مقدمة في تشريح ووظائف العظام

نظرة عامة

• تتناول المحاضرة تعريف العظام كنوع صلب من النسيج الضام، مكوّناتها، أنواعها، نموها، ووظائفها.
• شملت المحاضرة تصنيف الهيكل العظمي، أنواع العظام شكلياً ونسجياً، وآلية التعظم وتغذية العظام.

مكوّنات العظام وطبيعتها

• العظام نوع صلب من النسيج الضام، تتميز بالصلابة بسبب احتوائها على أملاح الكالسيوم.
• مكونات العظام:
  • خلايا حيّة تسمى أستيـوسايتس (Osteocytes) وهي خلايا العظام.
  • مادة بين خلوية كولاجينية تسمى Collagenous matrix، تمثل الجزء العضوي من العظم.
  • مادة أسمنتية وأملاح معدنية (Mineral salts)، تمثل الجزء غير العضوي.

تصنيف الهيكل العظمي حسب المناطق

الهيكل المحوري والهيكل الطرفي

• يقسم الهيكل العظمي إلى:
  • الهيكل المحوري (Axial skeleton).
  • الهيكل الطرفي أو الزائدي (Appendicular skeleton).

مكوّنات الهيكل المحوري

• الجمجمة بما فيها:
  • عظام القحف (Cranium) التي تحيط بالمخ والأغشية السحائية (Meninges).
  • عظام الوجه والفك السفلي (Mandible).
• الأضلاع:
  • 12 زوج من الأضلاع، لكل ضلع جزء عظمي وجزء غضروفي قصير يسمى الغضروف الضلعي.
• عظم القص:
  • عظمة أمامية في منتصف الصدر تشترك مع الأضلاع في تكوين القفص الصدري.
• العمود الفقري (Vertebral column):
  • مكوّن من 33 فقرة مرتبة في مناطق عنقية، صدرية، قطنية، عجزية، وعصعصية.

جدول: مكوّنات الهيكل المحوري

العمود الفقري: الأقسام والوظائف

عدد الفقرات وتقسيمها

• مجموع الفقرات: 33 فقرة.
• التقسيم:
  • 7 فقرات عنقية (Cervical vertebrae).
  • 12 فقرة صدرية (Thoracic vertebrae).
  • 5 فقرات قطنية (Lumbar vertebrae).
  • 5 فقرات عجزية (Sacral) تلتحم لتكوين العجز (Sacrum).
  • 4 فقرات عصعصية (Coccygeal) تلتحم لتكوين العصعص (Coccyx).
• وجود غضروف بين الفقرات يسمى القرص بين الفقري (Intervertebral disc) من نوع الغضروف الليفي الأبيض، يسبب ما يعرف بـ "الديسك" أو الانزلاق الغضروفي عند خروجه من مكانه.
• حجم الفقرات يزداد كلما نزلنا لأسفل بسبب زيادة حمل وزن الجسم عليها.

وظائف العمود الفقري

• تشكيل جزء مهم من الهيكل المحوري للجسم.
• حمل وزن الجسم وتوزيعه على الطرفين السفليين.
• حماية وإحاطة الحبل الشوكي (Spinal cord).

الانحناءات الفقرية وتطورها

• عند الولادة يكون العمود الفقري مقعّر للأمام بالكامل (Concave anteriorly).
• مع نمو الطفل تتكوّن انحناءات ثانوية:
  • الانحناء العنقي (Cervical curve): يتكوّن في الشهر الثالث أو الرابع عندما يبدأ الطفل برفع رأسه وتقوّي عضلات الرقبة.
  • الانحناء القطني (Lumbar curve): يتكوّن في الفترة من 12 إلى 18 شهراً عندما يبدأ الطفل في الوقوف والمشي.
• النتيجة النهائية في البالغ:
  • انحناءان أماميان (ثانويان): العنقي والقطني.
  • انحناءان خلفيان (أوليان): الصدري والعجزي.

جدول: تقسيم وعدد الفقرات

الهيكل الطرفي (الأطراف)

التقسيم العام للطرف العلوي والسفلي

• كل طرف (علوي أو سفلي) يتكوّن من ثلاثة أجزاء:
  • الجزء القريب (Proximal segment).
  • الجزء المتوسط (Intermediate segment).
  • الجزء البعيد (Distal segment).
• في الطرف العلوي والسفلي:
  • الجزء القريب: عظمة واحدة فقط.
  • الجزء المتوسط: عظمتان.
  • الجزء البعيد: ثلاث مجموعات من العظام.
• اتصال الأطراف بالهيكل المحوري يكون عن طريق الأحزمة العظمية (Girdles).

أحزمة الأطراف

• حزام الكتف (Shoulder أو Pectoral girdle):
  • يتكوّن من عظمتين: الترقوة (Clavicle) والكتف (Scapula).
  • يربط الطرف العلوي بالهيكل المحوري.
• حزام الحوض (Pelvic girdle):
  • يتكوّن من عظمة الحوض، ويربط الطرف السفلي بالهيكل المحوري.

الطرف العلوي

• حزام الكتف: الترقوة + لوح الكتف.
• الجزء القريب (الذراع):
  • عظمة واحدة هي العضد (Humerus).
• الجزء المتوسط (الساعد):
  • عظمتان:
    • الزُّند (Ulna) في الناحية الإنسيّة.
    • الكُعبرة (Radius) في الناحية الوحشية.
• الجزء البعيد (اليد):
  • ثلاث مناطق:
    • عظام الرسغ (Carpus): 8 عظام صغيرة.
    • عظام المشط (Metacarpus): 5 عظام، واحدة لكل إصبع.
    • السلاميات (Phalanges):
      • 2 سلامية في الإبهام.
      • 3 سلاميات في كل إصبع من الأصابع الأخرى.

الطرف السفلي

• حزام الحوض: عظمة الحوض.
• الجزء القريب (الفخذ):
  • عظمة واحدة هي عظمة الفخذ (Femur).
• الجزء المتوسط (الساق):
  • عظمتان:
    • القصبة (Tibia) عظمة كبيرة إنسية تشكّل معظم الساق.
    • الشَّظِيّة (Fibula) عظمة رفيعة وحشية.
• الجزء البعيد (القدم):
  • ثلاث مناطق:
    • عظام الرُّصغ (Tarsus): 7 عظام صغيرة أكبر حجماً من عظام الرسغ لأنها تحمل وزن الجسم.
    • عظام المشط في القدم (Metatarsus): 5 عظام، واحدة لكل إصبع.
    • السلاميات (Phalanges):
      • 2 سلامية في الإصبع الكبير (Big toe).
      • 3 سلاميات في كل إصبع من الأصابع الأخرى.
• ملاحظة:
  • أصابع اليد تسمى Fingers.
  • أصابع القدم تسمى Toes.

جدول: مقارنة تركيب الطرف العلوي والسفلي

وظائف العظام

• إعطاء الشكل والدعامة للجسم وتشكيل الهيكل العظمي.
• توفير أماكن ارتباط للعضلات؛ معظم العضلات ترتبط بالعظام.
• العمل كروافع ميكانيكية للحركة؛ انقباض العضلات يحرك العظام حول المفاصل.
• حماية الأعضاء الحيوية:
  • الجمجمة تحمي المخ.
  • العمود الفقري يحمي الحبل الشوكي.
  • القفص الصدري يحمي القلب والرئتين.
• تخزين الأملاح المعدنية خاصة الكالسيوم والفوسفور، وإطلاقها عند الحاجة.
• تكوين خلايا الدم في نخاع العظم الأحمر (Hematopoiesis).

نخاع العظم (Bone marrow)

• يوجد في:
  • التجويف النخاعي (Medullary cavity) في الشَّفت للعظام الطويلة.
  • الفراغات الإسفنجية في العظام المسطّحة والقصيرة وغير المنتظمة.
• نوعان:
  • نخاع أحمر (Red marrow):
    • نشط في تكوين خلايا الدم.
    • منتشر بكثرة في الأطفال، ثم يتراجع جزء منه مع العمر.
    • في البالغ يوجد أساساً في: عظام الجمجمة، العمود الفقري، القفص الصدري، عظام الأحزمة، ونهايات عظم العضد والفخذ.
  • نخاع أصفر (Yellow marrow):
    • أقل نشاطاً، يميل لأن يكون دهني.
    • يزداد على حساب الأحمر مع تقدم السن.

جدول: توزيع النخاع في البالغ

تصنيف العظام حسب الشكل (Morphological classification)

• يعتمد على شكل العظم وبنائه الخارجي، ويشمل ستة أنواع رئيسية:

1- العظام الطويلة (Long bones)

• تتميز بوجود:
  • طرفين (Ends) يسمَّيان Epiphyses.
  • جزء أسطواني وسط يسمى الشَّفت (Diaphysis).
• أمثلة:
  • في الطرف العلوي: Humerus, Ulna, Radius.
  • في الطرف السفلي: Femur, Tibia, Fibula.

2- العظام القصيرة (Short bones)

• أبعادها متقاربة (الطول ≈ العرض ≈ السماكة).
• مبنية أساساً من نسيج إسفنجي محاط بقشرة رفيعة من النسيج الكثيف.
• أمثلة:
  • عظام الرسغ (Carpal bones).
  • عظام الرُّصغ (Tarsal bones).

3- العظام المسطّحة (Flat bones)

• رقيقة ومسطّحة، غالباً لها سطحان واسعاَن.
• وظيفة أساسية في الحماية وتوفير سطح واسع لارتباط العضلات.
• أمثلة:
  • لوح الكتف (Scapula).
  • عظام سقف الجمجمة (Skull cap).

4- العظام غير المنتظمة (Irregular bones)

• أشكال معقّدة لا تنطبق على الأنواع السابقة.
• تحتوي على بروزات وزوايا مختلفة.
• مثال رئيسي:
  • فقرات العمود الفقري (Vertebrae).

5- العظام الهوائية (Pneumatic bones)

• تحتوي على تجاويف مملوءة بالهواء مبطنة بغشاء مخاطي.
• توجد في بعض عظام الجمجمة، مثل:
  • عظمة الجبهة (Frontal bone) التي تحوي الجيب الجبهي (Frontal air sinus).
  • عظمة الفك العلوي (Maxilla) التي تحوي الجيب الفكي.
• أهمية الجيوب الهوائية:
  • تقليل وزن الجمجمة.
  • إعطاء رنين للصوت؛ امتلاؤها بالإفرازات يجعل الصوت "مكتوماً".
  • ترطيب وتدفئة الهواء الداخل.

6- العظام السمسمية (Sesamoid bones)

• عظام صغيرة مدفونة داخل الأوتار، تشبه السمسم في الحجم غالباً.
• توجد خاصة بالقرب من المفاصل، ووظيفتها:
  • تقليل الاحتكاك.
  • تحسين عمل الوتر كرافعة.
• أمثلة:
  • الرضفة (Patella) في مقدمة الركبة.
  • عظمة Pisiform وهي من عظام الرسغ؛ تُعد قصيرة وسمسمية في نفس الوقت.

جدول: أنواع العظام حسب الشكل وأمثلتها

أجزاء العظمة الطويلة النامية (Growing long bone)

الأجزاء الأساسية

• طرفان: Epiphyses (علوي وسفلي).
• جزء وسط أسطواني: Diaphysis (الشَّفت).
• منطقة انتقالية بين الشفت والطرف: Metaphysis.
• صفيحة غضروفية بين الإبيفيس والميتافيس: Epiphyseal plate of cartilage.

دور صفيحة النمو (Epiphyseal plate)

• توجد عند طرفي العظمة الطويلة في الطفل واليافع.
• طالما كانت الصفيحة موجودة كغضروف تستطيع العظمة الاستطالة في الطول.
• عند عمر تقريباً بين 15–20 سنة (تختلف من عظمة لأخرى ومن ذكر لأنثى):
  • تتعظم الصفيحة وتتحول إلى عظم.
  • يتوقف نمو العظمة في الطول تماماً.

الفروق بين الطرفين والشَّفت في العظمة الطويلة

• التطور الجنيني:
  • الشَّفت (Diaphysis) يتكوَّن من مركز تعظم أولي (Primary center of ossification) يظهر في الحياة الجنينية.
  • الطرفان (Epiphyses) يتكوّنان من مراكز تعظُّم ثانوية (Secondary centers of ossification) تظهر بعد الولادة.
• الغطاء الخارجي:
  • أسطح الإبيفيس المغطاة بالغضروف الزجاجي المفصلي (Articular cartilage) عند المفاصل.
  • الشَّفت مغطى بغشاء ليفي يُسمى السمحاق (Periosteum).
• التركيب العظمي:
  • الشَّفت يتكوّن أساساً من عظم كثيف (Compact bone) وفي داخله تجويف نخاعي.
  • الإبيفيس يتكوّن غالباً من عظم إسفنجي (Spongy bone) مغلف بطبقة رقيقة من العظم الكثيف.
• النخاع العظمي:
  • يوجد تجويف نخاعي واضح في الشفت.
  • لا يوجد تجويف نخاعي مماثل في الإبيفيس؛ إنما فراغات إسفنجية تحوي نخاعاً.

التعظُّم (Ossification) وأنواعه

1- التعظُّم الغضروفي (Intracartilaginous / Endochondral ossification)

• يبدأ العظم كقطعة غضروفية (Cartilage) ثم تتحول بالتدريج إلى عظم.
• يحدث في أغلب العظام الطويلة ومعظم عظام العمود الفقري والقفص الصدري.
• المراحل الأساسية:
  • في الجنين: تظهر نقطة تعظُّم أولية في منتصف الشفت بين الأسبوع السادس والثامن من الحمل.
  • تمتد هذه النقطة لتحويل الشفت بأكمله من غضروف إلى عظم، مع بقاء نهايتي الغضروف في الطرفين.
  • بعد الولادة: تظهر مراكز تعظُّم ثانوية في الإبيفيس العلوية والسفلية، فتتحول إلى عظم مع بقاء صفيحة النمو الغضروفية (Epiphyseal plate).
  • بعد سن معين: تتعظَّم صفيحة النمو ويكتمل طول العظمة.

2- التعظُّم الغشائي (Intramembranous ossification)

• يبدأ العظم كنسيج غشائي جنيني (Mesenchymal membrane) ثم يتحول مباشرة إلى عظم دون مرحلة غضروف.
• أمثلة:
  • معظم عظام سقف الجمجمة (Skull vault).
  • بعض عظام الوجه.
  • جزء كبير من الترقوة (Clavicle) مع خصوصية:
    • تعتبر عظمة طويلة.
    • لكن تتكوَّن بالتعظُّم الغشائي.
    • لا تحتوي على تجويف نخاعي حقيقي مثل بقية العظام الطويلة.

جدول: مقارنة التعظّم الغضروفي والغشائي

السمحاق (Periosteum)

تعريف وبناء

• غشاء ليفي قوي يغطي الأسطح الخارجية للعظام (عدا الأسطح المفصلية المغطاة بالغضروف).
• يتكوّن من:
  • طبقة خارجية ليفية (Fibrous layer).
  • طبقة داخلية خلوية ذات قدرة على تكوين العظم (Osteogenic layer).

وظائف السمحاق

• حماية سطح العظم الخارجي.
• توفير مكان لارتباط الأوتار والعضلات بالعظم.
• يحمل الأوعية الدموية والأعصاب التي تغذي العظم.
• قدرة أستيوجينية (Osteogenic):
  • مسؤول عن نمو العظم في السُّمك (الزيادة في العرض).
  • يلعب دوراً أساسياً في التئام الكسور بتكوين عظم جديد.

نقطة أساسية مهمة جداً

• نمو العظم في الطول:
  • يتم بواسطة صفيحة النمو الغضروفية (Epiphyseal plate of cartilage).
• زيادة سُمك العظم (Thickness/Breadth):
  • تتم بواسطة السمحاق (Periosteum).

تصنيف العظام نسيجياً (Histological classification)

1- العظم الكثيف (Compact / Ivory bone)

• يشكّل الطبقة الخارجية الصلبة خاصة في الشَّفت للعظام الطويلة.
• قوي جداً ومتماسك، يشبه العاج في الصلابة.

2- العظم الإسفنجي (Spongy / Cancellous bone)

• يتكوَّن من ترابيق عظمية غير منتظمة، يتخللها فراغات عديدة.
• يوجد في:
  • داخل نهايات العظام الطويلة.
  • معظم العظام القصيرة والمسطّحة وغير المنتظمة.
• الفراغات تحوي نخاع العظم.

جدول: مقارنة العظم الكثيف والإسفنجي

التروية الدموية للعظام (Blood supply of bone)

• للعظم أكثر من مصدر دموي، أهمها:
  • شرايين السمحاق (Periosteal arteries):
    • تغذي الطبقات الخارجية من العظم الكثيف.
  • شرايين الميتافيز (Metaphyseal arteries):
    • تغذي منطقة الميتافيز قرب صفيحة النمو.
  • شرايين الإبيفيس (Epiphyseal arteries):
    • تغذي نهايات العظمة (Epiphyses).
  • الشريان المغذّي (Nutrient artery):
    • أكبر وأهم شريان.
    • يدخل العظم عبر ثقب خاص يسمى الثقب المغذّي (Nutrient foramen) غالباً في منتصف الشفت.
    • ينقسم داخل العظم إلى فرعين علوي وسفلي يغذيان تجويف النخاع والجزء الداخلي من الشفت.

جدول: مصادر التروية الدموية للعظام

مصطلحات أساسية وتعريفات

Key Terms & Definitions

• النسيج الضام: نسيج يربط ويدعم الأنسجة والأعضاء المختلفة، منه الغضاريف والعظام.
• Osteology: علم دراسة العظام.
• Osteocyte: خلية عظمية حيّة موجودة داخل نسيج العظم.
• Collagenous matrix: مادة عضوية ليفية بين خلايا العظم، أساساً من الكولاجين.
• Cement substance: مادة أسمنتية تربط ألياف العظم مع الأملاح المعدنية.
• Axial skeleton: الهيكل المحوري؛ يضم الجمجمة والعمود الفقري والقفص الصدري والقص.
• Appendicular skeleton: هيكل الأطراف؛ يضم عظام الأطراف وأحزمتها.
• Vertebral column: العمود الفقري المكوَّن من 33 فقرة.
• Intervertebral disc: غضروف ليفي بين الفقرات، يسمح بالحركة وامتصاص الصدمات.
• Epiphysis: الطرف العظمي للعظمة الطويلة.
• Diaphysis: جسم العظمة الطويلة أو الشفت.
• Metaphysis: الجزء الانتقالي بين الإبيفيس والشفت.
• Epiphyseal plate: صفيحة النمو الغضروفية المسؤولة عن نمو العظم طولياً.
• Periosteum: غشاء ليفي يغطي سطح العظم، له قدرة على تكوين عظم جديد.
• Medullary cavity: التجويف الداخلي للشفت الذي يحتوي على نخاع العظم.
• Compact bone: عظم كثيف صلب يشكل الطبقة الخارجية.
• Spongy bone: عظم إسفنجي به فراغات ونخاع.
• Intracartilaginous ossification: تعظُّم يبدأ من غضروف يتحول إلى عظم.
• Intramembranous ossification: تعظُّم يبدأ من نسيج غشائي يتحول مباشرة إلى عظم.
• Pneumatic bones: عظام تحتوي على تجاويف مملوءة بالهواء مبطنة بمخاطية.
• Sesamoid bones: عظام صغيرة داخل الأوتار قرب المفاصل مثل الرضفة.
• Nutrient artery: الشريان المغذّي الرئيسي الذي يدخل العظم ويغذي تجويفه.

خطوات عملية / ما يجب على الطالب فعله

Action Items / Next Steps

• مراجعة تقسيم الهيكل العظمي المحوري والطرفي وحفظ مكونات كل منهما بالتسلسل.
• حفظ أعداد الفقرات في كل جزء من العمود الفقري مع الانحناءات الأولية والثانوية وتوقيت ظهورها.
• رسم مخطط للطرف العلوي والسفلي يوضح: العظمة القريبة، العظمتين في الجزء المتوسط، وعظام اليد والقدم.
• حفظ أنواع العظام الستة حسب الشكل مع مثالين على الأقل لكل نوع.
• استيعاب الفروق بين Epiphysis و Diaphysis و Metaphysis وصفيحة النمو.
• تثبيت المعلومة الأساسية:
  • الطول يزيد بصفيحة النمو الغضروفية.
  • السمك يزيد بواسطة السمحاق.
• مراجعة الفرق بين العظم الكثيف والإسفنجي وظيفياً وموضعياً.
• قراءة مختصرة عن مسارات التعظّم (غضروفي وغشائي) مع ربطها بأمثلة العظام.
• استخدام كتاب "Introduction to Anatomy" المقترح في المحاضرة لمراجعة الرسوم والجداول والأسئلة التطبيقية.