Этапы формирования скелета плода. Костная система ребенка Отличие детского скелета от взрослого

Костный скелет и прикрепленные к нему мышцы составляют опорно-двигательный аппарат человека. Как и у всех позвоночных, скелет человека представляет собой структурную основу его тела, определяет его форму, размер и пропорции. Скелет защищает от механических воздействий головной и спинной мозг, а также формирует полости, в которых под надежной защитой находятся внутренние органы. Перемещения звеньев тела осуществляются благодаря тому, что отдельные кости соединены одна с другой при помощи подвижных сочленений, а мышцы, прикрепленные к разным костям, способны перемещать одну кость относительно другой. Все движения человека - это перемещение в пространстве звеньев его тела.

Особенности опорно-двигательного аппарата человека во многом связаны с размерами его тела, а также с прямохождением. Тем не менее, как и у всех млекопитающих, тело человека состоит из головы, туловища и конечностей, причем такое строение приобретает эмбрион уже на 3-м месяце внутриутробной жизни.

Кость . Скелет состоит из костей, которых у взрослого человека более 200. Кость - это сложнейший орган, имеющий, как и все другие органы, клеточное строение. Внутри кости проходят многочисленные полости и каналы, кость обильно снабжается кровью и лимфой, к ней подходят многочисленные нервные окончания, которые воспринимают информацию о состоянии костной ткани и передают управляющие импульсы из нервных центров. Внутри многих костей имеется полость, где расположен костный мозг - важнейший орган кроветворения, в котором образуются все типы клеток крови. Снаружи кость покрыта надкостницей - специальной защитной, очень чувствительной к механическому воздействию оболочкой. Клетки надкостницы растут и размножаются, обеспечивая утолщение кости по мере роста.

Кость - очень прочное и твердое вещество: в 30 раз тверже кирпича, в 2,5 раза тверже гранита; прочность кости в 9 раз выше, чем у свинца, и почти столь же велика, как у чугуна. Бедренная кость человека в вертикальном положении выдерживает давление До 1,5 т, а большеберцовая - до 1,8 т.

Механическая прочность кости зависит от содержания в ней минеральных веществ, особенно солей кальция. В составе кости около 10 % воды, 30 % белка и других органических веществ, а остальное (60 %) - минеральные соли. Важнейшим органическим составляющим костной ткани является белок коллаген, образующий эластичные и вязкие волокна. Именно этот белок придает костям Упругость. Хрящевая ткань, выстилающая суставы и находящаяся на периферии костей молодого организма, представляет собой гораздо менее минерализованную структуру, содержащую много коллагена и мало солей кальция.

Рис. 2. Последовательные стадии окостенения

У детей в костной ткани содержание минеральных веществ значительно ниже, поэтому их скелет более гибкий и эластичный, способен легко деформироваться под воздействием внешних причин - тяжелой физической работы, неправильного положения тела и т. п.

Процесс насыщения кости минеральными веществами называется минерализацией. По мере роста и развития человека минерализация его костей увеличивается, достигая оптимальных значений к концу полового созревания. Минерализация кости приводит к тому, что хрящевые участки постепенно превращаются в костные, поэтому этот процесс называется также окостенением (рис. 2). С возрастом кости становятся менее эластичными, но более хрупкими. К старости, когда минеральный обмен нарушается, из кости вымывается значительное количество кальция, в результате кости утрачивают прочность, сохраняя при этом свою хрупкость. Вот почему у стариков так часты переломы костей.

В течение первого года жизни окостенение скелета происходит очень активно во множестве точек. Этому способствует специфическое строение костной ткани ребенка, в частности относительно большее (в 5-10 раз в расчете на единицу площади поперечного сечения) количество каналов, по которым внутри кости проходят мелкие сосуды. Благодаря этому снабжение костей кровью у детей гораздо более интенсивное, чем у взрослых. На развитии костного скелета может отрицательно сказываться нарушение баланса витамина D, который участвует в метаболизме кальция в костной ткани. Недостаток витамина ведет к появлению рахита, который проявляется в замедлении процессов окостенения и, как следствие, - в нарушении пропорций в развитии сочленяемых костей. Признаки рахита особенно часто видны по измененной форме черепа и грудной клетки. Для профилактики рахита принято давать детям первого года жизни рыбий жир или синтетический витамин D. В то же время избыток этого витамина также нежелателен, так как он может приводить к ускорению процессов окостенения и торможения ростовых процессов в костной ткани.

Рис. 3. Возрастные изменения формы и размеров черепа. Цифры 5, 7, 9 означают месяцы внутриутробного развития

Рост и развитие костей заканчиваются к 20-24 годам у мужчин и на 2- 3 года раньше - у женщин. К этому времени завершается окостенение всех зон роста, т.е. замена в них хрящевой ткани на костную. Рост кости в толщину может в определенных условиях продолжаться и позднее. На этом, в частности, основано сращивание костей после перелома.

Череп . Вместилищем головного мозга, а также каркасом для мышц, обеспечивающих мимику и первичную обработку пищи в ротовой полости, являются кости черепа (рис. 3).

Череп новорожденного состоит из нескольких отдельных костей, соединенных мягкой соединительной тканью. В тех местах, где сходятся 3-4 кости, эта перепонка особенно велика, такие зоны называют родничками. Благодаря родничкам кости черепа сохраняют подвижность, что имеет важнейшее значение при родах, так как голова плода в процессе родов должна пройти через очень узкие родовые пути женщины. После рождения роднички зарастают в основном к 2-3 месяцам, но самый большой из них - лобный - только к возрасту 1 ,5 лет.

Мозговая часть черепа детей значительно более развита, чем лицевая. Интенсивное развитие лицевой части происходит в период полуростового скачка, и особенно - в подростковом периоде под воздействием гормона роста. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше объема лицевого, а у взрослого - в 2-2,5 раза.

Голова ребенка относительно очень велика. С возрастом существенно изменяется соотношение между высотой головы и ростом. Это соотношение используется как один из морфологических критериев биологического возраста ребенка.

Позвоночник. Позвоночник новорожденного, как и взрослого, состоит из 32-33 позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 тазовых и 3- 4-х хвостовых), причем их рост и окостенение заканчиваются только с половым созреванием. Главной отличительной особенностью позвоночника ребенка первого года жизни является практическое отсутствие изгибов. Они формируются постепенно (рис. 4), по мере роста туловища и реализации антигравитационных реакций (сидение, стояние, прямохождение), и призваны обеспечить биомеханически наиболее эффективные режимы как при статической, так и при динамической нагрузке. Первой образуется шейная кривизна (выпуклостью вперед), когда у ребенка появляется возможность удерживать в вертикальном положении голову. К концу первого года жизни формируется поясничная кривизна (также выпуклостью вперед), необходимая для реализации позы стояния и акта прямохождения. Грудная кривизна (выпуклостью назад) формируется позже. Позвоночник ребенка этого возраста еще очень эластичен, и в лежачем положении его изгибы сглаживаются. Недостаток двигательной активности в этом возрасте отрицательно сказывается на развитии нормальной кривизны позвоночного столба.

Рис. 4. Формирование изгибов позвоночника в онтогенезе ребенка

Следует подчеркнуть, что формирование нормальной кривизны позвоночника - важнейший этап в развитии не только костного скелета, но и всех внутренних органов, так как от формы и изгибов позвоночника зависит взаимное расположение органов в грудной клетке и брюшной полости. Кроме того, позвоночник - вместилище спинного мозга, из которого проводящие нервные пути отходят ко всем полостным органам и тканям, а также к каждой скелетной мышце. Нарушения в развитии позвоночника могут иметь самые тяжелые последствия для здоровья. Именно поэтому так важна профилактика, которую следует начинать уже на первом году жизни ребенка, выполняя с ним осторожные и умеренные физические упражнения и массажируя его при соблюдении гигиенических норм и правил обращения с ребенком. Наиболее часто развивается сколиоз - боковые искривления позвоночника в шейном и грудном отделах (рис. 5), причем нередко они возникают в результате неправильного ухода за ребенком. Так, очень важно следить, чтобы ребенок спал на достаточно твердой поверхности с невысокой подушкой, в удобной и естественной позе, а также периодически ее менял - это одно из средств профилактики сколиозов шейного отдела. Сколиозы грудного отдела, а также кифоз (передне-заднее искривление грудного отдела) и лордоз (чрезмерный изгиб в поясничной области вперед) в раннем возрасте развиваются редко.

Рис. 5. Осанка:

а - нормальная; б - выпрямленная; в - кифотическая; г - лордотическая; д - сутуловатая; е - сколиотическая

Рост позвоночника наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. При этом сначала все отделы позвоночника растут относительно равномерно, а начиная с 1,5 лет рост верхних отделов - шейного и верхнегрудного - замедляется, и увеличение длины происходит в большей мере за счет поясничного отдела. Таким образом, в динамике роста позвоночного столба также отмечается выраженный градиент темпов развития - «от головы к хвосту». Следующий этап ускорения роста позвоночника - период «полуростового» скачка. Последнее вытягивание позвоночника происходит на начальных этапах полового созревания, после чего рост позвонков замедляется.

Окостенение позвонков продолжается в течение всего детского возраста, причем до 14 лет окостеневают только их средние части. Завершается окостенение позвонков только к 21-23 годам. Изгибы позвоночника, начавшие формироваться на 1 -м году жизни, полностью формируются в возрасте 12-14 лет, т. е. на начальных стадиях полового созревания.

Грудная клетка. Грудной отдел позвоночника, 12 пар ребер и грудина составляют грудную клетку, в которой под этой надеж ной защитой размещены сердце, легкие и другие жизненно важные органы. Движения ребер под воздействием межреберных мышц обеспечивают акт дыхания. Вот почему форма и размер грудной клетки имеют важнейшее значение для осуществления физиологических процессов.

У новорожденного грудная клетка имеет коническую форму, причем ее размер от грудины до позвоночника больше, чем поперечный. У взрослого человека - наоборот.

По мере роста ребенка форма грудной клетки меняется. Уменьшается угол, под которым ребра соединены с позвоночником. Уже к концу 1-го года жизни это обеспечивает значительное увеличение амплитуды дыхательных движений грудной клетки, что делает дыхание более глубоким и эффективным и позволяет снизить его темп. Коническая форма грудной клетки после 3-4 лет сменяется на цилиндрическую, а к 6 годам пропорции грудной клетки становятся похожими на пропорции взрослого человека. Это в еще большей степени позволяет увеличить эффективность дыхательных движений, особенно при физической нагрузке. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого.

Форма грудной клетки после 12-13 лет тесно связана с телосложением. Представители долихоморфных (вытянутых в длину) типов имеют удлиненную, цилиндрическую грудную клетку с острым эпигастральным углом (угол между двумя нижними ребрами в точке их сращения с грудиной). У представителей брахиморфных (с преобладанием ширины) типов грудная клетка становится бочкообразной, короткой, с тупым эпигастральным углом. У промежуточного мезоморфного типа эпигастральный угол бывает прямым.

Скелет верхних конечностей. Пояс верхних конечностей состоит из двух лопаток и двух ключиц. Они образуют жесткий каркас, формирующий верхнюю границу туловища. К лопаткам подвижно прикреплены кости свободных конечностей (правой и левой), которые включают плечевую кость, предплечье (лучевая и локтевая кости) и кисть (мелкие кости запястья, 5 длинных пястных костей и кости пальцев).

Окостенение свободных конечностей продолжается до 18-20 лет, причем ранее всего окостеневают ключицы (практически еще внутриутробно), затем - лопатки и последними - кости кисти. Именно эти мелкие кости служат объектом рентгенографического исследования при определении «костного возраста». На рентгенограмме эти мелкие косточки у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми только к 7 годам. К 10-12 годам выявляются половые различия, которые заключаются в более быстром окостенении у девочек по сравнению с мальчиками (разница составляет примерно 1 год). Окостенение фаланг пальцев завершается в основном к 11 годам, а запястья - в 12 лет, хотя отдельные зоны продолжают оставаться не окостеневшими до 20-24 лет.

Скелет нижних конечностей. Пояс нижних конечностей включает таз и свободные нижние конечности. Таз состоит из крестца (нижний отдел позвоночника) и неподвижно соединенных с ним двух тазовых костей. У детей каждая тазовая кость состоит из трех самостоятельных костей: подвздошной, лобковой и седалищной. Их сращение и окостенение начинается с 5-6 лет, а завершается к 17-18 годам. Крестец у детей также еще состоит из несросшихся позвонков, которые соединяются в единую кость в подростковом возрасте. В этом возрасте важно следить за походкой, качеством и удобством обуви, а также остерегаться резких ударов, способных причинить вред позвоночнику. Неправильное сращение или деформация костей таза может оказать неблагоприятное влияние на здоровье в дальнейшем. В частности, для девочек очень важны форма и размер выхода из малого таза, которая влияет на прохождение плода при родах. Половые различия в строении таза начинают проявляться в возрасте 9 лет.

К тазовым костям прикреплены бедренные кости свободных нижних конечностей. Ниже расположены пары костей голени - большеберцовые и малоберцовые, а затем кости стопы: предплюсна, плюсна, фаланги пальцев. Стопа образует свод, опирающийся на пяточную кость. Свод стопы - исключительная привилегия человека, связанная с прямохождением. Свод действует как рессора, смягчая удары и толчки при ходьбе и беге, а также распределяя тяжесть при переноске грузов. Сводчатость стопы формируется только после 1 года, когда ребенок начинает ходить. Уплощение свода стопы - плоскостопие (рис. 6) - одно из частых нарушений осанки, с которым необходимо бороться.

Рис. 6. Форма стопы: а - нормальная; б - плоская; в - различные степени плоскостопия

Порядок и сроки окостенения свободных нижних конечностей в целом повторяют закономерности, характерные для верхних.

Закладка скелета происходит на 3-й неделе эмбрионального развития: первоначально как соединительнотканное образование, а в середине 2-го месяца развития происходит замещение ее хрящевой, после чего начинается постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Окостенение скелета не завершается к моменту рождения, поэтому у новорожденного ребенка в скелете содержится много хрящевой ткани.

Сама костная ткань значительно отличается по химическому составу от ткани взрослого человека. В ней содержится много органических веществ, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий.

Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-24 годам. При этом прекращается рост костей в длину, а их хрящевые части заменяются костной тканью. Развитие скелета у женщин заканчивается к 18-21 году.

Позвоночный столб. Рост позвоночного столба наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. В течение первых полутора лет жизни рост различных отделов позвоночника относительно равномерен. Начиная с 1,5 до 3 лет замедляется рост шейных и верхнегрудных позвонков и быстрее начинает увеличиваться рост поясничного отдела, что характерно для всего периода роста позвоночника. Усиление темпов роста позвоночника отмечается в 7-9 лет и в период полового созревания, после завершения которого прибавка в росте позвоночника очень невелика.

Структура тканей позвоночного столба существенно изменяется с возрастом. Окостенение, начинающееся еще во внутриутробном периоде, продолжается в течение всего детского возраста. До 14 лет окостеневают только средние части позвонков. В период полового созревания появляются новые точки окостенения в виде пластинок, которые сливаются с телом позвонка после 20 лет. Процесс окостенения отдельных позвонков завершается с окончанием ростовых процессов – к 21-23 годам.

Кривизна позвоночника формируется в процессе индивидуального развития ребенка. В самом раннем возрасте, когда ребенок начинает держать голову, появляется шейный изгиб, направленный выпуклостью вперед (лордоз). К 6 месяцам, когда ребенок начинает сидеть, образуется грудной изгиб с выпуклостью назад (кифоз). Когда ребенок начинает стоять и ходить, образуется поясничный лордоз.

К году имеются уже все изгибы позвоночника. Но образовавшиеся изгибы не фиксированы и исчезают при расслаблении мускулатуры. К 7 годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже – в 12-14 лет. Нарушения кривизны позвоночного столба, которые могут возникнуть в результате неправильной посадки ребенка за столом и партой, приводят к неблагоприятным последствиям в его здоровье.

Грудная клетка. Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. В грудном возрасте она как бы сжата с боков, ее переднезадний размер больше поперечного (коническая форма). У взрослого же преобладает поперечный размер. На протяжении первого года жизни постепенно уменьшается угол ребер по отношению к позвоночнику. Соответственно изменению грудной клетки увеличивается объем легких. Изменение положения ребер способствует увеличению движений грудной клетки и позволяет эффективнее осуществлять дыхательные движения. Коническая форма грудной клетки сохраняется до 3-4 лет. К 6 годам устанавливаются свойственные взрослому относительные величины верхней и нижней части грудной клетки, резко увеличивается наклон ребер. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого. На форму грудной клетки влияют физические упражнения и посадка.

Скелет конечностей. Ключицы относятся к стабильным костям, мало изменяющимся в онтогенезе. Лопатки окостеневают в постнатальном онтогенезе после 16-18 лет. Окостенение свободных конечностей начинается с раннего детства и заканчивается в 18-20 лет, а иногда и позже.

Кости запястья у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми к 7 годам. С 10-12 лет появляются половые отличия процессов окостенения. У мальчиков они опаздывают на 1 год. Окостенение фаланг пальцев завершается к 11 годам, а запястья в 12 лет. Умеренные и доступные движения способствуют развитию кисти. Игра на музыкальных инструментах с раннего возраста задерживает процесс окостенения фаланг пальцев, что приводит к их удлинению («пальцы музыканта»).

У новорожденного каждая тазовая кость состоит из трех костей (подвздошной, лобковой и седалищной), сращение которых начинается с 5-6 лет и завершается к 17-18 годам. В подростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость – крестец. После 9 лет отмечаются различия в форме таза у мальчиков и девочек: у мальчиков таз более высокий и узкий, чем у девочек.

Стопа человека образует свод, который опирается на пяточную кость и на передние концы костей плюсны. Свод действует как пружина, смягчая толчки тела при ходьбе. У новорожденного ребенка сводчатость стопы не выражена, она формируется позже, когда ребенок начинает ходить.

Череп. У новорожденного черепные кости соединены друг с другом мягкой соединительнотканной перепонкой. Это – роднички. Роднички располагаются по углам обеих теменных костей; различают непарные лобный и затылочный и парные передние боковые и задние боковые роднички. Благодаря родничкам кости крыши черепа могут заходить своими краями друг на друга. Это имеет большое значение при прохождении головки плода по родовым путям. Малые роднички зарастают к 2-3 месяцам, а наибольший – лобный – легко прощупывается и зарастает лишь к полутора годам. У детей в раннем возрасте мозговая часть черепа более развита, чем лицевая. Наиболее сильно кости черепа растут в течение первого года жизни. С возрастом, особенно с 13-14 лет, лицевой отдел растет более энергично и начинает преобладать над мозговым. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше лицевого, а у взрослого в 2-2,5 раза.

Рост головы наблюдается на всех этапах развития ребенка, наиболее интенсивно он происходит в период полового созревания. С возрастом существенно изменяется соотношение между высотой головы и ростом. Это соотношение используется как один из нормативных показателей, характеризующих возраст ребенка.

У плода костная система развивается позже других систем. Большая часть скелета новорожденного состоит из хрящевой ткани (позвоночник, запястья и др.); кости его также напоминают хрящ. Костная ткань грудного ребенка имеет особое волокнистое строение; она богата кровеносными сосудами и водой, содержит малое количество минеральных солей. Вследствие этого кости мягки, эластичны, они легко приобретают неправильную форму под влиянием давящей одежды, узкой обуви, при неправильном положении на руках и т.д. К 2-3 годам происходит частичное замещение волокнистой ткани костной тканью с пластинчатой структурой. К 12 годам кости ребенка имеют то же строение как у взрослого.

Голова . У грудного ребенка голова относительно велика. Она составляет ¼ длины его тела, у взрослого же - 1/7-1/8. Лицевая часть черепа мала; в периоде новорожденное имеется расхождение между отдельными костями черепа (швы). Окончательное сращение костей черепа - затылочной, теменных, височных и лобной - происходит к 3-4 годам.

На месте схождения двух теменных и лобной костей находится участок, лишенный костной ткани. Он имеет форму ромба и затянут соединительнотканной перепонкой. Это так называемый большой родничок. Величина его у детей может быть различной. Измерять большой родничок нужно поперек, так как при измерении по 95 диагонали трудно определить место, где угол родничка переходит в шов.

Если от заднего угла большого родничка провести линию вдоль шва между теменными костями, то на месте схождения их с затылочной костью можно прощупать малый родничок, имеющий форму треугольника. Постепенно происходит процесс окостенения - малый родничок зарастает в возрасте около 3 месяцев, а большой - к 12-15 месяцам.

Своевременное заращение родничков и процесс окостенения во всем скелете зависят от правильности питания ребенка, пользования воздухом и светом. Процесс заращения родничка, который происходит на наших глазах, позволяет судить в известной мере о течении процессов окостенения у ребенка.

Два боковых родничка у нижних углов теменных костей зарастают еще во внутриутробном периоде; они бывают открыты лишь у недоношенных детей.

Самый значительный рост черепа наблюдается в течение первого года жизни; до 4 лет он идет довольно интенсивно, в дальнейшем же сильно замедляется.

Позвоночник . У новорожденного позвоночник состоит из хрящевой ткани. В норме позвоночник новорожденного ребенка почти прямой и не имеет изгибов; они появляются постепенно с возрастом по мере развития у ребенка статических и двигательных функций.

Когда ребенок начинает держать голову, появляется шейная кривизна, обращенная выпуклостью вперед (лордоз); на 6-7-м месяце, когда ребенок начинает, сидеть, появляется изгиб в грудной части позвоночника выпуклостью назад (кифоз); при ходьбе образуется поясничная кривизна выпуклостью вперед.

Первоначально эти изгибы позвоночника сглаживаются в лежачем положении. При неблагоприятных условиях воспитания ребенка у него могут появиться ненормальные искривления позвоночника в виде усиления естественной кривизны или боковых искривлений.

Грудная клетка . У ребенка грудная клетка имеет форму усеченного конуса или бочкообразную с приподнятыми ребрами. Ребра у новорожденного и грудного ребенка имеют горизонтальное направление, почти под прямым углом к позвоночнику. Это приподнятое горизонтальное положение ребер ограничивает подвижность (экскурсию) грудной клетки, которая вследствие этого неспособна сильно расширяться при вдохе. Малая экскурсия грудной клетки ограничивает возможность расправления легких и обусловливает поверхностное дыхание.

Когда ребенок начинает ходить, форма грудной клетки у него постепенно изменяется - ребра опускаются и форма грудной клетки постепенно приближается к форме ее у взрослого. Окончательное формирование грудной клетки заканчивается к 12-13 годам. В этом возрасте грудная клетка ребенка отличается от грудной клетки взрослого только размерами.

Кости таза и конечностей . Форма таза у новорожденных одинакова у мальчиков и девочек. Половые различия выявляются в пубертатном периоде.

Процесс роста длинных костей очень сложный и продолжительный; окостенение длится несколько лет. Формирование скелета еще не вполне заканчивается даже в школьном возрасте.

В том случае, когда пища ребенка бедна минеральными солями и витаминами, ребенок находится в негигиенических условиях - в тесном помещении, где мало солнечного света и свежего воздуха, развитие и окостенение скелета нарушаются. При этом вследствие обеднения костной ткани солями извести в растущих частях костей замедляется или совсем прекращается процесс обызвествления вновь образующейся костной ткани. При росте кости вместо костной ткани появляется необызвествленная, так называемая остеоидная ткань. Кости не приобретают нормальной твердости, они мягки, податливы и легко деформируются.

Постоянное укладывание ребенка на спину приводит к уплощению затылка. Если же ребенка укладывают все время на одну сторону, у него образуется асимметрия головы с уплощением соответствующей стороны. Тугое пеленание или завязки, приходящиеся на грудную клетку, препятствуют нормальному расширению ее при дыхании, вызывая вдавление одних частей грудной клетки и выпячивание других. При раннем усаживании ребенка у него также деформируется грудная клетка и позвоночник; неправильное положение на руках вызывает перекашивание в плечевом поясе и т.д. Не подходящие по размерам мебель или школьные парты, неправильное ношение тяжестей также неблагоприятно сказываются на формировании скелета. Неумелый или небрежный уход за ребенком может быть причиной различных деформаций костного скелета, которые нередко остаются на всю жизнь, иногда даже в виде уродств.

Детей интересует, как устроен мир и всё в нем. Их любознательность не делает исключения и для человека. Им интересно, как человек устроен, как он видит и слышит, бегает и прыгает. О скелете человека, который не увидишь, как кожу или глаза, невооруженным взглядом, современные дети узнают из мультиков и комиксов. Это делает скелет в глазах ребенка ещё более интересным.

Но скелет человека с названием костей и мышц в мультфильмах и комиксах не встретишь, а запоминать их понемногу детям не помешает.

Знание о том, как сложно и увлекательно устроен человеческий организм, пробудит в ребенке интерес к биологии, медицине, подтолкнет более осознанно подходить к своему здоровью и здоровью окружающих. Наконец, эти знания пригодятся ему и в школе, где уже в начальных классах знакомятся со строением человека.

Скелет и мышцы – это тот каркас, который определяет форму человека, защищает его внутренние органы и позволяет двигаться. Если бы не скелет, то человек был бы как бесформенная медуза. Мышцы крепятся к скелету и обеспечивают любое наше движение – от взмаха ресниц до поднятия тяжестей.

Кости состоят из органических и неорганических веществ, первые из которых обеспечивают им гибкость, а вторые прочность. Благодаря этому кости необыкновенно упруги и крепки. Добавляет им крепости и одновременно гибкости сложное строение. Любая кость состоит из нескольких слоев.

• Внешний составляет прочная костная ткань.
• Следующий соединительный слой, покрывающий кость снаружи.
• Рыхлая соединительная ткань, в которой заключены кровеносные сосуды.
• На концах находится хрящевая ткань, за счет которой и происходит рост костей.
• Ещё один слой – нервные окончания, по которым передаются сигналы от мозга и обратно.

Внутри костяной трубки заключен костный мозг, который также бывает двух видов. Красный участвует в кроветворении и костеобразовании. Он насыщен сосудами и нервами. Желтый отвечает за рост и крепость костей. Мы видим, что скелет ко всему прочему способствует обновлению крови. Именно здесь рождаются кровяные клетки. Если из-за болезни он перестает выполнять эту задачу, организм умирает.

В организации скелета выделяют несколько групп костей. Одна из них это основная несущая конструкция нашего тела, которая включает позвоночник, кости головы и шеи, грудная клетка и ребра. Вместе они образуют осевой скелет. Вторая часть называется добавочным скелетом и в неё входят косточки, образующие наши руки и ноги, и группы костей, которые обеспечивают их связь с осевым скелетом.

Строение скелета

К костям головы относятся череп и кости среднего уха. Череп вмещает и защищает мозг. Он состоит из двух отделов: мозгового и лицевого. Первый из которых включает восемь костей. В лицевом отделе их пятнадцать.

Кости туловища

В эту часть скелета входит грудная клетка и позвоночник, начиная с шеи. Мы объединяем их, так как они тесно связаны и буквально (грудная клетка крепится к позвоночнику), и по месту нахождения, и по задачам, которые решают. Это одни из самых больших костей человека. Их функция обеспечить защиту сердца, легких и т.п. Среди них выделяют позвоночный столб и грудную клетку.

Позвоночный столб

Позвоночник человека это основная опора всего тела, его главная ось. Именно он обеспечивает наше прямохождение. Благодаря спинному мозгу обеспечивается связь между верхними и нижними частями тела. В нем выделяют пять отделов, состоящих из 32-34 позвонков. Называются они по своему местоположению – шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый.

Грудная клетка

Грудная клетка действительно похожа на клетку, где 12 пар рёбер играют роль решетки за которой прячется сердце, лёгкие, жизненно важные органы. Замыкает её плоская широкая кость, которая называется грудина. Всего к грудной клетке относятся 37 костей.

Кости верхней конечности

Так ученые и врачи называют наши руки. Объяснять, как много для человека значит возможность выполнять ими и поднятие тяжестей, и вышивание крестиком, думаю не нужно. Но задумайтесь, насколько разные задачи призваны они решать. Этим и объясняется их довольно сложная структура. К костям верхней конечности (ВК) относятся пояс ВК и свободная часть ВК.

Пояс включает в себя лопатку и ключицу, соединенных шаровым суставом с плечевой костью. Здесь же присоединяются мышцы. В свободной части верхней конечности выделяют три отдела – плечо (плечевая кость), предплечье (лучевая и локтевая кости) и кисть. Больше всего косточек именно в этой зоне руки – двадцать семь, они заметно меньше, чем кости предплечья, и отличаются от них по форме.

Тазовый пояс

Этот пояс обеспечивает соединение позвоночника и нижних конечностей, а также вмещает и защищает органы пищеварительной, мочевыделительной и половой систем. Таз состоит из трех сросшихся костей.

Кости нижней конечности

Скелет ноги напоминает строение руки. Они принципиально устроены одинаково, отличаясь величиной и некоторыми другими деталями. Так как именно ноги несут главную тяжесть нашего тела при движении, то они мощнее и крепче, чем кости руки.

Какие бывают формы костей

В зависимости от своих функций в организме человека кости различаются между собой по форме. Выделяют четыре вида форм костей:

1. Широкие или плоские (например, у черепа);
2. Длинные или трубчатые (в основном, в конечностях);
3. Короткие, такие, как косточки запястья;
4. Несимметричные, имеющие составную форму. Это тазовые кости, позвонки и др.

Мышцы головы и лица

Раньше строение человека, его скелета и перечень мышц могли знать лишь специалисты. Сегодня любой, кому интересна эта тема, могут найти в Интернете подробный анатомический атлас, где приведено подробное описание движений нашего тела и всех его частей, обеспечивающих это. Важнейшую роль в обеспечении движений играют мышцы, органы состоящие из особой эластичной ткани, способной

сокращаться под воздействием нервных импульсов. В теле человека более 640 самых разнообразных мышц. Среди них выделяют различные виды по разным параметрам:

• По функциям, которые они обеспечивают;
• По направлению волокон, из которых они состоят;
• По форме;
• По отношению к суставам.

Разобраться во всем этом не так-то просто, поэтому посмотрим на мышцы в зависимости от того, где на нашем теле они находятся.

Когда мы говорим о движении, то в первую очередь представляем, как работают наши руки и ноги. Между тем мышцы головы и лица тоже напряженно работают, обеспечивая дыхание, мимику, речь, наше питание. Самые сильные мышцы на нашем теле – жевательные.

Мимические мышцы и мышцы глаза, в отличии от всех прочих, не прикреплены к костям. Это позволяет им быть особенно чувствительными и гарантирующими осуществление даже микродвижений. Благодаря этому мы можем передать и радость, и грусть, малейшее изменение эмоций.

Мышцы шеи

Эта группа мышц позволяют нам обернуться, поклониться, проглотить что-либо и заговорить, даже дышать.

Мышцы туловища

Мышцы сухожилиями крепятся к костям и решают разные задачи. – обеспечивают подвижность и возможность сохранять равновесие, фиксируют суставы. По своим функциям и способам действия выделяют те, что синхронно сокращаются при работе или синергисты, и мышцы выполняющие противоположные действия (антогонисты). Чаще всего действия происходят благодаря тому, что одновременно сокращаются одни и расслабляются другие мышцы.

К мышцам туловища относятся поверхностные и глубокие мышцы спины и груди, косые, прямые и пр. мышцы живота.

Мышцы таза

Эти мышцы начинаются на костях таза и позвоночника, прикреплены к верхнему краю бедра и окружают тазобедренный сустав. Среди них выделяют две группы: внутреннюю и наружную.

Мышцы верхних конечностей

Среди этой группы мышц выделяются те же части, что и в костях руки:

1. Мышцы пояса ВК;
2. Плеча;
3. Предплечья, обеспечивающие сгибание и разгибание предплечья, кисти и каждого пальца.

Мышцы нижних конечностей

Благодаря этим мышцам человек ходит и бегает, плавает или прыгает. Для того чтобы обеспечить такие разные действия требуется ни одна группа различных мышц. К ним относятся мышцы бедра, голени и ступни. Это довольно сложная система, включающая мышцы, разные по форме, направлению волокон, по отношению к суставам и прочему, взаимно дополняющие друг друга.

Анатомия мышц Физиология мышц Как работают мышцы

Закладка скелета происходит на 3-й неделе эмбрионального развития: первоначально как соединительнотканное образование, а в середине 2-го месяца развития происходит замещение ее хрящевой, после чего начинается постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Окостенение скелета не завершается к моменту рождения, поэтому у новорожденного ребенка в скелете содержится много хрящевой ткани.

Сама костная ткань значительно отличается по химическому составу от ткани взрослого человека. В ней содержится много органических веществ, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий.

Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-24 годам. При этом прекращается рост костей в длину, а их хрящевые части заменяются костной тканью. Развитие скелета у женщин заканчивается к 18-21 году.

Позвоночный столб. Рост позвоночного столба наиболее интенсивно происходит в первые 2 года жизни. В течение первых полутора лет жизни рост различных отделов позвоночника относительно равномерен. Начиная с 1,5 до 3 лет замедляется рост шейных и верхнегрудных позвонков и быстрее начинает увеличиваться рост поясничного отдела, что характерно для всего периода роста позвоночника. Усиление темпов роста позвоночника отмечается в 7-9 лет и в период полового созревания, после завершения которого прибавка в росте позвоночника очень невелика.

Структура тканей позвоночного столба существенно изменяется с возрастом. Окостенение, начинающееся еще во внутриутробном периоде, продолжается в течение всего детского возраста. До 14 лет окостеневают только средние части позвонков. В период полового созревания появляются новые точки окостенения в виде пластинок, которые сливаются с телом позвонка после 20 лет. Процесс окостенения отдельных позвонков завершается с окончанием ростовых процессов – к 21-23 годам.

Кривизна позвоночника формируется в процессе индивидуального развития ребенка. В самом раннем возрасте, когда ребенок начинает держать голову, появляется шейный изгиб, направленный выпуклостью вперед (лордоз). К 6 месяцам, когда ребенок начинает сидеть, образуется грудной изгиб с выпуклостью назад (кифоз). Когда ребенок начинает стоять и ходить, образуется поясничный лордоз.

К году имеются уже все изгибы позвоночника. Но образовавшиеся изгибы не фиксированы и исчезают при расслаблении мускулатуры. К 7 годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже – в 12-14 лет. Нарушения кривизны позвоночного столба, которые могут возникнуть в результате неправильной посадки ребенка за столом и партой, приводят к неблагоприятным последствиям в его здоровье.

Грудная клетка. Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. В грудном возрасте она как бы сжата с боков, ее переднезадний размер больше поперечного (коническая форма). У взрослого же преобладает поперечный размер. На протяжении первого года жизни постепенно уменьшается угол ребер по отношению к позвоночнику. Соответственно изменению грудной клетки увеличивается объем легких. Изменение положения ребер способствует увеличению движений грудной клетки и позволяет эффективнее осуществлять дыхательные движения. Коническая форма грудной клетки сохраняется до 3-4 лет. К 6 годам устанавливаются свойственные взрослому относительные величины верхней и нижней части грудной клетки, резко увеличивается наклон ребер. К 12-13 годам грудная клетка приобретает ту же форму, что у взрослого. На форму грудной клетки влияют физические упражнения и посадка.

Скелет конечностей. Ключицы относятся к стабильным костям, мало изменяющимся в онтогенезе. Лопатки окостеневают в постнатальном онтогенезе после 16-18 лет. Окостенение свободных конечностей начинается с раннего детства и заканчивается в 18-20 лет, а иногда и позже.

Кости запястья у новорожденного только намечаются и становятся ясно видимыми к 7 годам. С 10-12 лет появляются половые отличия процессов окостенения. У мальчиков они опаздывают на 1 год. Окостенение фаланг пальцев завершается к 11 годам, а запястья в 12 лет. Умеренные и доступные движения способствуют развитию кисти. Игра на музыкальных инструментах с раннего возраста задерживает процесс окостенения фаланг пальцев, что приводит к их удлинению («пальцы музыканта»).

У новорожденного каждая тазовая кость состоит из трех костей (подвздошной, лобковой и седалищной), сращение которых начинается с 5-6лет и завершается к 17-18 годам. В подростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость – крестец. После 9 лет отмечаются различия в форме таза у мальчиков и девочек: у мальчиков таз более высокий и узкий, чем у девочек.

Стопа человека образует свод, который опирается на пяточную кость и на передние концы костей плюсны. Свод действует как пружина, смягчая толчки тела при ходьбе. У новорожденного ребенка сводчатость стопы не выражена, она формируется позже, когда ребенок начинает ходить.

Череп. У новорожденного черепные кости соединены друг с другом мягкой соединительнотканной перепонкой. Это – роднички. Роднички располагаются по углам обеих теменных костей; различают непарные лобный и затылочный и парные передние боковые и задние боковые роднички. Благодаря родничкам кости крыши черепа могут заходить своими краями друг на друга. Это имеет большое значение при прохождении головки плода по родовым путям. Малые роднички зарастают к 2-3 месяцам, а наибольший – лобный – легко прощупывается и зарастает лишь к полутора годам. У детей в раннем возрасте мозговая часть черепа более развита, чем лицевая. Наиболее сильно кости черепа растут в течение первого года жизни. С возрастом, особенно с 13-14 лет, лицевой отдел растет более энергично и начинает преобладать над мозговым. У новорожденного объем мозгового отдела черепа в 6 раз больше лицевого, а у взрослого в 2-2,5 раза.

Рост головы наблюдается на всех этапах развития ребенка, наиболее интенсивно он происходит в период полового созревания. С возрастом существенно изменяется соотношение между высотой головы и ростом. Это соотношение используется как один из нормативных показателей, характеризующих возраст ребенка.

Развитие мышечной системы

Развитие мускулатуры начинается на 3-й неделе. Начало почти всем поперечно-полосатым мышцам дают миотомы. У 4-х недельного эмбриона миотомы состоят из одноядерных округлых клеток, позднее – из веретенообразных клеток, миобластов. Они интенсивно размножаются и мигрируют в прилегающие области, в том числе в зачатки конечностей. В возрасте 5-ти недель в миобластах начинается синтез мышечных белков – миозина, актина и др., из которых образуются сократительные нити – миофиламенты.

На 5-10-й неделе образуются многоядерные миотрубки. В них усиливается формирование миофиламентов, а затем и миофибрилл. В дальнейшем (20 недель) миотрубки превращаются в мышечные волокна. Миофибриллы заполняют их внутреннее пространство, а ядра оттесняются под сарколемму. Сокращение регистрируется после формирования миофибрилл (5 неделя) и отчетливо проявляются на 10-15 неделях. Сокращение мышц в данный период способствует правильному формированию скелета. Двигательная активность плода проявляется либо в кратковременных толчках, либо в мощных разгибательных движениях, вовлекающих в работу все группы мышц.

Развитие мышечных волокон происходит не одновременно. У плода мышечные волокна в первую очередь образуются в языке, губах, диафрагме, межреберных и мышцах спины. В конечностях волокна развиваются позднее сначала в мышцах рук, затем ног. Таким образом, сначала формируются мышцы, которые более необходимы для выполнения важных функций.

Наиболее интенсивный рост мышц происходит в 1-2 года. Увеличение длины осуществляется благодаря точкам роста на концах волокон, примыкающих к сухожилиям. Рост мышц в толщину происходит за счет увеличения количества миофибрилл в мышечной клетке: если у новорожденного в мышечной клетке их содержится от 50 до 150, то у 7-ми летнего ребенка от 1000 до 3000. Количество клеток возрастает первые 4 месяца после рождения, а затем не изменяется. В 12-15 лет происходит очередное преобразование структуры мышц. Мышечные клетки очень плотно прилегают друг к другу, теряют округлую форму и на поперечном срезе выглядят уплощенными.

В процессе развития ребенка отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей, прежде всего, развиваются мышцы живота, позднее – жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз. В период полового созревания (12-16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, и подростки выглядят длинноногими и длиннорукими. В 15-18 лет продолжается дальнейший рост поперечника мышц. Развитие мышц продолжается до 25-30 лет. Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мышцы взрослого человека.

Мышечный тонус. В период новорожденности и в первые месяцы жизни детей тонус скелетных мышц повышен. Это связано с повышенной возбудимостью красного ядра среднего мозга. По мере усиления влияний, поступающих из структур головного мозга по пирамидной системе и регулирующих функциональную активность спинного мозга, тонус мышц снижается. Снижение тонуса отмечается во втором полугодии жизни ребенка, что является необходимой предпосылкой для развития ходьбы. Тонус мышц играет важную роль в осуществлении координации движений.

Сила мышц . Увеличение мышечной массы и структурные преобразования мышечных волокон с возрастом приводят к увеличению мышечной силы. В дошкольном возрасте сила мышц незначительна. После 4-5 лет увеличивается сила отдельных мышечных групп. Школьники 7-11 лет обладают еще сравнительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста более приспособлены к кратковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подростковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13-14 лет, у девочек раньше – с 10-12 лет, что, возможно, связано с более ранним наступлением у девочек полового созревания. В 13-14 лет четко проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. Поэтому в занятиях с девочками-подростками и девушками следует особенно строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений. С 18 лет рост силы замедляется и к 25-26 годам заканчивается. Установлено, что скорость восстановления мышечной силы у подростков и взрослых почти одинакова: у 14-летних – 97,5%, у 16-летних и у взрослых – 98,9% от исходных величин.

Развитие силы разных мышечных групп происходит неравномерно. Сила мышц, осуществляющих разгибание туловища, достигает максимума в 16 лет. Максимум силы разгибателей и сгибателей верхних и нижних конечностей отмечается в 20-30 лет.

Быстрота, точность движений и выносливость. Быстрота движения характеризуется как скоростью однократного движения, так и частотой повторяющихся движений. Скорость однократных движений увеличивается в младшем школьном возрасте, приближаясь в 13-14 лет к уровню взрослого. К 16-17 годам темп увеличения этого показателя несколько снижается. К 20-30 годам скорость однократного движения достигает наибольшей величины. Это связано с увеличением скорости проведения сигнала в нервной системе и скорости протекания процесса передачи возбуждения в нервно-мышечном синапсе.

С возрастом увеличивается максимальная частота повторяющихся движений. Наиболее интенсивный рост этого показателя происходит в младшем школьном возрасте. В период от 7 до 9 лет средний ежегодный прирост составляет 0,3-0,6 движений в секунду. В 10-11 лет темп прироста снижается до 0,1-0,2 движения в секунду и вновь увеличивается (до 0,3-0,4 движения в секунду) в 12-13 лет. Частота движений в единицу времени у мальчиков достигает высоких показателей в 15 лет, после чего ежегодный прирост снижается. У девочек максимальных значений этот показатель достигает в 14 лет и далее не изменяется. Увеличение с возрастом максимальной частоты движений объясняется нарастающей подвижностью нервных процессов, обеспечивающей более быстрый переход мышц-антагонистов из состояния возбуждения в состояние торможения и обратно.

Точность воспроизведения движений также существенно изменяется с возрастом. Дошкольники 4-5 лет не могут совершать тонкие точные движения, воспроизводящие заданную программу. В младшем школьном возрасте возможность точного воспроизведения движений по заданной программе существенно возрастает. С 9-10 лет организация точных движений происходит по типу взрослого. В совершенствовании этого двигательного качества существенную роль играет формирование центральных механизмов организации произвольных движений, связанных с деятельностью высших отделов ЦНС.

В течение длительного периода онтогенеза формируется и выносливость (способность человека к продолжительному выполнению того или иного вида умственной или физической деятельности без снижения их эффективности). Выносливость к динамической работе еще очень невелика в 7-11 лет. С 11-12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. Хорошим средством развития выносливости являются ходьба, медленный бег, передвижение на лыжах. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50-70%, а к 16 годам – около 80% выносливости взрослого человека.

Выносливость к статическим усилиям особенно интенсивно увеличивается в период от 8 до17 лет. Ее наиболее значительные изменения отмечаются в младшем школьном возрасте. У 11-14-летних школьников самыми выносливыми являются икроножные мышцы. В целом выносливость к 17-19 годам составляет 85% уровня взрослого, а максимальных значений она достигает к 25-30 годам.

Темпы развития многих двигательных качеств особенно высоки в младшем школьном возрасте, что, учитывая интерес детей к занятиям физкультурой и спортом, дает основание целенаправленно развивать двигательную активность в этом возрасте.