Строение скелета
Скелет человека, как и других высших позвоночных животных, состоит из позвоночного столба, ребер с грудиной, скелета конечностей и черепа (рис. 6 а, б). В процессе эволюции скелет претерпел более или менее выраженные изменения. Особенно изменился череп, вмещающий головной мозг и органы чувств, а также части скелета, связанные с прямохождением и трудовой деятельностью. Это в первую очередь относится к свободным верхним конечностям, осуществляющим трудовые процессы, костям нижних конечностей, служащим опорой при прямохождении (особенно стопа и таз).
Изменились и пропорции тела. Все это привело к возникновению ряда характерных особенностей, наиболее важными из которых являются следующие: вертикально расположенный позвоночный столб, с изгибами, состоящий из постепенно увеличивающихся в размерах сверху вниз позвонков; уплощенная широкая грудная клетка; череп с округлой выпуклой крышей, которая возвышается над остальной частью; череп характеризуется сильно развитой мозговой частью.
Скелет туловища
Скелет туловища, являющийся частью осевого скелета, образуют позвоночный столб, или позвоночник, состоящий из 33 - 34 позвонков, грудная клетка, которая сформирована 12 парами ребер с соответствующими грудными позвонками и грудиной.
Позвоночник связывает части тела, выполняет защитную и опорную функции для спинного мозга и выходящих из позвоночного канала корешков спинномозговых нервов. Верхний конец позвоночника поддерживает голову. Скелет верхних и нижних свободных конечностей прикрепляется к скелету туловища посредством поясов. Позвоночник передает тяжесть тела человека поясу нижних конечностей. Положение и форма позвоночника человека обусловливают возможность прямохождения. В течение всего эволюционного развития, начиная от низших рыб и до человека, позвоночник coxpaнил свою сегментарность.
Позвоночный столб выдерживает значительную часть тяжести человеческого тела. В строении позвонков четко выражена одна из важных закономерностей морфофизиологии костной системы: там, где при незначительном объеме необходимо обеспечить прочность конструкции, сохраняя ее легкость, образуется губчатое вещество. Строго определенное расположение перекладин этого вещества в соответствии с направлением сил сжатия и растяжения обеспечивает прочность позвонка. Кроме того, прочность позвоночного столба как целого зависит и от мощного связочного аппарата позвоночника. Будучи весьма прочным, позвоночный столб удивительно подвижен.
Позвоночник человека представляет собой длинный изогнутый столб, состоящий из ряда лежащих один на другом позвонков (рис. 12). Наиболее типично следующее их количество: шейных (С - от лат. cervix - шея) - 7, грудных (Th - от лат. Thorax - грудь) - 12, поясничных (L - от лат. lumbalis - поясничный) - 5, крестцовых (S - от лат. sacrum - крестец) - 5, копчиковых (Со - от лат. соссух - копчик) - 4. У новорожденного ребенка число отдельных позвонков 33 или 34. У взрослого человека позвонки нижнего отдела срастаются, образуя крестец и копчик.
Позвонки разных отделов отличаются по форме и величине.
Однако они все имеют и ряд общих признаков. Каждый позвонок состоит из расположенных спереди тела и сзади дуги (рис. 13). Дуга и тело позвонка ограничивают широкое позвоночное отверстие. Позвоночные отверстия всех позвонков накладываются друг на друга и образуют длинный позвоночный канал, в котором залегает спинной мозг, надежно защищенный стенками канала. У позвоночного столба между телами позвонков находятся межпозвоночные диски, построенные из волокнистого хряща.
От дуги позвонка отходят 7 отростков. Назад направляется непарный остистый отросток. Вершины многих остистых отростков легко прощупываются у человека по средней линии спины. Во фронтальной плоскости справа и слева располагаются парные поперечные отростки, вверх и вниз от дуги направлены парные верхние и нижние суставные отростки.
Основание суставных отростков ограничивает верхнюю и нижнюю позвоночные вырезки. При соединении позвонков друг с другом - нижняя вырезка вышележащего позвонка и верхняя нижележащего образуют справа и слева межпозвоночные отверстия, через которые проходят спинномозговые нервы и кровеносные сосуды.
Число шейных позвонков у человека, как почти у всех млекопитающих - 7. Так, например, и длинная шея жирафа, и, короткая шея крысы содержат по 7 позвонков. Шейные позвонки человека отличаются от других своими небольшими размерами и наличием небольшого округлого отверстия в каждом из поперечных отростков. При естественном положении шейных позвонков последние, накладываясь один на другой, образуют своеобразный костный канал, в котором располагается позвоночная артерия, кровоснабжающая головной мозг. Тела шейных позвонков невысокие, их форма приближается к прямоугольной. Каждый поперечный отросток заканчивается передним и задним бугорками.
Передний бугорок VI шейного позвонка развит лучше, чем у других позвонков (сонный бугорок). Суставные отростки имеют округлые гладкие поверхности, у верхних отростков они обращены назад и вверх, у нижних - вперед и вниз. Наконец, длина остистых отростков увеличивается от II к VII позвонку, концы их раздвоены, за исключением VII позвонка, остистый отросток которого самый длинный.
Благодаря прямохождению у человека значительно изменились I и II шейные позвонки. Они сочленяются с черепом и несут на себе его тяжесть. I шейный позвонок, или атлант, лишен остистого отростка, его остаток - небольшой задний бугорок выступает на задней дуге. Средняя часть тела, отделившись от атланта, приросла к телу II позвонка, образовав его зуб. Сохранились остатки тела - латеральные массы, которые соединены при помощи задней и передней дуг позвонка. На последней имеется передний бугорок. Атлант лишен и суставных отростков. Вместо них на верхней и нижней поверхностях латеральных масс находятся суставные ямки. Верхние из них служат для сочленения с черепом, нижние с осевым (II шейным) позвонком.
У новорожденного ребенка две половины задней дуги атланта не соединены между собой, их соединение происходит в 5 летнем возрасте.
II шейный позвонок - осевой. Андрей Везалий назвал его эпистрофеем, т. е. вращательным. При поворотах головы атлант вместе с черепом вращается вокруг зуба, который отличает II позвонок от других. Зуб цилиндрической формы, имеет верхушку и две суставные поверхности.
Передняя суставная поверхность сочленяется с ямкой зуба атланта, задняя - с поперечной связкой атланта. Латерально от зуба на верхней поверхности II шейного позвонка расположены две суставные поверхности, обращенные вверх и вбок, сочленяющиеся с атлантом. На нижней поверхности осевого позвонка имеются нижние суставные отростки, обращенные вперед и вниз, для сочленения с III шейным позвонком.
Остистый отросток короткий, массивный, с раздвоенным концом, VII шейный позвонок (выступающий) имеет длинный остистый отросток, который прощупывается под кожей на нижней границе шеи.
Грудные позвонки (число их 12) соединяются с ребрами, что определяет их строение. На боковых поверхностях тел имеются реберные ямки для сочленения с головками ребер. На теле I грудного позвонка имеются ямка для I ребра и половина ямки для верхней половины головки II ребра, на теле II позвонка видна нижняя половина ямки для II ребра и пол-ямки для III и т. д. Таким образом, 2-е и нижележащие ребра по 10-е включительно присоединяются к двум смежным позвонкам. К XI и ХII позвонкам прикрепляются лишь те ребра, которые соответствуют им по счету. Их ямки располагаются на телах одноименных позвонков. На утолщенных концах поперечных отростков десяти верхних грудных позвонков имеются реберные ямки, с которыми сочленяются соответствующие им по счету ребра. Таких ямок нет на поперечных отростках XI и ХII грудных позвонков. Суставные отростки грудных позвонков расположены почти во фронтальной плоскости. Остистые отростки значительно длиннее, чем у шейных позвонков. В верхней части грудного отдела они направлены более горизонтально, в средней части опускаются почти вертикально. Остистые отростки нижних грудных позвонков расположены более горизонтально. Тела грудных позвонков увеличиваются в направлении сверху вниз. Позвоночные отверстия имеют округлую форму.
Пять поясничных позвонков отличаются от других крупными размерами тел, высота и ширина которых постепенно увеличиваются от I до V позвонка, и отсутствием реберных ямок. Поперечные отростки сравнительно тонкие. Суставные отростки лежат почти в сагиттальной плоскости.
Позвоночные отверстия имеют треугольную форму. Высокие массивные, но короткие остистые отростки расположены почти горизонтально. Строение поясничных позвонков обеспечивает большую подвижность этой части позвоночника.
Пять крестцовых позвонков у взрослого человека, срастаясь, образуют крестец (sacrum) . Массивный крестец имеет треугольную форму. В нем выделяют направленное вверх основание, верхушку, обращенную вниз и вперед, переднюю тазовую поверхность и заднюю дорсальную поверхность. От основания крестца вверх отходят суставные отростки, которые сочленяются с нижними суставными отростками у поясничного позвонка.
Передняя поверхность крестца вогнутая, в ней различают среднюю часть, образованную телами крестцовых позвонков, границы между которыми хорошо видны благодаря поперечным линиям. Два ряда круглых тазовых крестцовых отверстий (по четыре с каждой стороны) отделяют среднюю часть от латеральных. Задняя поверхность крестца выпуклая, на ней расположены пять продольных гребней, образовавшихся благодаря слиянию отростков крестцовых позвонков: срединный гребень - за счет слияния остистых отростков, правый и левый промежуточные - суставных, латеральные - поперечных. Кнутри от латеральных гребней расположены четыре пары дорсальных крестцовых отверстий, сообщающихся с тазовыми и крестцовым каналом, который является нижней частью позвоночного канала. На латеральных частях крестца находятся ушковидные поверхности для сочленения с тазовыми костями. На уровне ушковидных поверхностей сзади расположена крестцовая бугристость, к которой прикрепляются связки. Книзу крестец суживается, и его канал заканчивается крестцовой щелью. С каждой стороны щели находится крестцовый рог, являющийся рудиментом суставного отростка. В крестцовом канале находятся терминальная нить спинного мозга и корешки поясничных и крестцовых спинномозговых нервов. Через тазовые (передние) крестцовые отверстия проходят передние ветви крестцовых нервов, через задние крестцовые отверстия - задние ветви тех же нервов.
Копчик (соссух), являющийся гомологом хвостового скелета животных, обычно срастается с верхушкой крестца. У взрослого человека копчик образован 2-5 (чаще 4) рудиментарными копчиковыми позвонками. Изогнутый впереди копчик имеет треугольную форму. Основание копчика направлено вверх, верхушка вниз и вперед. Некоторые признаки позвонка сохранились только у I копчикового позвонка. Кроме небольшого тела, сочленяющегося с крестцом, на задней его поверхности с каждой стороны имеется копчиковый рог. Оба рога направлены вверх к рогам крестца. Остальные копчиковые позвонки мелкие, имеют округлую форму. У пожилых людей они сращены в одну кость, а у женщин и молодых людей нередко соединены между собой при помощи хрящевых пластинок.
Количество позвонков у различных, людей может варьировать от 32 до 35, описано даже 37 позвонков. Вариации чаще всего касаются крестцовых и копчиковых позвонков.