第四节 成人骨关节特点以及随年龄变化的规律
—、骨 特 点
（一）骨质的化学成分和物理
骨主要由有机质和无机质组成。有机质主要是骨胶原纤维束和黏多糖蛋白等,作为骨的支架,赋予骨以弹性和韧性。无机质主要是碱性磷酸钙,使骨坚硬挺实,脱钙骨（去掉无机质）仍具原骨形状,但柔软有弹性;煅烧骨（去掉有机质）虽形状不变,但脆而易碎。两种成分比例,随年龄的增长而发生变化。幼儿有机质和无机质各占一半,故弹性较大,柔软,易发生变形,在外力作用下不易骨折或折而不断,称青枝状骨折。成年人骨的有机质和无机质比例约为3∶7,最为合适,因而骨具有很大硬度和一定的弹性,较坚韧,其抗压力约为15kg/mm2。老年人的骨,无机质所占比例更大,脆性较大,易发生骨折。
（二）骨的可塑性
骨的基本形态是由先天（遗传因子）决定的,然而其形态构造的细节,则在整个生长发育过程中,受内、外环境的影响,不断发生变化。影响骨生长发育的因素有神经、内分泌、营养、疾病及其他物理、化学因素等。神经系统调节骨的营养过程。功能加强时,可促使骨质增生,骨坚韧粗壮;反之,骨质变得疏松,神经损伤后的瘫痪患者骨出现脱钙、疏松和骨质吸收,甚至出现自发性骨折。内分泌对骨的发育有很大作用,如果成年以前,垂体生长激素分泌亢进,促使骨过快过度生长可形成巨人症;若分泌不足,则发育停滞,成为侏儒。成年人垂体生长激素分泌亢进,出现肢端肥大症。维生素A对成骨细胞和破骨细胞的作用进行调节、平衡,保持骨的正常生长。维生素D促进肠对钙、磷的吸收,缺乏时体内钙、磷减少,影响骨的钙化,在儿童期可造成佝偻病,在成年人可导致骨质软化。此外,机械因素的作用也不容忽视。加强锻炼可使骨得到正常发育。长期对骨的不正常压迫,如童工负重、儿童的不正确姿势,以及肿瘤的压迫,可引起骨的变形。骨折后,折断处有骨的形成。骨折愈合的初期,骨痂颇不规则,经过一定时间的吸收和改建,可基本恢复原有的形态结构。
（三）骨的生物力学特性
骨质较硬,和许多工程材料一样,具有应力-应变关系。因此,骨的应力分析方式与通常工程结构材料的分析相似。干骨易碎,但湿骨易碎性相对降低。骨组织的应力-应变特征,很大程度上取决于与负荷方向有关的骨微小结构的排列。不少学者证实,骨皮质在纵向（骨单位的排列方向）比横向强度较大,硬度也较强,此外,骨标本和骨单位方向相垂直负荷易于发生骨损伤,易于发生碎裂,较小非弹性变形会产生屈服。因而,长骨在其长轴比横轴更能对抗应力。
完整骨的骨断裂特性,很大程度上取决于组成骨组织的材料特性。完整长骨由两种结构的骨组织构成（骨皮质和骨松质）,骨皮质构成长骨的骨干,在骨的两端形成较薄的壳,骨松质（即小梁骨）在干骺部和骺部与皮质骨壳内面相连续,形成立体的网状骨板和骨柱。骨小梁把骨内容积分隔为互相交通的不同容积的孔,形成不同类型的孔状结构,骨组织分为骨松质和骨皮质是以骨孔为基础。骨孔与非钙化组织占据的容积成比例。骨皮质的骨孔为5%～30%,骨松质为30%～90%。
（四）骨的退变
中年以后,骨的新生和吸收失衡,出现负平衡,负平衡明显时,骨质开始丢失。50岁以上的人多可见骨质疏松,这种变化是指骨质变薄,骨小梁减少并变细,即骨密度减少。正常椎体松质骨的密度约为0.22,随年龄增长而逐渐减少,70～80岁的人,密度约减少一半。骨密度降到0.15时,临床上常诊断为骨质疏松。骨质疏松意味着骨数量减少,但骨的成分并无改变。骨质疏松的速度与程度在不同性别,不同骨骼及个体之间有区别,如掌骨的骨皮质,在青春发育期逐渐增长,到40～50岁开始变薄,50～80岁每增加10岁,男性骨皮质厚度减少5%,女性减少7%;Opnosan报道,40岁以后的男人第3掌骨皮质的厚度为3.2mm,60～74岁为2.5mm,但是肋骨到了70岁才有明显改变。股骨的髓腔宽度却伴随增龄而继续扩大,但男性进展慢而女性在40岁以后即迅速扩大,70岁以后约25%的人骨内侧的骨表面可出现骨吸收阴影。原发性骨质疏松是一种与年龄有关的矿化骨质的丢失。继发性骨质疏松症可因一些疾病引起,如甲状腺功能亢进、酒精中毒等。某些女性在绝经后骨质丢失更快。
老化引起骨的生理化学改变,在50岁以前骨的矿物质尚有所增加,以后则减少;50岁以后水分、钠和钾增多;钙在50岁以后逐渐减少,磷则终生无变动。骨有机物变化表现在黏多糖体随着老化而显著减少,胶原增多,胶原纤维增粗且排列不规则。骨中氨基酸一般随增龄而减少。
二、关节特点
（一）肩
肩关节包括盂肱关节、肩锁关节和胸锁关节,它的运动是整个肩肋带的活动。肩关节解剖有下列特殊性:①肱骨头有很大的半球形关节软骨面,而肩盂窝却非常小而浅,所以盂肱关节是全力活动最灵活、最广泛的关节,但又极易发生肩关节不稳症。②肩峰与肱骨头之间在结构上的狭窄腔隙为特殊性之二。肩峰下有滑囊、冈上肌腱、关节囊韧带等,可造成肩峰下软组织碰撞。特别是肩峰下骨唇、肩锁关节周围骨质增生、关节囊肥厚等,反复机械性碰撞可导致间室综合征的发生,如冈上肌腱炎,肩峰下或三角肌下急性滑囊炎,滑膜肥厚、粘连、滑膜钙化、肩袖磨损、撕裂等。从而导致碰撞与退变的恶性循环,甚至发生永久性功能障碍。③肱骨头颈骨小梁结构可判定骨质疏松的程度,并可作为年龄推断的指标。肱骨头外围骨小梁变细见于35～40岁;肱骨头骨小梁粗细不均、中断见于50～55岁;普遍变细见于60岁以上。盂肱关节软骨坏死,盂唇骨化,冈上肌腱退行性变、钙化、骨化及肩峰骨质增生,均随年龄增长而日益明显,故可作为法医学推断年龄的指标。
（二）髋
髋关节由髋臼和股骨头颈组成,是人体中最牢固、最稳定、最大的球窝形持重关节,也是骨发育畸形、外伤、感染、骨坏死和肿瘤的好发部位。股骨头颈骨小梁结构有支持带和张力束,两组骨小梁按生物力学方向互相交叉。关节周围由髂股韧带、坐股韧带、耻股韧带和轮匝韧带所固定。骨性髋臼内面覆有“马足铁”形透明软骨,容纳股骨头的1/3。髋臼周边有纤维软骨盂唇,加大髋臼的容量,可容纳股骨头的2/3。在胎儿发育期,髋臼透明软骨与盂唇纤维软骨交界处有一血管带。此血管带的内侧分化为透明软骨,骨化后形成骨性髋臼。血管带的外侧分化为纤维软骨,形成髋臼盂唇。慢性髋关节病引起的盂唇骨化与此血管带有密切关系。股骨头颈骨小梁结构在35～40岁以后逐渐吸收变少,是测定骨矿含量和骨密度的部位之一。
（三）膝
膝关节是全身第2大关节。由股骨髁、胫骨平台和髌骨组成。腓骨小头与胫骨外髁后面形成胫腓近端关节。膝关节负荷量重,运动度大。关节内外侧由坚韧的髌骨支持带和内侧、外侧副韧带所固定。肌肉和腱布满于关节四周,滑液囊多。为缓冲股骨髁在胫骨平台上的滚动和滑动,关节内夹有半月状软骨板。因此,膝部的关节软骨、韧带、肌腱退行性变及滑膜炎、滑囊炎、半月板损伤和骨折脱位最多见。也是骨肿瘤和各种关节病的好发部位。膝关节骨结构随年龄增长而发生变化。胫骨上段骨结构,对判断骨质疏松参考价值。以女性为例,40岁胫骨内外髁间的骨小梁即开始变细、减少。50岁以上胫骨上端骨小梁即明显减少。男性发生骨质疏松较迟。
（四）骶髂关节
骶骨侧块和髂骨翼膨大的内面构成骶髂关节,双侧对称。向上承受着躯干的压力,向下传递于骶股弓。骶髂关节为滑膜关节。骶骨面的关节软骨厚,髂骨面的关节软骨较薄。骶髂关节上部和关节周围有坚韧的骶髂骨间韧带连接。成人的骶髂关节清楚。关节面呈致密线样骨性关节面。幼儿和14岁以下的儿童骶髂关节面模糊,间隙明显增宽,有时关节表面凹凸不平。参差不齐,极易误诊为类风湿性骶髂关节炎。这样的征象并非真正的骨性关节面,而是骶骨和髂骨的软骨内成骨的钙化带,表面尚有软骨带未骨化。儿童骨发育期骶骨侧块表面有骺软骨和骺板,隶属于S1～S3。骨发育不同时期,分别出现二次骨化中心。S1侧块骨骺先出现,多见于14～16岁,随后,S2、S3陆续出现骨骺,以保持骶骨的发育上部宽大,而下部狭小。在儿童期14岁以前,在骶骨侧块尚未出现骨骺以前,该关节面为骺软骨,因之关节间隙显得宽。骺软骨为先期钙化带,因之关节面凹凸不平而显得模糊。髂骨面没有骺软骨,但在骨发育期亦为软骨内成骨的钙化带。这些征象都是骶骨和髂骨的正常所见,勿诊断为关节面破坏。
（五）踝和足
踝和足关节是全力持重的第3大关节,由胫骨下端关节面和内外踝组成踝穴并与距骨体构成关节。踝足部诸骨有特定的骨结构。胫腓骨远端和距骨在青年期骨小梁结构分布均匀。中年和老年后骨丧失逐渐增加,导致骨小梁减少变细。跟骨小梁分为应力和张力5组骨小梁束,是Jhamaria指数测量骨质疏松的基础解剖结构。随年龄增长张力性和应力性骨小梁逐渐减少甚至部分消失。跟骨前部骨髓窦为正常骨小梁稀少区。运动员踝足部骨小梁粗密融合,这个骨髓窦显得更加疏松。踝关节后方脂肪垫的影像结构变化,具有较高的诊断价值。正常踝关节后方脂肪垫矢状位X线、矢状面MRI均显示为正常脂肪组织。外伤后出血、关节囊破裂、关节滑膜炎、感染等脂肪垫内均出现粗大网状结构,或者受压移位,或者消失。
（六）腕
腕关节是多骨组成的关节。由尺桡远端、8块腕骨、三角纤维软骨盘和5个掌骨基底构成掌腕、中腕、桡腕关节。桡骨远端的尺骨切迹与尺骨小头的半球形关节面构成尺桡远端关节。各腕骨中心骨小梁粗疏,周围细密。这种特点对于判断多种骨疾患造成的腕骨疏松、软化或增粗、硬化有对照性诊断价值,有比较才能鉴别。骨性关节面下的骨小梁和血管最细、最多,血运丰富。急性骨萎缩,此处的骨小梁首先被吸收而形成骨性关节面下透亮线。三角纤维软骨有厚,有薄,有孔隙。软骨盘周边微血管丰富,并伸入纤维软骨附着处。软骨盘萎缩、变性、坏死、纤维化随年龄增长其发生率逐渐提高。腕关节周围均有韧带相连接,以保持腕关节的稳定性。掌背侧有多个屈伸肌腱和腱鞘,以维护手与腕灵巧的功能。此外,感染与退变都可发生韧带与腱鞘、肌腱的撕裂或劳损,造成腕关节不稳和丧失不同程度的腕关节功能活动。
（七）颞下颌关节
颞下颌关节是由颅底的下颌窝和下颌骨的髁突构成。关节囊起自下颌窝的周围,止于髁突的关节缘。关节内有1个较厚而坚韧的纤维软骨盘,将关节分为上下2腔。颞下颌关节是个前后起伏很大的“S”形滑移面。髁突在关节窝内由后向前开口活动时,富有弹性的纤维软骨盘可随之发生相应弯曲变形。髁突顶部软骨厚,前面关节软骨薄,与软骨盘下面相对应。开口时,髁突顶着软骨盘由后向前,闭口时由前向后活动。颞下颌关节是全身活动频率最多的关节。开口、讲话、说唱、谈笑、咀嚼等,终身活动磨损。因之,极易发生下颌关节退变、软骨盘变性、坏死。