Цель занятия: Изучив данную тему, студенты должны знать:
- морфологические особенности строения мышц у детей раннего возраста, их развитие;
- значение физического воспитания в развитии мышечной системы, допустимые физические нагрузки детей различного возраста;
- клинические симптомы мышечной гипо-, гипертонии, гипо- и атрофии;
- возрастные особенности фосфорно-кальциевого обмена у детей раннего возраста, его регуляцию;
- морфологические особенности костной системы у детей и их значение в физиологии ребенка;
- рост и формирование скелета у детей;
- сроки появления основных ядер окостенения;
- сроки закрытия родничков и швов;
- определение «костного возраста» ребенка, его значение в биологической зрелости;
- порядок и сроки прорезывания молочных и постоянных зубов;
Студенты должны уметь:
- провести осмотр и пальпацию костной и мышечной системы у детей;
- выявить симптомы поражения костной и мышечной системы;
- определить размеры большого родничка у детей первого года жизни;
- определить «костный возраст» по представленным рентгенограммам.
Краткое изложение теоретического материала. Мышечная система является активной частью опорно-двигательного аппарата. Эволюционно сформировалось 3 типа мышц: скелетные, прикрепленные к концам трубчатых костей конечностей и отросткам позвонков и приводящие их в движение; гладкие,образующие стенки пищеварительного тракта и некоторых других внутренних органов и обеспечивающие передвижение их содержимого; сердечная мышца.
Кости, хрящи, мышцы развиваются из мезенхимальной ткани. Основная дифференцировка происходит в эмбриональном периоде на 4 - 8 неделе внутриутробного развития.
Поперечнополосатая мускулатура человека в эмбриогенезе имеет мезодермальное происхождение. С 5 по 8-ю неделю внутриутробного развития будущие мышцы представлены синцитием из премиобластов. С 10 – 20 недели появляются первоначальные волокна – миотубы, а с 18 по 26 неделю - зрелые миоциты. Рано начинают появляться отличия между двумя группами мышечных клеток - волокон. Это представители белых и красных мышечных элементов, или «быстрых» и «медленных» мышц. Быстрые мышцы вдвое толще по диаметру и богаче ферментами фосфагенного и гликогенолизного путей энергетического обеспечения. Существует 3 механизма выработки энергии: система фосфагена – через использование креатин – фосфата; система гликоген - лактат; аэробное окисление глюкозы, реже жирных кислот или аминокислот. У стайеров преобладают медленные волокна с высокой насыщенностью ферментами аэробного гликолиза; у спринтеров – быстрые волокна, приспособленные для интенсивной краткосрочной активации системы фосфагена и гликогенолиза.
Масса мышц по отношению к массе тела у детей значительно меньше, чем у взрослых. Так, у новорожденных она составляет 23,3% от массы тела, у ребенка 8 лет – 27,7%, 15 лет - 32,6%, у взрослого – 44,2%. Мышечная масса в постнатальном периоде увеличивается в 37 раз, в то время как масса скелета только в 27 раз. Количество и функциональные возможности мышечной ткани характеризуют качество и степень оптимальности всего процесса сомато – физического развития. Активные процессы роста и дифференцировки мышечного аппарата играют координирующую и детерминирующую роль относительно развития всех систем обеспечения жизнедеятельности – сердечно – сосудистой, дыхательной, вегетативной нервной системы, систем метаболизма и энергообеспечения.
Основная масса мышц у новорожденных приходится на мышцы туловища, у более взрослых детей – на мышцы конечностей. У новорожденных преобладает тонус мышц – сгибателей. У них даже во время сна мышцы не расслабляются.
Интенсивность процесса прироста мышечной силы различна у мальчиков и девочек. Показатели динамометрии у мальчиков выше, чем у девочек. Способность к быстрым движениям достигает максимума к 14 годам. Мышечная выносливость, измеренная по максимальному времени напряжения мышц с силой, равной половине максимальной, достигает к 17 годам величин, вдвое превышающих аналогичные величины у 7 - летних.
Биохимический состав мышц у детей отличается от взрослых. Так, содержание миофибриллярных белков мышечной ткани новорожденных в 2 раза меньше чем у детей старшего возраста и у взрослых. По мере роста ребенка увеличивается содержание тропомиозина, саркоплазматических белков в мышечной ткани и уменьшается количество гликогена, молочной кислоты и нуклеиновых кислот. Существенно снижается и содержание воды в мышцах.
Развитие мышц у детей идет неравномерно. В первую очередь развиваются крупные мышцы плеча, предплечья, позднее – мышцы кисти рук. До 6 лет тонкая работа пальцами детям не удается. В возрасте 6 – 7 лет ребенок может уже заниматься плетением, лепкой. В этом возрасте возможно обучение письму. С 8 – 9 лет у детей укрепляются связки. Усиливается мышечное развитие и отмечается значительный прирост мышц. В конце периода полового созревания происходит прирост мышц не только рук, но и спины, плечевого пояса и ног. В возрасте 14 -16 лет у мальчиков наблюдается почти двух кратное увеличение как общей массы мышц, так и мышечной силы. После 15 лет интенсивно развиваются и мелкие мышцы, совершенствуются точность и координация мелких движений. Поэтому физические нагрузки должны быть строго дозированы, не вестись в быстром темпе. Развитие моторики у детей происходит не равномерно. К 10 – 12 годам координация движений достаточно совершенна. Однако дети младшего возраста еще не способны к длительной продуктивной работе и к продолжительному мышечному напряжению.
В период полового созревания гармоничность движений нарушается: появляется неловкость, угловатость, резкость движений как результат дисгармонии между интенсивно увеличивающейся массой и отставанием их регуляции.
Для нормального развития детей необходимы физические упражнения и спорт. Широко применяют массаж и гимнастику у детей всех возрастных групп. Чрезмерное увлечение детей спортом, попытка достижения высоких результатов в короткое время представляют угрозу для здоровья детей. Отсюда важность соблюдения и возрастных ограничений на тот или иной вид специализации в спорте.
В период ростовых процессов любое похудание противопоказано. В подростковом возрасте усиление физических нагрузок и ограничение питания приводят к блоку развития органов и функций, связанных с репродукцией, формируют риск для будущего материнства или отцовства, равно как и для закрепления адекватной половой ориентации.
Кости составляют основу скелета человека, являясь каркасом и местом прикрепления мышц. Костная ткань развивается двумя альтернативными путями: непосредственно из мезенхимы (перепончатый остеогенез, характерный для покровных костей черепа) и путем хрящевого остеогенеза.
Функциями костей являются: защитная – кости составляют жесткий каркас для внутренних органов (позвоночный канал, череп, грудная клетка, таз); фиксирующая - для внутренних органов; опорная – для всего тела; двигательная - для передвижения его в пространстве; обменная (кости содержат 99% кальция, 87% фосфора, 50% магния, 46% натрия); кроветворная; ловушка и безопасное депо для чужеродных ионов (тяжелые металлы и др.)
В процессе костеобразования и перемоделирования выделяют 3 стадии.
Первая стадия остеогенеза представляет собой интенсивный анаболический процесс, в течение которого создается белковая основа костной ткани – матрикс, на 90 – 95% представленный коллагеном. Для него необходимо достаточное обеспечение ребенка белком, витаминами А, К, С, В. Гормонами, регулирующими процесс образования матрикса, являются: тироксин, инсулиноподобные факторы роста, активированные соматотропным гормоном гипофиза, инсулин, в более поздние периоды роста – андрогены.
Во второй стадии происходит формирование центров кристаллизации гидроксиапатита с последующей минерализацией остеоида. Для этой стадии имеет значение обеспеченность организма кальцием, фосфором, микроэлементами (фтор, марганец, магний, цинк, медь), витамином Д. Гормонами – модуляторами этой фазы являются: паратгормон, обеспечивающий приток кальция и тиреокальцитонин щитовидной железы, регулирующий его переход в костный матрикс. Минеральное насыщение матрикса зависит от активности щелочной фосфотазы. Течение второй стадии нарушается при сдвиге рН крови в кислую сторону. Нарушение нормального остеогенеза могут наступать под влиянием несбалансированного питания, различных острых и хронических заболеваний. Обе стадии остеогенеза регулируются статической и механической нагрузками, связанными с мышечным тонусом, физическими нагрузками. Поэтому массаж, и гимнастика, адекватная подвижность способствуют активации остеогенеза.
Третья стадия остеогенеза – это процессы перемоделирования и постоянного самообновления кости, регулируемые паращитовидными железами и зависящие от обеспеченности основными нутриентами и витаминами с ведущим значением витамина Д.
Процессы остеогенеза обеспечиваются нормальным уровнем кальция в сыворотке крови (2,44 ± 0,37 ммоль/л). В норме регуляция обмена кальция и поддержание его постоянства в крови осуществляется через изменение скорости кишечного всасывания и почечной экскреции. При недостаточности кальция в пище или плохом всасывании его из кишечника, уровень кальция крови начинает поддерживаться за счет рассасывания кальция из костей.
При развитии костной ткани на основе хряща вначале из мезенхимы образуется хрящевая модель. Процесс окостенения идет как периостально, так и энхондрально. Энхондральное окостенение дает начало губчатому веществу кости. Со временем хрящевая модель замещается костной тканью, причем хрящ подвергается разрушению. К моменту рождения ребенка диафизы трубчатых костей уже представлены костной тканью, в то время как подавляющее большинство эпифизов, все губчатые кости и часть губчатых костей стопы состоят из хрящевой ткани. К рождению намечаются лишь точки окостенения в эпифизах бедренной и большеберцовой костей. Совокупность имеющихся у ребенка точек окостенения представляет важную характеристику уровня его биологического развития и называется костным возрастом. Определить приблизительный костный возраст здорового ребенка можно с помощью ядер окостенения, образующихся в запястье в определенной последовательности: к 6 месяцам формируется обычно первое ядро, к 1 году - второе, затем каждый год прибавляется по одному ядру.
Рост трубчатых костей в длину до появления в эпифизах точек окостенения осуществляется за счет развития ростковой и хрящевой ткани, образующей концевые отделы костей. После появления точек окостенения удлинение происходит за счет развития ростковой хрящевой ткани, находящейся между частично окостеневшим эпифизом и метафизом, т.е. в метаэпифизарной зоне. В первые месяцы и годы жизни наряду с интенсивным ростом костного скелета происходит многократная перестройка структуры костной ткани от грубо волокнистого строения до пластинчатой кости с вторичными гаверсовыми структурами. Твердость костей зависит от степени замещения хрящевой ткани остеоидной и степенью её минерализации. Интенсивный рост и перемоделирование костной ткани поддерживаются специфическим для детского возраста обильным кровоснабжением костей, особенно в зонах энхондральной оссификации. Кровоснабжение метафизов и эпифизов осуществляется хорошо развитыми метафизарными и эпифизарными артериями, что способствует более быстрому возникновению гематогенного остеомиелита. Особенностью детского скелета является и относительно большая толщина и функциональная активность надкостницы, за счет которой идут процессы новообразования костной ткани при поперечном росте костей. Переломы происходят по типу «зеленой ветки» - поднадкостнично. Прочность и одновременно упругость костей достигается определенным соотношением органических и неорганических веществ, входящих в состав кости.
Особенности строения скелета у ребенка. Череп к моменту рождения представлен большим количеством костей, швы (стреловидный, венечный, затылочный) открыты и начинают закрываться только с 3 – 4 месяцев жизни. У доношенных детей боковые роднички закрыты, малый родничок открыт у 25% новорожденных, в основном у недоношенных, и закрывается не позднее 4 – 8 недель после рождения. Большой родничок, расположенный в месте пересечения венечного и продольного швов, открыт у всех новорожденных, его размеры от 3 × 3 до 1,5 × 2 см. Время закрытия большого родничка индивидуально, в норме это происходит к 1 году, но возможно и раньше (9 – 10 месяцев), и позднее (1,5 года).
Позвоночник новорожденного лишен физиологических изгибов. Шейный лордоз образуется после того, как ребенок начинает поднимать и держать голову (между 2 и 4 месяцами). В 6 – 7 месяцев образуется грудной кифоз, когда ребенок самостоятельно садится. После начала стояния и ходьбы (9 - 12 месяцев) формируется изгиб кпереди в поясничном отделе позвоночника. Окончательное формирование физиологических изгибов заканчивается в раннем школьном возрасте. В связи с незавершенностью формирования позвоночника, несовершенством мышечной фиксации, неравномерной тягой мышечных групп под влиянием неправильной позы и неудобной мебели легко возникают искривления позвоночника в сторону (сколиозы) и развивается патологическая осанка.
Грудная клетка новорождённого широкая и короткая с горизонтально расположенными ребрами. Поперечный диаметр больше средне продольного на 25%. В дальнейшем происходит рост грудной клетки в длину, передние концы ребер опускаются. С 3 лет становится эффективным реберное дыхание. К 12 годам грудная клетка как бы переходит по форме в положение максимального выдоха. Резкое увеличение поперечного диаметра грудной клетки происходит к 15 годам.
Кости таза относительно малы у детей раннего возраста, их рост наиболее интенсивен в первые 6 лет, а у девочек эти кости дополнительно растут и в пубертатном периоде.
Хрящевая ткань входит в состав скелета в виде хрящевых покрытий суставных поверхностей костей, хряща межпозвоночных дисков, реберных хрящей, а также формирует внескелетные опорные структуры (хрящи трахеи, бронхов и др.). Хрящевая ткань на ранних этапах внутриутробного развития образует скелет, составляет 45% массы тела. В процессе развития хрящевая ткань замещается костной. В результате чего, у взрослого человека масса всех хрящей не превышает 2% от массы тела. Состоит хрящевая ткань из хондроцитов и матрикса, в котором различают волокна и основное вещество. Различают гиалиновый, волокнистый, эластичный хрящи.
Гиалиновый хрящ плотный, упругий за счет содержания основного вещества, образует суставные поверхности костей, реберные хрящи, хрящи носа, гортани, трахеи.
Волокнистый хрящ наряду с хондроцитами содержит пучки коллагеновых волокон и фибробласты. Из него построены межпозвоночные диски, непрерывные соединения костей (синхондрозы), участки сухожилий и связок в местах их прикрепления к костям.
Эластичный хрящ составляет основу ушных раковин, надгортанника, содержится в хрящах гортани.
Обмен веществ в хрящевой ткани осуществляется хондроцитами путем гликолиза преимущественно анаэробного характера, интенсивен в период роста и инертен у взрослых.
Связки – соединительнотканные образования в виде тяжей и пластинок, представляющие один из видов непрерывного соединения костей (синдесмоз) и входящие в состав укрепляющего аппарата суставов, с которыми тесно связано их развитие. У новорожденных связи анатомически сформированы, но менее прочны и более растяжимы, чем у взрослых. Связки характеризуются высокой упругостью, большой прочностью на растяжение и сравнительно низкой растяжимостью. Вместе с суставной капсулой и мышцами связки обеспечивают укрепление суставов, контакт суставных поверхностей костей.
Суставы начинают формироваться в раннем эмбриональном периоде из мезенхимы. Суставные щели возникают в плечевых и тазобедренных суставах на 6 – й неделе внутриутробного развития, в локтевых и коленных – на 8 –й и лучезапястных – на 8 – 9 – й неделе.
К моменту рождения суставно-связочный аппарат анатомически сформирован. В дальнейшем происходит минерализация хряща (к 14 – 16 годам), усложняется рельеф синовиальной оболочки, совершенствуется иннервация сустава.
Зубы происходят из двойного зачатка: из эпителия и подлежащей мезенхимы. Из эпителиальной закладки развивается эмаль, из мезенхимы - дентин. Формирование зубов начинается к концу 2 –го месяца внутриутробного развития.
Молочные зубы прорезываются после рождения в определенной последовательности. Одноименные зубы на каждой половине челюсти прорезываются одновременно. Нижние зубы, как правило, прорезываются раньше, чем верхние. Исключением являются боковые резцы – верхние зубы появляются раньше нижних. Формула для определения числа молочных зубов: n – 4, где n – возраст ребенка в месяцах. К 2 годам у ребенка имеются все 20 молочных зубов. В первый период (от прорезывания до 3 – 3,5 лет) зубы стоят тесно, прикус ортогнатический (верхние зубы прикрывают нижние на одну треть) в связи с недостаточным развитием нижней челюсти. Второй период (от 2 до 6 лет) характеризуется переходом прикуса в прямой, появлением физиологических промежутков между зубами, стертостью зубов. Смена молочных зубов на постоянные начинается с 5 лет. В возрасте около 11 лет появляются вторые маляры. Третьи маляры (зубы мудрости) прорезываются в возрасте 17 – 25 лет, а иногда и позже. Для ориентировочной оценки количества постоянных зубовдо 12 лет независимо от пола используют формулу: Х (число постоянных зубов) = 4 n – 20, где n – число лет, исполнившихся ребенку.
Формирование как молочного, так и постоянного прикуса у детей является важным показателем биологического созревания ребенка. Постоянный прикус в норме должен быть слабо ортогнатическим или прямым.
Данные о суточной потребности в минеральных веществах и витамине Д, средних размерах большого родничка, последовательности прорезывания молочных и постоянных зубов, появления точек окостенения, возрастные ограничения для начала занятий и специализации по отдельным видам спорта представлены в таблицах 12 - 16.
Таблица 12