骨骺的結(jié)構(gòu)
1.骨骺 由關(guān)節(jié)軟骨及以下的骨松質(zhì)(次級(jí)骨化中心)組成。它是關(guān)節(jié)的形態(tài)和大小發(fā)育的主要部位。次級(jí)骨化中心的數(shù)目因骨骼及其部位不同,有的骨骺僅有一個(gè)骨化中心,有的則有3~4個(gè)。如股骨頭僅有1個(gè),肱骨上端有3個(gè)(肱骨頭、大結(jié)節(jié)、小結(jié)節(jié))。肱骨下端有4個(gè)(內(nèi)髁、外髁、滑車和肱骨小頭)。
所有的骨骺都位于長骨的兩端呈完全軟骨性結(jié)構(gòu),這種軟骨性結(jié)構(gòu)稱為軟骨骺,而后相應(yīng)發(fā)生骨化中心,稱為軟骨-骨骨骺或簡稱為骨骺,每一個(gè)軟骨骺在特定時(shí)間出現(xiàn)二級(jí)骨化中心,并逐漸增大直到骨骼成熟,整個(gè)軟骨部分由骨組織所代替,只剩下關(guān)節(jié)軟骨。當(dāng)骨化中心擴(kuò)大時(shí),發(fā)生結(jié)構(gòu)性改變,尤其鄰近骺板區(qū)形成一個(gè)明確的軟骨下板與干骺端平行,即形成骺板,在X線片顯示具有特征性骺線。
在軟骨骺透明軟骨最初形成時(shí),關(guān)節(jié)面軟骨與其余透明軟骨之間沒有明顯差別,但在某一點(diǎn)上出現(xiàn)有限的細(xì)胞群,并穩(wěn)定下來,其功能與其余骨骺不同,其生理功能、生化學(xué)均有差異,這就是透明軟骨最后形成關(guān)節(jié)面軟骨,在正常情況下它不具備骨化能力,當(dāng)成熟時(shí)產(chǎn)生一潮線,成為關(guān)節(jié)軟骨與透明軟骨的分界線。
組織學(xué)觀察,于二級(jí)骨化中心出現(xiàn)后,其周圍可見大量的肥大細(xì)胞,發(fā)生變性而骨化,其肥大細(xì)胞的遠(yuǎn)端即為增殖細(xì)胞及軟骨細(xì)胞,與骺板的結(jié)構(gòu)相似,也就是軟骨化骨的組織學(xué)過程。
2.骺板 由軟骨發(fā)育細(xì)胞組成,是后天長骨縱向生長,人體逐漸增高的發(fā)源地。骺板的形態(tài)各部位不完全一樣,有橫行、斜行、縱行、不規(guī)則形,例如肱骨上端骨骺呈倒“V”形。
骺板可分為兩類,即盤狀骺板和球狀骺板,大多數(shù)長骨的骺板為盤狀骺板,介于骨骺和干骺端之間,呈盤狀結(jié)構(gòu)。球狀骺板多在短骨,如掌(跖)骨及指(趾)骨,初起在兩端各有一個(gè)球狀骺板,隨著生長發(fā)育,只有一端保留一個(gè)真正骺板,形成盤狀。而另一端球狀骺板較快被代替,形成球狀關(guān)節(jié)軟骨。
骺板是出生前、后軟骨內(nèi)化骨的主要機(jī)構(gòu),大多數(shù)骺板在發(fā)育過程中輪廓保持相似。從胚胎早期到骨骼成熟,骺板具有一種特征性,且不大變化的基本細(xì)胞。骺板之間的差別是生長速度和生物力學(xué)應(yīng)力的反應(yīng),表現(xiàn)為每一帶的細(xì)胞數(shù)目不同,骺板整個(gè)厚度不同和特異性細(xì)胞改變,如纖維軟骨代替肥大細(xì)胞層,這種形態(tài)學(xué)改變適應(yīng)于功能的變化。
按軟骨細(xì)胞的生長變化,骺板可以分成四層。
(1)靜止細(xì)胞層:來自骨骺外對(duì)骨膜細(xì)胞的增殖,是骨骺基底骨板底的第一層,對(duì)骨骺的生長發(fā)育起著最重要的作用。這層含有豐富的基質(zhì)(粘多糖、硫酸軟骨素、蛋白質(zhì)及膠原纖維)。
(2)細(xì)胞增殖層:這一層細(xì)胞開始增殖,猶如硬幣堆積,細(xì)胞體質(zhì)寬而扁,每一條細(xì)胞類如圓柱,其間有較豐富的基質(zhì),中間有膠原纖維。生長快速時(shí),此層很長;生長緩慢時(shí)則短,它的長度說明細(xì)胞生長的速度。這一層與靜止細(xì)胞層,共占骺板的1/2。
以上兩層,軟骨細(xì)胞的新陳代謝旺盛,又稱發(fā)育細(xì)胞層,是骺板的生長區(qū)。由于有豐富的基質(zhì)(尤其是膠原纖維),增加了骺板的強(qiáng)度,一般不容易受到損傷而發(fā)生生長障礙。若一旦有實(shí)質(zhì)性損傷就很難避免,甚至出現(xiàn)永久性的生長障礙。
(3)細(xì)胞肥大層:這層的細(xì)胞肥大,并逐漸成熟,有的通過退變,有的通過骨母細(xì)胞的形成,而發(fā)生轉(zhuǎn)化。由于細(xì)胞間質(zhì)減少,膠原纖維也隨著減少,又是在鈣化與非鈣化的交界處,所以,這一層最脆弱。大多數(shù)骨骺分離,損傷都發(fā)生在這一層。一般來說,只要供應(yīng)這一層的營養(yǎng)血管未受損傷,不會(huì)發(fā)生生長障礙。
(4)細(xì)胞退化層:軟骨基質(zhì)被骨基質(zhì)所代替。骨母細(xì)胞在鈣化的軟骨中分化,使骨樣組織形成骨組織,稱原發(fā)性松質(zhì)骨,通過再塑,形成成熟的繼發(fā)性松質(zhì)骨。由于這一層巨大的軟骨細(xì)胞逐步鈣化和骨化,而轉(zhuǎn)化成成骨細(xì)胞,因之亦較堅(jiān)強(qiáng)(圖1-30)。
圖1-30 骺板的結(jié)構(gòu)
早在1873年Ranvier曾敘述了骨骺板周圍有一個(gè)環(huán)行切跡,其結(jié)構(gòu)隨著電鏡和放射自顯影技術(shù)的發(fā)展才被了解。目前認(rèn)為骨溝內(nèi)有三種不同的細(xì)胞組成:首先骨溝內(nèi)有一組密集成團(tuán)的細(xì)胞,系由胚胎的原始細(xì)胞演變成骨皮(bony band)的骨母細(xì)胞,圍繞著骺板和干骺端的連接部位,另一組彌散而廣泛分布在溝內(nèi),且難以區(qū)別為間質(zhì)細(xì)胞或纖維母細(xì)胞,其中一些是軟骨母細(xì)胞的前身,有助于適當(dāng)?shù)能浌巧?,起著骨骺橫向生長的作用:第三位于切跡下方的膠原纖維鞘中的纖維母細(xì)胞和纖維細(xì)胞,形成一個(gè)纖維層與骨膜和軟骨膜相延續(xù),呈垂直、斜行或環(huán)行,伸入至骨骺軟骨,當(dāng)骨生長過程中骨膜可堅(jiān)固地固定于骨骺板,稱為Lacroix軟骨膜環(huán),它的主要功能是提供與軟骨連接部的機(jī)械支持作用。
骺板周圍是Ranvier區(qū),內(nèi)有間葉細(xì)胞,不斷向骺板周圍增添新的細(xì)胞,使骺板向周圍逐漸骨化,形成骨化環(huán),稱Lacroix骨化環(huán),與干骺端骨膜下形成的骨相連結(jié)。骺板內(nèi)骨化是一個(gè)連續(xù)過程,由靜止細(xì)胞層逐漸成熟、生長、鈣化直到被新生骨質(zhì)所代替,也就是軟骨內(nèi)成骨的過程。這一過程要一直持續(xù)到骨干骺端和骨骺相連合,縱向生長乃停止。此時(shí)骨骺周圍的軟骨大部分消失,惟關(guān)節(jié)面部分保留下來,形成了關(guān)節(jié)軟骨。其變化程序如下:
(1)自骺板遠(yuǎn)端開始,靜止的軟骨細(xì)胞越近干骺端,增生越活躍。
(2)接近于干骺端的成熟的軟骨細(xì)胞呈縱向柱狀排列,形成軟骨柱,隨之發(fā)生水腫、脹大,并開始退行性變。
(3)在柱狀排列的退變的軟骨細(xì)胞之間,間質(zhì)發(fā)生鈣化,即預(yù)備鈣化帶,緊貼于干骺端。X線上為致密的帶狀影。
(4)軟骨細(xì)胞退變后,遺留有成行的陷窩,隨之有成骨細(xì)胞長入,成骨細(xì)胞在陷窩壁(鈣化的軟骨)上形成類骨質(zhì)(骨樣組織)。
(5)類骨組織被鈣鹽沉著,同時(shí)鈣化的軟骨被移除,形成海綿狀原始骨小梁。后者被吸收形成成熟的骨組織,并按其所承受的應(yīng)力而排列。最后再經(jīng)骨成型階段,成為正常的骨骺。骨橫徑的生長是經(jīng)過骨膜下新骨的形成。與此同時(shí),骨皮質(zhì)的內(nèi)層被吸收,形成松質(zhì)骨,使骨皮質(zhì)不致過厚。
3.干骺端 參與軟骨細(xì)胞肥大,基質(zhì)鈣化和成骨活動(dòng),使骨干繼續(xù)縱向生長,是骨干兩端不同形狀的膨大部分,其主要特征是骨皮質(zhì)變薄,由初級(jí)骨松質(zhì)和次級(jí)骨松質(zhì)組成的骨小梁增多,廣泛的中央和周圍再塑形,使初級(jí)骨松質(zhì)向次級(jí)骨松質(zhì)轉(zhuǎn)化,包括溶骨、破骨和成骨過程,該處與其他區(qū)域相比,有相當(dāng)多的骨更新,這種活躍的表現(xiàn)過程為99m Tc-MDP吸收量增加。
干骺端骨皮質(zhì)也隨著發(fā)育而改變,與骨干比相對(duì)薄,具有多孔性,孔窗中有纖維血管軟組織成分,與骨髓腔和骨膜下區(qū)相連。該區(qū)近骺板的窗孔較近骨干處多,近骨干處皮質(zhì)也增厚發(fā)生較大的形態(tài)上的移行,干骺端無明顯的骨單位(Havers系統(tǒng))。在干骺端初級(jí)骨松質(zhì)與骺板肥大細(xì)胞相鄰部位可以看出在生長最快的長骨中骨小梁呈縱行排列,而較短的長骨如掌、指骨其骨小梁呈橫向排列,當(dāng)在青春期生長減慢時(shí),大的長管狀骨也可見到類似橫向排列。這種骨小梁排列方向不同,影響對(duì)異常應(yīng)力的反應(yīng),因此長骨干骺端損傷明顯高于短骨干骺端損傷。
骨膜在骨干附著較松,在干骺端附著越來越牢固,這是骨內(nèi)、外的纖維組織經(jīng)窗孔保持連續(xù)的緣故,顯著地增加了生物力學(xué)強(qiáng)度。骨膜緊密附著于骺板周圍與Ranvier區(qū)相融合,并與骨骺軟骨膜相融合,干骺端骨皮質(zhì)延伸到骺板,延伸下去成為Lacroix軟骨膜環(huán)。
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