Соединения позвоночного столба. Кости туловища и их соединения

Позвонки соединены между собой с помощью межпозвоночных хрящей, связок и суставов. Тела позвонков соединены посредством межпозвоночных хрящевых дисков. Общая высота этих дисков составляет 1 / 4 от всей длины позвоночника. Каждый из них состоит из наружного фиброзного кольца и внутреннего студенистого ядра. Интересно, что в течение дня студенистые ядра теряют жидкость и межпозвоночные хрящи сплющиваются. В результате человек оказывается вечером на 2 см ниже ростом, чем утром. То же происходит при длительной нагрузке на позвоночник при переносе тяжестей.

По всей длине позвоночного столба тела позвонков и межпозвоночные диски соединены длинными передней и задней продольными связками. Суставные отростки образуют плоские малоподвижные межпозвоночные суставы.

Короткими связками соединены дуги позвонков (желтые связки), поперечные отростки (межпоперечные связки), остистые отростки (межостистые связки). Над верхушками остистых отростков проходит длинная надостистая связка, переходящая в шейном отделе в так называемую выйную связку 1 .

1 (Выйная связка хорошо развита у копытных животных, у человека она развита слабо. )

Первый шейный позвонок и череп образуют правый и левый атлантозатылочные суставы, составляющие функционально единый комбинированный эллипсовидный сустав. Благодаря им происходят наклоны головы вперед и назад (сгибание и разгибание, кивание), а также в стороны (отведение и приведение). В цилиндрическом атлантоосевом суставе возможны движения - повороты головы вправо и влево. При этом атлант вращается вместе с черепом вокруг зуба осевого позвонка.

Позвоночник как целое. Позвоночный столб человека характеризуется наличием изгибов. Изгиб, обращенный выпуклостью вперед, называется лордозом; изгиб, обращенный выпуклостью назад,- кифозом. У человека два лордоза (шейный и поясничный) и два кифоза (грудной и крестцовый) . Позвоночный столб новорожденного почти прямой. Умение держать голову влечет за собой возникновение у ребенка шейного изгиба позвоночника - шейного лордоза; когда ребенок начинает садиться, появляется грудной кифоз. Вертикальным положением тела при ходьбе обусловлены развитие поясничного лордоза и окончательное формирование остальных изгибов позвоночного столба, свойственных человеку.

У людей в норме имеется также небольшой изгиб позвоночника в сторону - сколиоз. Он возникает в связи с разной длиной нижних конечностей и большим развитием мускулатуры одной половины тела, большей ее массой (у правшей - справа, у левшей - слева).

Изгибы позвоночного столба обеспечивают смягчение толчков и сотрясений тела при прыжках, беге и ходьбе.

У стариков увеличивается грудной кифоз. Вследствие болезненных (патологических) изменений возможно возникновение горба (гибус).

Несмотря на малую подвижность межпозвоночных суставов, позвоночник в целом достаточно подвижен, особенно его поясничная часть. Насколько можно развить гибкость позвоночника, видно из достижений гимнастов и цирковых артистов. В позвоночнике возможны сгибание и разгибание, наклоны в стороны и так называемое скручивание.

Грудная клетка

Грудные позвонки, 12 пар ребер и непарная грудная кость (грудина) и их соединения составляют скелет грудной клетки (рис. 28).

Рис. 28. Грудная клетка. 1 - 1 грудной позвонок; 2 - ключица; 3 - акромион; 4 - клювовидный отросток лопатки; 5 - суставная впадина лопатки; 6 - IV ребро; 7 - XII грудной позвонок; 8 - XII ребро; 9 - I ребро; 10 - рукоятка грудины; 11 - тело грудины; 12 - мечевидный отросток грудины

Грудина (sternum) относится к плоским костям. Она состоит из трех частей: верхней - рукоятки, средней - тела и нижней - мечевидного отростка. Тело соединяется с рукояткой под тупым углом, выступающим кпереди. На верхнем крае рукоятки выделяют яремную вырезку, а по бокам от нее - ключичные вырезки. На наружных краях тела и рукоятки расположено по семь вырезок для ребер. Благодаря поверхностному положению грудина доступна для пункции (прокол специальной иглой) и извлечения красного костного мозга из губчатого костного вещества с диагностическими или лечебными целями. В последнее время поощряется донорство: здоровые люди добровольно подвергаются пункции грудины и отдают свой костный мозг для пересадки больным.

Ребра (costae) представлены 12 Парами узких, длинных, изогнутых плоских костей. Каждое ребро состоит из большей костной части и реберного хряща. Ребро имеет головку, шейку и тело. Между шейкой и телом у верхних 10 пар ребер находится бугорок ребра. Передний - грудинный конец ребра - переходит в хрящ. У ребра различают наружную и внутреннюю поверхности, верхний и нижний края. На внутренней поверхности ребра по его нижнему краю видна борозда - место прилегания межреберных сосудов и нерва. Ребра отличаются друг от друга формой и размерами. Самыми короткими являются два верхних и два нижних ребра.

Значительные отличия имеет I ребро, расположенное горизонтально. На его верхней поверхности имеется бугорок передней лестничной мышцы (место прикрепления одноименной мышцы). Кзади от бугорка определяется борозда подключичной артерии, а кпереди - борозда подключичной вены.

Соединения костей грудной клетки. Своими задними концами ребра соединяются с грудными позвонками при помощи суставов. Головки ребер сочленяются с телами позвонков, а бугорки ребер - с поперечными отростками. Суставы комбинированные, в них происходит поднимание и опускание ребер. Семь пар верхних ребер своими передними концами сочленяются с грудиной. Первые ребра с грудиной соединяются синхондрозами, а остальные 6 пар - при помощи истинных грудинно-реберных суставов. Это истинные ребра. Следующие 5 пар называются ложными, VII, VIII, IX, X пары ребер соединяются друг с другом своими хрящами - нижележащие с вышележащими, они образуют реберную дугу. Передние концы XI и XII пар ребер свободно лежат в мягких тканях, их называют колеблющимися ребрами.

Грудная клетка как целое. Грудная клетка (compages thoracis) ограничивает грудную полость, где расположены важнейшие внутренние органы: сердце, легкие, трахея, пищевод, сосуды и нервы. Форма грудной клетки человека изменчива и зависит от пола, возраста, телосложения и физического развития. Грудная клетка может быть широкой и короткой, длинной и узкой, но всегда в отличие от животных у человека переднезадний размер грудной клетки меньше поперечного.

По форме грудная клетка напоминает усеченный конус. Верхнее отверстие грудной клетки, ограниченное телом I грудного позвонка, 1-й парой ребер и верхним краем рукоятки грудины, свободно. Через него в область шеи выступают верхушки легких, а также проходят трахея и пищевод, сосуды и нервы. Нижнее отверстие грудной клетки ограничено телом XII грудного позвонка, реберными дугами и мечевидным отростком. Оно закрыто грудобрюшной преградой - диафрагмой. У женщин грудная клетка короче и более округлая, чем у мужчин.

Грудная клетка новорожденного несколько сдавлена с боков, ее поперечный размер равен или даже меньше переднезаднего.

На форму грудной клетки влияют перенесенные заболевания. Так, следствием рахита бывает так называемая куриная грудь, когда грудинный угол выступает вперед в виде киля птиц. При болезнях, связанных с затрудненным дыханием, наблюдается бочкообразная грудная клетка и т. д.

Движения грудной клетки при дыхании. Благодаря тому, что более длинные нижние ребра сильнее изогнуты, чем короткие верхние, движения грудной клетки при дыхании происходят неравномерно. Верхние отделы грудной клетки при вдохе расширяются в сагиттальном направлении (реберное дыхание), нижние отделы - в поперечном (брюшное дыхание). Первое ребро при дыхании очень мало подвижно, поэтому вентиляция верхушек легких при дыхании наименьшая. Это создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов, например туберкулезного характера, именно в верхушках легких.

Рассмотрим все задачи из открытого банка задач ЕГЭ по математике. Базовый уровень. На сайте ФИПИ задачи разбиты по типам и ясно, что, методика решения данных задач разная. Тем более предложенные задачи являются нестандартными, то есть на смекалку. В программе ни алгебры, ни геометрии с 5 по 11 классы их нет, они изучаются на кружковых занятиях. На сайте ФИПИ в открытом банке задач к вашему вниманию также представлены клоны всех типов задач для тренировки. Я считаю, что достаточно решить одну-две задачи данного типа, чтобы понять и усвоить специфику решения данной задачи. Все же остальные решаются аналогично, так как они однотипные. На профильном уровне такого нет, там все задачи требуют нового подхода. Поэтому, решая задачи базового уровня, можно пользоваться заранее созданным шаблоном и как бы штамповать решения. И, так, какие типы могут быть на экзамене?

Всевозможные типы задач

Десять столбов соединены между собой проводами (№10635-10649)
Доски и распилы (№10650, 6069)
Зарплата за колодец (№5922)
Золотые и серебряные монеты (№5943)
Кузнечик и координатная прямая (№5960)
Из книги выпали листы (№10661)
Игроки в настольный теннис (№10676)
Улитка ползёт по дереву (№5990)
Отметки Вовочки (№10681)
Дом,подъезды,квартиры (№6047, 6010)
Корзина с грибами (№6036)
Синяя и красная полоски на ленте (№10707)
Параллели и меридианы (№6060)
Бензоколонка на кольцевой дороге (№10319)
Викторина-правильные и неправильные ответы (№10041)
Прямоугольник разбит на четыре правильных многоугольника (№10056,10011)
В таблице три столбца и несколько строк (№10086)

Решение задачи 1 типа

Давайте разберём решение задач первого типа. А сделать это весьма нетрудно, можно даже придумать шаблон её решения. А, ну давайте, начнем. Задача звучит так:

Попытайтесь решить её самостоятельно. А мы не будем спешить и разберем для начала вот такую задачу.

Задача вспомогательная

На встрече было 10 делегатов. Они обменялись рукопожатиями. Причем, каждый из них пожал руку один раз каждому из присутствующих делегатов. Сколько всего получилось рукопожатий?

Граф данной задачи выглядит так:

Каждый делегат, получается, пожал руку девяти другим, так как сам себе он не мог пожать, сам с собой не здоровался. Тогда 10·9=90 рукопожатий было бы всего, если бы рукопожатия происходили не обоюдно. Но, так как в каждом рукопожатии участвовало два человека, нужно произведение разделить на 2. Получим 90:2=45.

Ответ:45 рукопожатий.

Данная задача решена по принципу Дирихле. А что это за принцип?

Принцип Дирихле

Принцип Дирихле формулируется следующим образом:

"Кроликов рассадили в клетки. Если клеток не хватало для всех кроликов, значит хотя-бы в одну клетку посадили двух кроликов".

Не совсем понятно, да? Причем тут кролики и наша задача?

Тогда разберем такой пример.

Пусть даны 9 клеток и 10 фазанов, тогда по принципу Дирихле - хотя бы в одной клетке сидит 2 фазана.

Ясно. То, что очевидно мы ещё должны доказывать. Но, ничего не поделаешь - это математика, ребятки.

Давайте ближе к нашей задаче. Разберем ещё одну вспомогательную задачу.

Задача

В одном городе 400 телефонных столбов. Некоторые столбы соединили между собой кабелями, так, что от одного столба отходит 4 кабеля. Сколько кабелей использовано.

Решение: Каждый столб связан с 4 другими столбами. Посчитаем сколько всего соединений, для этого найдем произведение 400·4=1600. Но имейте ввиду, что между двумя столбами только 1 кабель, он идет от одного к другому. Поэтому, получившееся произведение разделим на 2. Получим 1600:2=800 кабелей необходимо.

Теория графов

Такого типа задачу легко решить по теории графов. К примеру возьмём задачу 1 типа.

Десять столбов соединены между собой проводами так, что от каждого столба отходит ровно 6 проводов. Сколько всего проводов протянуто между этими столбами?

Построим граф. Точками обозначим столбы, а провода - линиями. Столбы являются вершинами графа, а провода - ребрами графа. По построению видно, что степень каждой вершины -6, а связей (даже если просто посчитать по рисунку) -30.

1 столб - 6 соединений

2 столб - 5 соединений (так как одно повторяется, то которое с первым)

3 столб - 6 соединений

4 столб - 5 соединений (так как одно повторяется)

5 столб - 6 соединений

итого: 30 проводов.

А теперь выведем формулу для решения такого типа задач.

Задача в общем виде.

Введем обозначения. Пусть столбов - n, а проводов от каждого столба отходит - m. Тогда решение.

Скелет туловища состоит из позвоночного столба, грудины и ребер.

Позвоночный столб

Позвоночный столб (columna vertebralis) состоит из 33 - 34 позвонков и делится на пять отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый (рис. 30). Крестцовые и копчиковые позвонки срастаются, образуя крестец и копчик.

Все позвонки сходны по своему строению, в то же время позвонки каждого отдела имеют свои характерные особенности.

Позвонок (vertebra) состоит из тела, расположенного впереди, и дуги, обращенной назад; они ограничивают позвоночное отверстие (рис. 31). От дуги позвонка отходят три парных отростка - поперечный, верхний суставной и нижний суставной, и один непарный отросток - остистый. Остистые отростки позвонков направлены назад, и при сгибании позвоночного столба их можно прощупать. В месте соединения дуги позвонка с телом с каждой стороны имеется две позвоночные вырезки: верхняя и нижняя; нижняя позвоночная вырезка обычно более глубокая.

Позвоночные отверстия всех позвонков составляют вместе позвоночный канал, вырезки соседних позвонков образуют межпозвоночные отверстия. Позвоночный канал является вместилищем спинного мозга, а через межпозвоночные отверстия проходят спинномозговые нервы.

Шейных позвонков 7 . Они уступают в размере позвонкам других отделов. Тело шейного позвонка бобовидной формы, позвоночное отверстие треугольной формы. Поперечные отростки шейных позвонков состоят из двух компонентов: собственного поперечного отростка и сращенного с ним спереди рудимента ребра. На концах поперечных отростков находятся передние и задние бугорки. Наиболее выражен передний бугорок VI шейного позвонка, получивший название сонного (к нему в случае необходимости прижимают общую сонную артерию). В поперечных отростках шейных позвонков имеются отверстия (отверстие поперечного отростка), через которые проходят позвоночная артерия и вены. Остистые отростки II - VI шейных позвонков на конце раздвоены. Остистый отросток VII шейного позвонка не имеет раздвоения и несколько длиннее остальных, хорошо прощупывается при пальпации.

I шейный позвонок - атлант - не имеет тела. Он состоит из двух дуг (передней и задней) и латеральных (боковых) масс, на которых находятся суставные ямки: верхние для сочленения с затылочной костью, нижние - для сочленения со II шейным позвонком.

II шейный позвонок - осевой - имеет на верхней поверхности тела отросток - зуб, который представляет собой тело атланта, присоединившееся в процессе развития к телу II шейного позвонка. Вокруг зуба происходит вращение головы (вместе с атлантом).

Грудных позвонков 12 . Их тела характерной треугольной формы, а позвоночные отверстия круглые. Остистые отростки направлены косо вниз и черепицеобразно накладываются друг на друга. На теле позвонка справа и слева имеются верхняя и нижняя реберные ямки (для присоединения головки ребра), а на каждом поперечном отростке - реберная ямка поперечного отростка (для сочленения с бугорком ребра).

Поясничных позвонков 5 . Они наиболее массивные. Тело их бобовидной формы. Суставные отростки располагаются почти сагиттально. Остистый отросток имеет вид четырехугольной пластинки, располагается в сагиттальной плоскости.

Крестец (крестцовая кость ) (os sacrum) состоит из пяти сросшихся позвонков (рис. 32). Он имеет треугольную форму, основанием направлен вверх, верхушкой - вниз. Внутренняя - тазовая - поверхность крестца слегка вогнута. На ней видны четыре поперечные линии (следы соединения тел позвонков) и четыре парных тазовых крестцовых отверстия. Дорсальная поверхность выпуклая, несет на себе следы слияния отростков позвонков в виде пяти гребней, имеет четыре пары дорсальных крестцовых отверстий. Латеральные (боковые) части крестца соединяются с тазовой костью, их суставные поверхности называются ушковидными (имеют форму, подобную ушной раковине). Выступающая кпереди часть основания крестца, у места соединения его с телом V поясничного позвонка, называется мысом.

Копчик состоит из 4 - 5 сросшихся недоразвитых позвонков.

Соединения позвоночного столба

В позвоночном столбе имеются все виды соединения (рис. 33): синдесмозы (связки), синхондрозы, синостозы и суставы. Тела позвонков соединяются между собой при помощи хрящей - межпозвоночных дисков. Каждый диск состоит из фиброзного кольца и находящегося в середине студенистого ядра (остаток спинной хорды), Толщина межпозвоночных дисков наиболее выражена в самом подвижном отделе позвоночного столба - поясничном. Вдоль всего позвоночного столба, соединяя тела позвонков, проходит передняя продольная связка. Она начинается от затылочной кости, идет по передней поверхности тел позвонков и заканчивается на крестце. Задняя продольная связка начинается от II шейного позвонка, проходит по задней поверхности тел позвонков внутри позвоночного канала и заканчивается на крестце.

Остистые отростки позвонков соединяются межостистыми и над- остистой связками. Особенно хорошо выражена надостистая связка шейного отдела, названная выйной связкой. Поперечные отростки соединены межпоперечными связками. Между дугами позвонков располагаются желтые связки, в составе которых большое количество эластических волокон. Суставные отростки позвонков образуют плоские суставы. Движения между двумя соседними позвонками незначительны, однако движения позвоночного столба в целом имеют большую амплитуду и происходят вокруг трех осей: сгибание и разгибание - вокруг фронтальной, наклоны вправо и влево - вокруг сагиттальной, вращение (скручивание) вокруг вертикальной оси. Наибольшей подвижностью обладают шейный и поясничный отделы.

Между I шейным позвонком и черепом имеется парный атлантозатылочный сустав (правый и левый). Он образован мыщелками затылочной кости и верхними суставными ямками атланта. Дуги атланта соединяются с затылочной костью посредством передней и задней атлантозатылочных мембран. В атлантозатылочном суставе возможны небольшие по амплитуде движения вокруг фронтальной и сагиттальной осей.

Между атлантом и II шейным позвонком имеются атлантоосевые суставы : сустав между передней дугой атланта и зубом осевого позвонка (цилиндрический по форме) и парный сустав между нижними суставными ямками атланта и верхними суставными поверхностями на II шейном позвонке (плоский по форме). Эти суставы укреплены связками (крестообразная и др.). В этих суставах возможно вращение атланта вместе с черепом вокруг зуба осевого позвонка (поворот головы направо и налево).

Позвоночный столб в целом . Позвоночный столб представляет опору туловища и является осью всего тела. Он соединяется с ребрами, тазовыми костями и черепом. Имеет S-образную форму, его изгибы амортизируют толчки, возникающие при ходьбе, беге и прыжках. Изгибы выпуклостью вперед - лордозы - имеются в шейном и поясничном отделах, изгибы выпуклостью назад - кифозы - в грудном и крестцовом отделах. У новорожденного позвоночный столб имеет преимущественно хрящевое строение, изгибы его едва намечены. Развитие их происходит после рождения. Формирование шейного лордоза связано со способностью ребенка держать головку, грудного кифоза - с сидением, а поясничного лордоза и крестцового кифоза - со стоянием и ходьбой. Изгиб позвоночного столба в сторону - сколиоз - в норме выражен незначительно и связан с большим развитием мышц на одной стороне тела (у правшей справа).

Грудина

Грудина (sternum) - губчатая кость, состоит из трех частей: рукоятки, тела и мечевидного отростка. У новорожденного все три части грудины построены из хряща, в котором находятся ядра окостенения. У взрослого лишь рукоятка и тело грудины соединены между собой при помощи хряща. Окостенение хряща завершается в возрасте 30 - 40 лет, и с этого времени грудина представляет собой монолитную кость. По краям рукоятки грудины имеются вырезки для соединения с ключицей и I ребром, на границе рукоятки и тела грудины справа и слева - вырезка для соединения со II ребром. По краям тела грудины располагаются вырезки для соединения с остальными истинными ребрами.

Ребра

Ребер 12 пар. Это губчатые длинные изогнутые кости (рис. 34). Каждое ребро (costa) состоит из костной части и реберного хряща. На заднем конце костной части ребра имеются головка, бугорок и шейка. Кпереди от шейки расположено тело ребра, на котором различают наружную и внутреннюю поверхности, верхний и нижний края. На внутренней поверхности вдоль нижнего края проходит борозда ребра - след залегания сосудов и нерва. Передний конец костной части переходит в реберный хрящ. На I ребре в отличие от других ребер различают верхнюю и нижнюю поверхности, на верхней поверхности имеются бугорок (место прикрепления лестничной мышцы) и две борозды: в одной залегает подключичная вена, а в другой - одноименная артерия. XI и XII ребра - самые короткие, они не имеют бугорка и шейки.

Ребра разделяются на три группы: верхние семь пар называются истинными, следующие три пары - ложными, а последние две пары - колеблющимися. Такое разделение обусловлено разным положением реберных хрящей по отношению к грудине.

Соединение ребер с позвонками и грудиной . Задние концы ребер соединяются с телами и поперечными отростками грудных позвонков посредством двух суставов: сустава головки ребра (с телом позвонка) и реберно-поперечного сустава (сустав бугорка ребра с поперечным отростком позвонка). Оба сустава образуют один комбинированный сустав. В результате вращения головки ребра в этом комбинированном суставе происходит поднимание и опускание передних концов ребер вместе с грудиной. У XI и XII ребер имеются только суставы головки ребра, а реберно-поперечные суставы отсутствуют.

Хрящи истинных ребер соединяются с грудиной: I ребро с помощью синхондроза, а II - VII ребра - посредством грудино-реберных суставов. Хрящи ложных ребер непосредственно с грудиной не соединяются, а хрящ каждого из них срастается с хрящом вышележащего ребра. В результате образуется реберная дуга. XI и XII ребра (колеблющиеся) своими хрящами к грудине и другим ребрам не присоединяются, а заканчиваются в мягких тканях.

Грудная клетка в целом

Грудная клетка (compages thoracis) образована 12 парами ребер, грудиной и грудным отделом позвоночного столба (рис. 35). Она является вместилищем сердца, легких и некоторых других внутренних органов. Благодаря движениям грудной клетки осуществляются вдох и выдох.

В грудной клетке имеется верхнее и нижнее отверстия - верхняя и нижняя апертуры. Верхняя апертура ограничена I грудным позвонком, I парой ребер и рукояткой грудины; через него проходят органы (пищевод, трахея), сосуды и нервы. Нижняя апертура ограничена XII грудным позвонком, XII парой ребер, реберными дугами и мечевидным отростком грудины; это отверстие закрыто диафрагмой.

Форма грудной клетки варьирует в зависимости от возраста и пола. У новорожденного переднезадний размер грудной клетки несколько больше поперечного, и на горизонтальном распиле она имеет форму, приближающуюся к кругу.

У взрослого человека больше поперечный размер, и на горизонтальном распиле грудная клетка имеет форму овала. Внешняя форма грудной клетки новорожденного напоминает пирамиду. Подгрудинный угол, образованный правой и левой реберными дугами, тупой, в то время как у взрослого этот угол приближается к прямому.