骨頭為什麼每隔幾年就會重新打造一次？
― 少了負責破壞的細胞，骨頭反而會變脆弱
骨頭在身體裡，看起來像是「最不會改變的東西」。但事實上，你的骨頭此時此刻正一點一點被拆掉，又在同一個地方重新造出新的骨頭。而且，一旦這個「破壞」的角色消失，骨頭非但不會變強，反而會變得脆弱。
回想一下博物館裡展示的骨頭標本。又白又硬，像石頭一樣，完全看不出「活著」的樣子。
然而，聽聽手臂受傷、打了好幾個月石膏的人怎麼說：拆下石膏後，手臂不只變細了，連骨頭本身也變薄了。
石頭做的柱子，不會因為沒有使用就變細。骨頭的表現，顯然和石頭不一樣。
骨頭會被重新打造，理由有兩個
每天走路、運動，骨頭內部都會產生極細小的裂縫。骨頭不是從表面把裂縫補起來，而是把裂縫所在的那一段整塊挖掉丟棄，再用新的骨頭填回去。
骨頭會把經常受力的地方變厚，不太受力的地方變薄。身體把有限的材料，搬到真正需要的地方去。
這兩件事，都必須先「破壞一次」才能成立。接下來依序說明。
骨頭裡，挖掘的角色和填補的角色是搭檔工作
骨頭內部有兩種細胞。一種負責溶解舊骨、往前挖進去，另一種則跟在後面，用新骨頭把挖出來的空間填回去。前者稱為蝕骨細胞，後者稱為造骨細胞。
這兩者並不是各自獨立工作。挖掘的一方先開出通道，填補的一方緊跟在後。請看圖1，就像一支小型的隧道工程隊，緩緩地在骨頭裡向前推進。
一個工地從開挖到填補完成，據信要花上數個月。而全身上下，同時有數百萬個這樣的工地在運作。在看起來如標本般靜止的骨頭裡，工程其實從未停歇。
不常用的骨頭會變薄，是因為材料被調到別處去了
如果挖掘和填補的力道一樣，骨量就不會改變。但這兩者會依照當地所受的力，改變各自運作的強弱。經常受力的地方，填補一方會占上風，骨頭因此變厚；不太受力的地方，挖掘一方占上風，骨頭就會變薄。
打了石膏的手臂會變瘦，並不是身體偷懶，而是把沒在用的地方的材料回收，調去真正需要的地方。鈣質只能從食物中攝取，對身體來說是珍貴的資源，沒有餘裕留給閒置不用的柱子。
同樣的事，在太空中也會發生。在幾乎沒有重力的環境裡，支撐身體的骨頭幾乎不受力。太空人雖然被要求運動，據信骨量仍會逐漸減少。地面上我們骨頭的厚度，其實是對每天所承受重力的回應。
骨頭和石頭不同，是由兩種材料組成的。一種是以磷酸鈣為主的堅硬顆粒，另一種是名為膠原蛋白的柔韌纖維。光有堅硬顆粒，會像粉筆一樣容易斷裂；光有纖維，則會像橡膠一樣撐不住重量。正因為兩者兼具，才同時擁有硬度與韌性。這和鋼筋混凝土靠鋼筋與混凝土組合而變強的道理相似。
有一種天生挖掘功能較弱的疾病，患者的骨頭會變得又厚又重。然而已知這樣的骨頭反而更容易骨折，因為舊骨和裂縫無法被丟棄、只能一直殘留下來。這被視為一個例子，說明骨頭的強度並非單靠骨量就能決定。
總結
骨頭並不是做好了就結束的零件。挖掘者和填補者成對地在全身巡迴，丟棄有裂縫的舊骨，並把材料重新集中到受力的地方。所以用得多就變厚，用得少就變薄。從標本那潔白的骨頭裡完全想像不到，但你的骨頭今天依然在施工中。
骨頭並不是因為不變才強壯。
正因為不斷重新打造，才能保持強壯。
形狀本身如何造就強度的機制，收錄在蛋殼為什麼用手握不會破，用邊緣輕輕一敲卻會破？；身體自我修復的另一個例子，則收錄在割傷是怎麼癒合的？。同樣是鈣質構成，卻沒有細胞重新打造機制的，是牙齒。這個差異，已在牙齒明明是身體最硬的部位，為什麼會因蛀牙而溶解？中說明過。
- 把吃完的雞骨頭洗淨晾乾，用手稍微彎彎看。它不會像堅硬的石頭那樣瞬間斷裂，而是會先微微彎曲才折斷，這正是材料並非只有堅硬顆粒的證據。
- 把同一根骨頭浸在食用醋裡兩三天。堅硬顆粒的成分會溶入醋中，只留下柔韌的纖維，骨頭就會變得像橡膠一樣可以彎曲（越細的骨頭變化越明顯）。
- 量一量慣用手和非慣用手手腕附近的粗細並比較看看。常用的那一側有時會稍微粗一點。像網球這類經常單手用力的運動選手，這種差異往往更明顯。
生骨頭或肉汁容易沾附雜菌，請務必使用充分加熱、清洗過的骨頭，接觸後也請洗手。泡過醋的骨頭請勿食用。
想知道更多 ― 用語、數學式與教科書的連結從國中理科到大學專業科目，明確標示各段落屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「生物基礎・生物」課程範圍
- 高中＋高中進階內容，或教科書專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（骨代謝學・生物材料學）的內容
- 研究連大學都還不當作「定論」教授、研究者正在調查中的內容
國中用語：這個現象是有名字的
- 骨重塑（骨改造）：破壞舊骨、在同一位置重新造出新骨，終生持續進行的作用。
- 蝕骨細胞：釋出酸與酵素、溶解舊骨的細胞。文中的「挖掘者」。
- 造骨細胞：釋出新骨材料、把空洞填回去的細胞。文中的「填補者」。
- 骨細胞：埋在骨頭裡、彼此以網狀方式相連，被認為能感知受力方式，並向挖掘者、填補者下達指令的細胞。
國中高中用算式確認看看：一天之中有多少骨頭在替換
體內的鈣質，絕大部分都在骨頭裡。我們用骨頭一年替換的比例，來估算一天之中大約有多少鈣質在移動。使用的單位是 g（克）和 mg（毫克）。
| 符號與單位規則 | g 是克，mg 是毫克（1 g ＝ 1000 mg） |
| 成人體內的鈣質量 | 約 1000 g（大部分被認為存在骨頭中） |
| 骨頭一年替換的比例 | 約 10%（成人大致的參考值） |
| 一杯牛奶（200 mL）的鈣質 | 約 220 mg |
| 一年的天數 | 365 天 |
| 一年替換的鈣質（g） | 1000 × 0.1 ＝ 100 |
| 換算成一天（g） | 100 ÷ 365 ≒ 0.27 |
| 把 g 換成 mg | 0.27 × 1000 ＝ 270 |
算下來，每天大約有 270 mg，也就是相當於一杯多的牛奶份量的鈣質，從骨頭裡釋出，又回到骨頭裡。可見骨頭不是靜止不動的倉庫，而更像是有進有出的批發商。
高中高中＋為什麼要繞這麼一大圈「先破壞再建造」
高中金屬或樹脂在反覆受力之後，內部會長出細小裂縫，某一刻便會突然斷裂，這稱為疲勞。骨頭同樣背負著這種材料的宿命，但因為是活的組織，可以把有裂縫的部位整塊替換掉來應對。對於無法從表面補起的內部裂縫，挖掉丟棄反而是更可靠的做法。
高中＋埋在骨頭裡的骨細胞，一旦所在位置出現裂縫就會死亡。這個死亡被認為會成為「該挖這裡」的訊號，進而召喚挖掘者前來。也就是說，骨頭內建了一套能自行通報受損位置的機制。
大學力決定形狀的想法
骨頭的形狀會依照所受力的分布而改變，這個想法從19世紀就已為人所知，以提出者之名稱為沃爾夫定律。20世紀後半，這被整理成一套框架：骨頭變形的大小存在「恰到好處的範圍」，低於這個範圍骨量會減少，高於則會增加。生物材料學也把這個特性用在人工關節的設計上。因為如果金屬零件比骨頭硬太多，力就會被金屬承擔掉，無法傳到周圍的骨頭，反而使骨頭變瘦。
研究目前仍不清楚的事
- 力是如何被「感知」的 骨細胞究竟是感知變形本身，還是感知骨頭內細小管道中液體的流動，目前尚無定論。
- 挖掘量與填補量是如何取得平衡的 關於為什麼隨著年齡增長，填補一方會漸漸追不上，目前有多種假說並存。
- 太空中的骨量流失能防範到什麼程度 運動或藥物能抑制到什麼地步、回到地面後能恢復多少，隨著長期太空停留的增加，至今仍在持續調查中。
也就是說，本文的內容也是「目前已知範圍內的說明」。骨頭看似安靜，其實是研究仍在持續進行的地方。
與教科書的連結（依程度區分）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・動物身體的構造 | 骨頭與細胞的作用 |
| 高中 | 生物基礎・體內環境的維持／物理基礎・力與變形 | 挖掘者與填補者的平衡 |
| 高中＋ | 生物・細胞間的訊息傳遞 | 裂縫成為訊號的機制 |
| 大學 | 骨代謝學・生物材料學・骨科學 | 沃爾夫定律與人工關節的設計 |
| 研究 | 骨生物學・太空醫學 | 感知力的機制、太空中的骨量流失 |
| ― | 與生活的連結 | 運動與飲食如何影響骨量 |
- 骨質疏鬆症預防與治療指南（日本骨粗鬆症學會等，日本骨粗鬆症学会ほか）― 骨重塑與骨量隨年齡變化的基礎知識。
- Frost, H. M., "Bone's mechanostat: a 2003 update", The Anatomical Record, 275A (2003) ― 骨頭變形程度與骨量增減之間的關係。
- Wolff, J., "Das Gesetz der Transformation der Knochen" (1892) ― 骨頭形狀會依受力改變的古典理論。
- 美國國家航空暨太空總署（NASA）― 載人太空活動介紹頁（太空停留對人體影響的概述）。
- 日本食品標準成分表（日本文部科學省，文部科学省）― 牛奶的鈣質含量。
※本文為面向大眾的科學解說。文中數值僅為幫助理解機制的參考、概算值。骨量與骨骼強度存在很大的個體差異，涉及健康狀況或治療的判斷，請諮詢醫師等專業人士。