ลักษณะทางมหกายวิภาคของกระดูก (Gross structure of bone)

ถ้าเราผ่ากระดูก แล้วดูด้วยตาเปล่าหรือใช้แว่นขยายส่องดู เราสามารถจะแยกเนื้อกระดูกออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. Cancellous (spongy) bone มีลักษณะเป็นรูพรุนคล้ายฟองน้ำ ประกอบด้วย กระดูกชิ้นเล็กๆ บางๆ (trabeculae) เชื่อมโยงกันเป็นร่างแห และระหว่าง trabeculae จะมีช่องว่าง ซึ่งภายในช่องว่างนี้มีไขกระดูก (bone marrow)

2. Compact bone มีลักษณะเนื้อแข็งทึบ

กระดูกยาว ประกอบด้วย diaphysis และ epiphyses

Diaphysis เป็นลำที่อยู่ตรงกลางของแท่งกระดูกยาว รูปร่างทรงกระบอก ภายในกลวง ประกอบด้วย compact bone เป็นหลัก ชั้นในสุดมี spongy bone เป็นชั้นบางๆ ล้อมรอบช่องว่างที่อยู่ตรงกลาง diaphysis เรียกช่องว่างนี้ว่า marrow cavity (medullary cavity)

Epiphyses เป็นปลายสุดสองด้านของกระดูกยาว มีลักษณะเป็นกระเปาะประกอบด้วย spongy bone ซึ่งมี compact bone ชั้นบางๆ ล้อมรอบอีกทีห

รูปที่ 5ส่วนต่าง ๆ ของ long boneภาพขวามือแสดงเนื้อกระดูกทั้ง compact boneและ spongy bone

ที่ผิวด้านนอกของกระดูกจะมี fibrous membrane หุ้มรอบ เรียกว่า เยื่อหุ้มกระดูก (periosteum) collagen fiber บางส่วนของเยื่อหุ้มกระดูกจะยื่นเข้าไปในเนื้อกระดูก เพื่อยึดกระดูกเข้ากับเยื่อหุ้มกระดูก เรียก Sharpey's fiber ภายในเยื่อหุ้มกระดูกจะมีหลอดเลือด หลอดน้ำเหลือง และเส้นประสาท เลือดซึ่งนำอาหารมาเลี้ยงกระดูกนั้น ได้มาจาก 2 ทางด้วยกัน คือ จากหลอดเลือดจากชั้นของเยื่อหุ้มกระดูก กับหลอดเลือด nutrient artery ซึ่งจะแทงผ่าน diaphysis และยังผ่านเข้าไปถึง marrow cavity ด้วย

เยื่อหุ้มกระดูก แบ่งได้เป็น 2 ชั้น คือ ชั้นนอกที่มีเส้นใย เรียก fibrous layer ส่วนชั้นในเรียกว่า osteogenic layer จะประกอบด้วยเซลล์ที่คล้ายกับ fibroblastซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงตัวมันไปเป็นเซลล์ที่สร้างกระดูก ที่เรียกว่า osteoblast เซลล์เหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญในการเจริญเติบโตของกระดูกในวัยเด็ก และการซ่อมแซมของกระดูกที่แตกหักในวัยผู้ใหญ่ด้วย กระดูกทุกชิ้นจะมีเยื่อหุ้มกระดูกหุ้ม ยกเว้น articular surface

Endosteum เป็นชั้นของ membrane ที่บุ marrow cavity มีโครงสร้างคล้ายกับ periosteum แต่เป็นชั้นที่บางกว่า และไม่สามารถแยกเป็น 2 ชั้นได้เช่นเดียวกับใน periosteum

รูปที่ 6 Periosteum และ endosteum

กระดูกสั้น

ประกอบด้วย spongy bone อยู่ตรงกลาง แล้วมี compact bone ล้อมรอบ

กระดูกแบน

ประกอบด้วย compact bone 2 แผ่นประกบกัน แล้วตรงกลางระหว่าง compact bone 2 แผ่นนี้ จะเป็นชั้นของ spongy bone ซึ่งชั้น spongy bone ที่กระดูกแบนของกะโหลกศีรษะ เรียกว่า diploe

ลักษณะทางจุลกายวิภาคของกระดูก (Microscopic structure)

กระดูกประกอบด้วย เซลล์ และ intercellular matrix เซลล์กระดูกเรียกว่า osteocyte ฝังตัวอยู่ภายในช่องว่างที่อยู่ภายใน matrix ที่เรียกว่า lacuna ซึ่งจะติดต่อกับ lacuna ที่อยู่ใกล้เคียงโดยผ่านทาง canaliculi ซึ่งเป็นช่องว่างเล็กๆ ภายใน canaliculi จะมี cytoplasmic process ของ osteocyte อยู่

รูปที่ 7 Osteocyte

เซลล์ที่ทำหน้าที่สร้างกระดูก เรียกว่า osteoblast เราจะพบเซลล์ชนิดนี้ได้ที่บริเวณขอบด้านนอกของเนื้อกระดูก เซลล์นี้มีรูปร่างรูปลูกบาศก์ (cuboid) ทำหน้าที่สร้างสารอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบของ matrix เมื่อมันสร้าง matrix หุ้มรอบตัวมันแล้ว มันก็จะกลายเป็น osteocyte ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีรูปร่างแบนลงฝังตัวอยู่ภายใน lacuna แล้วมี cytoplasmic process ยื่นออกจากตัวเซลล์ทุกทิศทุกทาง นอกจากนี้ยังมีเซลล์อีกชนิดที่ทำหน้าที่ในการกัดกร่อนเนื้อกระดูก (bone resorption) เรียกว่า osteoclast เป็นเซลล์ขนาดใหญ่ มีรูปร่างไม่แน่นอน มีนิวเคลียสหลายอันตั้งแต่ 6-50 นิวเคลียส พบเซลล์นี้บริเวณขอบๆ ของเนื้อกระดูก บริเวณที่มีการกัดกร่อนของเนื้อกระดูกเกิดขึ้น พบว่า osteoclast จะอยู่ภายใน matrix ที่มีลักษณะเป็นแอ่งหวำ เรียกแอ่งนี้ว่า Howship's lacuna

รูปที่ 8 Osteoblast

รูปที่ 9 Osteoclast

Intercellular matrix แบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ

1. สารอินทรีย์ (Organic substance) ประกอบด้วย collagen, glycosaminoglycans, proteoglycans และ glycoprotein

2. สารอนินทรีย์ (Inorganic substance) จะเป็นองค์ประกอบหลัก คือ ประมาณ 65% เป็นส่วนที่ทำให้กระดูกมีความแข็ง ประกอบด้วย แคลเซี่ยมฟอสเฟต,แคลเซี่ยมคาร์บอเนตเป็นส่วนใหญ่ และส่วนน้อยเป็น แมกนีเซียม,ไฮดรอกไซด์, ฟลูออไรด์และซัลเฟต ถ้าเอา compact bone มาศึกษา จะพบว่าเซลล์กระดูกและ fiber ของกระดูกจะมีการเรียงตัวเป็นชั้นๆ เรียกว่า lamella โดย lamella อาจเรียงตัวขนานกัน หรือเรียงตัวเป็นวงรอบท่อ (concentric lamella) เรียกท่อนี้ว่า central canal (Haversian canal) ซึ่งภายใน canal นี้จะมีหลอดเลือด เส้นประสาท และ loose connective tissue เรารวมเรียกทั้ง lamellae ที่เรียงตัวเป็นวงรอบท่อ Haversian canal และสิ่งที่บรรจุใน canal นี้ว่า Haversian system หรือ Osteon

ท่อที่ทำหน้าที่เชื่อมติดต่อระหว่าง Haversian canal กับ periosteum หรือ endosteum โดยท่อนี้มีการวางตัวค่อนข้างตั้งฉากกับ Haversian canal เรียกท่อนี้ว่า Volkmann's canal บริเวณขอบด้านนอกของกระดูกนั้น lamellae จะเรียงตัวขนานกันกับผิวของกระดูก เรียกว่า outer circumferential lamellae เช่นกันขอบด้านในของกระดูกที่ติดกับ marrow cavity นั้น lamellae จะมีการเรียงตัวขนานเช่นกัน เรียกว่า inner circumferential lamellae นอกจากนี้ระหว่าง osteon จะมีส่วนของlamella ที่เรียงตัวไม่เป็นระเบียบ เรียกว่า interstitial lamellae

สำหรับ spongy bone นั้น จะมีโครงสร้างเป็น lamellae เช่นกัน แต่ต่างจาก compact bone ตรงที่ lamellae ส่วนใหญ่ที่อยู่ภายใน spicule หรือ trabeculae จะเรียงตัวไม่เป็นระเบียบ และมี osteon น้อย

รูปที่ 10 โครงสร้างของ compact bone และ spongy bones

รูปที่ 11 Thin section ของ compact bone แสดง lacuna และ canaliculi