夜黎本文章內容基於萊斯大學 OpenStax 的 Anatomy and Physiology 2e，由夜黎重新編輯。（根據本書前言中的創用 CC BY 4.0 聲明）
原文傳送門：<6> Bone Tissue and the Skeletal System — 6.3 Bone Structure
索引傳送門：《解剖學和生理學2e》索引頁面
學習本節後，你將能夠：
- 辨識骨的解剖特徵
- 定義並列出骨標記的例子
- 描述骨組織的組織學
- 比較緻密骨和海綿骨
- 辨識構成緻密骨和海綿骨的結構
- 描述骨如何被滋養和被神經支配
前言
骨組織〔Bone tissue (osseous tissue)〕與體內其他組織有很大不同。 骨頭很硬，它的許多功能都取決於其獨特的硬度。 本章後面的討論將顯示骨頭也是動態的，因為它的形狀會調整以適應壓力。 本節將先檢視骨頭的大體解剖結構，然後繼續研究其組織學。
骨頭的大體解剖
長骨的結構允許骨頭的所有部分得到最佳的可視化（圖 6.7）。 長骨有兩個部分：骨幹〔diaphysis〕和骨骺〔epiphysis〕。 骨幹〔diaphysis〕是在骨頭的近端和遠端之間延伸的空心軸〔tubular shaft〕。 骨幹中的中空區域稱為髓腔〔medullary cavity〕，裡面充滿黃骨髓。 骨幹壁由緻密而堅硬的緻密骨〔compact bone〕組成。
典型的長骨顯示了骨頭的大體解剖特徵。
骨頭兩端較寬的部分稱為骨骺〔epiphysis〕（複數= epiphyses），裡面充滿了海綿骨。 紅骨髓填充海綿骨的空間。 每個骨骺在幹骺端〔metaphysis〕與骨幹相交，幹骺端是包含骨骺板〔epiphyseal plate〕（生長板〔growth plate〕）的狹窄區域，骨骺板是正在生長骨頭中的一層透明〔hyaline〕（透明〔transparent〕）軟骨。 當骨頭在成年早期（約 18-21 歲）停止生長時，軟骨被骨組織取代，骨骺板變成骨骺線〔epiphyseal line〕。
髓腔〔medullary cavity〕有一層脆弱的膜內襯，稱為骨內膜〔endosteum〕（end- = “內部〔inside〕”；oste- = “骨〔bone〕”），骨頭生長、修復和重塑發生在此。 骨頭的外表面覆蓋著一層稱為骨膜〔periosteum〕的纖維膜（peri- = “周圍〔around〕” 或 “周圍〔surrounding〕”）。 骨膜含有滋養緻密骨的血管、神經和淋巴管。 肌腱和韌帶也透過骨膜附著在骨頭上。 骨膜覆蓋整個外表面，但骨骺與其他骨骼相交形成關節的地方除外（圖 6.8）。 在這個區域，骨骺被關節軟骨〔articular cartilage〕覆蓋，關節軟骨是一層薄薄的軟骨，可以減少摩擦並起到避震器的作用。
骨膜形成骨頭的外表面，骨內膜襯在髓腔內。
扁骨，如顱骨，由一層板障（海綿骨）〔diploë (spongy bone)〕組成，兩側排列著一層緻密骨（圖 6.9）。 兩層緻密骨和內部海綿骨共同作用，以保護內臟。 如果顱骨的外層骨折，大腦仍然受到完整內層的保護。
扁骨的橫切面顯示了海綿骨（板障）〔spongy bone (diploë)〕，兩側排列著一層緻密骨。
骨標記
骨頭的表面特徵有很大差異，取決於身體的功能和位置。 表 6.2 描述了骨標記，如圖 6.10 所示。 骨標記一般分為三類：(1) 關節〔articulations〕、(2) 突起〔projections〕和 (3) 孔〔holes〕。
顧名思義，關節〔articulation〕是兩個骨頭表面連接在一起的地方（關節= “關節〔joint〕”）。 這些表面傾向於相互吻合，例如一個是圓形的，另一個是杯形的，以促進關節的功能。 突起〔projection〕是骨骼中突出到骨骼表面上方的區域。 這些是肌腱和韌帶的附著點。 一般來說，它們的大小和形狀表明了透過附著在骨頭上所施加的力。 孔〔hole〕是骨頭上的開口或凹槽，允許血管和神經進入骨頭。 與其他標記一樣，它們的大小和形狀反映了在這些點處，穿透骨頭的血管和神經的大小。
| 標記 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| 關節〔Articulations〕 | 兩塊骨頭相接的地方 | 膝關節 |
| 頭〔Head〕 | 突出的圓形表面 | 股骨頭 |
| 小面〔Facet〕 | 平坦的表面 | 椎骨 |
| 髁〔Condyle〕 | 圓角的表面 | 枕骨髁 |
| 突起〔Projections〕 | 增高的〔Raised〕標記 | 椎骨的棘突 |
| 隆凸〔Protuberance〕 | 突起〔Protruding〕 | 下巴 |
| 突〔Process〕 | 隆起〔Prominence〕特點 | 椎骨的橫突 |
| 脊椎〔Spine〕 | 尖銳的突〔process〕 | 坐骨棘 |
| 結節〔Tubercle〕 | 小而圓的突〔process〕 | 肱骨結節 |
| 粗隆〔Tuberosity〕 | 粗糙的表面 | 三角肌粗隆 |
| 線〔Line〕 | 輕微的、拉長的脊〔ridge〕 | 頂骨的顳線 |
| 嵴〔Crest〕 | 脊〔ridge〕 | 髂嵴 |
| 孔〔Holes〕 | 孔洞和凹陷 | 孔〔Foramen〕（血管可以通過的孔） |
| 窩〔Fossa〕 | 拉長的盆〔basin〕 | 下顎窩 |
| 凹〔Fovea〕 | 小坑 | 股骨頭的頭凹〔Fovea capitis〕 |
| 溝〔Sulcus〕 | 溝〔Groove〕 | 顳骨的乙狀竇 |
| 管(道)〔Canal〕 | 骨內的通道 | 耳道 |
| 裂縫〔Fissure〕 | 穿過骨頭的縫隙 | 耳廓裂 |
| 孔〔Foramen〕 | 穿過骨頭的孔 | 枕骨大孔 |
| 道〔Meatus〕 | 開口的管(道) | 外耳道 |
| 竇〔Sinus〕 | 骨頭中充滿空氣的空間 | 鼻竇 |
骨的表面特徵取決於其功能、位置、韌帶和肌腱的附著，或血管和神經的穿透。
骨細胞和組織
骨頭中含有相對少量的細胞，這些細胞嵌入〔entrenched〕在膠原纖維基質中，為無機鹽晶體提供了附著的表面。 當磷酸鈣〔calcium phosphate〕和碳酸鈣〔calcium carbonate〕結合形成羥磷灰石〔hydroxyapatite〕時，就會形成這些鹽晶體，羥磷灰石在膠原纖維上結晶或鈣化時會結合其他無機鹽，如氫氧化鎂〔magnesium hydroxide〕、氟化物〔fluoride〕和硫酸鹽〔sulfate〕。 羥磷灰石晶體賦予骨頭硬度和強度，而膠原纖維則賦予骨骼柔韌性，使其不易碎。
儘管骨細胞僅佔骨體積的一小部分，但它們對骨骼的功能至關重要。 骨組織內存在四種類型的細胞：骨母細胞（成骨細胞）〔osteoblasts〕、骨細胞〔osteocytes〕、骨原細胞〔osteogenic cells〕和破骨細胞〔osteoclasts〕（圖 6.11）。
骨組織內發現了四種類型的細胞。 骨原細胞未分化並發育成骨母細胞。 當骨母細胞被困在鈣化基質內時，它們的結構和功能會發生變化，並變成骨細胞。 破骨細胞由單核細胞和巨噬細胞發育而來，其外觀與其他骨細胞不同。
骨母細胞〔osteoblast〕是負責形成新骨的骨細胞，存在於骨頭的生長部分，包括骨膜和骨內膜。 骨母細胞不會分裂、合成和分泌膠原蛋白基質和鈣鹽。 當骨母細胞周圍的分泌基質鈣化時，骨母細胞被困在其中； 結果，它的結構發生變化，成為骨細胞〔osteocyte〕，這是成熟骨的初代細胞〔primary cell〕，也是最常見的骨細胞類型。 每個骨細胞〔osteocyte〕都位於一個稱為腔隙〔lacuna〕的空間中，並被骨組織包圍。 骨細胞〔osteocyte〕會透過分泌酶來維持基質的礦物質濃度。 與骨母細胞一樣，骨細胞〔osteocyte〕缺乏有絲分裂活性。 它們可以相互交流，並且透過延伸穿過骨小管〔canaliculi〕（單數=canaliculus）的長細胞質突起〔long cytoplasmic processes〕接收營養，小管〔canaliculi〕是骨基質內的通道。
如果骨母細胞〔osteoblasts〕和骨細胞〔osteocytes〕不能進行有絲分裂，那麼當老的死亡時，它們是如何被補充的呢？ 答案在於第三類骨細胞──骨原細胞〔osteogenic cell〕的特性。 這些骨原細胞未分化，具有高有絲分裂活性，它們是唯一分裂的骨細胞。 未成熟的骨原細胞存在於骨膜和骨髓的深層。 它們分化並發育成骨母細胞。
骨頭的動態性質意味著新的組織不斷形成，舊的、受傷的或不必要的骨頭被溶解以進行修復或釋放鈣。 負責骨頭吸收或分解的細胞是破骨細胞〔osteoclast〕。 它們存在於骨表面，是多核的，源自於單核細胞和巨噬細胞（兩種白血球），而不是源自骨原細胞。 破骨細胞不斷分解舊骨，而骨母細胞不斷形成新骨。 骨母細胞和破骨細胞之間的持續平衡，負責了骨頭持續但微妙的重塑。 表 6.3 回顧了骨細胞、它們的功能和位置。
| 細胞類型 | 功能 | 地點 |
|---|---|---|
| 骨原細胞〔Osteogenic cells〕 | 發育成骨母細胞 | 骨膜和骨髓的深層 |
| 骨母細胞〔Osteoblasts〕 | 骨形成 | 骨頭的生長部分，包括骨膜和骨內膜 |
| 骨細胞〔Osteocytes〕 | 維持基質的礦物質濃度 | 被困在基質中 |
| 破骨細胞〔Osteoclasts〕 | 骨吸收 | 骨表面以及舊骨、受傷骨或不需要的骨部位 |
密質骨和海綿骨
緻密骨〔compact bone〕和海綿骨〔spongy bone〕之間的差異最好透過它們的組織學來探索。 大多數骨頭含有緻密和海綿的骨組織，但它們的分佈和濃度會根據骨頭的整體功能而變化。 緻密骨〔compact bone〕密度高，因此可以承受壓縮力，而海綿骨〔spongy bone〕（鬆質骨〔cancellous bone〕）則具有開放空間並支持重量分佈的變化。
密質骨
緻密骨〔compact bone〕是兩種骨組織中密度較大、強度較大的一種（圖 6.12）。 它可以在〝骨膜之下〞和〝長骨的骨幹〞中找到，在那裡提供支撐和保護。
(a) 此緻密骨的橫斷面圖顯示了基本結構單元——骨元〔osteon〕。 (b) 在這張骨元的顯微照片中，你可以清楚地看到同心骨板〔concentric lamellae〕和中央管〔central canals〕。 LM × 40.（顯微照片由密西根大學醫學院董事會提供 © 2012）
緻密骨的微觀結構單元稱為骨元〔osteon〕或哈維系統〔Haversian system〕。 每個骨元均由稱為骨板〔lamellae〕（單數= lamella）的鈣化基質同心圓環組成。 沿著每個骨元的中心延伸的是中央管〔central canal〕或哈維管〔Haversian canal〕，其中包含血管、神經和淋巴管。 這些血管和神經透過穿通管〔perforating canal〕（也稱為佛克曼管〔Volkmann’s canals〕）以直角分支，延伸至骨膜和骨內膜。
骨細胞〔osteocytes〕位於稱為腔隙〔lacunae〕（單數=lacuna）的空間內，該空間位於相鄰骨板〔lamellae〕的邊界處。 如前所述，小管〔canaliculi〕與其他腔隙的小管相連，並最終與中央管相連。 該系統允許將營養物質輸送到骨細胞〔osteocytes〕，並將廢物從骨細胞中清除。
海綿骨（鬆質骨）
與緻密骨一樣， 海綿骨〔spongy bone〕（也稱為鬆質骨〔cancellous bone〕），含有容納在腔隙中的骨細胞，但它們不排列成同心圓。 相反，腔隙和骨細胞存在於稱為小梁〔trabeculae〕（單數 = trabecula）的基質添加〔matrix spikes〕網格狀網絡中（圖 6.13）。 小梁看起來是隨機網絡，但每個小樑都是沿著應力線形成的，為骨頭提供強度。 小梁網絡的空間透過使骨頭變得更輕，從而為緻密和沈重的緻密骨提供平衡，以便肌肉可以更輕鬆地移動它們。 此外，一些鬆質骨中的空間含有紅骨髓，受到小樑的保護，在此處發生造血。
海綿骨由含有骨細胞的小梁組成。 紅骨髓填充了一些骨頭的空間。
骨骼系統：Paget氏症（柏哲德氏症）
Paget氏症〔Paget’s disease〕通常發生在 40 歲以上的成年人。這是一種骨重塑過程的疾患，始於破骨細胞過度活躍。 這意味著吸收的骨多於沉積的骨。 骨母細胞試圖進行補償，但它們生成的新骨又弱又脆，因此容易骨折。
雖然有些Paget氏症患者沒有任何症狀，但其他人則出現疼痛、骨折和骨骼畸形（圖 6.14）。 骨盆、顱骨、脊椎和腿部的骨頭最常受到影響。 當Paget氏症發生在顱骨時，會導致頭痛和聽力損失。
正常的腿骨是相對直的，但受Paget氏症影響的腿骨是多孔且彎曲的。
是什麼導致破骨細胞變得過度活躍？ 答案仍然未知，但遺傳因素似乎發揮了作用。 一些科學家認為Paget氏症是由一種尚未確定的病毒引起的。
Paget氏症是透過影像學研究和實驗室測試來診斷的。 X 光可能顯示骨骼畸形或骨吸收區域。 骨頭掃描也很有用。 在這些研究中，將含有放射性離子的染料注射到體內。 骨吸收區域對離子有親和力，因此如果離子被吸收，它們會在掃描時亮起。 此外，患有Paget氏症的人血液中一種稱為鹼性磷酸酶〔alkaline phosphatase〕的酶〔enzyme〕的水平通常會升高。
雙磷酸鹽〔bisphosphonates〕是一種降低破骨細胞活性的藥物，常用於治療Paget氏症。 然而，在一小部分案例下，雙磷酸鹽本身與骨折風險增加有關，因為施用雙磷酸鹽後留下的舊骨會磨損且變脆。 儘管如此，大多數醫生仍然認為雙磷酸鹽的益處大於風險。 醫療專業人員必須根據具體情況權衡利益和風險。 雙磷酸鹽治療可以降低畸形或骨折的整體風險，從而降低手術修復的風險及其相關風險和併發症。
血液和神經供應
海綿質骨和髓腔從穿過緻密骨的動脈獲取營養。 動脈經由營養孔〔nutrient foramen〕（複數 = foramina）進入，營養孔是骨幹上的小開口（圖 6.15）。 海綿質骨中的骨細胞由〝穿透海綿質骨的骨膜血管〔blood vessels of the periosteum〕〞和〝在骨髓腔〔marrow cavities〕中循環的血液〞滋養。 當血液通過骨髓腔時，它被靜脈收集，然後通過孔〔foramina〕從骨頭中排出。
除了血管之外，神經也沿著相同的路徑進入骨頭，它們傾向於集中在骨頭中代謝更活躍的區域。 神經感知疼痛，神經似乎也正在調節血液供應和骨骼生長中發揮作用，因此它們集中在骨頭的代謝活躍部位。
血管和神經透過營養孔進入骨頭。
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2023/10/20 發佈本文
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