第一节 骨骼的结构与功能
一、人体骨骼的构造和发育
（一）骨骼构造
骨与关节是骨骼的两个重要的基本构件。
1.骨的构造
成人有206块骨，除6块听小骨属于感觉器外，按部位可分为颅骨23块，躯干骨51块，四肢骨126块。
骨组织由羟基磷灰石晶体、嵌入胶原纤维的离子、糖蛋白和蛋白多糖基质构成。骨形成需要的微量营养素主要有钙、磷、镁、锌、铜、锰等和维生素C、维生素D、维生素K等，这些营养素与晶体和胶原的形成、软骨和骨代谢，钙磷动态平衡等有关。
2.关节的构造
骨与骨之间连接的地方称为关节，能活动的称之为“活动关节”，不能活动的称之为“不动关节”。这里所说的关节是指活动关节，如四肢的肩、肘、指、髋、膝等关节。关节由关节囊、关节面和关节腔构成。关节囊包围在关节外面，关节内的光滑骨被称为关节面，关节内的空腔部分为关节腔。两骨相接触的关节面一般一个为凸面，另一个为凹面，从而使形状相互适应。关节面上有一层薄面光滑的关节软骨，两个关节富有弹性，减少摩擦，并缓冲运动时的冲击和震荡。正常时，关节腔内有少量液体，以减少关节运动时摩擦。关节有病时，可使关节腔内液体增多，形成关节积液和肿大。关节周围有许多肌肉附着，当肌肉收缩时，可作伸、屈、外展、内收以及环转等运动。
3.关节的功能
关节的形态结构与其生理功能相适应，关节的功能表现为运动的灵活性与稳定性的对立统一，灵活与稳定的程度则因身体各部的功能不同而异。决定关节的灵活性与稳固性的因素主要有关节面的形状、关节面的面差、关节囊的厚薄和松紧、囊内外韧带的强弱、有无关节盘的介入以及关节周围肌肉的强弱和收缩幅度等。例如，肩关节头大、盂浅、面差大、关节囊薄弱松弛、运动灵活，但关节周围肌肉的静力收缩又保持关节面相贴而防止脱位；相反，髋关节头大、臼深、面差小、韧带多、关节囊厚而紧张、关节周围虽有强大肌肉收缩，但运动幅度小，关节稳固。
人体骨骼从胚胎中胚层分化而来，由于胎儿生活在母亲子宫的环境中，因此母体骨矿代谢的异常情况如营养不足和疾病，以及胎盘矿物质转运异常等情况，可以影响胎儿的骨骼发育。
（二）骨骼的发育
人体骨量从胎儿期、婴儿期到成年期前一直在聚集，此过程与人体的线性生长基本平行。
1.胎儿期和婴儿期
是人体骨骼发育的最重要时期，容易受遗传基因、环境和营养、孕妇疾病和生活方式等因素影响，并可持续影响人体骨骼健康。胎儿骨骼生长发育需要从孕妇体内获得钙和磷，受维生素D、甲状旁腺素、胰岛素样生长因子等激素调节。在孕20周时，胎儿的血钙浓度就高于母体，出现母体-胎儿血钙浓度的梯度；同时，母体肠道钙吸收增加，骨钙动员也增加，以满足母体向胎儿钙的供给，整个孕期母体的骨量减少。维生素D可以影响胎儿骨骼细胞的分化，调节钙磷代谢并影响骨量。孕妇吸烟影响胎儿骨量。
妊娠早期是骨骼细胞分化的最重要时期，在妊娠晚期胎儿骨量显著增加。胎儿体内蓄积的钙在胎龄24周时约为5g，到40周时增加到约30g。婴儿期是人体生长最迅速时期，体重和骨量增加约3倍。
2.青春期和成年期
人体15%～20%身高在青春期获得，此期骨骼同时变得粗壮，骨量增加大约45%，到青春期末即18～20岁，此时骨量占成人峰值骨量的90%左右。在之后的10余年骨量继续增加，在30～35岁达到一生中骨质的最高峰值，称为骨峰值或峰值骨量。儿童青少年期未达到合适骨量的个体，容易导致儿童青少年期骨折，以及增加成年后患骨质疏松症的风险。
二、骨骼相关疾病
维生素D缺乏症（佝偻病）是儿童期常见的疾病，骨质疏松和骨关节炎是影响老年生活质量的两大主要的骨与骨关节疾患。
（一）佝偻病
佝偻病（rickets）是由于生长中骨骺软骨的矿化障碍所致。维生素D缺乏性佝偻病是最常见的佝偻病，目前仍然是为我国婴幼儿最常见的疾病之一；缺乏的常见原因有膳食中钙、磷供给不足、母亲妊娠期维生素D不足、日光照射不足等，再加上婴幼儿生长速度快，对维生素D的需要量增加；疾病和药物等因素影响也可以导致维生素D缺乏。在维生素D缺乏状况下，饮食中钙只能吸收10%～15%。佝偻病患儿骨骺软骨生长和矿化、皮质骨骨膜下矿化都受影响，导致骨骼变形、骨端突出、肋骨串珠等表现，同时有骨密度降低和骨软化，严重者导致骨骼畸形和骨折。
儿童青少年一般很少患骨质疏松症，但是一些慢性疾病和药物也可导致骨质疏松症，如少年特发性骨质疏松症、类风湿性关节炎、胆汁淤积性肝病、乳糖不耐症、胰岛素依赖型糖尿病、慢性肾衰和糖皮质激素诱导的骨质疏松症等。
（二）骨质软化症
骨软化症（osteomalacia）即成人的佝偻病，多见于寒冷、贫困地区经产妇，少数病例为肾小管病变、肝病及抗惊厥药所致。它是由于皮质骨骨膜下矿化障碍所致。佝偻病患者同时伴有骨软化。
（三）骨质疏松症
骨质疏松症（osteoporosis）是老年期常见的骨骼疾病，骨的新陈代谢非常旺盛，在完成生长发育达到骨峰值后也仍然处于不断更新重建中，以修复骨组织的疲劳与损伤。但是尽管骨骼和关节非常强韧并不断更新，随着年龄进展，日常磨损的逐渐累积伴随骨重建能力下降，原有老骨组织缩小，骨矿物质下降，容易发生骨质疏松和骨关节炎。
骨质疏松症是以骨量减少、骨的微观结构退化为特征的，骨的脆性增加，易于发生骨折的一种全身性骨胳疾病。骨质疏松症可分为：
1.原发性骨质疏松
原发性骨质疏松又可以分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型为绝经后骨质疏松，主要发生在女性绝经后15～20年内，此时骨吸收和骨形成均很活跃，但以骨吸收为主，以松质骨骨量丢失为主，骨折主要发生在桡骨远端和椎体。Ⅱ型骨质疏松为老年性骨质疏松，主要发生在70岁以上男性和60岁以上女性，此时骨吸收和骨形成均不活跃，但还是以骨吸收为主，松质骨和皮质骨均有丢失，骨折主要发生在髋部、椎体和长管状骨干骺端。
2.继发性骨质疏松
主要是由于甲状旁腺亢进、糖尿病等疾病或糖皮质激素等药物引起骨代谢改变而引起的骨质疏松。低钙摄入可使血钙有所降低，继发性PTH分泌增加，从而引起骨吸收增强，骨钙被动员进入血液以保持血钙水平正常。若长期摄入钙不足，则骨钙不断流失，导致骨量减少、骨密度降低，引起骨质疏松；而补钙可以使细胞外钙离子浓度增高，通过细胞膜上的钙感受器作用，抑制破骨细胞功能，使破骨细胞收缩并加速其凋亡，使骨吸收明显下降，同时促进成骨细胞的增殖能力，从而使骨钙流失减少，维持正常骨密度。
成年期前获得的峰值骨量的高低和成年后的骨量丢失的速度是骨质疏松症发病的两个重要因素。其他因素还包括：运动特别是负重运动可以增加骨峰值，延缓骨量丢失。不运动、少运动或失重（制动）条件下骨量丢失加快。吸烟者引起骨吸收加快而骨量丢失加快，肠钙吸收下降，吸烟者可过早绝经。酒伤肝，影响25-（OH）-D生成，酒精抑制成骨细胞的成骨作用，酒精使血中睾丸酮含量减少。
3.特发性骨质疏松
主要发生在青少年，病因尚不明。
（四）骨性关节炎
骨性关节炎又称退行性关节病、增生性骨关节炎，属风湿免疫科，是一种慢性关节疾病，它的主要改变是关节软骨面的退行性变和继发性的骨质增生。主要表现是关节疼痛和活动不灵活，X线表现关节间隙变窄，软骨下骨质致密，骨小梁断裂，有硬化和囊性变。关节边缘有唇样增生。后期骨端变形，关节面凹凸不平。关节内软骨剥落，骨质碎裂进入关节，形成关节内游离体。X线片异常的人群中仅有30%存在临床症状。本病的发生率随年龄的增高而增多。
1.临床症状
关节炎是指发生在关节及其周围组织的炎性病变，表现为红、肿、热、痛、功能障碍及骨摩擦音，病变过程包括：
（1）关节肿胀：
常由于关节积液或关节囊及其周围软组织充血、水肿、出血和炎症所致。
（2）关节破坏：
关节软骨及其下方的骨性关节面骨质为病理组织所侵犯、代替所致。
（3）关节退行性变：
早期改变为关节软骨细胞变性、坏死、溶解，并逐渐为纤维组织或纤维软骨所代替。
（4）关节强直：
可分为骨性强直和纤维性强直。
（5）关节脱位：
即关节骨端的脱离、错位，分为完全脱位和半脱位。
2.影响因素
除了遗传、营养，还有年龄、咖啡因、吸烟、教育程度、药物、闭经、围绝经期等多种混杂因素。适当的身体活动对骨关节炎有预防作用，但是，过度使用关节、超重加重关节耗损，如工作劳累、干重体力活者，从事剧烈运动的运动员，经常做家务的家庭主妇等，都是骨性关节炎的高发人群。另外长期穿高跟鞋可以造成身体前倾，重心前移，引起上半身的脊椎问题。使前脚掌受过多压力，膝关节吸收更多震荡力，加快了韧带的老化，膝关节受损。穿裙子或短裤使下肢受寒冷的刺激，腿部血管痉挛，使膝关节周围供血减少，关节抵抗力下降，增加患风湿性关节炎的可能性。