长骨
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长骨的血液供应来自三个方面:①骨端、骨骺和干骺端的血管;②进入骨干的营养动脉(常有1~2条);③骨膜的血管。
进入骨干的营养动脉分为两个大的分支,即升支和降支,每一支都有许多细小的分支,大部分直接进入皮质骨,另一些分支进入髓内血管窦。升支和降支的终末血管供给长骨两端的血运,并与骨髓和干骺端血管形成吻合。
起源于髓内营养动脉的皮质小动脉,呈放射状直接进入皮质骨,或以2~6支小动脉为一束的形式进入皮质骨。在皮质骨内的小动脉,又形成许多分支,某些顺骨的长轴纵向延伸,而另一些呈放射状走行。这些血管分支,最终在哈佛系统形成毛细血管。有一些小动脉入皮质骨后又穿出皮质骨与骨膜的小动脉吻合,形成动脉网。在髓内,某些小动脉较短,形成骨髓的毛细血管,供给骨髓血运。
哈佛管内常常会有管壁很薄的两条血管,一条较细,而另一条稍粗,表明较细的一条为动脉,而稍粗的一条为静脉,形成进出两个方向的血流。这些小血管壁由单层内皮细胞组成,在少数情况下,其中一条血管可显示小动脉的组织学特征,哈佛管内有时只含一条毛细血管。
1.髓内营养系统:所有长骨,均有1~2条营养动脉经营养孔进入骨内,在营养孔内无分支,同时伴随有几条血管壁较薄的小静脉和有髓神经。在髓内的营养动脉,不论是上行支还是下行支,是髓内重要的血供来源,至少能供给皮质骨的内2/3或更远的一些部位。髓内营养血管以放射状分布,形成髓内和皮质内毛细血管,大约30%的血液流至骨髓的毛细血管床,70%至皮质毛细血管床。骨髓和皮质骨的毛细血管床互不联系,血液回流也是分开的。进入骨髓血管窦的小动脉,起源于营养动脉的外侧支,同时还有另外一些小动脉供给皮质骨的骨内膜。
有些学者认为,骨干皮质骨的血供,完全由横向的髓内营养动脉支供给。另一些学者认为血运是分段供给,即营养动脉的分支供给皮质骨的内侧一半或2/3,剩余部分由骨膜血管供给。
2.静脉回流:长骨具有一个较大的中央静脉窦,接受横向分布的静脉管道的血液,这些血液来自骨髓的毛细血管床(即血管窦)。横向管道内含有进入骨内膜的小动脉。这些静脉管道可将血液直接引流入中央静脉窦,也可先引流至大的静脉分支内,然后再汇入中央静脉窦,中央静脉窦进入骨干营养孔,作为营养静脉血引流出骨。
长骨的静脉血,主要经骨膜静脉丛回流。仅有5%~10%的静脉血经营养静脉回流。许多静脉血经骨端的干骺端血管回流。骨端血管是骨膜静脉系统的一部分。从骨膜表面骨干皮质骨出现的内皮管(endothelial tube),称作小静脉(venule)。尽管近来有人认为,皮质骨血液很少回流至内骨膜静脉,但体内研究表明,毛细血管离开哈佛管后有分支进入骨髓,并进入骨髓血管窦。
3.血流:骨干皮质骨内的血流方向与范围,仍有争议。一种理论是赞成血液离心性流动,认为血液先从骨髓营养系统进入骨内膜面,然后流出骨外膜。倘若骨髓营养系统中断,骨外膜系统仍保留,可提供血液供给,此时血流方向变为向心性流动,这种观点被微动脉造影研究证实。
骨膜血管的作用尚未完全明了,一般认为,骨膜系统的血供主要来自周围肌肉,供给皮质骨的外1/3或外侧一半血运。尽管在解剖学上,骨膜血管与皮质骨血管都起源于骨髓血管,并且互相间有联系,但许多学者仍否认骨膜系统的供血多于皮质骨最低限度的供血。在皮质骨的外侧部分,在哈佛管内的许多管壁较薄的小血管仍能看到,与骨膜内的小动脉是相连续的。这是证实当髓内营养血管中断后,骨膜系统的血液流入整个皮质骨的基础,这是重要的辅助血供来源。
长骨两端的血供,由周围小孔进入骨骺参与干骺端的血液供给。这些小动脉分支进入骺,形成动脉弓,产生一密集的交锁网状结构。这些小血管进入软骨下区时,血管口径进行性变小,形成终末小血管袢。骨干与干骺端小动脉和骨髓营养动脉的终末支形成吻合,供血占整个骨血运的20%~40%。进入骨骺的血管有两种,一种远离骨骺,经软组织直接进入骨骺,发生骨骺分离时此血管因远离骨骺,不易发生损伤。另一种是紧贴骺板边缘的关节软骨进入,此种血管靠骺太近,因而在骨骺分离时易遭损伤,引起骨骺或骺板缺血。发生缺血者多为关节内骨骺,例如,股骨头骨骺,肱骨内外髁骨骺和桡骨头骨骺等。由于进入骺板的小动脉分支紧靠软骨下区(即为软骨细胞静止区),为软骨提供营养,所以骨骺血供障碍直接影响骺板软骨细胞的增殖能力,软骨基质不能钙化,肥大细胞堆积不能成骨,影响软骨内成骨的整个过程。
正常骨皮质血管内的血流,通过一种尚未明确的调控机理的调节,变化较大。在正常的肢体,所有的血管并非同时开放发挥作用,而只是有限的部分血管参与血流的循环过程,另外一些血管处于“静止状态”。在某些情况下(如对侧肢体骨折),大量的血管变为功能活跃状态,这一点经微动脉造影可得到证实。
如果骨髓和骨膜的血循环中断,干骺端血循环会增加。如果经营养动脉的循环和干骺端血管中断,骨膜血管会发生增殖,使骨膜血流量增加,常常伴有骨膜新骨的形成。
当营养动脉的血流中断时,大约内侧2/3的皮质骨缺血坏死,但外侧1/3皮质骨仍成活。相反,当骨膜被剥离仅与皮质骨附着,营养动脉完好,外侧1/3皮质骨发生缺血坏死,常常伴随骨膜新骨的形成,新骨围绕骨干生长。当营养动脉受压(如应用髓内针时),会发生代偿性的骨膜血管增殖,使较大范围的皮质骨获得成活。当髓内营养动脉中断,骨膜从骨干剥离,会发生整个骨干的皮质骨坏死。
在某些情况下,肢体较大的周围静脉血流会发生逆流和迂回至长骨的髓腔。当肢体主要静脉回流障碍,长骨髓内压上升。在急性静脉阻塞的情况下,静脉血流逆行流入股骨远端干骺端,从而可以证实侧支静脉回流经骨髓静脉管道建立。急性和慢性静脉栓塞时,会出现骨深部钝性疼痛或局部压痛等现象,抬高肢体后静脉血回流,疼痛即可减轻。