Рост и развитие скелета

Рост и развитие костного скелета

Костный скелет и прикрепленные  к нему мышцы составляют опорно-двигательный аппарат человека. Как и у всех позвоночных, скелет человека представляет собой структурную основу его тела, определяет его форму, размер и пропорции. Скелет защищает от механических воздействий головной и спинной мозг, а также формирует полости, в которых под надежной защитой находятся внутренние органы. Перемещения звеньев тела осуществляются благодаря тому, что отдельные кости соединены одна с другой при помощи подвижных сочленений, а мышцы, прикрепленные к разным костям, способны перемещать одну кость относительно другой. Все движения человека - это перемещение в пространстве звеньев его тела.

Особенности опорно-двигательного  аппарата человека во многом связаны  с размерами его тела, а также  с прямохождением. Тем не менее, как и у всех млекопитающих, тело человека состоит из головы, туловища и конечностей, причем такое строение приобретает эмбрион уже на 3-м месяце внутриутробной жизни.

Кость. Скелет состоит из костей, которых у взрослого человека более 200. Кость - это сложнейший орган, имеющий, как и все другие органы, клеточное строение. Внутри кости проходят многочисленные полости и каналы, кость обильно снабжается кровью и лимфой, к ней подходят многочисленные нервные окончания, которые воспринимают информацию о состоянии костной ткани и передают управляющие импульсы из нервных центров. Внутри многих костей имеется полость, где расположен костный мозг - важнейший орган кроветворения, в котором образуются все типы клеток крови. Снаружи кость покрыта надкостницей - специальной защитной, очень чувствительной к механическому воздействию оболочкой. Клетки надкостницы растут и размножаются, обеспечивая утолщение кости по мере роста.

Кость - очень прочное  и твердое вещество: в 30 раз тверже кирпича, в 2,5 раза тверже гранита; прочность  кости в 9 раз выше, чем у свинца, и почти столь же велика, как  у чугуна. Бедренная кость человека в вертикальном положении выдерживает  давление до 1,5 т, а большеберцовая - до 1,8 т.

Механическая прочность  кости зависит от содержания в  ней минеральных веществ, особенно солей кальция. В составе кости  около 10 % воды, 30 % белка и других органических веществ, а остальное (60 %) - минеральные соли. Важнейшим  органическим составляющим костной  ткани является белок коллаген, образующий эластичные и вязкие волокна. Именно этот белок придает костям упругость. Хрящевая ткань, выстилающая суставы  и находящаяся

47 

 
Рис. 2. Последовательные стадии окостенения

на периферии костей молодого организма, представляет собой гораздо  менее минерализованную структуру, содержащую много коллагена и  мало солей кальция.

У детей в костной ткани  содержание минеральных веществ  значительно ниже, поэтому их скелет более гибкий и эластичный, способен легко деформироваться под воздействием внешних причин - тяжелой физической работы, неправильного положения  тела и т.п.

Процесс насыщения кости  минеральными веществами называется минерализацией. По мере роста и развития человека минерализация его костей увеличивается, достигая оптимальных значений к концу полового созревания. Минерализация кости приводит к тому, что хрящевые участки постепенно превращаются в костные, поэтому этот процесс называется также окостенением (рис. 2). С возрастом кости становятся менее эластичными, но более хрупкими. К старости, когда минеральный обмен нарушается, из кости вымывается значительное количество кальция, в результате кости утрачивают прочность, сохраняя при этом свою хрупкость. Вот почему у стариков так часты переломы костей.

В течение первого года жизни окостенение скелета происходит очень активно во множестве точек. Этому способствует специфическое  строение костной ткани ребенка, в частности относительно большее (в 5-10 раз в расчете на единицу  площади поперечного сечения) количество каналов, по которым внутри кости  проходят мелкие сосуды. Благодаря  этому снабжение костей кровью у  детей гораздо более интенсивное, чем у взрослых. На развитии костного скелета может отрицательно сказываться  нарушение баланса витамина D, который  участвует в метаболизме кальция  в костной ткани. Недостаток витамина ведет к появлению рахита, который  проявляется в замедлении процессов  окостенения и, как следствие, - в  нарушении пропорций в развитии сочленяемых костей. Признаки рахита особенно часто видны по измененной форме черепа и грудной клетки. Для профилактики рахита принято  давать детям первого года жизни  рыбий жир или синтетический  витамин D. В то же время избыток  этого витамина также нежелателен, так как он может приводить  к

48 

 
Рис. 3. Возрастные изменения формы  и размеров черепа. Цифры 5, 7, 9 означают месяцы внутриутробного развития

ускорению процессов окостенения  и торможению ростовых процессов  в костной ткани.

Рост и развитие костей заканчиваются к 20-24 годам у мужчин и на 2-3 года раньше - у женщин. К  этому времени завершается окостенение  всех зон роста, т.е. замена в них  хрящевой ткани на костную. Рост кости в толщину может в определенных условиях продолжаться и позднее. На этом, в частности, основано сращивание костей после перелома.

Череп. Вместилищем головного мозга, а также каркасом для мышц, обеспечивающих мимику и первичную обработку пищи в ротовой полости, являются кости черепа (рис. 3).

Череп новорожденного состоит  из нескольких отдельных костей, соединенных  мягкой соединительной тканью. В тех  местах, где сходятся 3-4 кости, эта  перепонка особенно велика, такие  зоны называют родничками. Благодаря родничкам кости черепа сохраняют подвижность, что имеет важнейшее значение при родах, так как голова плода в процессе родов должна пройти через очень узкие родовые пути женщины. После рождения роднички зарастают в основном к 2-3 месяцам, но самый большой из них - лобный - только к возрасту 1,5 лет.

Мозговая часть черепа детей значительно более развита, чем лицевая. Интенсивное развитие лицевой части происходит в период полуростового скачка, и особенно - в подростковом периоде под воздействием гормона роста. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше объема лицевого, а у взрослого - в 2-2,5 раза.

Голова ребенка относительно очень велика. С возрастом существенно  изменяется соотношение между высотой  головы и ростом. Это соотношение  используется как один из морфологических  критериев биологического возраста ребенка.

Позвоночник. Позвоночник новорожденного, как и взрослого, состоит из 32-33 позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 тазовых и 3-4-х хвостовых), причем их рост и окостенение заканчиваются только с половым созреванием. Главной отличительной особенностью позвоночника ребенка первого года жизни является практическое отсутствие изгибов. Они формируются постепенно (рис. 4), по мере роста туловища и реализации антигравитационных реакций (сидение, стояние, прямохождение), и призваны обеспечить биомеханически наиболее эффективные режимы

49 

 
Рис. 4. Формирование изгибов позвоночника в онтогенезе ребенка

как при статической, так  и при динамической нагрузке. Первой образуется шейная кривизна (выпуклостью  вперед), когда у ребенка появляется возможность удерживать в вертикальном положении голову. К концу первого  года жизни формируется поясничная кривизна (также выпуклостью вперед), необходимая для реализации позы стояния и акта прямохождения. Грудная кривизна (выпуклостью назад) формируется позже. Позвоночник ребенка этого возраста еще очень эластичен, и в лежачем положении его изгибы сглаживаются. Недостаток двигательной активности в этом возрасте отрицательно сказывается на развитии нормальной кривизны позвоночного столба.

Следует подчеркнуть, что  формирование нормальной кривизны позвоночника - важнейший этап в развитии не только костного скелета, но и всех внутренних органов, так как от формы и  изгибов позвоночника зависит взаимное расположение органов в грудной  клетке и брюшной полости. Кроме  того, позвоночник - вместилище спинного мозга, из которого проводящие нервные  пути отходят ко всем полостным органам  и тканям, а также к каждой скелетной  мышце. Нарушения в развитии позвоночника могут иметь самые тяжелые  последствия для здоровья. Именно поэтому так важна профилактика, которую следует начинать уже  на первом году жизни ребенка, выполняя с ним осторожные и умеренные  физические упражнения и массажируя его при соблюдении гигиенических  норм и правил обращения с ребенком. Наиболее часто развивается сколиоз - боковые искривления позвоночника в шейном и грудном отделах (рис. 5), причем нередко они возникают в результате неправильного ухода за ребенком. Так, очень важно следить, чтобы ребенок спал на достаточно твердой поверхности с невысокой подушкой, в удобной и естественной позе, а также периодически ее

50 

 
Рис. 5. Осанка:  
а - нормальная; б - выпрямленная; в - кифотическая; г - лордотическая; д - сутуловатая; е - сколиотическая

менял - это одно из средств профилактики сколиозов шейного отдела. Сколиозы грудного отдела, а также кифоз (передне-заднее искривление грудного отдела) и лордоз (чрезмерный изгиб в поясничной области вперед) в раннем возрасте развиваются редко.

Рост позвоночника наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. При этом сначала все отделы позвоночника растут относительно равномерно, а начиная с 1,5 лет рост верхних отделов - шейного и верхнегрудного - замедляется, и увеличение длины происходит в большей мере за счет поясничного отдела. Таким образом, в динамике роста позвоночного столба также отмечается выраженный градиент темпов развития - "от головы к хвосту". Следующий этап ускорения роста позвоночника - период "полуростового" скачка. Последнее вытягивание позвоночника происходит на начальных этапах полового созревания, после чего рост позвонков замедляется.

Окостенение позвонков продолжается в течение всего детского возраста, причем до 14 лет окостеневают только их средние части. Завершается окостенение позвонков только к 21-23 годам. Изгибы позвоночника, начавшие формироваться на 1 -м году жизни, полностью формируются в возрасте 12-14 лет, т.е. на начальных стадиях полового созревания.

Грудная клетка. Грудной отдел позвоночника, 12 пар ребер и грудина составляют грудную клетку, в которой под этой надежной

51

защитой размещены сердце, легкие и другие жизненно важные органы. Движения ребер под воздействием межреберных мышц обеспечивают акт дыхания. Вот почему форма и размер грудной клетки имеют важнейшее значение для осуществления физиологических процессов.

У новорожденного грудная  клетка имеет коническую форму, причем ее размер от грудины до позвоночника больше, чем поперечный. У взрослого  человека - наоборот.

По мере роста ребенка  форма грудной клетки меняется. Уменьшается  угол, под которым ребра соединены  с позвоночником. Уже к концу 1-го года жизни это обеспечивает значительное увеличение амплитуды дыхательных  движений грудной клетки, что делает дыхание более глубоким и эффективным  и позволяет снизить его темп. Коническая форма грудной клетки после 3-4 лет сменяется на цилиндрическую, а к 6 годам пропорции грудной клетки становятся похожими на пропорции взрослого человека. Это в еще большей степени позволяет увеличить эффективность дыхательных движений, особенно при физической нагрузке. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого.

Форма грудной клетки после 12-13 лет тесно связана с телосложением. Представители долихоморфных (вытянутых  в длину) типов имеют удлиненную, цилиндрическую грудную клетку с  острым эпигастральным углом (угол между двумя нижними ребрами в точке их сращения с грудиной). У представителей брахиморфных (с преобладанием ширины) типов грудная клетка становится бочкообразной, короткой, с тупым эпигастральным углом. У промежуточного мезоморфного типа эпигастральный угол бывает прямым.

Скелет  верхних конечностей. Пояс верхних конечностей состоит из двух лопаток и двух ключиц. Они образуют жесткий каркас, формирующий верхнюю границу туловища. К лопаткам подвижно прикреплены кости свободных конечностей (правой и левой), которые включают плечевую кость, предплечье (лучевая и локтевая кости) и кисть (мелкие кости запястья, 5 длинных пястных костей и кости пальцев).

Окостенение свободных конечностей  продолжается до 18-20 лет, причем ранее  всего окостеневают ключицы (практически  еще внутриутробно), затем - лопатки и последними - кости кисти. Именно эти мелкие кости служат объектом рентгенографического исследования при определении "костного возраста". На рентгенограмме эти мелкие косточки у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми только к 7 годам. К 10-12 годам выявляются половые различия, которые заключаются в более быстром окостенении у девочек по сравнению с мальчиками (разница составляет примерно 1 год). Окостенение фаланг пальцев завершается в основном к 11 годам, а запястья - в 12 лет, хотя отдельные зоны продолжают оставаться не окостеневшими до 20-24 лет.

52 

 
Рис. 6. Форма стопы: 
а - нормальная; б - плоская; в - различные степени плоскостопия

Скелет  нижних конечностей. Пояс нижних конечностей включает таз и свободные нижние конечности. Таз состоит из крестца (нижний отдел позвоночника) и неподвижно соединенных с ним двух тазовых костей. У детей каждая тазовая кость состоит из трех самостоятельных костей: подвздошной, лобковой и седалищной. Их сращение и окостенение начинается с 5-6 лет, а завершается к 17-18 годам. Крестец у детей также еще состоит из несросшихся позвонков, которые соединяются в единую кость в подростковом возрасте. В этом возрасте важно следить за походкой, качеством и удобством обуви, а также остерегаться резких ударов, способных причинить вред позвоночнику. Неправильное сращение или деформация костей таза может оказать неблагоприятное влияние на здоровье в дальнейшем. В частности, для девочек очень важны форма и размер выхода из малого таза, которая влияет на прохождение плода при родах. Половые различия в строении таза начинают проявляться в возрасте 9 лет.

К тазовым костям прикреплены  бедренные кости свободных нижних конечностей. Ниже расположены пары костей голени - большеберцовые и малоберцовые, а затем кости стопы: предплюсна, плюсна, фаланги пальцев. Стопа образует свод, опирающийся на пяточную кость. Свод стопы - исключительная привилегия человека, связанная с прямохождением. Свод действует как рессора, смягчая удары и толчки при ходьбе и беге, а также распределяя тяжесть при переноске грузов. Сводчатость стопы формируется только после 1 года, когда ребенок начинает ходить. Уплощение свода стопы - плоскостопие (рис. 6) - одно из частых нарушений осанки, с которым необходимо бороться.