معماری
025

استخوان چیست؟

استخوان چیست؟ استخوان ماده زنده و محکمی است که داربست اسکلتی بدن انسان را میسازد. استخوان پایه محکمی است که دیگر اعضای بر آن استوار میشوند و در بسیاری از نقاط، استخوان اطراف بافت های حساس را گرفته و از آن محافظت میکند. استخوان ها محل تولید گلبول های سفید و قرمز خون هستند و منبعی از مواد معدنی و بخصوص کلسیم را تشکیل میدهند که هر موقع بدن به آنها احتیاج داشت در اختیار آن قرار میدهند.استخوان های بدن از بافت سختی به نام بافت استخوانی تشکیل شده اند. استخوان از لحاظ بافت شناسی بافتی همبندی Connective tissue است. استخوان یک ساختمان بیرونی و یک ساختمان درونی دارد، بسیار محکم و در عین حال سبک است. استخوان از بافت های متنوعی ساخته شده است. بافت اصلی تشکیل دهنده آن را بافت استخوانی میگویند. با این حال بافت های دیگری مانند مغز استخوان، اندوست، پریوست، رگ خونی، عصب و غضروف نیز در آن وجود دارد.
در زمان تولد حدود ۲۷۰ استخوان در بدن وجود دارند. با بزرگ شدن بچه و با افزایش سن بعضی از این استخوان ها به هم چسبیده و در نهایت ۲۰۶ استخوان را برای یک فرد بالغ ایجاد میکنند. بزرگترین استخوان بدن استخوان ران و کوچکترین آنها استخوانچه های گوش میانی هستند.استخوان یک بافت زنده است. رشد میکند، تغذیه میکند، تغییر شکل میدهد و میمیرد.  کارکرد استخوان چیست

استخوان چند کارکرد اساسی دارد. مهمترین آنها کارکرد مکانیکی است که شامل موارد زیر است

  • حفاظت : حفاظت از اندام های درونی مانند حفاظت جمجمه از مغز و قفسه سینه از قلب و ریه
  • ساختمان : استخوان ها یک داربست را درست میکنند که به کل بدن یک شکل ثابت میدهد
حرکت : استخوان ها با کمک عضلات، تاندون ها، رباط ها و مفاصل سیستم حرکتی بدن را میسازند و موجب حرکت بدن و حرکت اشیاء به توسط بدن میشوند
  • انتقال صوت : این انتقال در استخوانچه های گوش میانی صورت میگیرد

کارکرد دیگر استخوان در متابولیسم و سوخت و ساز بدن است. مهمترین این کارکردها عبارتند از:

 ذخیره مواد معدنی : استخوان محل ذخیره کلسیم و فسفر بدن است و هر موقع که بدن برای انجام درست کارکرد خود به این مواد احتیاج داشته باشد آنها را از استخوان برداشت میکند
  • ذخیر چربی : مغز استخوان زرد محل ذخیره اسیدهای چرب هستند
  • تعادل اسید و باز بدن : استخوان با جذب و آزاد کردن نمک های بازی میتواند مانند یک بافر عمل کرده و پی اچ خون را متعادل نگه دارد
سم زدایی : استخوان میتواند فلزهای سنگین را به خود جذب کند و آنها را از بافت های حساس بدن دور کند. سپس به مرور زمان آنها را آزاد کرده تا از بدن دفع شوند
هورمونی : استخوان هورمون هایی ترشح میکند. مهمترین آنها استئوکلسین Osteocalcin است که بر روی قند خون و ذخیره چربی بدن تاثیر میگذارد. استئوکلسین ترشح انسولین را افزایش داده و حساسیت بدن به آن را هم زیاد میکند

کارکرد دیگر استخوان ساختن گلبول های قرمز و پلاکت ها و گلبول های سفید در مغز استخوان است.

جنس استخوان از چیست؟
استخوان ماده ای ساده و یکنواخت نیست. اگر آن را با میکروسکوپ نگاه کنیم متوجه میشویم که از قسمت های گوناگونی تشکیل شده است. سلول های متفاوتی در آن وجود دارند که هر کدام از آنها کاری متفاوت را انجام میدهند. مشاهده میکنیم که رگ های خونی درون استخوان وجود دارند تا آن را تغذیه کرده و زنده نگه دارند. استخوان یک بافت زنده است، رشد میکند و تغییر شکل میدهد.بافت استخوانی از سلول هایی تشکیل شده که به آنها سلول های استخوانی Bone cells میگویند. بر خلاف بسیاری دیگر از بافت ها سلول های استخوان در کنار یکدیگر قرار نداشته و به هم چسبیده نیستند و از هم فاصله زیادی دارند. فاصله بین این سلول ها را ماده ای بی جان بنام ماده بین سلولی پر کرده است. این ماده را ماتریکس Matrix هم میگویند. ماتریکس مانند ملات بین سلول های استخوان را پر کرده و در واقع سفتی و محکمی استخوان به علت وجود آن است. پس قسمت عمده استخوان همین ماده بین استخوانی یا ملاتی است که بسیار محکم بوده و استحکام استخوان از آن سرچشمه گرفته است. با این وجود این ماده مانند سیمان یا ملات بین آجرهای یک ساختمان ثابت نیست بلکه مرتبا در حال تغییر و تبدیل است. مرتبا قسمت هایی از آن جذب شده و قسمت های دیگر جایگزین آن میشود و اتفاقا همین قابلیت تغییر و ترمیم است که به آن قدرت میدهد.

4497_orig

در تصویر میکروسکوپی فوق لکه های قهوه ای تیره کوچک، سلول های استخوانی هستند
که در بین آنها ماتریکس به رنگ قهوه ای روشن دیده میشود

 

استخوان و ماده بین سلولی این قابلیت خود را مدیون وجود سلول های استخوانی هستند. این سلول های مدیریت ماتریکس را به عهده دارند. سلول های استخوان مانند مهندسینی هستند که مرتبا قسمت های خراب یک ساختمان را برداشته و آن را با قسمت های جدید جایگرین میکنند. خدمات پس از فروش این سازه بسیار خوب عمل میکند!

ماتریکس از دو قسمت درهم تنیده تشکیل شده است. یک داربست و شبکه سه بعدی که چنس آن از پروتئینی خاص به نام کلاژن و هم چنین مواد قندی بخصوص است. سپس بر روی است داربست املاح کلسیم رسوب کرده است. این املاح کلسیم عمدتا از جنس ماده ای بنام هیدروکسی آپاتیت Hydroxyapatite هستند. بنابراین ماده بین سلولی بافت استخوانی یک کمپوزیت بوده که از دو جزء ساخته شده است. یک شبکه پروتئینی که خاصیت الاستیک و انعطاف پذیر داشته و به استخوان توانایی مقاومت در مقابل کشش را میدهد و یک جزء معدنی از املاح کلسیم که سخت بوده و به استخوان توانایی مقاومت در مقابل فشار را میدهد. این ساختار دقیقا مانند بتون مسلح یا مانند فایبرگلاس عمل میکند.

در بتون مسلح میله های فولادی در مقابل کشش مقاومت کرده و سیمان بین میله ها در مقابل فشار مقاومت میکنند یا در فایبرگلاس الیاف شیشه در مقابل کشش و رزین بین آنها در مقابل فشار مقاومت میکند. در استخوان هم مقاومت در مقابل کشش به عهده داربست پروتئینی- قندی و مقاومت در مقابل فشار به عهده املاح کلسیم است. بتون مسلح، فایبرگلاس . استخوان هر سه موادی کمپوزیتی هستند.

[size=16px]ساختار میکروسکوپی استخوان چیست

در استخوان چند نوع سلول زنده وجود دارد که وظیفه آنها مدیریت ماده بین استخوانی یا ماتریکس است. این سلول ها عبارتند از:

استئوبلاست ها Osteoblast : اینها سلول های چند هسته ای هستند. استئوبلاست ها ماده پروتئینی از جنس کلاژن Collagen را میسازند که به آن استئوئید Osteoid میگویند. سپس مواد معدنی بر روی استئوئید سوار شده و ماتریکس را میسازد. استئوبلاست ها همچنین هورمون هایی از خود ترشح میکنند که از طریق آنها میتوانند با سلول های دیگر و با بافت های دیگر بدن ارتباط برقرار کنند و بر روی آنها تاثیر بگذارند
استئوکلاست ها Osteoclast : استئوکلاست ها سلول ها چند هسته ای هستند که مسئول جذب استخوان هستند. اینها سلول های استخوان خوار هستند. این سلول ها ماتریکس را جذب میکنند. سپس استخوان جدید به توسط استئوبلاست جایگزین میشود. استئوکلاست ها مانند رفتگر هایی هستند که مرتبا قسمت های معیوب از ماتریکس را برداشت میکنند تا قسمت هایی نو و سالم جایگزین آن شود
 استئوسیت ها Osteocyte : استئوسیت های از استئوبلاست ها درست میشوند. این سلول ها مسئول حفظ و نگهداری بافت استخوانی هستند

 

2027_orig

2028_orig

 

طرز قرار گرفتن و ساختمان ماده بین استخوانی نظم خاصی داشته بطوریکه املاح معدنی آن به شکل تیغه های مدور متحد المرکزی در کنار هم قرار دارند. به این تیغه ها لاملا Lamella میگویند. در مرکز این دوایر متحد المرکز تیغه ای شکل، کانال توخالی وجود دارد که حاوی عروق و اعصاب است. به این کانال یا مجراT کانال هاورس Haversian canal میگویند. یک مجرای هاورس و ۶-۵ تیغه استخوانی دایره ای که دور آنرا گرفته اند یک ساختمان ظریف را درست میکند که به آن سیستم هاورسی Haversian system میگویند.

عروقی که در کانال هاورس سیر میکنند وظیفه تغذیه سلول های استخوانی یا استئوسیت ها را به عهده دارند. هر سلول استخوانی در یک محفظه کوچک به نام لاکونا Lacuna قرار دارد. لاکونا ها از طریق مجاری باریکی به کانال هاورسی متصل هستند و از آن طریق اکسیژن و مواد غذایی را به استئوسیت ها میرسانند. فاصله لاکوناها تا کانال هاورس از یک دهم میلیمتر کمتر است.

بافت استخوانی بدن از لحاظ آرایش قرار گرفتن تیغه های استخوانی و تراکم استخوانی به دو دسته تقسیم میشوند استخوان های کورتیکال Cortical boneاستخوان کورتیکال لایه بیرونی استخوان های بدن را درست میکنند. این لایه ظاهر سفید و صاف و یکدست و محکمی به استخوان میدهد. استخوان کورتیکال یا سخت Compact bone تخلخل کمی دارد. میزان این تخلخل در حد ۳۰-۵ درصد است. حدود ۸۰ درصد کل وزن اسکلت بدن را استخوان های کورتیکال تشکیل میدهند. در این استخوان ها

2029_orig

سیستم های هاورسی بصورت متراکم و فشرده ای در کنار یکدیگر قرار میگیرند. این استخوان ها بسیار سخت و محکم هستند و در تصویر رادیولوژی به رنگ سفیدتری دیده میشوند.

4499_orig

استخوان اسفنجی

 

به آنها استخوان های ترابکولار Trabecular bone هم میگویند.  قسمت داخلی استخوان ها از جنس بافت استخوان اسفنجی یا کنسلوس است. استخوان کنسلوس بسیار متخلخل است.  در این استخوان ها سیستم هاورسی وجود ندارد. شکل میکروسکوپی استخوان اسفنجی بصورت تیغه هایی است که بصورت سه بعدی در کنار هم قرار گرفته و در فضای داخلی بین این تیغه ها بافت چربی و مغز استخوان و عروق خونی قرار میگیرند. وظیفه اصلی مغز استخوان تولید سلول های خونی است. استخوان اسفنجی به خاطر همین فضاهای خالی، تراکم کمتری داشته و مانند اسفنج متخلخل است. درجه تخلخل آن حدود ۹۰-۳۰ درصد میباشد. در این استخوان ها مقدار و جهت قرار گرفتن تیغه ها بسته به نیروهایی است که به استخوان وارد میشود. هرچه استخوان تحت تاثیر نیروهای بیشتری باشد تراکم این تیغه ها بیشتر و تیغه ها قویترند. جهت قرار گرفتن تیغه ها هم در جهت و امتداد نیروهایی است که به استخوان وارد میشوند.

سلول های سازنده استخوان این تیغه ها را در جهاتی میسازند و هم راستا قرار میدهند که استخوان با وجود داشتن کمترین وزن بیشترین مقاومت را برای تحمل نیروهای وارده به آن داشته باشد.
رشد و تغذیه استخوان چگونه است؟
استخوان یک بافت زنده بوده و حاوی سلول میباسد. این سلول ها برای زنده بودن نیاز به تغذیه و مصرف انرژی دارند. عروق خونی که در کانال های هاورسی هستند اکسیژن و مواد غذایی را به سلول های تشکیل دهنده استخوان یا استئوسیت ها میرسانند. این عروق خونی کلا از چهار مسیر وارد استخوان میشوند.
  • عروق دیافیزی : این عروق از طریق یک یا چند سوراخ در روی تنه استخوان وارد آن شده و در داخل استخوان به بالا و پایین می روند و در تمام طول استخوان پخش و پراکنده میشوند. این رگ ها در انتهاهای استخوان با عروق متافیزی و اپی فیزی متصل میشوند.

 

  • عروق متافیزی و دیافیزی : این عروق از ناحیه متافیز و اپی فیز به درون استخوان راه پیدا میکنند.

 

  • عروق پریوستی : پریوست Periosteum پرده قابل انعطافی است که روی استخوان را پوشانده است. این پرده رگ های خونی زیادی دارد. تعدادی از این رگ های خونی از پریوست به داخل تنه استخوان نفوذ میکنند.

عروق عضلات : در محلی که عضلات به استخوان ها میچسبند رگ های داخل عضلات به داخل استخوان نفوذ میکنند.

2030_orig

رشد استخوان چگونه است رشد طولی استخوان به وسیله صفحات رشد تامین میشود. این صفحات در دو انتهای استخوان های بلند و نزدیک به سطح مفصلی قرار دارند. فعالیت صفحات رشد تا زمان پایان بلوغ ادامه یافته و در آن زمان متوقف میشود. بعد از آن طول استخوان ها اضافه نشده و قد فرد ثابت باقی میماند. رشد عرضی استخوان یا به زبان دیگر قطور شدن استخوان ها بر اثر فعالیت ضریع یا پریوست صورت میگیرد. فعالیت پریوست حتی پس از بلوغ هم ادامه میابد.
رشد طولی استخوان ها در افراد مختلف متفاوت بوده و به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از

  • تفاوت های ژنتیکی و نژادی

 

  • تغذیه و تاثیر عوامل محیطی

 

  • هورمون هایی که از غدد داخلی ترشح میشوند

 

  • بیماری های مزمن که رشد استخوان را کند میکنند

 

استخوان ها به چه شکل هایی دیده میشوند و چه قسمت هایی دارند ؟

در بدن انسان تعداد زیادی استخوان و به اشکال گوناگون وجود دارند. شکل هر استخوان ارتباط مستقیمی با کاری دارد که انجام میدهد. کلاً چهار شکل متفاوت استخوان در بدن وجود دارد

  • استخوان های دراز : مانند استخوان های ران، درشت نی، نازک نی، بازو، زند زیرین، زند زبرین، استخوان های کف دست و پا
  • استخوان های کوتاه : مانند استخوان های مچ دست و پا .
  • استخوان های پهن : مانند استخوان های کتف، لگن، جناغ و جمجمه.
  • استخوان های نامنظم : مانند استخوان های خاجی، مهره و فک .

استخوان های کوتاه، پهن و نامنظم عمدتا از جنس استخوان های اسفنجی هستند که لایه ای نازک از استخوان کورتیکال بر روی آنها کشیده شده است.

استخوان های دراز از قسمت های متفاوتی مانند اپی فیز، متافیز، دیافیز، صفحه رشد، کانال مدولری و پریوست تشکیل شده است

2031_orig

اپی فیزدو انتهای استخوان های بلند را اپی فیز مینامند. وقتی اپی فیز های دو استخوان مجاور در کنار یکدیگر قرار میگیرند مفصل را تشکیل میدهند. بر روی سطح اپی فیز در مفصل، لایه ای از غضروف هیالن قرار گرفته که موجب تسهیل حرکت استخوان ها بر روی هم در محل مفصل میشود.میتوان گفت اپی فیز قسمتی از استخوان است که در بین سطح مفصلی و صفحه رشد قرار گرفته است. جنس اپی فیز از استخوان اسفنجی است و تیغه های استخوانی آن در امتداد نیروهایی که به استخوان وارد میشوند مرتب شده اند. بین اپی فیز و متافیز صفحه رشد قرار گرفته است.
دیافیزبه دیافیز تنه استخوان هم میگویند. این قسمت در واقع قسمت وسطی و میانی یک استخوان بلند است. جنس دیافیز از استخوان متراکم کورتیکال است و وسط آن تو خالی است و در واقع به شکل یک لوله است. این فضای خالی را کانال یا حفره مدولری استخوان Medullary canal میگویند. این شکل خاص لوله ای به استخوان اجازه میدهد تا در حین استحکام، سبک هم باشد.
متافیزمتافیز قسمتی از استخوان است که مابین اپی فیز و دیافیز است. بین متافیز و اپی فیز صفحه رشد قرار گرفته است. متافیز از جنس استخوان اسفنجی بوده و ضعیف ترین قسمت استخوان است.
صفحه رشدصفجه رشد صفحه ای غضروفی مابین اپی فیز و متافیز است و موجب رشد طولی استخوان میشود.
حفره میانی یا کانال مدولری استخوان Medullary canalکانال مدولری حفره ایست که در درون قسمت دیافیزی استخوان بلند است و حاوی مغز استخوان است. مغز استخوان خون سازی میکند. سطح داخلی این حفره را پرده ای بنام اندوست Endosteum میپوشاند که حاوی سلول های استئوبلاست است. این سلول ها در موقع شکستگی استخوان فعال شده و استخوان جدید میسازند.
پریوست Periosteumپریوست پرده ای است که بر روی سطح خارجی استخوان قرار گرفته است. این پرده پر از عروق خونی و اعصاب است. این پرده بر روی غضروف قرار ندارد. اتصال پریوست به استخوان در قسمت های مختلف استخوان متفاوت است. در بعضی نقاط این اتصال محکم و در بعضی مناطق اتصال شل و ضعیف است. پریوست در بچه ها کلفت تر از بالغین بوده و اتصالت ضعیف تری با استخوان دارد.چون قدرت ارتجاعی پریوست زیاد است در بسیاری اوقات که استخوان دچار شکستگی میشود پریوست پاره نشده و میتواند مانع از جابجا شدن زیاد قطعات شکسته شده شود. پریوست حاوی سلول های استئوبلاست است و بعد از شکستگی به جوش خوردن استخوان کمک زیادی میکند.

 

پاسخ دهید