состоящая из 2-х слоёв – наружного волокнистого) и внутреннего (камбиального), обеспечивающая трофику и рост костей, а также прикрепление к ним мышц, связок и сухожилий.

Классификация костей
диплоические
компактные
Кости черепа по строению
пневматизированные
трубчатые
Кости туловища и конечностей по строению и форме
длинные
короткие
плоские
объёмные
смешанные

Классификация костей
по развитию:
первичные
(эндесмальные)
вторичные
(энхондральные)
на основе соединительной ткани – кости крыши черепа, некоторые кости лицевого черепа, концы ключицы;
на основе хряща – все остальные

Эндесмальное окостенение
В конце 2-го месяца внутриутробной жизни будущие кости лицевого черепа, крыши черепа представлены соединительнотканной пластинкой.
На 3-м месяце – на этой пластинке снаружи появляются сосуды, они приносят костные клетки – остеобласты. Из них (из точки окостенения) по радиусам растёт наружная пластина компактного вещества.
На 4-й месяц – на внутренней поверхности пластинки появляются сосуды из твёрдой мозговой оболочки. Также из точки окостенения растёт внутренняя пластинка компактного вещества.
Двухпластинчатая кость формируется к 8-ми годам – до этого времени губчатого вещества нет. Соединительнотканная пластинка оказывается замурованной – на её месте образуется губчатая кость.

Стадии развития вторичных костей

Энхондральное окостенение диафиза
После образования костной манжетки хрящ не получает питание и разрушается.
Внутрь прорастают сосуды.
Из мезенхимных клеток также образуются остеобласты, которые строят костную ткань, и остеокласты, которые ее разрушают.

Энхондральное окостенение эпифизов
Внутрь хряща прорастают по радиусам сосуды, и в центре хрящ разрушается.
Формируется точка окостенения, которая разрастается к периферии.
На периферии из надхрящницы формируется пластинка костного компактного вещества (перихондрально), за исключением суставной поверхности и метаэпифизарного хряща.

Перихондральное окостенение
В хряще сосудов нет, поэтому на поверхности надхрящницы появляются сосуды, они позволяют мезенхимным клеткам превратиться в остеобласты. Последние продуцируют костный матрикс, наполняются волокнами, пропитываются минеральными солями. На поверхности диафиза образуется костная манжетка.

2 этапа развития костной ткани
1 –
ретикулофиброзная или грубоволокнистая ткань (у плода)
2 –
Пластинчатая ткань (у новорождённого и взрослого), в процессе развития кость перестраивается

Аномалии развития костей:
1.Эктопические кости
(в почке, печени, мужском половом члене)
2.Незавершённый остеогенез
(несрастание эпифизов и диафизов)
3.Ускоренный остеогенез (раннее – преждевременное срастание эпифизов и диафизов)
4.Остеопороз
(проблема века)
5.Остеосклероз (чрезмерное обызвествление)
6.Остеомаляция (снижение обызвествления в результате недостаточности Са++ и витамина D.