Анатомія, фізіологія дітей з основами гігієни та фізкультури - Антонік В.І. - 4.6. Розвиток опорно-рухового апарату дітей

Опорно — руховий апарат складається із скелету (кісток), м'язів, зв'язок та суглобів. Ці структури утворюють порожнини для внутрішніх органів, захищають внутрішні органи, а також забезпечують рухові акти.

Скелет (рис, 24) утворює структурну основу тіла, визначає його форму і розміри. У скелеті дорослої людини налічується більше 200 кісток, які перш за все виконують опорну функцію та є своєрідними важелями при здійсненні рухових актів. Разом з цим кістки беруть активну участь у процесах обміну речовин: накопичують мінеральні солі і, при необхідності, постачають їх організму (в основному солі кальцію та фосфору). У кістках також міститься кровотворна тканина — червоний кістковий мозок.

Кістки містять приблизно 60 % мінеральних речовин, 30 % органічних компонентів (в основному білок осеїн та тіла кісткових клітин —остеобластів) і 10 % води. Така сполука речовин у будові кісток забезпечує їм значну міцність (у 30 разів міцніше цегли і у 2,5 рази міцніше граніту) і велику пружність, еластичність і в'язкість (у 9 разів перебільшує в'язкість свинцю). Кістки характеризуються значним запасом надійності (наприклад, стегнова кістка витримує навантаження у 1,5 тони). У дітей трубчасті кістки ростуть у довжину за рахунок хрящів між кінцями кісток (епіфізами) і їх тілом (діафізом), а у товщину — за рахунок поверхневої тканини — окістя. Плоскі кістки ростуть у всіх напрямках

тільки за рахунок окістя. На момент закінчення росту тіла людини хрящі у багатьох кістках замінюються на кісткову тканину. Розвиток скелету у чоловіків закінчується у 20-24 роки, а у жінок — у 17-21 рік.

Окремі кістки і. навіть, частини скелету дозрівають в різні періоди. Так, до 14 років окостенінням охоплено тільки середні частини хребців, тоді як інші їх відділи залишаються хрящовими і лише у 21-23 роки вони повністю стають кістковими. До цього ж періоду в основному завершується окостеніння і більшості інших кісток скелету.

Важливим етапом у розвитку скелета людини є формування та закріплення згинів хребта (рис. 25), які поділяються на такі, що направлені опуклою стороною вперед і називаються лордозами (мають місце в області шиї та поперекового відділу хребта) і такі, що направлені назад і називаються кіфозами (грудний та крижовий відділи хребта). Наявність

лордозів та кіфозів необхідне явище, обумовлене прямостоячою позою людини при стояні та ходінні; це також потрібно для підтримки рівноваги тіла та забезпечення функції амортизації при пересуванні, стрибках та ін. Сагітальні (при погляді з боку) згини хребта з'являються з моменту, коли діти починають піднімати голову, сідати, вставати та ходити (у віці до І року). До 5-6 років згини хребта мало фіксовані і якщо дитина лягає, то найчастіше ці згини зникають (вирівнюються). Закріплення згинів хребта відбувається поступово: до 7-8 років формуються лише шийний та грудний згини, а до 12-14 років — лордоз поперекового відділу хребта та кіфоз крижового відділу хребта. Остаточне закріплення лордозів та кіфозів завершується з окостенінням хребців хребта (17-20 років). У фронтальній проекції (при погляді спереду або з заду) нормально розвинутий хребет повинен бути рівним.

Відхиленнями від нормальної форми хребта можуть бути: випрямлений хребет, коли недостатньо розвинуті лордози і кіфози за причин, наприклад, мало рухомості дитини; лордотичний або кіфатичний хребет, коли збільшені, відповідно, лордози або кіфози. Згини хребта вліво або в право обумовлюють сколіотичну форму хребта. Форми хребта створюють відповідні форми постави (осанки) тіла: нормальну, випрямлену, лордотичну, кіфатичну (сутулу) або сколіотичну.

Разом з формуванням хребта у дітей розвивається і грудна клітка, яка набуває нормальної циліндричної форми, як у дорослих, приблизно у 12-13 років, а далі може до 25-30 років збільшуватись лише за розмірами. Відхиленнями у розвитку форми грудної клітки найчастіше бувають: конічна форма (звужена до верху) та сплощена форма (зменшені переднє-задні розміри). Різноманітні відхилення від розвитку нормальних форм хребта та грудної клітки можуть негативно впливати не тільки на поставу тіла, але і порушувати нормальний розвиток внутрішніх органів, погіршувати рівень соматичного здоров'я.

До відхилень форм хребта та грудної клітки у дітей можуть приводити неправильне сидіння за партою або столом (згинання у бік, низькі нахили над партою або лягання на край стола та ін.), неправильна поза при стоянні та ходьбі (опускання одного плеча нижче другого, опускання голови, сутулість), фізичні перенавантаження, особливо піднімання та перенос тяжких речей, в тому числі, в одній руці. Для профілактики та запобігання відхилень у розвитку скелета тулуба необхідно дотримуватись гігієнічних вимог роботи за столом (партою) та гігієни фізичних навантажень. Нормальному розвитку хребта та грудної клітини в великій мірі сприяють раціональні фізичні вправи. Спеціальні фізичні вправи можуть бути також одним із найефективніших заходів усунення відхилень розвитку скелету, в тому числі сутулості, сколіозу та ін.

Скелет верхніх кінцівок складається з плечового поясу верхніх кінцівок, що включає дві лопатки та дві ключиці, і скелету вільної верхньої кінцівки. Остання в свою чергу складається з плечової кістки, кісток перед плеччя (ліктьової та променевої) і кісток кисті (8-й кісток зап 'ястка, 5-й кісток п 'ястка та кісток фалангів пальців: великий палець — 2, інші пальці—по 3 фаланги).

Скелет нижніх кінцівок складається із кісток тазового поясу і кісток вільної нижньої кінцівки. Тазовий пояс, у свою чергу, утворюють крижова кістка (п'ять крижових хребців, що зростаються), куприк та три пари тазових кісток (по дві клубових, сідничних та лобкових). У новонародженої дитини кістки тазового поясу з'єднуються хрящами.

З 5-6 років починається зрощування хребців крижового відділу хребта та кісток тазу, яке завершується у 17 — 18 років. До цього віку дуже небезпечно дітям стрибати з великої висоти (більше 0,7-0,8 м), особливо дівчатам, так як це може привести до зміщень кісток тазу і їх неправильному зростанню. В результаті можуть виникати різноманітні порушення розвитку органів малого тазу, а у дівчат, як майбутніх жінок, ще і ускладнення при вагітності та при народженні дитини. До аналогічних наслідків може привести також піднімання і перенос тяжких речей (до 13-15 років — більше 10 кг), або постійне використання дівчатами до 13-14 років взуття на високому каблуці (небезпечна висота підбору взуття для дітей не більше 3 см).

Скелет вільної нижньої кінцівки складається із стегнової кістки, малої та великої кісток гомілки та кісток стопи. Стопа утворена кістками передплесна (7 кісток), плесна (5 кісток) та фалангів пальців (такі, як і на руці). Всі кістки стопи з'єднані міцними зв'язками і при нормальному розвитку сама стопа набуває вгнутої форми склепу, що забезпечує ефект пружини (амортизатора) і пов'язане з прямоходінням людини. Стопа у формі склепу значно зменшує поштовхи тіла при ходінні, бігу і переносі вантажів. У новонародженої дитини склепу (зводу) стопи нема і вона плоска. Склеп стопи формується разом з початком ходіння дитини і остаточно закріплюється у 14-16 років. При тривалому стоянні, сидінні, переносі значних вантажів, при використанні вузького та перегріваючого стопи взуття, при стрибках з висоти більше їм зв'язки стопи у дітей можуть розтягуватись і тоді стопа редуційно сплощується. Людина з плоскими стопами швидко втомлюється при ходінні і стоянні, зменшує показники швидкості бігу, стрибків і, фактично, є певним інвалідом. Запобігти сплощенню стопи дозволяють ходіння босоніж (особливо по піску, або гальці), фізичні вправи для закріплення зв'язок стопи, помірні стрибки, біг, заняття руховими спортивними ігрищами, використання зручного взуття. Оцінити стан стопи можна шляхом отримання відбитку стопи на підлозі чи на папері (наприклад, мокрої стопи на листку газети). На рис. 26 приведені форми стопи з різним ступенем сплощення. Наявність сплощення стопи можна об'єктивно оцінювати за плантографічною методикою В. А. Яралова-Яраленда. Для цього на

відбиток стопи наносять дві лінії (рис 27): АВ, що з'єднує середину п'ятки з серединою основи великого пальця і АС, яка з'єднує середину п'ятки з другим між пальцевим проміжком.

Якщо внутрішній згин контуру відбитка стопи не доходить до лінії АС, або лише доходить до неї то констатується нормальна стопа (І); якщо контур відбитка знаходиться між лініями АВ і АС, то стопа сплощена (II), а якщо контур відбитка стопи доходить тільки до лінії АВ то стопа плоска (III). Скелет верхніх та нижніх кінцівок у дітей розвивається до 18-20 років. З 6-7 років у хлопчиків і у дівчат починаються інтенсивні процеси окостеніння дрібних кісток зап'ястка, але з 10-12 років починають виникати статеві відмінності у швидкості процесів окостеніння: у хлопчиків ці процеси уповільнюються і окостеніння затримується на 1-1,5 роки. Окостеніння фалангів пальців у більшості дітей завершується у 11-12 років, а зап'ястка у 12-13 років з чим пов'язано, наприклад, закріплення остаточного почерку письма. Не сформована кість руки дітей швидко втомлюється (наприклад, при тривалому фізичному навантаженні, або письмі). Разом з цим помірні та доступні фізичні рухи сприяють розвитку і навіть, до пори, затримують процеси окостеніння. Наприклад, гра на музичних інструментах затримує окостеніння кісток флангів пальців і вони триваліше ростуть у довжину — виростають так звані "пальці піаніста".

Скелет голови у людини має назву черепа і об'єднує два відділи: мозковий і лицевий. Череп складається близько із 23 кісток, які у дитини з'єднуються хрящами, окрім нижньої щелепи, яка має суглоб. Основними кістками мозкового відділу черепа є непарні лобна, клиноподібна, ґратчаста та потилична кістки, а також парні тім'яні і скроневі кістки. У лицьовому відділі черепа парними кістками є сльозові, носові, виличні (скулові), верхнє щелепні та піднебінні, а не парними — нижня щелепа та під'язикова кістка. Найбільш швидко кістки черепа ростуть у перший рік життя; з цього ж періоду хрящові з'єднання кісток поступово починають замінюватись на кісткову тканину — йде зростання кісток шляхом утворення швів. З віком у дитини значно змінюються пропорції частин черепу: у новонародженої дитини мозковий відділ у 6 разів більше лицьового, тоді як у дорослої людини всього у 2-2,5 рази. Зростання кісток черепу звершується у 20-25 років.

Пропорційність розвитку окремих частин скелету оцінюють по показнику співвідношення висоти голови і зросту людини. Для новонародженого вона приблизно становить 1:4; у 2 роки - 1:5; у 6-9 років — 1:6; у дорослих — 1:7.

М'язова система людини складається із трьох типів м'язів: м'язів скелету, м'язів серця і гладеньких м'язів внутрішніх органів і судин. Активною частиною опорно — рухового апарату є скелетні м'язи, загальна кількість яких у організмі близько 600.

Загальна схема розташування скелетних м'язів в організмі людини приведена на рис. 28. По формі м'язи бувають широкі (наприклад, поверхневі м'язи тулуба, живота), короткі (між хребцями хребта), довгі (м'язи кінцівок, спини); колові (м'язи навколо роту, очей, навколо отворів — сфінктери і т. д.). По функції розрізняють м'язи — згиначі, розгиначі; приводячи або відводячи; повертаючи у середину або зовні.

Структурною одиницею м'язів є міофібріл, який представляє собою соклєтіє (об'єднання) декількох десятків клітин, вкритих загальною оболонкою. Активними елементами, що забезпечують скорочувальну функцію м'язів є міофіламенти (протофібріли) у вигляді білків актину (довгі і тонкі волоконця) та міозину (короткі і у два рази більш товсті, ніж актин, волоконця). В гладеньких м'язах міофіламенти розташовані невпорядковано і переважно по периферії внутрішньої поверхні міофібріл. У скелетних м'язах актин і міозин суворо впорядковані спеціальним каркасом і займають всю внутрішню порожнину міофібрілів. Місця, де волоконця актину частково входять Між волоконцями міозину у мікроскоп виглядають темними смужками, а інші частки — світлими, тому такі міофібріли називаються поперечно-посмугованими. При скороченні м'яза волокна актину, використовуючи енергію аденозінтрифосфорної кислоти (АТФ) просуваються вдовж волоконець міозину, що і обумовлює механізм м'язового скорочення. Міозин при цьому виконує роль ферменту аденозінтрифосфатази, що сприяє розщепленню АТФ і видаленню квантів енергії. Завдяки своєї будови, гладенькі м'язи скорочуються відносно повільно (від декількох секунд до 2-5 хвилин). Посмуговані м'язи здатні скорочуватись дуже швидко (за долі секунди).

Сформований скелетний м'яз складається із пучків у десятки тисяч міофібріл, вкритих загальною оболонкою, що називається фасцією. Місця, де розташовані безпосередньо м'язові волокна, мають назву черевця м'яза. По краям черевця звично виростають сухожилкові відростки для прикріплення до кісток або до інших м'язів. Той відросток, з якого м'яз починається, називається головкою, а протилежний — хвостом м'яза. Виходячи з цього м'язи бувають 1 -о, 2-х, 3-х і 4-х голові. Хвости де яких м'язів можуть зростатися, утворюючи широкі сухожилкові ланки — апоневрозы.

Всі м'язи в організмі людини, в залежності від розміщення, поділяються на мімічні та жувальні м'язи лиця, м'язи голови, шиї, спини, грудної клітини, живота та м'язи верхніх і нижніх кінцівок.

У процесі розвитку дитини окремі м'язи і м'язові групи ростуть нерівномірно: спочатку (у віці до одного року) прискорено розвиваються жувальні м'язи лиця, м'язи живота та спини; у віці 1-5 років найбільш інтенсивно розвиваються м'язи грудної клітини, спини і кінцівок. У підлітковий період прискорено ростуть зв'язки кісток та сухожилки, а м'язи стають довгими і тонкими, так як не встигають виростати в слід за ростом довжини тіла. Після 15-17 років м'язи поступово набувають форм і розмірів, що властиві дорослим. При фізичних тренуваннях розвиток м'язів може тривати до 25-32 років, а самі м'язи можуть набувати значних розмірів.

Найважливішою якістю м'язів є їх сила, яка залежить від кількості м'язових волокон (міофібріл) на одиницю площі поперечини м'яза. Встановлено, що 1 см2 поперечини м'язу здатен розвивати зусилля до 3 0 кг. М'язи можуть виконувати статичну або динамічну роботу. При статичному навантаженні певні м'язи тривалий час знаходяться у скороченому (напруженому) стані, наприклад, при вправах на кільцях, або при підніманні та утриманні штанги. Статичне навантаження потребує одночасного скорочення багатьох м'язів тіла і тому викликає швидке стомлення. При динамічній роботі окремі м'язи скорочуються за чергою; акти скорочення швидко змінюються на розслаблення і тому стомлення настає значно повільніше.

Навантаження на м'язи є необхідною умовою їх розвитку і існування. Без роботи м'язи зазнають атрофії (зменшення, відмирання) і втрачають працездатність. Протилежний ефект дають фізичні тренування, завдяки яким сила, витривалість та працездатність можуть значно збільшуватись.

Всі м'язи людини, навіть під час спокою і сну, частково напружені, тобто знаходяться у певному тонусі, що необхідно для підтримки роботи внутрішніх органів, для збереження форм та просторової пози тіла. Тонус м'язів забезпечується безперервними нервовими імпульсами від рухових нейронів стволового відділу головного мозку (розміщені у червоних ядрах середнього мозку). Підтримка постійного тонусу скелетних м'язів має велике значення для здійснення координації рухів та забезпечення постійної готовності м'язів до активності.

У дитини першого року життя м'язи становлять всього 16% маси тіла, в 3-5 років — 23,3 %, в 7-8 років — 27 % маси тіла; в 14-15 років — 33 %; в 17-18 років — 44 % загальної маси тіла. Зростання маси м'язів відбувається як за рахунок збільшення їх довжини, так і за рахунок товщини волокон та збільшення кількості м'язових міофібріл. У дітей до 3-4 років діаметр більшості скелетних м'язів збільшується відносно новонародженого в середньому у 2-2,5 рази; в 7 років — у 15-20 разів, в 20 років — у 50-70 разів. Взагалі, м'язи людини можуть рости до 30-35 років.

М'язова сила у дітей до 3 років невелика, і тільки з 4-5 років починає поступово зростати. В 7-11 років показники м'язової сили дітей ще залишаються відносно низькими і тому силові, а особливо статичні, навантаження приводять до швидкого стомлення. В цьому віці діти більш здатні виконувати короткотривалі динамічні вправи на швидкість і силу.

Однак молодших школярів слід поступово привчати до підтримки статичних поз, що особливо важливо для утворення та збереження правильної постави тіла.

Найбільш інтенсивно м'язова сила як у хлопців так і у дівчат наростає в підлітковому віці, а починаючі з 13-14 років проявляються чіткі статеві особливості розвитку м'язової сили: у хлопців вона стає значно більшою, ніж у дівчат. Останнє слід враховувати при організації занять фізкультурою з дівчатами — підлітками, обмежуючі інтенсивність та важкість їх навантажень.

Наростання сили у більшості м'язів продовжується до 25-26 років, а у згиначів — розгиначів кінцівок — до 29-30 років.

Нерівномірність розвитку сили різних груп м'язів необхідно враховувати при організації фізичного виховання та при залучанні дітей до суспільно — корисної праці.

Важливим функціональним показником стану нервово-м'язової системи вважається швидкість рухів (одноактних, або низки тих, що повторюються). Швидкість одноактних рухів особливо інтенсивно зростає у молодших школярів і в 13-14 років наближається до рівня дорослих. З 16-17 років темп зростання цього показника уповільнюється, але швидкість рухів продовжує поступово зростати, сягаючі максимуму у 25-30 років. Слід зазначити, що підвищення швидкості рухових актів з віком дитини пов'язане із зростанням швидкості проведення нервових імпульсів по нервам, а також із збільшенням швидкості передачі збуджень в нервово — м'язових синапсах. Такий ефект обумовлений, відповідно, процесами мієлінізації нервових волокон (аксонів) та збільшенням кількості синапсів і дозріванням останніх.

З віком у дітей наростає також швидкість рухів, що повторюються. Найбільш інтенсивно ця якість розвивається у молодших школярів. В період з 7 до 9 років середній щорічний приріст швидкості рухів складає 0,3-0,6 рухів за секунду (с). У період 10-11 років темпи приросту швидкості складних рухів уповільнюються (0,1-0,2 рухів за с) і знову зростають (приріст до 0,3-0,4 рухів за с) в 12-13 років. Максимальна частота рухів (до 6-8 рухів за с) у хлопчиків встановлюється в 15 років, а у дівчат — в 14 років і далі з віком цей показник майже не змінюються. Вважається, що збільшення частоти рухів пов'язане з наростанням рухомості нервових процесів і з виробкою механізму більш швидкого переключення м'язів — антагоністів (згиначів — розгиначів) від стану збудження до стану гальмування і навпаки. Розвиток швидкості як одноактних, так і складних рухових актів у дітей можна значно прискорити спеціальними тренуваннями, якщо це робити саме у період молодшого шкільного віку.

Важлива якість рухових актів — це їх точність, яка також значно змінюється з віком: до 5 років дітям важко здійснювати точні рухи; у молодший шкільний період точність рухів значно зростає і приблизно з 9-10 років діти здатні виконувати рухи з точністю на рівні дорослих. Оволодіння точністю рухів пов'язане з дозріванням вищих центрів регуляції рухових дій та з вдосконаленням рефлекторних шляхів, а саме з процесами мієлінізації нервових волокон. Разом з розвитком точності рухів у дітей розвивається здатність координувати рівень м'язового напруження. В дітей молодшого шкільного віку ця якість ще не достатньо розвинута, а остаточно формується лише в 11-16 років. Розвитку точності рухів і здатності до статичного напруження м'язів значно сприяють оволодіння каліграфічним письмом, виконання складних трудових операцій (робота з пластиліном, випилювання та ін.), та спеціальні фізичні вправи на уроках фізичної культури, такі як гімнастика, настільний теніс, ігри та вправи з м'ячем.

Важливою якістю фізичного розвитку дітей є формування їх витривалості, в тому числі, витривалості скелетних м'язів"

Витривалість до динамічної роботи у дітей молодшого шкільного віку (7-11 років) ще залишається дуже низькою і лише з 11-12 років вона починає поступово зростати, досягаючи в 14 років приблизно 50-70 %, а в 16 років — 80 % тієї витривалості, що мають дорослі люди.

Витривалість до статичних зусиль у дітей поступово наростає з 8 до 17 років, причому у молодших школярів це відбувається найбільш інтенсивно. В 17-18 років статична витривалість досягає 85% такої у дорослих людей. Остаточно витривалість до динамічних та статичних зусиль досягає максимуму в 25-30 років. Розвитку всіх видів

витривалості сприяють тривала ходьба, біг, плавання, спортивні ігри (футбол, волейбол, баскетбол та ін.).

Таким чином, розвиток багатьох рухових якостей у дітей відбувається в період молодшого шкільного віку, що дає підстави рекомендувати для цієї категорії дітей як можна ширше впроваджувати заходи цілеспрямованого впливу на розвиток їх рухової активності, в тому числі, шляхом організації спеціальних занять на уроках фізкультури та під час спортивних тренувань.