第一章骨骼

第一章骨骼第一节骨的发生胚胎在官内最初几周，经过囊胚期(blastulastage)和原肠胚期(gastrulastage)。逐渐产生雏形，发生头、躯干和形成肢芽(limbbud)的外隆凸。在外胚层和内胚层之间，有一层弥散疏松的细胞组织，称为间充质或间叶(mesenchyme)，间充质逐渐分化为骨、软骨、筋膜和肌肉等各种结缔组织结构。间叶细胞密集的部位将是最早形成肌肉与骨骼结构的部位。每个密集的间叶雏形将直接或间接地转化为骨。在胚胎早期，有些肌肉与骨骼单位的发生相当活跃，这个阶段胚胎发育易受外毒察的影响，例如某些先天性畸形，可能与在这个时期受麻疹病毒的感染等有关。发生和生长是同时进行的，可以通过下列几种方式完成：①结缔组织细胞分化或调节形成骨骼生成雏形（有多种作用的间叶和骨先质细胞）；②已分化的软骨生成和骨生成成分的有丝分裂（即软骨母细胞和骨母细胞）；③增加细胞外结构蛋白的合成（如骨样和软骨样组织）；④增加细胞内水的摄取，伴随着细胞内和细胞外之间水的流动；⑤在软骨膜和骨样期，增加细胞外基质形成量；⑥细胞坏死的机制尚未完全明了，但是有充分的证据表明，某些细胞的确发生死亡，而后被其饱类型的细胞所替代，骨骺与干骺端交界处原发性骨松质的形成就是如此。一、软骨的形成早在第5胚胎周，间叶细胞逐渐增大，变得更为密集，并分化为一层细胞，称为前软骨(precar-tilage)。然后，基质沉积在细胞之间。这种基质含有原纤维(fibril)．原纤维是特有的一种类型，具有软骨特有的功能。在透明软骨内，因为基质显现清晰，而结构相似，原纤维不能用普通的染色方法显示出来。在弹性软骨内，可见黄色弹性纤维。在纤维软骨内，可见较粗的白色纤维，并沉积在基质中。通过内、外生长，可使软骨的厚度增加。内生长是通过软骨细胞的增殖，产生新的基质；外生长（周围生长）是通过软骨膜内层细胞转化为软骨细胞。一、骨的形成自第7胚胎周以后，骨就开始形成，且持续进行至青春期骨发育成熟为止。膜内化骨一般是直接由密集的间叶雏形转化而成（如颅骨和面骨等）。多数颅骨是由间叶雏形先转变为软骨雏形，然后再通过下列几种方式形成骨化结构：①先有原发性骨环(primaryosseouscollar)形成，其后血管侵入，形成初级骨化中心(primaryossifica-tioncentre)，初级骨化中心将成为骨干和干骺端；②以后，骺部血臂组织间接地骨化，形成次级骨化中心(secondaryossificationcentre)。骺与骨干交界处称为生长板(growthplates)，在初级和次级骨化中心之间生长，具有较快的横向和纵向生长能力。最先形成的软骨雏形逐渐被骨化组织代替，称为软骨内成骨或骨化(endochondralossi-fication)。软骨内成骨和膜内成骨(intramembra-nousossification)是骨形成的两种类型，软骨内成骨含有和骨膜平行生长的膜内成骨。同样，膜内成骨也可能经历其后软骨内成骨的演变过程进行生长。（一）膜内成臂原发性膜内成骨认为是最主要的成骨形式，成骨限制在颅骨、面骨、部分锁骨和下颌骨。间叶和结缔组织膜先形成颅骨和面骨的原始雏形，然后，膜内成骨在一个或数个骨化中心开始。这些骨化中心总是邻近血管区，其特征是出现骨母细胞，骨母细胞沉积在骨小梁网中，呈放射状向各处扩散（图I-I-I）。外周间叶组织分化成为纤维鞘（即骨膜），纤维鞘内壁分化骨母细胞，骨母细胞沉积形成平行的密质骨板（即板层骨），这种膜内成骨构成了颅骨的内板和外板。骨小梁主要沿最大的应力线(stressline)排列。某些中轴骨和四肢骨的成分也与膜内成骨有关，骨干和干骺端骨皮质来自内衬软骨雏形的特殊间叶组织（即骨膜）。这个过程很能说明小儿骨髓炎，其原始骨干变为死骨，被掀起的骨膜形成由新骨生成的完整性包壳，这完全是原始的膜内成骨过程。（二）软骨成骨先是软骨雏形结构被软骨破坏，然后被周围骨替代。这一过程涉及两个步骤：①软骨内成骨，即从软骨中心开始成骨。②软骨膜下和骨膜下成骨，即从软骨膜下或骨膜下自外周开始成骨。1．软骨内成骨在软骨先质(cartilaginousprecursor)中心，细胞逐渐增大，呈放射状排列。钙盐沉积在基质内，这种钙化的软骨被分解，被以软骨膜侵入的血管组织胼破坏。与此同时，侵入的芽状组织块产生骨母细胞，骨母细胞在许多地方，甚至在钙化的软骨内沉积，形成新骨。这种骨松质形成后，继续向两端发展，替代软骨。软骨内成骨是中轴和四肢骨成分发生的主要过程，整个过程持续不间断地进行。最好的例子是胚胎肢芽发生过程。间叶细胞增殖并密集，形成以后骨的轮廓。这些细胞很快分化为软骨母细胞，软骨母细胞继而转变为软骨细胞，软骨细胞分泌细胞间软骨物质，这种物质被周围组织包绕，产生骨的软骨雏形，发生软骨雏形周围的间叶组织很快围成一层膜，即软骨膜。软骨雏形随着间质生长逐渐增加长度，这与软骨细胞的增殖、成熟、增大等因素有关。同时受到生长激素、甲状腺素、肾上腺皮质激素以及局部生长因子的共同调控。软骨雏形由于骨干内间质的不断生长，和软骨膜的成软骨细胞形成一层软骨，沉积在其表面，因而，也产生横向发展。从雏形中心至雏形两端，由于间质主动性生长，使细胞分开，同时，在雏形中心最早形成的软骨细胞成熟、增大，并分泌碱性磷酸酶进入细胞间组织中，发生软骨细胞钙化。由于营养物质受到钙化基质的阻碍，软骨细胞发生死亡，故雏形中心的钙化基质分解而形成空腔。血管侵入软骨膜内，似乎能改变多功能细胞的变化，这些细胞开始分化为骨母细胞，在软骨雏形周围产生一薄层骨组织。包围雏形的膜称为骨膜(periosteum)。随着雏形中段钙化软骨的分解，骨膜芽和含有来自骨膜成骨细胞和骨母细胞的血管组织增生，侵入破碎的软骨雏形中间。骨母细胞被包囤，在残存钙化软骨上面产生新骨，这种新骨为骨松质。长骨中间成骨进一步扩散，由于成骨细胞的作用，雏形继续生长，产生强有力的密质壁。中心部分的骨松质多半被吸收，遗留一个腔，即髓腔，被髓样组织填充。髓腔不会伸人雏形的软骨端。但是由纵行生长的骨小粱可将每一软骨端分开。2．软骨膜下成骨与软骨内成骨同时，海绵状中心骨发生，软骨膜内层（称骨膜更确切）．产生一层与骨膜相平行的骨密质(compactbone)。靠近骺部有一层软骨组织，软骨内成骨延续在整个生长期，产生骨结构纵向生长，骨膜下成骨使骨结构增加了厚度。三、中轴骨骼的形成最早的神经、肌肉和中轴骨成分的形态发生，与脊索(notochord)和节状排列(metamerism)有密切关系。脊索是原始的中枢支架，间叶组织形成的生骨节(sclerotome)逐渐向脊索移动，在脊索旁产生成对的节段团块。每个生骨节的间叶细胞团块，被前方和后方的节段间动脉分开，呈头部和尾部两半，头部一半密度较高，尾部一半密度较低，然后，头部较致密的一半与尾部较松散的一半相连接而形成椎体的前身。致密区与松散区围绕脊索生长形成椎体，头部致密的一半向背侧延伸，环绕神经管形成椎弓，向前钋侧突出形成相对应的肋突，即为肋骨的前身。椎间隙的间叶组织构成椎间盘，盘内的髓核由脊索残留物构成。两部分生骨节的连接，将节段间动脉包裹在椎体中心。经过细胞分化、密集、转移、再密集等过程，在第3～6胚胎周，逐渐形成中轴骨。在第6周，间叶原基(anlagen)开始出现软骨成骨中心(centerofchondrification)．先在脊索两侧各出现一个成骨中心，然后融合在一起，形成一个完整的成骨中心。另外两个成骨中心在椎弓，最终向背侧伸延融合在一起而形成结实的椎弓，并逐渐形成棘突。四个成骨中心先是融合为两个，最后两个成骨中心又融合在一起，并向侧面伸延形成横突，完成一个完整的软骨性脊椎。脊椎的成骨从第10周开始，直到出生后数年才能完全融合。完整的软骨性脊椎形成后，逐渐进入初级骨化(primaryossification)阶段，除寰椎和枢椎外，每一椎骨出现3个初级骨化中心，先从下胸椎与上腰椎开始，然后向头尾两端伸延。随着初级骨化中心增大，在椎体上下缘形成骺板(epiphyseadgrowthplate)和骨骺(epiphyses)。这些结构经过软骨内成骨使椎体向两端持续生长，与长骨纵向生长相似，大约在20岁前后，骺板被骨小梁取代，在干骺端和骺板间留下的线状痕迹称骺线，其出现代表长骨纵向生长的完成。早期骨骺通过生长和改建，最终形成内部为骨松质，外围为骨密质的骨骺，构成关节表面终身保留的软骨层，对关节运动和缓冲方面发挥重要作用。在椎体上下两面，有一突起的软骨环，是脊椎前纵韧带和后纵韧带的纤维附着处，它不参与生长过程。骨化的时间很长，自胚胎期直至25岁。1岁时，椎弓的两半相融合，椎弓与椎体形成关节，即神经中央关节，以便脊髓扩大。3～6岁，该关节发生融合，至青春期后，脊椎出现5个次级骨化中心(secondaryossificationcenter)，即棘突尖、两个横突、两块环状骨骺。骨化中心在椎体上下面出现，并与其相平行，形成一板状物。到17岁骨化中心与椎体发生融合，但在腰椎区，要到25岁左右才能形成完全融合。来自软骨膜和韧带的血管可经软骨的小管系统进入生长板，但血供不及长骨的骨骺部丰富。血管不侵入纤维环组织，因而，在发育过程中是无血供的，一直保持到成年期。直到6岁时，仍能看到中央动脉，但以后渐消失。某些情况下中央动脉仍不消失，如脊椎发育不良症（Scheuermann病）。在峡部不连(spondylolysis)或脊椎滑脱症(spondylolisthesis)患者，腰椎椎弓未发生成骨造成峡部缺损，是先天性化骨中心未融合。四、肋骨的发生肋骨起源于肋骨突(costalprocess)，肋骨突来自椎弓生骨节的尾部。大约在第9周接近将来肋骨角处发生第一化骨中心。软骨性肋骨向近远两端发生进行性化骨，然而远端接近胸骨部的肋骨保留为软骨。在青春期发生两个第二化骨中心，一个在肋骨结节，一个在肋骨头。在颈部，肋骨以结节形式存在，并与横突融合，构成椎动脉弓的前半部分，当肋骨突在颈部发育过长时，形成颈肋，压迫神经血管，称胸腔出口综合征。在腰椎，肋骨突形成横突的一部分。在骶骨，肋骨突参与荚(alae)的形成。五、胸骨的发生胸骨最初起自成对的间叶组织密集处，问叶组织来自环绕胸腔的中胚层外板，与肋骨的形式无关。初级骨化中心在胚胎5个月开始，直到儿童初期才完全形成。原始的一对间叶胸骨带分离很宽，先在靠头侧形成的胸骨带连接，至第9胚胎周完成尾部胸骨带连接。自上而下地逐渐形成融合，形成胸骨柄、体和剑突，并与6对肋软骨相连。如果这一过程不完全，可能发生胸骨、剑突呈分杈状。六、四肢骨骼的形态形成随着原节(somite)形成，神经管闭合，肢形成区或称肢形态形成区经中胚层外侧板的局部分化而产生。细胞增殖，形成原节层增厚。间叶细胞密集团块可能产生肢芽。在6周时，肢芽内间叶细胞形成的原始骨，经软骨化而形成透明软骨模式，在此基础上，形成以后的肢体骨骼。四肢骨骼包括头端和尾端在内支柱和与之相接的游离附件。四肢骨骼宜接来自无节段的原节间叶组织。（一）锁骨锁骨是骨骼中第一根开始化骨的骨结构，在化骨以前，这块特殊组织既像膜组织，又像软骨组织，所以，很难确定其起源。它出现西个化骨中心。（二）肩胛骨肩胛骨是一块骨板，有两个化骨中心和几个小的骨骺。初级骨化中心于早期形成肩胛体和肩胛冈；另一骨化中心于出生后形成喙突。（三）长骨和短小管骨在长骨，软骨的雏形分为中段的软骨干和两端的骺软骨，随胚胎发育而增大体积；软骨干中心化骨，称为初级骨化中心，均在胚胎期开始。两端的骨骺化骨大多在出生后发生，也开始于骺软骨中心，称为次级骨化中心。次级骨化中心出现后，骺软骨内便开始了一个向心性的连续不断的软骨细胞繁殖与肥大，逐渐被细胞间组织分开，基质钙化，并逐渐被分解，形成腔道，血管组织侵入，在残部钙化软骨周围有骨形成，因而骨骺不断增大。另一方面，邻近干骺侧的软骨也进行着与前者方向相反的软骨细胞繁殖与肥大、基质钙化等过程，使骨干不断沿纵轴方向增长。因此，骨骺骨化中心与于骺端之间的软骨下，同时存在着两组形式相同、方向相反的软骨增殖与成骨