الجهاز الهيكلي

• التعرف إلى وظائف الجهاز الهيكلي.
• التمييز بين عظام الهيكل المحوري والهيكل الطرفي.
• التمييز بين أشكال العظم.
• وصف تركيب نسيج العظم والغضروف.
• توضيح آلية التئام كسر في العظم.
• التمييز بين أنواع المفاصل من حيث التركيب والوظيفة.
• التعرف إلى بعض المشكلات الصحية المتعلقة بالجهاز الهيكلي، والتقنيات الخاصة بحلها.

هيكلك: دعامة صلبة ومرنة في آن واحد

لقد وهب الله تعالى الإنسان كغيره من الفقاريات هيكلاً داخلياً يتكون من عظام وغضاريف يعمل كدعامة للأنسجة والأعضاء

• الهيكل الداخلي يتكون من عظام وغضاريف، ويجمع بين الصلابة والمرونة، ويكسب الجسم شكله.
• سأتعلم في هذا الفصل: أقسام الجهاز الهيكلي، وتركيب العظم، والتئام كسور العظام، وأنواع المفاصل.

خمس وظائف يقوم بها هيكلك

• تمد العظام الجسم كله بهيكل دعامي صلب.
• يُمكّن الهيكل العظمي الجسم، بالتآزر مع أجهزة الجسم الأخرى، من الحركة والانتقال والقيام بالحركات الرياضية.
• الدعامة: يعطي الجهاز الهيكلي الشكل العام للجسم؛ والساقان والحوض والعمود الفقري تدعم الجسم، وعظام الفك تدعم الأسنان، وجميع العظام تدعم العضلات.

ما العلاقة بين الهيكل العظمي للإنسان وهيكل المنزل المكون من جسور وأعمدة؟

• خزن الأملاح والدهون: العظام مخزن رئيس لعنصري الكالسيوم والفسفور، وتُخزن الدهون في نخاع العظم الأصفر مصدراً للطاقة.
• إنتاج خلايا الدم: يتم إنتاج جميع أنواع خلايا الدم في نخاع العظم الأحمر لبعض العظام.
• الحماية: الأضلاع تسهم في تكوين القفص الصدري الذي يحمي القلب والرئتين، ويحمي العمود الفقري الحبل الشوكي.
• الحركة: عندما تنقبض العضلات المتصلة بالعظام تتحرك عظام الذراع أو الساق، وتساعد العضلات المرتبطة بالأضلاع على الشهيق والزفير.

ماذا يمكن أن يحدث لأجسامنا لو جردت من الهيكل العظمي؟

ماذا تحمي كل من عظام الجمجمة وعظام الحوض من أعضاء في جسم الإنسان؟

الهيكل المحوري والهيكل الطرفي

• يتكون الهيكل العظمي للإنسان من قسمين رئيسيين.
• الهيكل المحوري (80) والهيكل الطرفي (126).

• الجمجمة ⁦Skull⁩: تحيط بالدماغ، بالإضافة إلى عظام الوجه.
• عدد عظامها (22) عظمة، وفي قاعدتها ثقب كبير يدعى ثقب ماغنوم (Foramen Magnum).

• العمود الفقري ⁦Vertebral Column⁩: يوفر دعامة للجسم ويحمل معظم ثقله، ويشكل قناة فقرية يمر فيها الحبل الشوكي.
• يتكون من عظام غير منتظمة الشكل مرتبة الواحدة فوق الأخرى تسمى الفقرات.
• تتصل الفقرات بعضها ببعض بأربطة، وتفصلها أقراص ليفية غضروفية تعطيه المرونة أثناء الحركة وتتحمل الضغط الواقع عليه.
• الفقرات من الأعلى إلى الأسفل:
• العنقية: (7) فقرات.
• الصدرية: (12).
• القطنية: (5).
• العجزية: (5).
• العصعصية: (4).

• القفص الصدري ⁦Thoracic Cage⁩: يتكون من 12 زوجاً من الأضلاع، وعظمة القص، والفقرات الصدرية.
• تتصل الأضلاع من الخلف بالفقرات الصدرية، ومن الأمام تتصل على ثلاثة أنواع:
• الأضلاع الحقيقية: سبعة أزواج تتصل بعظمة القص مباشرة من خلال غضاريف الأضلاع.
• الأضلاع الكاذبة: ثلاثة أزواج لا تتصل بعظمة القص مباشرة.
• الأضلاع الطافية: زوجان لا يتصلان نهائياً بعظمة القص.

ما عدد عظام الإنسان البالغ؟

ما أقسام الجهاز الهيكلي؟

من خلال تفحصي مجسماً للهيكل العظمي، أصمم مخططاً تصنيفياً يجمع العظام المبينة في الشكل (2).

ما أهمية ثقب ماغنوم؟

عظام جمجمة الطفل حديث الولادة لينة ومتباعدة قليلاً، ما أهمية ذلك بالنسبة للطفل والأم أثناء الولادة؟

أستعين بالشكل (4) وأبين عدد الفقرات وأنواعها وموقعها في العمود الفقري، وأي الفقرات متحركة وأيها ملتحمة.

• الحزام الصدري ⁦(Pectoral Girdle)⁩ يتكون من عظمتي الترقوة وعظمتي لوح الكتف.
• عظمتا الترقوة ⁦(Clavicle)⁩: كل منهما عظم أمامي رفيع، تتصلان من الخلف بشوكة علوية بارزة من لوح الكتف، تسهم في تكوين مفصل الكتف.
• عظمتا لوح الكتف: كل منهما عظم خلفي مثلث الشكل ومسطح، ويحوي تجويفاً خاصاً بطرف عظم اللوح لاستقبال عظم العضد.

• الحزام الحوضي ⁦(Pelvic Girdle)⁩ يتكون من عظام الورك، وتدعى أيضاً العظم عديم الاسم ⁦(Innominate Bones)⁩؛ هما عظمتان متماثلتان تشكل الحرقفة ⁦(Ilium)⁩ الجزء العلوي منهما.
• تلتقيان من الأمام في مفصل غضروفي يدعى الارتفاق العاني ⁦(Pubic Symphysis)⁩، ويتصلان من الخلف بفقرات المنطقة العجزية والعصعصية مكونة الحوض.
• عند كل جانب من جانبي الحوض تجويف يسمى تجويف الحق.
• تسميات الشكل (7): ذكر 90°، أنثى 100°.

• الأطراف ⁦Limbs⁩: الطرفان العلويان والطرفان السفليان ⁦(Upper and Lower Limbs)⁩.
• الطرف العلوي:
• العضد، الزند، الكعبرة.
• عظام الرسغ، عظام المشط، سلاميات الأصابع.
• الطرف السفلي:
• عظم الفخذ، الرضفة، القصبة، الشظية.
• عظام الكاحل، عظام المشط، سلاميات الأصابع.

بماذا تتصل عظمة الترقوة من الأمام؟

تساعد عظام الحزام الصدري في إعطاء الطرف العلوي درجة عالية من المرونة في الحركة، ما سلبية سوء استخدام هذه المرونة؟

ما العظم الذي يتمفصل مع تجويف الحق؟

الحوض في الأنثى أوسع منه في الرجل، ما أهمية ذلك؟

مستعيناً بالشكل (8) أو بمجسم الهيكل العظمي، أقارن بين عظام الطرف العلوي والسفلي، وأكمل الجدول (1).

نشاط: جناح الدجاجة والطرف العلوي

سبعة أشكال للعظام

• العظم نسيج ضام، له أشكال وأحجام مختلفة، وهذا التنوع يعكس تنوعاً في الوظائف.
• تصنف العظام إلى سبع مجموعات استناداً إلى أشكالها:
• عظام مسطحة: عظمة القص.
• عظام ضاغطة للهواء: العظام المكونة للأنف (حجرات هوائية).
• العظام المسننة: عظام مسننة.
• العظام الطويلة: العضد.
• عظام غير منتظمة: فقرات العمود الفقري.
• العظام القصيرة: الرسغ.
• العظام السمسمية: الرضفة.

أدرس الشكل (9)، وأحدد أشكال العظم، وأمثلة عليها.

العظم: مادة صلبة وخلايا حية

• المكونات بين الخلوية Matrix:
• أملاح الكالسيوم تشكل تقريباً ثلثي كتلة العظم وتعطي العظام صلابتها، مثل فوسفات الكالسيوم $(\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2)$ وكربونات الكالسيوم $\text{CaCO}_3$.
• ألياف بروتين الكولاجين والبروتينات الأخرى تشكل تقريباً ثلث كتلة العظم وتعطيه المرونة.

• المكونات الخلوية ⁦Cellular Components⁩: الخلايا العظمية الحية تشكل 2% من كتلة العظم، ويوجد نوعان من الأنسجة العظمية.
• العظم الكثيف Compact Bone:
• تتكون الطبقات الخارجية لجميع العظام من عظم كثيف، وهو عظم صلب وقوي يعطي الجسم القوة والحماية.

• تابع العظم الكثيف:
• تتصل الخلايا العظمية بعضها ببعض بزوائد بروتوبلازمية تمتد من خلال قنوات صغيرة تسمى القنيات Canaliculi.
• الخلايا مرتبة في صفوف أسطوانية (4-5 صفوف) مشتركة المركز، وفي مركزها قناة هافرس تحتوي أعصاباً وأوعية دموية تزود الخلايا بالأكسجين والغذاء.
• قنوات فولكمان ⁦Volkmann's Canals⁩ قنوات عرضية ترتبط فيما بينها وترتبط مع قنوات هافرس.

• العظم الإسفنجي ⁦Spongy Bone⁩ يوجد وسط العظام القصيرة والمسطحة، وفي نهاية العظام الطويلة.

أفسر قدرة القطط على سحق أطراف عظم فخد الدجاجة وتركها للجزء الأنبوبي للعظم.

نشاط: كم ماءً وكم ملحاً في العظم؟

ما النسبة المئوية للماء في العظم؟

كيف أثر فقد الماء في العظم؟

ما النسبة المئوية للأملاح المعدنية في العظم؟

كيف أثر فقد الأملاح المعدنية في العظم؟

كيف أثر حمض الهيدروكلوريك في العظام؟

كيف يؤثر فقد الكالسيوم في عظام شخص ما؟

كيف تتكوّن العظام وتنمو؟

• يتكون الهيكل العظمي للجنين من الغضاريف.
• أثناء نمو الجنين تنمو في الغضاريف خلايا تسمى الخلايا العظمية البانية ⁦Osteoblasts⁩، ترسب أملاحاً تستقر في الفراغات بين الخلايا الغضروفية لتكون العظام.
• تسمى هذه العملية التعظم ⁦Ossification⁩، وتبقى الغضاريف متصلة في بعض مناطق الجسم.
• تحدث عملية النمو من صفيحة غضروفية في أطراف العظم الطويل تسمى لوحة طرف العظم ⁦Epiphyseal Plate⁩، فيتكون غضروف إضافي يتحول إلى عظم فتستطيل العظمة.

• يتواصل النمو إلى أن يحل العظم محل الغضروف كله، فلا تعود العظام تنمو طولياً، ويكون الشخص عادة قد بلغ غاية قامته.

أبحث عن أماكن تواجد الغضاريف؟

الغضروف: دعامة مرنة بلا أوعية دموية

• يتكون من خلايا غضروفية ⁦Chondrocytes⁩، وتنتج بشكل رئيس مادة الغضروفين ⁦Chondrin⁩ وبروتين الكولاجين.
• تخلو الأنسجة الغضروفية من الأوعية الدموية.

كيف يتم انتقال المواد الغذائية والأكسجين إلى الخلايا والتخلص من الفضلات في الغضروف؟

المفصل: حيث تلتقي العظام

• تتصل عظام الجسم بعضها مع بعض بواسطة مفاصل تقوم بوظيفتين رئيسيتين: الربط بين العظام، والسماح للهيكل العظمي بالحركة بمرونة.

تركيب المفصل: ما الذي يحمي الركبة؟

• تتعرض المفاصل كمفصل الركبة لمقدار كبير من الضغط والإجهاد، إلا أن تركيبها يتلاءم مع ذلك.

ماذا يغطي نهايات العظم في منطقة المفصل؟ وما أهميتها؟

ما أهمية السائل الزلالي الموجود في المفصل؟

ما الذي يحدد حركة المفصل، ويمنع عظامه من الابتعاد بعضها عن بعض؟

ما الفرق بين الأربطة والأوتار من حيث الوظيفة؟

ثلاثة أنواع من المفاصل

• تصنف المفاصل تبعاً لمدى حركتها وتركيبها إلى ثلاثة أنواع.
• المفاصل الثابتة ⁦Synarthrosis⁩: قد تكون ليفية أو غضروفية أو عظمية تلتحم فيها العظمتان معاً.
• الدرزات المسننة ⁦Sutures⁩ في الجمجمة توفر ترابطاً محكماً للعظام بوساطة نسيج ليفي متشابك.
• تسمح للجمجمة بالتمدد لتستوعب نمو دماغ الطفل، وعندما يكتمل نمو الدماغ تلتحم عظام الجمجمة وتختفي هذه المفاصل.
• من الأمثلة الأخرى المفصل الغضروفي مكان التقاء عظمتي الحوض في الارتفاق العاني.

• المفاصل المتحركة تصنف إلى نوعين.
• مفاصل محدودة الحركة ⁦Amphiarthrosis⁩: منها ما تكون حركته باتجاه واحد، تجمع ما بين القوة والحركة، مثل فقرات العمود الفقري المتحركة.

• المفاصل حرة الحركة ⁦Diarthrosis⁩: مداها واسع من أجل تحريك الأطراف، ومن أمثلتها مفصل الكتف.

ماذا يحدث لجسمك لو كانت كل مفاصله من النوع الثابت؟ وماذا يحدث لو كانت كلها من النوع حر الحركة؟

ثلاث مشكلات صحية في الهيكل العظمي

• يتعرض الجهاز الهيكلي لمشكلات صحية عديدة، منها: كسور العظام، وهشاشة العظام، والتهاب المفاصل.
• كسور العظام: إصابات شائعة تحدث نتيجة تعرض العظام لقوة عالية أو لصدمات مفاجئة، فيلتهب مكان الإصابة وينتفخ.
• النزيف والخثرة: عندما ينكسر العظم تنقطع الأوعية الدموية ويحدث نزيف، ويتخثر الدم حول الكسر مكوناً خثرة قد تضغط على الأنسجة المحيطة مسببة الألم.
• الكالس: تبدأ خلايا العظم البانية بتكوين كالس العظم، وهو عظم إسفنجي يحيط بمكان الكسر.

• التجدد: تتخلص خلايا العظم ⁦Osteoclast⁩ الهادمة من العظم الإسفنجي ليحل محله العظم الكثيف الذي تكونه خلايا العظم البانية.

• تحتاج العظام إلى فترات زمنية متفاوتة لتتجدد وتلتئم، حسب عمر الإنسان، ومكان الكسر، ودرجة خطورته.
• تستخدم الجبائر في كثير من حالات الكسر، بصب قالب من الجبس أو اللدائن حول العظام.

• عند تفتت العظم يوضع قضيب معدني داخل قناة النخاع المركزية لتثبيت العظم حتى يلتئم، ويبقى في موضعه أو يزال لاحقاً.

• سببها فقدان الأنسجة أو التغيرات الهرمونية أو نقص الكالسيوم أو فيتامين (د)، فتنقص كتلة المادة العظمية وتتغير بنية العظام.
• كثيراً ما تصاحب التقدم في العمر، فتكون العظام عرضة للكسر.
• الوقاية: ينصح الأطباء بتناول غذاء صحي يحتوي على الكالسيوم وفيتامين (د)، وممارسة الرياضة.

ما العلاقة التي يوضحها الشكل المرفق؟

أقارن بين النساء والرجال في فقدانهم لكتلة العظم مع التقدم في العمر؟

أبين أسباب فقدان النساء لكتلة العظم بنسبة كبيرة في سن الأمان.

أكون فرضية: ماذا يمكن أن يحدث لعظام امرأة لم تتناول المزيد من الكالسيوم أثناء فترة الحمل؟

أقدم قائمة بمصادر غذائية طبيعية لفيتامين د.

أصيب (سمير) بمرض هشاشة العظام، ما الغدة الصماء التي يرجح أن تكون أصيبت بخلل أدى لهذا المرض؟

أعلل: ينصح التعرض لأشعة الشمس.

• التهاب المفاصل الروماتزمي ⁦Rheumatoid Arthritis⁩: يبدأ المرض عندما يهاجم جهاز المناعة أنسجة الجسم، فيلتهب المفصل ويتصلب ويتشوه.
• تستخدم العقاقير لتخفيف الالتهاب وتسكين الألم، وقد يلجأ الأطباء إلى الجراحة وإعادة تركيب المفصل، باستبدال رأس المفصل المتآكل بكرة من الفولاذ.

قضية للبحث: أبحث في ملائمة البيئة المدرسية واتجاهات الأفراد نحو الأشخاص ذوي الإعاقة الحركية وأكتب مقترح لتطوير ذلك.

مشروع: هيكل أرنب كامل

أسئلة الفصل: أراجع ما تعلمته

أي من وظائف الهيكل العظمي مهمة عند تعرض شخص ما لحادث سير؟

• أ. تخزين الأملاح
• ب. تسهيل الحركة
• ج. حماية الأعضاء الداخلية
• د. خزن الدهون

ما تصنيف العظام التي تحيط بالحبل الشوكي؟

• أ. غير المنتظمة
• ب. السمسمية
• ج. المسطحة
• د. القصيرة

بماذا يتصف التهاب المفاصل العظمي؟

• أ. تمدد الأربطة
• ب. المناعة ضد الذات
• ج. تحطيم العظم
• د. ترقق الغضروف

أي من المفاصل الآتية محدودة الحركة؟

• أ. الكتف
• ب. فقرات العمود الفقري
• ج. الدرزات المسننة في الجمجمة
• د. الارتفاق العاني

أعلل المرونة العالية للعمود الفقري أثناء حركته.

إذا كنت أخصائي تغذية، ما الطعام الذي تصفه لفتاة شابة لديها تاريخ عائلي لمرض هشاشة العظام؟ ولماذا؟

أصف كيف يختلف العظم الكثيف عن العظم الإسفنجي في التركيب والموقع.

من خلال دراستي للشكل المجاور: أ. أكتب الأجزاء 6-1.

• ب. مم يتكون القفص الصدري؟

• ج. كم عدد الأضلاع الكاذبة؟

• د. ما شكل عظمة القص؟