Строение и функции позвоночника человека
В шейном отделе насчитывается 7 позвонков (С1-С7), в грудном – 12 (Т1-Т12), в поясничном – 5(L1-L5), в крестцовом – 5 позвонков (S1-S5), сросшихся воедино.
Кроме того, существуют также от 3 до 5 маленьких позвонков в копчике.
Позвоночный столб может выполнять следующие движения:
- • сгибание и разгибание (общая амплитуда – 170-245°).
- • наклоны вправо и влево (общий размах – 165°).
- • повороты вправо и влево (около 120°).
По сути, позвонки надеты на стержень, которым является спинной мозг.
Вне зависимости от принадлежности к какому-либо определенному отделу позвоночника все позвонки имеют общее строение.
Тело позвонка напоминает по своему строению уплощенный цилиндр и образовано из достаточно мягкого (по сравнению с другими частями позвонка) губчатого вещества.
Именно тела позвонков вместе с межпозвонковыми дисками составляют позвоночный столб, несущий основную осевую нагрузку.
Тело каждого позвонка имеет свои особенности. Чем ниже находится позвонок, тем крупнее его тело. Это связано с тем, что осевая нагрузка на позвоночный столб увеличивается сверху вниз.
Дуга прикрепляется к телу позвонка сзади двумя ножками, тем самым образуя позвоночное отверстие. Из совокупности позвоночных отверстий образуется позвоночный канал, который защищает от внешних повреждений находящийся в нем спинной мозг.
На дуге находятся приспособления для движения позвонков – отростки. Остистый отросток отходит от дуги назад. По бокам справа и слева находятся два поперечных отростка. Вверх и вниз от дуги отходят по два суставных отростка.
В общей сложности от дуги каждого позвонка отходят по семь отростков.
Два позвонка, соединенные между собой двумя межпозвонковыми суставами и межпозвонковым диском, строение которого описано выше, и защищающие участок спинного мозга – сегмент, в медицине названы.
Всего существует 31 позвоночный сегмент (по количеству сегментов спинного мозга).
В постоянном движении участвуют лишь 24 сегмента, так как в позвоночном столбе насчитывается 23 межпозвонковых диска (их нет между первым и вторым позвонками шейного отдела, которые образуют шаровидный сустав; кроме того, пять позвонков сращены вместе и образуют крестец).
Поэтому вместе с головой и костями таза в движении позвоночного столба участвуют 24 позвоночных двигательных сегмента, называемых сокращенно ПДС.
Как обеспечивается движение позвоночного столба? В движении участвуют две группы мышц: мышцы спины и живота.
Мышцы живота работают при наклоне позвоночного столба вперед и поворотах вправо и влево (последнее главным образом касается нижнегрудного и поясничного отделов).
Мышцы спины делятся на поверхностные и глубокие.
Поверхностные мышцы спины находятся сверху (рис. 5). К ним относятся широчайшая мышца спины, трапецевидная мышца, ромбовидная мышца, мышца, поднимающая лопатку, и задние верхние и нижние зубчатые мышцы. Все эти мышцы участвуют в движении плечевого пояса и в незначительной степени помогают нам выпрямляться.
Под ними находятся глубокие мышцы, основные выпрямители спины, которые состоят из двух трактов – латерального и медиального (рис. 6).
Эти тракты состоят из мышц, разных по размеру. Одни мышцы длинные; они перекидываются через весь позвоночный столб, прикрепляясь к крестцу и затылочным буграм черепа. Другие мышцы короче, они перекидываются через 5-6 позвонков.
Третьи мышцы перекидываются через 3-4 позвонка. И, наконец, мышцы самого глубокого слоя прикрепляются к отросткам смежных позвонков, которые вращают позвонки относительно друг друга и наклоняют их вправо и влево. Мышцы последнего вида ярко выражены только в наиболее подвижных отделах позвоночника – шейном и поясничном.
В организме человека насчитывается до 457 мышц. Их основные параметры – сила, резкость и выносливость.
Известно, что чем длиннее мышца, тем она выносливее. Она сокращается медленнее, но способна работать дольше. Чем короче мышца, тем она сильнее, тем резче ее движения, но тем быстрее она устает. Не случайно крупные люди двигаются медленнее, а маленькие быстрее.
Если это важнейшее наблюдение перенести на мышцы спины, то самые маленькие, а значит, самые сильные и резкие мышцы – это мышцы, натянутые между соседними позвонками, которые вращают позвонки и наклоняют их вправо и влево.
Как уже говорилось, эти мышцы выражены в наиболее подвижных отделах позвоночника – шейном и поясничном.
Позвоночник и грудная клетка человека: функции
Позвоночник (лат. columna vertebralis) состоит из позвонков, позвоночных дисков и связок.
Различают пять отделов позвоночника (шейный — 7 позвонков, грудной — 12, поясничный — 5, крестцовый — 5 позвонков, сросшихся вместе, и копчиковый — чаще одна кость, образованная сращением 3-4 позвонков).
Позвонки соединены между собой межпозвоночными дисками и связками.
Каждый позвонок (шейный, грудной, поясничный) состоит из тела, дуги и отходящих от нее отростков. Между телом и дугой расположено позвоночное отверстие. Отверстия всех позвонков составляют позвоночный канал. От дуги позвонка отходят отростки: один остистый, два поперечных и четыре суставных.
Межпозвоночные диски, состоящие из прочных фиброзных колец и студенистого ядра, соединяют позвонки между собой. Такую же функцию выполняют и связки.
Три длинные связки проходят спереди, сзади тел позвонков и параллельно остистым отросткам. Короткие связки соединяют отдельные составные части тел позвонков. Позвонки крестцового отдела, недоразвитые позвонки копчикового отдела и межпозвоночные диски сращены.
Функции позвоночника человека
Позвоночник — вертикальная гибкая ось скелета, основная составная часть опорно-двигательного аппарата, являющаяся опорой для всего тела.
Он поддерживает голову, туловище, верхние и нижние конечности. Благодаря гибкости позвоночника человек способен наклоняться в разные стороны. Важной его функцией является защита спинного мозга.
Позвоночник здорового человека S-образной формы, имеет изгибы: в шейном и поясничном отделе кпереди, в грудном — кзади. Эти изгибы составляют для позвоночника амортизирующий аппарат, смягчающий толчки при ходьбе, беге и прыжках.
Функции грудной клетки человека
Грудная клетка (лат. thorax) — часть осевого скелета, которую образуют 12 грудных позвонков, 24 ребра и грудина. 24 ребра — с каждой стороны по 12, хотя встречаются 11 и 13 пар ребер.
Головка каждого ребра сочленяется с одним из 12 грудных позвонков. Первые семь пар ребер соединяются непосредственно с грудиной посредством реберных хрящей.
Следующие три пары (ложные ребра) — концы их хрящей срастаются между собой и с хрящами нижележащих ребер и образуют реберную дугу.
Последние две пары свободно заканчиваются в мышцах передней брюшной стенки.
Первое ребро и грудину соединяет негибкий хрящ, второе — седьмое ребро и грудину соединяют суставы, благодаря чему передняя стенка грудной клетки может двигаться.
Подвижное сочленение ребер с позвоночником и грудиной обеспечивает расширение груди при дыхании.
Грудная клетка защищает органы человека, расположенные в грудной полости, от внешних факторов. При вдохе расширяются легкие, и грудная клетка вздымается.
В средней части грудной полости находятся сердце, вилочковая железа, трахея, пищевод, крупные кровеносные сосуды, лимфатические узлы и нервы.
В грудной полости расположены легкие. Диафрагма отделяет ее от брюшной полости.
Функции позвоночного столба и грудной клетки человека
Позвоночный столб человека
Позвоночный столб — настоящая основа скелета, опора всего организма. Конструкция позвоночного столба позволяет ему, сохраняя гибкость и подвижность, выдерживать ту же нагрузку, которую может выдержать в 18 раз более толстый бетонный столб.
Позвоночный столб отвечает за сохранение осанки, служит опорой для тканей и органов, а также принимает участие в формировании стенок грудной полости, таза и брюшной полости.
Каждый из позвонков, составляющих позвоночный столб, имеет внутри сквозное позвоночное отверстие. В позвоночном столбе позвоночные отверстия составляют позвоночный канал, содержащий спинной мозг, который таким образом надежно защищен от внешних воздействий.
Всего в позвоночном столбе 32–34 позвонка, разделенных межпозвоночными дисками и несколько различающихся своим устройством.
В соответствии с расположением и особенностями строения в позвоночном столбе различают пять видов позвонков: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 3–5 копчиковых.
У взрослого человека крестцовые позвонки срастаются в одну кость – крестец, а копчиковые — в копчик. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором помещается спинной мозг. К отросткам позвонков прикрепляются мышцы.
Между позвонками расположены межпозвоночные диски из волокнистого хряща; они способствуют подвижности позвоночного столба. С возрастом высота дисков меняется.
Рост позвоночного столба наиболее интенсивно происходит в первые 2 года.
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 после 20 лет. Процесс окостенения отдельных позвонков завершается с окончанием ростовых процессов – к 21-23 годам.
Позднее окостенение позвоночника обуславливает его подвижность и гибкость в детском возрасте. Кривизна позвоночника, являющаяся его характерной особенностью, формируется в процессе индивидуального развития ребенка.
В самом раннем возрасте, когда ребенок начинает держать головку, 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 имеется уже все изгибы позвоночника. К 7 годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже – в 12-14 лет.
Изгибы позвоночного столба составляют специфическую особенность человека и возникли в связи с вертикальным положением тела.
Благодаря изгибам позвоночный столб пружинит. Удары и толчки при ходьбе, беге, прыжках ослабляются и затухают, что предохраняет мозг от сотрясений.
Грудная клетка человека
Грудная клетка образует костную основу грудной полости. Она защищает сердце, легкие, печень и служит местом прикрепления дыхательных мышц и мышц верхних конечностей.
Грудная клетка состоит из грудины, 12 пар ребер, соединенных сзади с позвоночным столбом.
Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. В грудном возрасте она как бы сжата с боком, ее переднезадний размер больше поперечного. У взрослого же преобладает поперечный размер.
На протяжении первого года жизни постепенно меняется форма грудной клетки, что связано с изменением положения тела и центра тяжести.
Соответственно изменению грудной клетки увеличивается объем легких. Изменение положения ребер способствует увеличению движений грудной клетки и позволяет 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. Под влиянием физических упражнений она может стать шире и объемистее. При длительной неправильной посадке, когда ребенок опирается на край стола или крышку парты, может произойти деформация грудной клетки, что нарушает развитие сердца, крупных сосудов и легких.
Форма и величина грудной клетки подвержены также значительным индивидуальным вариациям, обусловленным степенью развития мускулатуры и легких, что в свою очередь связано с образом жизни и профессией данного человека. Так как она содержит такие жизненно важные органы, как сердце и легкие, то эти вариации имеют большое значение для оценки физического развития индивидуума и диагностики внутренних заболеваний. Обычно различают три формы грудной клетки: плоскую, цилиндрическую и коническую.
У людей с хорошо развитой мускулатурой и легкими грудная клетка становится широкой, но короткой и приобретает коническую форму, т. е. нижняя ее часть шире, чем верхняя, ребра мало наклонены, angulus infrasternalis большой.
Такая грудная клетка находится как бы в состоянии вдоха, отчего ее называют инспираторной. Наоборот, у людей со слабо развитой мускулатурой и легкими грудная клетка становится узкой и длинной, приобретая плоскую форму, при которой грудная клетка сильно уплощена в переднезаднем диаметре, так что передняя стенка ее стоит почти вертикально, ребра сильно наклонены, angulus infrasternalis острый.
Грудная клетка находится как бы в состоянии выдоха, отчего ее называют экспираторной.
Цилиндрическая форма занимает промежуточное положение между двумя описанными. У женщин грудная клетка короче и уже в нижнем отделе, чем у мужчин, и более округла.
Социальные факторы на форме грудной клетки сказываются в том, что, например, в некоторых развивающихся странах у детей эксплуатируемых слоев населения, живущих в темных жилищах, при недостатке питания и солнечной радиации развивается рахит («английская болезнь»), при котором грудная клетка приобретает форму «куриной груди»: преобладает переднезадний размер, и грудина ненормально выступает вперед, как у кур.
В дореволюционной России у сапожников, которые всю жизнь сидели на низком табурете в согнутом положении и использовали свою грудь в качестве опоры для каблука при заколачивании гвоздей в подошву, на передней стенке грудной клетки появлялось углубление, и она становилась впалой (воронкообразная грудь сапожников).
У детей с длинной и плоской грудью вследствие слабого развития мускулатуры при неправильном сидении на парте грудная клетка находится как бы в спавшемся состоянии, что отражается на деятельности сердца и легких. Во избежание заболеваний детей нужна физкультура.
Движения грудной клетки человека
Дыхательные движения состоят в попеременном поднятии и опускании ребер, вместе с которыми движется и грудина. При вдыхании происходит вращение задних концов ребер вокруг упомянутой при описании соединений ребер оси, причем передние их концы приподнимаются так, что грудная клетка расширяется в переднезаднем размере.
Благодаря же косому направлению оси вращения происходит одновременно и раздвигание ребер в стороны, вследствие чего увеличивается и поперечный размер грудной клетки. При поднятии ребер угловые изгибы хрящей выпрямляются, происходят движения в суставах между ними и грудиной, а затем и сами хрящи растягиваются и скручиваются. По окончании вдоха, вызываемого мышечным актом, ребра опускаются, и тогда наступает выдох.