Для чего нужна полость в костях
Кости, их соединения
Опорно-двигательный аппарат
Помимо того, что вы узнали о строении костей в разделе «соединительные ткани», существует еще ряд важнейших моментов, на которые я обращу внимание в данной статье.
Строение кости
Компактное вещество кости формируют костные пластины, плотно прилегающие друг к другу и образующие остеоны (структурные единицы компактного вещества костной ткани). Компактное вещество придает кости прочность.
Губчатое вещество также содержит костные пластинки, однако они не образуют остеоны, в связи с чем губчатое вещество менее прочное, чем компактное вещество. В губчатом веществе между костными перекладинами (костными балками) расположен красный костный мозг.
В красном костном мозге проходят начальные стадии развития форменные элементы крови: здесь появляются эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.
Локализуется желтый костный мозг в костномозговых полостях (костномозговом канале) трубчатых костей (в диафизах).
Основные клетки костной ткани, изученные нами в разделе «соединительные ткани»: остеобласты, остеоциты и остеокласты. Остеоциты имеют отростчатую форму и располагаются вокруг Гаверсова канала.
Классификация костей
Кости цилиндрической формы, чаще всего их длина больше ширины. В полости трубчатых костей находится желтый костный мозг.
Ширина губчатых костей приблизительно равна длине. Губчатые кости покрыты снаружи слоем компактного вещества, состоят из губчатого вещества, в котором находится красный костный мозг.
Площадь плоских костей значительно преобладает над шириной. Плоские кости сходны по строению с губчатыми костями.
Плоскими костями являются: теменная, лобная, височная и затылочная (кости свода черепа), лопатка, грудина, ребра, тазовая кость.
Строение трубчатой кости
Обратите свое особое внимание на то, что рост кости в длину осуществляется за счет эпифизарной пластинки. Именно за счет этой пластинки, располагающейся между метафизом и эпифизом, происходит рост кости в длину. Эпифизарная пластинка хорошо кровоснабжается.
Соединения костей
Кости могут быть соединены друг с другом неподвижно: кости таза (подвздошная, лобковая, седалищная), кости черепа (кроме нижней челюсти), позвонки крестцового отдела, копчик.
Суставная сумка (капсула) крепится к суставным поверхностям или в их близи, окружает суставную полость (щелевидное пространство). Суставная сумка изнутри покрыта синовиальной оболочкой, которая секретирует синовиальную жидкость. Синовиальная жидкость заполняет полость сустава, питает сустав, увлажняет его, устраняет трение суставных поверхностей.
Подвижно в скелете человека соединены: нижняя челюсть + височная кость, ключица + лопатка (сустав малоподвижен), бедренная кость + тазовая кость (тазобедренный сустав), плечевая кость + локтевая + лучевая (локтевой сустав), бедренная + большеберцовая + надколенник (коленный сустав), голень и стопа (голеностопный сустав = большеберцовая + малоберцовая + таранная кости), фаланги пальцев.
В норме кости могут смещаться относительно друг друга в суставе, однако при травме, слишком резком и сильном движении это смещение может быть слишком сильным: в результате нарушается соприкосновение суставных поверхностей. В таком случае говорят о возникновении вывиха.
Техника оказания медицинской помощи при вывихах:
Перед вправлением вывиха следует делать рентгенологическое исследование, чтобы убедиться в отсутствии переломов костей, которые иногда сопутствуют вывиху.
Переломы костей
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Для чего нужна полость в костях
Структура костной ткани и кровообращение
Кость представляет собой сложную материю, это сложный анизотропный неравномерный жизненный материал, обладающий упругими и вязкими свойствами, а также хорошей адаптивной функцией. Все превосходные свойства костей составляют неразрывное единство с их функциями.
Форма и структура костей являются различными в зависимости от выполняемых ими функций. Разные части одной и той же кости вследствие своих функциональных различий имеют разную форму и структуру, например, диафиз бедренной кости и головка бедренной кости. Поэтому полное описание свойств, структуры и функций костного материала является важной и сложной задачей.
Структура костной ткани
«Ткань» представляет собой комбинированное образование, состоящее из особых однородных клеток и выполняющих определенную функцию. В костных тканях содержатся три компонента: клетки, волокна и костный матрикс. Ниже представлены характеристики каждого из них:
Клетки: В костных тканях существуют три вида клеток, это остеоциты, остеобласт и остеокласт. Эти три вида клеток взаимно превращаются и взаимно сочетаются друг с другом, поглощая старые кости и порождая новые кости.
Костные клетки находятся внутри костного матрикса, это основные клетки костей в нормальном состоянии, они имеют форму сплющенного эллипсоида. В костных тканях они обеспечивают обмен веществ для поддержания нормального состояния костей, а в особых условиях они могут превращаться в два других вида клеток.
Остеобласт имеет форму куба или карликового столбика, они представляют собой маленькие клеточные выступы, расположенные в довольно правильном порядке и имеют большое и круглое клеточное ядро. Они расположены в одном конце тела клетки, протоплазма имеет щелочные свойства, они могут образовывать межклеточное вещество из волокон и мукополисахаридных белков, а также из щелочной цитоплазмы. Это приводит к осаждению солей кальция в идее игловидных кристаллов, расположенных среди межклеточного вещества, которое затем окружается клетками остеобласта и постепенно превращается в остеобласт.
Остеокласт представляет собой многоядерные гигантские клетки, диаметр может достигать 30 – 100 µm, они чаще всего расположены на поверхности абсорбируемой костной ткани. Их цитоплазма имеет кислотный характер, внутри ее содержится кислотная фосфотаза, способная растворять костные неорганические соли и органические вещества, перенося или выбрасывая их в другие места, тем самым ослабляя или убирая костные ткани в данном месте.
Костные волокна в основном состоит из коллагенового волокна, поэтому оно называется костным коллагеновым волокном, пучки которого расположены послойно правильными рядами. Это волокно плотно соединено с неорганическими составными частями кости, образуя доскообразную структуру, поэтому оно называется костной пластинкой или ламеллярной костью. В одной и той же костной пластинке большая часть волокон расположена параллельно друг другу, а слои волокон в двух соседних пластинках переплетаются в одном направлении, и костные клетки зажаты между пластинками. Вследствие того, что костные пластинки расположены в разных направлениях, то костное вещество обладает довольно высокой прочностью и пластичностью, оно способно рационально воспринимать сжатие со всех направлений.
Морфология кости
С точки зрения морфологии, размеры костей неодинаковы, их можно подразделить на длинные, короткие, плоские кости и кости неправильной формы. Длинные кости имеют форму трубки, средняя часть которых представляет собой диафиз, а оба конца – эпифиз. Эпифиз сравнительно толстый, имеет суставную поверхность, образованную вместе с соседними костями. Длинные кости главным образом располагаются на конечностях. Короткие кости имеют почти кубическую форму, чаще всего находятся в частях тела, испытывающих довольно значительное давление, и в то же время они должны быть подвижными, например, это кости запястья рук и кости предплюсны ног. Плоские кости имеют форму пластинок, они образуют стенки костных полостей и выполняют защитную роль для органов, находящихся внутри этих полостей, например, как кости черепа.
Кость состоит из костного вещества, костного мозга и надкостницы, а также имеет разветвленную сеть кровеносных сосудов и нервов, как показано на рисунке. Длинная бедренная кость состоит из диафиза и двух выпуклых эпифизарных концов. Поверхность каждого эпифизарного конца покрыта хрящом и образует гладкую суставную поверхность. Коэффициент трения в пространстве между хрящами в месте соединения сустава очень мал, он может быть ниже 0.0026. Это самый низкий известный показатель силы трения между твердыми телами, что позволяет хрящу и соседним костным тканям создать высокоэффективный сустав. Эпифизарная пластинка образована из кальцинированного хряща, соединенного с хрящом. Диафиз представляет собой полую кость, стенки которой образованы из плотной кости, которая является довольно толстой по всей ее длине и постепенно утончающейся к краям.
Костный мозг заполняет костномозговую полость и губчатую кость. У плода и у детей в костномозговой полости находится красный костный мозг, это важный орган кроветворения в человеческом организме. В зрелом возрасте мозг в костномозговой полости постепенно замещается жирами и образуется желтый костный мозг, который утрачивает способность к кроветворению, но в костном мозге по-прежнему имеется красный костный мозг, выполняющий эту функцию.
Надкостница представляет собой уплотненную соединительную ткань, тесно прилегающую к поверхности кости. Она содержит кровеносные сосуды и нервы, выполняющие питательную функцию. Внутри надкостницы находится большое количество остеобласта, обладающего высокой активностью, который в период роста и развития человека способен создавать кость и постепенно делать ее толще. Когда кость повреждается, остеобласт, находящийся в состоянии покоя внутри надкостницы, начинает активизироваться и превращается в костные клетки, что имеет важное значение для регенерации и восстановления кости.
Микроструктура кости
Костное вещество в диафизе большей частью представляет собой плотную кость, и лишь возле костномозговой полости имеется небольшое количество губчатой кости. В зависимости от расположения костных пластинок, плотная кость делится на три зоны, как показано на рисунке: кольцевидные пластинки, гаверсовы (Haversion) костные пластинки и межкостные пластинки.
Кольцевидные пластинки представляют собой пластинки, расположенные по окружности на внутренней и внешней стороне диафиза, и они подразделяются на внешние и внутренние кольцевидные пластинки. Внешние кольцевидные пластинки имеют от нескольких до более десятка слоев, они располагаются стройными рядами на внешней стороне диафиза, их поверхность покрыта надкостницей. Мелкие кровеносные сосуды в надкостнице пронизывают внешние кольцевидные пластинки и проникают вглубь костного вещества. Каналы для кровеносных сосудов, проходящие через внешние кольцевидные пластинки, называются фолькмановскими каналами (Volkmann’s Canal). Внутренние кольцевидные пластинки располагаются на поверхности костномозговой полости диафиза, они имеют небольшое количество слоев. Внутренние кольцевидные пластинки покрыты внутренней надкостницей, и через эти пластинки также проходят фолькмановские каналы, соединяющие мелкие кровеносные сосуды с сосудами костного мозга. Костные пластинки, концентрично расположенные между внутренними и внешними кольцевидными пластинками, называются гаверсовыми пластинками. Они имеют от нескольких до более десятка слоев, расположенных параллельно оси кости. В гаверсовых пластинках имеется один продольный маленький канал, называемый гаверсовым каналом, в котором находятся кровеносные сосуды, а также нервы и небольшое количество рыхлой соединительной ткани. Гаверсовы пластинки и гаверсовы каналы образуют гаверсову систему. Вследствие того, что в диафизе имеется большое число гаверсовых систем, эти системы называются остеонами (Osteon). Остеоны имеют цилиндрическую форму, их поверхность покрыта слоем цементина, в котором содержится большое количество неорганических составных частей кости, костного коллагенового волокна и крайне незначительное количество костного матрикса.
Межкостные пластинки представляют собой пластинки неправильной формы, расположенные между остеонами, в них нет гаверсовых каналов и кровеносных сосудов, они состоят из остаточных гаверсовых пластинок.
Внутрикостное кровообращение
В кости имеется система кровообращения, например, на рисунке показа модель кровообращения в плотной длинной кости. В диафизе есть главная питающая артерия и вены. В надкостнице нижней части кости имеется маленькое отверстие, через которое внутрь кости проходит питающая артерия. В костном мозге эта артерия разделяется на верхнюю и нижнюю ветви, каждая из которых в дальнейшем расходится на множество ответвлений, образующих на конечном участке капилляры, питающие ткани мозга и снабжающие питательными веществами плотную кость.
Кровеносные сосуды в конечной части эпифиза соединяются с питающей артерией, входящей в костномозговую полость эпифиза. Кровь в сосудах надкостницы поступает из нее наружу, средняя часть эпифиза в основном снабжается кровью из питающей артерии и лишь небольшое количество крови поступает в эпифиз из сосудов надкостницы. Если питающая артерия повреждается или перерезается при операции, то, возможно, что снабжение кровью эпифиза будет заменяться на питание из надкостницы, поскольку эти кровеносные сосуды взаимно связываются друг с другом при развитии плода.
Кровеносные сосуды в эпифизе проходят в него из боковых частей эпифизарной пластинки, развиваясь, превращаются в эпифизарные артерии, снабжающие кровью мозг эпифиза. Есть также большое количество ответвлений, снабжающих кровью хрящи вокруг эпифиза и его боковые части.
Верхняя часть кости представляет собой суставный хрящ, под которым находится эпифизарная артерия, а еще ниже ростовой хрящ, после чего имеются три вида кости: внутрихрящевая кость, костные пластинки и надкостница. Направление кровотока в этих трех видах кости неодинаково: во внутрихрящевой кости движение крови происходит вверх и наружу, в средней части диафиза сосуды имеют поперечное направление, а в нижней части диафиза сосуды направлены вниз и наружу. Поэтому кровеносные сосуды во всей плотной кости расположены в форме зонтика и расходятся лучеобразно.
Поскольку кровеносные сосуды в кости очень тонкие, и их невозможно наблюдать непосредственно, поэтому изучение динамики кровотока в них довольно затруднительно. В настоящее время с помощью радиоизотопов, внедряемых в кровеносные сосуды кости, судя по количеству их остатков и количеству выделяемого ими тепла в сопоставлении с пропорцией кровотока, можно измерить распределение температур в кости, чтобы определить состояние кровообращения.
В процессе лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов безоперационным методом в головке бедренной кости создается внутренняя электрохимическая среда, которая способствует восстановлению нарушенной микроциркуляции и активному удалению продуктов обмена разрушенных заболеванием тканей, стимулирует деление и дифференциацию костных клеток, постепенно замещающих дефект кости.
Для чего нужна полость в костях
Альвеолярная кость является одним из компонентов пародонта. Альвеолярные отростки верхней челюсти и альвеолярная часть нижней челюсти состоят из наружной и внутренней кортикальных пластинок и расположенной между ними губчатой кости. Пространство между трабекулами губчатой кости заполнено красным костным мозгом в детском и юношеском возрасте, который по мере старения организма у взрослых людей заменяется постепенно желтым. Костная ткань альвеол зубов имеет свои структурные особенности, определяемые спецификой функции тех или иных групп зубов, обеспечивающих откусывание или разжевывание пищи. Кортикальные пластинки альвеолярного отростка верхней челюсти значительно тоньше, чем нижней. Толщина кортикальной пластинки варьирует на щечной и язычной сторонах. В области резцов и премоляров на щечной стороне зубов она значительно меньше, чем на язычной. В области моляров кортикальная пластинка тоньше с язычной стороны. На нижней челюсти толщина наружной компактной пластинки наибольшая с вестибулярной стороны в области моляров, наименьшая – в области клыков и резцов [1, 2, 3, 4, 7].
Губчатая кость состоит из ячеек, разделенных костными трабекулами, причем в нижней челюсти имеет место мелкоячеистое строение, в верхней – крупноячеистое. Микротвердость альвеолярной кости различна: фронтальные отделы имеют меньшую микротвердость, чем боковые отделы челюстей [4, 5, 6, 7].
Касаясь химического состава кости альвеолярных отростков, необходимо отметить содержание в ней 30–40 % органических веществ (преимущественно коллагена) и 60–70 % минеральных солей й воды. В нижней челюсти различен уровень минерализации костных структур. Наибольшая минерализация отмечена в теле челюсти, в меньшей степени – в основании альвеолярного отдела нижней челюсти. Наиболее низкие показатели минерализации характерны для остеонов или гаверсовой системы межзубной альвеолярной кости [4, 5, 6, 7].
Компактная пластинка и система соответственно ориентированных трабекул губчатого вещества кости составляют основу, воспринимающую и передающую нагрузку. Нижнечелюстная кость имеет большую жесткость, чем длинная трубчатая кость.
Нормальная функция костной ткани, интенсивность ее обновления определяются деятельностью клеточных элементов: остеобластов, остеокластов, остеоцитов. Механические свойства костной ткани, ее прочность и эластичность зависят от содержания коллагена. Челюстная кость, как и любая кость скелета, испытывает упругие деформации при механической нагрузке. При механической нагрузке на зубы в челюстной кости возникают двухфазные электрические потенциалы амплитудой 0,5–1,0 мВ, рассматриваемые как механо-электрические преобразователи или пьезоэлектрические сигналы. Электрические поля, образующиеся в результате пьезоэффекта, являются посредником между напряжением в кости, физико-химическими и клеточными процессами. Амплитуда нагрузочных потенциалов определяется величиной нагрузки на кость, степенью ее деформации, углом между направлением давления и осью симметрии нагруженного участка кости. При смещениях зуба в пределах его физиологической подвижности в альвеолярной кости возникает пьезосигнал величиной 0,8 мВ, максимальная амплитуда пьезосигнала может достигать 5,0 мВ [3, 4, 5, 6, 7].
Корни зубов фиксируются в углублениях челюсти – альвеолах. Различают 5 стенок альвеол – вестибулярную, язычную, медиальную, дистальную и дно. Линейные размеры альвеол короче длины соответствующего корня зуба, в связи с чем край альвеолы не достигает уровня эмалево-цементного соединения. Верхушка корня благодаря периодонту не прилежит плотно ко дну альвеолы [4, 5, 6, 7].
Кровоснабжение и иннервация альвеолярной кости
Челюстная кость обильно кровоснабжается из наружной сонной артерии и ее ветвей. Характерной особенностью кровоснабжения нижней челюсти является интенсивное коллатеральное кровообращение, которое может обеспечить пульсовой приток к ней крови на 50–70 %. Кроме того, нижняя челюсть имеет дополнительный источник питания через надкостницу из собственно жевательной мышцы, за счет которого она получает дополнительно около 20 % крови. Наличие ригидных стенок гаверсовых каналов препятствует быстрым изменениям просвета сосудов. Сосудистая система челюстей обеспечивает кровоснабжение заключенного в ней костного мозга за счет наличия широких синусоидов. Большой диаметр синусоидов способствует замедлению в них скорости кровотока, а тонкие стенки создают условия для обмена не только растворимых веществ, но и клеток крови – эритроцитов и лейкоцитов. Альвеолярная кость имеет большое количество анастомозов через надкостницу с периодонтом и слизистой Оболочкой. Капиллярная сеть в кости чрезвычайно интенсивна, что обусловливает малое диффузионное расстояние порядка 50 мкм между кровью и клетками костной ткани [4, 5, 6, 7].
Интенсивность кровотока в челюстных костях значительно выше, чем в других костях скелета. Например, во фронтальном отделе верхней челюсти кровоток составляет 12–13 мл/ /мин/ 100 г, в том же отделе нижней челюсти – 6–7 мл/ /мин/ 100 г. В других костях интенсивность кровотока колеблется в пределах 2–3 мл /мин/ 100 г. На рабочей стороне челюсти кровоток больше на 20–30 %.
Сосуды нижней и верхней челюсти, как и сосуды других областей, имеют выраженный базальный и нейрогенный сосудистый тонус. Тоническая импульсация к этим сосудам поступает от бульбарного сосудодвигательного центра по нервным волокнам, отходящим от верхнего шейного симпатического ганглия. Кроме того, не исключается возможность иннервации сосудов верхней челюсти парасимпатическими волокнами, на что указывает близкое расположение ядер тройничного нерва с гассеровым узлом [4, 5, 6, 7].
Средняя частота тонической импульсации в сосудосуживающих волокнах челюстно-лицевой области составляет 1 – 2 имп/с. Тоническая импульсация обеспечивает поддержание тонуса резистивных сосудов (мелких артерий и артериол), так как в сосудах челюстно-лицевой области преобладает нейрогенный тонус. Сосудосуживающие реакции резистивных сосудов челюстно-лицевой области и пульпы зуба обусловлены освобождением норадреналина и взаимодействием его с α-адренорецепторами сосудов. Взаимодействие медиатора с β-адренорецепторами приводит к их расширению. Следует отмстить, что наряду с α- и β-адренорецепторами в челюстных сосудах имеются и холинорецепторы, возбуждающиеся при взаимодействии с ацетилхолином и вызывающие расширение сосудов. Следует отметить, что холинергические нервные волокна могут относиться как к симпатическому, так и парасимпатическому отделам вегетативной нервной системы. Центрами парасимпатической иннервации сосудов головы и лица являются ядра черепных нервов, в частности VII (барабанная струна), IX (языкоглоточный нерв) и X (блуждающий нерв). В сосудах челюстно-лицевой области возможен и механизм ‘регуляции тонуса по типу аксон-рефлекса. Так, при стимуляции нижнечелюстного нерва, который в основном является афферентным, обнаружены вазомоторные эффекты, обусловленные антидромным проведением возбуждения [1, 2, 3, 4, 7].
Просвет сосудов челюстно-лицевой области и органов полости рта может изменяться и на фоне гуморальных воздействий катехоламинов. Так, в случае инфильтрационной или проводниковой анестезии, когда к раствору новокаина добавляют 0,1 %-ный раствор адреналина, возникает местный сосудосуживающий эффект. Не исключено, что высокая чувствительность сосудов челюстно-лицевой области к медиатору симпатической нервной системы обеспечивает и быстрое перераспределение кровотока с помощью артериовенозных шунтов при резких сменах температур, что играет защитную роль для тканей пародонта [4, 5, 6, 7].
Нервные окончания челюстной кости не реагируют на механическое раздражение каких-либо тканей полости рта. Общим чувствительным нервом для органов полости рта является тройничный нерв, его вторая и третья ветви (верхнечелюстной и нижнечелюстной нервы). Основная масса волокон тройничного нерва – афферентные, обеспечивающие чувствительную иннервацию. В области верхушек зубов образуются нервные сплетения, от которых по питательным каналам альвеолярных отростков нервные волокна достигают альвеолы. Нервная ветвь делится в области верхушки зуба, и ее волокна направляются к пульпе зуба и периодонту вместе с кровеносными сосудами. В периодонте нервные волокна, образуют сплетения в прослойках рыхлой соединительной ткани. Конечные ветви идут параллельно оси зуба под небольшим наклоном к пучкам коллагеновых волокон. Наибольшее количество нервных окончаний имеется в тканях периодонта в области верхушки корня. Концевые окончания имеют вид клубочков и кустиков, относятся к категории барорецепторов, регулируют степень жевательного давления. В тканях пародонта обнаружены и немиелинизированные симпатические нервные волокна, обеспечивающие трофическую функцию [1, 2, 3, 4, 6, 7].
Пародонт как комплекс тесно связанных между собой тканей, окружающих и фиксирующих зубы, представляет собой эмбриологическое, физиологическое единство, что определяет не только однонаправленность функций, но и возможность одновременного вовлечения в патологический процесс различных компонентов пародонта [4, 5, 6, 7].