Источники кровоснабжения костей. Кровоснабжение костей

Кости имеют два слоя: наружный слой — твердый, плотно-пластинчатый; внутренний имеет губчатое строение. Во внутреннем слое имеются узкие канальцы, в которых располагаются кровенос-ные сосуды и нервы. Поверхность костей покрыта плотной оболоч-кой — надкостницей (периостом). Она состоит из соединительной ткани и содержит большое количество мелких кровеносных и лим-фатических сосудов и нервных волокон. Надкостница играет боль-шую роль в снабжении кости питательными веществами , в ее росте, восстановлении костной ткани при ее переломах, трещинах и других поврежде-ниях (Рис. 15).

По строению кости бывают трубчатые, губчатые, плоские и ре-шетчатые.

Трубчатые кости

Имеется два вида трубчатых костей: длинные трубчатые (ко-сти плеча, предплечья, бедра, голени) и короткие трубчатые (ко-сти кисти, стопы и пальцев рук и ног).

Губчатые кости

Губчатые кости также бывают двух видов: длинные (ребра, груди-на, ключицы) и короткие (позвон-ки, кости кисти и стопы).

Плоские кости

Плоские кости — это теменные, затылочные кости, кости лица, обе лопатки и кости таза.

Решетчатые кости

Решетчатые кости — верхнече-люстные, лобные кости, клиновид-ная кость на основании черепа и ре-шетчатая кость.

Одну треть химического состава кос-тей составляют органические вещества — оссеины (коллагеновые волокна), осталь-ная часть представлена неорганическими веществами. В составе неорганических веществ костей встречается большинст-во элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Наиболее преобладаю-щими являются фосфорные соли, кото-рые составляют 60%, соли углекислого кальция содержатся в количестве 5,9%.

Рост костей

Рост новорожденного ре-бенка в среднем составляет 50 см. До го-довалого возраста он ежемесячно прибав-ляет в росте по 2 см. Длина его тела к кон-цу первого года жизни достигает 74-75 см. Затем рост несколько замедляется и увеличивается на 5-7 см в год. В отдельные периоды детства рост тела ускоряется. Например, так происходит в периоды до 3, до 5-7, до 12-16-летнего возраста. Рост тела продолжается до 20-25 лет.

Рост человека главным образом связан с ростом длинных труб-чатых костей и костей позвоночного столба.

Рост костей — сложный процесс. Благодаря отложению мине-ральных веществ на наружной хрящевой поверхности костей про-исходит их уплотнение — окостенение, а во внутренней стороне — разрушение.

Все 206 костей человека связаны друг с другом посредством соединений двоякого рода: неподвижных (непрерывных) и подвижных (прерывных).

Неподвижные соединения костей

Примером непрерывных соединений костей служат сочленения костей черепа, позвоночника и таза. Они соединены друг с другом при помощи связок, хрящей, костных швов. Череп состоит из таких от-дельных костей, как лобная, теменная, височная, затылочная и других, по мере роста ребенка швы между ними зараста-ют и образуется череп как единое целое.

Эти кости являются неподвижными в силу их непрерывных соединений.

Подвижные соединения костей

К прерывным, или подвижным, со-единениям относятся суставы верхних и нижних конечностей: плечевой, локтевой, запястный, тазобедренный, коленный, голеностопный суставы и су-ставы кисти и стопы. Конец одной из двух сочленяющихся с помо-щью сустава костей бывает выпуклым, гладким, а конец второй кости — слегка вогнутым. Сустав состоит из трех частей: суставной сумки, суставных поверхностей костей и полости сустава (рис. 14).

Кости имеют особенности, за-висящие от возраста человека. Материал с сайта

У новорожденного ребенка череп состоит из нескольких кос-тей, не соединенных между собой. Поэтому на крыше черепа, меж-ду незаращенными, отдельными костями имеются мягкие проме-жутки, называемые родничками (рис. 16). В возрасте 3-4, 6-8 и 11-15 лет происходит особенно быстрый рост черепа, который продолжается до 20-25-летнего возраста.

Окостенение позвонков завершается в 17-25 лет. Окостене-ние лопатки, ключиц, костей плеча, предплечья продолжается до 20-25-летнего возраста, запястья и пястья — до 15-16, а пальцев — до 16-20 лет.

Недостаток витаминов , в особенности витамина D, или недо-статочное использование солнечных лучей приводит к нарушению обмена солей кальция и фосфора, вследствие чего замедляется процесс окостенения. В результате этого развивается заболевание, на-зываемое рахитом. При рахите кости размягчаются, становятся по-датливыми, поэтому может наблюдаться искривление ног, позво-ночника, грудной клетки, тазовых костей. Такие нарушения отри-цательно действуют на нормальное формирование

Обильное кровоснабжение длинных трубчатых костей , необходимое для поддержания высокой концентрации парциального кислорода для нормальной функции костных клеток, осуществляется с помощью питающих артерий и вен, сосудов метафиза и надкостницы. Диаметр питающих вен меньше, чем у соответствующих им артерий, т.е. часть крови оттекает из кости по другой сосудистой системе. Считается, что в норме около двух третей кортикального слоя кости снабжаются кровью из питающих артерий. Сосуды надкостницы вносят значительный вклад в кровоснабжение Гаверсовых систем только на определенных участках кости. Следует подчеркнуть, что значимость последнего типа сосудов резко возрастает при травмах, переломах и операциях, вызывающих глубинное повреждение питающих артерий и вен. Это необходимо учитывать при лечении переломов и проведении различных ортопедических вмешательств (Мюллер и др., 1996).

Микроциркуляторное русло кости тесно связано с Гаверсовой системой костной ткани и локализуется внутри канала остеона. Следует подчеркнуть, что образование полноценных остеонов начинается как раз с формирования кровеносного сосуда, т.к. процессы пролиферации и дифференцировки остеобластов в остеокласты с формированием костного матрикса и его минерализации невозможны без поддержания высокого парциального давления кислорода в тканевой жидкости и доставки необходимых питательных веществ. Выполнить это условие можно только в том случае, если расстояние от сосуда до остеобласта не превышает 100-200 мкм. Капилляры врастают в резорбированную остеокластами кость. Затем в апикальной части сосуда происходит пролиферация и дифференцировка остеогенных прекурсоров в остеобласты, которые формируют новый остеон. В связи с этим, сложность строения сети кровеносных сосудов кости заключается в том, что она в течение жизни постоянно обновляется путем образования новых структур и отмирания (за счет остеолизиса) старых. При этом сосуды Гаверсовой системы сохраняют связь с сосудами костного мозга и надкостницы. Ее артерии и венулы, как правило, ориентированы параллельно оси кости, могут идти в виде одиночных капилляров или образовывать сеть многочисленных сосудов и нервных волокон. Соединение (анастомозы) между параллельными сосудами проходят, в так называемых, Фолькмановских каналах (Хэм, Кормак, 1983; Омельянченко и др., 1997).

(Омельянченко и др., 1997)

А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики

Кость как орган входит в систему органов движения и опоры, и при этом отличается абсолютно уникальной формой и строением, довольно характерной архитектоникой нервов и сосудов. Она построена в основном из специальной костной ткани, которая снаружи покрыта надкостницей, а внутри содержит костный мозг.

Основные особенности

Каждая кость как орган имеет определенную величину, форму и расположение в человеческом теле. На все это значительно влияют различные условия, в которых они развиваются, а также всевозможные функциональные нагрузки, испытываемые костями на протяжении жизнедеятельности человеческого организма.

Любой кости свойственно некоторое количество источников кровоснабжения, наличие конкретных мест их расположения, а также довольно характерная архитектоника сосудов. Все эти особенности точно так же распространяются и на нервы, которые иннервируют эту кость.

Строение

Кость как орган включает в себя несколько тканей, которые находятся в определенных соотношениях, но, конечно же, самой важной среди них является костная пластинчатая ткань, строение которой можно рассмотреть на примере диафиза (центрального отдела, тела) трубчатой длинной кости.

Основная часть его располагается между внутренними и наружными окружающими пластинами и представляет собой комплекс вставочных пластинок и остеонов. Последний является структурно-функциональной единицей кости и рассматривается на специализированных гистологических препаратах или шлифах.

Снаружи любая кость окружается несколькими слоями общих или же генеральных пластинок, которые находятся прямо под надкостницей. Через эти слои проходят специализированные прободающие каналы, в которых содержатся одноименные кровеносные сосуды. На границе с костномозговой полостью содержат также дополнительный слой с внутренними окружающими пластинками, пронизанными множеством различных каналов, расширяющихся в ячейки.

Костномозговая полость всецело выстлана так называемым эндостом, представляющим собой чрезвычайно тонкий слой соединительных тканей, в который входят уплощенные остеогенные неактивные клетки.

Остеоны

Остеон представлен концентрически размещенными костными пластинами, которые выглядят как цилиндры разного диаметра, вложенные друг в друга и окружающие гаверсов канал, через который проходят различные нервы и В преимущественном большинстве случаев остеоны размещаются параллельно длиннику кости, при этом многократно между собой аностомозируя.

Общее число остеонов является индивидуальным для каждой конкретной кости. Так, к примеру, как орган включает их в количестве 1,8 на каждый 1 мм², а на долю гаверсова канала в данном случае приходится 0,2-0,3 мм².

Между остеонами находятся промежуточные или вставочные пластинки, идущие во всех направлениях и представляющие собой оставшиеся части старых остеонов, которые уже успели разрушиться. Строение кости как органа предусматривает постоянное протекание процессов разрушения и новообразования остеонов.

Костные пластинки имеют форму цилиндров, и оссеиновые фибриллы прилегают друг к другу в них плотно и параллельно. Между концентрически лежащими пластинками располагаются остеоциты. Отростки костных клеток, постепенно распространяясь по многочисленным канальцам, движутся по направлению к отросткам соседних остеоцитов и участвуют в межклеточные соединениях. Таким образом ими формируется пространственно ориентированная лакунарно-канальцевая система, принимающая непосредственное участие в различных метаболических процессах.

Состав остеона включает в себя более 20 различных концентрических костных пластинок. Человеческие кости пропускают один или два сосуда микроциркуляторного русла через канал остеона, а также различные безмиелиновые нервные волокна и особые лимфатические капилляры, которые сопровождаются прослойками соединительной рыхлой ткани, включающей в себя различные остеогенные элементы, такие как остеобласты, периваскулярные клетки и множество других.

Каналы остеонов имеют достаточно плотную связь между собой, а также с костномозговой полостью и периостом за счет наличия специальных пробождающих каналов, что способствует общему анастомозированию сосудов кости.

Надкостница

Строение кости как органа подразумевает, что она снаружи покрывается специальной надкостницей, которая образуется из соединительной волокнистой ткани и имеет наружный и внутренний слой. Последний включает в себя камбиальные клетки-предшественники.

К основным функциям надкостницы можно отнести участие в регенерации, а также обеспечение защитной и что достигается за счет прохождения здесь различных кровеносных сосудов. Таким образом, кровь и кость взаимодействуют между собой.

В чем заключаются функции надкостницы

Надкостница практически полностью покрывает наружную часть кости, и единственным исключением здесь выступают места, в которых находится суставной хрящ, а также закрепляются связки или сухожилия мышц. При этом стоит отметить, что с помощью надкостницы кровь и кость ограничиваются от окружающих тканей.

Сама по себе она представляет чрезвычайно тонкую, но в то же время прочную пленку, которая состоит из предельно плотной соединительной ткани, в которой расположены лимфатические и кровеносные сосуды и нервы. Стоит отметить, что последние проникают в вещество кости именно из надкостницы. Вне зависимости от того, рассматривается носовая кость или какая-то другая, надкостница имеет достаточно большое влияние на процессы развития ее в толщину и питания.

Внутренний остеогенный слой данного покрытия представляет собой основное место, в котором образуется костная ткань, а сама по себе она богато иннервирована, что сказывается на ее высокой чувствительности. Если кость лишается надкостницы, в конечном итоге она перестает быть жизнеспособной и полностью омертвевает. При проведении каких-либо оперативных вмешательств на костях, например при переломах, надкостница должна сохраняться в обязательном порядке, чтобы обеспечивать их нормальный дальнейший рост и здоровое состояние.

Другие особенности конструкции

Практически любые кости (за исключением преимущественного большинства черепных, куда входит и носовая кость) имеют суставные поверхности, которыми обеспечивается их сочленение с другими. У таких поверхностей вместо надкостницы есть специализированный суставной хрящ, который по своему строению является фиброзным или гиалиновым.

Внутри преимущественного большинства костей располагается костный мозг, который размещен между пластинами губчатого вещества или находится непосредственно в костномозговой полости, причем он может быть желтым или красным.

У новорожденных, а также у плодов в костях присутствует исключительно красный костный мозг, который является кроветворным и представляет собой однородную массу, насыщенную форменными элементами крови, сосудами, а также особой Красный костный мозг включает в себя большое количество остеоцитов, костных клеток. Объем красного костного мозаг составляет примерно 1500 см³.

У взрослого человека, у которого уже произошел рост костей, красный костный мозг постепенно заменяется желтым, представленным в основном особыми жировыми клетками, при этом сразу стоит отметить тот факт, что заменяется исключительно тот костный мозг, который располагается в костномозговой полости.

Остеология

Тем, что представляет собой скелет человека, как осуществляется срастание костей, и протекают любые другие процессы, связанные с ними, занимается остеология. Точное число описываемых органов у человека не может быть точно определено, потому что оно изменяется в процессе старения. Мало кто осознает, что от детства до пожилого возраста у людей постоянно происходят повреждения костей, отмирания тканей и еще множество других процессов. В общем, на протяжении всей жизни может развиться более 800 различных костных элементов, 270 из которых - еще во внутриутробном периоде.

При этом стоит отметить, что преимущественное большинство из них срастается между собой, пока человек находится в детском и юношеском возрасте. У взрослого человека скелет содержит всего 206 костей, причем помимо постоянных в зрелом возрасте могут появляться также непостоянные кости, возникновение которых обуславливается различными индивидуальными особенностями и функциями организма.

Скелет

Кости конечностей и других частей тела вместе с их соединениями формируют скелет человека, который представляет собой комплекс плотных анатомических образований, которые в жизнедеятельности организма берут на себя в основном исключительно механические функции. При этом современной наукой выделяется твердый скелет, представляющийся костями, и мягкий, который включает в себя всевозможные связки, мембраны и специальные хрящевые соединения.

Отдельные кости и суставы, а также скелет человека в целом, могут в организме выполнять самые разные функции. Так, кости нижних конечностей и туловища в основном служат в качестве опоры мягких тканей, в то время как большинство костей являются рычагами, так как к ним прикрепляются мышцы, обеспечивающие локомоторную функцию. Обе приведенные функции позволяют справедливо называть скелет полностью пассивным элементом опорно-двигательного аппарата человека.

Скелет человека представляет собой антигравитационную конструкцию, противодействующую силе земного притяжения. Пребывая под ее воздействием, тело человека должно прижиматься к земле, но за счет функций, которые несут в себе отдельные клетки кости и скелет в целом, изменения формы тела не происходит.

Функции костей

Кости черепа, таза и туловища обеспечивают защитную функцию от различных повреждений жизненно важных органов, нервных стволов или же крупных сосудов:

• череп представляет собой полноценное вместилище для органов равновесия, зрения, слуха и головного мозга;
• позвоночный канал включает в себя спинной мозг;
• грудная клетка обеспечивает защиту легких, сердца, а также крупных нервных стволов и сосудов;
• тазовыми костями предохраняются от повреждений мочевой пузырь, прямая кишка, а также различные внутренние половые органы.

Преимущественное большинство костей внутри себя содержит красный костный мозг, представляющий собой особые органы кроветворения и иммунной системы человеческого организма. При этом стоит отметить, что кости обеспечивают защиту его от повреждений, а также создают благоприятные условия для созревания различных форменных элементов крови и его трофики.

Помимо всего прочего, отдельное внимание стоит уделить тому, что кости принимают непосредственное участие в минеральном обмене, так как в них депонируется множество химических элементов, среди которых особое место занимают соли кальция и фосфора. Таким образом, если в организм вводится радиоактивный кальций, уже примерно через 24 часа более 50% от данного вещества будет накоплено в костях.

Развитие

Формирование кости осуществляется за счет остеобластов, причем различается несколько видов окостенений:

• Эндесмальное. Осуществляется непосредственно в соединительной первичных костей. Из различных точек окостенения на эмбрион соединительных тканей процедура окостенения начинает распространяться лучеобразно по всем сторонам. Поверхностные слои соединительной ткани при этом остаются в форме надкостницы, от которой кость начинает расти в толщину.
• Перихондральное. Возникает на наружной поверхности хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы. Благодаря деятельности остеобластов, располагающихся под надхрящницей, постепенно откладывается костная ткань, замещающая собой хрящевую и образующая предельно компактное костное вещество.
• Периостальное. Происходит за счет надкостницы, в которую трансформируется надхрящница. Предыдущий и этот виды остеогенезов идут друг за другом.
• Эндохондральное. Осуществляется внутри хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы, обеспечивающей подачу внутрь хрящей отростков, содержащих в себе специальные сосуды. Данная костеобразовательная ткань постепенно разрушает изветшалый хрящ и формирует точку окостенения прямо в центре хрящевой костной модели. При дальнейшем распространении эндохондрального окостенения от центра к периферии осуществляется формирование губчатого костного вещества.

Как оно происходит?

У каждого человека окостенение функционально обуславливается и начинается с самых нагруженных центральных участков кости. Приблизительно на втором месяце жизни в утробе начинают появляться первичные точки, из которых осуществляется развитие диафизов, метафизов и тел трубчатых костей. В дальнейшем они окостеневают путем эндохондрального и перихондрального остеогенеза, а прямо перед рождением или же в первые несколько лет после рождения начинают появляться вторичные точки, из которых осуществляется развитие эпифизов.

У детей, а также людей в юношеском и взрослом возрасте могут появляться добавочные островки окостенения, откуда начинается развитие апофизов. Различные кости и отдельные их части, состоящие из специального губчатого вещества, с течением времени окостеневают эндохондрально, в то время как те элементы, которые включают в свой состав губчатые и компактные вещества, окостеневают пери- и эндохондрально. Окостенение каждой отдельной кости полностью отражает ее функционально обусловленные процессы филогенеза.

Рост

На протяжении роста осуществляется перестраивание и небольшое смещение кости. Начинают образовываться новые остеоны, а параллельно этому осуществляется также резорбация, представляющая собой рассасывание всех старых остеонов, что производится за счет остеокластов. За счет их активной работы практически полностью вся эндохондральная кость диафиза в итоге рассасывается, а вместо этого образуется полноценная костномозговая полость. Также стоит отметить, что рассасываются и слои перихондральной кости, а вместо пропадающей костной ткани откладываются дополнительные слои со стороны надкостницы. В результатет кость начинает расти в толщину.

Рост костей в длину обеспечивается за счет специальной прослойки между метафизом и эпифизом, сохраняющейся на протяжении юношеского и детского возраста.

Типы кровоснабжения отдельных органов очень разнообразны, как разнообразны их история развития, строение и функции. Несмотря на свои различия, отдельные органы всё же обнаруживают то или иное сходство в своей структуре и отправлениях, а это, в свою очередь, отражается на характере их кровоснабжения. В качестве примера можно указать на общие черты в строении полостных трубчатых органов и сходство в их кровоснабжении или на сходство в развитии и строении коротких костей и эпифизов длинных трубчатых костей и сходство в их кровоснабжении. С другой стороны, различия в структуре и функции сходных по своему общему строению органов обусловливают различия и в деталях их кровоснабжения, например, не одинаковы детали внутриорганного распределения кровеносных сосудов в тех же трубчатых полостных органах (в тонкой и толстой кишке, в различных пластах стенки трубчатого органа и пр.). В отношении ряда органов известны, кроме того, возрастные и функциональные изменения кровоснабжения (в костях, матке и др.).
А. Кровоснабжение костей находится в связи с их формой, строением и развитием. В диафиз длинной трубчатой кости входит один диафизарный сосудa. nutritia (рис. 88-I, а). В костномозговой полости он разделяется на проксимальную и дистальную ветви, которые направляются к соответствующим эпифизам и делятся по магистральному или рассыпному типу. Кроме того, артерийки отходят от многих источников к надкостнице диафиза (с). Они ветвятся в надкостнице и питают компактное костное вещество. Обе системы сосудов анастомозируют друг с другом, а после прирастания эпифизов-и с сосудами последних.

В одних случаях, в основном при эпиметафизарных переломах, в зонах повреждения может произойти полное восстановление микроциркуляции, обеспечивающее сохранение клеточного состава кости и костного мозга, то есть происходит полная первичная компенсация нарушенного кровоснабжения.

В этих случаях создаются наиболее благоприятные условия для возникновения и быстрого распространения эндостальной репаративной реакции вдоль раневой поверхности костных отломков. При этом возникают оптимальные условия для репаративного костеобразования, обеспечивающего при создании стабильной фиксации возможность формирования первичного костного сращения в предельно короткие сроки.

В других случаях перераспределение тока крови обеспечивает лишь неполное и замедленное восстановление ослабленного тока крови в зоне выключенного кровоснабжения, то есть происходит неполная первичная компенсация нарушенного кровоснабжения. При этом в одном или обоих костных отломках в результате циркуляторной гипоксии происходит ишемическое повреждение клеточных элементов и изменяется клеточный состав костного мозга.

Сохраняются клетки с наиболее низким уровнем энергетического обмена. Обычно неполная первичная компенсация наблюдается в диафизарных отделах кости в случаях полного разрушения сосудистого русла костного мозга в зоне перелома (остеотомии).

Нормальное кровоснабжение кости (а) и варианты его нарушений при переломе диафиза: полная первичная компенсация (б), неполная первичная компенсация (в), декомпенсация (г).

Наиболее распространенные циркуляторные нарушения отмечаются у взрослых, особенно при повреждении основного ствола главной питающей артерии. В таких случаях в костных отломках ухудшаются условия для развития репаративной реакции и происходит замедление ее распространения к концам костных отломков.

Это объясняется тем, что в зоне ослабленного кровоснабжения из-за циркуляторной гипоксии на несколько дней задерживаются сроки начала в костном мозге пролиферативной реакции и благодаря преобладанию фибробластической дифференцировки клеточных элементов скелетогенной ткани усиливается продукция волокнистой соединительной ткани, но значительно ухудшаются условия репаративного костеобразования.

При этом периостальная реакция начинается позже, но становится более распространенной и более продолжительной. Поэтому при неполной компенсации нарушенного кровоснабжения эндостально-периостальное костное сращение между конца ми костных отломков даже в условиях стабильной фиксации формируется на 1 - 2 нед. позже, чем при полной компенсации.

«Чрескостный остеосинтез в травматологии»,
В.И.Стецула, А. А. Девятов