در حالت کلی استخوان­ها در سه نوع کوتاه، بلند و تخت طبقه بندی می­شوند. استخوان­های کوتاه دارای گسترش نسبتاً یکسانی در تمام جهات می­باشند. استخوان­های تخت دارای یک بعد کوچکتر از دیگر ابعاد و استخوان­های بلند دارای یک بعد بزرگتر از دیگر ابعاد می­باشند. استخوا­­ن­های بلند بیشتر به عنوان ابزار انتقال قدرت و پایدار ساز بدن و استخوان­های تخت وکوتاه در نقش­های حفاظتی و ضربه­گیری به کار می­آیند. استخوان­های بی شکل نیز در ساختار اسکلتی بدن وجود دارند که جزو هیچ یک از سه دسته اصلی طبقه­بندی نمی­شوند. ساختار استخوان­های بلند را می­توان به لحاظ هندسی به چند بخش طبقه­بندی کرد. این تقسیم­بندی­ها بر اساس محل قرارگرفتن صفحۀ آنها صورت می­گیرد. بالاتر از صفحۀ رشد که پس از بلوغ از بین می­رود را اپی­فیز[1]، به قسمت پایین­تر از آن متافیز[2] و به قسمت­های میانی استخوان دیافیز[3] اطلاق می­شود.

اعتبار این تقسیم­بندی­ها در مقیاس درشت یا ماکروسکوپی است. در دید ریزنگرانه یا میکروسکوپی ریز ساختار استخوان، تنها دو نوع ساختار استخوانی قابل شناسایی است: استخوان فشرده[4] و استخوان متخلخل[5]. این دو نوع ساختار استخوانی بر اساس تفاوت در مقدار تخلخل از هم تفکیک می­شوند.هردو نوع این ساختارها توسط مغز استخوان احاطه شده­اند. مغز استخوان نقش منبع سلول­های خونی، استخوانی، عصبی و غذا را برای استخوان بازی می­کند.مغز استخوان در تمام استخوان­های شناخته شده بدن به جز استخوانچه­های گوش میانی حضور دارد. به طور کلی دو نوع مغز استخوان وجود دارد: خون­ساز و چرب که به نام­های مغز استخوان قرمز و زرد معروف شده­اند.

مغز استخوان قرمز نقش غیر انکاری را در فرایند خون­سازی ایفا می­کند. از آنجا که حضور مغز استخوان نقش بسیار مهمی در تغییر خواص مکانیکی استخوان ندارد، زین پس به حضور آن در استخوان توجهی نخواهیم داشت. در مطالعاتی که استخوان به صورت ماده­ای پوروالاستیک مدل می­شود، مغز استخوان به صورت سیال محصور در ماتریس استخوانی در نظر گرفته می­شود. ساختار استخوان دارای بافت استخوانی و فضاهای خالی است(21).

[1]. Epiphysis

[2]. Metaphysis

[3]. Diaphysis

.1Copact

.2Trabecular

استخوان اسفنجی

دارای ساختاری باز و پرتخلخل با درجه تخلخل بین 75 تا 95 درصد می­باشد(22). تخلخل این ساختار از مغز استخوان پر شده است. ماتریس منظم و لانه زنبوری این ساختار ار صفحات، میله­ها . سوزن­های به هم پیوسته­ای که دارای ضخامتی حدود 200 میکرون می­باشند، تشکیل شده است.

 

2-2-3. استخوان فشرده

دارای درجه تخلخل بسیار پایین­تر و بین 5 تا 15 درصد می­باشد. این نوع استخوان حدود 80 درصد وزنی استخوان­های بدن را تشکیل می­دهد و به صورت لایه پوشاننده و صفحۀ انتقال نیرو در استخوان­های اسفنجی و در قسمت میانی استخوان­های بلند به چشم می­خورد.

تخلخل استخوان فشرده از کانال­های طولی هاورسین[1] و کانالهای عرضی ولکمن[2] و کانال­های پراکنده جذبی تشکیل شده است. کانال­های طولی و عرضی حاوی عروق خونی و رشته­های عصبی و کانال­های جذبی که قطری حدود 200 میکرون دارند، نتیجۀ عمل نوسازی می­باشند.

دیگر جزء استخوانی که بافت استخوانی محسوب نمی­شود ضریع[3] است. ضریع عبارت است از لایه­ای که قسمت خارجی استخوان­های بلند را فرا گرفته و استخوان را از فضای مفصلی جدا کرده و محلی برای ورود و خروج لیگامنت­ها و تاندون­ها به استخوان فراهم می­آورد. وظیفۀ دیگر این لایه فراهم آوردن منبع تغذیه­ای برای سلول­های فعال در فرایند رشد و نوسازی استخوان­های بلند می­باشد. همچنین این لایه اثر به­سزایی در فرایند بازسازس استخوان آسیب دیده یا شکسته دارد. ضریع در کودکان دارای بیشترین ضخامت و چگالی می­باشد. با افزایش سن چگالی و ضخامت این لایه رو به نقصان می­گذارد اما در طول عمر نقش بسیار مهمی در فراهم آوردن بستر نوسازی خارجی استخوان دارد. با این همه، ضریع نقش بسیار کمی در پاسخ مکانیکی استخوان به بار دارد، لذا زین پس در محاسبات  وارد نخواهد شد(23).

صرف­نظر از اسفنجی یا فشرده بودن استخوان، به دو نوع بافت استخوانی بر می­خوریم. اولین نوع، استخوان لایه­ای یا استخوان ثانویه است و همانطور که از نام آن بر می­آید، دارای ساختار لایه­ای و درجه بالایی از نظم و جهت­گیری است. استخوان لایه­ا­ی خود دارای دو نوع لایه­های عمود بر هم و لایه­های مخروطی می­باشد. به علت ساختار به هم پیچیدۀ، این نوع استخوان در مقابل اعمال نیرو دارای مقاومت زیادی است اما برای تشکیل شدن نیازمند گذشت زمان می­باشد(24).

استخوان نوع دوم که به نام استخوان اولیه یا استخوان بی­شکل شناخته می­شود، دارای استحکام کمتری نسبت به استخوان لایه­ای می­باشد. ساختار یافتگی این نوع استخوان به صورت تصادفی و بی جهت می­باشد. تشکیل این بافت در مراحل ابتدایی بهبود شکستگی­ها، در ایجاد بستر رشد و نوسازی استخوان فوق­العاده موثر ومفید می­باشد. در حقیقت این نوع استخوان در فرایند نوسازی شرکت نموده و به استخوان ثانویه جهت­دار تبدیل می­شود. علاوه­برآن استخوان­های بی شکل در ماه­های ابتدایی زندگی تشکیل دهنده استخوان­های نوزاد می­باشند و با گذشت زمان به استخوان­های اصلی و صفحات رشد انتهایی آنها تبدیل می­شوند. به طور کلی استخوان بی­شکل دارای ساختاری موقتی است و به لحاظ زمانی خیلی سریع­تر از استخوان ثانویه تشکیل می­شود(23).

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   از کجا بدونیم که میزان حقوق ما نسبت به بقیه چیجوریه؟

 

2-2-4. ترکیبات استخوان

ساختارهای استخوانی از اجزای آلی و معدنی تشکیل یافته­اند. فاز آلی استخوان که تحت عنوان ” استئوید” نامیده می­شود، حدود 20-25 درصد جرمی استخوان­ها را شامل می­شود و عمدتاً از کلاف­های پروتئینی کلاژن تشکیل می­شود. 65 درصد جرمی استخوان­ها فاز معدنی و بقیه را آب تشکیل می­دهد. کلاژن پروتئینی است که می­تواند به­صورت فیبری شکل گیرد. تاکنون انواع متفاوتی از کلاژن شناخته شده است اما کلاژن نوع اول دارای نقش مهم­تری در ریزساختارهای استخوان می­باشد. کلاژن عامل فراهم آورنده مقاومت کششی و انعطاف­پذیری استخوان می­باشد. همچنین فیبرهای کلاژنی محلی برای جمع شدن کریستال­های معدنی هیدروکسی آپاتیت می­باشند. قسمت آلی غیرکلاژنی استخوان که شامل سلول­های استخوانی می­شود بیش از خواص مکانیکی در دینامیک فیزیولوژیک استخوان نقش دارد.

فاز معدنی استخوان عامل به­وجود آورندۀ سختی و مقاومت فشاری استخوان می­باشد و به عنوان منبع یونی بدن ایفای نقش می­کند. فاز معدنی استخوان عمدتاً از هیدروکسی آپاتیت با ترکیب شیمیایی Ca10 (PO4)2(OH)2تشکیل شده است. با افزایش سن، میزان ناخالصی این فاز افزایش پیدا کرده که خود باعث ضعف عملکرد این فاز می­شود. ایجاد فاز غیرآلی روی بستر آلی در استخوان در طی فرایندی به نام معدنی شدن صورت می­گیرد. نکتۀ جالب، همکاری و وابستگی هندسی- فیزیولوژیک فاز آلی و معدنی در به­وجود آوردن کامپوزیتی به­نام “استخوان” برای انتقال بار، مراقبت از اندام­ها و پاسخ به محرک­های بیرونی می­باشد.

این ساختار کامپوزیتی خود دارای تخلخل می­باشد. به این ساختارچه­های متخلخل لاکونا[4] اطلاق می­شود. این لاکوناها خود با ساختارهایی به نام کانالچه[5] به هم وصل می­شوند و وظیفه انتقال آب و یونهای ساختاری محلول در آن را به عمقی­ترین سطح ساختار استخوان دارند. اکثر محتوای آب استخوان به صورت باند شده با کلاژن وجود دارد اما مقداری آب زاید نیز که در فرآیند معدنی شدن به­کار می­آید، در کانالچه­ها جریان دارد.

Haversian.1

Volkmann.2

سلول های استخوانی

علاوه بر اجزای غیر سلولی، اجزای سلولی نیز در استخوان حضور دارند. این سلولها علی­رغم نداشتن اثر مستقیم بر خواص مکانیکی و ساختار استخوان، منشأ به راه افتادن مکانیزم­های بازسازی و نوسازی استخوانی هستند. به طور کلی سلول­های استخوانی به لحاظ منشأ به­وجود آمدن به دو دسته مزانشیمالی[1] و بنیادی خون[2] تقسیم­بندی می­شوند.

رگه سلول­های مزانشیمالی دارای زنجیره پری­استئوبلاست[3]، استئوبلاست[4] و استئوسیت[5] می­باشد. اعضای این رگه سلولی همه از سلول­های تک سلولی می­باشند. سلول­های مزانشیمالی غیر تمایز یافته در کانال­های استخوانی، مغز استخوان و هر نقطه­ای از استخوان­ها حضور دارند. این سلول­ها دارای اشکال نامعین هستند و تاهنگام دریافت فرمان تبدیل به استئوبلاست به همین شکل باقی خواهند ماند.

تمایز سلول­های مزانشیمالی به استئوبلاست­ها در طی یک فرآیند 2 تا 3 روزه انجام می­شود. این سلول­ها دارای شکل مکعبی می­باشند و به صورت محکم و پیوسته روی سطح استخوان می­نشینند. اصلی­ترین وظیفۀ آنها سنتز و ترشح ماتریس آلی استخوانی است. سرعت عملکرد آنها بالغ بر 1 میکرومتر بر روز می­باشد. به این سرعت، نرخ تشکیل می­گویند و عبارت است از میزان استئوئیدی که یک سلول در مسیر پیشرفت خود در طول یک روز می­تواند تولید کند. پس از این مرحله تعداد زیادی از استئوبلاست­ها در طی فرآیند ناشناخته­ای از بین می­روند. استئوسیت­های نجات­یافته در ماتریس استخوانی­ گیر افتاده، تغییر شکل داده و در خلل و فرج­های آن که لاکونا نام دارد جای می­گیرند. به این سلول­ها استئوسیت­های سطحی می­گویند و وظیفۀ اصلی آنها درک محرک­های مکانیکی در به راه انداختن مکانیزم نوسازی می­باشد(22).

اولین مرحله جذب استخوان فعال شدن سلول­های استخوان­خوار می­باشد.در قدم بعدی با تجمع این سلول­ها روی سطح مورد نظر و به­عنوان پاسخ به تحریک شروع به حل کردن لایه نازک استئوئیدی حاوی کریستال­های هیدروکسی آپاتیت روی ماتریس آلی می­کنند. استخوان به وسیله درک تغییر شکل­های مکانیکی ناشی از اعمال بارهای خارجی و تغییر پتانسیل داخل کانال­های استخوانی به درک وضع موجود در ریز ساختار می­پردازد و آن را با حالت استراحت مقایسه می­نماید. بدین ترتیب حلقه کنترلی جرم و ساختار استخوان بسته می­شود.

مونوسیت­ها و استئوکلاست­ها به رگه سلول­های خون­ساز تعلق دارند. با تغییر حالت تحریک خارجی، مونوسیت­ها به سلول­های پیشران تبدیل شده و به محل تغییر تحریک مهاجرت می­کنند. در آنجا با ترشح اسیدی که فسفات کلسیم استخوان را حل می­کند فاز معدنی و سپس با ترشح اسیدی دیگر به انحلال کلاژن می­پردازند. این عمل با سرعتی که نرخ اضمحلال نام دارد صورت می­پذیرد. پس از اتمام مرحله استخوان­خواری، استئوکلاست­ها به مونوسیت­های تشکیل دهنده­شان تجزیه شده و مونوسیت­ها در محل باقی می­مانند.

Mesenchymal.1

Hematopoetin.2

Pre-osteoblast.3

Osteoblast.4

Osteocyte.5

.3periosteum

Lacunae.1

دسته‌ها: آموزشی