Общее строение позвонка

Компактноевещество кости, лежащее под надкостницей, построено из пластинчатой костной ткани, пронизанной системой продольных канальцев, – центральных (гаверсовых) каналов и перпендикулярных к ним поперечных (фолькмановых) каналов. Последние продолжают во внутрь кости питательные каналы, отверстия которых хорошо заметны на поверхности костей. Круговые (генеральные) пластинки формируют стенки центральных каналов в виде вставленных друг в друга (телескопических) трубочек, связанных между собой вставочными (промежуточными) пластинками – так устроеностеон –структурно-функциональная единица кости.

Губчатое вещество состоит из костных балок (перекладин) и пространства между ними, заполненного красным костным мозгом. Балки ориентированы по направлениям сил сжатия и растяжения, образуя арочную систему, обеспечивающую равномерную передачу силы тяжести и мышечной тяги.

Биомеханика кости выражается:

· законом максимума-минимума – максимальная прочность кости достигается за счет минимальных затрат на построение ее конструкции, например, бедренная кость выдерживает нагрузку в 1,5 тонны, что в 25-30 раз больше массы человека;

· законом нормальных напряжений – в костях возникают собственные нормальные напряжения, величина которых зависит от отдела кости и элементов скелета и изменяется с возрастом:

· законом о связи ориентации костных трабекул с направлением действующих напряжений: линии трабекул пересекаются и выходят на поверхность кости под углом 90^о, траектории трабекул совпадают с направлениями максимальных напряжений, плотность кости пропорциональна силе касательных напряжений;

· законом о связи величины нагрузки с качественным перераспределением и количественными изменениями нормальных напряжений на поверхности и внутри кости, т.е. появлением новых силовых напряжений.

Нагрузка по длинной оси трубчатой и плоской кости показывает, что ее компактный слой более прочен при сжатии, чем при растяжении, и слабее всего противостоит сдвигу. Между пределом прочности и модулем упругости в компактном веществе кости наблюдается положительная корреляция. Действие циклических нагрузок при повышении уровня силы и увеличении времени приводит к усталостному разрушению костной ткани в виде микротрещин остеонов. Количество циклов во времени положительно коррелирует с возрастающим уровнем силовых напряжений и деформаций, на колебания которых значительно влияют вязкоупругие свойства кости. Разрушение кости определяется величиной разности между максимальной и минимальной деформациями. Середина диафиза прочнее, чем участки примыкающие к эпифизам.

На клеточном уровне в кости выделяют остеобласты, остеокласты, остеоциты, обеспечивающие одновременно рассасывание (резорбцию) и образование новой жизнеспособной костной ткани. Оба процесса протекают под влиянием генетической программы и условий внешней среды, социальных факторов, что сопровождается индивидуальной изменчивостью кости: увеличением или уменьшением числа остеонов, макроизменениями компактной и губчатой части, конфигурации апофизов, вырезок, ямок и др. анатомических структур (П. Ф. Лесгафт, Б. А. Долго-Сабуров, М. Г. Привес).

Органический матрикс кости составляет 30%, неорганический – 60%, вода – 10%.

Структурная организация костного межклеточного вещества включает следующие субмикроскопические образования:

· биополимерные белковые макромолекулы тропоколлагена, соединенные с кристаллами гидроксиапатита с помощью неколлагеновых низкомолекулярных белков: остеонектина, остеокальцина и др. тропоколлагеновые макромолекулы построены в три левых спиральных полипептидных цепи (триплеты) и две правых спиральных цепи, стабилизированные водородными связями;

· длинные микрофибриллы коллагена, состоящие из 5 спирально перевитых макромолекул тропоколлагена усилены кристаллами гидроксиапатита; микрофибриллы располагаются ступенчато, внутри имеют симметричные решетчатые полости для кристаллов.

В микрофибриллах кристаллы гидроксиапатита ориентированы вдоль продольной оси. Из всего количества кристаллов 60% расположено внутри микрофибрилл в решетчатых полостях и 40% на поверхности. Между фибриллами находятся белково-углеводные соединения: гликозаминогликаны, гликопротеины, и протеогликаны, которые соединяют их.

Неорганическая часть кости – кристаллы гидроксиапатита Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂., другие минералы и микроэлементы. В центре кристалла находятся гидроксильные группы и фосфорнокислые остатки, по периферии атомы кальция. С возрастом кристаллы незначительно увеличиваются в размерах и уплотняются. Кристаллы образуют значительную поверхность, участвующую в обмене веществ, так активная кристаллическая поверхность 1 г костной ткани равна 130–260 м ², а всего скелета – 2 км ².

Костная ткань содержит около 98 % всех неорганических веществ организма: из них 99 % кальция, 87 % фосфора, 58 % магния.

В ней находятся в виде микроскопических включений так же натрий, калий, кремний и другие минералы (около 20 уже известных микроэлементов), а также другие биохимические соединения: лимонная кислота (цитрат) для растворения минералов, прежде всего кальциевых солей, в костях находится около 70 % всей лимонной кислоты организма, что в 230 раз превышает ее концентрацию в печени. В губчатой костной ткани кислоты больше, здесь она расходуется на окислительные процессы. В процессе обмена в костях образуются и другие органические кислоты, например, молочная.

Ферменты, изоферменты кости: кислая фосфатаза, коллагеназа, углеводные ферменты и многие др. тоже входят в биохимический состав костей.

Классификация костей

Трубчатые кости: длинные и короткие имеют тело (диафиз) в виде цилиндра или трехгранной призмы; концы (эпифизы), покрытые гиалиновым хрящом для суставных поверхностей и образования суставов; апофизы (выступы) в виде бугров, отростков, надмыщелков для прикрепления мышц; внутри эпифизов находится красный костный мозг, внутри диафизов – желтый мозг, трубчатые кости располагаются в скелете конечностей.

Губчатые(короткие) кости имеют форму куба, многоугольника с тонкой компактной частью и толстой губчатой (внутри ее красный костный мозг), то же имеют суставные поверхности, выступы для образования суставов и прикрепления мышц, находятся в запястье и предплюсне.

Плоские(широкие) кости: тазовые, черепные (свод), грудина, лопатка; в ряде плоских костей – черепные – губчатое вещество пронизано каналами, содержащими диплоические вены, и оно называется диплое, внутри остальных костей имеется красный костный мозг.

Смешанныекости – (позвонок и др.) сочетают в строении признаки плоских, губчатых костей и внутри себя содержат красный костный мозг.

Воздухоносныекости отличаются наличием полости, связанной с дыхательной областью носа или носоглоткой: верхняя челюсть, лобная, решетчатая, клиновидная, височная кости.

Сесамовидные(остаточные) кости: надколенник, гороховидная, вставочные кости черепа, маленькие косточки в сухожилиях сгибателей и разгибателей конечностей – сесамовидные кости изменяют угол прикрепления сухожилий, облегчая мышечную работу.

· Тело – corpus vertebrae – несет осевую нагрузку, служит для прикрепления внутренних органов, внутри содержит красный костный мозг;

· Дуга – arcus vertebrae – для прикрепления мембран и отростков;

· Ножки дуги – pedunkuli arcus vertebrae – для соединения дуги с телом;

· Отверстие позвоночное – foramen vertebrale – для спинного мозга и его оболочек.

Отростки — processi:

· поперечные:правый и левый — processus transversus – для прикрепления мышц и связок;

· суставные верхние и суставные нижние – processus articulare superiores et inferiores, – для образования межпозвоночных суставов;

· остистый – processus spinalis – для прикрепления связок и мышц.

Позвоночные вырезки– верхняя, нижняя (incisurae vertebrales superiores et inferiores), межпозвоночное отверстие между вырезками – foramen intervertebrale – у ножек дуги – для прохождения спинномозговых нервов и сосудов.

Атлант (Atlas) – первый шейный позвонок (отличительные признаки)

· передняя и задняя дуга – arcus anterior et arcus posterior – для прикрепления мембран и связок;

· борозды позвоночной артерии – на задней дуге сверху – sulci a. vertebrale;

· передний и задний бугорки – tuberculum anterior et tuberculum posterior – для прикрепления мышц и связок;

· боковые массыс верхними суставными ямками(овальной формы) и нижними суставными поверхностями (плоскими и круглыми) – massae laterales cum foveae articulares superiores et inferiores – для образования атланто-затылочных и латеральных атланто-аксиальных суставов;

· суставная поверхность на передней дуге для зуба аксиса и образования срединного атланто-аксиального сустава;

· отверстие в поперечных отростках – для позвоночных сосудов и симпатических нервов, реберный бугорок на поперечном отростке.