Вчення про кістки (остеологія)

До складу скелета входить близько 200 кісток найрізноманітнішої форми і величини. Не зважаючи на свою фортецю, кістки виявляють високу ступінь пластичності: протягом усього життя вони ростуть і перебудовуються в залежності від функціонального навантаження. Від бездіяльності кісткова тканина розсмоктується (наприклад, пористі відростки щелеп при випаданні зубів). Навпаки, при посиленій роботі відбувається відкладення нових шарів кісткової речовини, що веде до утворення на поверхні кісток гребенів, горбів, ліній та інших елементів рельєфу.

Форма кісток. За формою розрізняють кістки довгі, короткі, плоскі і змішані. Форма кожної окремої кості обумовлена ​​функціональним призначенням останньої.

Довгі трубчасті кістки кінцівок представляють собою кісткові важелі для м'язів. Їх довжина відповідає тому великому розмаху рухів, яким характеризується робота рук і ніг. Своєю довжиною кістки визначають не тільки довжину кінцівок, але і висоту тіла, і навіть його пропорції. У кожної довгої трубчастої кістки можна розрізняти середню частину - тіло і два кінці. Останні, найчастіше розширені, несуть суглобові майданчики, які беруть участь в утворенні суглобів.

Короткі кістки мають переважно кубічну форму, причому всі їх розміри - поперечний, поздовжній і вертикальний - приблизно рівні. Короткі кістки, що володіють особливою міцністю, розташовані переважно в тих відділах скелета, які навантажені вагою тіла. Короткі кістки зустрічаються в хребті, предплюсне і в зап'ясті.

Плоскі, або широкі, кістки характеризуються великими поперечними і поздовжніми розмірами. Вони зазвичай дають початок великій кількості м'язів і утворюють в окремих областях захисні вмістилища для внутрішніх органів. Такі, наприклад, лопатка, тазові кістки, грудина, а також кості черепа.

Змішаними називаються кістки, які мають окремі ознаки довгих, коротких і широких кісток. Їх форма не піддається більш точному визначенню і її не можна порівняти з будь-яким геометричним тілом. Сюди можна віднести, наприклад, основну кістку черепа, ребра і інші.

Хімічний склад і фізичні властивості кісток. До складу свіжої кістки входять: 50% води, 15,75% жиру, інших органічних речовин - 12,4% і неорганічних речовин - 21,85%. Органічне речовина кістки є осеїн, що дає при виварювання кісток клей. До складу неорганічних речовин входять головним чином фосфорнокислиє і вуглекислі солі кальцію. Якщо помістити кістка в розчин кислоти, то мінеральне неорганічне речовина перейде в розчин. Цей процес (декальцинація) робить кістку настільки м'якою і еластичною, що її можна, наприклад, зв'язати в вузол, а якщо вузол розв'язати, кістка знову приймає колишню форму. Отже, неорганічний склад надає кісткам міцність, якої вони позбавляються в результаті декальцінаціі.

Можна, навпаки, видалити з кістки органічна речовина прокаливанием її на вогні (кальцинація). Отриманий в результаті кальцинації мінеральний залишок, який зберігає форму кістки, дуже крихкий і легко розсипається. Отже, органічні речовини надають кісткам еластичність. Таким чином, цінні фізичні властивості кістки - твердість і пружність - купуються нею в результаті з'єднання двох речовин - органічного та неорганічного, наділених кожне окремо різними фізичними властивостями. Процентний вміст органічних і неорганічних речовин в кістки подвершено, однак, значним коливанням. У кістках, що несуть велике навантаження, неорганічних речовин більше. Отже, наприклад, кістки нижніх кінцівок багатшими цими речовинами, ніж кістки верхніх кінцівок. Особливо змінюється хімічний склад кісток з віком. Кістки дітей дуже еластичне, неорганічних речовин в них ще мало. Зовсім іншими фізичними властивостями володіють кістки людей похилого віку. Зміст мінеральних речовин в них сильно збільшується, кістки, втрачаючи пружність, стають більш крихкими.

Свіжа людська кістка витримує тиск в 15 кг на мм2 поперечного перерізу, тоді як, наприклад, цегла може витримати тільки 0,5 кг. Кость виявляє фортеця на стиск, більш ніж в два рази перевищує міцність свинцю. Фортеця кістки на розтягнення дорівнює загалом 10 кг на мм2 діаметра, наближаючись до фортеці чавуну. Для того щоб роздрібнити стегнову кістку стисненням, необхідно навантажити її вагою в 3 тисячі кг, а для великої гомілкової кістки для цього ж знадобиться тяжкість не менше 4 тисяч кг.

Будова і архітектура кісток. Уже при розгляді неозброєним оком розпилу трубчастої кістки видно, що кісткове речовина має або щільне, або недолуге будова. Щільна кісткова тканина утворює зовнішній шар кістки, особливо розвинений в області її тіла. Пухка, або губчаста, кісткова тканина лежить всередині кістки і добре помітна в області її кінців, а також в коротких і деяких плоских кістках (грудині). Великі порожнини трубчастих кісток і дрібні - губчастих заповнені кістковим мозком.

Зовні всі кістки вкриті щільною сполучною тканиною - окістям, що має велике значення для нормального розвитку кістки. Окістя несе до кістки кровоносні судини і нерви - отже, здійснює її харчування і чутливість. Крім того, окістя наділена Кісткоутворюючі функцією, в ній відкладаються все нові і нові шари молодих кісткових клітин, чим обумовлюється зростання кісток в товщину.

Основний принцип побудови кісткової тканини полягає в доданні кістки найбільшою фортеці при найменшій витраті кісткового матеріалу. Це досягається тим, що окремі частини кісток, а іноді навіть цілі кістки будуються не з компактного, а з губчатого кісткової речовини. Пластинки цієї речовини розташовуються за певною системою: по лініях найбільшого Ц стиснення і розтягування.

Відомо, що порожнистий металевий стрижень міцніше, ніж суцільний. Але крім фортеці будова кістки переслідує ще, як ми сказали, і мета економії. Якби кості були побудовані виключно з щільного речовини, то при рухах витрачалося б непродуктивно багато м'язової сили на подолання їх власної ваги.

Поперечини губчастого кісткового речовини (траєкторії) перетинають один одного під кутом в 90 °, а довгу вісь кістки - під кутом в 45 °. Кісткові пластинки двох сусідніх кісток, складаючи як би продовження один одного, перериваються тільки в суглобах. Так, наприклад, пластинки губчастої речовини безіменних кісток в області вертлюжної западин мають той же напрямок, що і пластинки верхнього кінця стегнових кісток, утворюючи з ними єдину систему, протидіє стиску. Зазначені кісткові структури виявляють велику пластичність. Під впливом зміни зовнішніх умов (навантаження, харчування та ін.) Вони перебудовуються. Зовнішнє середовище діє насамперед на живі елементи кісток - на кісткові клітки, а зміна останніх в свою чергу обумовлює перебудову щільних складових частин кісток. Серед умов, що діють на скелет, перше місце займають робота м'язів і тиск тяжкості.

Ріст кістки в довжину відбувається не у всіх її відділах, а тільки в так званих зонах зростання, розташованих між тілом кістки і обома її кінцями. У цих місцях лежать прошарку хряща, як би розділяють довгу кістку на три частини.

Поки зростання кісток в довжину триває, ці хрящі, відкладаючи шар за шаром нові кісткові клітки, відсувають кінці кісток вгору і вниз. З припиненням зростання кісток в довжину, наступаючим у віці близько 25 років, зони росту окостеневают і майже не залишають після себе жодного сліду. Довгі кістки дорослих монолітні, і лише в рідкісних випадках на місці колишнього хряща залишається тонка лінія щільного кісткової речовини, помітна тільки на распилах.

Зростання кісток в товщину відбувається головним чином з боку окістя. Крім того, костеобразовательная процес протікає і зі сторони кістковомозковою порожнини, де на місці первинної хрящової закладки з'являються пластинки кісткової речовини. Подальші зміни кістки відбуваються не тільки за рахунок її новоутворення, але супроводжуються також розсмоктуванням кісткової речовини з боку кістково-порожнини. Залежно від інтенсивності кожного з цих процесів - творення і руйнування - ми маємо неоднакову потужність компактного кісткової речовини в різні періоди життя організму. Це особливо впадає в очі при розгляді скелета старих людей, у яких переважання процесів розсмоктування приводить до різкого витончення компактного кісткової речовини всіх елементів скелета.