Пневматизация костей

Пневматизация костей — это процесс образования и наличия в костях воздухоносных полостей, выстланных слизистой оболочкой и заполненных воздухом. Данное явление характерно для костей черепа человека и многих позвоночных животных. Пневматизированные кости отличаются меньшей массой при сохранении достаточной механической прочности, а также выполняют ряд дополнительных функций, включая участие в звукообразовании, терморегуляции и защите органов чувств.

История изучения

Первые описания воздухоносных полостей в костях черепа встречаются в трудах античных врачей, однако систематическое изучение пневматизации началось в эпоху Возрождения. В XVI веке анатомы Андреас Везалий и Леонардо да Винчи зафиксировали наличие полостей в лобной и верхнечелюстной костях. В XVIII—XIX веках, с развитием анатомии и палеонтологии, было установлено, что пневматизация присуща не только человеку, но и многим ископаемым рептилиям, в частности динозаврам, а также современным птицам. В XX веке, с внедрением рентгенографии, компьютерной и магнитно-резонансной томографии, стало возможным детальное изучение вариантов строения и патологий пневматизированных костей.

Классификация пневматизированных костей

У человека пневматизация наиболее выражена в костях лицевого и мозгового черепа. Выделяют несколько основных групп:

Околоносовые пазухи (синусы)

Это наиболее крупные и клинически значимые воздухоносные полости, сообщающиеся с полостью носа. К ним относятся:

• Верхнечелюстная пазуха (гайморова пазуха) — парная, расположена в теле верхнечелюстной кости. Является самой крупной околоносовой пазухой.
• Лобная пазуха — парная, находится в чешуе лобной кости.
• Решётчатый лабиринт — образован решётчатой костью, состоит из множества мелких ячеек.
• Клиновидная пазуха — непарная, расположена в теле клиновидной кости.

Другие пневматизированные кости черепа

Помимо околоносовых пазух, воздухоносные полости могут присутствовать в:

• Височной кости — содержит ячейки сосцевидного отростка (сосцевидный отросток имеет ячеистую структуру, сообщающуюся с барабанной полостью среднего уха).
• Нёбной кости — в некоторых случаях имеет небольшие ячейки.
• Скуловой кости — редко, но может содержать воздухоносные полости.

Пневматизация у животных

У животных пневматизация костей может быть гораздо более обширной. У птиц, например, пневматизированы не только кости черепа, но и многие кости скелета (позвонки, грудина, плечевая кость), что значительно облегчает массу тела и необходимо для полёта. У некоторых ископаемых рептилий (зауроподов, тероподов) пневматизация достигала крайней степени, пронизывая позвонки и длинные кости конечностей.

Анатомия и физиология

Строение стенок

Стенки пневматизированных костей состоят из компактного и губчатого вещества, однако внутренняя полость выстлана слизистой оболочкой (мукопериостом), которая является продолжением слизистой оболочки носа или среднего уха. Эта оболочка содержит реснитчатый эпителий, бокаловидные клетки и железы, вырабатывающие слизь. Через естественные соустья (отверстия) полости сообщаются с носовой полостью (для околоносовых пазух) или с барабанной полостью (для ячеек сосцевидного отростка).

Функции

Основные функции пневматизации костей включают:

• Облегчение массы черепа — воздушные полости уменьшают вес костей, что снижает нагрузку на шейный отдел позвоночника.
• Участие в звукообразовании — околоносовые пазухи выступают в роли резонаторов, придающих голосу индивидуальный тембр.
• Терморегуляция — воздух в пазухах может нагреваться или охлаждаться, влияя на температуру мозга и глазниц.
• Защита — полости выполняют роль амортизаторов при ударах, снижая риск повреждения головного мозга и органов чувств.
• Увлажнение и очистка воздуха — слизь, вырабатываемая в пазухах, увлажняет вдыхаемый воздух и задерживает частицы пыли.

Развитие и возрастные особенности

Пневматизация костей черепа начинается внутриутробно, но окончательное формирование полостей происходит в постнатальном периоде. У новорождённого околоносовые пазухи практически отсутствуют или представлены небольшими углублениями. Наиболее активно пневматизация протекает в детском и подростковом возрасте, достигая максимального развития к 20–25 годам. С возрастом, особенно после 50–60 лет, может наблюдаться обратное развитие (атрофия) слизистой оболочки и расширение полостей (пневматизация может усиливаться, но иногда происходит и склерозирование костной ткани).

Клиническое значение

Пневматизация костей имеет важное клиническое значение, так как является основой для развития ряда заболеваний и состояний.

Воспалительные заболевания

Наиболее распространённой патологией является синусит — воспаление слизистой оболочки околоносовых пазух. При нарушении оттока слизи через соустья (например, при отёке слизистой носа) в пазухах может развиться инфекция, приводящая к гнойному процессу. Различают гайморит (воспаление верхнечелюстной пазухи), фронтит (лобной пазухи), этмоидит (решётчатого лабиринта) и сфеноидит (клиновидной пазухи). Воспаление ячеек сосцевидного отростка называется мастоидит и часто является осложнением отита.

Травмы

Переломы стенок пневматизированных костей могут приводить к сообщению полости с окружающими тканями, что чревато развитием эмфиземы (попадание воздуха в мягкие ткани) или менингита (при повреждении стенок, граничащих с полостью черепа).

Опухоли

В пневматизированных костях могут развиваться как доброкачественные (остеомы, полипы), так и злокачественные новообразования (рак слизистой оболочки пазух). Остеома лобной пазухи — одна из частых доброкачественных опухолей этой области.

Аномалии развития

Варианты аномалий включают:

• Аплазия — отсутствие одной или нескольких пазух (например, отсутствие лобной пазухи встречается у 5–10% людей).
• Гиперпневматизация — чрезмерное расширение полости, иногда выходящее за пределы кости (например, пневматизация скуловой кости или большого крыла клиновидной кости).
• Мукоцеле — кистозное образование, заполненное слизью, возникающее при закупорке соустья.

Пневматизация в палеонтологии и эволюции

Пневматизация костей является важным эволюционным признаком. У динозавров, особенно у зауроподов и тероподов, пневматизация позвонков и длинных костей конечностей позволяла достигать гигантских размеров при относительно небольшом весе скелета. У современных птиц пневматизация костей — одна из ключевых адаптаций к полёту, так как значительно снижает массу тела. У млекопитающих, включая человека, пневматизация ограничена в основном черепом, что связано с иной локомоцией и метаболизмом.

Интересные факты

• Размер и форма околоносовых пазух индивидуальны и могут различаться даже у однояйцевых близнецов.
• У некоторых людей лобная пазуха может быть асимметричной или отсутствовать с одной стороны.
• Пневматизация костей черепа у человека считается рудиментарным признаком, унаследованным от предков, у которых она была более выражена.
• В древности некоторые культуры использовали пневматизированные кости животных (например, птичьи кости) для изготовления музыкальных инструментов — флейт и свистков.

Источники

• Привес М. Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И. Анатомия человека. — 12-е изд. — СПб.: СПбМАПО, 2006.
• Сапин М. Р., Билич Г. Л. Анатомия человека: учебник для студентов биологических специальностей вузов. — М.: Высшая школа, 2000.
• Золотко Ю. Л. Атлас топографической анатомии человека. — М.: Медицина, 1967.
• Рентгеновская анатомия черепа / Под ред. Л. Д. Линденбратена. — М.: Медицина, 1971.
• Лоренцо А. А., Ковалёв Е. В. Пневматизация костей черепа: норма и патология // Вестник оториноларингологии. — 2015. — № 3.
• Воробьёв В. П. Анатомия человека: руководство для студентов и врачей. — М.: Медгиз, 1932.