Значение опорно-двигательной системы

Опорно-двигательную систему называют костно-мышечной, поскольку скелет и мышцы работают согласовано. Они определяют форму тела, обеспечивают опорную, защитную и двигательную функции.

Опорная функция проявляется в том, что кости скелета и мышцы образуют прочный каркас, определяющий положение внутренних органов и не дающий им возможности смещаться.

Защищают органы от травм. Так, спинной и головной мозг находятся в костном "футляре": головной мозг защищен черепом, спинной — позвоночником. Грудная клетка закрывает сердце и легкие, дыхательные пути, пищевод и крупные кровеносные сосуды. Органы брюшной полости сзади защищены позвоночником, снизу — тазовыми костями, спереди — мышцами брюшного пресса.

Двигательная функция возможна только при условии взаимодействия мышц и костей скелета, так как мышцы приводят в движение костные рычаги. Большинство костей скелета соединено подвижно с помощью суставов. Мышца прикрепляется одним концом к одной кости, образующей сустав, другим концом — к другой кости. При сокращении мышца приводит кости в движение. Благодаря мышцам противоположного действия кости могут не только совершать те или иные движения, но и фиксироваться относительно друг друга. Кости и мышцы принимают участие в обмене веществ, в частности в обмене фосфора и кальция.

Химический состав костей. Если сжечь кость, она почернеет от углерода, оставшегося от сгорания органических веществ. Если выгорит и углерод, получится белый остаток, чрезвычайно твердый, но хрупкий. Это минеральное вещество кости. Чтобы определить свойства органических веществ кости, надо удалить минеральные вещества с помощью соляной кислоты. Кость при этом сохранит свою форму. Но свойства кости резко изменятся. Она станет настолько гибкой, что ее можно будет завязать узлом. Гибкость кости зависит от наличия органических веществ, твердость - от неорганических. Сочетание органических и минеральных веществ придает костям и прочность, и упругость. Наиболее прочны кости от 20 до 40 лет. У детей в костях относительно велика доля органических веществ. Поэтому детские кости редко ломаются, но легко деформируются под влиянием неправильной позы или неравномерной нагрузки. У пожилых людей в костях увеличивается доля минеральных веществ. Поэтому их кости становятся более ломкими.

Строение костей

Макроскопическое строение кости. Кости покрыты плотной соединительной тканью — надкостницей, которая примыкает к компактному веществу кости, которое переходит в губчатое. Последнее состоит из костных перемычек и балок, которые отбразуют многочисленные ячейки. В них находится красный костный мозг. Его клетки выполняют кроветворную функцию — формируют клетки крови. Внутри длинных костей имеется костномозговая полость. Она заполнена желтым костным мозгом. Он состоит из клеток жировой и кроветворной соединительной ткани и играет роль резерва на случай, когда красный костный мозг не справляется с работой.

Микроскопическое строение кости. Компактное вещество кости состоит из микроскопических ячеек и канальцев, по которым из надкостницы в кость входят многичисленные кровеносные сосуды и нервы. Стенки костных канальцев выложены рядами радиально расположенных костных пластинок. Это неклеточное вещество кости. Наличие неклеточного вещества характерно для любой соединительной ткани. Костные клетки, образующие эти пластинки, располагаются по наружному периметру этих колец.

Типы костей. По типу строения различают трубчатые, губчатые, плоские кости.

Трубчатые кости имеют вид цилиндра с утолщенными краевыми концами. Они служат длинными прочными рычагами, за счет которых человек может передвигаться в пространстве или поднимать тяжести. К трубчатым костям относятся кости плеча, предплечья, бедра и голени. Трубчатые кости покрыты надкостницей, за исключением суставных поверхностей. За надкостницей следует слой компактного плотного вещества. На конечных участках кости компактное вещество переходит в губчатое, которое заполняет концы костей. В средней части кости губчатого вещества нет, там находится костномозговая полость, заполненная желтым костным мозгом. Красный костный мозг сохраняется в губчатом веществе концевых участков кости. В толщину трубчатые кости растут за счет надкостницы. Однако масса кости увеличивается незначительно, потому что стенки костномозговой полости содержит клетки, растворяющие кость. Благодаря сложной и согласованной работе тех и других клеток достигается оптимальная прочность кости при наименьших массе и затрате материала. Рост в длину трубчатых костей происходит за счет зон роста и завершается к 20-25 годам. Зона роста находится недалеко от концевых участков костей. Они состоят из хрящевой ткани, которая по мере роста кости замещается костной тканью.

Губчатые кости имеют на поверхности довольно тонкое компактное вещество, под которым находится губчатое вещество, заполненное красным костным мозгом. К губчатым костям относятся кости тел позвонков, грудины, мелкие кости кисти и стопы. В основном губчатые кости выполняют опорную функцию.

Плоские кости выполняют в основном защитную функцию. Они состоят из двух параллельных пластинок компактного вещества, между которыми крест-накрест располагается, как балки, губчатое вещество. К плоским костям относятся кости, образующие свод черепа.

Осевой скелет

Функция скелета. Скелетом называют совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок. Они определяют форму тела, служат опорой мягким частям, защищают внутренние органы от механических повреждений. В скелете человека различают осевой скелет и добавочный скелет. Осевой скелет объединяет череп и скелет туловища. Добавочный скелет состоит из костей поясов конечностей и скелета свободных конечностей.

Череп определяет форму головы, защищает головной мозг, органы слуха, обоняния, зрения, служит местом прикрепления мышц, участвующих в мимике. В черепе различают мозговой и лицевой отделы. Верхняя часть мозгового отдела образована непарными лобными и затылочными костями и парными теменными и височными костями. Они образуют свод черепа. В основании мозгового отдела черепа находятся клиновидная кость и пирамидные отростки височных костей, в которых расположены рецепторы слуха и органы равновесия. В мозговой части черепа находится головной мозг. К лицевому отделу черепа относятся верхняя и нижняя челюсти, скуловые, носовые и решетчатые кости. Форму носовых полостей определяет решетчатая кость. В ней находится орган обоняния. Кости мозгового и лицевого черепа неподвижно соединены между собой, за исключением нижней челюсти. Она может двигаться не только вверх и вниз, но и влево-вправо, вперед-назад. Это позволяет пережевывать пищу и членораздельно говорить. Нижняя челюсть снабжена подбородочным выступом, к которому прикрепляются мышцы, участвующие в речи.

Скелет туловища. Основу скелета туловища составляет позвоночник. Он образован отдельными позвонками. Каждый позвонок имеет тело, дугу и отростки. Тело и дуга позвонка образуют кольцо. Позвонки расположены один под другим так, что их кольца образуют позвоночный канал. В нем находится спинной мозг. Между телами позвонков лежат межпозвоночные хрящевые диски. Они придают позвоночному столбу подвижность, упругость и смягчают сотрясения при беге, ходьбе, прыжках. Позвоночник человека имеет четыре изгиба: шейный, грубной, поясничный, крестцовый. Благодаря S-образной изогнутости позвоночник способен пружинить и выполнять роль рессоры, уменьшая толчки при движении. Это тоже приспособление к прямохождению. В позвоночнике различают отделы:

Добавочный скелет. Скелет поясов и свободных конечностей

К добавочному скелету относятся верхние и нижние конечности и их пояса.

Скелет верхних конечностей состоит из скелета плечевого пояса и скелета свободной конечности. Он способен к выполнению разнообразных трудовых движений и отличается большой подвижностью.

Плечевой пояс включает лопатки и две ключицы. Каждая из них одним концом сочленяется с грудиной, другим — с лопаткой и плечевой костью руки. Лопатки же лежат свободно среди спинных мышц и при необходимости участвуют вместе с ключицами в движении руки. Так, подъем руки над головой возможет с участием плечевого пояса: движение происходит в грудинно-ключичном суставе.

Скелет руки состоит из плечевой кости, двух костей предплечья — локтевой и лучевой, а также костей кисти. В кисти три части: запястье, пястье и фаланги пальцев. Большой палец противопоставлен четырем другим пальцам.

Скелет нижних конечностей имеет ряд особенностей, связанных с прямохождением. Он отличается большой прочностью, которая достигается за счет некоторого ограничения подвижности.

Пояс нижних конечностей представлен тазовыми костями. Это плоские кости, тесно сочлененные с крестцом, они образуют практически неподвижное сочленение. Тазовые кости вместе с мощными мышцами образуют дно брюшной полости, на которое опираются все внутренние органы.

Скелет ноги начинается бедренными костями, которые под углом прикрепляются к тазовым костям, образуя прочную арку, способную выдерживать большие нагрузки. Суставная головка бедренных костец круглая, движения возможны в любую сторону, но они ограничены связками. В голени, как и в предплечье, две кости: большеберцовая и малоберцовая. Большеберцовая кость сочленяется и со стопой и с бедром. Это значительно увеличивает прочность, но снижает подвижность. Малоберцовая кость находится снаружи, со стороны мизинца, и несет меньшую нагрузку. Стопа состоит аналогично кисти из трех частей: Предплюсны, плюсны и фаланг пальцев. В предплюсне наиболее массивны таранная и пяточная кости. Подошва ноги имеет продольные и поперечные своды. Благоларя этому она пружинит при ходьбе и беге, смягчает толчки при движениях.

Соединение костей

Неподвижные соединения костей. Наблюдается в черепе, где выступы и шипы одной кости входят в пазы другой. Образуется своеобразный шов, дающий очень прочное неподвижное соединение.

Полуподвижные соединения костей. Некоторые кости соединяются между собой посредством эластичного хряща.Таким образом соединены тела позвонков. Ребра соединяются с грудиной также посредством хряща. Эти соединения обеспечивают относительную подвижность и потому называются полуподвижными. Хрящ эластичен, и кости могут смещаться относительно друг друга.

Подвижное соединение - суставы. Здесь кости полностью обособлены друг от друга и сохраняют высокую подвижность. Они лишь примыкают одна к другой. Такие соединения костей называют прерывистыми соединениями или суставами. Подвижность сустава обеспечивается формой суставных поверхностей сочленяющихся костей, суставным хрящом и суставной жидкостью, а прочность сустава — суставной сумкой, связками и более низким давлением внутри сустава по сравнению с давлением наружного воздуха. Особенность суставов состоит в том, что они не только обеспечивают подвижность костей, но и в любой момент могут зафиксировать кости в нужном положении, лишить их подвижности.

Строение мышц

Микроскопическое строение скелетных мышц. Скелетные мышцы состоят из пучков поперечнополосатых мышечных волокон. Они содержат сократительные нити, состоящие из двух разных белков, и потому кажутся поперечно исчерченными. Каждый мышечный пучок покрывает соединительнотканная пленка, а всю мышцу в целом, состоящую из множества пучков, общая оболочка — фасция. Она состоит также из соединительной ткани. Благодаря четко очерченным пучкам сила тяги прикладывается к строго определенным частям кости.

Макроскопическое строение мышц. В строении многих мышц различают брюшко и сухожилия. Брюшко состоит из множества пучков поперечнополосатых мышечных волокон, покрытых соединительнотканными оболочками. Сухожилия, с помощью которых мышца прикрепляется к костям, состоят из плотной соединительной ткани. Они тесно срастаются с надкостницей и при напряжении мышцы стимулируют отделение костного вещества. Вот почему у людей физического труда и спортсменов шероховатость и бугристость на костях в местах прикрепления мышц выражены сильнее. То сухожилие, которое прикрепляется к костям, остающимися при движении малоподвижными, называют головками мышцы, а то, что прикрепляется к подвижным костям, — хвостом. Скелетные мышцы хорошо снабжаются кровеносными и лимфатическими сосудами. К ним подходят нервы, которые регулируют их работу.

Движения в суставах. Мышца может подтягивать, но не может отталкивать кости, поэтому противоположные движения выполняют разные мышцы: одни сгибают, другие разгибают, одни приводят руку к туловищу, другие отводят, одни вращают кость по часовой стрелке, другие — против. Мышцы противоположного действия называют антагонистами, мышцы, действующие в одном направлении, — синергистами. Бывает, что одни и те же группы мышц в одном движении участвуют как антагонисты, а в другом — как синергисты.

Работа скелетных мышц

Двигательная единица. Мышечное волокно сокращается только тогда, когда получает нервные сигналы от исполнительного (моторного) нейрона из центральной нервной системы. Один моторный нейрон и связанные с ним мышечные волокна называются двигательной единицей. Если в действие включается небольшое количество двигательных единиц, сокращение слабое, если количество двигательных единиц увеличено, сокращение мышц становится более сильным. При длительном сокращении они работают поочередно сменяя друг друга: сначала одна группа, потом другая, затем третья и так далее.

Изменение мышцы при тренировках. В начале тренировок успех нарастает довольно быстро за счет увеличения числа двигательных единиц, включающихся в действие одномоментно. Затем результаты нарастают медленнее, потому что начинают перестраиваться сами мышечные волокна. В них увеличивается число сократительных нитей и митохондрий, при этом число самих волокон и их ядер не меняется. Это явление называют тренировочным эффектом. Он возможен при напряжении, близком к максимальному, достаточном отдыхе и рациональном питании.

Энергетика мышечного сокращения. Нервная система лишь дает импульс для начала и прекращения работы данной мышечной группы волокон. Энергия, за счет которой сокращается мышечное волокно, выделяется в результате биологического окисления органического вещества, содержащегося в самом волокне. Основным энергетическим веществом для работы мышц является глюкоза, но при интенсивной нагрузке окисляются и вещества, содержащиеся в клеточных мембранах. Но, при этом в клетке образуется много веществ, способных компенсировать потери. Поэтому после работы во время отдыха восстанавливается много больше того, что было израсходовано. Возникает тренировочный эффект, при котором синтез обгоняет распад. Но это происходит в том случае, если физическое напряжение близко к предельному, а отдых и рациональное питание достаточны. Изнуряющий труд без необходимого отдыха и питания к успеху не приводит, так же как и бездействие.

Недостаток подвижности — гиподинамия. Малая подвижность снижает активность биологического окисления, перестает в достаточном количестве вырабатываться вещества, богатые энергией, за счет которых образуются клеточные структуры: митохондрии, сократительные нити, мембраны клеток. Мышцы становятся дряблыми, теряют былую силу. Из костей уходят соли кальция. Они поступают в кровь, связываются так с органическим веществом холестерином и образуют наросты на внутренних стенках сосудов, нарушающие кровообращение. Это называется атеросклерозом. Человек становится слабым и вялым.

Регуляция работы мышц-антагонистов. Если к двуглавой мышце приходят из нервного центра возбуждающие сигналы и она сокращается, то трехглавая мышца расслабляется — не мешает действию двуглавой мышцы. Если сокращается трехглавая мышца, то расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку. Такая координация движений происходит не в самих мышцам, а в нервных центрах, управляющих мышцами. Если нужно зафиксировать руку, тогда возбуждаются нервные центры всех мышц, участвующих в движении костей данного сустава.Двуглавая и трехглавая мышцы сократятся одновременно. Кости станут неподвижными относительно друг друга. Бывшие мышцы-антагонисты станут работать как синергисты.

Динамическая и статическая работа. В разных жизненных ситуациях одни и те же мышцы человека могут совершать разную работу. Работа, связанная с перемещением тела или груза, называется динамической. Работа, связанная с удержанием определенной позы или груза, называется статической. Наиболее утомительна статическая работа, требующая сохранения однообразной позы или длительного удержания груза.

Осанка. Предупреждение плоскостопия

Осанка - это привычное положение тела при стоянии, сидении и ходьбе. Она зависит от формы позвоночного столба, положения головы, плечевого пояса и грудной клетки. При правильной осанке — спина прямая, голова слегка откинута назад, плечи расправлены, живот втянут. Это способствует нормальному функционированию внутренних органов и органов движения. Неправильное положение костей приводит к смещению или сдавливанию внутренних органов, что нарушает их кровоснабжение и затрудняет работу. Привычка горбиться, сутулиться, неправильно сидеть за столом может привести к неравномерному распределению нагрузок на отдельные позвонки. В этом случае с возрастом межпозвоночные хрящевые диски истончаются, деформируются и смещаются, защемляя нерв. Развивается болезнь — остеохондроз: человеку трудно ходить и нагибаться, по ночам его мучают боли, и он не может уснуть. Болезнь может начаться и в молодом возрасте (до 30 лет). Различают три степени нарушения осанки. При первой степени отклоняется от нормы слабо выражены и исчезают, если человек старается держаться прямо и контролирует себя. При второй степени отклонения от нормы устойчивы, но, как правило, связаны лишь с нарушениями мышечного аппарата, а потому поддаются исправлению при занятиях лечебной физкультурой и корригирующей гимнастикой. Искривления третьей степени затрагиваются скелет, поэтому лечению они поддаются с трудом. Как же предупредить искривление позвоночника? Прежде всего надо правильно сидеть за столом. Если стол слишком низок, приходится наклоняться над ним, а если высок, человек изгибает туловище так, чтобы пишущая рука была на его поверхности. Первое ведет к сутулости, второе - к боковым искривлениям туловища. К нарущению осанки может привести и нессиметричная нагрузка мышц: например, носить тяжетси только в правой руке, при физической зарядке наклоняться в одну сторону больше, чем в другую.

Предупреждение и лечение плоскостопия. Плоскостопием называют болезненные изменения стопы, при которых уплощается ее своды. Причиной плоскостопия могут стать неправильно подобранная обувь, длительное хождение или стояние, избыточная масса тела. При плоскостопии нарушается мышечный и связочный аппараты стопы. Она расплющивается, отекает. Возникают боли в стопе, голени, бедре и даже в пояснице. При значительно выраженном плоскостопии применяют специальные стельки — супинаторы. Они поддерживают стопу в нужном положении. Это не только улучшает положение костей стопы, но и костей голеностопного, коленного и тазобедренного суставов.

Помощь при ушибах, переломах костей и вывихах суставов

Ушибы. Цель доврачебной помощи при травме — обеспечить щадящую транспортировку больного в травмпунк, уменьшить боль, исключить инфекцию. Серьезную травму лечить будет врач. Повреждение тканей и органов без нарушения целостности кожи называют ушибами. В зависимости от силы удара различают ушибы легкие, средние и тяжелые. При легких ушибах возникают небольшие кровоизлияния с образованием синяков. При средних бывают более значительные кровоизлияния с образованием кровоподтека. При сильных ушибах могут быть опасные для жизни внутренние кровотечения. При ушибе могут пострадать не только поверхностные ткани, но и внутренние органы — печень, почки и другие органы. Особенно опасно сотрясение головного мозга. Даже кратковременная потеря сознания при падении или рвота после него требует немедленного обращения к врачу. Ходьба такому больному противопоказана, его лучше доставить в вравмпункт на носилках. Меры первой помощи при ушибе направлены прежде всего на уменьшение боли и внутреннего кровотечения. С этой целью применяют холод. Пузырь с холодной водой или льдом не рекомендуют прикладывать прямо к телу: его надо обернуть материей.

Переломы. Полное или частичное нарушение целостности кости называют переломом. Если кожные покровы и мышцы при этом не нарушены, переломы относят к закрытым, а если нарушены — к открытым. Отличить перелом от ушиба бывает достаточно сложно. Признаки, указывающие на наличие перелома, следующие:

При открытых переломах вначале надо остановить кровотечение и обработать рану, наложить повязку. Нельзя пытаться придавать костям их естественное положение, так как отломанные концы костей могут повредить мягкие ткани, разорвать кровеносные сосуды, повредить нерв. Пострадавшей части тела надо придать неподвижность, то есть зафиксировать её. Если повреждена рука или нога, на нее накладывают шину. Для этого используют либо специальные медицинские шины, либо подручные средства — дощечки, картон. Шина должна захватывать не менее двух соседних суставов. Шину накладывают со стороны нетравмированных участков тканей. Под шиной должна быть мягкая ткань — вата или одежда. Накладывать шину на голое тело нельзя. Прибинтовывается шина не очень плотно: она не должна давить на поврежденную поверхность. При переломе костей плеча, предплечья и кисти целесообразно руку согнуть в локте и помимо шины зафиксировать руку косынкой. Можно концы косынки обвязать вокруг шеи и положить в нее руку с шиной. Если нет косынки, можно полу пиджака со стороны пораженной руки прикрепить булавкой к лацкану пиджака и в образовавшуюся складку положитьруку. При переломе бедра или костей голени накладывают шину вдоль вытянутой ноги. В крайнем случае можно прибинтовать больную ногу к здоровой. При переломе костей грудной клетки (ребер, грудины) шину накладывать нельзя. Пострадавшему предлагают задержать дыхание на фазе выдоха и наложить тугую повязку. После этого ему разрешают дышать, но неглубоко и доставляют в травмпункт. При травмах позвоночника пострадавшего кладут на ровный настил лицом вниз. Сажать, а тем более перевозить или переносить пострадавшего в сидячем положении нельзя. При травмах черепа пострадавшего укладывают на спину. Голову фиксируют валиком из одежды или одеяла. Валик укладывают в виде подковы, чтобы голова была неподвижной. Лицо пострадавшего должно быть повернуто в сторону, на случай рвоты. Класть голову на подушку нельзя.

Растяжение связок. Если в результате неосторожного движения подвернулась стопа, вывернулись пальцы рук, при падении пострадала кисть в лучезапястном суставе, можно предположить растяжение связок. Вначале боль небольшая, но затем она нарастает, вокруг сустава образуется синяк. При оказании первой помощи накладывают тугую фиксирующую повязку и к пораженному месту прикладывают холод. Если подвернулась нога, стопу ставят перпендикулярно к голени и в этом положении накладывают фиксирующую повязку. Бинтуют восьмеркой, то есть после очередного хода бинт переворачивают на другую сторону и накладывают его попеременно то на стопу, то на голень. Стопа должна быть фиксирована перпендикулярно голени.

Вывихи суставов. Вывихом называют стойкое смещение суставных костей, при котором головка одной кости выходит из суставной ямки другой. Если выход головки неполный, то такая травма называется подвывихом. При вывихе наблюдаются отечность и отсутствие движений в суставе из-за боли. Вправлять кости, вышедшие из сустава, самому нельзя. Во-первых, может наступить болевой шок с потерей сознания. Во-вторых, можно повредить связки и суставную сумку.