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胎兒期跟骨生長的組織學研究

來源:INTERNET 作者:陳琦 王敏 王建國等 2005-7-25

摘要: 【摘要】 目的 研究胎兒時期跟骨生長發育特點。結果 跟骨軟骨內骨化發生在跟骨前、中1/3交界處深部。軟骨雛形內有軟骨管分布,軟骨管使軟骨雛形增大,并為骨化的發生和生長提供營養。跟骨骨化過程中,也有類似軟骨膜環的結構。...


    【摘要】 目的 研究胎兒時期跟骨生長發育特點。方法 30例(8~40周)正常胎兒跟骨用組織學切片(HE染色)方法對胎兒時期跟骨進行觀察。結果 跟骨軟骨內骨化發生在跟骨前、中1/3交界處深部。軟骨雛形內有軟骨管分布,軟骨管使軟骨雛形增大,并為骨化的發生和生長提供營養。跟骨骨化過程中,也有類似軟骨膜環的結構。結論 跟骨發生骨化的部位和生長方式不同于管狀骨的原發和繼發骨化,軟骨膜環限制和引導跟骨的生長,起到塑型作用。

  關鍵詞 跟骨 生長 軟骨管 軟骨膜環

  A histological study of the calcaneal growth in fetus   Chen Qi,Wang Min,Wang Jianguo,et al.

    Department of Pediatrics,Luo Hu Hospital,Shenzhen518001.

  【Abstract】 Objective To investigate the features of growth and development in the fetal calcaneum.Methods The features of the growing calcaneum of human were observed in30fetuses aged from8to40weeks of gestation,with interrupted serial sections histological methods.Results There is cartilage canals distribution in the calcaneal cartilaginous embryo.The cartilage canals enlarged the cartilaginous embryo.It supplied the nourishment to developˉment and growth of the ossifications.A cartilaginous ossification center arises between former and middle third neighˉboring the calcaneal depth.It resembled the mineralized ring during the calcaneal ossification as well.Conclusion The location of the ossifications and growing manners differed from the primary and secondary ossification of the long bones.The mineralized ring restricted and inducted the growth and development of the calcaneum,and played an imˉportant role in modeling.

  Key words calcaneum growth cartilage canals mineralized ring

  跟骨的骨化形成過程文獻上缺乏詳細記載。一般教科書把跟骨的骨化中心的發生和生長都歸于不規則骨這一大類。不規則骨(如腕骨和跗骨)的化骨既類似于原發化骨,又類似于繼發化骨 [1]  。盡管跟骨有繼發骨骺,但其體部的化骨情況仍不清楚。本文通過對跟骨胚胎期生長發育的組織學研究,了解其解剖特點,為跟骨的臨床及X線診斷提供理論依據。

  1 材料和方法

     1.1 材料 人足胎兒標本30例,胎齡分布和例數為8周(1例),10周(1例),16周(3例),20周(6例),23周(3例),24周(3例),28周(3例);32周(4例),40周(6例)。

     1.2 方法 所有胎兒標本先拍攝雙足正、側位X線片,然后用溫肝素生理鹽水沖洗血管,經臍動脈,股動脈或動脈插管注入20%墨汁明膠液(100ml中含中國純墨汁20ml,明膠8g)進行微血管造影。注射滿意后(雙足皮膚變黑)再置于10%甲醛溶液中固定7~10d。截取雙足(平踝關節上方連同脛腓骨截取),遠端自距舟和跟骰關節離斷。剝除周圍皮膚和肌肉,保留骨膜及軟骨膜,用Plank及Rychol氏液脫鈣48h,直至針頭順利刺入為止。一側跟骨分別以冠狀面、矢狀面和水平面切成1~2mm厚的相對連續薄片,依次置于75%、80%、90%、95%及無水酒精中脫水,最后用二甲苯透明制成透明標本。另一側經脫鈣、脫水后,石蠟包埋,切成6μm厚組織切片。同一例跟骨透明標本和組織切片的切面方向一致,以便對照觀察。組織切片全部用HE染色。

  2 結果

     2.1 胚胎期跟骨發育的組織學形態觀察 150mmCR(10周),跟骨軟骨雛形及軟骨性關節形成,軟骨細胞靜止。180~210mmCR長(18~20周),跟骨溝下方正中深部軟骨細胞增殖肥大,有絲分裂明顯。跟骨原發骨化中心發生在跟骨前、中1/3交界處跟骨溝的下方,到220~235mmCR長(23周),跟骨溝下方深部軟骨細胞肥大,肥大軟骨細胞區由豐富的嗜堿性基質包繞,軟骨管靠近肥大軟骨細胞區處,軟骨基質首先發生鈣化,鈣化基質內血管侵入和髓間隙形成。所有標本,從23周開始,軟骨內骨化中心都發生鈣化(圖1)。

     2.2 跟骨軟骨管形態觀察 軟骨雛形形成后,軟骨管就從跖面及跟骨溝進入,短小且分支少。隨著骨化中心的擴大,從周圍進入的軟骨管數量增加,分支多,直徑增大。有些軟骨管直接與骨化交通,且管徑明顯增粗,其余大多分布在軟骨細胞增殖區與靜止區之間,軟骨管分支增多,管徑增粗或末端呈小球狀膨大,但軟骨管之間從不發生吻合(圖2)。在靠近軟骨管處,軟骨細胞肥大或基質鈣化早于附近無軟骨管部位,同樣,血管侵入及髓間隙形成也加快。跟骨骨化出現后,先向周圍擴展。當骨化周圍的軟骨基質鈣化接近軟骨膜時,膜性化骨開始,軟骨膜轉變成骨膜骨。骨膜骨外側含有大量的間充質細胞,最外層為軟骨膜和成纖維細胞,自內向外的3層結構類似管狀骨干骺部的軟骨膜環(圖3)。骨化沿骨膜骨指引的方向生長,骨化未接觸部位仍按原來方向生長(向周圍擴展)。跟骨的光滑面和粗糙面(韌帶附著和突起部位)骨膜骨的形態大小不同。前者呈狹長的三角形或帶狀,后者呈寬短錐形或不規則形。骨膜骨始終與內側肥大軟骨細胞區長度一致。

     骨化生長到關節軟骨下方,從軟骨膜進入關節下方類似原纖維樣結構使肥大軟骨細胞柱變形,排列紊亂。軟骨細胞肥大區外側細胞增殖減慢,有絲分裂不明顯。而遠離關節部位,軟骨細胞柱排列規則,分期明顯。跟骨結節部位軟骨部分較多,直到出生后5歲,還留有很多未骨化軟骨。2.3 跟骨胎兒期的血液供應 跟骨的血液供應主要來自脛后動脈、足背動脈、腓動脈終末支和跗竇動脈網。脛后動脈供應跟骨后部內、外側面,背面和跟結節(圖4)。足底內側動脈深支在向前走行過程中,沿余發出許多大分支直接進入跟骨體內側面中后部。它還發出橫行支進入跟骨跖面中部,沿途發出許多分支向前后方向進入跖面后部及側緣。外側面前、中部由腓動脈和跗外側動脈的吻合支供應。內側面前部由足背動脈發出一大支經距骨頭內側下行進入,跗竇動脈網供應跟骨溝下方及外側緣(圖5)。載距突的血液供應主要來自下內側的血管分支,跗竇動脈網和跗管動脈也發出細小分支向前內進入載距突的上部(圖6)。

     跟骨表面的血管之間廣泛吻合形成血管網,還與相鄰跗骨的血管相吻合,以跟骨結節和跟骨跖面最為豐富和致密。從血管進入的部位看,各動脈供應的確切范圍不甚明顯,跟骨體、跟骨結節和內側面進入的血管粗大,分支多,供應范圍也大。外側面的血管細小,分支亦少。

  3 討論

     3.1 跟骨骨化的發生方式 跟骨原發骨化中心發生在跟骨前、中1/3交界處跟骨溝的下方。骨化中心內軟骨細胞肥大的同時,多數并不伴有骨領形成。個別標本,跟骨外側突前方溝的前壁可出現一薄層骨膜骨,Agrawal等 [2]  把這種骨膜骨和軟骨內骨化一起稱為跟骨的兩個原發骨化中心。我們觀察,沒有發現骨膜骨上方的軟骨發生骨化,只有增殖軟骨細胞。實際上,它是伴隨軟骨內骨化出現的不完整骨領,而它又出現于軟骨內骨化中心軟骨細胞肥大之前。因此,它和原發骨化中心內部軟骨細胞發生肥大、退行性變的同時,周圍骨領形成不同。

     跟骨原發骨化的生長,開始類似骺化骨(骨化向四周擴展),當骨化生長到跟骨表面軟骨膜下,膜性化骨開始,骨領形成,它又類似管狀骨的原發骨化。繼發骨化出現后,跟骨骨化與管狀骨干骺部骨化相同。

     3.2 跟骨的生長、改建和塑型 跟骨的生長,由于骺軟骨板出現晚,閉合早,它對跟骨長度的增加作用不如長骨骺板重要,其長度增加主要依靠軟骨內骨化的擴展。跟骨橫徑的增加,在骨化未到達表面時,也是軟骨內骨化的擴展,但接近骨化表面時,其橫徑的增加,是通過膜內化骨進行附加性生長。由于跟骨的形態不規則,這種附加性生長僅限于骨化接觸的骨膜下。

     我們發現,跟骨軟骨膜覆蓋部位均有軟骨膜環結構,其三層結構與長骨相同。軟骨膜環內層骨板不但限制骨化的生長,而且使原來骨化生長方向發生改變(即由向周圍擴展改為沿骨板指引的方向生長)。所以,它對跟骨的形成發育上起著決定作用。跟骨軟骨膜環因不同部位形態大小各異 是跟骨軟骨膜環的獨特之處,可能起著調節骨化生長速度的作用。骨環寬短均出現在突起或韌帶連結部位,其外側間充質細胞分化為成骨細胞的能力增強,骨膜骨增厚,并由此表現出比鄰近部位突出的形態特征。在整個軟骨內骨化過程中,軟骨膜環長度始終與內側肥大軟骨細胞一致,鄰近骨板沒有幼稚軟骨細胞,所以,它能夠限制跟骨的橫向生長 [3]  。

     3.3 血供對跟骨生長發育的作用 不論是骺骨化,還是骺軟骨板干骺側的骨化,豐富的血液供應必不可少 [4,5]  。本研究同意“軟骨內骨化發生在軟骨管豐富區域”這一觀點 [6]  ,而不支持Ring [7]  主張的“在軟骨內骨化過程中,缺血可促使軟骨細胞肥大、壞死”的理論。從237mmCR長(23周)標本中,軟骨管位于肥大軟骨細胞區旁以及骨化出現后,軟骨管周圍基質鈣化或細胞肥大均早于臨近無軟骨管部位等都是Truta等Morgan提出的血管對鈣化和骨化過程所必需的觀點的有利佐證。軟骨內骨化中心基質鈣化和血管侵入首先發生在軟骨管旁還支持Wilsman等 [8]  在軟骨管分支的周圍形第一個鈣化點和早期骨髓腔的發現。

     軟骨管的結締組織是軟骨膜的延伸,而這些結締組織中含有大量的間充質細胞,它具有軟骨及骨發生潛能與提供營養的雙重作用 [9]  。早在軟骨內骨化發生前,軟骨管的出現就為軟骨的間充質生長提供干細胞,其血管為分化軟骨細胞的間充質細胞提供營養,骨化發生后,提供骨生成細胞、血管組織和必需的營養。軟骨管管徑的增粗或末端球狀膨大增加了接觸部位的面積,以致毛細血管交換的能力達到最大,從而滿足骨、軟骨生長對營養的需求和細胞分化。這種形態大小的變化,也反映出此區域代謝的增加 [10]  。(本文圖片見附頁1)

  參考文獻

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     10 Wilsman NJ,Van Sickle DC.Cartilage canals,their morphology and distribution.Anat Rec,1971,173(4):79-94.

  (收稿日期:2004-06-30)

  作者單位:1518001廣東省深圳市羅湖醫院兒科( △ 放射科)

    2710061西安交通大學第一醫院影像中心 

  (編輯李 木)


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