Строение и функции опорно-двигательного аппарата человека

Верхняя конечность как орган  труда в процессе филогенеза приобрела  значительную подвижность. Наличие  у человека ключицы - единственной кости, соединяющей верхнюю конечность с костями туловища, дает возможность  производить более обширные движения. Помимо этого, кости свободной части  верхней конечности подвижно сочленяются  друг с другом, особенно в области  предплечья и кисти, приспособленной  к различным сложным видам  труда.

Нижняя конечность как  орган опоры и перемещения  тела в пространстве состоит из более  толстых и массивных костей, подвижность  которых друг относительно друга  менее значительна, чем у верхней  конечности.

В скелете верхней и  нижней конечностей человека выделяют пояс и свободную часть.

Пояс верхней конечности (грудной пояс) состоит из двух костей ключицы и лопатки.

Свободная часть верхней  конечности делится на три отдела: 1) проксимальный-плечевая кость; средний - кости предплечья, состоит из двух костей: лучевой и локтевой; 3) скелет дистальной части конечности - кости кисти, в свою очередь делится на кости запястья, пястные кости (I-V) и кости пальцев (фаланги). Пояс нижней конечности (тазовый пояс), образован парной тазовой костью. Тазовые кости сзади сочленяются с крестцом, спереди друг с другом и с проксимальной костью (бедренной) свободной части нижней конечности.

Скелет свободной части  нижней конечности сходен по плану  строения со скелетом верхней конечности и также состоит из трех частей: 1) проксимальной бедренная кость (бедро); 2) средней кости голени: большеберцовая и малоберцовая. В области коленного  сустава находится большая сесамовидная кость - надколенник; 3) дистальная часть нижней конечности - стопа - также делится на три части: кости предплюсны, плюсневые кости (I-V) и кости пальцев (фаланги).

 

3.2 Развитие и  возрастные особенности скелета  конечностей

 

Все кости конечностей, за исключением ключиц, которые развиваются  на основе соединительной ткани, проходят три стадии развития: соединительнотканную, хрящевую и костную.

Лопатка. В области шейки  будущей лопатки в конце II мес внутриутробной жизни закладывается первичная точка окостенения. Из этой точки окостеневают тело и ость лопатки. В конце 1-го года жизни ребенка самостоятельная точка окостенения закладывается в клювовидном отростке, а в 15-18 лет в акромионе. Сращение клювовидного отростка с лопаткой происходит на 15-19-м году. Добавочные точки окостенения, возникающие в лопатке вблизи ее медиального края в 15-19 лет, сливаются с основными на 20-21-м году.

Ключица. Окостеневает рано. Точка окостенения появляется на 6-7-й неделе развития в середине соединительнотканного  зачатка (эндесмальное окостенение). Из этой точки формируются тело и акромиальный конец ключицы, которая у новорожденного уже почти полностью построена из костной ткани. В грудинном конце ключицы образуется хрящ, в котором ядро окостенения появляется лишь на 16-18-м году и срастается с телом кости к 20-25 годам.

Плечевая кость. В проксимальном  эпифизе образуются три вторичные  точки окостенения: в головке  чаще на 1-м году жизни ребенка, в  большом бугорке на 1-5-м году и  в малом бугорке на 1-5-м году. Срастаются эти точки окостенения  к 3-7 годам, а присоединяются к диафизу  в 13-25 лет. В головке мыщелка плечевой кости (дистальныи эпифиз) точка окостенения закладывается от периода новорожденности до 5 лет, в латеральном надмыщелке - в 4-6 лет, в медиальном - в 4-11 лет; срастаются все части с диафизом кости к 13-21 году.

Локтевая кость. Точка  окостенения в проксимальном  эпифизе закладывается в 7-14 лет. Из нее возникает локтевой отросток с блоковидной вырезкой. В дистальном эпифизе точки окостенения появляются в 3-14 лет, костная ткань разрастается и образует головку и шиловидный отросток. С диафизом проксимальный эпифиз срастается в 13-20 лет, а дистальныина 15-25-м году.

Лучевая кость. В проксимальном  эпифизе точка окостенения закладывается  в 2,5-10 лет, а прирастает он к диафизу  в 1325 лет.

Запястье. Окостенение хрящей, из которых развиваются кости  запястья, начинается после рождения. На 1-2-м году жизни ребенка точка  окостенения появляется в головчатой и крючковидной костях, на 3-м (6 месяцев - 7,5 года) - в трехгранной, на 4-м (6 месяцев - 9,5 года) -в полулунной, на 5-м (2,5-9 лет) в ладьевидной, на 6-7-м (1,5-10 лет)-в кости-трапеции и трапециевидной кости и на 8-м (6,5-16,5 года) - в гороховидной кости. (В скобках показана вариабельность периода окостенения.)

Пястные кости. Закладка пястных  костей происходит значительно раньше, чем запястных. В диафизах пястных  костей точки окостенения закладываются  на 9-10-й неделе внутриутробной жизни, кроме I пястной кости, в которой  точка окостенения появляется на 10-11-й неделе. Эпифизарные точки окостенения появляются в пястных костях (в их головках) от 10 месяцев до 7 лет. Срастается эпифиз (головка) с диафизом пястной кости в 15-25 лет.

Фаланги. Точки окостенения  в диафизах дистальных фаланг появляются в середине II месяца внутриутробной жизни, в проксимальных фалангах - в начале III месяца и в средних - в конце III месяца. В основании  фаланг точки окостенения закладываются  в возрасте от 5 месяцев до 7 лет, а  прирастают к телу на 14-21-м году. В  сесамовидных костях I пальца кисти точки окостенения определяются на 12-15-м году.

Тазовая кость. Хрящевая закладка тазовой кости окостеневает из трех первичных точек окостенения  и нескольких дополнительных. Раньше всего, на IV месяце внутриутробной жизни, появляется точка окостенения в  теле седалищной кости, на V месяце - в  теле лобковой кости и на VI месяце - в теле подвздошной кости. Хрящевые прослойки между костями в  области вертлужной впадины сохраняются  до 13-16 лет. В 13-15 лет появляются вторичные  точки окостенения в гребне, остях, в хряще вблизи ушковидной поверхности, в седалищном бугре и лобковом бугорке. С тазовой костью они срастаются к 20-25 годам.

Бедренная кость. В дистальном эпифизе точка окостенения закладывается  незадолго до рождения или вскоре после рождения (до 3 мес). В проксимальном эпифизе на 1-м году появляется точка окостенения в головке бедренной кости (от новорожденности до 2 лет), в 1,5-9 лет-в большом вертеле, в 6-14 лет-в малом вертеле. Синостоз диафиза с эпифизами и апофизами бедренной кости происходит в период от 14 до 22 лет.

Надколенник. Окостеневает из нескольких точек, появляющихся в 2-6 лет после рождения и сливающихся  в одну кость к 7 годам жизни  ребенка.

Большеберцовая кость. В  проксимальном эпифизе точка  окостенения закладывается незадолго  до рождения или после рождения (до 4 лет). В дистальном эпифизе она  появляется до 2-го года жизни. С диафизом дистальныи эпифиз срастается в 14-24 года, а проксимальный эпифиз - в возрасте от 16 до 25 лет.

Малоберцовая кость. Точка  окостенения в дистальном эпифизе  закладывается до 3-го года жизни  ребенка, в проксимальном - на 2-6-м  году. Дистальныи эпифиз срастается с диафизом в 15-25 лет, проксимальный - в 17-25 лет.

Кости предплюсны. У новорожденного уже имеется три точки окостенения: в пяточной, таранной и кубовидной костях. Точки окостенения появляются в таком порядке: в пяточной кости - на VI месяце внутриутробной жизни, в таранной - на VII-VIII, в кубовидной - на IX месяце. Остальные хрящевые закладки костей окостеневают после рождения. В латеральной клиновидной кости точка окостенения образуется в 9 мес 3,5 года, в медиальной клиновидной - в 9 мес - 4 года, в промежуточной клиновидной - в 9 мес - 5 лет; ладьевидная окостеневает в период от III месяца внутриутробной жизни до 5 лет. Добавочная точка окостенения в бугре пяточной кости закладывается на 5-12-м году и срастается с пяточной костью в 12-22 года.

Плюсневые кости. Точки окостенения  в эпифизах возникают в 1,5-7 лет, срастаются эпифизы с диафизами после 13-22 лет.

Фаланги. Диафизы начинают окостеневать на III месяце внутриутробной жизни, точки окостенения в основании  фаланг появляются в 1,5-7,5 года, прирастают эпифизы к диафизам в 11-22 года.

У новорожденных детей  нижние конечности растут быстрее, и  они становятся длиннее верхних. Наибольшая скорость роста нижних конечностей  отмечена у мальчиков в 12—15 лет, у девочек увеличение длины ног  происходит в возрасте 13—14 лет.

В постнатальном онтогенезе изменение формы и размеров таза происходит под влиянием тяжести  массы тела, органов брюшной полости, под воздействием мышц, а также  под влиянием половых гормонов. В  результате этих разнообразных воздействий  увеличивается переднезадний размер таза (с 2,7 см у новорожденного до 9,5 см в 12 лет), возрастает поперечный размер таза, который в 13—14 лет становится таким же, как у взрослых. Разница  в форме таза у мальчиков и  девочек становится заметной после 9 лет. У мальчиков таз более  высокий и более узкий, чем  у девочек.

Развитие синовиальных соединений (суставов) начинается на 6-й неделе эмбрионального развития. Суставные  капсулы суставов новорожденного туго натянуты, большинство связок еще  не сформировалось. Наиболее интенсивно развитие суставов и связок происходит в возрасте до 2—3 лет в связи  с нарастанием двигательной активности ребенка. У детей 3—8 лет размах движений во всех суставах увеличивается, одновременно ускоряется процесс коллагенизации суставных капсул, связок. Формирование суставных поверхностей, капсул и связок завершается в основном в подростковом возрасте (13—16 лет).

 

 

4. МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА

4.1 Строение мышцы

 

Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного  аппарата, построены они из поперечнополосатых (исчерченных) мышечных волокон. Мышцы  прикрепляются к костям скелета  и при своем сокращении (укорочении) приводят костные рычаги в движение. Они удерживают положение тела и  его частей в пространстве, перемещают костные рычаги при ходьбе, беге и других движениях, выполняют жевательные, глотательные и дыхательные движения, участвуют в артикуляции речи и мимике, вырабатывают тепло.

В теле человека насчитывается  около 600 мышц, большинство из которых  парные. Масса скелетных мышц у  взрослого человека достигает 35—40% массы тела. У новорожденных и  у детей на долю мышц приходится до 20—25% массы тела. В пожилом  и старческом возрасте масса мышечной ткани не превышает 25—30%.

Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Мышцы  способны под влиянием нервных импульсов  возбуждаться, приходить в деятельное состояние. При этом возбуждение  быстро распространяется (проводится) от нервных окончаний

центральной нервной системы. В результате мышца сокращается, приводит в движение костные рычаги.

У мышц различают сократительную часть брюшко, построенное из поперечнополосатой мышечной ткани, и сухожильные концы  — сухожилия, которые прикрепляются  к костям скелета. Однако у некоторых  мышц сухожилия вплетаются в кожу (мимические мышцы), прикрепляются к  глазному яблоку. Образованы сухожилия  из оформленной плотной волокнистой  соединительной ткани и отличаются большой прочностью. У мышц, расположенных  на конечностях, сухожилия узкие  и длинные. Многие лентовидные мышцы  имеют широкие сухожилия, получившие название апоневрозов.

Каждая мышца является целостным (отдельным) органом, имеющим  определенную форму, строение и функцию, развитие и положение в организме. Мышцы обильно снабжены кровеносными сосудами и нервами. В каждом движении принимают участие несколько  мышц. Мышцы, действующие совместно  в одном направлении и вызывающие сходный эффект, называются синергистами, а совершающие противоположно направленные движения —антагонистами. Например, сгибателем локтевого сустава является двуглавая мышца плеча (бицепс), а разгибателем — трехглавая (трицепс)- Сокращение мышц-сгибателей локтевого сустава сопровождается расслаблением мышц-разгибателей. Однако при постоянной нагрузке на сустав (например, при удержании гири в горизонтально вытянутой руке) мышцы-сгибатели и разгибатели локтевого сустава действуют уже не как антагонисты, а как синергисты. Таким образом, действия мышц нельзя сводить к выполнению только одной функции, так как они многофункциональны. Поскольку в каждом движении участвуют мышцы как одной, так и другой группы, наши движения точны и плавны.

По характеру выполняемых  основных движений и по действию на сустав различают следующие виды мышц: сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, вращающие, приподнимающие и опускающие и др. Выделяют также  мимические, жевательные и дыхательные  мышцы.

 

4.2 Нервная регуляция  деятельности мышц

 

В большинстве движений участвует  множество мышц, причем сокращение и расслабление различных групп  мышц происходит в определенном порядке  и с определенной силой. Такая  согласованность движений называется координацией движений. Она осуществляется нервной системой. Скелетные мышцы  иннервируются соматическим отделом  нервной системы. К каждой мышце  подходит один или несколько нервов, проникающих в ее толщу и разветвляющихся  на множество мелких отростков, которые  достигают мышечных волокон. Посредством  нервов осуществляется связь мышц с  ЦНС, которая регулирует любые двигательные акты (ходьба, бег, пищевые движения и т. д.) и длительное напряжение мышц — тонус, поддерживающий определенное положение тела в пространстве. Деятельность мышц носит рефлекторный характер. Мышечный рефлекс может запускаться  с раздражения рецепторов, находящихся  в самой мышце или в сухожилиях, либо с раздражения зрительных, слуховых, обонятельных, осязательных рецепторов.

В регуляции безусловно-рефлекторных движений принимает участие мозжечок. Он осуществляет координацию движения, регуляцию мышечного тонуса, способствует поддержанию равновесия и позы тела. При поражении мозжечка его регуляторные двигательные функции нарушаются.

Сокращаясь, мышца действует  на кость как на рычаг и производит механическую работу. На осуществление  работы мышцы затрачивается энергия, которая образуется в результате распада и окисления органических веществ, поступивших в мышечную клетку. Основным источником энергии  является АТФ. Кровь доставляет мышцам питательные вещества и кислород и уносит образующиеся продукты диссимиляции (углекислый газ и др.). При длительной работе наступает утомление и  снижение работоспособности мышцы, возникающее из-за несоответствия между  ее кровоснабжением и возросшими потребностями в питательных  веществах и кислороде. Систематическая  мышечная работа усиливает кровоснабжение мыши и костей, к которым они  прикрепляются. Это приводит к увеличению мышечной массы и усиленному росту  костей. Сильные мышцы легко справляются  с поддержанием туловища в нужном положении, противостоят развитию сутулости, искривлению позвоночника.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Значение скелета очень  велико. Костная система выполняет ряд функций, имеющих или преимущественно механическое, или преимущественно биологическое значение. Рассмотрим функции, имеющие преимущественно механическое значение. Для всех позвоночных характерен внутренний скелет, хотя среди них встречаются виды, которые, наряду с внутренним скелетом, имеют еще и более или менее развитый наружный скелет, возникающий в коже (костная чешуя в коже рыб). В начале своего появления твердый скелет служил для защиты организма от вредных внешних влияний (наружный скелет беспозвоночных). С развитием внутреннего скелета у позвоночных он сначала стал опорой и каркасом для мягких тканей. Отдельные части скелета превратились в рычаги, приводимые в движение мышцами, вследствие чего скелет приобрел локомоторную функцию. В итоге механические функции скелета проявляются в его способности осуществлять защиту, опору и движение.