2. 骨の内部構築 Der innere Aufbau des Knochens

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骨の海綿質は、Hermann Meyerが詳述しているように、一見すると骨の梁や小板が不規則に集積しているように見える。これらの梁や小板の厚さは様々で、その配列も網目の粗密も一定せず、一見無秩序な印象を与える。しかし、海綿質の本質は単に骨の大きな外形を保ちつつ重量を抑えることだけではない。実際、海綿質は最小限の骨質を用いて、外力に対する個々の骨の抵抗力を最大限に高めるよう配列されている。

海綿質の構造は極めて合目的的で、骨の静止時および活動時の力学と密接に関連している。そのため、同一の場所では常に同一の構造が再現される。例外は、骨髄の支柱となる細かい糸状の網のみであり、これは当然のことである。

この合目的的な構造は海綿質のみならず緻密質にも認められる。緻密質においても、同一の原理に従って、外力に抵抗する小梁が圧縮され密集している。すなわち、緻密質は密集した海綿質であり、海綿質は疎らになった緻密質である。

骨は全体として、その形・大きさ・役割に適した複数の小梁系統から成り、それらの走行は肉眼でも明確に識別できる。これは個々の骨だけでなく、骨格全体にも当てはまる。全骨格は多数の小梁系の集合体であり、それらは一定の線に沿って平行、分散、合流、交差し、ある骨の境界で中断されたり、次の骨に引き継がれたりしている。

Benninghoff (Verh. anat. Ges., 1925) は、裂隙線法（Spaltmethode）を用いて脱灰した骨におけるこの線の走行を明らかにし（RK364(右肩甲骨後面の裂隙線)、365(一端固定柱) ）、さらに、この走行が骨格の被膜（軟骨膜および骨膜）の線維の方向と一致することも示した。

骨は全体として、最小限の材料で外力に対する最大の抵抗力を得られるよう構築されている。具体的には：

骨の材料は疎に配置されているため、緻密に圧縮された場合よりも大きな体積を占める。
個々の構成要素（骨質の小板や小梁）は、骨にかかる最大の圧力および張力の方向に沿って伸びているため、外力に対して最も効果的に抵抗力を発揮できる。

ここで、一端を壁面に固定し他端に荷重をかけた柱の例を観察し、その張力線と圧力線を示す（RK364(右肩甲骨後面の裂隙線)、365(一端固定柱) ）。

柱の1端Bを壁に固定すると、最大および最小の垂直力の方向は2つの線系で表される。これらの線系は中軸と45°で交差し、柱の両縁と90°、また線系同士も90°で交差する。下に凹の曲線は張力を、上に凹の曲線は圧力を表す。各曲線の端のうち、急傾斜の端が最小の力を、横に走る端が最大の力を示す。したがって、DおよびD1端では張力は0となるが、CおよびC1端では最大値となる。

もし個々の棒を張力線と圧力線に一致させて1本の柱を組み立てることができれば、「せん断応力」が除去され、同時に負荷による張力と圧力に対して最大の抵抗力を得られるだろう。このような構造の柱は、隙間のない緻密な柱と同じ大きさの負荷に対して、折れることなく耐えることができる。

骨格構造の最も美しい例の1つは、大腿骨上部の前頭断面またはそのX線像に見られる（RK157(管状骨の縦断面)、158(晒した大腿骨の内腔の金属鋳型) 、RK366(下肢の海綿質の構築)

RK367(大腿骨)、368(脛骨)、369(腓骨) ）。

「張力曲線に相当する大きな骨小梁系が、関節面の大腿骨頭窩下部と頭部下外側半から起こり、外側面の緻密質へと移行している。これと交差する別の骨小梁系は圧力曲線に相当し、小転子の高さで内側面の緻密質から起こり、大転子へ向かって伸びている。この小梁系とほぼ同じ起始点から上方へ走る小梁の流れがあり、関節面上面の内側部に放散して、骨盤からの圧力を直接大腿骨内側面の緻密質に伝える。これら3系の骨梁の流れに囲まれた空間は、これらの流れの続き（特に後2者）によって充填されることもあるが、しばしば網目状の細かい海綿質で満たされ、時にはほぼ完全に骨小梁を欠くこともある。また、関節面上面の外側半から1つの小梁系が頭部中央へ向かって伸び、前述の上下に走る小梁系と最初に述べた大きな張力曲線系の中に消失している。大転子は網目状の海綿質をわずかに含むか、表面に平行して上下に走る数本の小梁を持つ。また、上述の圧力曲線系の小梁が大転子の表面にまで達することもある。

大腿骨下端では脛骨両端と同様の小梁配列を示すが、内部の小梁系の交差は見られない。これは両顆の関節面が一体となってある程度単一の凹関節面を形成し、そこから生じる小梁がこの関節面にできるだけ垂直な方向をとる傾向があるためである。これに対応して、張力に耐えるためのカスガイの役割を果たす小梁系（Streckbandsystem）もよく発達している。両上顆は細かく丸い網目状の海綿質で満たされているか、または顆の構造に次のように関与している。すなわち、上述の張力に対する小梁系がその表面にまで続き、上下に走る小梁はなお疎らに表面近くまで認められるか、あるいは主流の続きとなって上顆全体を貫いている。」（H. Meyer）

特に示唆に富むもう一つの例は、踵骨の縦断面またはレントゲン像である（RK355(過剰足根骨の模型図)、356(足の骨格のレントゲン像) 、RK366(下肢の海綿質の構築) 、RK370(海綿質の曲線：ヒトの踵骨)、371(海綿質の曲線：中足骨の前頭断) ）。

踵骨の海綿質は3系の小梁に分けられる。そのうち2系は負荷面から起こり、2つの場所へ向かっている。1つは踵骨結節が地面に接する面へ、もう1つは踵骨の立方骨と結合する遠位面へ向かう。静力学的には、立方骨は踵骨の地面への延長とみなされる。第3の小梁系は踵骨結節から起こり、踵骨の下面を経て、先述の立方骨との結合面に終わる。この小梁系は踵骨の近位面から遠位面まで分枝せずに直接続き、足底面では密集して1枚の緻密な板を形成し、両端部では上方へ扇状に広がる。

最初の2系は体重の圧力を受ける支梁とみなされ、第3の小梁系は骨の水平方向への移動を防ぎ、同時に地面からの反力を受けるカスガイ（Streckband）として機能する。つまり、最初の2系は圧縮力に、第3系は張力に対抗する。これら3系は、踵骨内部の圧力線と張力線の方向について、図式静力学の教えるところとよく一致している。力学的に意味の少ない三角形の空間には小梁がほとんどなく、繊細なクモの巣のような骨髄支持組織のみが存在する。

踵骨の小梁系は、アキレス腱の付着によりやや複雑化している。アキレス腱の張力は、前述の扇状に広がった後方小梁系の中央部小梁によって直接受け止められる。さらに、踵骨結節上部に別の小さな小梁群があり、これはアキレス腱が側方から受ける圧力に対応して生じたものである。

一連の例を説明した今、この注目すべき現象の本質について考察を進めよう。この現象は骨に加わる体重負荷によって生じると考えられがちだが、体重のかからない上肢や下顎骨、さらには水棲哺乳動物や硬骨魚の全骨格にも同様の現象が見られる。

では、ある場合には体重支持が、他の場合には別の要素が骨の内部構築を生じさせると考えるべきだろうか。直観的に考えられるのは、すべての場合に共通して強く作用する1つの要素が内部構築の発生に最も重要な役割を果たすということであり、その要素とは筋肉である。筋肉は骨格よりもはるかに大きな量を占め、骨と最も緊密かつ本質的な関係にあり、受動的運動器官である骨に対して能動的運動器官として働くからである。

骨には多数の突起があり、筋肉の起始・停止点を無数に提供している。筋肉はこれらを介して骨に作用し、骨格というテコの全系統を動かす。筋肉の力は軽視できず、突然の収縮で骨格を折ることさえある。筋肉が収縮していないときでも、絶えず骨に対してかなりの張力や圧力を及ぼしている。

大型魚の比較的細い脊柱と、それに関係する大量の筋肉を観察してほしい。これらの脊椎の美しい構築を考慮すると、筋肉こそが骨小梁の形成に最も深い影響を与えているという結論に至るだろう。

たいていの陸上動物およびヒトは体肢の上に体を乗せて立っているが、その段階に達する前にすでに適切な内部構築ができている。既存の構築が引き継がれ、必要な働きができるように少し補足形成されるだけなのである。つまり、骨の内部構築が示すこの美しい像は、骨格というテコの系統に作用する筋肉の力（これもまた線の形で表現しうる）を考慮に入れることによってはじめてよく理解されるのである。

骨の内部構築が最初に出現するのは生後ではなく、すでに胎生期に形成されているのであって、このことは強調しておかねばならない。とすれば、これは先天的に伝承されるものだということは確かであろうが、また一方で、胎児の筋肉の張力や圧力がこの先天的獲得現象の全過程において協同して働いていないとは言いがたい。

以上のようなわけで、骨質は静力学的および動力学的にそれが存在するに値するところにだけ、すなわち抵抗力線に沿ってのみ沈着し、この力線から外れたところには形成されないのである。このようなことがなぜ起こるかというと、有効なものだけが要求され、無効なものは完成されないか、あるいは消失してしまうという自然の一般法則に通じるものであろう。

治癒しつつある骨折の仮骨の中にも適切な構築が再現されることも、ここで述べておく価値があろう。