Строение и функции опорно-двигательного аппарата



1

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение

2.Строение и функции опорно-двигательного аппарата

3.Причины заболевания опорно0-двигательного аппарата

4. Заключение

5. Список использованной литературы

1.  Введение

Опорно-двигательный аппарат, костно-мышечная система, единый комплекс, состоящий из костей, суставов, связок, мышц, их нервных образований, обеспечивающий опору тела и передвижение человека или животного в пространстве, а также движения отдельных частей тела и органов (головы, конечностей и др.). Единство функции опорно-двигательного аппарата определяется в процессе эмбрионального развития организма — параллельная закладка склеротомов, из которых в дальнейшем образуется костная система, и миотомов, из которых образуются мышцы. Пассивной частью опорно-двигательного аппарата является скелет — прочная основа тела, осуществляющая также защиту внутренних органов от ряда механических воздействий (например, от ударов). К костям скелета прикрепляются поперечнополосатые (скелетные) мышцы, деятельность которых через нервные окончания в них управляется центральной нервной системой. Мышцы составляют активную часть опорно-двигательного аппарата. Благодаря согласованной деятельности всей мускулатуры тела осуществляются многочисленные и многообразные движения. Опора тела при стоянии или сидении, передвижение в пространстве (например, ходьба, бег, плавание, ползание, прыжки) и движения отдельных частей тела требуют активного напряжения мускулатуры. При заболеваниях и повреждениях какой-либо части опорно-двигательного аппарата нарушаются динамика и статика всего организма, страдает весь опорно-двигательного аппарата, а часто и внутренние органы. Так, при укорочении одной конечности развивается искривление позвоночника, вслед за которым деформируется грудная клетка, могут развиться заболевания органов дыхания и кровообращения.

2.Строение и функции опорно-двигательного аппарата

Скелет состоит из соединённых между собой костей. Скелет характеризуется высокой прочностью и гибкостью, которая обеспечивается способом соединения костей друг с другом. Он обеспечивает нашему телу опору и сохранение формы, а также защищает внутренние органы. У взрослого человека скелет состоит примерно из 200 костей. Каждая кость имеет определённую форму, величину и занимает определённое положение в скелете. Часть костей соединена между собой подвижными суставами. Они приводятся в движение прикреплёнными к ним мышцами.

Подвижное соединение большинства костей придает скелету необходимую гибкость и обеспечивает свободу движений. Помимо фиброзных и хрящевых непрерывных соединений (ими в основном соединяются между собой кости черепа), в скелете существует несколько видов менее жестких соединений костей. Каждый из типов соединения зависит от требуемой степени подвижности и вида нагрузок на данный участок скелета. Соединения с ограниченной подвижностью называются полусуставами или симфизами, а прерывные (синовиальные) соединения — суставами. Сложная геометрия суставных поверхностей в точности отвечает степени свободы данного соединения.

Кости скелета участвуют в процессах кроветворения и в минеральном обмене, а костный мозг является важной составной частью иммунной системы организма. Кроме того, составляющие скелет кости служат опорой для органов и мягких тканей тела, обеспечивают защиту жизненно важных внутренних органов.

Скелет человека продолжает свое формирование в течение всей жизни: кости постоянно обновляются и растут, отвечая росту всего организма; отдельные кости (например, копчиковые или крестцовые), которые у детей существуют раздельно, по мере взросления срастаются в единую кость. К моменту рождения кости скелета окончательно еще не сформированы и многие из них состоят из хрящевой ткани.

Скелет человека

1 — череп;
2 — грудная клетка;
3 — кости верхней конечности;
4 — позвоночный столб;
5 — тазовая кость;
6 — кости нижних конечностей.

Скелет взрослого человека состоит более чем из 200 костей; его масса (в среднем) составляет у мужчин примерно 10 кг, у женщин около 7 кг. Внутреннее строение каждой из костей скелета оптимально приспособлено для того, чтобы кость могла успешно выполнять все те многочисленные функции, которые возложены на нее природой. Участие костей, составляющих скелет, в обмене веществ обеспечивается кровеносными сосудами, пронизывающими каждую кость. Нервные окончания, проникающие в кость, позволяют ей, а также всему скелету в целом расти и видоизменяться, адекватно реагируя на изменение жизненной среды и внешних условий существования организма. [1]

Кости и их соединения образуют в совокупности скелет, выполняющий целый ряд жизненно важных функций: защитную, рессорную и двигательную. Кроме того, кости скелета принимают участие в обмене веществ и кроветворении. Форма костей человеческого скелета может быть самой разнообразной – длинной, короткой, плоской или округлой. Некоторые кости имеют внутри заполненные воздухом полости – это уменьшает их вес без снижения прочности. В сухожилиях мышц могут развиваться маленькие округлые дополнительные (сесамовидные) кости и ее механическим  строением. Соли кальция и фосфора придают костям твердость, а ее органические  компоненты – упругость и эластичность. С возрастом в костях становиться больше кальция, поэтому в старости кости становятся очень хрупкими.  По своему строению большая часть костей имеет форму трубок, в центральном канале которых размещается костный мозг, выполняющий кроветворную функцию. У трубчатых костей различают тело и концы – эпифизы.  Ближний к голове эпифиз называется проксимальным, а дальний – дистальным. Трубчатая форма костей придает им прочность, так же как и ячеистая структура костной ткани. Стенки костномозговой полости состоят из очень прочной и плотной ткани, а на концах костей имеются такие же прочные утолщения – контрфорсы. Снаружи кость покрыта оболочкой – надкостницей. Она плотно соединяется с веществом кости. Надкостница имеет два слоя. Наружный, плотный слой насыщен сосудами и нервами, а внутренний, костеобразующий слой, содержит особые клетки, которые осуществляют рост кости и толщину. За счет этих клеток происходит также срастание кости при ее переломе. Надкостница покрывает кость почти на всем ее протяжении, за исключением суставных поверхностей. Рост костей в длину происходит за счет хрящевых костей, расположенных на краях. С возрастом эти «мягкие» зоны постепенно становятся окостенелыми. «Растут» кости примерно до 18-летнего возраста.

Суставы обеспечивают подвижность сочленяющимся костям скелета: головка одной кости соответствует суставной впадине другой. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща – это обеспечивает скольжение суставных поверхностей с очень малым трением. В некоторых суставах, например в коленном, сочленяющиеся поверхности соприкасаются между собой недостаточно плотно. Усиливают сочленение таких суставов дополнительные хрящевые пластины – мениски. Каждый сустав полностью заключен в суставную сумку. Стенки этой сумки выделяют суставную жидкость – синовию, которая выполняет роль суставной смазки. Укреплены суставы еще и связками. Связочно-капсульный аппарат и окружающие сустав мышцы укрепляют и фиксируют его. Чем больше соответствие друг другу сочленяющихся  суставных поверхностей, тем меньше их подвижность. Шаровидные суставы имеют три, яйцевидные и седловидные – две, а блоковидные и цилиндрические – лишь одну ось вращения. В плоских суставах, не имеющих осей вращения, возможно лишь ограниченное скольжение одной суставной поверхности по другой. Ограничивают подвижность и такие анатомические особенности опорно-двигательного аппарата, как костные выступы, находящиеся на пути движения суставных поверхностей. Основным направлением движений, которые обеспечивают суставы, являются: сгибание — разгибание, отведение – приведение, вращение (или ротация), и круговые движения. Вращения какой-либо части конечности кнаружи называется супинацией, а внутрь — пронацией.[2]

Мышцы. Каждая мышца состоит из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон (т.е. мышечных клеток), идущих параллельно друг другу. Некоторое количество таких волокон объединяются рыхлой соединительной тканью в мышечные пучки первого порядка. Несколько таких пучков объединяются в мышечные пучки второго порядка, и т.д. Соединительнотканные оболочки мышечных пучков выполняют опорную функцию; кроме того, в них расположены кровеносные капилляры, питающие мышцу, двигательные и чувствительные нервы. В целом мышечные пучки всех порядков объединяются общей соединительнотканной оболочкой, составляя мышечное брюшко. Соединительная ткань, ограничивающая мышечные пучки, на концах мышечного брюшка образует сухожилия. Отдельные мышцы и группы мышц окружены плотными и прочными соединительнотканными оболочками, которые называются фасциями. Фасции облегчают скольжение при сокращении мышц и выполняют защитную функцию. Каждая мышца обильно снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами, что обеспечивает нормальный обмен веществ в мышечных клетках. В функциональном отношении в каждой мышце есть активная часть, способная сокращаться — брюшко, и пассивная часть — сухожилия, посредством которых мышца прикрепляется к костям. Мышечное брюшко имеет темно-красный цвет из-за огромного количества кровеносных сосудов в нем и особой формы гемоглобина, содержащегося в мышцах — миоглобина. Сухожилия состоят из плотной соединительной ткани, поэтому обладают большой прочностью, имеют блестящий светло-золотистый цвет. В большинстве случаев сухожилия находятся по обоим концам брюшка. Т.к. сухожилия не являются активно работающей частью мышцы, то они значительно менее снабжены кровеносными сосудами. Таким образом, скелетные мышцы состоят не только из мышечной ткани, но также из различных видов соединительной ткани, нервной ткани, гладкой мышечной ткани сосудов. Но преобладающей является поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, свойство которой — сократимость и определяет свойства мышц как органа сокращения. Каждая мышца является отдельным органом, т.е. целостным образованием, имеющим свою определенную форму, строение, функцию, развитие, местоположение в теле и состоит из разных тканей.

Классификация. В теле человека насчитывается около 400 мышц. Они имеют разную форму, размеры, местоположение, функции. Классификация мышц возможна по разным принципам: По форме различают мышцы: длинные, короткие, широкие. Длинные мышцы встречаются в основном на конечностях, имеют веретеновидную форму; начало таких мышц называется головка, а прикрепление (конец) — хвост. Сухожилия таких мышц имеют вид длинных лент. Некоторые длинные мышцы имеют несколько головок (две, три, четыре и называются соответственно двуглавыми, трехглавыми, четырехглавыми). Бывают мышцы не с одним, а с несколькими брюшками, которые соединяются сухожилиями; они называются многобрюшными. Бывают многохвостые мышцы, например, сгибатели пальцев. Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище. Короткие мышцы сходны по внешней форме либо с длинными, либо с широкими мышцами, но имеют небольшие размеры. По направлению волокон различают мышцы: с прямыми параллельными волокнами, с косыми волокнами, с круговыми волокнами (окружают отверстия).[3]

Позвоночник, или позвоночный столб, является опорно-двигательным органом туловища и головы и защитным футляром для спинного мозга. Позвоночник образован последовательно накладывающимися друг на друга позвонками, которые соединены между собой при помощи межпозвоночных дисков, суставов, связок. С биомеханической точки зрения позвоночник подобен хорошо продуманной цепи, состоящей из отдельных звеньев. Длина позвоночного столба у взрослого мужчины колеблется от 60 до 75 см, у женщины — от 60 до 65 см, что составляет около 2/5 длины тела взрослого человека. Позвоночный столб, являясь скелетом туловища, выполняет опорную функцию, участвует в образовании задней стенки грудной и брюшной полостей и полости таза. Он является также вместилищем для спинного мозга, который находится в позвоночном канале. Сила тяжести, воспринимаемая позвоночным столбом, увеличивается сверху вниз, поэтому размеры образующих его позвонков в нижнем отделе больше, чем вверхних.[4]

Позвоночник имеет несколько отделов – шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчик. Каждый из них включает в себя определенное число позвонков:

• шейный отдел – 7 позвонков;

• грудной – 12 позвонков;

• поясничный – 5 позвонков;

• крестцовый – 5 позвонков;

• копчик – 4-5 позвонков.

Некоторые позвонки (шейного, грудного, поясничного отделов) имеют гибкое сочленение, в то время как позвонки крестца и копчика образуют единое соединение – одну неподвижную кость. Это вызвано тем, что именно на два эти отдела приходится значительная нагрузка: через их соединение с тазобедренными суставами позвоночник связан с костями ног, и именно неподвижное соединение позволяет ее выдержать.

ПОЗВОНКИ. Это цилиндрические кости с отростками. Внутри позвонок состоит из губчатого вещества, а наружная поверхность образуется наслоенными друг на друга костными пластинками, которые составляют прочную оболочку. Она покрыта надкостницей, отвечающей за питание кости, а наличие в ней ростковых элементов позволяет кости расти. С рождения и примерно до 20 лет кости пропитываются солями и приобретают прочность, в преклонном возрасте из-за уменьшения кровообращения и воздействия других факторов человек теряет костную массу, что приводит к хрупкости костей и частым переломам.

Позвонки имеют неодинаковое и довольно сложное строение. Отдельные позвонки соединены между собой суставами. Внутри каждого позвонка под защитой костной оболочки располагается спинной мозг. На каждой стороне позвонка находится небольшое отверстие, или межпозвонковый канал, из которого выходят кровеносные сосуды и нервы. Именно поэтому малейшее искривление в позвоночнике чревато болями. Каждый позвонок при движении смещается, изгибается или съезжает в сторону, что, по сути, представляет собой подвывих позвонков.

МЕЖПОЗВОНОЧНЫЕ ДИСКИ. Обеспечивают подвижность позвоночника, его эластичность и упру гость, способность выдерживать большие нагрузки. Они играют ведущую роль в биомеханике нашего тела. Будучи сложным анатомическим образованием, каждый межпозвоночный диск выполняет следующие функции:

• соединение позвонков;

• обеспечение подвижности позвоночного столба;

• предохранение позвонков от постоянной травматизации (амортизационная роль).

Межпозвоночные диски очень гибкие и имеют достаточно сложное строение. Каждый диск состоит из студенистого (пульпозного) ядра, которое является остатком спинной хорды и обладает высокой эластичностью. В центре его имеется полость, объем которой в норме составляет 1-1,5 см3. Ядро окружено волокнистым хрящевым (фиброзным) кольцом. За счет такой структуры диски могут легко изменять форму и выступать отличными амортизаторами при сотрясениях, толчках, других нагрузках. Фиброзное кольцо напряжением своих волокон удерживает ядро при сжатии. Благодаря эластическим свойствам диска значительно смягчаются толчки и сотрясения, передаваемые на позвоночник, спинной и головной мозг при ходьбе, беге, прыжках. Статическая функция диска связана с амортизацией. Диски обеспечивают гибкость и плавность движений смежных позвонков и всего позвоночника в целом.

Говоря о строении позвоночника, нельзя не упомянуть мышцы и связки. Они не являются составляющей непосредственно позвоночника, но присоединены к позвонкам и держат их, стабилизируют и защищают от резких движений, выполняя тем самым опорную и балансировочную функции. Мышцы делают это тем эффективнее, чем более они тренированны.

Строение и функции опорно-двигательного аппарата. Здоровье мужчины. Энциклопедия

Строение и функции опорно-двигательного аппарата

Основой человеческого тела является скелет. Он состоит из множества костей. Места их соединения между собой называются суставами. У младенцев кости мягкие, поскольку состоят из хрящевой ткани. Но постепенно хрящики превращаются в твердые кости. С возрастом кости становятся тверже и растут – у мальчиков до 17 лет. У взрослых хрящевая ткань остается только на суставах, то есть в местах соединения костей друг с другом.

Хрящевая ткань, выстилая суставные поверхности, позволяет костям скользить относительно друг друга, не стирая при этом костной ткани. Для того чтобы костная ткань не стиралась, существует также специальная смазка – суставная жидкость. Если этой жидкости недостаточно, сустав становится малоподвижным и начинает поскрипывать при движениях. А хрящ в малоподвижном суставе может начать постепенно превращаться в кость.

Кроме хряща и суставной жидкости в местах соединения костей друг с другом есть связки, которые прикрепляются непосредственно к костям.

Связки состоят из прочной соединительной ткани и служат для обеспечения прочности скрепления костей в суставе. В силу этого они, естественно, ограничивают подвижность сустава определенно направленным образом. Если постоянно совершать движения, дающие сильное напряжение в неестественном для работы сустава направлении, связки могут порваться. Доводить до этого нежелательно, поскольку восстановить порванные связки намного сложнее, чем срастить сломанные кости. Кроме того, если связки слабые или постоянно перенапряжены, они растягиваются, теряют упругость, не держат кости и, соответственно, вес тела. У людей со слабостью связок часто бывают мелкие травмы, растяжения, подвывихи суставов.

Частью опорно-двигательного аппарата являются также и сухожилия, но они, в отличие от связок, скрепляют не кости с костями, а мышцы с костями.

Скелет человека имеет сложное строение. Раньше считалось, что скелет имеет только механическую функцию, то есть является опорой тела и способствует передвижению. Отсюда произошел термин «опорно-двигательный аппарат». Однако скелет выполняет и целый ряд других жизненно важных функций.

Кость представляет собой настоящую живую ткань с высокой чувствительностью к различным регуляторным и контролирующим механизмам. Прежде всего эта ткань активно участвует в обмене веществ, в частности в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Таким образом, костная система является хранилищем неорганических соединений и служит одним из основных регуляторов внутренней среды организма.

Костные клетки обладают высокой активностью и осуществляют сложные биохимические процессы синтеза и разложения костной ткани с помощью множества биологических катализаторов – ферментов. Костная ткань постоянно меняется, активно участвуя во всей внутренней жизни организма. Регуляция же процессов, происходящих в костях, осуществляется гормонами. Одни гормоны, например кальцитонин, стимулируют процессы биосинтеза, другие вызывают противоположное действие – расщепление (растворение) костной ткани (например, гормоны околощитовидных желез). Кроме этого, огромную роль в регуляции метаболизма (внутреннего обмена веществ) костной ткани играют витамины, особенно A, C и D.

В здоровом организме все биохимические процессы, происходящие в костной ткани, строго сбалансированы. Нарушение даже одного из многочисленных звеньев внутренних обменных процессов может привести к нарушению саморегуляции скелетной ткани.

Кости начинают либо отдавать больше веществ, чем следует, и становятся хрупкими (остеопороз), либо, наоборот, начинают «разрастаться», превращая в кости хрящи и связки, что как раз и является одной из самых распространенных причин ухудшения работы суставов и возникновения боли в них. По этой же причине развивается и столь распространенный в последнее время остеохондроз.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Вопрос 1. Значение опорно-двигательного аппарата. Скелетно-структурная основа тела.

К опорно-двигатель­ному аппарату относятся скелет и мышцы, объединенные в еди­ную костно-мышечную систему. Основной функцией ее является не только опора, но и перемещение тела и его частей в пространстве. Опор­но-двигательный аппарат разделяют на пассивную и ак­тивную части. К пассивной части относятся кости и соеди­нения костей. Активную часть составляют мышцы, кото­рые благодаря способности к сокращению приводят в дви­жение кости скелета.

С помощью опорно-двигательного аппарата осуществляется одна из важнейших функций организма — движение. При ограничении движений резко за­медляется как физическое, так и психическое развитие.

Скелет образует структур­ную основу тела и в значительной мере определяет его форму и размер. Скелет (от rpeч.sceleton — высохший, высушенный) пред­ставляет собой комплекс костей, различных по форме и ве­личине. В скелете человека различают кости туловища, голо­вы, верхних и нижних конечностей. Кости соединены друг с другом при помощи различного вида соединений и выполняют функции опоры, передвижения-, защиты, депо различных солей. Костный скелет называют также твердым, жестким скелетом.

Функции опоры и передвижения скелета сочетаются с рес­сорной функцией суставных хрящей и других конструкций (сводов стопы), смягчающих толчки и сотрясения. Защитная функция выражается в образовании костных вместилищ для жизненно важных органов: череп защища­ет головной мозг, позвоночный столб защищает спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие и крупные кровеносные сосуды. Кости скелета претерпевают значительные возрастные изменения. На рост и развитие костей влияние оказывают социаль­ные факторы, в частности питание. Изменения костей происходят под влиянием физиче­ских нагрузок. В состав скелета входит 206 костей (85 парных и 36 не­парных). Масса «живого» скелета у новорожденных около 11% массы тела, у детей разного возраста — от 9 до 18%. У взрослых людей отношение массы скелета к массе тела до пожилого, старческого возраста сохраняется на уровне до 20%, затем несколько уменьшается.

Вопрос 2. Рост и развитие костей и суставов.Закладка скелета происходит на 3-й неделе эмбрионального развития: первоначально как соединительнотканное образование, а в середине 2-го месяца развития происходит замещение ее хрящевой, после чего начинается постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Окостенение скелета не завершается к моменту рождения, поэтому у новорожденного ребенка в скелете содержится много хрящевой ткани. Сама костная ткань значительно отличается по химическому составу от ткани взрослого человека. В ней содержится много органических веществ, она не обладает прочностью и легко искривляется под влиянием неблагоприятных внешних воздействий.

Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-24 годам. При этом прекращается рост костей в длину, а их хрящевые части заменяются костной тканью. Развитие скелета у женщин заканчивается к 18-21 году. Каждая кость — сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных и лимфатических сосу­дов и нервов.

Химический состав костей сложный. Кость состоит из органических и неорганических веществ. Неорганические вещества составляют 65—70% сухой массы кости и пред­ставлены главным образом солями фосфора и кальция. В малых количествах кость содержит более 30 других раз­личных элементов. Органические вещества, получившие на­звание оссеин, составляют 30—35% сухой массы кости. Это костные клетки и коллагеновые волокна. Эластичность, уп­ругость кости зависит от ее органических веществ, а твер­дость — от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости придает ей необы­чайные крепость и упругость. По твердости и упругости кость можно сравнить с медью, бронзой, чугуном. В молодом возрасте, у детей кости более эластичные, упругие, в них больше органических веществ и меньше неорганических. У пожилых, старых людей в костях преобладают неоргани­ческие вещества. Кости становятся более ломкими.

У каждой кости выделяют плотное (компактное) и губ­чатое вещество. Распределение компактного и губчатого вещества зависит от места в организме и функции костей. Компактное вещество находится в тех костях и в тех их ча­стях, которые выполняют функции опоры и движения, на­пример в диафизах трубчатых костей.

В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе в тем прочность, образуется губчатое ве­щество, например в эпифизах трубчатых костей.

Губчатое вещество находится также в коротких (губча­тых) и плоских костях. Костные пластинки образуют в них неодинаковой толщины перекладины, пере­секающиеся между собой в различных направлених. По­лости между перекладинами заполнены крас­ным костным мозгом. В трубчатых костях костный мозг находится в канале кости, называемом костномозговой полостью. У взрослого человека различают красный и желтый костный мозг. Красный костный мозг за­полняет губчатое вещество плоских костей и эпифизов труб­чатых костей. Желтый костный мозг (ожиревший) находит­ся в диафизах трубчатых костей.

Вся кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, или периостом. Суставные поверх­ности кости покрыты суставным хрящом. Внутренний слой надкостницы состоит из клеток, кото­рые растут и размножаются, обеспечивая рост кости в толщину, а при переломах — образование костной мозоли. Строение и функция суставов. Все соединения костей делятся на три большие груп­пы: непрерывные соединения, полусуставы (сим­физы), и прерывные соединения (синовиальные со­единения).

Непрерывные соединения костей образованы с помощью различных видов соединительной ткани. Эти соединения прочные, эластичные, но имеют ограниченную подвиж­ность.

Симфизы являются хрящевыми соединениями. В толще образующего их хряща имеется небольшая щелевидная полость, содержащая немного жидкости. К симфи­зам относится лобковый симфиз.

Суставы, или синовиальные соединения, представляют собой прерывные соединения костей, прочные и отлича­ющиеся большой подвижностью. Все суставы имеют следу­ющие обязательные анатомические элементы: суставные поверхности костей, покрытые суставным хрящом; сус­тавная капсула; суставная полость; синовиальная жидкость. Суставные поверхности покрыты упругим гиали­новым хрящом. Толщина суставного хряща колеблется в пределах от 0,2 до 6,0 мм и находится в прямой зависимости от функциональной на­грузки, испытываемой суставом. Чем больше нагрузка, тем толще суставной хрящ. Суставная капсула имеет плотный наружный слой — фиброзную мембрану, прикрепляющу­юся к костям вблизи краев суставных поверхностей, где она переходит в надкостницу. Фиброзный слой суставной капсулы местами утолщен, образует внутрикапсульные связки. Связки могут быть вне капсулы, рядом с нею (внекапсульные связки).

Связки укрепляют сустав и направляют его движения, они также ограничивают движения суставов. Связки чрез­вычайно прочные. Так, например, прочность на разрыв подвздошно-бедренной связки достигает 350 кг, а длин­ной связки подошвы — 200 кг.

Суставная полость в норме у живого человека представ­ляет собой узкую щель, в которой содержится синовиаль­ная жидкость. Даже у таких крупных суставов, как колен­ный или тазобедренный, ее количество не превышает 2 — 3 см³.

Вопрос 3. Мышечная система: строение классификация и основные функциональные свойства мышц.В организме человека по структуре и функции различают три типа мышц:

· мышцы скелета

· мышцы сердца

· гладкие мышцы внутренних органов и сосудов.

Активной частью опорно-двигательного аппарата являются скелетные мышцы.

Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Мышцы спо­собны под влиянием нервных импульсов возбуждаться, приходить в деятельное состояние. По функции различают мышцы-сгибатели, разгибатели, приво­дящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу. В процессе развития ребенка отдельные мышечные группы рас­тут неравномерно. Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мыш­цы взрослого человека. Мышцы, прикрепляющиеся к костям скелета, всегда находятся в состоянии напряжения, которое называют мышечным тонусом. Увеличение мышечной массы и структур­ные преобразования мышечных волокон, связанные с увеличением основного сократительного субстрата, приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. Дети этого возраста более приспособлены к крат­ковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упраж­нения имеют для выработки и сохранения правильной осанки.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подрост­ковом возрасте. В течение длительного периода онтогенеза формируется и одно из важнейших качеств — выносливость (способность человека к продолжительному выполнению того или иного вида умственной или физической (мышечной) деятельности без снижения эффективности).

Вопрос 4. Работа и сила мышц в различные возрастные периоды. Мышцы действуют на костные рычаги, приводят их в движение или удерживают части тела в определенном по­ложении. В каждом движении обычно участвует несколько мышц. Мышцы, действующие на сустав в одном направле­нии, называют синергистами, действующие в разных на­правлениях — антагонистами.

На кости скелета мышцы действуют с определенной силой и выполняют при этом работу — динамическую или статическую. При динамической работе костные рычаги изменяют свое положение, перемещаются в пространстве. Поочередно сокращаются различные группы мыши. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает воз­можность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность ра­ботать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия.

При статической работе мышцы напрягаются, но длина их не изменяется, тело (или его части) удерживается в опре­деленном неподвижном положении. Такое сокращение мышц без изменения их длины называют изометрическим сокращением. При статическом усилии мышца находится в состоянии на­пряжения. При некоторых упражнениях (на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги) статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной из-за разви­вающегося утомления. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т, е. чем она толще. При пере­счете на 1 см² поперечного сечения мышца способна поднять груз до 10 кг. Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых будет выполнена наибольшая величина работы, а утомление будет развиваться постепенно.

Работа мышц — необходимое условие их существования. Дли­тельная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т. е. систематическая, нечрезмер­ная работа мышц, способствует увеличению их объема, возраста­нию силы и работоспособности, что важно для физического раз­вития всего организма. .Масса мышц интенсивно нарастает, когда ребенок начинает ходить, и к 2—3 годам составляет примерно 23% массы тела. У подростков 15 лет она составляет 32,6% массы тела. Наиболее быстро масса мышц на­растает в возрасте от 15 до 17—18 лет, и в юношеском возрасте она составляет 44,2% массы тела. Увеличение массы мышц до­стигается как их удлинением, так и увеличением их толщи­ны, в основном за счет диаметра мышечных волокон. С воз­растом резко увеличивается количество миофибрилл. К 7 го­дам по сравнению с новорожденными оно увеличивается в 15—20 раз. В период от 7 до 14 лет рост мышечной ткани происходит как за счет продолжающихся структурных преобра­зований мышечного волокна, так и в связи со значительным рос­том сухожилий. Рост поперечника мышечных волокон и внутри­мышечных соединительнотканных волокон продолжается до 20—25 лет и во многом зависит от уровня двигательной активно­сти и тренированности. Увеличение мышечной массы и структур­ные преобразования мышечных волокон, связанные с увеличением основного сократительного субстрата, приводят к увеличению с возрастом мышечной силы. Исследования показывают, что школьники 7—11 лет облада­ют еще сравнительно низкими показателями мышечной силы. Си­ловые и особенно статические упражнения вызывают у них быст­рое утомление. Дети этого возраста более приспособлены к крат­ковременным скоростно-силовым динамическим упражнениям.

Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упраж­нения имеют для выработки и сохранения правильной осанки.

Наиболее интенсивно мышечная сила увеличивается в подрост­ковом возрасте. У мальчиков прирост силы начинается в 13— 14 лет, у девочек раньше — с 10—12 лет, что связано с более ранним наступлением у девочек полового созревания. В 13—14 лет четко проявляются половые различия в мышечной силе, показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. Поэтому в занятиях с девочками-подростками и девушками следует особенно строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений.

Вопрос 5. Гигиенические требования к оборудованию учебного процесса и организации труда учащихся. Знакомство детей и подростков с оборудованием для занятий по труду сле­дует сопровождать указаниями о правилах их безопасного ис­пользования.

Для выполнения картонажных работ следует использовать кар­тон толщиной не более 0,5 мм, легко поддающийся резанию по прямым и закругленным линиям; для лепки лучше использовать пластилин, как более податливый, чем глина. Освоение учащими­ся навыков пиления, строгания, долбления также лучше начинать на податливой древесине: сухих без сучков досках и брусках из мягких пород дерева (липа, сосна, ель).

Столярная мастерская оборудуется столярными верстаками и станками по обработке дерева (токарный, сверлильный и др.}. Устройство верстаков должно допускать приспособление их по высоте не менее чем для трех групп роста учащихся. Установлено, что для учащихся ростом до 127 см высота верстака должна быть 65,5 см, для учащихся ростом до 128—133 см — 70,5 см, а для учащихся ростом 134—141 см — 77,5 см.

Слесарно-механические мастерские оборудуются многомест­ными верстаками и станками: токарно-винторезным, настолько-сверлильным, заточным и др. Высота слесарных верстаков до губок тисков в соответствии с тремя группами роста учащихся предусматривается 75, 80,5 и 88 см.

В случаях несоответствия высоты верстаков или станков росту учащихся используют специально сделанные подставки с изме­няющейся высотой.

Воспитание правильной осанки не ограничивается только при­учением учащихся сидеть правильно за партой. Правильное по­ложение тела должно сохраняться и при выполнении различных работ, в том числе в школьных мастерских.

Правильное положение тела в зависимости от характера вы­полняемой физической работы достигается: 1) прямым положени­ем корпуса и небольшим наклоном головы; 2) симметричным по­ложением тела, а в случаях необходимости асимметричного по­ложения — частым изменением этой позы; 3) одинаковой нагрузкой на правую и левую половину тела; 4) равномерным упражнением обеих половин тела; 5) устойчивым положением;

6) недопущением сдавливания органов грудной и брюшной полости;

7) отсутствием перенапряжения органов зрения.

Станки и верстаки размещают в мастерских с учетом педаго­гических требований и правил по технике безопасности. Мини­мальное расстояние между станками допускается 0,8 м, а между рядами станков 1,2 м. Движущиеся части станков во избежание травматизма учащихся закрывают защитными приспособлениями. Заточный станок должен иметь защитный экран. По задней стенке слесарных верстаков устанавливают металлическую сетку с мелкими ячейками. Высота сетки 0,75 к. Сетка предохраняет от ос­колков, отлетающих при обработке деталей.

В числе оборудования мастерских предусматривается аптечка с перевязочным материалом и медикаментами, необходимыми для оказания первой помощи при ожогах и ранениях (стерильные бинты, марля или индивидуальные пакеты, вата, йодная настой­ка, перманганат калия, перекись водорода, раствор бриллиантовой зелени).

Особое внимание должно быть уделено кабинетам, где произ­водится обучение учащихся машинописи. Используются специаль­ные столы (62, 66 и 69 см) соответственно росту учащихся (150— 159, 160—169, 170 см и выше). Длина крышки стола 90 см, шири­на 50 см. Ширина пространства для ног 40—45 см. Высота стуль­ев должна соответствовать высоте столов (41, 44 и 47 см).

Контрольные вопросы:

1. Назовите органы, относящиеся к пассивной части опорно-двигательного аппарата и к активной его части. На чем основано такое под­разделение?

2. Что вы знаете о химическом составе костей и их механических
свойствах?

3. Какие возрастные особенности строения и функций костей вы зна­ете?

4. Какие бывают виды соединений костей? Дайте им характеристики.

5. Назовите функции и свойства скелетных мышц.

6. Что вы знаете о классификации мышц, на чем она основана?

7. Какие виды работы мышц вы знаете? Приведите примеры.

8. Что называют силой мышцы, от чего зависит эта сила?

9. В результате чего появляется утомление мышц?

10. Какой вид отдыха лучше всего восстанавливает их работоспособность?

Лекция 5.

4. Определение функции опорно-двигательного аппарата. Травматология и ортопедия

4. Определение функции опорно-двигательного аппарата

Функциональные возможности опорно-двигательного аппарата определяются:

1) амплитудой движений в суставах;

2) компенсаторными возможностями соседних отделов;

3) мышечной силой.

Амплитуда подвижности в суставах определяется при активных и пассивных движениях. Пассивные движения в суставах больше активных и являются показателями истинной амплитуды движения.

Подвижность начинают исследовать с амплитуды активных движений в суставе, затем следует перейти к установлению границ пассивной подвижности и установить характер препятствия.

Объем движений измеряется угломером. За исходное положение принимается вертикальное положение туловища и конечностей, что соответствует 180°.

Исследование представляет трудности в тех случаях, когда перелом сросся фиброзным рубцом или мягкой костной мозолью, допускающими ничтожные качательные движения. Для исследования необходимо фиксировать проксимальный отдел диафиза.

Легкая подвижность улавливается пальцем.

Могут наблюдаться различные виды ограничения подвижности в суставе.

Анкилоз (фиброзный, костный) – полная неподвижность. Контрактура – ограничение пассивной подвижности в суставе.

При патологических статико-динамических состояниях определяются компенсаторные изменения в вышележащих отделах.

Определение мышечной силы проводится динамометром Колина.

Оценка выставляется по 5-балльной системе: при нормальной силе – 5; при понижении – 4; при резком понижении – 3; при отсутствии силы – 2; при параличе – 1.

Изменения походки могут быть самыми разнообразными, но наиболее часто встречается хромота. Различают следующие ее виды:

1) щадящая хромота;

2) нещадящая хромота.

При щадящей хромоте больной избегает полностью нагружать пораженную ногу, щадит ее.

Нещадящая хромота, или «падающая», характерна при укорочении конечности.

«Утиная» походка – туловище попеременно отклоняется то в одну, то в другую сторону.

Косолапость. При каждом шаге стопа поднимается выше обычного, чтобы преодолеть препятствие – другую косолапую стопу.

Подпрыгивающая походка обусловлена удлинением ноги при деформации в голеностопном суставе или суставах стопы. Паралитическая (паретическая) походка встречается при изолированных параличах, парезах отдельных мышц.

Спастическая походка наблюдается при повышении мышечного тонуса при спастических параличах. Ноги больных тугоподвижны, больные передвигаются мелкими шагами, с трудом поднимая стопы.

Исследование функции верхних конечностей удобнее всего проводить, предлагая больному вначале проделать ряд отдельных движений – отведение, приведение, сгибание, разгибание, наружную и внутреннюю ротацию.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Строение опорно-двигательного аппарата — ЗдоровьеИнфо

Кость – постоянно изменяющаяся ткань организма, которая имеет несколько функций.

Кости составляют скелет.Скелет, мышцы, сухожилия, связки и другие компонентысуставов составляют опорно-двигательную систему. Скелетвыполняет функцию опоры и служит для прикрепления мышц, что позволяет им работать; в результате работы мышцчеловек может двигаться. Кости также служат защитой длянекоторых внутренних органов.Кости условно подразделяют на два основных вида: плоские (например, кости черепа и позвонки) и трубчатые (бедренные кости и кости предплечья), но их строение схоже.Твердый, внешний, слой кости состоит в основном из белков, в частности коллагена, а также вещества, называемогогидроксиапатитом, в состав которого входят главным образом кальций и другие минералы. Гидроксиапатит содержит большую часть кальция организма и обусловливает прочностькостей. Костный мозг, расположенный внутри кости, — наиболее мягкая и наименее плотная часть кости; он содержит специализированные клетки, из которых синтезируютсяклетки крови. Кость пронизана кровеносными сосудами иокружена нервами.Соединения костей друг с другом называются суставами.

Направление и амплитуда возможных движений в суставеопределяются его формой. У взрослых людей некоторыесуставы, например между костями черепа, представляют собой неподвижные соединения и называются швами. Другиесуставы обеспечивают большую амплитуду движений.

Например, плечевой сустав, имеющий шаровидную конфигурацию, позволяет осуществлять вращение руки внутрьи наружу, а также движение руки вперед, назад и в боковых
направлениях. Шарнирные суставы — локтевой, в пальцахрук и ног — допускают только сгибание и разгибание.Другие структуры сустава обеспечивают его стабильностьи снижают вероятность повреждения при движениях. Суставные концы костей покрыты хрящом — гладкой, жесткой защитной тканью, которая действует как амортизатор иуменьшает трение. Суставы также имеют внутреннюю оболочку (из так называемой синовиальной ткани), которая образует капсулу сустава. Клетки синовиальной ткани вырабатывают прозрачную жидкость (синовиальную жидкость), которая заполняет капсулу и еще более уменьшает трение иоблегчает движение.

Мышцы — это пучки волокон, способные сокращаться.Скелетные мышцы, обеспечивающие поддержание осанкии движения, прикрепляются к костям вокруг сустава, образуя противоположные группы мышц. Например, мышца,которая сгибает руку в локте (бицепс), расположена по однусторону сустава, а мышца, разгибающая руку (трехглаваямышца, трицепс), — на противоположной стороне.Сухожилия — это прочные пучки соединительной ткани, которые присоединяют конечную часть мышцы к кости.Похожую структуру имеют связки, которые окружают суставы и соединяют кости друг с другом. Они придают прочность и стабильность суставу, ограничивая движение в определенных направлениях. Суставные сумки — это заполненныежидкостью полости, которые обеспечивают дополнительнуюсмазку. Обычно они расположены между смежными структурами сустава, где при отсутствии такого рода «прокладок»возникло бы сильное трение, вызывающее износ и разрывы,— например, между костью и связкой.

Все структуры сустава работают согласованно, что обеспечивает сбалансированное движение и исключает возможность травмы. Например, когда человек сгибает ногу вколене, чтобы сделать шаг, мышцы задней поверхности бедра сокращаются и укорачиваются, перемещая вверх голень и сгибая колено. Одновременно четырехглавая мышца напередней стороне бедра расслабляется, что позволяет согнуть ногу в коленном суставе. Хрящ и синовиальная жидкость внутри коленного сустава сводят трение к минимуму.

Пять связок вокруг сустава поддерживают правильное взаиморасположение костей. Суставные сумки обеспечиваютсмазку между структурами, образующими сустав, в частности между большеберцовой костью и сухожилием надколенника.

Влияние физкультуры на опорно-двигательный аппарат

1. Введение

Одно из ведущих мест в структуре отклонений, выявляемых у учащихся при профилактических осмотрах, заняли нарушения опорно-двигательного аппарата (ОДА). Среди функциональных отклонений – это нарушения осанки, среди хронических болезней – плоскостопие, сколиоз, кифоз, лордоз, остеохондроз.

На формирование костно-мышечной системы учащихся негативно влияют несоответствие размеров школьной мебели росту учащихся, чрезмерный вес портфелей и ранцев с учебниками, низкая физическая активность, нерациональное питание, избыточный вес, а также несформированные двигательные навыки, такие как осанка, походка, посадка за столом (партой), положение тела во время сна, которые способствуют развитию не только заболеваний костно-мышечной системы, но и внутренних органов и систем.

Большинство детей и подростков недостаточно информированы о значении и последствиях нарушений со стороны ОДА. Важную роль в профилактике нарушений ОДА может сыграть обучение школьников тому, как следует стоять, ходить, сидеть, лежать во время сна.

В формировании стереотипа правильной осанки первичным оказывается овладение мышечно-суставным чувством, характерным для такой осанки. Это чувство становится эталоном нормы, на который можно равняться в процессе самоконтроля за своей осанкой. Физические упражнения оказывают стабилизирующее влияние на позвоночник, укрепляя мышцы туловища, позволяют добиться корригирующего воздействия на деформацию, улучшить осанку, функцию внешнего дыхания, дают общеукрепляющий эффект.  ЛФК показана на всех этапах развития сколиоза, но более успешные результаты она дает при начальных формах сколиоза. Противопоказаны физические упражнения, увеличивающие гибкость позвоночника и приводящие его к перерастяжению.

2. Анатомо-физиологические особенности опорно-двигательного аппарата

Опорно-двигательный аппарат состоит из костного скелета и мышц. Мышцы человека делятся на три вида: гладкая мускулатура внутренних органов и сосудов, характеризующаяся медленными сокращениями и большой выносливостью; поперечнополосатая мускулатура сердца, работа которой не зависит от воли человека, и, наконец, основная мышечная масса – поперечнополосатая скелетная мускулатура, находящаяся под волевым контролем и обеспечивающая нам функцию передвижения. Мышцы нашего тела – добрые волшебники. Выполняя свою работу, они одновременно совершенствуют и функции практически всех внутренних органов, в первую очередь это касается сердечнососудистой и дыхательной систем  Мышца является активным элементом аппарата движения. Мышечная система функционирует не изолированно. Все мышечные группы прикрепляются к костному аппарату скелета посредством сухожилий и связок.

Не исключено, что ритмические сокращения мышц (при равномерной ходьбе и беге) передают свою информацию по моторно-висцеральным путям сердечной мышце и как бы диктуют ей физиологически правильный ритм.

3. Изменение опорно-двигательного аппарата при тренировке

Скелетная мускулатура – главный аппарат, при помощи которого совершаются физические упражнения. Хорошо развитая мускулатура является надежной опорой для скелета. Например, при патологических искривлениях позвоночника, деформациях грудной клетки (а причиной тому бывает слабость мышц спины и плечевого пояса) затрудняется работа легких и сердца, ухудшается кровоснабжение мозга и т. д. Тренированные мышцы спины укрепляют позвоночный столб, разгружают его, беря часть нагрузки на себя, предотвращают «выпадение» межпозвоночных дисков, соскальзывание позвонков.

Физические упражнения действуют на организм всесторонне. Так, под влиянием физических упражнений происходят значительные изменения в мышцах.

Если мышцы обречены на длительный покой, они начинают слабеть, становятся дряблыми, уменьшаются в объеме. Систематические же занятия физическими упражнениями способствуют их укреплению. При этом рост мышц происходит не за счет увеличения их длины, а за счет утолщения мышечных волокон. Сила мышц зависит не только от их объема, но и от силы нервных импульсов, поступающих в мышцы из центральной нервной системы. У тренированного, постоянно занимающегося физическими упражнениями человека, эти импульсы заставляют сокращаться мышцы с большей силой, чем у нетренированного.

Под влиянием физической нагрузки мышцы не только лучше растягиваются, но и становятся более твердыми. Твердость мышц объясняется, с одной стороны, разрастанием протоплазмы мышечных клеток и межклеточной соединительной ткани, а с другой стороны – состоянием тонуса мышц.

4. Урок – основная форма организации занятий с учащимися, отнесенными к специальной медицинской группе

Ученики, отнесенные к специальной группе, занимаются по особой программе. В ее основу проложено содержание общей программы, из практического раздела которой исключены средства физического воспитания, способные вызывать перенапряжения организма, например, физические упражнения, приводящие к максимальным и близким к ним напряжениям сердечнососудистой системы и опорно-двигательного аппарата. В программе предусматриваются следующие практические разделы: гимнастика, подвижные игры, легкая атлетика, плавание, лыжи. Кроме того, в учебный материал добавлены специальные упражнения оздоровительного характера (корректирующие осанку, дыхательные и др.). Специальная программа не содержит нормативных требований, хотя предусматривает достижение уровня физической подготовленности, обеспечивающего успешное развитие.

Основное место на занятиях отводится гимнастике, поскольку с ее помощью можно успешно совершенствовать основные двигательные качества и развивать двигательные навыки. К тому же, характер гимнастических упражнений и методика их проведения позволяют заранее точно определить оптимальную нагрузку на организм занимающихся и ожидаемый педагогический эффект, что весьма важно в работе с СМГ.

4.1. Задачи физического воспитания в специальных медицинских группах

Основными задачами физического воспитания учащихся, отнесенных по состоянию здоровья к специальной медицинской группе, являются:

• укрепление здоровья, содействие правильному физическому развитию и закаливанию организма;
• повышение функционального уровня органов и систем, ослабленных болезнью;
• повышение физической и умственной работоспособности;
• повышение иммунологической реактивности и сопротивляемости организма как средств борьбы с аллергизацией, провоцируемой простудными заболеваниями и наличием очагов хронической инфекции;
• формирование правильной осанки, а при необходимости – ее коррекции;
• обучение рациональному дыханию;
• освоение основных двигательных умений и навыков;
• воспитание морально-волевых качеств;
• воспитание интереса к самостоятельным занятиям физической культурой и внедрение их в режим дня учащихся;
• создание предпосылок, необходимых для будущей трудовой деятельности учащихся.

4.2. Особенности проведения занятий при деформациях опорно-двигательного аппарата

В данной группе заболёваний наиболее часто встречаются нарушения в формировании позвоночника (нарушение осанки и сколиоз). В большинстве случаев нарушения осанки являются приобретенными. Чаще всего эти отклонения встречаются у детей астенического телосложения, физически слабо развитых. Неправильная осанка способствует развитию ранних де

что это, функции системы, основные болезни и их профилактика

Согласно статистике, каждый сотый человек имеет те или иные воспаления позвоночника или суставов, примерно каждый двадцатый — остеоартроз, каждый десятый — регулярно проявляющиеся боли в спине, а время от времени или же единично их испытывает более 70% населения. Проблемы с опорно-двигательным аппаратом столь часты в основном по причине безответственного отношения к этому аспекту здоровья, в то время как меры профилактики почти не требуют особых усилий.

Что это

Опорно-двигательный аппарат человека — это системно взаимосвязанная совокупность мышц, костей (формирующих скелет) и их сочленений, позволяющая человеку управлять (посредством импульсов, передаваемых через нервную систему мозгом) телом, его статикой и динамикой.

Значение опорно-двигательной системы человека сложно переоценить. Человек, чья ОДС не выполняет свои функции, в лучшем случае — инвалид или лежащий пластом паралитик.

Знаете ли вы? Одним из основателей анатомии в ее современном, научном виде был Леонардо да Винчи. Он, наряду с другими учеными и исследователями эпохи Возрождения, проводил вскрытия трупов, чтобы разобраться в строении человеческого тела.

У здорового человека функции ОДА разделяются на механические и биологические.

Основные механические функции

Механические функции связаны с сохранением строения организма и перемещениями тела в пространстве.

Опорная

Заключается в формировании базиса для остальных частей организма — к скелету крепятся мышцы, ткани и органы. За счет скелета и прикрепленных к нему мышц человек может стоять прямо, его органы сохраняют относительно статичное положение относительно оси симметрии и друг друга.

Защитная

Кости предохраняют наиболее важные внутренние органы от механических повреждений: головной мозг защищен черепом, спинной — позвоночником, внутренние органы грудной клетки (сердце, легкие и другие) прячутся за ребрами, половые органы закрыты костями таза.

Именно такая защита обеспечивает нам устойчивость к внешним воздействиям, а хорошо тренированные мышцы способны усилить этот эффект.

Знаете ли вы? В момент нашего рождения у нас больше всего костей — 300. Впоследствии некоторые срастаются (и все становятся прочнее) и общее их количество уменьшается до 206.

Двигательная

Наиболее заметная функция опорно-двигательной системы человека. К скелету крепятся создающие движения мышцы. За счет их сокращений выполняются различные движения: сгибание/разгибание конечностей, ходьба и многое другое.

Собственно, это и является одним из основных отличий представителей биологического царства «Животные» — осознанные и контролируемые перемещения в пространстве.

Рессорная

Смягчение (амортизация) движений за счет строения и положения костей и хрящей.

Обеспечивается как формой костей (например, изгиб стопы, крепкие берцовые кости — эволюционный механизм, наиболее приспособлен для прямохождения и выдерживания веса тела с упором только на одну пару конечностей), так и вспомогательными тканями — хрящи и суставные сумки обеспечивают снижение трения костей в местах их сочленений.

Биологические функции системы

Опорно-двигательной системе также присущи и другие, важные для жизнедеятельности функции.

Кроветворная

Процесс формирования крови происходит в так называемом красном костном мозге, но за счет его местоположения (в трубчатых костях) эту функцию также относят к ОДА.

В красном костном мозге происходит гемопоэз (кроветворение) — создание новых клеток крови, и частично иммунопоэз — созревание клеток, принимающих участие в работе иммунной системы.

Запасающая

В костях скапливается и хранится большое количество необходимых организму веществ, таких как кальций, магний, фосфор и железо. Оттуда они перетекают в другие органы, где и включаются в обменный процесс.

За счет этих веществ обеспечивается прочность костей и их устойчивость к внешним воздействиям, а также скорость срастания после переломов.

Важно! Проблемы с кальцием часто вызваны не недостаточным его потреблением, а быстрым «вымыванием». Этому способствуют такие популярные продукты, как спиртное, сигареты, кофе, сладкие газированные напитки и щавелевая кислота. Все это из рациона лучше исключить.

Основные проблемы и травмы ОДА

Хотя формирование опорно-двигательной системы происходит в молодости, ее развитие — процесс, продолжающийся всю жизнь.

Причины проблем с ОДА, как и их последствия, могут быть разными:

1. Неправильная нагрузка (недостаточная либо избыточная).
2. Воспалительные процессы, поражающие костные ткани, мышцы или хрящи. В зависимости от этиологии и локализации разнится и диагноз.
3. Нарушения, связанные с обменом веществ, недостатком либо избытком каких-либо элементов.
4. Механические травмы (ушибы, растяжения, переломы) и последствия неправильного лечения.

Заболевания опорно-двигательной системы

Заболевания, поражающие нашу опорно-двигательную систему, удручают своим многообразием:

1. Артрит поражает суставы, может перетекать в артроз.
2. Инфекции могут поселиться в околосуставной сумке (бурсит), мышцах (миотит), костном мозге (остеомиелит), на крупных суставах (периартрит).
3. Позвоночник может искривляться, голеностоп — терять тонус.

Важно! При любых болях обращайтесь к врачу! На ранних стадиях заболевания ОДА лечатся простыми и щадящими методами: физио- или мануальная терапия, массаж, лечебная гимнастика. Если болезнь в тяжелой стадии, лечение и реабилитация будут долгими и сложными.

Спортивные травмы

Конечно, при должном «везении», можно упасть и на ровном месте, и при этом сломать себе что-то неожиданное.

Однако, по статистике, наиболее частыми травмами при занятиях спортом являются: растяжения мышц, различные повреждения голени, переломы (в основном страдают ноги) и разрывы (связок, хрящей или сухожилий).

Сохраняем здоровье: как предотвратить неприятности

Чтобы поддерживать организм в тонусе, а ОДА в рабочем и здоровом состоянии, важно знать, какие меры предпринимать для поддержания в норме функций опорно-двигательного аппарата.

Ничего сверхъестественного не требуется:

1. Здоровый образ жизни.
2. Сбалансированное питание, богатое кальцием и другими минералами и микроэлементами.
3. Регулярные физнагрузки, подходящие по возрасту и состоянию здоровья.
4. Прогулки на солнце (витамин Д) и свежем воздухе.
5. Поддержание оптимальной массы тела (ожирение, как и дистрофия — враги ОДА).
6. Удобное рабочее место.
7. Регулярные медосмотры.

Как видим, если поддерживать здоровье организма в целом, с его системами тоже все будет в порядке. Для этого не обязательно профессионально заниматься спортом.

Достаточно будет не пренебрегать двигательной активностью (в любой удобной вам форме, будь то йога, плавание или обычные прогулки в парке), соблюдать режим дня и поддерживать здоровый рацион питания. Это не так уж и сложно. Не болейте!

Примеры и определение оды

Определение оды

Ода — это форма поэзии, такая как сонет или элегия. Ода — литературный прием, имеющий лирический характер, но не очень продолжительный. Вы часто читали оды, в которых поэты восхваляют людей, природные сцены и абстрактные идеи. Ода происходит от греческого слова aeidein , что означает петь или петь. Он очень торжественный и серьезный по своему тону и тематике и обычно используется с замысловатыми образцами строф.Однако тон часто бывает формальным. Отличительной чертой оды является ее единообразная метрическая основа, но поэты, как правило, не строго следуют этому правилу, хотя используют очень возвышенную тему.

Типы оды

Оды бывают трех типов, включая (1) пиндар-оду, (2) горатовскую оду и (3) неправильную оду.

Пиндар Ода

Эта ода была названа в честь древнегреческого поэта Пиндара, который начал писать хоровые стихи, предназначенные для исполнения на публичных мероприятиях. Он содержит три трезвучия; строфа, антистрофа и заключительная строфа как эпод, с неправильными рисунками рифмы и длиной строк.

Горацианская ода

Название этой оды произошло от латинского поэта Горация. В отличие от героических од Пиндара, Горатовская ода неформальна, задумчива и интимна. Эти оды касались интересных тем, простых и приятных для чувств. Поскольку оды Гората неформальны по тональности, они лишены каких-либо строгих правил.

Нерегулярная ода

Этот тип оды не имеет какой-либо формальной схемы рифм и такой структуры, как пиндарическая ода. Следовательно, у поэта есть большая свобода и гибкость, чтобы пробовать любые типы концепций и настроений.Уильям Вордсворт и Джон Китс были такими поэтами, которые много писали нестандартные оды, пользуясь этой формой.

Краткие примеры письменных од

1. Фрагментарные капли радуги
   Убирайся, отражай свет сквозь прозрачные призмы
   Изгиб спектра восхищает.
2. Серебристая луна
   Высоко в небе
   Излучающий свет, который нужно отражать.
3. Капли дождя падают, когда я прихожу домой,
   Уютно в теплой одежде и горячем чае,
   Не нужно двигаться.
4. Некоторые дни могут идти безнадежно.
   Но каждый день нужно преодолевать,
   Борьба, чтобы пройти через них,
   Просто жить каждый день с позитивом.
5. Туман кружится в глубокой долине.
   Медленно двигаясь и открывая виды.
   Из цветов, медленно рассеивается в
   Утреннем солнечном свете.
6. Природа фантастична, потому что
   Несет драгоценные камни, которые радуют каждую душу.
7. Печаль, боль
   Я преодолею завтра
   Ах! Какую радость приносит жизнь.
8. И здесь, под луной,
   И на вечерней высоте земли
   Чувствовать всегда приход
   Утренний восход.
9. Утро без
   Сыро и темно, без тишины
   Ожидание дня, без каких-либо звуков
   Но чувствуется ветерок.
10. Что бы ни принес новый день, он принесет что-то новое.
    Спины раундов, раундов и раундов; и что-то новенькое.
11. Июны полны и свободны, проезжают по дорогам
    Долин и под смело стоящими Майами.
12. Я вижу новый день на земле, обсыпанной каплями росы,
    Я проснулся, чтобы начать новый день, как я нашел его
    За пределами городских дорог.
13. Хрустящие, хрустящие ночи
    Мягкие, мягкие ледяные хлопья,
    Ручей, холодный ручей,
    Дыхание дымоходов
    Поднимаясь со вздохом,
    Зима холодная зима!
14. Мысль, чудесная позитивная мысль
    Сверкает утром,
    Распространяет аромат повсюду.
15. Идем по улицам,
    Идем вечером,
    Здесь начинает падать снег.

Примеры од в литературе

Пример № 1: Ода о намеках на бессмертие из воспоминаний раннего детства (Уильям Вордсворт)

«Было время, когда луг, роща и ручей,
Земля , и все обычное зрелище
Мне действительно казалось
Одетые в небесный свет,
Слава и свежесть мечты.
Это уже не так, как было раньше; — ”

Это прекрасный образец английской пиндаровской оды. Просто обратите внимание на использование разных типов счетчиков в каждой строфе, которые упростили чтение и сделали гибкими с помощью простой схемы рифм ababac.

Пример № 2: Ода мертвым конфедератам (Аллен Тейт)

«Ряд за рядом со строгой безнаказанностью.
Надгробия передают свои имена стихии.
Ветер кружится без воспоминаний;
В расколотых желобах растопыренные листья
Складываются, естественно, случайные таинства
К сезонной вечности смерти… »

Это пример Горатовской оды, которая представляет собой последовательную схему рифм.В ней нет разделения на триады, как в пиндарской оде, но она менее церемонна, менее формальна, более спокойна и лучше подходит для чтения. Цель использования этой оды — дать выход сдерживаемым чувствам.

Пример № 3: Ода западному ветру (Перси Биши Шелли)

«Разлетайся, как из неугасимого очага.
Пепел и искры, мои слова среди человечества!
Будь устами моими непробудившейся земле
Труба пророчества! О Ветер,
Если наступит зима, неужели весна будет далеко позади? »

Это пример неправильной оды, в которой нет ни трех частей, ни четырех строф, как в Горатовской оде.Тем не менее, каждая строфа оды отличается от других строф по схеме рифм, рисунку и длине.

Пример № 4: Прогресс поэзии: пиндарическая ода (Томас Грей)

«Тысячи круговоротов занимают их лабиринтный прогресс:
Теперь богатый поток музыки течет по глубине
, величественно, плавно и гладко. сильный…
Теперь катимся по крутому склону,
С головой, стремительно, смотри, как льется:
Скалы и кивая рощи снова оживают под рев ».

В вышеупомянутой оде говорящий обращается к стихам, которые исходят из разных мест, чтобы найти отголоски в природе.Это хороший пример настоящей оды.

Пример № 5: Ода на греческой урне (Автор Джон Китс)

«Лесной историк, умеющий таким образом выразить»
Цветочная сказка более сладко, чем наша рифма…
Слушаемые мелодии сладки, но неслыханные
— слаще…
Не для чувственного уха, но, более ласково,
Трубка духовных частушек без тона ».

Эта ода имеет правильную и плотную структуру. За исключением последней строфы, первые четыре строки в каждой строфе следуют схеме рифм ABAB, а следующие строки следуют за CDE или CED.Это одна из самых знаменитых од в английской литературе.

Пример № 6: Ода весне (Томас Грей)

«Неизученная гармония весны… air
Горит шумный ропот!
Некоторые из них слегка покрыты нынешней кожей,
Некоторые демонстрируют свою ярко-позолоченную отделку.
Быстро взирая на солнце «.

Это еще один хороший пример оды.Спикер говорит о весеннем сезоне, восхваляет его красоту, выражая высокие и благородные чувства по этому поводу.

Функция оды

Ода — это форма лирической поэзии, в которой поэты используют определенный метрический рисунок и схему рифм, чтобы выразить свои благородные и высокие чувства в серьезном, а иногда и сатирическом тоне. Так как темы од вдохновляют и возвышенны, они универсальны. Также, используя возвышенный и исключительный стиль, поэты стараются сочинять великие и возвышенные типы од.Иногда оды могут быть юмористическими, но они всегда вдумчивы, предназначены для изучения важных тем и наблюдений, связанных с человеческими отношениями, эмоциями и чувствами.

.

нейронных ODE: очередной прорыв в области глубокого обучения | Александр Гончар

Визуализация нейронного ОДУ, обучающего динамической системе

Всем привет! Если вы читаете эту статью, скорее всего, вы знакомы с последними достижениями в мире ИИ. Тема, которую мы рассмотрим сегодня, взята из NIPS 2018, и она будет посвящена лучшей бумажной награде оттуда: нейронные обыкновенные дифференциальные уравнения (Neural ODE). В этой статье я постараюсь кратко рассказать о важности этой статьи, но я подчеркну практическое использование, а также то, как и для чего мы можем применить это необходимое поколение нейронных сетей в приложениях и если вообще можем.Как всегда, если вы хотите сразу погрузиться в код, вы можете проверить этот репозиторий GitHub, я рекомендую вам запустить его в Google Colab.

Прежде всего, давайте быстро напомним, что такое чудовищное обыкновенное дифференциальное уравнение. Он описывает эволюцию во времени некоторого процесса, который зависит от одной переменной (поэтому обычный), и это изменение во времени описывается производной:

Простой пример ODE

Обычно мы можем говорить о решении этого дифференциального уравнения, если у нас есть начальное состояние (в этот момент начинается процесс), и мы хотим увидеть, как процесс будет развиваться до некоторого конечного состояния.Функция решения также называется интегральной кривой (потому что мы можем интегрировать уравнение, чтобы получить решение x (t) ). Давайте попробуем решить уравнение из рисунка выше, используя пакет SymPy:

 из sympy import dsolve, Eq, symbols, Functiont = symbols ('t') 
 x = symbols ('x', cls = Function) 
 deqn1 = Eq (x (t) .diff (t), 1 - x (t)) 
 sol1 = dsolve (deqn1, x (t)) 

, которое вернется как решение

 Eq (x (t), C1 * exp (-t) + 1) 

где C1 — константа, которая может быть определена при заданном начальном условии.ОДУ могут быть решены аналитически, если даны в соответствующей форме, но обычно они решаются численно. Одним из самых старых и простых алгоритмов является метод Эйлера : основная идея заключается в пошаговом приближении функции решения с использованием касательных линий:

http://tutorial.math.lamar.edu/Classes/DE/EulersMethod.aspx

Посетите ссылка под изображением для более подробного объяснения, но в конце мы получаем очень простую формулу для уравнения

http: //tutorial.math.lamar.edu/Classes/DE/EulersMethod.aspx

решение на дискретной сетке n временных шагов —

http://tutorial.math.lamar.edu/Classes/DE/EulersMethod.aspx

Подробнее о ODE, особенно то, как их программировать и их решения на Python, я рекомендую вам ознакомиться с этой книгой, в ней также есть много примеров процессов в химии, физике и промышленных областях, которые имеют такую ​​эволюцию во времени, которые могут быть описаны с помощью ОДУ. Кроме того, чтобы получить дополнительную информацию о дифференциальных уравнениях по сравнению с моделями машинного обучения, посетите этот ресурс.Между тем, глядя на уравнение Эйлера, разве оно не напоминает вам что-нибудь из недавних архитектур глубокого обучения…?

Именно так! y_ {n + 1} = y_n + f (t_n, y_n) — это не что иное, как остаточное соединение в ResNet, где выход некоторого уровня является суммой выходных данных самого слоя f () и ввести в этот слой у_н . Это, по сути, основная идея нейронных ОДУ: цепочка остаточных блоков в нейронной сети — это в основном решение ОДУ с методом Эйлера! В этом случае начальным условием для системы является «время» 0 , которое указывает самый первый уровень нейронной сети, и поскольку x (0) будет служить нормальным вводом, который может быть временным рядом, изображение, как хотите! Конечным условием «времени» t будет желаемый результат нейронной сети: скалярное значение, вектор, представляющий классы, или что-то еще.

Если мы вспомним, что эти остаточные связи представляют собой дискретизированные временные шаги метода Эйлера, это означает, что мы можем регулировать глубину нейронной сети , просто выбирая схему дискретизации, следовательно, принимая решение (также известное как нейронная сеть). network) более-менее точным, даже сделав его бесконечнослойным!

Разница между ResNet с фиксированным числом слоев и ODENet с гибким числом слоев

Не слишком ли примитивен метод решения ОДУ Эйлера? В самом деле, это так, поэтому давайте заменим ResNet / EulerSolverNet некоторым абстрактным понятием , например ODESolveNet , где ODESolve будет функцией, которая предоставляет решение для ODE (lowkey: сама наша нейронная сеть) с гораздо большей точностью, чем метод Эйлера.Сетевая архитектура теперь может выглядеть следующим образом:

 nn = Network (
 Dense (...), # выполнение некоторого первичного встраивания 
 ODESolve (...), # "бесконечнослойная нейронная сеть" 
 Dense (.. .) # output layer 
) 

Мы забыли об одном … Нейронная сеть — это дифференцируемая функция, поэтому мы можем обучать ее с помощью процедур оптимизации на основе градиента. Как мы должны осуществлять обратное распространение через функцию ODESolve () , которая в нашем случае также является черным ящиком? В частности, нам понадобится градиент функции потерь по входным и динамическим параметрам.Математический трюк называется методом сопряженной чувствительности . Я отсылаю вас к исходной статье и этому руководству для получения более подробной информации, но суть описана на рисунке ниже ( L обозначает основную функцию потерь, которую мы хотим оптимизировать):

Создание градиентов обратного распространения для ODESolve ( ) method

Вкратце, наряду с исходной динамической системой, описывающей процесс, сопряженная система описывает производные состояния в каждой точке процесса в обратном направлении с помощью цепного правила (именно здесь находятся корни хорошо известного обратного распространения).Именно из него можно получить производную по начальному состоянию, и аналогичным образом по параметрам функции, моделирующей динамику (один «остаточный блок», или шаг дискретизации в «старом» методе Эйлера) .

Для более подробной информации рекомендую посмотреть презентацию самого автора статьи:

Во-первых, преимущества и мотивация использовать их вместо «обычных ResNets»:

• Эффективность памяти: мы не делаем Нет необходимости сохранять все параметры и градиенты при обратном распространении.
• Адаптивное вычисление: мы можем сбалансировать скорость и точность с помощью схемы дискретизации, более того, имея ее разные во время обучения и вывода. автоматически связываются вместе (см. документ)
• Нормализация потоков новый тип обратимых моделей плотности
• Модели непрерывных временных рядов: непрерывно определяемая динамика может естественным образом включать данные, которые поступают в произвольное время.

Приложения, согласно статье, помимо замены ResNet на ODENet для компьютерного зрения, которые я сейчас считаю немного нереальными, следующие:

• Сжатие сложных ODE в единую нейронную сеть динамического моделирования
• Применение его для временных рядов с отсутствующими временными шагами
• Обратимые нормализующие потоки (за рамками этого блога)

О недостатках см. Исходную статью, они есть. Хватит теории, давайте теперь проверим несколько практических примеров.Напомню, что весь код для экспериментов здесь.

Как мы могли видеть ранее, широко используемые дифференциальные уравнения действительно описывают сложные непрерывные процессы. Конечно, в реальной жизни мы наблюдаем их как дискретные процессы, и, самое главное, многие наблюдения на временных шагах t_i могут просто отсутствовать. Предположим, вы хотите смоделировать такую ​​систему с помощью нейронной сети. Как бы вы справились с подобной ситуацией в рамках классической парадигмы моделирования последовательности? Бросьте это как-нибудь в повторяющуюся нейронную сеть, которая даже не предназначена для этого.В этой части мы проверим, как нейронные ODE будут с ними справляться.

Наша установка будет следующей:

1. Определим само ODE мы будем моделировать как PyTorch nn.Module ()
2. Определим простую (или не совсем) нейронную сеть , которая будет моделировать динамику между двумя последовательные шаги динамики от h_t к h_ {t + 1} или, в случае динамической системы, x_t и x_ {t + 1}.
3. Запустите процесс оптимизации , который выполняет обратное распространение через решатель ODE и минимизирует разницу между фактической и смоделированной динамикой.

Во всех следующих экспериментах нейронная сеть будет просто следующей (которой предположительно достаточно для моделирования простых функций с двумя переменными):

 self.net = nn.Sequential (
 nn.Linear (2, 50), 
 nn.Tanh (), 
 nn.Linear (50, 2), 
) 

Все дальнейшие примеры очень вдохновлены этим репозиторием с удивительными объяснениями. В следующих подразделах я покажу, как динамические системы, которые мы моделируем, выглядят в коде и как ODENet соответствует эволюции системы во времени и фазовому портрету.

Простая функция спирали

В этой и во всех будущих визуализациях пунктирные линии обозначают аппроксимирующую модель.

 true_A = torch.tensor ([[- 0.1, 2.0], [-2.0, -0.1]]) class Lambda (nn.Module): 
 def forward (self, t, y): 
 return torch.mm ( у, истина_А) 

.