Кость – это жесткий орган [1] , который составляет часть скелета большинства позвоночных животных. Кости защищают различные другие органы тела, производят красные и белые кровяные тельца , хранят минералы , обеспечивают структуру и поддержку тела, а также обеспечивают подвижность . Кости бывают самых разных форм и размеров и имеют сложную внутреннюю и внешнюю структуру. [2] Они легкие, но прочные и твердые и выполняют множество функций .
Костная ткань (костная ткань), которую еще называют костью в несчетном смысле этого слова, представляет собой твердую ткань , разновидность специализированной соединительной ткани . Внутри он имеет сотовую матрицу , которая помогает придать кости жесткость. Костная ткань состоит из различных типов костных клеток . Остеобласты и остеоциты участвуют в формировании и минерализации кости; остеокласты участвуют в резорбции костной ткани. Модифицированные (уплощенные) остеобласты становятся выстилочными клетками, образующими защитный слой на поверхности кости. Минерализованный матрикс костной ткани состоит из органического компонента, состоящего в основном из коллагена, называемого оссеином , и неорганического компонента костного минерала , состоящего из различных солей. Костная ткань представляет собой минерализованную ткань двух типов: кортикальную кость и губчатую кость. Другие типы тканей, обнаруженные в костях, включают костный мозг , эндост , надкостницу , нервы , кровеносные сосуды и хрящи .
В организме человека при рождении имеется около 300 костей; многие из них сливаются во время развития, оставляя в общей сложности 206 отдельных костей у взрослой особи, не считая многочисленных мелких сесамовидных костей . [3] [4] Самая большая кость в организме — бедренная кость, а самая маленькая — стремечко в среднем ухе .
Греческое слово, обозначающее кость, — ὀστέον («остеон»), отсюда и множество терминов, в которых оно используется в качестве префикса, например, остеопатия . В анатомической терминологии , включая международный стандарт Terminologia Anatomica , кость обозначается словом os (например, os breve , os longum , os sesamoideum ).
Кость не является однородно твердой, а состоит из гибкого матрикса (около 30%) и связанных минералов (около 70%), которые сложно сплетены и бесконечно реконструируются группой специализированных костных клеток. Их уникальный состав и конструкция позволяют костям быть относительно твердыми и прочными, оставаясь при этом легкими.
Костный матрикс на 90–95% состоит из эластичных коллагеновых волокон, также известных как оссеин [5] , а остальная часть представляет собой основное вещество . [6] Эластичность коллагена повышает устойчивость к переломам. [7] Матрица затвердевает за счет связывания неорганической минеральной соли, фосфата кальция , в химической структуре, известной как костный минерал , форма апатита кальция . [8] [9] Именно минерализация придает костям жесткость.
Кость активно строится и ремоделируется на протяжении всей жизни специальными костными клетками, известными как остеобласты и остеокласты. Внутри любой отдельной кости ткань состоит из двух основных структур, известных как кортикальная и губчатая кость, каждый из которых имеет свой внешний вид и характеристики.
Твердый внешний слой костей состоит из кортикальной кости , которую также называют компактной костью , поскольку она намного плотнее губчатой кости. Он образует твердую внешнюю оболочку (кору) костей. Кортикальная кость придает костям гладкий, белый и твердый вид и составляет 80% общей костной массы скелета взрослого человека . [10] Он облегчает основные функции костей — поддерживать все тело, защищать органы, обеспечивать рычаги для движения, а также хранить и высвобождать химические элементы, в основном кальций. Он состоит из нескольких микроскопических столбцов, каждый из которых называется остеоном или гаверсовой системой. Каждый столбец представляет собой несколько слоев остеобластов и остеоцитов вокруг центрального канала, называемого гаверсовым каналом . Каналы Фолькмана под прямым углом соединяют остеоны между собой. Колонки метаболически активны, и по мере реабсорбции и формирования кости природа и расположение клеток внутри остеона будут меняться. Кортикальная кость покрыта надкостницей на внешней поверхности и эндостом на внутренней поверхности. Эндост является границей между кортикальной костью и губчатой костью. [11] Основной анатомической и функциональной единицей кортикальной кости является остеон .
Губчатая кость или губчатая кость , [12] [11] , также известная как трабекулярная кость , представляет собой внутреннюю ткань скелетной кости и представляет собой пористую сеть с открытыми клетками, повторяющую свойства материала биопены . [13] [14] Губчатая кость имеет более высокое соотношение площади поверхности к объему, чем кортикальная кость, и она менее плотная . Это делает его более слабым и гибким. Большая площадь поверхности также делает его пригодным для метаболической деятельности, такой как обмен ионов кальция. Губчатая кость обычно встречается на концах длинных костей, возле суставов и внутри позвонков. Губчатая кость богата васкуляризацией и часто содержит красный костный мозг , где происходит кроветворение (производство клеток крови). Основной анатомической и функциональной единицей губчатой кости является трабекула . Трабекулы ориентированы в соответствии с распределением механической нагрузки, которую испытывает кость внутри длинных костей, таких как бедренная кость . Что касается коротких костей, трабекулярное выравнивание было изучено в ножке позвонка . [15] Тонкие образования остеобластов , покрытые эндостом, создают неравномерную сеть пространств, [16] известную как трабекулы. В этих пространствах находятся костный мозг и гемопоэтические стволовые клетки , которые дают начало тромбоцитам , эритроцитам и лейкоцитам . [16] Трабекулярный костный мозг состоит из сети палочковидных и пластинчатых элементов, которые делают весь орган легче и оставляют место для кровеносных сосудов и костного мозга. Трабекулярная кость составляет оставшиеся 20% общей костной массы, но ее площадь поверхности почти в десять раз превышает площадь компактной кости. [17]
Слова губчатый и трабекулярный относятся к крошечным решетчатым единицам (трабекулам), которые образуют ткань. Впервые это было точно проиллюстрировано на гравюрах Крисостомо Мартинеса . [18]
Костный мозг , также известный как миелоидная ткань красного костного мозга, можно найти практически в любой кости, содержащей губчатую ткань . У новорожденных все такие кости заполнены исключительно красным или кроветворным костным мозгом, но с возрастом количество кроветворной фракции уменьшается, а количество жировой/желтой фракции, называемой костномозговой жировой тканью (ЖТ), увеличивается. У взрослых красный костный мозг в основном обнаруживается в костном мозге бедренной кости, ребрах, позвонках и костях таза . [19]
Кость получает около 10% сердечного выброса. [20] Кровь поступает в эндост , проходит через костный мозг и выходит через мелкие сосуды коры головного мозга. [20] У человека напряжение кислорода в крови в костном мозге составляет около 6,6% по сравнению с примерно 12% в артериальной крови и 5% в венозной и капиллярной крови. [20]
Кость – метаболически активная ткань, состоящая из нескольких типов клеток. К этим клеткам относятся остеобласты , участвующие в создании и минерализации костной ткани, остеоциты и остеокласты , участвующие в реабсорбции костной ткани. Остеобласты и остеоциты происходят из остеопрогениторных клеток, но остеокласты происходят из тех же клеток, которые дифференцируются с образованием макрофагов и моноцитов . [21] В костном мозге также имеются гемопоэтические стволовые клетки . Эти клетки дают начало другим клеткам, включая лейкоциты , эритроциты и тромбоциты . [22]
Остеобласты представляют собой одноядерные костеобразующие клетки. Они расположены на поверхности остеонных швов и образуют белковую смесь, известную как остеоид , которая минерализуется и превращается в кость. [23] Остеоидный шов представляет собой узкую область новообразованного органического матрикса, еще не минерализованного, расположенного на поверхности кости. Остеоид в основном состоит из коллагена I типа . Остеобласты также производят гормоны , такие как простагландины , которые действуют на саму кость. Остеобласт создает и восстанавливает новую кость, фактически строя ее вокруг себя. Сначала остеобласт вырабатывает коллагеновые волокна. Эти коллагеновые волокна используются в качестве основы для работы остеобластов. Затем остеобласт откладывает фосфат кальция, который отверждается ионами гидроксида и бикарбоната . Совершенно новая кость, созданная остеобластом, называется остеоидом . [24] Как только остеобласт завершает работу, он фактически оказывается внутри кости, когда она затвердевает. Когда остеобласт попадает в ловушку, он становится известен как остеоцит. Другие остеобласты остаются на вершине новой кости и используются для защиты подлежащей кости; они становятся известными как клетки костной выстилки. [25]
Остеоциты представляют собой клетки мезенхимального происхождения и происходят из остеобластов, которые мигрировали и оказались в ловушке и окружены костным матриксом, который они сами производят. [11] Пространства, которые тело клетки остеоцитов занимает в минерализованном матриксе коллагена I типа, известны как лакуны , в то время как клеточные отростки остеоцитов занимают каналы, называемые канальцами. Многие отростки остеоцитов стремятся встретиться с остеобластами, остеокластами, клетками костной оболочки и другими остеоцитами, вероятно, в целях коммуникации. [26] Остеоциты остаются в контакте с другими остеоцитами в кости посредством щелевых соединений — связанных клеточных отростков, которые проходят через канальцевые каналы.
Остеокласты — это очень крупные многоядерные клетки, ответственные за разрушение костей в процессе резорбции кости . Затем остеобласты формируют новую кость. Кость постоянно ремоделируется за счет резорбции остеокластов и создается остеобластами. [21] Остеокласты представляют собой крупные клетки с множеством ядер , расположенные на поверхности кости в так называемых лакунах Хошипа (или ямках резорбции ). Эти лакуны являются результатом реабсорбции окружающей костной ткани. [27] Поскольку остеокласты происходят из линии стволовых клеток моноцитов , они оснащены фагоцитарно -подобными механизмами, подобными циркулирующим макрофагам . [21] Остеокласты созревают и/или мигрируют на отдельные поверхности кости. По прибытии против минерального субстрата секретируются активные ферменты, такие как тартрат-резистентная кислая фосфатаза . [ нужна цитация ] Реабсорбция кости остеокластами также играет роль в гомеостазе кальция . [27]
Кости состоят из живых клеток (остеобластов и остеоцитов), заключенных в минерализованный органический матрикс. Основным неорганическим компонентом человеческой кости является гидроксиапатит , доминирующий костный минерал , имеющий номинальный состав Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . [28] Органические компоненты этой матрицы состоят в основном из коллагена типа I — «органического», относящегося к материалам, образующимся в результате жизнедеятельности человеческого организма, — и неорганических компонентов, которые наряду с доминирующей фазой гидроксиапатита включают другие соединения кальция и фосфата , в том числе соли. Примерно 30% бесклеточного компонента кости состоит из органического вещества, а примерно 70% по массе приходится на неорганическую фазу. [29] Волокна коллагена придают кости прочность на растяжение , а вкрапленные кристаллы гидроксиапатита придают кости прочность на сжатие . Эти эффекты синергичны . [29] Точный состав матрицы может со временем меняться из-за питания и биоминерализации , при этом соотношение кальция и фосфата варьируется от 1,3 до 2,0 (на вес), а также микроэлементов, таких как магний , натрий , калий и также встречаются карбонаты . [29]
Коллаген типа I составляет 90–95% органического матрикса, а остальная часть матрикса представляет собой гомогенную жидкость, называемую основным веществом , состоящую из протеогликанов , таких как гиалуроновая кислота и хондроитинсульфат , [29] , а также неколлагеновых белков, таких как остеокальцин . , остеопонтин или костный сиалопротеин . Коллаген состоит из нитей повторяющихся единиц, которые придают кости прочность на растяжение и расположены перекрывающимися друг от друга способами, что предотвращает напряжение сдвига. Функция основного вещества до конца не известна. [29] В зависимости от расположения коллагена под микроскопом можно выделить два типа костей: тканые и пластинчатые.
Плетеная кость образуется, когда остеобласты быстро производят остеоид, который первоначально возникает во всех костях плода , но позже заменяется более эластичной пластинчатой костью. У взрослых плетеная кость образуется после переломов или при болезни Педжета . Тканая кость более слабая, с меньшим количеством беспорядочно ориентированных коллагеновых волокон, но формируется быстро; Именно из-за такого внешнего вида волокнистого матрикса кость называют тканевой . Вскоре ее заменяет пластинчатая кость, которая организована в виде концентрических пластинок с гораздо меньшим соотношением остеоцитов к окружающей ткани. Пластинчатая кость, которая впервые появляется у человека у плода в третьем триместре беременности, [31] более прочная и заполнена множеством коллагеновых волокон, параллельных другим волокнам того же слоя (эти параллельные столбцы называются остеонами). В поперечном сечении волокна проходят в противоположных направлениях в чередующихся слоях, как в фанере , что способствует способности кости противостоять скручивающим силам. После перелома сначала формируется плетеная кость, которая постепенно заменяется пластинчатой костью в ходе процесса, известного как «костное замещение». По сравнению с плетеной костью формирование пластинчатой кости происходит медленнее. Упорядоченное отложение коллагеновых волокон ограничивает образование остеоида примерно до 1–2 мкм в день. Пластинчатой кости также требуется относительно плоская поверхность для укладки коллагеновых волокон параллельными или концентрическими слоями. [32]
Внеклеточный матрикс кости формируется остеобластами , которые секретируют как коллаген, так и основное вещество. Эти клетки синтезируют цепи альфа-полипетпида коллагена, а затем секретируют молекулы коллагена. Молекулы коллагена связываются со своими соседями и сшиваются посредством лизилоксидазы, образуя фибриллы коллагена. На этой стадии они еще не минерализованы, и эта зона неминерализованных коллагеновых фибрилл называется «остеоидной». Вокруг и внутри коллагеновых фибрилл кальций и фосфат в конечном итоге осаждаются в течение нескольких дней или недель, превращаясь затем в полностью минерализованную кость с общей неорганической фазой карбонат-замещенного гидроксиапатита. [33] [29]
Для минерализации кости остеобласты выделяют щелочную фосфатазу, часть которой переносится пузырьками . Это расщепляет ингибирующий пирофосфат и одновременно генерирует свободные ионы фосфата для минерализации, действуя как очаги отложения кальция и фосфата. Везикулы могут инициировать некоторые ранние события минерализации, разрываясь и действуя как центры роста кристаллов. Костный минерал может образовываться из глобулярных и пластинчатых структур, а также из первоначально аморфных фаз. [34] [35]
В организме человека существует пять типов костей: длинные, короткие, плоские, неправильные и сесамовидные. [36]
При изучении анатомии анатомы используют ряд анатомических терминов для описания внешнего вида, формы и функции костей. Для описания расположения костей используются и другие анатомические термины . Как и другие анатомические термины, многие из них происходят от латыни и греческого языка . Некоторые анатомы до сих пор используют латынь для обозначения костей. Термин «костный» и приставка «остео-», относящаяся к вещам, связанным с костью, до сих пор широко используются.
Некоторые примеры терминов, используемых для описания костей, включают термин «отверстие» для описания отверстия, через которое что-то проходит, и «канал» или «проходной канал» для описания структуры, напоминающей туннель. Выступ из кости можно назвать несколькими терминами, в том числе «мыщелком», «гребнем», «позвоночником», «возвышением», «бугорком» или «бугристостью», в зависимости от формы и расположения выступа. Обычно говорят , что длинные кости имеют «голову», «шею» и «тело».
Когда две кости соединяются, говорят, что они «сочленяются». Если две кости имеют фиброзное соединение и относительно неподвижны, то сустав называют «шовным».
Образование кости называется оссификацией . На стадии развития плода это происходит за счет двух процессов: внутримембранозного окостенения и эндохондрального окостенения . [42] Внутримембранозная оссификация включает образование кости из соединительной ткани , тогда как эндохондральная оссификация предполагает образование кости из хряща .
Внутримембранозное окостенение в основном происходит при формировании плоских костей черепа, а также нижней, верхней и ключиц; кость формируется из соединительной ткани, такой как мезенхимная ткань, а не из хряща. Процесс включает в себя: развитие центра окостенения , кальцификацию , образование трабекул и развитие надкостницы. [43]
Энхондральное окостенение происходит в длинных костях и большинстве других костей тела; он включает в себя развитие кости из хряща. Этот процесс включает в себя формирование модели хряща, его рост и развитие, развитие первичных и вторичных центров окостенения , а также формирование суставного хряща и эпифизарных пластинок . [44]
Эндохондральное окостенение начинается с точек в хряще, называемых «центрами первичного окостенения». Чаще всего они появляются во время внутриутробного развития, хотя некоторые короткие кости начинают первичное окостенение уже после рождения . Они ответственны за формирование диафизов длинных костей, коротких костей и некоторых частей костей неправильной формы. Вторичная оссификация возникает после рождения и образует эпифизы длинных костей и концы неправильных и плоских костей. Диафиз и оба эпифиза длинной кости разделены зоной роста хряща (эпифизарной пластинкой ). В зрелом возрасте скелета (от 18 до 25 лет) весь хрящ заменяется костью, при этом диафиз и оба эпифиза сливаются вместе (эпифизарное закрытие). [45] В верхних конечностях окостенеют только диафизы длинных костей и лопатки. Эпифизы, кости запястья, клювовидный отросток, медиальный край лопатки и акромион еще хрящевые. [46]
При преобразовании хряща в кость выполняются следующие этапы:
Кости выполняют множество функций:
Кости выполняют множество механических функций. Вместе кости тела образуют скелет . Они обеспечивают каркас, поддерживающий тело, и точку крепления для скелетных мышц , сухожилий , связок и суставов , которые функционируют вместе, создавая и передавая силы, так что отдельными частями тела или всем телом можно манипулировать в трехмерном пространстве ( взаимодействие кости и мышцы изучается в биомеханике ).
Кости защищают внутренние органы, такие как череп, защищающий мозг , или ребра , защищающие сердце и легкие . Из-за особенностей формирования кости кость имеет высокую прочность на сжатие около 170 МПа (1700 кгс/см 2 ), [7] низкую прочность на растяжение 104–121 МПа и очень низкую прочность на сдвиг (51,6 МПа). . [48] [49] Это означает, что кость хорошо сопротивляется давящему (сжимающему) напряжению, хуже сопротивляется тянущему (растяживающему) напряжению, но лишь плохо сопротивляется напряжению сдвига (например, из-за скручивающих нагрузок). Хотя кость по существу хрупкая , кость обладает значительной степенью эластичности , которой в основном способствует коллаген .
С механической точки зрения кости также играют особую роль в слухе . Слуховые косточки — это три небольшие косточки в среднем ухе , которые участвуют в передаче звука.
Губчатая часть костей содержит костный мозг . Костный мозг производит клетки крови в процессе, называемом гемопоэзом . [50] Клетки крови, образующиеся в костном мозге, включают эритроциты , тромбоциты и лейкоциты . [51] Клетки-предшественники, такие как гемопоэтические стволовые клетки, делятся в процессе, называемом митозом, с образованием клеток-предшественников. К ним относятся предшественники, которые в конечном итоге дают начало лейкоцитам , и эритробласты , которые дают начало эритроцитам. [52] В отличие от красных и белых кровяных телец, образующихся в результате митоза, тромбоциты выделяются из очень крупных клеток, называемых мегакариоцитами . [53] Этот процесс прогрессивной дифференцировки происходит в костном мозге. После того как клетки созревают, они попадают в кровоток . [54] Ежедневно таким образом вырабатывается более 2,5 миллиардов эритроцитов и тромбоцитов, а также 50–100 миллиардов гранулоцитов . [22]
Помимо создания клеток, костный мозг также является одним из основных мест разрушения дефектных или старых эритроцитов. [22]
В зависимости от вида, возраста и типа кости костные клетки составляют до 15 процентов кости. Хранение факторов роста — минерализованный костный матрикс хранит важные факторы роста, такие как инсулиноподобные факторы роста, трансформирующий фактор роста, костные морфогенетические белки и другие. [58]
Кость постоянно создается и заменяется в процессе, известном как ремоделирование . Этот постоянный обмен кости представляет собой процесс резорбции, за которым следует замена кости с небольшим изменением формы. Это достигается за счет остеобластов и остеокластов. Клетки стимулируются различными сигналами , которые вместе называются единицей ремоделирования. Ежегодно ремоделируется примерно 10% скелетной массы взрослого человека. [64] Целью ремоделирования является регулирование гомеостаза кальция , восстановление микроповрежденных костей в результате ежедневного стресса и формирование скелета во время роста. [65] Повторяющийся стресс, такой как упражнения с весовой нагрузкой или заживление костей, приводит к утолщению костей в точках максимального напряжения ( закон Вольфа ). Было высказано предположение, что это результат пьезоэлектрических свойств кости, которые заставляют кость генерировать небольшие электрические потенциалы под нагрузкой. [66]
Действие остеобластов и остеокластов контролируется рядом химических ферментов , которые либо способствуют, либо ингибируют активность клеток ремоделирования кости, контролируя скорость образования, разрушения или изменения формы кости. Клетки также используют паракринную передачу сигналов для контроля активности друг друга. [67] [68] Например, скорость резорбции кости остеокластами ингибируется кальцитонином и остеопротегерином . Кальцитонин вырабатывается парафолликулярными клетками щитовидной железы и может связываться с рецепторами остеокластов, напрямую ингибируя активность остеокластов. Остеопротегерин секретируется остеобластами и способен связывать RANK-L, ингибируя стимуляцию остеокластов. [69]
Остеобласты также можно стимулировать к увеличению костной массы за счет увеличения секреции остеоида и ингибирования способности остеокластов разрушать костную ткань . [ нужна ссылка ] Повышенная секреция остеоида стимулируется секрецией гормона роста гипофизом , гормонами щитовидной железы и половыми гормонами ( эстрогенами и андрогенами ). Эти гормоны также способствуют усилению секреции остеопротегерина. [69] Остеобласты также можно заставить секретировать ряд цитокинов , которые способствуют реабсорбции кости путем стимуляции активности остеокластов и дифференцировки из клеток-предшественников. Витамин D , паратиреоидный гормон и стимуляция остеоцитов побуждают остеобласты увеличивать секрецию RANK- лиганда и интерлейкина 6 , цитокины которых затем стимулируют повышенную реабсорбцию кости остеокластами. Эти же соединения также увеличивают секрецию макрофагального колониестимулирующего фактора остеобластами, что способствует дифференцировке клеток-предшественников в остеокласты, и снижают секрецию остеопротегерина. [ нужна цитата ]
Объем кости определяется скоростью костеобразования и резорбции кости. Недавние исследования показали, что определенные факторы роста могут локально изменять костеобразование за счет увеличения активности остеобластов. С помощью костных культур были выделены и классифицированы многочисленные факторы роста костного происхождения. Эти факторы включают инсулиноподобные факторы роста I и II, трансформирующий фактор роста-бета, фактор роста фибробластов, фактор роста тромбоцитов и костные морфогенетические белки. [70] Данные свидетельствуют о том, что костные клетки производят факторы роста для внеклеточного хранения в костном матриксе. Высвобождение этих факторов роста из костного матрикса может вызвать пролиферацию предшественников остеобластов. По сути, факторы роста кости могут действовать как потенциальные детерминанты местного костеобразования. [70] Исследования показали, что объем губчатой кости при постменопаузальном остеопорозе может определяться соотношением между общей площадью костеобразующей поверхности и процентом поверхностной резорбции. [71]
Ряд заболеваний может поражать кости, включая артрит, переломы, инфекции, остеопороз и опухоли. Заболевания костей могут лечить различные врачи, в том числе ревматологи по суставам и хирурги -ортопеды , которые могут проводить операции по исправлению сломанных костей. Другие врачи, такие как специалисты по реабилитации , могут участвовать в восстановлении, рентгенологи — в интерпретации результатов визуализации, патологи — в расследовании причины заболевания, а семейные врачи могут играть роль в предотвращении осложнений заболеваний костей, таких как остеопороз.
Когда врач осматривает пациента, будет собран анамнез и осмотр. Затем кости часто визуализируют, называемую рентгенографией . Это может включать ультразвуковое исследование , рентгенографию, компьютерную томографию , МРТ и другие методы визуализации, такие как сканирование костей , которые могут использоваться для исследования рака. [72] Могут быть проведены другие анализы, такие как анализ крови на аутоиммунные маркеры или аспирация синовиальной жидкости . [72]
В нормальной кости переломы возникают при приложении значительной силы или повторяющихся травмах в течение длительного времени. Переломы также могут возникать при ослаблении кости, например, при остеопорозе, или при наличии структурных проблем, например, когда кость чрезмерно реконструируется (например, при болезни Педжета ) или является местом роста рака. [73] К распространенным переломам относятся переломы запястья и бедра , связанные с остеопорозом , переломы позвонков , связанные с высокоэнергетической травмой и раком, а также переломы длинных костей. Не все переломы болезненны. [73] В серьезных случаях, в зависимости от типа и локализации переломов, осложнения могут включать в себя синдром «висящей грудной клетки» , компартмент-синдром или жировую эмболию . Сложные переломы связаны с проникновением кости через кожу. Некоторые сложные переломы можно лечить с помощью процедур костной пластики , которые заменяют недостающие части кости.
Переломы и их основные причины можно исследовать с помощью рентгена , компьютерной томографии и МРТ . [73] Переломы описываются по их расположению и форме, и существует несколько систем классификации, в зависимости от местоположения перелома. Распространенным переломом длинных костей у детей является перелом Солтера-Харриса . [74] При лечении переломов часто назначают облегчение боли и часто иммобилизуют область перелома. Это способствует заживлению костей . Кроме того, могут использоваться хирургические меры, такие как внутренняя фиксация . Из-за иммобилизации людям с переломами часто советуют пройти реабилитацию . [73]
Существует несколько типов опухолей, которые могут поражать кости; примеры доброкачественных опухолей костей включают остеому , остеоид-остеому , остеохондрому , остеобластому , энхондрому , гигантоклеточную опухоль кости и аневризмальную костную кисту . [75]
Рак может возникнуть в костной ткани, а кости также являются распространенным местом распространения ( метастазирования ) других видов рака. [76] Рак, возникающий в костях, называется «первичным» раком, хотя такие виды рака встречаются редко. [76] Метастазы в костях являются «вторичными» видами рака, наиболее распространенными из которых являются рак молочной железы , рак легких , рак простаты , рак щитовидной железы и рак почки . [76] Вторичный рак, поражающий кости, может либо разрушать кость (так называемый « литический » рак), либо создавать кость (« склеротический » рак). Рак костного мозга внутри кости также может поражать костную ткань, например, лейкемия и множественная миелома . Кости также могут поражаться раком в других частях тела. Рак в других частях тела может выделять паратиреоидный гормон или пептид, родственный паратиреоидному гормону . Это увеличивает реабсорбцию костей и может привести к переломам костей.
Костная ткань, разрушенная или измененная в результате рака, деформируется, ослабевает и более склонна к переломам. Это может привести к сдавлению спинного мозга , разрушению костного мозга, что приводит к синякам , кровотечениям и иммуносупрессии , а также является одной из причин боли в костях. Если рак метастатический, то могут быть и другие симптомы в зависимости от места первоначального рака. Некоторые виды рака костей также могут ощущаться.
Лечение рака костей осуществляется в зависимости от его типа, стадии , прогноза и симптомов, которые он вызывает. Многие первичные раковые заболевания костей лечатся лучевой терапией . Рак костного мозга можно лечить с помощью химиотерапии , а также можно использовать другие формы таргетной терапии, такие как иммунотерапия . [77] Паллиативная помощь , направленная на максимальное улучшение качества жизни человека , может играть роль в ведении, особенно если вероятность выживания в течение пяти лет низкая.
Остеопороз – это заболевание костей, при котором снижается минеральная плотность костной ткани , что увеличивает вероятность переломов . [84] Всемирная организация здравоохранения определяет остеопороз у женщин как минеральную плотность кости на 2,5 стандартных отклонения ниже пиковой костной массы по отношению к среднему значению для возраста и пола. Эту плотность измеряют с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA), причем термин «установленный остеопороз» включает наличие хрупкого перелома . [85] Остеопороз чаще всего встречается у женщин после менопаузы , когда его называют «постменопаузальным остеопорозом», но может развиваться у мужчин и женщин в пременопаузе при наличии определенных гормональных нарушений и других хронических заболеваний или в результате курения и приема лекарств , в частности. глюкокортикоиды . [84] Остеопороз обычно не имеет симптомов до тех пор, пока не произойдет перелом. [84] По этой причине сканирование DEXA часто проводится людям с одним или несколькими факторами риска, у которых развился остеопороз и есть риск переломов. [84]
Одним из наиболее важных факторов риска остеопороза является пожилой возраст . Накопление окислительных повреждений ДНК в остеобластических и остеокластических клетках, по-видимому, является ключевым фактором возрастного остеопороза. [86]
Лечение остеопороза включает в себя рекомендации бросить курить, уменьшить употребление алкоголя, регулярно заниматься спортом и придерживаться здорового питания. Также могут быть рекомендованы добавки кальция и микроэлементов , а также витамин D. Когда используются лекарства, они могут включать бисфосфонаты , стронция ранелат и заместительную гормональную терапию . [87]
Остеопатическая медицина — это школа медицинской мысли, первоначально разработанная на основе идеи связи между опорно-двигательной системой и общим здоровьем, но теперь очень похожая на основную медицину. По состоянию на 2012 год [обновлять]более 77 000 врачей в США проходят обучение в остеопатических медицинских школах. [88]
Изучение костей и зубов называется остеологией . Он часто используется в антропологии , археологии и судебной медицине для решения различных задач. Это может включать определение питания, здоровья, возраста или состояния травмы человека, у которого были взяты кости. Подготовка костей с мякотью для таких исследований может включать процесс мацерации .
Обычно антропологи и археологи изучают костяные орудия , изготовленные Homo sapiens и Homo neanderthalensis . Кости могут использоваться в различных целях, например, в качестве метательных наконечников или художественных пигментов, а также могут быть изготовлены из внешних костей, таких как рога .
Скелеты птиц очень легкие. Их кости меньше и тоньше, что облегчает полет. Среди млекопитающих летучие мыши ближе всего к птицам по плотности костей, что позволяет предположить, что маленькие плотные кости являются адаптацией к полету. Во многих костях птиц мало костного мозга, поскольку они полые. [89]
Птичий клюв в основном состоит из кости и является выступом нижней челюсти , покрытой кератином .
Некоторые кости, преимущественно образующиеся отдельно в подкожных тканях, включают головные уборы (например, костные ядра рогов, рога, оссиконы), остеодерму и os penis / os clitoris . [90] Рога оленя состоят из кости, что является необычным примером того , как кость оказывается вне кожи животного после сброса бархата. [91]
Вымершая хищная рыба Dunkleosteus имела острые края твердых обнаженных костей вдоль челюстей. [92] [93]
Доля кортикальной кости, составляющая 80% в скелете человека, может быть намного ниже у других животных, особенно у морских млекопитающих и морских черепах , или у различных мезозойских морских рептилий , таких как ихтиозавры , [94] среди других. [95] Эта пропорция может быстро меняться в ходе эволюции; он часто увеличивается на ранних стадиях возвращения к водному образу жизни, как это наблюдается, среди прочего, у ранних китов и ластоногих . Впоследствии он снижается у пелагических таксонов, которые обычно приобретают губчатую кость, но водные таксоны, обитающие на мелководье, могут сохранять очень толстые, пахиостотические , [96] остеосклеротические или пахиостеосклеротические [97] кости, особенно если они двигаются медленно, как морские коровы . В некоторых случаях даже морские таксоны, у которых появились губчатые кости, могут снова превратиться в более толстые и компактные кости, если они адаптируются к жизни на мелководье или в гиперсоленой (более плотной) воде. [98] [99] [100]
Многие животные, особенно травоядные , практикуют остеофагию — поедание костей. Предположительно это делается для того, чтобы восполнить недостаток фосфатов .
Многие заболевания костей, поражающие людей, также поражают других позвоночных; примером одного заболевания является флюороз скелета.
Кости забитых животных имеют множество применений. В доисторические времена их использовали для изготовления костяных орудий труда . [101] В дальнейшем они использовались в резьбе по кости , что уже играло важную роль в доисторическом искусстве , а также в наше время в качестве материалов для изготовления пуговиц , бус , ручек , шпуль , средств расчета , головных гаек , игральных костей , покерных фишек , палочек для пикапа. , стрелы , скримшоу , украшения и т. д.
Костный клей можно приготовить путем длительного кипячения измельченных или треснувших костей с последующей фильтрацией и выпариванием для загустения полученной жидкости. Когда-то исторически важные, костный клей и другие клеи животных сегодня находят лишь несколько специализированных применений, например, при реставрации антиквариата . По сути, тот же процесс с дальнейшей очисткой, сгущением и сушкой используется для производства желатина .
Бульон готовят путем длительного кипячения нескольких ингредиентов, традиционно включая кости.
Костяной уголь — пористый черный зернистый материал, который в основном используется для фильтрации , а также в качестве черного пигмента . Его получают путем обугливания костей млекопитающих.
Костяное письмо оракула — система письма, использовавшаяся в Древнем Китае и основанная на надписях на костях. Его название происходит от костей оракула, которые в основном представляли собой бычью ключицу. Древние китайцы (в основном из династии Шан ) писали свои вопросы на кости оракула и сжигали кость, и там, где кость треснула, был ответ на вопросы.
В некоторых культурах, например, у австралийских аборигенов , например, у курдаитча, направить кость на кого-то считается неудачей .
Кости птицы использовались для гадания и до сих пор используются в традиции, чтобы определить, кто из двух человек, потянув за любой зубец кости, может загадать желание.
Различные культуры на протяжении всей истории переняли обычай формировать голову младенца путем искусственной деформации черепа . В Китае широко практиковался обычай связывания ног , чтобы ограничить нормальный рост стопы.
{{cite book}}
: |website=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |journal=
игнорируется ( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )