作者：梁碧玲
出版社：人民卫生出版社
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骨与关节疾病影像诊断学(第2版)试读：
版权页
图书在版编目（CIP）数据骨与关节疾病影像诊断学/梁碧玲主编.—2版.—北京:人民卫生出版社,2016
ISBN 978-7-117-23038-4
Ⅰ.①骨… Ⅱ.①梁… Ⅲ.①关节疾病-影像诊断 Ⅳ.①R684.04
中国版本图书馆CIP数据核字（2016）第185002号人卫智网 www.ipmph.com 医学教育、学术、考试、健康，购书智慧智能综合服务平台人卫官网 www.pmph.com 人卫官方资讯发布平台版权所有，侵权必究！骨与关节疾病影像诊断学第2版主 编：梁碧玲出版发行：人民卫生出版社有限公司 人民卫生电子音像出版社有限公司地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号邮 编：100021E - mail：ipmph@pmph.com制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司制作时间：2019年8月版 本 号：V1.0格 式：mobi标准书号：ISBN 978-7-117-23038-4策划编辑：郝钜为责任编辑：孙雪冰打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ@pmph.com注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。
主编简介
梁碧玲 中山大学孙逸仙纪念医院放射科教授、主任医师、博士研究生导师,中山大学影像系副主任,曾任中山大学孙逸仙纪念医院放射科主任,中国放射医师协会副会长、中华放射学会骨组副组长、中国影像技术研究会副会长、广东省放射医师协会会长、广东省放射学会副主任委员、卫生部（现国家卫生计生委）全国医学继续教育委员会委员。长期坚持放射科临床诊断一线工作,在临床实践中积累了丰富的临床影像诊断经验。2013年获中山大学授予“中山大学名医”荣誉称号。
多年来一直致力于放射诊断、医学院本科及研究生教学和科研工作,擅长骨关节软组织疾病的影像诊断,并对人体各系统肿瘤性病变的影像诊断、特别是MR诊断造诣尤深,在外周神经损伤和肿瘤靶向纳米载体MRI示踪的研究处于国内领先水平。1990年后主要致力于磁共振成像临床综合应用方面的系列研究,并取得一系列优异成果。多年来发表论文100余篇,主编或参与编写有关专著11本,并担任全国医学院校统编教材主编。连续15年主持国家级继续教育项目,主持过国家自然科学基金、卫生部、省卫生厅等多项科研课题。获得广东省政府、广东省卫生厅、国家教育委员会及广州市科委多项科技进步奖,2009年获专利一项。第2版 前言
自本书第1版出版以来,眨眼间十年过去了。在这期间,医学科学,特别是分子生物学、影像学、病理学和生物医学工程技术的飞速发展,人们对疾病的认识不断提高,循证医学的证据促进了一些疾病的概念及诊断标准更新,一些疾病的分类也不断进行更新。
处于这奔腾的时代,国家的基本医疗卫生制度让广大人民享有了基本医疗保障;借助计算机数字化技术的发展,影像技术不断开发应用,海量的信息,个性化医疗的需求,让广大医务人员在倍感压力的同时又为我们提供了探索人类健康事业的巨大发展空间。从影像形态学诊断到形态与功能的多模态诊断的发展,让影像学诊断逐步成为疾病诊断的“金标准”,成为影像学医生们的努力方向。本书的第1版面世以来,得到了广大影像诊断同行们的关注与好评,也表达了他们迫切学习和掌握新概念新进展并应用于临床工作的需求。基于医学科学的迅猛发展和良好的愿望,我们进行了本书第二版的修订工作。
在第二版的修订工作中,首先是对概念更新和诊断新共识较多的病种进行修订,如第十九章风湿类关节疾病,根据2009年、2010年国际风湿病联盟关于类风湿关节炎和血清学阴性脊柱关节病诊断标准的新共识对该章进行了较大修订;对第十二章和第二十二章骨与软组织肿瘤的影像诊断,根据2013年WHO软组织与骨肿瘤分类的第四版进行了知识更新;第十五章血液系统疾病骨关节改变,得益于分子生物学的发展,知识点的增加较多;由于近年骨科手术术式和人工假体的发展,对第二十三章关于人工关节置换的术前和术后影像学评估和观察要点进行了较多的修订。对于一些临床上逐渐成为常见病的骨病进行了部分更新,如第十三、十四章内分泌与代谢性骨关节病和营养障碍骨病,更新了部分内容,更强调早期诊断的重要性;针对国内人口流动性大和物流频繁的情况,在第十一章骨关节感染性疾病中,强调了低毒感染的征象,增加了布氏杆菌关节炎和骨棘球蚴病。
在长达一年的修订过程中,得到了国内著名的骨肌系统影像诊断专家孟悛非教授、屈辉教授、刘斯润教授、李绍林教授的支持和亲力亲为修订有关章节;新疆医科大学刘文亚教授撰写了布氏杆菌关节炎和骨棘球蚴病相关章节,为本书增加了新内容;我院骨科沈慧勇教授、黄东生教授和丁悦教授修订了正常骨关节形态学和骨科手术后检查与随访修改章节,从他们丰富的骨科临床实践工作中对影像学的观察要点和结合骨科技术新进展进行了详细的修订。我科的同事们十分支持并参与了本书的修订工作,特别是沈君教授和陈建宇教授,贡献了大量的时间和精力。刘琴笑技师和叶美妮秘书为本书的资料整理和编辑做了大量工作。人民卫生出版社的郝巨为老师对本次修订工作给予了很多具体的指导。正是本书各位编者深厚的学术造诣和辛勤笔耕,通力合作,才令修订工作按时完成,奉献给读者们一本适用于骨关节肌肉系统疾病影像诊断的深入学习和反映该领域新进展的专业书籍。在此,我对他们致以衷心的感谢。
时光荏苒,我在我的母校中山大学孙逸仙纪念医院从医从教工作已经40载了,一代伟人孙中山亲笔书写的校训“博学、审问、慎思、明辨、笃行”,老师和前辈们为我们树立了精益求精地为人民健康服务的榜样,鼓励我不断求知上进,兢兢业业。我对母校充满感激之情。
本书修订的初衷是反映骨关节肌肉系统疾病影像诊断的国内外现状与新概念、新进展,在信息科学如此发达的当下,由于我的水平和精力所限,本书的错漏之处敬请同道们和读者们不吝赐教和斧正。梁碧玲2016年6月广州
第一章 骨关节的发生和生长第一节 骨骼系统的发生
骨骼系统除起源于中胚层体节的腹内侧生骨节（图1-1-1）外,还可来源于原位间充质。人胚第4周末,生骨节细胞分化为形态多样、散在分布的疏松组织,称为间充质或胚胎性结缔组织。间充质细胞为多能性的,在一定区域的微环境和不同分化信号的作用下,可以分化为成纤维细胞、成软骨细胞或成骨细胞等。人体骨骼的形成可归纳为两类:大多数骨骼的发生是先出现间充质细胞的增殖、聚集和分化,形成透明软骨雏形,然后经过软骨内成骨的方式,软骨被骨组织取代;另有部分骨骼的形成通过膜内成骨的方式,骨组织直接发生于间充质内。无论哪一种方式,骨的发生和形成过程中,均有骨组织的形成和骨组织的吸收两种过程,以适应人体的生长和发育的需要。骨骼系统的发生开始于胚胎早期（第4～5周）,至出生后20～25岁最后完成,此后仍不断地更新和改建。图1-1-1 人胚第4周末横切面示意图（示生骨节的发生）一、软骨的组织发生、生长、营养、老化和再生（一）软骨的组织发生
软骨起源于间充质细胞。在软骨或骨形成的部位先形成前软骨（precartilage）,首先出现引导细胞分化的信号,perlecan基因表达,间充质细胞增殖密集,细胞的突起缩回,细胞体变圆,此即为成软骨细胞（chondroblast）。perlecan对软骨发生是必要的,若perlecan基因不表达将发生畸形,出现不对称脊椎骨性小肢体为特征的常染色体隐性侏儒症。不久细胞分泌基质,基质中含有perlecan（一种大分子硫酸肝素蛋白多糖）、Ⅱ型胶原原纤维（type Ⅱ collagenous fibrils）、Ⅳ型胶原及软骨蛋白多糖的核心蛋白。随着基质的增加,细胞间距增大,细胞被孤立分隔,并包埋于基质的陷窝内,并进一步分化成为成熟的软骨细胞（chondrocyte）。软骨细胞产生更多的蛋白多糖,其中含强嗜碱性的硫酸软骨素。由于硫酸软骨素浓度高,胶原原纤维少,构成细胞周围染色呈强嗜碱性,此即软骨囊（cartilage capsule）。囊内的软骨细胞能进一步分裂增殖,形成同源软骨细胞群（isogenous group）,因此形成典型的透明软骨（hyaline cartilage）（图1-1-2）。透明软骨见于骨架外的鼻软骨、喉软骨、气管与支气管树,骨架内的肋软骨和关节软骨,以及胚胎时期形成的骨骼软骨雏形（cartilage model）。纤维软骨（fibrous cartilage）（图1-1-3）胶原纤维排列密集,胶原纤维束之间有单独、成对或成行排列的软骨细胞;见于椎间盘、纤维环、关节盘和半月板的一部分,也见于股骨头韧带、耻骨联合以及某些肌腱和韧带附着于骨的部位;其发生是通过前软骨或透明软骨化生形成,也可以由纤维性组织化生（metaplasia）形成;椎间盘是前软骨化生而成,从透明软骨化生成纤维软骨见于暂时性下颌关节、肩锁关节以及老化的肋软骨,而由纤维性组织化生出现在膝关节半月板、喙突锁骨关节以及老化或异常的韧带及其附着处。弹性软骨（elastic cartilage）（图1-1-4）纤维成分以弹性纤维为主,胶原原纤维较少,软骨细胞呈球形,单个或同源细胞群方式分布,以2～4个细胞的同源细胞群为主;弹性软骨见于耳廓、外耳道、咽鼓管、会厌以及喉的小角软骨、楔状软骨和杓状软骨的尖端;将要形成弹性软骨的部位,间充质先分化为原始结缔组织,初期的基质中会先出现呈网状的前弹性纤维（preelastic fibers）,后来才变成弹性纤维。图1-1-2 透明软骨光镜图像（HE染色×400）1.软骨膜;2.软骨囊;3.同源软骨细胞群图1-1-3 纤维软骨光镜图像（HE染色×200）1.平行排列的胶原纤维束;2.成行排列的软骨细胞图1-1-4 弹性软骨光镜图像（Orcein染色×200）示软骨细胞周围呈紫红色交错分布的弹性纤维
发生软骨组织区域周围的间充质细胞保持分散,产生胶原纤维为主,并形成毛细血管网,此处将分化为双层软骨膜（perichondrium）。软骨膜内层含有可分化成软骨细胞的骨原细胞（osteoprogenitor cells）,它们多数处于静止状态,终生保持分化为软骨细胞的潜能;软骨膜外层细胞转变为成纤维细胞,分泌胶原基质。（二）软骨组织的生长图1-1-5 人胎指骨骺软骨板光镜图像（HE染色×200）1.软骨内软骨细胞间质性生长;2.软骨膜下附加性生长
软骨通常以两种方式继续生长（图1-1-5）:①间质性生长（interstitial growth）,又称软骨内生长,幼稚的软骨,软骨细胞不断分裂,分裂后的细胞暂居在同一个陷窝内,不久被薄层基质分隔开,基质逐渐变厚,进一步分隔细胞。细胞不断分裂形成同源细胞群;使软骨不断生长。②附加性生长（appositional growth）,又称软骨膜下生长,发生在软骨表面与软骨膜之间,软骨膜内层的成软骨细胞分泌基质,包围细胞自身,形成浅表的软骨基质。这种过程不断进行,软骨表面不断增添新生软骨组织。附加生长主要发生在未成熟的软骨,但骨骺部的间质性生长持续时间较长。
软骨基于功能和发育的不同,可分为两型,过渡型软骨和永久型软骨。前者的软骨细胞经历细胞肥大和基质的钙化,最终退化消失,被骨组织取代。这种软骨见于胚胎性软骨或生长板（growth plate）。成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）信号在软骨成熟和骨骼发生中起关键作用。相反,永久型软骨没有进一步分化,不会变肥大,终生存在于特殊部位,如关节软骨和气管的软骨环。（三）软骨组织的营养
软骨组织没有血管,然而其所需的营养物质和代谢产物通过软骨基质以浓度梯度扩散,但扩散范围仅限于几厘米,多数软骨细胞远离分布在软骨膜的营养血管。如果软骨细胞远离营养血管超过这个范围,其周围的软骨基质将出现钙化,软骨细胞的代谢减退,并趋于死亡。因此,在大体积的软骨组织内,血管存在于软骨通道（cartilage canal）内。胚胎时期的软骨通道,见于长骨软骨雏形的骺端、小骨和不规则骨的软骨雏形中（图1-1-6）。通道内的血管周围为富含成纤维细胞和巨噬细胞的疏松结缔组织。软骨通道除有营养作用外,还参与长骨雏形骺端次级骨化中心的形成。出生后出现的软骨通道与骨形成的开始无明确的联系,它在各种骨骼内的出现都有其独特的时间性。下颌髁软骨（mandibular condylar cartilage）的软骨通道在生后第2年形成,同年内通道消失;喉软骨和鼻软骨内的软骨通道于胎儿第7个月开始形成,直至老年仍保留;肋软骨的软骨通道于1岁时出现,至10岁时延伸到骨干中心。长期保存的软骨通道,于20岁后可出现骨髓,并保留至60岁;在发生意外性萎缩时,软骨通道的腔隙内出现黏液样物质。呼吸系统的软骨也可见软骨通道。在老年动物气管软骨的软骨通道内出现骨髓,其周围形成骨组织（图1-1-7）。图1-1-6 人胎指骨骺端软骨光镜图像示软骨通道,可见其中有血管及血管周围疏松结缔组织图1-1-7 老年动物气管软骨光镜图像（HE染色×200）1.软骨内的软骨通道有骨髓组织;2.其周围为骨组织（四）软骨组织的老化和再生
软骨的生长需要充分的营养与激素的作用,一旦缺乏时,软骨细胞则产生基质小泡,进一步细胞周围的基质发生钙化。如在滑膜关节的关节软骨,为永久性透明软骨,表面没有软骨膜,从关节软骨表面至骨骺的厚度为1～7mm,根据软骨细胞的不同形态,由表至里可分为4区（图1-1-8）:Ⅰ区,软骨细胞小而扁平,与表面平行,胶原原纤维呈切线分布;Ⅱ区软骨细胞较大,圆形,单个或同原群分布,胶原原纤维呈斜行排列;Ⅲ区软骨细胞大而圆,常排列成垂直柱形,其间的胶原原纤维呈放射状;Ⅳ区为钙化区,软骨细胞大,呈现进一步退化的现象,软骨基质以钙沉积为主,与软骨下的骨板层相连;Ⅲ区非钙化区和Ⅳ区钙化区之间,有较明显的界面,形成脊或沟状互相嵌合,形似海边潮水浸渍,故称潮标（tide mark）（图1-1-8、图1-1-9）。由于胶原的更新率降低,软骨基质不断钙化,随着年龄的增长,该界面也不断发展而增宽,软骨基质不断地被骨质取代,使关节软骨逐渐变薄。图1-1-8 关节软骨光镜图像（HE染色×200）（A）及关节软骨组织示意图（B）图1-1-9 老化的关节软骨光镜图像（HE染色×200）示关节软骨变薄
老化的关节软骨钙化层的微小断裂,及其延伸至软骨下的骨板发生损伤,可以引起软骨-骨连接处的组织重建。透明软骨受损后再生较差,软骨受损处,肉芽组织增生填充,以后成为纤维组织。该组织内的细胞偶尔可变为成软骨细胞,但新形成的软骨基质不与原来的软骨组织融为一体。只有下颌髁软骨的愈合能力很强,现已用于修复实验性关节缺陷。二、骨的组织发生（一）骨组织发生的基本过程
骨组织发生的过程,包括骨组织形成和骨组织吸收两个方面的变化。两者在骨组织发生过程中是同时存在的,且不仅限于胚胎时期,在成人骨组织仍然存在,新的骨组织一方面在形成的同时,伴随着旧的骨组织不断地被吸收和改建,以适应身体发育和变化的需要。
1.骨组织的形成
在胚胎早期,要形成骨的部位,间充质细胞首先转化为骨原细胞（osteoprogenitor cells）,然后分化为成骨细胞（osteoblast）,再由成骨细胞进一步转变为骨细胞（图1-1-10）。当骨膜形成以后,骨细胞由骨膜内层的骨原细胞逐步分化形成。
骨原细胞是一种多能干细胞,胞体扁平有细小突起,胞核卵圆形,胞质呈弱嗜碱性,具有很强的分裂增殖能力。当骨原细胞定向分化为成骨细胞时,则失去分裂增殖能力。成骨细胞胞体大,有细小突起的卵圆形或矮柱状,胞核大而圆,位于细胞一侧,核仁明显,胞质丰富呈强嗜碱性,能分泌类骨质（osteoid）,内含Ⅰ型胶原（蛋白）纤维,凝胶状基质中含中性和弱酸性糖胺聚糖（glycosaminoglycans）,以及多种蛋白多糖,如骨钙蛋白（osteocalcin）、骨粘连蛋白（osteonectin）、骨桥蛋白（osteopontin）和纤维调节蛋白（fibromodulin）,是一种硫酸角质蛋白多糖（a keratan-sulfate proteoglycan）,后三者主要参与细胞与骨基质的黏合,也调节骨质的钙化,骨钙蛋白参与骨的钙化并调节骨质的吸收。成骨细胞还以出芽方式产生基质小泡,基质小泡为直径0.1～0.2μm的圆形膜包小体,膜上含碱性磷酸酶、焦磷酸酶、ATP酶,泡内含酸性磷脂和钙结合蛋白,在膜的内表面常附有小的骨盐结晶。基质小泡提供的酶和微环境,可使钙和磷酸根的浓度达到足以形成晶体。在小泡膜的内表面首先形成结晶,后扩展到基质小泡外。成骨细胞还产生另外的酶,能选择性地去除非胶原性结合蛋白,说明体内钙化进程是受调控的。在胚胎时期,甲状腺发生和分化较早,分泌甲状腺素和降钙素,前者使骨化按正常时间出现,后者能激活成骨细胞,促进其线粒体摄取钙和降低细胞外基质中的游离钙,有利于进一步钙化。图1-1-10 骨组织的发生示意图A.间充质细胞转化为骨原细胞;B.骨原细胞分化为成骨细胞,并分泌类骨质;C.类骨质钙化,骨组织形成;D.一面骨组织形成,另一面骨组织吸收
2.骨组织的吸收
在骨发生和生长过程中,骨组织形成同时,有骨组织的吸收。参与骨组织吸收的细胞是破骨细胞。破骨细胞是多核巨细胞,直径可达100μm,含2～50个细胞核,胞质呈泡沫状,弱嗜碱性或嗜酸性;常见于骨组织表面的吸收陷窝处。面向骨质表面有许多皱褶缘,在此区释放蛋白酶、碳酸酐酶、枸橼酸和乳酸等,在酶和酸的作用下磷灰石结晶被溶解,基质蛋白被降解,同时还可产生氧自由基增强溶骨作用。在皱褶缘周围的细胞质稍隆起,其中无细胞器,只有微丝、微管及无定性基质,称为亮区,此区有吸附骨质的作用,使局部溶骨物质不扩散,有利于形成溶骨的微环境。目前认为破骨细胞是由多个单核细胞融合而成。当骨组织吸收过程完成时,这个合体细胞可相互分离成单个核细胞。
破骨细胞的溶骨作用受多种因素影响。激活其溶骨作用的有成骨2+细胞、巨噬细胞和淋巴细胞产生的因子。破骨细胞内Ca含量升高2+可抑制其功能活性,而细胞内Ca下降增强其功能活性。甲状旁腺激素和降钙素对破骨细胞有相反的调节作用。（二）骨组织发生的基本方式
骨的种类不同,骨组织发生的方式也不同,主要的方式有两种:从胚胎性结缔组织膜直接骨化形成骨组织,称为膜内成骨;先从间充质形成软骨雏形,在软骨的基础上再骨化形成骨组织,称为软骨内成骨。
1.膜内成骨（intramembranous ossification）
以颅顶骨为例,是由间充质先形成胚胎性结缔组织膜,然后在此膜内直接骨化。将要形成骨的部位,血管增生,间充质细胞增殖密集成膜状。其中某处的间充质细胞分化为骨原细胞,围绕血管的骨原细胞增生密集,并分化为成骨细胞群;成骨细胞分泌骨质的有机成分（类骨质）,并被包围其中;类骨质钙化成为骨质,即形成最早的骨组织,该部位称为初级骨化中心（primary ossification center,亦称为原发骨化中心）。以此骨化中心继续向四周扩展（见图1-1-10）。最初的骨组织是呈针状的初级骨小梁,后继续生长形成网状结构,构成初级骨松质。其外的间充质分化为骨膜。以顶骨为例,初级骨松质外面和内面的间充质,分别分化为骨外膜和骨内膜。初级骨松质不断地被破骨细胞溶解吸收,又被成骨细胞不断地改建,其内、外表面以膜下成骨的方式而形成骨密质,分别称为内板和外板,其间的骨松质构成板障。顶骨外表面以骨组织形成为主,内表面以骨组织吸收为主,使顶骨曲度逐渐变小,颅腔增大,与脑的发育相适应。
2.软骨内成骨（endochondral ossification）
间充质细胞增殖密集,分化成为杆状或不规则的透明软骨雏形,在该软骨内发生骨组织,并逐渐取代软骨组织（图1-1-11）。图1-1-11 软骨内成骨示意图
以长骨发生为例,长骨的软骨雏形中段的软骨膜下方,发生以膜内成骨的方式生成骨组织,又称软骨周骨化;在骨干段周围所形成的这一薄层骨组织,称为骨领（periosteal collar）。初时为薄壁的骨管,后逐渐增厚,并向两骨骺端延伸。原先的软骨膜成为骨外膜。同时,软骨雏形中央部位的软骨细胞受到FGF停止增殖信号的调节,软骨细胞变肥大,细胞质呈空泡状,糖原聚积,产生基质小泡。软骨基质钙化,后软骨细胞因缺乏营养而退化解体,产生大小不一的腔隙。残留的软骨基质之间的陷窝互相融合为初级腔隙。该区为软骨内首先形成骨的区域,称为初级骨化中心。
骨外膜深层的毛细血管、骨原细胞和破骨细胞构成生骨芽（osteogenic buds）,穿越骨领进入初级腔隙。破骨细胞溶解钙化的软骨基质,使腔隙融合成大而不规则的相互连通的次级腔隙。腔隙内充满胚胎骨髓组织,其中有血管、间充质、成骨细胞、破骨细胞、造血组织和骨髓基质细胞等。成骨细胞依附在残留的钙化软骨基质的表面,细胞相互连接并分泌类骨质,后钙化成骨质。骨质初时呈针状或片状,后连成条索状,其中心为钙化软骨基质,表面为骨组织（初级骨组织）,即为初级骨小梁。破骨细胞破坏早期形成的骨小梁,即形成初级骨髓腔。初级骨小梁很快被改建,被较成熟的骨小梁取代。上述变化过程从骨干段中央向两骺端延伸,长骨的两骺端保留软骨性的骺部。在纵切面可见到骺软骨和干段之间,呈现明显的分区现象,该区称为骺（软骨）板或生长板（epiphyseal growth plate）。
干、骺之间的骺板是长骨迅速生长的组织区。通过软骨细胞纵向的间质性生长,使长骨向两骺端生长;骺端软骨通过周围的软骨膜环附加性生长,使骺软骨扩展（图1-1-12）。
骺部和生长板可区分为软骨静止区、软骨增生区、软骨肥大区、软骨钙化区和成骨区（图1-1-12、图1-1-13）。软骨静止区的软骨细胞小,分散分布。向着骨干部的一侧细胞逐渐增大,软骨细胞呈盘状或楔形,紧密纵向排列,形成细胞柱,细胞柱之间有较多的软骨基质,此区为软骨增生区。接着软骨细胞变肥大,细胞质糖原聚集呈空泡状,即为软骨肥大区。软骨细胞进而死亡解体,细胞柱之间的软骨基质内磷灰石结晶沉积,成为软骨钙化区。由于软骨细胞死亡消失,残留的钙化软骨基质之间形成隧道,其中可见从邻近初级骨髓腔进入的血管、成骨细胞、破骨细胞等,在残留软骨基质周围有成骨细胞和类骨质,骨盐沉积后,骨细胞包埋于其中,即为成骨区。图1-1-12 骺板结构模式图图1-1-13 人胎指骨骺板组织结构的光镜图像（HE染色×200）1.软骨静止区;2.软骨增生区;3.软骨肥大区;4.软骨钙化区;5.成骨区
新形成的骨组织不断被溶解和改建,骨干骨髓腔侧的骨组织被吸收,同时骨干外侧骨膜下成骨又不断发生并向骺部推进,因而使骨干增长增粗,骨髓腔呈横向和纵向扩大。
长骨的生长可延续数月或数年。出生前后骺软骨出现一个或几个次级骨化中心（secondary ossification centers,亦称为继发骨化中心）。指（趾）骨的远端骺部及掌骨近端骺部无次级骨化中心,但有很精细的软骨通道。次级骨化中心出现时,先出现大的同源细胞群,接着软骨基质钙化,然后出现生骨芽,与生长板一样在残留的钙化软骨基质表面形成骨组织。随着骨骺的增大,软骨的周边形成放射形的软骨细胞增生区,从表面到深层为软骨细胞柱生长区、软骨细胞肥大区、软骨基质钙化区和成骨区。早期骨骺表面虽然围以生长软骨,但近干骺端侧的生长板很快成为增生活跃区,细胞柱迅速扩大,直接面向干骺板;其他部位的细胞柱则朝向骺部成骨区（见图1-1-11）。
各种长骨的次级骨化中心出现时间不同,软骨停止生长的时间也不同,随着生长板逐渐消失,干骺骨与骺部骨也逐渐融合,因此融合的时间也不同。骺部和干骺部的骨化过程从生长板四周向中央逐渐靠拢,最后融合,骨的生长即告终止。融合的过程是生长板逐渐变薄;软骨细胞停止增生,细胞柱形成短而不规则的锥形细胞群,并出现片状的软骨基质钙化和吸收,血管性间充质穿过软骨基质吸收形成的隧道,干骺部血管和骺部血管连通,这些血管周围发生骨化过程,使骺部和干骺部的骨最终融合,即为X线片所见的骺线（epiphyseal line）。最后软骨在骺部表面保留形成关节软骨,由于与生长板的软骨细胞表达的基因不同,不发生骨化而形成典型的永久性软骨保持终生。（三）骨的继续生长和改建
儿童时期长骨的生长主要依靠膜性骨生长和软骨性骨生长。
膜性骨生长见于管状长骨骨干段,沿着骨干发生,从骨外膜内产生的骨组织,称为骨干段生长部（diaphysis）。同样,在干骺部的软骨板周围有环形软骨膜,其内也产生仅为一层细胞的骨组织,称为树皮骨（bone bark）,这种骨生长称为周围生长部（periphysis）。在短骨如脊柱的椎弓,和扁骨如顶骨中,相当于长骨干段的骨生长,其表面也以骨外膜下骨生长的方式生长。通常从骨外膜产生的骨组织称为皮质骨（cortex of bone）（图1-1-14）。图1-1-14 骨的生长示意图A.儿童骨生长部位;B.桡、尺骨的骨骺生长部;C.腕、跗骨的生长部
软骨性骨生长发生在骨的许多部位,实际上该部位的骨是由生长的软骨组织,后来由骨组织取代软骨的过程,这种软骨有两种:①传统所指的长骨体生长部（physis）,即位于骺部骨化中心（epiphyseal center,又称次级骨化中心）和干骺端（metaphyses）之间的软骨,这个软骨产生长骨体,逐渐形成干骺端骨（metaphyseal bone）,因此,此软骨通常称为干骺部软骨生长板（metaphyses cartilaginous growth plates）,是盘状的软骨,与骨干的增长有关;②末端生长部（acrophyses）位于所有骨骼的最末端部位,包括围绕骺端的生长部,以及在骨突（apophyses）、腕骨（carpo）和跗骨（tarso）、籽骨（sesamoid）和髌骨（patella）的生长部（图1-1-14）。在骨突和骨干之间也是盘状的生长部。上述生长部相当于长骨体生长部（骺生长板）一样,具有明显的连续性分层,即软骨静止区、软骨增生区、软骨肥大区、软骨钙化区和骨化区。末端骨生长板见于无骺部的小管状骨（non-epiphyseal end of small tubular bones）或指骨远端（图1-1-15）、骨突、腕骨与跗骨的中心、籽骨和髌骨,其末端的骨生长部不但使骨增大,且对骨的纵向生长也有作用。生后各种骨的软骨性骨生长的钙化区可在MRI见到,故称为暂时性钙化区（zone of provisional calcification,ZPC）（图1-1-16）。图1-1-15 人胎指骨远端的光镜图像（HE染色×200）示无骺部的较薄末端生长板（箭头所示）图1-1-16 X线片所见的暂时性钙化区和光镜下暂时性钙化区（箭头所示）
骨的不同部位生长速度的差异造成了骨外形的改变。如胫骨的生长,其骨干从圆管状变成三角形管状;同样干骺部缩腰状,是由于骨外膜侧的骨吸收,与内侧生长板扩大致软骨性骨生成扩大,两者速度的差异造成的。在骨生长时,其表层的骨吸收带和骨生成带之间的连接处,称为表面反转线,其位置相对固定,且有长时间伴存的现象。又如,顶骨在生长过程中不断增厚扩大,骨的曲度不断变小,这是由于骨边缘处的骨原细胞不断分裂增殖,并进行造骨,以骨外膜下造骨为主;而骨的内侧面以骨分解吸收为主;造骨和骨吸收不是任何时期都以同样速度进行。
胚胎中膜内成骨和软骨内成骨的早期,都有许多通连的血管腔隙,骨细胞不规则散在分布,无骨板,基质中的胶原纤维束构成不规则的网状结构,称为编织骨（woven bone）。编织骨也存在于成人快速改建的骨和骨折愈合过程中。在生长中的较大骨,呈放射状的血管间隙中也有编织骨,此血管间隙内形成同心圆的非板层骨或板层骨,使血管通道越来越狭窄,渐成初级骨单位（primary osteon）,又称初级哈弗系统（primary Haversian system）。初级骨单位形成之前没有骨组织的吸收,故在初级骨单位与其周围的编织骨之间没有黏合线;当初级骨单位生长停止,在骨外膜和骨内膜形成薄的不明显的环骨板。
在骨的生长中,次级骨单位逐渐取代初级骨单位和编织骨。在形成次级骨单位之前,初级骨单位和编织骨的血管通道先出现骨组织的吸收。首先由破骨细胞破坏骨质,形成圆柱形通道。约有9个破骨细胞一起活动形成“切割锥”,每天移动50μm。成骨细胞随之在该通道的2骨质吸收面上以同心圆方式形成环形骨质,每1mm约有成骨细胞4000个形成一个“封闭锥”。由于成骨细胞在骨质吸收的腔壁上形成环形骨板层,血管通道越来越狭窄。骨吸收和骨形成反向活动的部位,先形成高度钙化的嗜碱性黏合线（cement line）。次级骨单位的形成延续终生。编织骨、初级骨单位、环骨板和次级骨单位破坏吸收过程中,残余部分形成间骨板（interstitial lamella）,位于新的骨单位之间（图1-1-17）。
每个骨单位长约2mm,在1～3个月内完成吸收,形成新的骨单位也需同样的时间。松质骨也有类似次级骨单位的结构,称为骨结构单位,结构单位的厚度40～70μm,长约100μm。许多骨小梁在一侧的面积,比其另一侧的面积较大而不规则。骨小梁改建的发生,及其形态的变化受控于多种因素,一般认为与张力有关,当地心引力或其他机械力降低时,如长期卧床或空间引力为零的情况下,会出现骨吸收。同样持续受到压力时也可引起骨吸收。而持续受到张力可引起骨形成。图1-1-17 骨单位的发生,不同年龄的骨单位第二节 各种骨骼的发生和生长
骨骼系统的骨骼可归纳为三种:中轴骨骼、颅骨和四肢骨。以下分别叙述。一、中轴骨骼的发生
中轴骨骼包括脊柱、肋骨和胸骨;前两者均来自体节的生骨节,后者为局部间充质所形成。（一）脊柱的发生
脊索为胚胎早期的中轴,后由脊柱取代。脊柱主要由椎骨组成,所有椎骨均由体节的腹内侧生骨节分化而成。在人胚第4周,生骨节细胞向三个方向迁移:
1.生骨节细胞向内侧迁移,包绕脊索（notochord）,先形成软骨,最后骨化成椎体,被包绕的脊索退化消失。生骨节细胞迁移形成的各细胞团块之间有疏松的间充质,其内有节间动脉。每个生骨节迁移的细胞团尾侧部分排列致密,头侧部分较疏松。每个细胞团的尾侧致密部分与其下一个细胞团的头侧较疏松部分融合,形成前软骨椎体,含有节间动脉的节间组织也并入前软骨椎体。因此,两个前软骨椎体之间,即来自下一个细胞团头侧疏松的组织,将发育成椎间盘,其中的一段脊索变成髓核,其周围有环状纤维软骨包绕（图1-2-1）。
2.生骨节细胞向背侧迁移,包绕神经管形成椎骨的左、右椎弓,及以后的棘突和横突。
3.生骨节细胞向腹外侧迁移的细胞形成肋突（costal process）,由肋突发育成肋骨（图1-2-2）。
椎骨的发生方式属软骨内成骨。在人胚第6周时,椎体才从前软骨形成软骨。人胎第10周后,先后出现3个初级骨化中心:分别位于椎体中心和左、右椎弓。出生时,每个椎骨都由3个骨性部分组成,三者之间靠软骨连接（图1-2-3）。青春期开始不久,每个椎骨内出现5个次级骨化中心,分别位于棘突顶端、左和右横突尖端,以及椎体上下两表面各有一个环状骺（annular epiphyses）（图1-2-4）。到25岁左右,所有的次级骨化中心和椎骨其他部分相互合并,骨化完成。骶椎和尾骨的联合,在青春期至25岁之间发生。（二）肋骨的发生
人胚第6～8周,椎骨原基所形成的肋突,先分化为前软骨性肋骨,后形成软骨性肋骨。人胎第9周开始出现3个骨化中心,位于肋骨干、肋骨结节和肋骨头。所有肋骨的远端终生为肋软骨（图1-2-5）。发生之初椎骨与肋骨相连,当椎骨与肋骨形成之后,两者之间的直接连接变成滑液性关节连接。肋骨的腹侧端与胸骨连接。颈、腰、骶、尾的肋骨,在发生后不久即萎缩退化。但颈部部分肋骨与椎骨的横突合并,部分与椎体合并,形成颈椎的横突孔。腰部肋骨完全合并到腰椎横突。骶部肋骨与骶椎两旁的扁平骨融合为一体。尾骨的第一尾椎骨保留肋突的痕迹,其余都退化。图1-2-1 椎骨形成的示意图生骨节的迁移、椎骨体和椎间盘的形成图1-2-2 椎骨和肋骨发生的示意图5周为前软骨,6周出现软骨,10周出现初级骨化中心图1-2-3 出生时椎骨结构的示意图图1-2-4 青春期椎骨次级骨化中心的发生图1-2-5 肋骨与胸骨骨化过程的示意图（三）胸骨的发生
胸骨由原位的间充质细胞密集分化而成。人胚第6周时,先形成左、右两条纵行的间充质细胞带,称为胸骨带（sternal bands）或称胸骨原基（sternal primordium）。后从上而下彼此间在中线靠近融合。到第9周两条胸骨原基,全部愈合并分化为软骨,在上段约有6对肋软骨附于其上。胸骨原基头端出现一个细胞群,为前胸骨柄,以后骨化成为胸骨柄,并与两侧的锁骨形成关节连接。胸骨柄尾部演化为7～8个小段,称为胸骨段,以后成为胸骨体和胸骨剑突。胸骨体与肋骨形成关节连接。胎儿第5个月开始,每个胸骨段各出现一个骨化中心,但胸骨剑突3岁才出现骨化中心,完成骨化过程则需到青春期,从青春期到25岁各段连接消失（见图1-2-5）。二、颅骨的发生
颅骨是由许多块骨组合而成,同样也是以软骨性成骨和膜性成骨的方式形成。最初的软骨按种系发生均来源于脑颅（neurocranium）和咽颅[pharyncranium,又称内脏颅（viscerocranium）]。脑周围先形成间充质膜雏形,然后脑颅底部分化为软骨,包括鼻囊（nasal capsule）和耳囊（otic capsule,又称耳泡,otic vesicle）周围的囊状软骨,最终以软骨内成骨方式造骨;颅底及由鳃弓演变来的骨骼为软骨内成骨,而面部骨和颅顶骨则为膜内成骨。（一）脑颅的发生
脑颅具有保护脑的功能,可分为软骨性脑颅和膜性脑颅。
1.软骨性脑颅
颅底诸骨,先形成软骨,后经软骨内成骨,形成骨性颅底,其发生过程中脊索起重要作用。人胚第7周,脊索两旁形成左右一对软骨条,称为索旁软骨（parachordal cartilage）又称基底板（basal plate）;该软骨与来自枕部的生骨节软骨合并,形成枕骨的基部（图1-2-6）;后来该软骨向背侧伸展形成枕骨顶盖,环绕脊髓上端,形成枕骨大孔。同时脊索头侧也出现左右软骨条,称为颅梁软骨（trabecular cranial cartilage）,其前端与鼻软骨囊相互合并形成筛板。颅梁软骨后端与索旁软骨前方的垂体区出现垂体软骨（hypophyseal cartilage）;垂体软骨前方与颅梁软骨及其后方的索旁软骨前端融合,形成顶索软骨。垂体软骨左右合并成蝶骨体。筛板与顶索软骨之间原有一个较大间隙,以后封闭消失,其前端部分形成筛骨,后端部分形成蝶鞍,与前方的眶翼软骨（ala orbitalis cartilage）、颞翼软骨（ala temporalis cartilage）融合,分别构成蝶骨小翼（lesser wing of sphenoid）和蝶骨大翼（greater wing of sphenoid）。在耳囊周围的软骨形成颞骨的岩部（petrous temporal）及乳突部（mastoid process）,后又与颞翼软骨和索旁软骨合并形成颞骨（temporal bone）,但乳突要到出生后才发育。
在人胎第9～10周,软骨性脑颅已可分为枕骨区、蝶骨区、颞骨区和筛骨区。随后各区出现骨化中心,每一中心代表一块小骨片,经愈合分别形成枕骨、蝶骨、颞骨的岩部和乳突部以及筛骨。但枕骨上部分,即枕骨鳞部,或称枕骨的顶间部（interparietal part of occipital）,为膜内成骨（图1-2-7）。
2.膜性脑颅图1-2-6 软骨性脑颅的形成图1-2-7 软骨性与膜性脑颅的演变
顶骨和额骨以膜内成骨的方式发生。被覆在脑表面的间充质先形成间充质膜,于人胎第9～10周时出现多个骨化中心,分别形成顶骨、额骨、鼻骨、泪骨、犁骨、蝶骨大翼的眶部、颈部和翼突、颞骨的鳞部等（图1-2-7,图1-2-8）。出生时,头颅诸扁骨间有致密结缔组织膜构成的颅缝,即额缝、冠状缝、矢状缝和人字缝,形成纤维性连接;在胎儿晚期和婴儿期有6个较大的纤维性连接区,称为囟门（fontanelles）,即为左右顶骨与额骨之间菱形的前囟（anterior fontanelle）、左右顶骨与枕骨之间的三角形后囟（posterior fontanelle）、前外侧方的左右蝶囟（sphenoid fontanelles）和后外侧方的乳突囟（mastoid fontanelles）（图1-2-8）。一般情况下,后囟和蝶囟在出生后2～3个月闭合,乳突囟1岁闭合,前囟2岁半才闭合。颅缝愈合时间也有差异,额骨的两半在生后第2年愈合,额缝在8岁愈合,其他颅缝到成年时才闭合。图1-2-8 出生时的颅骨（二）咽颅的发生
咽颅来源于鳃弓的中胚层,主要演变为上颌骨、下颌骨和咽后部诸骨。它们的形成也包括软骨内成骨和膜内成骨两种方式（图1-2-9）。图1-2-9 软骨性咽颅的演化物
1.软骨性咽颅
第1对鳃弓的中胚层形成Meckel软骨,其背侧端于胎儿第4个月开始骨化形成锤骨和砧骨;然后其中部退化,腹侧端大部分消失,而软骨膜衍化为锤骨前韧带和蝶下颌韧带。第2对鳃弓的中胚层形成Reichert软骨,其背侧端骨化成镫骨和颞骨的茎突（styloid process）,腹侧端骨化成舌骨小角和舌骨体上部;介于茎突与舌骨之间的软骨退化,其软骨膜衍化为茎突舌骨韧带。第3对鳃弓的中胚层形成的软骨,骨化成为舌骨大角和舌骨体的下部。第4对鳃弓的中胚层形成的软骨,成为甲状软骨的一部分。第5、6对鳃弓在人类不发达,其中的中胚层主要形成喉部诸软骨,即小角状软骨、勺状软骨、环状软骨和甲状软骨的一部分。会厌软骨由第3、4对鳃弓衍生的鳃下隆起中的间充质发育形成。
2.膜性咽颅
第1对鳃弓的上颌隆起中胚层,以膜内成骨形成上颌骨、颧骨和颞骨鳞部,部分形成为腭骨和犁骨。第1对鳃弓的下颌隆起中胚层,内围绕Meckel软骨的间充质,以膜内成骨方式形成下颌骨和下颌关节盘,但下颌骨的颏部和下颌小头属软骨内成骨。
新生儿头颅体积较大,面颅较小,是由于上、下颌发育尚差,面部骨较小,鼻窦基本上还未形成。随着这些骨骼的发育,鼻窦和牙齿的出现,脸面随之增大。7岁前为颅骨和面部骨迅速生长的时期。三、四肢骨的发生
人胚第4周末,胚体腹外侧出现隆起的肢芽,上肢芽先于下肢芽,第6周迅速发育,第7周肢芽远侧段出现。肢芽发育过程中,其内的间充质细胞增殖变致密,出现了成软骨细胞,包埋在嗜碱性的基质中,逐渐呈现透明软骨的特征,该软骨即为软骨雏形。随后,以膜内成骨和软骨内成骨的方式发生骨组织（图1-2-10）。图1-2-10 四肢骨的发生
上肢骨:上肢带骨包括锁骨和肩胛骨;以及自由上肢骨包括肱骨、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨和指骨。下肢骨:下肢带骨即髋骨包括髂骨、坐骨和耻骨;和自由下肢骨包括股骨、胫骨、腓骨、跗骨、跖骨以及趾骨。锁骨最早出现软骨雏形,始于人胚第7周,两端为软骨内成骨,中部为膜内成骨（图1-2-5）。肩胛骨的肩峰、肩胛冈以及喙突各有一个骨化中心。髂骨骨化中心比耻骨和坐骨出现早,但均于青春期才完成骨化,并在14～16岁时相互愈合成为髋骨（图1-2-11）。自由上肢骨和自由下肢骨,所发生的骨化中心的时间和数量不同。上、下肢长骨的初级骨化中心的发生始于胚胎第7～8周,次级骨化中心出现于胎儿第36周。指骨和趾骨的初级骨化中心的发生始于第9～10周,而其次级骨化中心生后5个月以后出现。初级骨化中心和次级骨化中心的融合时间通常在20岁左右。软骨雏形的骨化中心的数量不同。自由上肢骨:肱骨（先后出现有8个）,桡骨（有3个）,尺骨（有3个）,远侧指、中指、近侧指节骨和掌骨（各有2个）,每个腕骨（有1个）。自由下肢骨:股骨（有4个）,胫骨（有3个）,腓骨（有3个）,5个跖骨（各有2个）,远侧趾、近侧趾、中趾节骨（各有2个）,跗骨中以跟骨（有1个）出现骨化最早,其次为距骨（有1个）、骰骨（有1个）均在出生前发生,3个楔骨（各有1个）和舟骨（有1个）的骨化均在出生后发生（图1-2-12）。髌骨的软骨雏形形成于胚胎第7周,但在生后3～6岁才出现多个骨化中心,以后合并成一块髌骨,到青春期才完成骨化过程。胎儿上、下肢长骨的生长速度不一,一般以骨体长度比较,前臂骨和小腿骨具有相同的生长速度,远侧节段的生长速度较近侧段稍快,下肢骨较上肢骨的相当节段快。骨化中心的出现女性比男性早。图1-2-11 肩带骨和盆带骨的骨化肩胛骨（左2图）与髋骨（右2图）的骨化,小图示初级骨化中心出现的时间,大图示次级骨化中心出现的时间及其与初级骨化中心融合的时间
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]