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组织学与胚胎学 Histology and Embryology - PowerPoint PPT Presentation


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组织学与胚胎学 Histology and Embryology. 第四章 软骨 和 骨 ( cartilage and bone ). 一、软骨 ( cartilage ). 软骨(器官)由 软骨组织 及其周围的 软骨膜 构成。 软骨组织 组成: 由 软骨细胞 和 软骨 细胞间质(细胞外基质) 组成。 特性: 软骨组织 是一种固态的结缔组织,略有弹性。 功能: 可承受一定压力和耐磨擦,具有支持和保护作用。 分类: 根据细胞间质中纤维的不同,分为: 透明软骨 纤维软骨 弹性软骨. 透明软骨 ( hyaline cartilage ):

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组织学与胚胎学

Histology and Embryology

第四章软骨和骨(cartilage and bone)

cartilage
一、软骨 (cartilage)
  • 软骨(器官)由软骨组织及其周围的软骨膜构成。

软骨组织

    • 组成:由软骨细胞和软骨细胞间质(细胞外基质)组成。
    • 特性:软骨组织是一种固态的结缔组织,略有弹性。
    • 功能:可承受一定压力和耐磨擦,具有支持和保护作用。
    • 分类:根据细胞间质中纤维的不同,分为:
    • 透明软骨
    • 纤维软骨
    • 弹性软骨
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透明软骨(hyaline cartilage):

分布:较广;多在关节、肋软骨、呼吸道等处。

一般特点:

  • 新鲜时呈透明状
  • 较脆,易折断。
  • 无血管和神经。
  • 胚胎的软骨,或较大的软骨内偶尔可见大的血管穿行,但不分支为毛细血管。
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结构:

  • 由软骨细胞和细胞间质(胶原原纤维和基质)组成。
  • 软骨细胞(chondrocyte):
    • 生活状态时:

位于软骨基质内。

其所在的部位-基质内小腔,称为软骨陷窝(cartilage lacuna)。

  • 固定后标本:

软骨细胞收缩、细胞体变形,因而在陷窝壁与细胞间可见空隙。

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细胞体:形态不一。

  • 软骨表面:
    • 许多扁圆形细胞
    • 较小而幼稚
    • 单一存在。
  • 软骨深层:
    • 细胞呈圆形或椭圆形,逐渐增大
    • 不断在软骨陷窝内分裂、增殖,逐渐形成2~8个细胞的同源细胞群(isogenous group)
  • 细胞核:
    • 较小,呈椭圆形
    • 可见1~2个核仁。
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细胞质:

光镜下:

  • 弱嗜碱性
  • 常见有一大脂滴,在固定的标本中脂肪经脱水而溶解,因此只留空泡。
  • 电镜下:
    • 丰富的粗面内质网;
    • 发达的高尔基复合体;
    • 线粒体较少。
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细胞间质:基质和纤维组成

  • 基质:
    • 呈凝胶状,含有70%的水分,具有韧性。
  • 纤维:
  • 光镜下:
    • 基质中无胶原纤维;
  • 电镜下:
    • 含许多细小的胶原原纤维。
    • 无横纹,排列不整齐,并相互交织成网。
    • 软骨囊内无胶原原纤维。
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基质的化学成分:

  • 主要成分是软骨黏蛋白,即:大分子的蛋白多糖。
  • 由蛋白质和多糖分子(硫酸软骨素A、C)组成,并形成分子筛。
  • 蛋白多糖与胶原原纤维结合,使软骨基质成固态结构。
  • 硫酸软骨素
  • HE染色为嗜碱性,但甲苯胺蓝染色则具有异染性。

软骨陷窝周缘的基质内较多,异染性强,染色深。

  • 在新生软骨,深染的硫酸软骨素包围在1个或1组软骨陷窝的外面,称为软骨囊(cartilage capsule),它是新生的软骨基质。

远离软骨陷窝的基质异染性弱,染色浅。

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软骨膜和软骨的营养:

    • 在软骨的外表面包有一层较致密的结缔组织,即软骨膜(perichondrium),但在关节软骨的表面无软骨膜。
  • 软骨膜分为两层:
  • 外层:
    • 纤维较致密,血管少,细胞疏散。主要起保护作用;
  • 内层:
    • 纤维较少,血管和细胞较多。
    • 主要有营养等作用,含有骨原细胞。
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软骨的发生和生长方式:

    • 紧贴软骨的软骨膜内有能形成成骨细胞或成软骨细胞的幼稚细胞称骨原细胞,一般呈梭形。
    • 骨原细胞可增殖、分化为软骨细胞。
  • 软骨的生长有两种并存的方式:
  • 外加生长(appositional growth):又称为软骨膜下生长
    • 软骨膜内的骨原细胞不断地分裂、增殖、分化为软骨细胞,并不断产生纤维和基质。借此软骨逐层从表面向外扩大。
  • 间质生长(interstitial growth):又称为软骨内生长
    • 深层的软骨细胞逐渐变大,变圆,并分裂形成同源细胞群;同时不断产生纤维和基质。
    • 借此软骨不断地在内部生长、增大。
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纤维软骨(fibrous cartilage):

  • 分布在锥间盘、关节盂、关节盘、耻骨联合面之间的连接处和关节软骨上肌腱附着部分。
  • 与其相连续的致密结缔组织之间没有明显界限。
  • 结构:
  • 肉眼观察此类软骨呈白色。
  • 细胞间质内胶原纤维丰富,并成束存在。
  • 软骨细胞位于软骨陷窝内,散在分布于纤维束之间。
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弹性软骨(elastic cartilage):
  • 分布:
    • 分布在耳廓、外耳道、咽鼓管、会厌和喉软骨。
  • 结构:
    • 其细胞间质内含有大量的弹性纤维,因而软骨呈黄色。
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二、骨 (bone)
  • 骨的一般特点:
    • 是最坚硬的结缔组织,具有一定的韧性。
    • 骨在体内作为全身的支架,保护内部器官。
    • 由骨组织和骨膜等构成。

本部分内容包括:

    • 骨组织
    • 长骨的结构
    • 骨膜
    • 骨的发生
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骨组织的结构:

  • 由多种细胞和大量钙化的细胞间质组成。
  • 细胞间质:
    • 又称骨基质(bone matrix)。
    • 由有机成分及无机成分组成。

有机成分:

    • 占骨干重的35%,使骨基质有韧性。
    • 含大量胶原纤维(95%)和少量无定形基质(5%)。
  • 基质:
    • 呈凝胶状;
    • 含中性或弱酸性的糖胺多糖,可粘合胶原原纤维;
    • 还含有参与钙运输和钙化的骨钙蛋白(osteocalcin)和骨与胶原纤维结合的磷蛋白(phosphophoryms)。
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无机成分:

  • 又称骨盐,占骨干重的65%。
  • 化学结构为羟基磷灰石结晶[Ca10(PO4) 6(OH) 2]。
  • 骨盐呈细针状,长10~20nm,沿胶原原纤维的长轴规则排列,并与之紧密结合。
  • 骨盐沉积在每层的胶原纤维上,再由基质粘合而成薄板状结构。
  • 成人的骨基质是以胶原纤维高度有规律地成层排列为特征,故又称骨板(bone lamella)。
  • 有机成分和无机成分使骨基质即十分坚硬,又具有一定的韧性;
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每层骨板厚3~7m。

  • 同层骨板内的纤维相互平行
  • 而相邻骨板内的纤维则与邻层骨板内的纤维相互垂直,如同多层木质胶合板。
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细胞:骨组织的细胞有:

    • 骨原细胞、成骨细胞、骨细胞、破骨细胞
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骨原细胞(osteogenic cell):
  • 是骨组织的干细胞。
  • 位置:位于骨外膜和骨内膜近骨质处。
  • 光镜下:
  • 细胞体:小,呈梭形。
  • 细胞核:椭圆形。
  • 细胞质:少,弱嗜碱性
  • 功能:
  • 当骨组织生长或重建时,它能分裂、分化为成骨细胞。
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成骨细胞(osteoblast):

    • 位置:位于骨组织表面,紧密排列为一层。
    • 光镜下:
    • 细胞体:
      • 较大,呈矮柱状或椭圆形。
  • 细胞核:

圆形,一个,位于细胞远离骨质端,核仁明显。

  • 细胞质:

强嗜碱性,染为深蓝色。

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电镜下:

  • 细胞体:
    • 表面有细小突起,骨质侧的突起可伸入骨基质表面的骨小管内,与下面的骨细胞突起相连接。
  • 细胞质:

丰富的粗面内质网

发达的高尔基复合体

  • 功能:
    • 成骨细胞具有分泌骨基质有机成分(胶原纤维和基质)的功能,这种骨基质称类骨质(osteoid)。
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说明:

  • 成骨细胞还可释放其细胞质内的基质小泡,小泡内的钙沉着于类骨质上而形成骨基质。
  • 一旦成骨细胞及其突起被埋入骨基质内即成为骨细胞,骨陷窝和骨小管也同时形成。
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骨细胞(osteocyte):

  • 位置:
  • 单一分布于骨板内和骨板间。
  • 光镜下:
  • 细胞体:
  • 呈扁平椭圆多突形,居于细胞间质中
  • 所占据的空间称骨陷窝(bone lacuna)。
  • 突起所占据的空间称骨小管(bone canaliculus)。
  • 各骨陷窝借骨小管彼此相沟通。

细胞核:呈卵圆形,异染色质多。

细胞质:弱嗜碱性。

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电镜下:

    • 细胞体:
    • 相邻骨细胞突起借缝隙连接相互连接
    • 细胞质:
    • 内含散在的粗面内质网、高尔基复合体和少量线粒体等。
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破骨细胞(osteoclast):

数量较少,分布在骨质的表面。

  • 位置:分布于骨吸收面凹陷处。
  • 光镜下:
  • 细胞体:
    • 巨大(直径达100m),呈圆形或椭圆形。
    • 紧贴骨基质的一侧有纹状缘,其周围有一环形亮区。
  • 细胞核:
    • 多细胞核,可含6~50个;
    • 由多细胞融合而成。
  • 细胞质:
    • 嗜酸性,呈泡沫状;
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电镜下:

  • 细胞体:
  • 光镜下的纹状缘是由许多不规则的微绒毛所构成,又称皱褶缘(ruffled border)。
  • 细胞质:
  • 丰富的粗面内质网
  • 发达的高尔基复合体
  • 许多的溶酶体和线粒体
  • 环形的亮区含大量的微丝,亮区与骨基质表面紧密相贴,如同一道围墙,封闭其内侧,构成溶骨的微环境。
  • 功能:
  • 很强的重吸收骨能力。
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成骨细胞形成骨

破骨细胞破坏及重吸收骨

  • 是骨组织的发生和骨生长、发育必不可少的两个方面。
  • 通过二者的协同活动完成骨的成型和改建。
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长骨的结构

  • 由骨松质、骨密质、骨膜、关节软骨等构成。
  • 骨松质(spongy bone):
    • 多分布在长骨的骨骺部和骨干内侧。由大量片状和针状的骨小粱相互连接而成,组成多孔的网状结构。
    • 骨小粱之间的孔内充满了红骨髓及血管。骨小粱由成层平行排列的骨板和骨细胞所组成。
  • 骨密质(compact bone):
    • 多分布在长骨骨干和骨骺表层。
    • 骨干处的骨密质较厚,由不同排列有序的骨板组成。
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骨板排列方式为:环骨板、哈弗斯骨板、间骨板骨板排列方式为:环骨板、哈弗斯骨板、间骨板
  • 环骨板:环绕于骨干内、外表面,层层排列。又分为:

外环骨板:

    • 较厚(10~40层),环绕、平行排列于骨干表面,外表面与骨膜紧密相接,较整齐。
  • 内环骨板:
  • 较薄(仅由少数几层骨板组成),居于骨髓腔面,内面衬以骨内膜
  • 骨内膜与骨松质表面的骨内膜相接续
  • 不如外环骨板平整。
  • 穿通管:又称福尔克曼管。
    • 是骨膜的血管、神经横向穿行于内、外环骨板形成的管道
    • 与纵向排列的中央管相通
    • 管中的血管与骨髓血管相通连
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哈弗斯骨板:
    • 位于内、外环骨板之间,是长骨干密质骨的主要部分。
    • 哈弗斯骨板与中央管共同组成骨单位(osteon),又称为哈弗斯系统(Haversian system)。

中央管:

  • 位于骨单位的中央
  • 或称哈弗斯管(Haversian canal)
  • 内有血管、神经及结缔组织。

哈弗斯骨板:

  • 以中央管为中心呈同心圆排列,
  • 10~20层。
  • 骨板间的骨陷窝借骨小管相通
  • 最内层的骨小管开口于中央管, 获得营养,供给各层骨细胞。
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粘合线(cement line):

  • 长骨骨干主要是由大量的哈弗斯系统组成
  • 哈弗斯系统的最外层具有粘合线与相邻骨板相隔。
  • 粘合线是一层含骨盐多、纤维少的骨基质,故骨单位的最外层的骨小管并不与相邻的骨单位的骨小管相通连。
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它是上一代未被吸收的骨单位或外环骨板的残留部分;它是上一代未被吸收的骨单位或外环骨板的残留部分;

  • 其中除骨陷窝及骨小管外,无其它管道。
  • 间骨板:
    • 是填充在骨单位之间的一些半环形、不规则骨板;
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骨膜:

    • 除关节面以外,骨的内、外表面均被覆一层致密的结缔组织,分别称骨外膜和骨内膜。

骨外膜(periosteum):

  • 位置:
  • 位于长骨外表面,又分为两层:
  • 外层:
  • 较厚,为致密结缔组织。
  • 胶原纤维粗大而密集,细胞少,
  • 有的胶原纤维经骨外膜的内层横向穿入外环骨板,称穿通纤维或沙比纤维(Sharpey’s fiber),起固定骨膜和韧带的作用;
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内层:
    • 较薄,结缔组织较疏松,纤维少,细胞多,含有较多的骨原细胞或成骨细胞,
    • 富含的小血管及神经,经穿通管进入骨密质,分支进入骨单位的中央管。

骨内膜(endosteum):

    • 位于骨髓腔面、骨小粱表面、中央管及穿通管内表面。
    • 该层纤维少,该处的骨原细胞常排列成一层,颇像单层扁平上皮,骨原细胞可分化为成骨细胞,细胞间及与骨细胞突起之间也可有缝管连接。
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骨的发生
  • 骨是由胚胎时期的间充质分化而来。
  • 在其发生过程中经历了不断的生长和改建,骨组织的形成与吸收交替进行,相辅相成。
  • 复习骨组织发生的基本过程

骨的发生有两种方式:

  • 膜内成骨(intramembranous ossification)
  • 软骨内成骨(endochondral ossification)
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骨组织发生的基本过程:

  • 成骨细胞形成:
    • 间充质细胞分裂增殖、分化为骨原细胞、成骨细胞。
  • 类骨质形成:
    • 成骨细胞产生纤维和无定形基质,形成类骨质。
  • 骨基质形成:
    • 类骨质有沉淀骨盐特性。骨盐沉着后,类骨质骨化为骨基质,即一层新骨板出现,骨陷窝和骨小管形成。
  • 骨细胞形成:
    • 成骨细胞之间的距离逐渐加大,突起加长,逐渐转变为骨细胞,骨组织发生也即完成。
    • 如此逐层形成骨板,骨组织体积增大,其周围仍有一层成骨细胞包围。
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膜内成骨(intramembranous ossification):

  • 又称为膜性骨发生。
  • 是一种由间充质先分化为胚性结缔组织膜,再在此膜内成骨的方式。
  • 只有额骨、顶骨、面骨及锁骨等一些扁骨是以此种方式发生。
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具体发生过程如下:
    • 首先,在将要形成骨的部位血管增生,随之间充质细胞分裂增生,形成膜状,膜上开始成骨的部位称为骨化中心(ossification center)。
    • 间充质细胞进一步增殖、分化为骨原细胞,其中大部分骨原细胞进一步增殖、分化为成骨细胞。
  • 成骨细胞可分泌纤维和有机基质(即类骨质)。类骨质因有大量骨盐沉着而成为骨基质。
  • 成骨细胞逐渐被骨基质包埋而成为骨细胞;
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在骨质的表面始终保留着少量骨原细胞在骨化中心的周围骨化不断扩展,最初形成骨小粱,进而形成骨松质。在骨质的表面始终保留着少量骨原细胞在骨化中心的周围骨化不断扩展,最初形成骨小粱,进而形成骨松质。

  • 骨松质周围的间充质分化为骨膜。
  • 成骨细胞在内、外骨膜之间、骨松质表面形成骨密质,并不断增厚。
  • 以后,骨组织不断生长和改建,成骨细胞在扁骨的外面成骨,而破骨细胞在扁骨的内面溶解吸收已形成的骨组织。例如:颅骨在生长时,其外面生长的多,内面吸收的也多,使其曲度逐渐改变,以适应头颅的发育。
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软骨内成骨(endochondral ossification):

  • 又称软骨性骨发生。
  • 先由间充质形成软骨雏形,然后软骨再不断地生长,并逐渐被骨组织所替换。
  • 颅底、躯干、四肢骨等主要是以此方式发生。
  • 同时,在骨外膜的内层又并存着膜内成骨。
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以长骨的发生为例说明软骨内成骨过程,包括以下3个阶段:以长骨的发生为例说明软骨内成骨过程,包括以下3个阶段:

软骨雏形的形成

软骨周骨化

软骨内骨化:

  • 软骨雏形的形成
  • 胚胎时期,间充质在将要形成长骨的部位分化出骨原细胞;
  • 部分骨原细胞进一步分化为软骨细胞;
  • 软骨细胞逐渐形成与长骨形状大致相似的透明软骨;
  • 其外被覆软骨膜。
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软骨周骨化(骨领形成):
  • 在软骨雏形的中段软骨膜下,深层的骨原细胞分化成为成骨细胞;
  • 在一定的条件下成骨细胞以膜内成骨的方式形成薄层原始骨组织。
  • 这层骨组织在软骨膜深层包绕雏形软骨,尤如领圈状,故称骨领(bone collar)。
  • 骨领形成后,其表面的软骨膜即改名为骨外膜。
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软骨内骨化:又包括以下4个过程。

    • 软骨退化及初级骨化中心形成
    • 骨髓腔的形成
    • 次级骨化中心出现与骺板形成
    • 骨单位的形成与改建:
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软骨退化及初级骨化中心形成

  • 软骨退化
    • 出现在软骨雏形的中央。
    • 骨领形成的同时,此处的软骨细胞停止分裂,并渐成熟、肥大、退化,软骨细胞间质钙化而呈强嗜碱性。
  • 初级骨化中心形成(primary offication center):
    • 骨外膜的血管和骨原细胞侵入。
    • 在营养和氧供应充足的前提下,骨原细胞不断地分化为成骨细胞。
    • 成骨细胞附着于钙化的软骨残片表面而成骨,从而确定了最先发生骨化的部位-初级骨化中心形成。
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骨髓腔的形成

  • 初级骨化中心所形成的骨组织均是原始骨组织,并且是针状或薄片状的骨小梁,它们互相连接成原始骨松质。
  • 在骨化中心两侧,从软骨雏形两端至骨化中心,软骨组织不断增长使软骨雏形逐渐加长,骨化又不断向两端扩展,使骨干不断地加长。
  • 同时,已形成的骨小梁逐渐被破骨细胞破坏、重吸收,使骨干中央出现仅有血管和骨髓样组织分布的大腔,称为骨髓腔。
  • 在此同时,骨领外面不断地以膜内成骨的方式成骨,使骨干不断加粗;
  • 骨领内面不断地被破骨细胞溶解吸收,由此骨髓腔不断地增宽、加大。
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以婴儿指为例说明软骨内骨化的连续过程:

  • 软骨储备区
    • (zone of reserve cartilage)
  • 软骨增生区
    • (zone of proliferating cartilage)
  • 软骨钙化区
    • (zone of calcifying cartilage)
  • 成骨区
    • (zone of ossification)
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软骨储备区

软骨增生区

软骨钙化区

成骨区

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次级骨化中心出现与骺板形成:

  • 在骨发生和生长过程中,长骨的两端软骨内又先后出现新的骨化中心,称次级骨化中心(secondary offication center)。
  • (各骨出现的时间有所不同,大多在出生后出现;同一长骨两端的次级骨化中心出现时间也有早晚)。
  • 骺板(epiphyseal plate):
  • 次级骨化中心出现后,骨骺和骨干之间的软骨便称为骺板
  • 是长骨增长的基础。骨增长主要通过骺板软骨向两端生长所至。
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说明:

  • 正常情况下,软骨增长的速度与软骨破坏及成骨的速度保持平衡状态,故骺板的厚度相对恒定。
  • 至17~20岁时,骺板软骨完全被骨质所替换,骨停止生长,骨骺线形成。
  • 骨的增粗是由骨膜向骨表面不断形成外环骨板的方式而实现的,一般25~30岁时停止增粗。
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骨单位的形成与改建:
  • 骨干经过不断改建变为骨密质,出现环行骨板。
  • 约在出生后1年,骨单位开始建立。
  • 破骨细胞溶解吸收原有骨组织,形成一些纵列的沟或隧道。
  • 来自骨膜的血管及骨原细胞进入沟或隧道,并分化为成骨细胞,紧贴沟或隧道的表面;
  • 成骨细胞由外向内逐层形成同心圆排列的哈弗斯骨板,中央留有哈弗斯管,内容纳血管、神经、骨内膜。
  • 新一代骨单位即形成。
  • 人一生中,骨单位不断更新,上一代哈弗斯系统被破坏、吸收后,残留的骨单位片段,即为间骨板。
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