第一章　概论

第一节　骨的形态结构与功能

成人骨总数为206块。骨的重量在成人约占体重的1/5，而在新生儿则占1/7。按其所在部位，骨可分为中轴骨与四肢骨。中轴骨由躯干骨（51块）和颅骨（29块，含听小骨6块）组成，四肢骨则由四肢带骨和自由四肢骨组成，其中上肢骨64块、下肢骨62块（详见表1-1）。每块骨都是具有一定形态和功能的活器官，含有丰富的血管、神经和淋巴管，能不断进行新陈代谢，有生长发育、修复、再生、改建等功能。骨与骨之间的连结装置称骨连结，全身骨通过骨连结构成骨骼，成为人体的支架。经常体育锻炼可促进人体骨骼发育，使骨骼粗壮结实；若长时间失用则会萎缩退化，导致骨骼细弱、骨质疏松。

一、骨的形态

人体骨的形态多种多样，不同形状的骨具有不同的功能，一般可分为长骨、短骨、扁骨、不规则骨等4种。

1.长骨

呈长管状，主要分布在四肢，在运动中起杠杆作用，由“一体两端”组成。“体”即骨干，骨质致密，其内部有一空腔称骨髓腔，腔内含有骨髓。在体的一定部位常有血管出入的滋养孔。“端”又名“骺”，往往具有光滑的关节面，关节面覆盖有关节软骨。小儿长骨的干与骺之间夹有一层软骨，称骺软骨，能不断增生，又不断骨化，使骨的长度增加。成年后骺软骨骨化，原骺软骨处留有一线状痕迹，称骺线。

2.短骨

近似于立方形，多见于承受压力较大而运动较复杂的部位，如腕骨、跗骨等。

3.扁骨

呈板状，分布于头、胸等处，具有较大的弹性与坚固性，常构成骨性腔的壁，对其内部的脏器起到保护作用，如颅骨、胸骨、髋骨等。

4.不规则骨

形状不规则，如椎骨。有的不规则骨内具有含气的空隙，既可减轻骨的重量，又能在发音时产生共鸣作用，故又称“含气骨”，如上颌骨、筛骨、额骨等。

此外，在某些肌腱或韧带内有形如豆状的籽骨，多位于手掌和足底的着力点，在运动中使肌腱较灵活地滑动于骨面，从而减少摩擦并改变骨骼肌牵引方向。

二、骨的构造

每块骨都由骨质、骨膜、骨髓等构成，并有神经和血管等分布。

1.骨质（osseous substance）

是骨的主要成分，可分为骨密质与骨松质两种。

（1）骨密质（compact bone）：

又称骨皮质，约占人体骨量的80%，因质地致密坚硬而得名，耐压性强，抗张力较强。构成长骨干及其他类型骨和长骨骺的外层；在颅盖骨，骨密质构成外板和内板。

（2）骨松质（spongy bone）：

约占人体骨量的20%，分布在骨的内部，因质地疏松，呈海绵状而得名。颅盖骨内外板之间的骨松质称板障。骨松质由相互交错的骨小梁构成，其排列的方向与身体重力传递及肌肉牵拉力的方向一致。在外力影响下，骨小梁的排列与张力方向一致者，称张力曲线；与压力方向一致者，称压力曲线。这种排列使压力向各方分散，因而能承受较大的重量。

骨质的分布因骨的种类不同而异，长骨的骨密质以骨干的中部最厚，向两端逐渐变薄，在骺部表面仅覆盖一层很薄的骨密质；在长骨的骨干有少量的骨松质伸向骨髓腔，在骺部的内部是骨松质。短骨、扁骨及不规则骨的表面为一薄层骨密质，内部均为骨松质。

2.骨膜（periosteum）

骨膜是由致密结缔组织构成的膜，覆盖在除关节面以外的骨的表面。骨膜具有丰富的血管、神经，故感觉敏锐，并对骨的营养和生长具有重要作用。幼年时期骨膜内层的成骨细胞直接参与骨的生长，使骨不断加粗；成年后转为静止状态，但它始终保持分化能力，一旦发生骨折，又可重新分化为成骨细胞，形成骨痂，使骨折端愈合。幼年时期骨膜的破骨细胞参与破坏旧骨质，使骨髓腔逐步扩大。骨膜内层的成骨细胞和破骨细胞，分别具有产生新骨质和破坏旧骨质的功能，在骨的发生、生长、改造和修复时，它们的功能最为活跃。当骨膜剥离后，骨不易修复，甚至可能坏死。

3.骨髓（bone marrow）

骨髓为柔软而富有血液的组织，充填于长骨骨髓腔与骨松质的网眼内，主要由多种类型的红细胞与网状结缔组织等构成，分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓具有造血功能，内含大量不同发育阶段的红细胞和某些白细胞；黄骨髓含大量脂肪组织。胎儿及幼儿的骨内全是红骨髓；6岁前后，长骨骨髓腔内的红骨髓逐渐转化为黄骨髓，红骨髓仍保留于各种类型骨的松质内，继续造血。当大量失血和贫血时，黄骨髓又能转化为红骨髓，恢复造血功能。

4.骨的血管、淋巴管与神经

骨有丰富血管供应，包括滋养动脉、静脉，骺动静脉与骨膜动静脉等，且血管的分布随着骨的生长、塑形改造而变化。关节软骨内无营养血管，其营养来源靠软骨下骨内血管的渗透和关节滑液的渗透。

早在19世纪就有人提出骨内血管周围可能有淋巴间隙，但迄今未能得到证实。近年来的研究表明，骨膜的淋巴管很丰富，但骨的淋巴管是否存在，尚有争议。

神经伴随滋养血管进入骨内，分布到哈弗斯管的血管周围间隙中，以内脏传出神经纤维较多，分布到血管壁；躯体传入神经纤维则多分布于骨膜。骨膜对张力或撕扯的刺激较为敏感，故骨折和骨脓肿常引起剧烈疼痛。

三、骨组织的形态结构

骨组织（osseous tissue）由细胞和钙化的细胞外基质组成，其特点是细胞外基质中有大量的骨盐沉积，使骨组织成为人体最坚硬的组织之一。细胞类型包括骨祖细胞、成骨细胞、骨细胞和破骨细胞等。其中骨细胞最多，位于骨组织内部，其余3种细胞均分布在骨组织边缘。

1.骨基质（bone matrix）

骨基质简称骨质，即钙化的骨组织的细胞外基质，包括有机成分和无机成分，含水极少。有机成分包括大量胶原纤维和少量基质，其中胶原纤维占90%，化学成分主要是Ⅰ型胶原蛋白，故骨组织切片染色呈嗜酸性。基质呈凝胶状，主要成分是蛋白多糖及其复合物，具有黏合纤维的作用。骨质中还有骨钙蛋白（osteocalcin）、骨桥蛋白（osteoprotein）、骨粘连蛋白（osteonectin）和钙结合蛋白（calbindin）等，它们在骨的钙化、钙离子的传递和平衡、细胞与骨质的黏附等方面各有作用。无机成分又称骨盐，占干骨重量的65%，以钙、磷元素为主，也包含其他多种元素。骨盐的存在形式主要是羟基磷灰石结晶，呈细针状，长10~20nm，沿胶原原纤维长轴排列并与之紧密结合。

骨组织在最初形成时并无骨盐沉积，称类骨质（osteoid）。类骨质经钙化（无机盐有序地沉积于类骨质的过程）后才转变为坚硬的骨质。

骨质的结构呈板层状，称骨板（bone lamella）。成层排列的骨板犹如多层木质胶合板。同一骨板内的纤维相互平行，相邻骨板的纤维则相互垂直，这种结构有效地增加了骨的强度。在长骨骨干、扁骨和短骨的表层，骨板层数多、排列规则，所有骨板紧密结合，这些骨板构成骨密质。在长骨的骨骺和骨干内表面、扁骨的板障和短骨的中心等处，数层不甚规则的骨板形成大量针状或片状骨小梁，它们交错成为多孔的立体网格样结构，网孔大小不一，肉眼可分辨，这样便形成骨松质。

2.骨组织的细胞

（1）骨祖细胞（osteoprogenitor cell）：

是骨组织的干细胞，位于骨膜内。细胞呈梭形，较小，胞质少，核椭圆形或细长形。骨祖细胞可分化为成骨细胞和成软骨细胞，分化方向取决于所处部位和所受的刺激性质。当骨生长、改建或骨折修复时，骨祖细胞活跃，不断分裂分化为成骨细胞。

（2）成骨细胞（osteoblast）：

分布在骨组织表面，呈立方形或矮柱状，通常单层排列。相邻成骨细胞突起之间以及与骨细胞突起之间有缝隙连接。核圆形，位于远离骨表面的细胞一端；胞质嗜碱性，电镜下可见大量的粗面内质网和高尔基复合体。成骨细胞合成和分泌骨基质的有机成分，形成类骨质。成骨时，成骨细胞还释放基质小泡（matrix vesicle）。基质小泡直径25~20nm，有膜包被，膜上有钙结合蛋白和碱性磷酸酶，泡内有细小的钙化结晶。钙化结晶释放到类骨质后，即以此为基础形成羟基磷灰石结晶，故认为基质小泡是钙化的起始部位。钙结合蛋白和碱性磷酸酶在钙化过程中也起了极其重要的作用。除了分泌类骨质，成骨细胞还分泌多种细胞因子，调节骨组织的形成和吸收，促进骨组织的钙化。成骨细胞分泌类骨质后自身被包埋于其内，转变为骨细胞。

（3）骨细胞（osteocyte）：

是一种多突起的细胞，单个分散于骨板内或骨板之间。细胞体所在的腔隙称骨陷窝（bone lacuna），突起所在的腔隙称骨小管（bone canaliculus）。骨细胞的结构和功能与其成熟度有关。刚转变的骨细胞与成骨细胞相似，仍能产生少量类骨质。随着类骨质逐渐钙化为骨质，细胞逐渐成为成熟的骨细胞，即一般所称的骨细胞。胞体变小，呈扁椭圆形，细胞器减少，突起延长，相邻骨细胞的突起以缝隙连接相连，骨小管则彼此相通。骨陷窝和骨小管内含少量组织液，可营养骨细胞并输送代谢产物。骨细胞具有一定的溶骨和成骨作用，参与调节钙、磷平衡。

（4）破骨细胞（osteoclast）：

数量少，散在分布于骨组织边缘，是一种多核巨细胞，由血液单核细胞融合而成。细胞直径30~100µm，核6~50个。胞质为嗜酸性，细胞器丰富，尤以溶酶体和线粒体居多。功能活跃的破骨细胞有明显的极性，电镜下可见紧贴骨组织一侧有许多大小和长短不一的突起，构成光镜下的皱褶缘（ruffled border）。环绕于皱褶缘的胞质略微隆起，像一堵环形围堤包围皱褶缘，电镜下电子密度低，称亮区。亮区的细胞膜紧贴骨组织，使皱褶缘区封闭成为一个特殊的微环境。破骨细胞在此释放多种水解酶和有机酸，溶解骨盐，分解骨有机成分。皱褶缘深面有许多吞噬泡和吞饮泡，内含细小的骨盐晶体和解体的有机成分，它们将进一步在细胞内降解，表明破骨细胞具有很强的溶骨和吸收能力。在骨组织内，破骨细胞和成骨细胞相辅相成，参与骨的生长和改建。

3.长骨的组织结构

（1）骨干：

主要由密质骨构成，内侧有少量松质骨形成的骨小梁。密质骨在骨干的内外表层形成环骨板，在中层形成哈弗斯系统和间骨板。骨干中有横向穿行的管道，称穿通管（perforating canal），其穿行方向与骨干的长轴几乎垂直，内含血管、神经和少量结缔组织，结缔组织中有很多骨祖细胞。穿通管在骨表面的开口即滋养孔。

1）环骨板（circumferential lamella）：

指环绕骨干内、外表面排列的骨板，分别称内环骨板和外环骨板。外环骨板厚，由数层或十多层骨板组成，较整齐地环绕骨干排列；内环骨板薄，仅由数层骨板组成，不如外环骨板规则。

2）哈弗斯系统（Haversian system）：

为在内外环骨板之间的大量长柱状结构，又称骨单位（osteon），是长骨中起支持作用的主要结构。由呈同心圆状排列的哈弗斯骨板围绕中央管构成。骨板中的胶原纤维绕中央管呈螺旋状走形，相邻骨板的纤维方向互相呈直角。骨单位的长度为3~5mm，哈弗斯骨板4~20层，故骨单位粗细不一。中央管与穿通管相通，穿通管内的血管、神经以及结缔组织进入中央管。

3）间骨板（interstitial lamella）：

位于骨单位之间或骨单位与环骨板之间，是一些数量不等、形状不规则的平行骨板，是骨单位生长和改建过程中哈弗斯骨板或环骨板未被吸收的残留部分。

（2）骨骺：

主要由松质骨构成，其表面有薄层密质骨，与骨干的密质骨相连续。骨骺的关节面覆盖有关节软骨，为透明软骨。松质骨内的小腔隙和骨干中央的腔通连，共同构成骨髓腔。

（3）骨膜：

除去关节面以外，骨的内、外表面都覆盖有结缔组织膜，分别称骨内膜和骨外膜，但通常所说的骨膜指骨外膜。骨外膜（periosteum）又分为内外两层，外层较厚，为致密结缔组织，纤维粗大密集，交织成网，其中有些纤维束穿入骨质，称穿通纤维（perforating fiber），起固定骨膜和韧带的作用；内层为薄层疏松结缔组织，富含血管、神经和骨祖细胞。骨内膜（endosteum）很薄，由一层扁平的骨祖细胞和少量结缔组织构成，也延伸入穿通管及中央管。骨膜的主要功能是营养骨组织，并为骨的生长和修复提供成骨细胞。骨膜中的骨祖细胞具有成骨和成软骨的双重潜能。

四、骨骼的生理功能

骨骼是运动系统的重要组成部分，在神经系统和其他系统的密切配合下，行使着重要的生理功能。

1.支架作用

骨与软骨共同构成人体的支架，分别由骨组织和软骨组织组成。骨组织和软骨组织是高度分化的结缔组织，间质呈坚硬的固态。骨组织为坚硬的结缔组织，具有致密规则的组织结构，包括分子水平上的磷灰石晶体的排列和器官水平上骨网络的应变结构模式，这都为骨骼的生理功能提供了强有力的组织结构基础。骨与骨之间相互连接成一个完整的有机整体，对机体起到了支撑作用，使身体保持一定的形状和姿势，承担身体自身的重量和附加的重量。

2.保护作用

一些骨骼按一定的方式连接而围成某些体腔，以其坚硬的结构保护着腔内的重要脏器。如8块脑颅骨围成了颅腔，容纳并保护大脑组织；全部胸椎、胸骨和12对肋借关节和韧带连接成胸廓，容纳保护着心脏及其大血管、肺、气管、食管和神经等重要结构；由骶骨、尾骨及左右髋骨连接成骨盆，容纳保护着膀胱、子宫、卵巢、前列腺等盆腔脏器。

3.运动和支持作用

骨骼系统本身没有自主或主动的运动功能，而是在神经系统支配下，通过骨骼肌的收缩牵拉来实现骨骼的活动。骨骼起杠杆和支持体重的作用。骨端和骨端由关节连接成杠杆的轴心，关节囊内有滑液，关节面有关节软骨，其表面光滑以减少杠杆轴心的摩擦力。有些关节，如椎骨间的纤维环、关节盘和膝关节的半月板等都是由纤维软骨构成的，有一定的弹性，在运动和支持体重中起到弹性缓冲的作用。

4.参与机体钙磷代谢

骨骼是体内钙和磷的贮存库，机体内约99%的钙贮存于骨骼，是人体内最大的钙库。骨钙库的作用主要在于骨组织能通过细胞的活动，随时动员机体所需要的钙离子入血。如在甲状旁腺激素的作用下，可通过骨细胞性溶骨作用将钙从骨陷窝壁中释放出来。当机体长期大量消耗血钙，急需骨钙补充时，还可动员破骨细胞性溶骨作用将结构骨中的钙离子大量释放入血。但当血液中的钙、磷浓度升高时，血液中的钙、磷又可贮存于骨组织内。骨组织参与体内钙磷的调节作用受诸多因素的影响，如维生素D、甲状旁腺激素、降钙素、性激素、某些细胞因子等。

5.造血功能

人的血细胞最初在胚胎卵黄囊壁的血岛生成，以后又陆续在肝、脾和骨髓等器官内发生。从胚胎后期至出生后直至终生，骨髓是主要的造血器官，主要产生红细胞系、粒细胞系、单核细胞系和巨核细胞系（血小板系），这些细胞系称骨髓成分。骨髓分红骨髓和黄骨髓，红骨髓主要分布于扁骨、不规则骨和长骨骨骺端的松质骨，造血功能活跃；黄骨髓内仅有少量幼稚血细胞，故仍保持着造血潜能，当机体需要时可转变为红骨髓。脾和淋巴结等淋巴器官以及淋巴组织则是淋巴成分（T、B淋巴细胞）组成或增殖的场所。血细胞在造血器官内生成，至成熟或接近成熟时进入血液循环。

（陈　华）