Что находится в костях животных
КОСТЬ КАК ОРГАН
Костная ткань является главным, но не единственным компонентом кости как органа. Кость взрослых животных формирует шесть компонентов (у растущей кости их десять) (рис. 13):
1) на поверхности кости взрослых животных — надкостница — periosteum. Это двухслойная соединительнотканная оболочка. Наружный плотный фиброзный слой ее укрепляет кость, увеличивает ее упругие свойства и несет в себе сосуды и нервы, связанные с глубжележащими сосудами и нервами всей кости. Через бесчисленное множество отверстий прободающих канальцев компакты, сосуды и нервы надкостницы проникают в глубь кости. Внутренний слой надкостницы содержит значительное количество клеток — остеобластов, за счет которых идет рост кости в толщину (периостальное костеобразование);
Рис. 13. Анатомия трубчатой кости молодого животного
2) там, где кости подвижно соединяются друг с другом, их поверхности покрыты слоем гиалинового хряща — это суставной хрящ —cartilago articularis. Толщина его различна на разных костях и участках одной и той же суставной поверхности. Суставной хрящ оголен, лишен надхрящницы и никогда не окостеневает. Там, где суставная поверхность испытывает большую статическую нагрузку, у большинства костей он истончается. Как правило, на проксимальных концах трубчатых костей суставной хрящ тоньше, чем на дистальных (В. К. Васильев, 1985). (Этим можно объяснить, почему при забо-левании суставов обычно раньше нарушаются хрящи на проксимальных концах костей);
3) компактное вещество (оно покрыто надкостницей) обладает большой твердостью, плотностью и прочностью, приравниваемой к прочности- чугуна или гранита. Слой компакты толще там, где кость испытывает большую нагрузку на излом;
4) под компактной расположено губчатое вещество, имеющее балочное строение. Различают мелко-, средне- и крупноячеистое губчатое вещество (последнее всегда расположено ближе к костномозговому участку трубчатой кости, что надо учитывать при чтении рентгенограмм). Его больше в том месте кости, где она испытывает большую нагрузку на сжатие (упругие деформации в губчатом веществе выражены в 4—6 раз больше, чем в компактном);
5) внутри кости и поверхности костных балок и трабекул покрыты тонкой оболочкой — эндоостом, отграничивающим костную ткань от костного мозга;
6) костный мозг — medulla ossium заполняет ячейки губчатого вещества и диафизы трубчатых костей. Самая мягкая часть кости. Он появился в кости лишь у наземных позвоночных в виде бледно-желтой массы костных клеток, заполняющих образовавшиеся пространства в пластинчатой кости. Его студневидная масса придает крепость кости, а костные клетки — остеобласты принимают участие в регенерации кости (ведь движение в условиях земного тяготения требует более интенсивной перестройки). Этот костный мозг, появившийся на самой ранней стадии развития костей первых наземных позвоночных, называется остеобластическим костным мозгом (его первая стадия развития).
У более высокоорганизованных амфибий остеобластический костный мозг заменяется красным костным мозгом (вторая стадия), в котором ретикулярная ткань заполнена клетками крови. В красном костном мозге происходит кроветворение, хотя он и не утрачивает своих остеобластических функций (может участвовать в регенерации костной ткани при переломах). У плода позднего периода и новорожденного все кости кроветворны. Со временем в некоторых костях красный костный мозг становится желтым (у домашних животных примерно на втором месяце после рождения). Костный мозг переходит в третью стадию своего развития, становится желтым (костным мозгом). Дольше всего красный костный мозг сохраняется в губчатом веществе грудины и тел позвонков. Однако при больших потерях крови в желтом костном мозге могут снова возникать очаги кроветворения, он не утратил и своих остеобластических функций.
У исследователей возник вопрос: почему в процессе филогенеза произошла смена функций и свои кроветворные функции печень передала кости? Большинство из них склонны считать, что это произошло потому, что кости в скелете первыми испытывают изменения силы и интенсивности физической нагрузки в условиях гравитационного поля Земли, поэтому сразу отвечают изменением состава периферической крови.
У растущей кости кроме указанных шести компонентов имеются еще четыре компонента, формирующих зоны роста кости. В такой кости кроме суставного хряща есть еще метафизарный хрящ, отделяющий тело кости (диафиз) от ее концов (эпифизов), и три вида особо построенной костной ткани, контактирующей с суставным и метафизарным хрящами и называемой субхондральной костью.
Все перечисленные части взрослой кости как органа прежде всего оказались необходимыми при улучшении ее биофизических свойств — твердости, упругости, прочности и легкости. Все обладают остеобластическими функциями, способствующими восстановлению при перестройке и регенерации кости — при повреждениях. Кости в скелете по форме разделяют на четыре основных типа:
1) короткие кости небольшого размера, губчатое вещество которых покрыто тонким слоем компакты или суставным хрящом;
2) плоские кости состоят из двух слоев компакты, между которыми может быть очень небольшое количество губчатого вещества (лопатка, ребра, кости таза, кости черепа). В некоторых плоских костях свода черепа в губчатом веществе проходит большое количество вен, в связи с чем это губчатое вещество черепа назвали диплоэмброе. Среди плоских костей черепа выделяют еще пневматические кости. Образующиеся внутри них полости заполнены воздухом. Эти полости называются синусами, или пазухами, они сообщаются с носовой полостью и выстланы слизистой оболочкой;
3) смешанные кости сочетают в себе два типа кости — плоскую и короткого типа кость (типичный пример такой смешанной кости — позвонок);
4) длинные трубчатые кости. Они появились тогда, когда в скелете выделились конечности. В средней трети длины трубчатой кости компактный слой самый мощный, и внутри него значительный костномозговой участок (когда кость выварена, на этом месте образуется полость и кость приобретает вид трубки, поэтому эти кости и назвали трубчатыми). У кур в трубчатой кости (плечевой) может образовываться полость. Концы этих костей заполнены губчатым веществом, покрыты тонким слоем компакты и суставным хрящом.
В области концентрации в костях губчатого вещества, там, где возникает больше энергии упругих деформаций, располагается большое количество отверстий. Через них проходят в кости сосуды и нервы, древние анатомы назвали их питательными — foramina nutritia. Более крупные отверстия — венозные — находятся всегда там, где больше губчатого вещества, способствующего выдавливанию крови из кости. Чем выше трубчатая кость расположена на конечности, тем крупнее на ней питательные отверстия.
Что находится в костях животных
Общие сведения о строении и функции костей
Кости взрослых домашних животных составляют в среднем от 6% (свинья) до 13% (лошадь) живого веса. У упитанных животных относительный вес свежих костей ниже, чем у тощих (например, у откормленных свиней—6%, у неоткормленных — 9%). Он зависит также от породы (например, у мясных пород овец костяк составляет 9%, у шерстных — 15% живого веса тела) и типа телосложения (И. И. Соколов, 1955; 10. Д. Рубан, 1959). У новорожденных и молодняка относительный вес костей выше, чем у взрослых. Например, у новорожденных симменталов он составляет 24,4%, 1,5-годовалых—Н,3%, а у взрослых — лишь 10,4% (Д. Л. Лезантин, 1957), у романовских ягнят —20,1%, а у 10-месячных — только 9,6% (Е. С. Можаева, 1952).
Рис. 5. Скелет коровы (Никель — Шуммер) / Рис. 6. Скелет овцы (Никель — Шуммер) / Ряс. 7. Скелет свиньи (Никель — Шуммер)
Рис. 8. Скелет лошади (Никель — Шуммер) / Рис. 9. Скелет собаки (Никель — Шуммер)
Кость, os, как и любой орган, состоит из нескольких тканей, но в основном из костиой. Именно она обусловливает главное механическое свойство костей — их прочность, которая складывается из твердости и упругости. Прочность 1 см3 кости на сжатие в среднем равна 1 400 кг, а на разрыв — 1 055 кг. Это свойство зависит от химического состава и строения кости.
Химический состав костей. Свежая кость состоит из воды (на 50%) и неорганических и органических веществ, в том числе жира (около 15%). Кости у старых животных содержат меньше воды, чем у молодняка. Обезвоженная и обезжиренная кость взрослого животного в среднем содержит Ц минеральных и Vs органических веществ (главным образом особого белка — оссеина). Кости новорожденных богаче органическими веществами. Различные кости одного и того же животного всегда имеют неодинаковое соотношение органических и неорганических веществ (В. И. Ипполитова, 1958). Минеральная часть в основном состоит из кальция в виде фосфата кальция (85%) и карбоната кальция (10,5%), образуЕОщих гпдроапатит Са10 (РОДДОН).,; остальное составляют фосфат магния (1,5%), карбонат н хлорид натрия п др. (3%). Уд. вес кости—1,9. Органические вещества придают кости эластичность, а минеральные — твердость. В старости, когда содержание органической части уменьшается, кости становятся более ломкими. Кости содержат 97% всего кальция животного организма и поэтому составляют важнейшее депо минеральных веществ. При неправильном содержании, когда в кормах недостаточно витаминов и минеральных веществ, организм черпает кальций из костей. В результате последние теряют твердость и деформируются; у молодняка развивается рахит, у взрослых — остеомалация. При этом в первую очередь деминерализуются и рассасываются наименее нагруженные кости (последние хвостовые позвонки и т. п.).
Строение кости. На рентгенограмме, а также на распиле кости (рис. 10) видна неоднородность ее строения. Те части кости, которые выполняют преимущественно опорную функцию и испытывают напряжение в одном направлении, состоят из плотного компактного вещества — substantia compacta. Участки кости, которые испытывают напряжение в различных направлениях и где прочность должна сочетаться с легкостью, построены
Рис. 10. Распил плечевой кости лошади. Проксимальный конец схематизирован. Дугообразными линиями показано направление перекладин губчатого вещества:
из губчатого вещества — substantia spongiosa. Оно состоит из тонких костиых перекладин, взаимно переплетающихся соответственно направлению сил, действующих на кость. Губчатое вещество покрыто тонкой пластинкой компактного вещества (рис. Н).
Основной структурной единицей компактного вещества является остеон — система микроскопических костиых цилиндров, надетых один на другой и окружающих гаверсов канал, в котором проходят сосуды и нервы. В губчатом веществе остеоны почти отсутствуют. В ячейках губчатого вещества содержится красный мозг,
Рис. 11. Строение губчатого костиого вещества у взрослого животного (слева) и старого (справа). Фот. с распила X 10
в котором, непрерывно размножаясь, образуются клетки крови. Участки костей, построенные из компактного вещества, охватывают полости, заполненные жировым костиым мозгом. У взрослых животных после больших потерь крови, а также у новорожденных в связи с усиленным кровообразованием, весь костиый мозг красный.
Форма костей. Кости испытывают нагрузку на сжатие, растяжение, изгиб и кручение, обусловленные силой тяжести, натяжением мышц и воздействием других внешних сил. Все они оказывают формообразующее влияние на кость. Форма костей обусловлена функцией. Различают длинные, короткие и плоские кости, отличающиеся друг от друга не только формой, но и развитием и внутренним строением.
Длинные кости образуют главным образом скелет конечностей, скелет грудной полости (ребра). Относительно бойее узкая средняя часть таких костей называется телом кости (диафиз), а более или менее утолщенные концы, сочленяющиеся с соседними костями,— суставными концами (эпифизы). Диафизы большинства длинных костей трубчатые, т. е. содержат костиомозговую полость — cavum medullare, наполненную жировым костиым мозгом. Диафиз трубчатой кости построен из компактного, а ее суставные концы — из губчатого вещества, одетого лишь тонкой замыкающей пластинкой компактного вещества. Часть диафиза, примыкающая к суставному концу трубчатой кости, называется метафизом. Последний состоит из губчатого вещества, покрытого компактным веществом, постепенно истончающимся по направлению к эпифизу.
Короткие кости находятся в тех частях скелета, где требуется сочетание прочности с подвижностью. Они состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Плоские, или широкие, кости образуют стенки полостей или служат обширными площадями прикрепления мышц, или же сочетают обе эти функции. Их ширина и длина значительно преобладают над толщиной, а губчатого вещества может быть не больше, чем компактного.
Некоторые кости, выполняя различные функции, свойственные скелету, имеют сложную форму.
Рельеф кости обусловлен механическим воздействием прилегающих мышц и их сухожилий, кровеносных сосудов и нервов, которые оставляют на костях отпечатки в форме борозд, вырезок, отверстий и каналов. Гладкими остаются только поверхности, свободные от прикрепления мышц и связок, и суставные поверхности. Места прикрепления к кости некоторых мышц вытянуты в форме бугристостей, бугров и отростков или вогнуты в форме ямок, что увеличивает площадь прикрепления. Рельеф костей резко выражен у старых рабочих животных и сглажен у молодняка.
Кость покрыта надкостиицей, а суставные поверхности —суставным хрящом. Надкостиица, или периост, periosteum — тонкая прочная и эластичная оболочка, состоящая из наружного волокнистого и внутреннего костеобразующего слоя. Она богата сосудами и нервами, которые через множество мелких каналов проникают в толщу кости и к костиому мозгу. Отверстия каналов, по которым в кость проникают более крупные сосуды, имеют постоянную топографию (Г. М. Удовин, 1955, 1959). Их называют сосудистыми отверстиями, foramina vasculosa. Надкостиица участвует в питаний и иннервации кости и росте ее в толщину, а также в образовании костиой мозоли при переломах. Изнутри к стенкам костиомозговой полости прилегает эндост. Эта нежная соединительнотканная оболочка, связанная с костиым мозгом, выполняет ту же роль, что и надкостиица.
Таким образом, кость как орган состоит из костиой ткани, костиого мозга, надкостиицы, эндоста, суставного хряща, нервов и кровеносных сосудов.
Развитие и рост костей. В ранний период онтогенеза скелет представлен молодой соединительной тканью — мезенхимой, которая в дальнейшем почти везде замещается хрящевой тканью. Затем в определенных участках скелета возникают очаги окостенения.
Многие кости черепа развиваются непосредственно в мезенхиме и называются поэтому первичными (покровными), но большинство костей возникает путем замещения хряща. Такие кости называются вторичными. В зависимости от места образования костиой ткани различают внутрихрящевое, или энхондральное, окостенение и пери-хондральное окостенение, при котором костиая ткань появляется сначала на поверхности хряща. Окостенение длинных и коротких костей имеет свои особенности.
В длинных костях окостенение начинается пери-хондрально в виде ободка вокруг хрящевой модели диафиза, а затем распространяется в ее толщу, где начинается энхондральное окостенение, приводящее к образованию губчатого вещества. С поверхности диафиза накладываются новые наслоения костиой ткани, образуемые внутренним слоем надкостиицы (пери-остальное окостенение). В это время изнутри, в толще диафиза, путем постепенного рассасывания губчатого вещества возникает костиомозговая полость, и кость превращается в трубчатую (рис. 12). Эта полость не доходит до концов диафиза — метафизов, где сохраняется губчатое вещество, к которому прилегает эндост, наращивающий костиую ткань изнутри. Таким образом, днафизы растут в ширину только со стороны периоста, а метафизы — со стороны эндоста, что доказано ауторадиографией (рис. 13). Суставные концы костей некоторое время после начала окостенения остаются хрящевыми. Но затем в их толще появляются особые эихондральные очаги окостенения—эпифизы. Они состоят из губчатого вещества. По мере замещения хряща эпифиз сближается с метафизом, но прослойка хряща, отделяющая эпифиз от метафиза (метазппфнзарпый хрящ), несмотря
Рис. 12. Сагиттальный распил проксимального конца большеберцовой кости новорожденного теленка (отпечаток с рентгенограммы):
на постоянное разрушение и замещение костиой тканью, сохраняется еще в течение длительного срока, благодаря усиленному размножению хрящевых клеток. Так поддерживается рост костей в длину. Однако размножение хрящевых клеток метаэпифизарнои зоны постепенно замедляется, а затем прекращается полностью. Тогда вся хрящевая зона замещается костиой тканью, эпифиз срастается с метафизом, в одно целое и продольный рост кости становится
Рис. 13. Рост трубчатой кости. А — схемы с ауторадиографов проксимального конца болынеберцовой кости двух крыс, которым подкожно введено 350 мкюри фосфора-32. Слева — крыса забитая через 4 часа, справа — через 8 суток после инъекции. Фосфор (черное) отложился в растущих частях кости: 1 — периостально, в диафизе, 2 — эндостально, в метафизе, 3 — энхондрально, на границе метаэпифизарной зоны (Гросс); Б — ауторадиограф плюсневой кости месячного теленка, которому за неделю до забоя выпоено 0,5 мкюри кальция-45. Последний отложился в растущих частях скелета (Комар)
невозможным. Появление синостозов указывает на прекращение роста кости.
Короткие кости окостеневают энхондрально, обычно за счет одного очага.
Многие отростки костей, служащие местом прикрепления связок и мышц, развиваются за счет особых энхондральных очагов окостенения. Такие очаги называются апофизами (см. рис. 12).
Очаги окостенения по степени участия в формировании отдельной кости делятся на две естественные группы — первичные и вторичные. Первичные образуют основную массу кости (например, диафиз, короткие кости), вторичные — лишь часть ее (эпифиз, апофиз). В онтогенезе первичные очагн возникают раньше. Апофизы отличаются от эпифизов не только топографически и функционально, но в некоторых случаях и происхождением (Г. Г. Воккен, I960).
Закладка очагов окостенения происходит в определенной последовательности и в определенные сроки и начинается в более нагруженных участках скелета. Темпы и особенности окостенения зависят от ряда факторов, в основном — от уровня кормления, что классическими опытами на овцах еще в конце прошлого века доказал Н. П. Чирвинский. Закономерности весового и подчиненного ему линейного роста скелета различны для плодного и посгэмбрионального онтогенеза, н скорость роста отдельных костей неодинакова (С. Н. Боголюбский, 1948, 1959; В. Я. Бровар и Е. Ф. Леонтьева, 1939; В. Я- Бровар, 1944; Е. С. Можаева, 1952; Н. Н.Третьяков, 1959; Е. М. Черепахнна, 1957; В. А. Эктов, 1952 и др.). Темпы развития скелета у самок выше, чем у самцов (Г. Г. Воккен, 1936—1960; Н. И. Афанасьев, 1956 и др.) и имеют индивидуальные отклонения даже v особей в пределах одного гнезда (Г. Г. Воккен, 1936, 1940, 1949; «В. Н. Тихонов, 1954). Постоянно повышенная, но не чрезмерная нагрузка приводит к усилению роста скелета и ускоряет его развитие (Е. И. Данилова и А. И. Свиридов, 1953).
С помощью метода меченых атомов доказано, что в костях непрерывно происходят оживленные обменные процессы ассимиляции и диссимиляции, созидания и разрушения. Эти две стороны единого процесса подчинены сложной нейрогуморальной регуляции. Во взрослом организме они находятся в равновесии, которое может быть нарушено различными погрешностями в кормлении и содержании животного. У растущих животных преобладает созидание, у старых — разрушение. Последнее приводит к старческим изменениям скелета.
Что находится в костях животных
Структура костной ткани и кровообращение
Кость представляет собой сложную материю, это сложный анизотропный неравномерный жизненный материал, обладающий упругими и вязкими свойствами, а также хорошей адаптивной функцией. Все превосходные свойства костей составляют неразрывное единство с их функциями.
Форма и структура костей являются различными в зависимости от выполняемых ими функций. Разные части одной и той же кости вследствие своих функциональных различий имеют разную форму и структуру, например, диафиз бедренной кости и головка бедренной кости. Поэтому полное описание свойств, структуры и функций костного материала является важной и сложной задачей.
Структура костной ткани
«Ткань» представляет собой комбинированное образование, состоящее из особых однородных клеток и выполняющих определенную функцию. В костных тканях содержатся три компонента: клетки, волокна и костный матрикс. Ниже представлены характеристики каждого из них:
Клетки: В костных тканях существуют три вида клеток, это остеоциты, остеобласт и остеокласт. Эти три вида клеток взаимно превращаются и взаимно сочетаются друг с другом, поглощая старые кости и порождая новые кости.
Костные клетки находятся внутри костного матрикса, это основные клетки костей в нормальном состоянии, они имеют форму сплющенного эллипсоида. В костных тканях они обеспечивают обмен веществ для поддержания нормального состояния костей, а в особых условиях они могут превращаться в два других вида клеток.
Остеобласт имеет форму куба или карликового столбика, они представляют собой маленькие клеточные выступы, расположенные в довольно правильном порядке и имеют большое и круглое клеточное ядро. Они расположены в одном конце тела клетки, протоплазма имеет щелочные свойства, они могут образовывать межклеточное вещество из волокон и мукополисахаридных белков, а также из щелочной цитоплазмы. Это приводит к осаждению солей кальция в идее игловидных кристаллов, расположенных среди межклеточного вещества, которое затем окружается клетками остеобласта и постепенно превращается в остеобласт.
Остеокласт представляет собой многоядерные гигантские клетки, диаметр может достигать 30 – 100 µm, они чаще всего расположены на поверхности абсорбируемой костной ткани. Их цитоплазма имеет кислотный характер, внутри ее содержится кислотная фосфотаза, способная растворять костные неорганические соли и органические вещества, перенося или выбрасывая их в другие места, тем самым ослабляя или убирая костные ткани в данном месте.
Костные волокна в основном состоит из коллагенового волокна, поэтому оно называется костным коллагеновым волокном, пучки которого расположены послойно правильными рядами. Это волокно плотно соединено с неорганическими составными частями кости, образуя доскообразную структуру, поэтому оно называется костной пластинкой или ламеллярной костью. В одной и той же костной пластинке большая часть волокон расположена параллельно друг другу, а слои волокон в двух соседних пластинках переплетаются в одном направлении, и костные клетки зажаты между пластинками. Вследствие того, что костные пластинки расположены в разных направлениях, то костное вещество обладает довольно высокой прочностью и пластичностью, оно способно рационально воспринимать сжатие со всех направлений.
Морфология кости
С точки зрения морфологии, размеры костей неодинаковы, их можно подразделить на длинные, короткие, плоские кости и кости неправильной формы. Длинные кости имеют форму трубки, средняя часть которых представляет собой диафиз, а оба конца – эпифиз. Эпифиз сравнительно толстый, имеет суставную поверхность, образованную вместе с соседними костями. Длинные кости главным образом располагаются на конечностях. Короткие кости имеют почти кубическую форму, чаще всего находятся в частях тела, испытывающих довольно значительное давление, и в то же время они должны быть подвижными, например, это кости запястья рук и кости предплюсны ног. Плоские кости имеют форму пластинок, они образуют стенки костных полостей и выполняют защитную роль для органов, находящихся внутри этих полостей, например, как кости черепа.
Кость состоит из костного вещества, костного мозга и надкостницы, а также имеет разветвленную сеть кровеносных сосудов и нервов, как показано на рисунке. Длинная бедренная кость состоит из диафиза и двух выпуклых эпифизарных концов. Поверхность каждого эпифизарного конца покрыта хрящом и образует гладкую суставную поверхность. Коэффициент трения в пространстве между хрящами в месте соединения сустава очень мал, он может быть ниже 0.0026. Это самый низкий известный показатель силы трения между твердыми телами, что позволяет хрящу и соседним костным тканям создать высокоэффективный сустав. Эпифизарная пластинка образована из кальцинированного хряща, соединенного с хрящом. Диафиз представляет собой полую кость, стенки которой образованы из плотной кости, которая является довольно толстой по всей ее длине и постепенно утончающейся к краям.
Костный мозг заполняет костномозговую полость и губчатую кость. У плода и у детей в костномозговой полости находится красный костный мозг, это важный орган кроветворения в человеческом организме. В зрелом возрасте мозг в костномозговой полости постепенно замещается жирами и образуется желтый костный мозг, который утрачивает способность к кроветворению, но в костном мозге по-прежнему имеется красный костный мозг, выполняющий эту функцию.
Надкостница представляет собой уплотненную соединительную ткань, тесно прилегающую к поверхности кости. Она содержит кровеносные сосуды и нервы, выполняющие питательную функцию. Внутри надкостницы находится большое количество остеобласта, обладающего высокой активностью, который в период роста и развития человека способен создавать кость и постепенно делать ее толще. Когда кость повреждается, остеобласт, находящийся в состоянии покоя внутри надкостницы, начинает активизироваться и превращается в костные клетки, что имеет важное значение для регенерации и восстановления кости.
Микроструктура кости
Костное вещество в диафизе большей частью представляет собой плотную кость, и лишь возле костномозговой полости имеется небольшое количество губчатой кости. В зависимости от расположения костных пластинок, плотная кость делится на три зоны, как показано на рисунке: кольцевидные пластинки, гаверсовы (Haversion) костные пластинки и межкостные пластинки.
Кольцевидные пластинки представляют собой пластинки, расположенные по окружности на внутренней и внешней стороне диафиза, и они подразделяются на внешние и внутренние кольцевидные пластинки. Внешние кольцевидные пластинки имеют от нескольких до более десятка слоев, они располагаются стройными рядами на внешней стороне диафиза, их поверхность покрыта надкостницей. Мелкие кровеносные сосуды в надкостнице пронизывают внешние кольцевидные пластинки и проникают вглубь костного вещества. Каналы для кровеносных сосудов, проходящие через внешние кольцевидные пластинки, называются фолькмановскими каналами (Volkmann’s Canal). Внутренние кольцевидные пластинки располагаются на поверхности костномозговой полости диафиза, они имеют небольшое количество слоев. Внутренние кольцевидные пластинки покрыты внутренней надкостницей, и через эти пластинки также проходят фолькмановские каналы, соединяющие мелкие кровеносные сосуды с сосудами костного мозга. Костные пластинки, концентрично расположенные между внутренними и внешними кольцевидными пластинками, называются гаверсовыми пластинками. Они имеют от нескольких до более десятка слоев, расположенных параллельно оси кости. В гаверсовых пластинках имеется один продольный маленький канал, называемый гаверсовым каналом, в котором находятся кровеносные сосуды, а также нервы и небольшое количество рыхлой соединительной ткани. Гаверсовы пластинки и гаверсовы каналы образуют гаверсову систему. Вследствие того, что в диафизе имеется большое число гаверсовых систем, эти системы называются остеонами (Osteon). Остеоны имеют цилиндрическую форму, их поверхность покрыта слоем цементина, в котором содержится большое количество неорганических составных частей кости, костного коллагенового волокна и крайне незначительное количество костного матрикса.
Межкостные пластинки представляют собой пластинки неправильной формы, расположенные между остеонами, в них нет гаверсовых каналов и кровеносных сосудов, они состоят из остаточных гаверсовых пластинок.
Внутрикостное кровообращение
В кости имеется система кровообращения, например, на рисунке показа модель кровообращения в плотной длинной кости. В диафизе есть главная питающая артерия и вены. В надкостнице нижней части кости имеется маленькое отверстие, через которое внутрь кости проходит питающая артерия. В костном мозге эта артерия разделяется на верхнюю и нижнюю ветви, каждая из которых в дальнейшем расходится на множество ответвлений, образующих на конечном участке капилляры, питающие ткани мозга и снабжающие питательными веществами плотную кость.
Кровеносные сосуды в конечной части эпифиза соединяются с питающей артерией, входящей в костномозговую полость эпифиза. Кровь в сосудах надкостницы поступает из нее наружу, средняя часть эпифиза в основном снабжается кровью из питающей артерии и лишь небольшое количество крови поступает в эпифиз из сосудов надкостницы. Если питающая артерия повреждается или перерезается при операции, то, возможно, что снабжение кровью эпифиза будет заменяться на питание из надкостницы, поскольку эти кровеносные сосуды взаимно связываются друг с другом при развитии плода.
Кровеносные сосуды в эпифизе проходят в него из боковых частей эпифизарной пластинки, развиваясь, превращаются в эпифизарные артерии, снабжающие кровью мозг эпифиза. Есть также большое количество ответвлений, снабжающих кровью хрящи вокруг эпифиза и его боковые части.
Верхняя часть кости представляет собой суставный хрящ, под которым находится эпифизарная артерия, а еще ниже ростовой хрящ, после чего имеются три вида кости: внутрихрящевая кость, костные пластинки и надкостница. Направление кровотока в этих трех видах кости неодинаково: во внутрихрящевой кости движение крови происходит вверх и наружу, в средней части диафиза сосуды имеют поперечное направление, а в нижней части диафиза сосуды направлены вниз и наружу. Поэтому кровеносные сосуды во всей плотной кости расположены в форме зонтика и расходятся лучеобразно.
Поскольку кровеносные сосуды в кости очень тонкие, и их невозможно наблюдать непосредственно, поэтому изучение динамики кровотока в них довольно затруднительно. В настоящее время с помощью радиоизотопов, внедряемых в кровеносные сосуды кости, судя по количеству их остатков и количеству выделяемого ими тепла в сопоставлении с пропорцией кровотока, можно измерить распределение температур в кости, чтобы определить состояние кровообращения.
В процессе лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов безоперационным методом в головке бедренной кости создается внутренняя электрохимическая среда, которая способствует восстановлению нарушенной микроциркуляции и активному удалению продуктов обмена разрушенных заболеванием тканей, стимулирует деление и дифференциацию костных клеток, постепенно замещающих дефект кости.