運動器系の構造と機能

運動器系

• 運動器系は、動きを作り出す器官であり、筋骨格系と呼ばれる

筋骨格系の要素

• 筋は動きを生み出す
• 結合組織の種類:
  • 骨（bone）
  • 軟骨（cartilage）
  • 靭帯（ligaments）
  • 腱（tendons）

骨格の概要

• 骨は石灰化した結合組織で、成人骨格の大部分を構成する
• 骨格は骨、軟骨、関節、靭帯で構成される

骨の機能

• 組織の保護を担う
• 身体の支持を行う
• 筋肉が作用する上でのてことして機能する
• カルシウム、リン酸、炭酸イオンなどのイオンを保持する
• 骨髄で造血を行う

骨の構成要素

• 生きた細胞と無機質成分を含む有機細胞間基質で構成される
• 構成要素:
  • 細胞
  • コラーゲン基質
  • ミネラル

骨を構成する主な細胞

• 骨芽細胞（osteoblast）は骨基質（コラーゲン）を生成する
• 骨細胞（osteocyte）は骨芽細胞から生成し、骨基質の産生を停止する
• 破骨細胞（osteoclast）は骨吸収（resorption）に関与する

コラーゲン基質

• 乾燥重量の30〜40%を占める
• 引っ張り張力に対する強度を決定する
• 主にⅠ型コラーゲンで、骨芽細胞（osteoblasts）によって作られる

ミネラル

• 乾燥重量の60〜70%を占める（50%以上占めていないとX線に映らない）
• ずれや圧迫に対する強度を決定する
• ハイドロキシアパタイト複合体（カルシウムの結晶性複合体）

骨の発生と成長

• 骨膜などによる骨質の付加によって成長する (結合組織性骨・膜性骨)
• 軟骨の置換によって成長する (置換骨)

手X線写真（2.5歳男児）

• 骨化が早い部位: 指骨近位端、第一中手骨近位端、他の中手骨遠位端、橈骨遠位端

手X線写真（6.5歳男児）

• 続いて骨化する部位: 尺骨遠位端、三角骨、舟状骨、大菱形骨、小菱形骨

手X線写真（11歳女子）

• 骨化の成熟を示す: 豆状骨

骨のリモデリング（再構築）

• 骨幹の緻密骨の厚さや骨端の形状は、力の方向に応じて発達
• 骨に力がかからないとカルシウムは急速に溶け出す
• 骨の表面の凹凸はリモデリングによって形成される
• 経時的な力の変化に応じて骨の強度を最大化するようにリモデリングが進む
• 破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨新生の活動によって起こる

軟骨

• 密で不整な結合組織で、成人骨格のわずかな部分を構成する

軟骨の構成と種類

• 生きた細胞とその細胞が分泌する細胞間基質から成る

• 基本的に血管はない（avascular）

• 軟骨の種類は細胞間基質によって決まる

  • 硝子軟骨（Hyaline cartilage）：ヒアルロン酸とムコ多糖に富む、肋軟骨、関節軟骨、長管骨の発達の際の原基
  • 繊維軟骨（Fibrocartilage）：ムコ多糖とcollagenous fiberに富む、多量のムコ多糖含有によって高浸透圧で水を多く含む、関節円板、恥骨結合、椎間板など
  • 弾性軟骨（Elastic cartilage）：ムコ多糖とelastic fiberに富む、外耳など

関節

• 二つ以上の骨が集まっているところ

関節の種類（結合様式）

• 骨と骨との間を埋める組織によって分類される
  • 線維性関節（fibrous joints）：線維性の結合組織が介在、ほとんど動かない、頭蓋骨の縫合など
  • 軟骨性関節（cartilaginous joints）：軟骨組織が介在、限られた動き、椎間円板を介する椎体間の連結や恥骨結合など
  • 滑膜性関節（synovial joints）：骨と骨が間隙を隔てて連結、狭義の関節、少なくとも一つの軸に対してかなり自由に動く

滑膜性関節

• 関節包（joint capsule）を有する
• 骨の関節面は関節軟骨（articular cartilage）で覆われる
• 二つの関節面は通常、相互に凹凸になっている
• 関節腔は滑膜（synovial membrane）：関節包の内側の膜によって覆われる
  • 関節腔は関節液で満たされる
  • 関節液はヒアルロン酸に富み、関節面に対して潤滑油として働く
• 関節軟骨の変性は、平滑な関節面の喪失と可動に伴う痛みを引き起こす

各関節は「てこ」として働く

• 通常の関節において、単一軸に対する動きは二つがセットになっている（屈曲と伸展、内転と外転、内旋と外旋など）
• 一対の動きのみが可能となる関節、二対あるいは三対の動きが可能となる関節が存在する
• 関節は1、2、3の回旋軸を持ち、それぞれの回旋軸に対して一つの自由度がある

肩関節

• 肩甲骨と上腕骨の継目
• 三軸性の可動域を有し、様々に動かすことが可能である
• 外転などでは肩甲骨の動きとの関連に注意が必要

前腕骨の動き

• 橈骨と尺骨が作る関節：回内と回外
• 橈骨が尺骨の周りを移動するが、尺骨も転位する

関節の安定性

• 関節面の形状、大きさ
• 靭帯
• 関節周囲の筋緊張（muscle tone）

靭帯

• 関節に架かる密な結合組織の帯

靭帯の特徴

• 関節のどちらの側でもシャーピー線維（Sharpey’s fibers)によって骨に結合し、関節の安定と補強になる
• 靭帯損傷の臨床上の問題:
  • 靭帯は血管がほとんどないため治癒が遅い（avascular）
  • 骨から剥がれると繊維が再び骨に入ることはなく、治癒しても働きが弱い
  • 靭帯の損傷によって関節の安定性に影響を及ぼし、関節脱臼になることがある