Остеология

Остеология — это раздел анатомии, изучающий строение, развитие, функции и патологии костной системы, а также отдельные кости скелета человека и животных. Термин происходит от греческих слов «ὀστέον» (кость) и «λόγος» (учение). Остеология является фундаментальной дисциплиной в медицине, ветеринарии, палеонтологии и антропологии, поскольку скелет обеспечивает опору, защиту внутренних органов, движение и минеральный обмен.

История развития остеологии

Античный период

Первые систематические описания костей скелета человека встречаются в трудах древнегреческих врачей. Гиппократ (V–IV века до н. э.) в своих работах «О суставах» и «О переломах» описал анатомию конечностей и позвоночника. Аристотель (IV век до н. э.) в трактате «О частях животных» впервые провёл сравнительное описание скелетов различных видов. Однако наиболее значительный вклад в античную остеологию внёс Клавдий Гален (II век н. э.), который, вскрывая трупы животных и человека, подробно описал кости черепа, позвоночника и конечностей, выделив около 300 костей.

Средневековье и эпоха Возрождения

В Средние века развитие остеологии в Европе замедлилось из-за запрета на вскрытие трупов. Значительные успехи были достигнуты в арабском мире: Авиценна (X–XI века) в «Каноне врачебной науки» систематизировал знания о скелете. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи (XV–XVI века) выполнил точные анатомические зарисовки костей, впервые изобразив их в различных проекциях. Андреас Везалий (XVI век) в труде «О строении человеческого тела» исправил многие ошибки Галена, описав точное количество костей (около 200) и их соединения.

Современный этап

В XVIII–XIX веках с развитием микроскопической техники началось изучение гистологического строения кости. Немецкий анатом Йозеф фон Ленхосек (XIX век) впервые описал остеоциты и остеобласты. В XX веке с внедрением рентгенографии (открытие Вильгельмом Рентгеном в 1895 году) остеология получила инструмент для прижизненного изучения скелета. Современные методы — компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, гистоморфометрия — позволяют изучать костную ткань на молекулярном уровне.

Классификация костей

По форме

В анатомии человека выделяют пять основных типов костей по форме:

• Трубчатые (длинные) — имеют удлинённую форму с диафизом (телом) и двумя эпифизами (концами). Примеры: плечевая, бедренная, кости предплечья и голени. Выполняют функцию рычагов при движении.
• Короткие (губчатые) — имеют приблизительно равные размеры по длине, ширине и толщине. Примеры: кости запястья, предплюсны. Обеспечивают прочность и подвижность.
• Плоские — состоят из двух пластинок компактного вещества с губчатым слоем между ними. Примеры: лопатка, тазовые кости, кости черепа. Защищают внутренние органы.
• Смешанные — имеют сложную форму, сочетающую элементы разных типов. Примеры: позвонки, ключица.
• Воздухоносные — содержат полости, выстланные слизистой оболочкой. Примеры: верхнечелюстная, лобная, клиновидная кости черепа. Уменьшают массу скелета.

По строению

• Компактное вещество — плотная ткань, образующая наружный слой кости. Состоит из остеонов (структурно-функциональных единиц), обеспечивающих прочность.
• Губчатое вещество — пористая ткань, расположенная внутри кости, образованная перекладинами (трабекулами). Содержит красный костный мозг.

Строение кости

Макроскопическое строение

Каждая кость (кроме суставных поверхностей) покрыта надкостницей — соединительнотканной оболочкой, содержащей кровеносные сосуды и нервы. Надкостница участвует в росте кости в толщину и регенерации при переломах. Внутри кости находится костномозговая полость, заполненная жёлтым костным мозгом (у взрослых) или красным (у детей).

Микроскопическое строение

Костная ткань состоит из трёх типов клеток:

• Остеобласты — молодые клетки, синтезирующие межклеточное вещество (коллаген, протеогликаны). После минерализации превращаются в остеоциты.
• Остеоциты — зрелые клетки, поддерживающие метаболизм костной ткани. Располагаются в лакунах.
• Остеокласты — крупные многоядерные клетки, разрушающие костную ткань (резорбция). Участвуют в ремоделировании скелета.

Межклеточное вещество состоит из органического матрикса (коллаген I типа, гликопротеины) и неорганических солей (гидроксиапатит кальция, фосфаты). Соотношение органики и неорганики меняется с возрастом: у детей больше органических веществ (кости гибкие), у пожилых — неорганических (кости хрупкие).

Развитие костей (остеогенез)

Прямой остеогенез

Характерен для плоских костей черепа и лицевого скелета. Кость формируется непосредственно из мезенхимы (соединительной ткани) без предварительной хрящевой стадии. Процесс начинается на 8-й неделе внутриутробного развития.

Непрямой остеогенез

Характерен для трубчатых костей. Вначале из мезенхимы образуется хрящевая модель будущей кости, которая затем замещается костной тканью. Процесс включает:

• Перихондральное окостенение — образование костной ткани на поверхности хряща.
• Эндохондральное окостенение — замещение хряща внутри модели.

В диафизе трубчатых костей первичная точка окостенения появляется на 8-й неделе внутриутробного развития, в эпифизах — после рождения (вторичные точки окостенения). Между диафизом и эпифизом сохраняется эпифизарная пластинка (метаэпифизарный хрящ), за счёт которой кость растёт в длину. Окостенение завершается к 20–25 годам.

Функции скелета

• Опорная — скелет служит каркасом для мягких тканей и органов.
• Защитная — кости черепа защищают головной мозг, позвоночник — спинной мозг, грудная клетка — сердце и лёгкие.
• Двигательная — кости являются рычагами, к которым прикрепляются мышцы.
• Метаболическая — кости являются депо кальция (99% всего кальция организма), фосфора, магния. Участвуют в регуляции минерального гомеостаза.
• Кроветворная — красный костный мозг, расположенный в губчатом веществе, производит эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Скелет человека

Осевой скелет

Включает череп, позвоночный столб и грудную клетку. Череп состоит из 22 костей (8 парных и 6 непарных), разделяемых на мозговой и лицевой отделы. Позвоночный столб насчитывает 33–34 позвонка: 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых (срастаются в крестец) и 4–5 копчиковых. Грудная клетка образована 12 парами рёбер и грудиной.

Добавочный скелет

Включает кости верхних и нижних конечностей. Верхняя конечность: плечевая кость, кости предплечья (лучевая и локтевая), кости запястья (8), пястные кости (5) и фаланги пальцев (14). Нижняя конечность: бедренная кость, кости голени (большеберцовая и малоберцовая), кости предплюсны (7), плюсневые кости (5) и фаланги пальцев (14). Тазовый пояс состоит из двух тазовых костей (каждая образована сращением подвздошной, седалищной и лонной костей), соединённых с крестцом.

Патологии костной системы

Остеопороз

Системное заболевание, характеризующееся снижением костной массы и нарушением микроархитектоники кости, что приводит к повышенной хрупкости. По данным Всемирной организации здравоохранения, остеопорозом страдает около 200 миллионов человек в мире. Наиболее часто поражаются позвонки, шейка бедра и лучевая кость.

Остеомаляция

Размягчение костей вследствие недостатка витамина D и нарушения минерализации. У детей проявляется как рахит. Характерны деформации скелета, боль в костях.

Остеомиелит

Гнойное воспаление костного мозга, обычно вызванное бактериальной инфекцией (чаще золотистым стафилококком). Может быть гематогенным (занос инфекции с током крови) или травматическим (после открытых переломов).

Переломы

Нарушение целостности кости. Классифицируются по механизму (травматические, патологические), по характеру (поперечные, косые, оскольчатые), по наличию раны (открытые, закрытые). Сращение переломов происходит в несколько стадий: образование гематомы, формирование фиброзно-хрящевой мозоли, минерализация и ремоделирование.

Методы исследования в остеологии

• Рентгенография — основной метод визуализации костей, позволяет оценить форму, размеры, целостность.
• Компьютерная томография — даёт трёхмерное изображение, выявляет мелкие переломы, опухоли.
• Денситометрия — измерение плотности костной ткани, используется для диагностики остеопороза.
• Гистологическое исследование — изучение микроструктуры кости под микроскопом.
• Биохимические маркёры — определение уровня кальция, фосфора, щелочной фосфатазы, остеокальцина в крови.

Интересные факты

• Скелет новорождённого содержит около 270 костей, многие из которых срастаются в процессе роста. У взрослого человека насчитывается 206–208 костей (в зависимости от индивидуальных особенностей, например, наличия сесамовидных костей).
• Самая длинная кость скелета — бедренная (до 50 см у высоких людей), самая короткая — стремечко в среднем ухе (около 3 мм).
• Кость — единственная ткань организма, способная к полной регенерации без образования рубца, при условии правильного сопоставления отломков.
• В течение жизни скелет человека полностью обновляется каждые 7–10 лет за счёт процессов ремоделирования.

Источники

• Сапин М. Р., Билич Г. Л. Анатомия человека. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019.
• Синельников Р. Д., Синельников Я. Р. Атлас анатомии человека. — М.: Медицина, 1996.
• Привес М. Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И. Анатомия человека. — М.: Медицина, 1985.
• Золотко Ю. Л. Атлас топографической анатомии человека. — М.: Медицина, 1976.
• Всемирная организация здравоохранения. Доклад о состоянии остеопороза в мире, 2020.