สรุปเนื้อหา กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของระบบกระดูก (Skeletal System)

กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของระบบกระดูก (Skeletal System)

โครงสร้างของกระดูก (Bone Structure)

• โครงสร้างในระดับมหภาค (Gross Structure of Bone)
  • Epiphysis: ส่วนปลายของกระดูกยาว มักพบเป็นกระดูกฟองน้ำ (Spongy bone) ปกคลุมด้วยกระดูกแข็งบางๆ
  • Articular cartilage: กระดูกอ่อนผิวข้อ ช่วยลดแรงเสียดทานและการกระแทกระหว่างข้อต่อ
  • Metaphysis: ส่วนที่อยู่ระหว่าง Epiphysis และ Diaphysis เป็นบริเวณที่มีการเจริญเติบโตของกระดูกในวัยเด็ก
  • Diaphysis: ส่วนลำตัวของกระดูกยาว มีลักษณะเป็นโพรง
  • Periosteum: เยื่อหุ้มกระดูกชั้นนอก ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน มีหลอดเลือดและเส้นประสาทมาเลี้ยง ช่วยในการเสริมสร้างและการซ่อมแซมกระดูก
  • Endosteum: เยื่อบุภายในโพรงกระดูก
  • Bone marrow (Medullary cavity): โพรงกลางกระดูกที่บรรจุไขกระดูก
  • Cancellous bone (Spongy bone): กระดูกที่มีลักษณะเป็นร่างแหหรือรูพรุน มักพบที่ส่วนปลายกระดูก

ประเภทของกระดูก (Types of Bones)

• แบ่งตามรูปร่าง (Shapes of Bones)

  • Long bone (กระดูกยาว): ความยาวมากกว่าความกว้าง เช่น กระดูกต้นแขน (Humerus), กระดูกต้นขา (Femur)
  • Short bone (กระดูกสั้น): มีความยาวและความกว้างใกล้เคียงกัน เช่น กระดูกข้อมือ (Carpal), กระดูกข้อเท้า (Tarsal)
  • Flat bone (กระดูกแบน): มีลักษณะแบน มีพื้นผิวสำหรับการเกาะของกล้ามเนื้อกว้าง เช่น กระดูกกะโหลกศีรษะ, กระดูกอก (Sternum)
  • Irregular bone (กระดูกรูปร่างไม่แน่นอน): รูปทรงซับซ้อน เช่น กระดูกสันหลัง (Vertebrae)
  • Sesamoid bone (กระดูกในเอ็นกล้ามเนื้อ): กระดูกที่ฝังอยู่ในเส้นเอ็น ช่วยในการออกแรงและป้องกันการสึกหรอ เช่น กระดูกสะบ้า (Patella)

• แบ่งตามลักษณะทางกายภาพและโครงสร้าง

  • Compact bone: เนื้อกระดูกที่มีความหนาแน่นสูง เรียงตัวเป็นระบบที่เรียกว่า Haversian system (Osteon)
  • Trabecular bone (Spongy หรือ Cancellous bone): เนื้อกระดูกที่มีลักษณะเป็นรูพรุนเหมือนฟองน้ำ ประกอบด้วยแผ่นกระดูกเล็กๆ เรียกว่า Trabeculae

โครงสร้างภายในและส่วนประกอบระดับจุลภาค (Microscopic Structure of Bone)

• Specialized Connective Tissue: กระดูกเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันชนิดพิเศษที่มีการสะสมของเกลือแร่

• Extracellular Matrix (ECM):

  • Inorganic portion ($60\%$): ประกอบด้วยเกลือแคลเซียมที่ตกตะกอน (Calcification) ในรูปของ Hydroxyapatite มีสูตรทางเคมีคือ $[Ca_3(PO_4)_2]_3Ca(OH)_2$
  • Organic portion ($30\%$): ส่วนใหญ่เป็น Type I collagen, Osteocalcin, Osteopontin และ Osteonectin
  • Water ($10\%$)

• เซลล์กระดูก 4 ชนิด

  1. Osteoprogenitor cells: เซลล์ต้นกำเนิดกระดูก เป็นเซลล์มีเซนไคม์ (Mesenchymal stem cells)
  2. Osteoblasts: เซลล์สร้างกระดูก ทำหน้าที่สังเคราะห์ Matrix และช่วยในกระบวนการสะสมแร่ธาตุ (Mineralization)
  3. Osteocytes: เซลล์กระดูกที่โตเต็มที่ อยู่ในช่องที่เรียกว่า Lacuna ทำหน้าที่รักษาความแข็งแรงและความสมบูรณ์ของเนื้อกระดูก
  4. Osteoclasts: เซลล์สลายกระดูก มีหลายนิวเคลียส (Multinucleated) ทำหน้าที่ปล่อยเอนไซม์มาย่อยสลายแร่ธาตุในกระดูกในการทำลายเนื้อกระดูก

• ระบบฮาเวอร์เชียน (Haversian System หรือ Osteon)

  • Haversian canal (Central canal): ช่องตรงกลางที่มีหลอดเลือดและเส้นประสาท
  • Lamellae: ชั้นของเนื้อกระดูกแข็งที่เรียงตัวเป็นวงกลมล้อมรอบช่องฮาเวอร์เชียน โดยมีทั้ง Concentric, Interstitial และ Circumferential lamellae
  • Lacuna: ช่องว่างขนาดเล็กที่เป็นที่อยู่ของ Osteocyte
  • Canaliculi: แขนงเล็กๆ ที่เชื่อมต่อระหว่าง Lacunae ช่วยในการส่งสารอาหารระหว่างเซลล์
  • Volkmann's canal (Perforating canal): ช่องทางเชื่อมระหว่าง Haversian canals ในแนวขวาง
  • Cement line: ขอบเขตด้านนอกสุดของ Osteon

ระบบข้อต่อ (Joints / Articulations)

• โครงสร้างของข้อต่อแบ่งเป็น 3 ประเภทหลัก

  1. Fibrous joint (ข้อต่อเส้นใย): ยึดติดกันด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันประเภทเส้นใย ไม่มีช่องว่างระลอกกระดูก แบ่งเป็น:
     • Sutures: พบในรอยต่อกะโหลกศีรษะ เคลื่อนไหวไม่ได้
     • Syndesmoses: ยึดด้วยแผ่นพังผืด เคลื่อนไหวได้เล็กน้อย
     • Gomphoses: ข้อต่อรูปลิ่ม เช่น รากฟันที่ยึดกับเบ้ากระดูกขากรรไกร โดยมี Periodontal ligament
  2. Cartilaginous joint (ข้อต่อกระดูกอ่อน): ยึดด้วยกระดูกอ่อน แบ่งเป็น:
     • Synchondroses: ยึดด้วย Hyaline cartilage เช่น รอยต่อระหว่างกระดูกซี่โครงกะสันอก
     • Symphyses: ยึดด้วยแผ่น Fibrocartilage เช่น ข้อต่อระหว่างกระดูกสันหลัง หรือ รอยต่อระหว่างกระดูกหัวหน่าว
  3. Synovial joint (ข้อต่อมีช่องว่าง): เคลื่อนไหวได้คล่องตัว มีช่องข้อต่อ (Joint cavity) และน้ำหล่อเลี้ยงข้อ (Synovial fluid)

• ชนิดของ Synovial Joint ตามลักษณะการเคลื่อนไหว

  • Plane joint: เคลื่อนที่แบบเลื่อนไถล (Gliding) เช่น ข้อต่อระหว่างกระดูกข้อมือ (Carpals)
  • Hinge joint: เคลื่อนที่แบบบานพับ (Uniaxial) เช่น ข้อศอก (Elbow), ข้อเข่า (Knee)
  • Pivot joint: เคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกน (Uniaxial) เช่น ข้อต่อระหว่าง Atlas ($C1$) และ Axis ($C2$)
  • Condylar (Condyloid) joint: เคลื่อนที่ได้ 2 ทิศทาง (Biaxial) เช่น ข้อต่อโคนนิ้วมือ (Metacarpophalangeal)
  • Saddle joint: รูปร่างคล้ายอานม้า (Biaxial) เช่น ข้อต่อโคนนิ้วหัวแม่มือ (Carpometacarpal joint of thumb)
  • Ball & Socket joint: เคลื่อนที่ได้หลายทิศทาง (Multiaxial) เช่น ข้อสะโพก (Hip joint), ข้อไหล่ (Shoulder joint)

โครงกระดูกส่วนต่างๆ (Axial and Appendicular Skeleton)

• จำนวนกระดูกทั้งหมด: 206 ชิ้น

• กระดูกแกน (Axial skeleton): 80 ชิ้น

  • กระดูกกะโหลกศีรษะ (Skull): 22 ชิ้น
  • กระดูกหู (Auditory ossicles): 6 ชิ้น (Malleus, Incus, Stapes ฝั่งละ 3 ชิ้น)
  • กระดูกโคนลิ้น (Hyoid bone): 1 ชิ้น
  • กระดูกซี่โครง (Ribs): 24 ชิ้น (12 คู่)
  • กระดูกหน้าอก (Sternum): 1 ชิ้น
  • กระดูกสันหลัง (Vertebrae): 26 ชิ้น

• กระดูกรยางค์ (Appendicular skeleton): 126 ชิ้น

  • กระดูกช่วงไหล่ (Shoulder girdle): 4 ชิ้น (Scapula 2, Clavicle 2)
  • กระดูกแขน (Upper extremities): 60 ชิ้น (Humerus, Radius, Ulna, Carpals, Metacarpals, Phalanges)
  • กระดูกสะโพก (Hip bone/Coxal bone): 2 ชิ้น (ประกอบจาก Ilium, Ischium, Pubis)
  • กระดูกขา (Lower extremities): 60 ชิ้น (Femur, Patella, Tibia, Fibula, Tarsals, Metatarsals, Phalanges)

รายละเอียดกระดูกสันหลัง (Vertebrae)

• การแบ่งกลุ่ม
  • Cervical vertebrae ($C1-C7$): กระดูกสันหลังส่วนคอ 7 ชิ้น มีรูที่ Transverse process (Transverse foramen)
    • Atlas ($C1$): ไม่มีตัวกระดูก (Body) รองรับกระดูกกะโหลกศีรษะ
    • Axis ($C2$): มีติ่งยื่นขึ้นไปเรียกว่า Dens สำหรับหมุน
  • Thoracic vertebrae ($T1-T12$): กระดูกสันหลังส่วนอก 12 ชิ้น มีจุดต่อกับกระดูกซี่โครง (Facets for ribs)
  • Lumbar vertebrae ($L1-L5$): กระดูกสันหลังส่วนเอว 5 ชิ้น มีขนาดตัวกระดูกใหญ่ที่สุดเพื่อรับน้ำหนัก
  • Sacrum ($S1-S5$ เชื่อมรวมกัน): กระดูกกระเบนเหน็บ
  • Coccyx (3-5 ชิ้นเชื่อมรวมกัน): กระดูกก้นกบ

ทรวงอก (Thorax)

• Sternum (กระดูกหน้าอก): แบ่งเป็น 3 ส่วน คือ Manubrium, Body และ Xiphoid process
• Ribs (กระดูกซี่โครง): เชื่อมต่อกับ Sternum ด้วย Costal cartilage
  • True ribs: คู่ที่ 1-7 (ต่อกับกระดูกอกโดยตรง)
  • False ribs: คู่ที่ 8-12 (คู่ที่ 8-10 ต่อกับกระดูกอ่อนของซี่โครงคู่บน)
  • Floating ribs: คู่ที่ 11-12 (ไม่ต่อกับกระดูกอก)

ความแตกต่างระหว่างเชิงกรานเพศชายและเพศหญิง (Male vs Female Pelvis)

การเจริญเติบโตและพัฒนาการของกระดูก (Bone Growth)

• Intramembranous ossification: การสร้างกระดูกจากแผ่นเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน พบในกระดูกแบนและกระดูกกะโหลกศีรษะ
• Endochondral ossification: การสร้างกระดูกแทนที่กระดูกอ่อน (Hyaline cartilage) พบในกระดูกยาวส่วนใหญ่

กระบวนการสร้างและสลายกระดูก (Bone Remodeling)

1. Resting stage: ระยะพัก
2. Resorption: ระยะสลายกระดูก โดยการทำงานของ Osteoclasts
3. Reversal: ระยะเปลี่ยนผ่าน
4. Formation: ระยะสร้างกระดูกใหม่ โดย Osteoblasts

หน้าที่ของระบบกระดูก (Functions)

1. Support: พยุงโครงร่างของร่างกาย
2. Protection: ป้องกันอวัยวะภายในที่สำคัญ
3. Movement: เป็นที่เกาะของกล้ามเนื้อเพื่อช่วยในการเคลื่อนไหว
4. Mineral Homeostasis: แหล่งกักเก็บแร่ธาตุ เช่น แคลเซียม ($Ca^{2+}$) และฟอสเฟต
5. Blood Cell Production: สร้างเซลล์เม็ดเลือดในไขกระดูก (Hemopoiesis)
6. Triglyceride Storage: เก็บสะสมไขมันในไขกระดูกเหลือง (Yellow bone marrow)

การควบคุมสมดุลแคลเซียม (Calcium Homeostasis)

• Parathyroid Hormone (PTH): หลั่งเมื่อแคลเซียมในเลือดต่ำ กระตุ้น Osteoclasts ให้สลายกระดูกเพื่อปล่อย $Ca^{2+}$ เข้าสู่กระแสเลือด
• Calcitonin (CT): หลั่งจากต่อมไทรอยด์เมื่อแคลเซียมในเลือดสูง ยับยั้ง Osteoclasts และเร่งการเก็บ $Ca^{2+}$ ไว้ในกระดูก

การรักษาและซ่อมแซมกระดูก (Bone Repair)

• ขั้นตอนการหายของกระดูกเมื่อหัก:
  1. Hematoma formation: เลือดไหลมาคั่งบริเวณที่พัก เกิดการอักเสบ
  2. Fibrocartilaginous callus formation: สร้างกระดูกอ่อนและเนื้อเยื่อพังผืดเชื่อมรอยหัก (Soft callus)
  3. Bony callus formation: เปลี่ยนกระดูกอ่อนเป็นกระดูกแข็ง (Hard callus)
  4. Bone remodeling: ปรับรูปร่างกระดูกให้กลับสู่สภาวะปกติ