الجهاز الهيكلي
1-1 الجهاز الهيكلي
The Skeletal System
الأهداف
- تميز بين عظام الهيكل المحوري والهيكل الطرفي.
- تصف كيف يتكون عظم جديد.
- تلخص وظائف الجهاز الهيكلي.
مراجعة المفردات
الغضروف cartilage: نسيج رابط صلب مرن، مكون من خلايا كبيرة، يغطي سطح العظام التي يتحرك بعضها عكس بعض في المفصل.
المفردات الجديدة
- الهيكل المحوري.
- الهيكل الطرفي.
- العظم الكثيف.
- الخلية العظمية.
- العظم الإسفنجي.
- نخاع العظم الأحمر.
- نخاع العظم الأصفر.
- الخلية العظمية البانية.
- تكوين العظم، التعظم.
- الخلية العظمية الهادمة.
- الأربطة.
الفكرة الرئيسية
لقد وهب الله تعالى الإنسان الهيكل العظمي لكي يكسب الجسم شكله، ويوفر له الدعامة، ويحمي الأعضاء الداخلية، ومنها القلب، والرئتان، والدماغ.
الربط مع الحياة
يمكن مقارنة الجهاز الهيكلي عند الإنسان بهيكل بناء المنزل؛ فكلاهما يشكل كلًّا من الأساس والأعمدة والجسور هيكلًا لأي منزل. يعطي الهيكل الجسم شكله، ويوفر له الدعامة والحماية.
تركيب الجهاز الهيكلي
Structure of the Skeletal System
إن عدد عظام الهيكل العظمي في الإنسان البالغ ـ كما في الشكل 1-1 ـ 206 عظام.
يتكون الهيكل العظمي عند الإنسان من جزأين رئيسين، هما: الهيكل المحوري، والهيكل الطرفي.
ويتكون الهيكل المحوري axial skeleton من الجمجمة، والعمود الفقري، والأضلاع.
أما الهيكل الطرفي appendicular skeleton فيتكون من عظام كل من الطرف العلوي، والطرف السفلي، وعظام الكتف، وعظام الحوض.
الشكل 1-1
يضم الهيكل المحوري عظام الرأس والطرفي والصدر. وعظام الهيكل الطرفي علاقة بحركة الأطراف.
بيانات الشكل
الهيكل المحوري (80):
- الجمجمة والعظام المرتبطة معها: 29.
- القص: 1.
- الأضلاع: 24.
- العمود الفقري: 26.
الهيكل الطرفي (126):
الطرف العلوي (60):
- الترقوة: 2.
- الكتف: 2.
- العضد: 2.
- الزند: 2.
- الكعبرة: 2.
- رسغ اليد: 16.
- المشط: 10.
- السلاميات: 28.
عظام الحوض:
- عظام الحوض: 2.
الطرف السفلي (60):
- الفخذ: 2.
- الرضفة: 2.
- القصبة: 2.
- الشظية: 2.
- الكاحل: 14.
- أمشاط: 10.
- السلاميات: 28.
العظم الكثيف والعظم الإسفنجي
Compact and spongy bone
يعد العظم نسيجًا ضامًا له عدة أشكال وأحجام. وتصنف العظام إلى: طويلة، وقصيرة، ومسطحة، وغير منتظمة.
ارجع إلى الشكل 1-1، تلاحظ أن عظام الساق والذراع من العظام الطويلة، وعظام الرسغ من العظام القصيرة، كما أن عظام الجمجمة من النوع المسطح. أما عظام الوجه والعمود الفقري فهي عظام غير منتظمة. وللعظام كلها التركيب نفسه، بغض النظر عن شكلها.
وتتكون الطبقات الخارجية لجميع العظام من عظم كثيف compact bone، وهو عظم مضغوط وقوي، ويعطي الجسم القوة والحماية.
ويمتد على طول العظم الكثيف تراكيب أنبوبية الشكل تسمى قناة هافرس، وتحيط بها صفائح عظمية تنتظم بينها خلايا عظمية osteocytes تتصل بالأعصاب والأوعية الدموية. ليشكل هذا التركيب عظم هافرس، وتزود الأوعية الدموية الخلايا العظمية الحية osteocytes بالأكسجين والغذاء. أما العظم الداخلي فيختلف كثيرًا عن العظم الخارجي، كما في الشكل 1-2.
وكما يدل الاسم، فإن العظم الإسفنجي spongy bone أقل كثافة من النوع الأول، وفيه عدة تجاويف تحتوي خلايا عظمية. يوجد العظم الإسفنجي وسط العظام القصيرة والمسطحة، وفي نهاية العظام الطويلة. ويحيط العظم الإسفنجي عظم كثيف لا يوجد فيه أنظمة هافرس.
وهناك نوعان من النخاع العظمي: النخاع الأحمر red bone marrow، والنخاع الأصفر yellow bone marrow. وينتج نخاع العظم الأحمر خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح الدموية في النخاع الأحمر. ويوجد النخاع الأحمر في عظام الحوض، والفخذ، والقص، والأضلاع، والعمود الفقري وعظام الحوض.
وتتكون تجاويف عظام الجنين من النخاع الأحمر. وتحتوي عظام الأطفال نخاعًا أحمر أكثر من البالغين. أما النخاع الأصفر فيوجد في عظام أخرى في الجسم، إذ يتكون من دهون مخزنة فقط. ويستطيع الجسم تحويل النخاع الأصفر إلى النخاع الأحمر في حالة فقدان كميات كثيرة من الدم، وعند الإصابة بفقر الدم.
الشكل 1-2
العظم إما كثيف وإما إسفنجي.
بيانات الشكل
- عظم إسفنجي.
- عظم كثيف.
- وعاء دموي.
- السمحاق، غشاء العظم.
- نخاع.
- تجويف النخاع.
- غضروف.
- وحدة عظمية.
- قناة هافرس.
- شريان.
- وريد.
- شعيرات دموية.
- خلية عظمية.
صف: كيف يختلف العظم الكثيف عن العظم الإسفنجي في الموقع والوظيفة؟
مهن مرتبطة مع علم الأحياء
المصور الطبي
Medical illustrator
يجمع المصمم الطبي بين موهبة التصميم والإلمام بعلم الأحياء، لتصميم خطوات عملية، وبناء نماذج تعليمية.
تكوين العظم
Formation of bone
يتكون الهيكل العظمي للجنين من غضاريف وعظام. وفي أثناء نمو الجنين تنمو خلايا في الغضاريف لتكون العظم ثم تسمى الخلايا العظمية البانية osteoblasts.
كما تسمى عملية تكوين العظام ossification عملية التعظم.
ويتكون الجهاز الهيكلي العظمي للإنسان البالغ من العظام ما عدا مقدمة الأنف، وصيوان الأذنين، والأقراص بين الفقرات، وما يحيط بالمفاصل المتحركة.
وتعد الخلايا العظمية البانية مسؤولة عن نمو العظام وتجديدها.
إعادة بناء العظم
Remodeling of bone
تبدأ الخلية العظمية الهادمة osteoclast بتحليل العظم وتحرير المعادن إلى الدم لإعادة تشكيله باستمرار. ويتضمن ذلك إحلال خلايا جديدة مكان الخلايا الهرمة.
ويستمر هذا مدى الحياة. وهي عملية في غاية الأهمية لنمو الأفراد؛ إذ تعمل الخلية العظمية الهادمة osteoclast على تحليل الخلية الهرمة والتالفة، ليحل محلها نسيج عظمي جديد.
ويحتاج نمو العظام إلى عوامل عديدة، منها التغذية، والتمارين الجسدية. فمثلًا، يعاني الشخص الذي ينقصه الكالسيوم من هشاشة العظام، وفي هذه الحالة تصبح العظام هشة ضعيفة سهلة الكسر.
ماذا قرأت؟
قارن بين دور كل من الخلية العظمية البانية، والخلية العظمية الهادمة.
التئام العظم
Repair of bone
الكسور من الإصابات الشائعة التي تصيب العظم الإنسان. ويحدث الكسر بسيط إذا لم يبرز العظم خارج الجلد. أما في الكسر المركب فيبرز العظم خارج الجلد.
وفي حالة الكسر الناتج عن ضغط تتكون شقوق في العظم. تبدأ عملية تجدد العظم مباشرة بعد حدوث الكسر. ارجع إلى الشكل 1-3 الذي يوضح خطوات التئام العظم المكسور.
الكسر
Fracture
عند حدوث إصابة ينتج الدماغ بسرعة أندورفينات endorphins، وهي مواد كيميائية تسمى أحيانًا مسكنات الألم الطبيعية في الجسم، تؤدي إلى تخفيف الألم.
وتشكل هذه المواد التي ـ كما تعلم ـ سريعًا لتخفيف الألم، حيث يلتهب مكان الإصابة وينتفخ، ويستمر الانتفاخ ليومين أو ثلاثة بعد حدوث الإصابة.
تتكون خثرة ـ خلال 8 ساعات من حدوث الإصابة ـ بين طرفي الكسر، ويبدأ تكون عظم جديد. كما تبدأ كتلة من نسيج لين يسمى الكالس callus أو الغضروف تتشكل في مكان الكسر. ولأن هذا النسيج ضعيف يجب تثبيت العظام المكسورة في مكانها الصحيح.
تكوين الكالس، النسيج العظمي
Callus Formation
تبدأ خلايا العظم البانية تكوين كالس العظم بعد ثلاثة أسابيع من حدوث الكسر. وهو عظم إسفنجي يحيط بمكان الكسر.
وتتخلص خلايا العظم الهادمة من العظم الإسفنجي، ليحل محله العظم الكثيف الذي يكون جدران العظم البانية.
وتستخدم أحيانًا الجبيرة أو صفائح أو براغ لضمان بقاء العظم المكسور في مكانه الصحيح إلى أن يتكون النسيج الجديد.
أما الأصبع المكسورة فغالبًا ما تثبت مع الأصبع المجاورة لها؛ لضمان عدم حركتها.
بناء العظم من جديد
Remodeling
تحتاج العظام إلى فترات مختلفة لكي تتجدد وتلتئم، ويعتمد هذا الأمر على عمر الإنسان، ومكان الكسر، ودرجة خطورته.
كما يبطئ نقص الكالسيوم الناتج عن سوء التغذية تجدد العظام في جسم المصاب. وتشفى عظام الأطفال أسرع من عظام البالغين. فمثلًا، ربما تلتئم العظام المكسورة لدى الطفل وتلتئم خلال 4-6 أسابيع، في حين يحتاج التئامها إلى 6 أشهر عند الإنسان البالغ.
الشكل 1-3
يتطلب إعادة بناء العظام خطوات عديدة، حيث تتكون كتلة من خثرة في الفراغ بين العظام المكسورة، ثم ينمو نسيج يملأ الفراغ بين العظام، وأخيرًا تبدأ الخلايا العظمية البانية في تكوين نسيج عظمي جديد.
بيانات الشكل
كسر عظم:
- خثرة دم.
- عظم إسفنجي.
- عظم كثيف.
تكوين النسيج العظمي اللين، الكالس:
- نسيج عظام.
- عظم إسفنجي.
- الكالس، نسيج لين.
تجدد العظم:
- كسر ملتئم.
تجربة استهلالية
مراجعة: بناءً على ما قرأت عن العظام، كيف تجيب عن أسئلة التحليل؟
المفاصل
Joints
توجد المفاصل في مكان التقاء عظمين أو أكثر، ويمكن تصنيف المفاصل بحسب نوع الحركة التي يسمح بها المفصل أو أشكال أجزائه، ما عدا مفاصل الجمجمة.
ويبين الجدول 1-1 خمسة أنواع من المفاصل: الكروية، الحقية، والمدارية، والرزية، والمنزلقة، والدرزية.
ادرس هذا الجدول لتحدد أنواع الحركة التي تسمح بها أنواع المفاصل المختلفة، والعظام المسؤولة عن ذلك.
لاحظ أنه ليست جميع المفاصل متحركة، فالمفاصل في الجمجمة ثابتة. وفي مرحلة الولادة لا تكون جميع عظام الجمجمة ملتحمة بعضها ببعض؛ إذ يحدث هذا الالتحام بعد ثلاثة أشهر من الولادة.
وحركة المفاصل المنزلقة محدودة، كما هو الحال في راحة اليد. أما المفاصل الرزية الموجودة في المرفق، والمدارية الموجودة أسفل الذراع فتسمح بحركة أمامية وخلفية معًا، مع إمكانية الالتواء.
وأما المفاصل الكروية، الحقية، الموجودة في الأكتاف والأرداف فتتصف بأن لها مدى واسعًا من الحركة.
وتربط عظام المفصل معًا أربطة ligaments، وهي أشرطة صلبة من نسيج ضام يربط بين عظم وآخر. وسوف تتعلم أكثر عن الأربطة والأوتار التي تربط العظام بالعضلات في الدرس الثاني.
ماذا قرأت؟
راجع أنواع المفاصل، وكيف صُنفت؟
الجدول 1-1
بعض المفاصل في الجهاز الهيكلي
| اسم المفصل | مثال | الوصف |
| ----------------------- | ---------------- | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الكروي، الحُقي | مفصل الورك | في المفصل الكروي، الحقّي، يتصل عظم ذو سطح يشبه الكرة بتجويف عظم آخر؛ ليسمح له بمجال واسع من الحركة في الاتجاهات. وتوجد هذه المفاصل في الورك، والكتف، وتسمح للمفصل بأرجحة، مد، بسط، ثني، والدوران للذراع والساق. |
| المداري، المحوري | مفصل أسفل الذراع | حركته الأساسية هي الدوران حول محور واحد، كما هو الحال في المفصل أسفل الذراع، حيث يلتف عظم الكعبرة والزند، وذلك يسمح بالالتواء من المفصل بالذراع. |
| الرزي | المرفق | في هذا المفصل، يتطابق السطح المحدب لأحد العظام السطح المقعر لعظم آخر، كما هو الحال في المرفق والركبة. وتسمح هذه المفاصل بالحركة في مستوى واحد فقط، مد وبسط إلى الأمام وإلى الخلف. |
| المنزلق | عظام الرسغ | تكون الحركة محدودة في المفاصل المنزلقة بشكل تزلق فيه سطوح المفاصل بعضها فوق بعض. وتحدث ذلك في مفصل الرسغ والمفصل، الكاحل، والفقرات. |
| الدرزي، العظام الملتحمة | عظام الجمجمة | الدروز مفاصل في الجمجمة لا تتحرك أو تتحرك قليلا. وهناك 22 عظمًا في جمجمة الرأس يرتبط بعضها ببعض بدرزات مما عدا عظم الفك. |
تجربة 1-1
فحص ارتباط العظام
كيف تلتحم العظام بالعضلات والعظام الأخرى؟
تربط الأوتار العضلات بالعظام. كما تربط الأربطة العظام بعضها ببعض. ستفحص هذه الأربطة مستخدمًا جناح الدجاجة المنزوع الجلد.
خطوات العمل
- املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
- البس قفازات، وضع جناح الدجاجة فوق لوح التشريح.
- اختر عضلة، واستعمل زوجًا من مقصات التشريح لفصل العضلة عن العظم. تعرف موقع نهاية الأربطة؟ لاحظ الأوتار الطويلة البيضاء القوية، التي تربط بين العضلة والعظم.
- حرك العظام عند المفصل، ولاحظ كيف يتحرك الوتر عندما تسحب العضلة.
- قص جميع العضلات المرتبطة مع العظم بعناية. انظر إلى الرباط الأبيض الذي يبقي العظام متماسكة معًا، ثم افحص نهايات كل عظم.
- ارسم مخططًا لجناح الدجاجة من دون العضلات، مبينًا كيف ترتبط العظام معًا، ثم قارن هذا الرسم مع ما تعلمته في التجربة الاستهلالية.
التحليل
- قارن كيف يختلف رسم الجناح الذي أعددته في التجربة الاستهلالية عنه في هذه التجربة؟
- لاحظ واستنتج: هل لاحظت كيف ترتبط العضلة مع أحد أطراف العظم؟ وكيف يمتد الرباط على طول المفصل ليربط مع طرف العظمة على العظم المجاور؟ وضح أهمية ذلك في المفصل، مما يساعد الرسم والتخطيط على الإجابة عن هذا السؤال.
- التفكير الناقد: ما لون نهايات العظام في المفصل المتحرك؟ وما المادة التي تكون منها هذا اللون؟
وظائف الجهاز الهيكلي
Functions of the Skeletal System
يقوم الجهاز الهيكلي بوظائف أخرى، بالإضافة إلى دعم الجسم، كما في الجدول 1-2؛ إذ تحمي الجمجمة الدماغ، ويحمي العمود الفقري النخاع الشوكي، ويحمي القفص الصدري القلب، والرئتين وأعضاء أخرى.
كما تحوي طبقات العظام الخارجية النخاع العظمي الموجود داخل العظام، حيث يقوم النخاع الأحمر بتكوين خلايا الدم الحمراء والبيضاء. وتؤدي الصفائح الدموية دورًا مهمًا في تخثر الدم.
وتتكون خلايا الدم الحمراء بمعدل أكثر من مليوني خلية في الثانية الواحدة. ويكون النخاع العظمي عادة من النوع الأحمر حتى يبلغ الإنسان السابعة من العمر، ثم يحل نسيج دهني محل جزء من النخاع، مما يكسب النخاع لونًا أصفر؛ ولهذا يسمى النخاع الأصفر.
وتعد هذه الدهون مصدرًا مهمًا للطاقة. وتشكل العظام مخزنًا لتجميع الأملاح، ومنها الكالسيوم والفوسفور وتخزينها. فعندما ينخفض مستوى الكالسيوم في الدم يطلق العظم الكالسيوم في الدم. وإذا ارتفع مستوى الكالسيوم في الدم يخزن النسيج العظمي ما يزيد منه على حاجة الجسم، ولهذا يحافظ العظم على الاتزان الداخلي للكالسيوم.
كما تسمح العظام التي تتصل بها العضلات بحركة الجسم؛ فمثلًا عندما تسحب العضلات عظم الذراع أو الساق تسبب حركتهما. كما تساعد العضلات المرتبطة مع الأضلاع على حدوث الحركات التنفسية، الشهيق والزفير، بصورة طبيعية.
الجدول 1-2
وظائف الجهاز الهيكلي
| الوظيفة | الوصف |
| ---------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الدعامة | يدعم كل من الساقين والحوض والعمود الفقري الجسم. تدعم عظام الفك الأسنان. تدعم جميع العظام العضلات. |
| الحماية | تحمي الجمجمة الدماغ. يحمي العمود الفقري النخاع الشوكي. يحمي القفص الصدري القلب، والرئتين وأعضاء أخرى. |
| تكوين خلايا الدم | يتم تكوين كل من خلايا الدم الحمراء والبيضاء والصفائح الدموية في النخاع الأحمر. |
| التخزين | يخزن الكالسيوم والفوسفور. |
| الحركة | تشد العضلات عظام الذراع والساق. يساعد الحجاب الحاجز والأضلاع على الحركات التنفسية. |
أمراض الجهاز الهيكلي
Skeletal System Diseases
التهاب العظام
Osteoarthritis
إن نهاية العظام في المفاصل المتحركة ـ ومنها الركبة ـ مغطاة بالغضروف، الذي يعمل عمل وسادة تسمح بحركة المفصل بسهولة.
والتهاب العظام حالة مؤلمة تصيب المفاصل، وينتج عنها تآكل الغضاريف. وهذه الحالة معروفة عند الإنسان؛ إذ تصيب عادة الركبة، والورك، والرقبة، والظهر.
وتزداد إمكانية الإصابة بهذا المرض مع تقدم العمر. كما يصبح الشاب معرضًا للإصابة مستقبلًا بالتهاب العظام إذا أصيب بضرر ما في المفصل في مرحلة البلوغ.
التهاب المفاصل الروماتزمي
Rheumatoid
شكل آخر من الالتهاب، يصيب المفاصل. ولا ينتج هذا الالتهاب عن تآكل الغضاريف أو كثرة استخدامها، بل تلتهب المفاصل وتفقد قوتها ووظيفتها وتسبب آلامًا كثيرة، فتبدو الأصابع مشوهة، كما في الشكل 1-4.
الالتهاب الكيسي
Bursitis
هناك كيس مملوء بسائل في مفاصل الكتف والركبة. وتؤدي هذه الأكياس إلى تقليل الاحتكاك، وتعمل عمل الوسادة بين العظم والأوتار.
والالتهاب الذي يصيب هذه الأكياس يقلل حركة المفصل مسببًا ألمًا وانتفاخًا. وربما سمعت عن التهاب "مرفق لاعب التنس" الذي ينتج عن التهاب هذه الأكياس. ويشمل العلاج إراحة المفصل.
الشكل 1-4
يسبب روماتزم المفاصل فقدان المفصل لقوته ووظيفته، ويصاحبه ألم شديد.
قارن: كيف يختلف التهاب المفاصل الروماتزمي عن التهاب العظام الشائع؟
هشاشة العظام
Osteoporosis
تعد هشاشة العظام من الأمراض واسعة الانتشار في المنطقة العربية. هشاشة العظام، والتي تدعى أحيانًا مسامية، ترقق العظام، وهن العظام كل هذه المسميات لمرض واحد.
وهي حالة ضعف أو نقص في كثافة العظام والتي تؤدي إلى هشاشتها وسهولة كسرها. وتحتوي العظام على معادن مثل الكالسيوم والفوسفور والتي تساعد على بقاء العظام كثيفة وقوية.
وغالبًا لا توجد علامات لهشاشة العظام، وقد تظهر بعض العلامات بعد تعرض الشخص لكسر في عظمه، والعظام الأكثر عرضة للكسر في المرض المصابين هي عظام الورك والفخذ والساعد والعمود الفقري.
لمزيد من المعلومات ارجع إلى موقع البوابة الإلكترونية لوزارة الصحة:
[www.moh.gov.sa](http://www.moh.gov.sa)
التواء المفصل
Sprains
يسبب التواء المفصل ضررًا أو تلفًا للأربطة التي تربط المفاصل معًا.
ويحدث هذا الأمر عندما تلتوي المفاصل بشدة أو تمدد، مما يؤدي إلى انتفاخ في المفصل يصاحبه ألم.
التقويم 1-1
الخلاصة
- يتكون الهيكل العظمي للإنسان من جزأين.
- تتكون معظم العظام من نوعين مختلفين من الأنسجة.
- تتجدد العظام باستمرار.
- تعمل العظام بالتناسق مع العضلات.
- للهيكل العظمي وظائف كثيرة مهمة.
فهم الأفكار الرئيسية
- الفكرة الرئيسية: اعمل قائمة بوظائف الهيكل المحوري والهيكل الطرفي وصفهما.
- قارن بين مكونات النخاع الأحمر ومكونات النخاع الأصفر.
- قارن بين آلية التئام كسر في العظم ونمو العظم الأصلي.
- اعمل مخططًا تصنيفيًا يجمع العظام المبينة في الشكل 1-1.
التفكير الناقد
- توقع إذا لم تعمل كل من الخلايا العظمية البانية والخلايا العظمية الهادمة جيدًا لدى جنين في مرحلة النمو أو لدى الإنسان البالغ، فما نتيجة ذلك؟
- ميز بين العظم الكثيف والعظم الإسفنجي، من حيث الشكل والموقع والوظيفة.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.