Опорно-руховий апарат

Основними морфофункціональними системами людини, інтегруючими всі органи і тканини організму в єдине ціле є: нервова, серцево-судинна, травна, видільна, ендокринна і кістково-м'язова. Опорно-руховий апарат (ОДА) є частиною кістково-м'язової системи. Опорно-руховий апарат включає в себе всю сукупність органів і тканин опорно-рухового апарату: кістки, суглоби та інші види з'єднання кісток, м'язи, сухожилля, фасції, шкіру і клітковину з усіма особливостями їх будови, кровопостачання, іннервації і лімфовідтоку. Згідно з міжнародною клінічної класифікації виділяють 7 областей тіла (голова, шия, груди, живіт, таз, хребет, верхні і нижні кінцівки), що мають значні анатомо-фізіологічні особливості. До ОДА відносять хребет, таз, верхні і нижні кінцівки. Їх розглядають як особливі структурні елементи опорно-рухового апарату, причому кожен з них складається з морфофункціональних і біомеханічних ланок (сегментів, відділів):

- верхня кінцівка - плече, передпліччя, кисть;
- нижня кінцівка - стегно, гомілка, стопа;
- хребет - шийний, грудний, поперековий відділи;
- таз - крижі, куприк, тазові кістки.

В опорно-руховому апараті людини роль механічно найбільш міцного просторового каркаса для м'язів, сухожиль, зв'язок, фасцій виконують кістки (кістковий скелет), а всілякі види рухів відбуваються в суглобах, полусуставом і в зонах мягкотканного з'єднання кісток. Найбільш досконалим видом з'єднання кісток є суглоби, що представляють собою приклад анатомо-фізіологічного єдності в організмі людини. Будь-яке порушення цієї єдності з боку морфофункциональной тріади (суглобовий хрящ, синовіальна оболонка, синовіальна рідина) суглоба на грунті пошкодження, хронічної травматизації або захворювання може закінчитися розвитком того чи іншого патологічного стану (хронічний синовіт, контрактура, деформуючий артроз і т.д.).

Опорно-руховий апарат в цілому і кістковий скелет зокрема в організмі людини забезпечують виконання ряду важливих функцій:

- опорно-рухового апарату;

- захисту життєво важливих органів від впливу зовнішніх травмуючих сил, переважно механічної природи;

- кровотворення;

- депо мінеральних солей і мікроелементів.

За останні 150 років інтенсивного розвитку наукової медицини точка зору на роль і значимість кісткового скелета людини в життєдіяльності організму постійно змінювалася від незмінною субстанції і закінченого продукту розвитку, до однієї з найбільш лабільних систем організму. За сучасними поглядами жодна система, за винятком хіба тільки циркулюючої крові, не схильна до таким глибоким і головне швидких зрушень і змін як кісткова.

У природі серед безлічі різноманітних факторів зовнішнього середовища, постійно впливають на організм людини і тварин, величезна роль належить механічної енергії. Академік І.П. Павлов (1921), торкаючись цього питання, писав, що «... принципи механічної самозахисту, принцип механічного імунітету повинен був досягти найвищої досконалості». І це досконалість проглядається всюди. Так, життєво важливі органи грудей і живота, спинний і головний мозок в організмі людини від впливу різних видів зовнішньої механічної енергії надійно захищені цілим рядом анатомічних утворень і механізмів самозахисту.

Поштовхи і нерівності при ходьбі, бігу, стрибках і будь-яких інших ударах, що діють уздовж вертикальної осі людини, спочатку гасять стопи - найдосконаліші біологічні ресори (демпфери) людини.

Естафетну паличку протидії деформуючим механічних впливів на організм людини на наступному етапі беруть колінні і тазостегнові суглоби. Але, навіть втративши значну частину первісної своєї величини на передових рубежах, ударний імпульс все ще залишається дуже небезпечним для спинного і головного мозку. Величезна площа і велика маса кісток тазу і крижів сприяють тому, що ушкоджує імпульс втрачає свою гостру спрямованість і тим послаблюється.

Однак серед комплексу анатомічних структур і фізіологічних механізмів механічного імунітету провідна роль належить найскладнішого і ефективному демпфера людського тіла - хребетного стовпа, але перш за все міжхребцевих дисків. Їх роль в організмі людини величезна. Сума 23 міжхребцевих полухрящевих дисків у дорослої людини становить від 1/5 до ¼ висоти хребетного стовпа. Міжхребцеві диски в шийному відділі хребта складають 40% його висоти, в грудному відділі - 20% і в поперековому відділі - 33,3%. Чим виражено рухливість в тому чи іншому відділі хребта (шийний, поперековий), тим більшою масою міжхребцевих дисків він забезпечений.

Величезна роль в амортизувальних можливості хребта належить пульпозним ядер міжхребцевих дисків, тому що саме вони забезпечують оптимальну протиударну склепінчасту форму замикальних пластинок тіл хребців. Численні спеціально виконані біомеханічні дослідження людини, вжиті в інтересах розвитку реактивної авіації і космонавтики в 50-60 роки минулого століття, показали, що міжхребцеві диски не є пасивними амортизирующими утвореннями, а мають свою тонку систему регуляції, в результаті якої функціональні властивості диска можуть змінюватися в залежно від мінливих умов навантаження.

Про значимість захисної функції опорно-рухового апарату по відношенню до життєво важливих органів і систем людського організму, про дивовижних можливостях «механічної самозахисту» людини і амортизувальних здібностях нижніх кінцівок і хребта переконливо говорять дані, вперше отримані в 1968 році, а потім неодноразово перевірені і підтверджені . Було встановлено, що величина прискорень на п'ятах, що реєструються при бігу і ходьбі, в 17 разів зменшується на рівні поперекового відділу хребта та в 27 разів на рівні голови.

Сучасні уявлення про значення опорно-рухового апарату і кісткового скелета, як складової його частини, в життєдіяльності організму базуються на наукових даних, отриманих багатьма поколіннями дослідників, які зуміли довести взаємозв'язок і взаємозалежність форми, архітектоніки кістки від її функції, залежність внутрішньої структури скелета від роботи м'язів і напрямки силових навантажень. Були закладені основи сучасної біомеханіки, встановив міцності різних кісток, їх зниження в процесі старіння людини. Так, якщо межа міцності на стиск діафіза стегнової кістки становить 15-30 кг / см², то головки стегна - 0,7-1,5 кг / см², а шийки і того менше - 0,33-0,45 кг / см². Якщо статичне навантаження, що призводить до руйнування головки і шийки стегнової кістки, у віці 25 років становить 1350 кг, то до 32 років вона знижується до 852 кг, а до 82 років - до 446 кг.

Форма, будова і фізіологічні відправлення всіх органів людського організму перебувають у тісному анатомо-фізіологічному єдності і взаємозалежності. Видатний вітчизняний анатом і один із засновників російської школи спортивної медицини П.Ф. Лесгафт писав, що «... всі органи людського тіла влаштовані таким чином, що при мінімальному обсязі і найменшою витраті матеріалу вони в змозі проявити найбільшу діяльність». Однак, в зазначеному єдності в організмі людини, в опорно-руховому апараті в тому числі, перебувають різні тканини, значно відрізняються один від одного не тільки за будовою і конкретної фізіологічної приналежності, але і по міцності. Так, біомеханічні особливості нервової тканини різко відрізняються від таких м'язової, кісткової - від всіх інших різновидів сполучної тканини (сухожилля, зв'язки, фасції і ін.). З цієї причини поріг механічного пошкодження кожної з них визначається ступенем їх міцності на розрив, стиск, зсув, а також їх еластичністю, пружністю, в'язкістю. З цієї причини кожен з цих показників буде впливати як на результат природної статичного і динамічного навантаження, так і на результат будь-якого шкідливого імпульсу. Багатопланові біомеханічні дослідження дозволили встановити, що компактна кістка при дії деформуючого зусилля на розрив в 230 разів міцніше мускулатури з однаковою площею поперечного перерізу, що максимальне напруження всіх м'язів стегна може розвинути зусилля еквівалентну тільки 1/7 частини запасу міцності, властивої диафизу стегнової кістки у людини середніх фізичних можливостей. Таку разючу відмінність обумовлена ​​не тільки тим, що щільність, модуль пружності та інші біомеханічні характеристики стегнової кістки у багато разів вище таких у м'яких тканин, а й тим, що внутрішня архітектоніка і зовнішня форма даної кістки сприяють підвищенню опору до дії поперечних і осьових навантажень, а також до навантажень на вигин, які найчастіше зустрічаються в повсякденній діяльності людини.

У тісному анатомо-фізіологічному єдності з функцією захисту життєво важливих органів людини знаходяться, такі функції скелета як кроветворная і депо мінеральних солей. Як в філогенезі, так і в онтогенезі чітко проглядається єдина родовід (мезодерма) кісткової тканини і джерел гемопоезу. Один з основних кровотворних органів тварин і людини, яким є червоний кістковий мозок, природа розмістила ні в будь-якому окремому органі, а саме в кістках, причому не в одній-двох, а в їх більшості, гарантувавши тим самим максимальну стійкість і безперервність процесу кровотворення протягом усього життя від зовнішніх механічних, термічних і хімічних ушкоджують впливів.

Аналогічним чином природа розпорядилася і щодо участі кісткової тканини в мінеральному обміні. Добре відомо, що 99% всього кальцію, що становить в свою чергу 2% маси тіла дорослої людини, міститься в скелеті, і лише 1% - в крові і м'язах. Були отримані незаперечні факти високої лабільності, швидких і глибоких змін кісткової тканини. Доведено, що в епіфізах стегнової та великогомілкової кісток експериментальних тварин за 50 днів оновлюється 29% всього мінерального складу, тоді як в диафизах цих же кісток - всього 7% мінеральних компонентів. Наукові дані з біомеханіки, анатомії і фізіології ОДА, накопичені фундаментальною наукою мають важливе прикладне значення в повсякденній клінічній практиці травматологів-ортопедів:

1. У дорослої людини в метаепіфізарних відділах довгих трубчастих кісток кровотік інтенсивніше і здійснюється він за рахунок не одного, а декількох дублюючих джерел кровопостачання. Саме тому зберігається червоний кістковий мозок, постійно потребує повноцінному вступі поживних речовин і кисню.

2. За участю скелета, як найбільш міцного механічного складової опорно-рухового апарату в повсякденному фізіологічної навантаженні (ходьба, біг, заняття спортом, праця), метаепіфізарного зони довгих трубчастих кісток, що володіють значно меншими міцності на стиск і розтяг, здатні виконувати покладені на них функції тільки за умови постійних і більш інтенсивних процесів фізіологічної регенерації кісткової тканини. Доказом цього і є більш інтенсивна заміна мінерального компонента кістки в епіфізах.

3. Вік, супутні захворювання, незбалансоване харчування, тривала гіподинамія - основні фактори, що сприяють розвитку системного остеопорозу. Біль і обумовлене нею подальше зниження природної рухливості людини, в свою чергу, все більше посилюють ступінь остеопорозу - формується стійкий замкнутий патологічне коло, для «розриву» якого потрібно багато часу за активної участі пацієнта і наполегливості лікаря.

4. Приступивши до інтенсивного освоєння морських глибин і космічного простору, людство зіштовхнулося з патогенним впливом нових екстремальних факторів зовнішнього середовища, а саме відсутність звичного гравітаційного тиску (невагомість) або, навпаки, перебування протягом тривалого часу під підвищеним тиском. Так, перший тривалий (18 діб) космічний політ А. Миколаєва наочно показав необхідність термінової заміни раніше прийнятої концепції реадаптації космонавтів до земних умов. Аналогічну проблему пізніше довелося вирішувати і США. У 1967 р були опубліковані дані, які свідчать про те, що у астронавтів корабля «Джемени-5» за 8 діб перебування в космічному просторі демінералізація в центральному сегменті п'яткової кістки склала 15,1%, а в другій фаланзі V пальця лівої кисті - 23 , 2%. Застосовуючи рентгенофотометріческій метод визначення мінеральної насиченості кісток, було встановлено, що за 70-73 днів організм тварини при звичайній гіподинамії втрачає в середньому 110-120 грам фосфатно-кальцієвих солей.

5. Як представники фундаментальних дисциплін, так і клініцисти практично повністю відмовилися від чисто механістичних підходів до оцінки ролі скелета і кісткової тканини в організмі людини. Без мускулатури, іннервації, адекватного кровопостачання і лімфовідтоку скелет немислимий в якості системи опорно-рухового апарату. Більш того, виходячи з досвіду лікування постраждалих з множинними та поєднаними пошкодженнями ОДА, стало ясно, що клінічну і прогностичну тяжкість механічної травми в результаті визначає не стільки складність і поширеність кісткових руйнувань, скільки вираженість, стійкість і глибина пошкоджень і некомпенсованих розладів м'яких тканин - м'язів , судин, нервів і т.д.