揭秘骨头里的秘密:松质骨和密质骨都藏在哪儿呢

解秘骨头里的秘密:松质骨和密质骨都藏在哪儿呢

第一章 松质骨:骨骼中的”海绵体”结构

说到松质骨,我第一次听到这个名字的时候,脑子里就浮现出海绵的样子没错,松质骨英文叫Spongy Bone,顾名思义,它就像海绵一样,具有多孔的网状结构这种结构可不是随便设计的,科学家们发现,这种”海绵状”结构能够最大限度地减少骨头的重量,同时又能保持足够的强度想象一下,如果我们的骨头像石头一样实心,那每走一步都得费好大的劲,更别说做各种高强度的运动了

松质骨主要分布在我们的长骨两端的关节部位、脊椎骨的内部以及头骨的某些区域比如我们手腕处的桡骨和尺骨的末端,还有膝盖骨下方的股骨远端,这些都是松质骨集中的地方我有个朋友是专业运动员,他的教练就特别强调保护膝盖的重要性,说膝盖周围的松质骨如果受损,恢复起来比密质骨难多了这可不是危言耸听,医学研究证实,松质骨中的骨小梁排列方向总是沿着应力线的方向,这种天然的”力学设计”让它在承受压力时能够分散应力,避免局部受力过大

说到松质骨的微观结构,科学家们发现它是由许多相互交织的骨小梁组成的,这些骨小梁就像蜘蛛网一样,形成了一个个蜂窝状的腔隙这些腔隙里不是空的,而是填充着——红和黄红负责造血,而黄主要储存脂肪我小时候体格不太好,经常感冒发烧,后来医生检查说我是贫血,建议多吃含铁的食物后来才知道,铁质吸收后会在红中帮助制造红细胞,所以保持红健康对预防贫血特别重要

松质骨的另一个神奇之处在于它的”可塑性”随着年龄增长,对钙的需求会变化,松质骨能够根据需要重新吸收或沉积矿物质我奶奶年纪大了以后,医生建议她多晒太阳,因为晒太阳能促进维生素D的合成,维生素D又帮助钙质吸收,这对维持松质骨的密度特别重要有研究表明,老年人骨质疏松很多时候就是因为松质骨矿物质流失过快,导致骨小梁变细、变少,骨头就像被蛀空的木头一样脆弱了

第二章 密质骨:骨骼中的”钢筋混凝土”结构

如果说松质骨是骨骼中的”海绵体”,那密质骨就是”钢筋混凝土”密质骨,英文叫Compact Bone,它构成了我们骨头的外层,也就是我们平时触的那层的骨头这种骨头非常致密,几乎不含有机物,所以密度非常高,大约是松质骨的三倍我第一次做X光检查时,医生指着片子上的骨头给我讲解,说最外层的白色部分就是密质骨,它就像房子的承重墙,保护着我们内部的松质骨和

密质骨最神奇的地方在于它的微观结构——哈弗斯系统(Haversian System)这些系统就像一排排排列整齐的”管道”,每个管道周围都有同心圆状的骨板(Lamellae),中间是哈维氏管(Haversian C),里面走的是血管和这种结构可不是随便排列的,科学家们发现,骨小梁的排列方向总是与主要受力方向一致,这种精妙的”力学设计”让密质骨能够承受巨大的压力和拉力我有个朋友是健身教练,他经常用各种扳手给我演示不同姿势下的骨骼受力情况,说密质骨就像房子的承重墙,如果方向不对,受力不均,就容易出问题

说到密质骨的厚度,不同部位的差异很大比如我们大腿骨(股骨)的密质骨厚度可以达到数厘米,而一些薄骨板(如肋骨)的密质骨可能只有几毫米这种差异不是随机的,而是根据各部位的功能需求设计的比如股骨需要承受整个身体的重量,还要支持跑步、跳跃等运动,所以密质骨特别厚;而肋骨只需要保护胸的器官,不需要承受太多重量,所以相对较薄

密质骨的另一个重要功能是”应力”当外力作用于骨头时,密质骨会首先承受压力,然后将应力传递给内部的松质骨,这样就能避免内部结构受损我有个同学是滑雪爱好者,有一次不小心摔断了胳膊,医生检查后发现是尺骨骨折,而且断裂处正好在密质骨和松质骨的交界处医生解释说,这很可能是外力先作用于密质骨,然后传递到松质骨时超过了骨头的承受极限这个案例让我深刻体会到密质骨的”保护作用”

第三章 松质骨与密质骨的”合作模式”

说到骨骼,就不能把松质骨和密质骨分开看,它们就像一个团队的两个成员,各司其职,但又紧作这种合作模式在生物力学上被称为”协同作用”,是自然选择的结果如果我们把松质骨和密质骨比作建筑,那松质骨就像轻质填充物,提供缓冲和减震;密质骨就像承重墙,提供主要的支撑力

这种合作模式在长骨中表现得特别明显比如我们的股骨,上半部分主要是密质骨,提供强大的支撑力;而下半部分则是松质骨为主,同时夹杂着密质骨板,这种结构既保证了强度,又减轻了重量我有个朋友是马拉松运动员,他的教练特别强调跑步姿势的重要性,说正确的姿势能够减少对膝盖松质骨的冲击后来我才知道,这是因为跑步时冲击力会沿着骨骼传递,如果姿势不对,冲击力会集中在膝盖的松质骨部位,长期下来就容易造成损伤

科学家们通过有限元分析发现,松质骨和密质骨的这种分布模式是经过亿万年自然选择优化出来的这种结构能够在保证强度的最大限度地减轻重量比如同样尺寸的骨头,这种结构比实心骨头轻30%-50%,但强度却相差不大这就是为什么长跑运动员的胫骨和股骨虽然比普通人细,但承受能力却更强有研究显示,专业长跑运动员的胫骨密质骨厚度比普通人平均厚15%,而松质骨的骨小梁排列也更加规整,这种”优化”让他们的骨骼能够承受更大的冲击力

松质骨和密质骨的合作还体现在它们的”修复机制”上当骨头受到损伤时,这两种骨会以不同的速度和方式参与修复密质骨的修复速度通常比松质骨快,因为密质骨的血供更丰富,而松质骨的修复主要依赖于骨细胞和软骨内成骨过程我有个亲戚是建筑工人,不小心摔断了腿,X光片显示是胫骨中段骨折,医生说这是密质骨和松质骨的交界处,修复起来需要特别小心后来我了解到,这是因为这两种骨的血供和修复机制不同,愈合速度和方式也有差异

第四章 骨骼中的”隐形居民”:的角色

当我们谈论松质骨和密质骨时,不能忽视它们中间的”隐形居民”——填充在骨骼的腔隙中,包括松质骨的网状结构和密质骨内部的哈佛氏腔隙有两种主要类型:红和黄这两种在不同阶段扮演着不同的角色,对骨骼健康至关重要

红是的”造血工厂”,主要存在于婴幼儿和青少年的骨骼中红含有大量的造血干细胞,这些细胞能够分化成各种血细胞,包括红细胞、白细胞和血小板我小时候经常感冒发烧,医生检查后发现我是贫血,建议多吃富含铁的食物后来才知道,铁质被吸收后会在红中帮助制造红细胞,红细胞负责运输氧气,如果数量不足,人就会感到疲劳、头晕有研究表明,婴幼儿时期红的分布范围最广,因为这时对血细胞的需求量最大;而随着年龄增长,红会逐渐被黄取代,主要分布在脊椎骨、肋骨、头骨和髂骨等部位

黄主要由脂肪细胞组成,主要功能是储存脂肪我有个朋友是健身爱好者,他经常说”中的脂肪是身体的备用能源”,这可不是瞎说的黄中的脂肪可以在身体需要时被分解,提供