肌肉骨骼组织的病理生理及

骨 骼 肌 纤 维
人骨骼肌纵切面
骨骼肌染色切片
•骨骼肌损伤与修复的病理生理
上述五个主要组织成分中的任何一个被破坏或功能 障碍都会导致骨骼肌的损伤和功能失常。
原因:
直接的机械损伤(挫伤,撕裂,肌牵张过度）
间接机制（近端血管或神经损伤） 损伤与修复的病理生理学机制决定了损伤后康复的速 度和程度。而功能恢复取决于收缩器，结缔组织，神 经血管结构三者的恢复情况。
肌肉骨骼组织的病理生理 及其愈合机制
概述
关节及关节周围软组织的急性和慢性损伤是 骨科诊疗活动中的常见病。而韧带、肌腱、肌肉 和骨骼损伤的评价和治疗技术也在不断发展。在 临床工作中，我们越来越感觉到研究软组织损伤 机制及其愈合的必要性和重要性。在这一节里， 我们简要回顾一下肌腱、韧带、肌肉等软组织的 组织学结构、病理生理，以及它们的愈合或修复 机制。
膝关节的韧带
膝关节的韧带与肌腱
(后面观)
Fra Baidu bibliotek
•韧带的生物力学特性
研究表明，韧带的受力-应变曲线与胶原组织相似。
韧带具有可复性的弹性区域和不可复性的“临界点” 。 1500牛顿(N)的负荷可使人前十字交叉韧带损伤，这时 韧带已被 拉长了静息 长度的近60%。 韧带损伤与施加外力的频率有关，负荷较大，极度拉 长时，韧带易发生损伤，而且快速率变形(deformation) 较慢速率消耗更多能量。在慢速率变形中，附着端是最薄 弱的一点，易于发生撕脱性骨折。对于较快速率而言，越 是接近生理状况，撕脱性骨折和韧带内撕裂伤的发生率越 接近。快速率负荷引起的撕脱性骨折，通常产生较大的骨 碎片，这也与临床观察相一致。
骨骼肌与肌-腱连结
骨骼肌的结构和生理特点
一块典型的肌肉，可分为中间部的肌腹和两端的肌腱。 肌腹是肌的主体部分，由横纹肌纤维组成的肌束聚集构成， 色红，柔软有收缩能力。肌腱呈索条或扁带状，由平行的 胶原纤维束构成，色白，有光泽，但无收缩能力，腱附着 于骨处与骨膜牢固地编织在一起。骨骼肌由五个主要的组 织成分构成：
肱骨内上髁炎愈合失败的组织病理学表现
•肌腱的修复
肌腱损伤多为开放性，以切割伤为多见，常合并 神经伤或骨折等；也可发生闭合性撕裂。肌腱断裂后， 相应的关节失去活动功能。对12h以内的伤口，如伤 口较整齐，污染不重，肌腱缺损很小，只要条件允许 都应争取早期缝合肌腱。术后肌腱粘连迄今仍是肌腱 手术的最大难题，若在手术中遵循肌腱损伤的治疗原 则，采用创伤小的操作技术，熟练掌握肌腱修复方法， 术后早期功能练习，可望减少粘连，获得较好的效果。
•变性
在骨骼肌损伤的第一阶段，肌肉纤维会发生退 化。这种内源性变性与血供无关，它是由内源性蛋 白酶活性增强而导致的细胞破坏所引起。然后吞噬 细胞在局部聚集。紧接着，外源性、由细胞介导的 肌肉纤维裂解过程开始了。
通常认为，只有在严重的肌肉损伤后才会发生 纤维破坏和细胞浸润。但最近的研究表明，尽管光 镜下没有明显的变化，但研究人员已经通过电镜观 察到了肌肉亚细胞水平的显著变化，这可能是损伤 后肌肉的收缩力下降的原因之一。
增生期 （proliferative）
约从第3天开始从 伤口底部及边缘长出肉芽组织，填平伤口。毛细血管大 约以每日延长0.1～0.6mm的速度增长，其方向大都 垂直于创面，并呈袢状弯曲。肉芽组织中没有神经，故 无感觉。第5～6天起纤维母细胞产生胶原纤维，其后 一周胶原纤维形成甚为活跃，以后逐渐缓慢下来。随着 胶原纤维越来越多，出现瘢痕形成过程，大约在伤后一 个月瘢痕完全形成。可能由于局部张力的作用，瘢痕中 的胶原纤维最终与皮肤表面平行。
骨骼肌纤维的分型
按形态和功能的不同，骨骼肌纤维分为三型， 每一个肌肉，三型纤维构成比例不同。
1．红肌纤维 这类肌纤维内富有肌红蛋白 和线粒体，故呈暗红色，Z线宽，其能量来源主要靠 有氧氧化。红肌纤维收缩缓慢而持久，又称慢缩纤 维。 2．白肌纤维 这类肌纤维内肌红蛋白和线 粒体较少，肌原纤维较多，呈淡红色，Z线窄，其能 量来源主要靠无氧酵解。白肌纤维收缩快，但持续 时间短，故称快缩纤维。 3．中间型肌纤维 这一类肌纤维的结构与功能 介于前两者之间。
血小板来源的生长因子（PDGF）
转化生长因子-β（TGF-β）
成熟期（maturation）
接下来的重塑过程 以胶原的合成和降解形式实现，其中以合成占主导地位。
注意：创伤愈合的任何一个时期（炎症期、增生期、
成熟期）都受到多个因素的影响，如损伤的部位、伤 口大小、血供情况、以及局部机械因素。在损伤的处 理过程中，充分考虑这些因素，有助于损伤愈合。
•肌腱的疲劳损伤
原因：过度使用 处理：主动休息，作伸展运动，非甾体类抗炎药
•慢性疲劳损伤的病理生理
发生在肌腱-骨骼连接处的损伤通常是由于肌腱炎， 患者会感觉肌腱和腱-骨连接处疼痛。肌腱炎很少发 生于肌-腱连接处，但此处肌肉劳损的发生率很高。
•运动损伤的激素治疗
糖皮质激素注射治疗在炎症早期的治疗矛盾 •减少白细胞渗出，降低其趋化活性 •延缓了创伤修复机制的启动
•创伤的愈合
结缔组织损伤的愈合是一个复杂的过程，包括细胞 间的相互作用，细胞外基质、生长因子、以及炎症反应 的调节。任何一个环节出问题都会导致疤痕形成和功能 障碍，也就不可能恢复正常的组织结构和功能关系。 创伤愈合过程可以分为炎症期，增生期和成熟期。
炎症期 （inflammatory）
伤口早期局部有不 同程度的组织坏死和血管断裂出血，数小时内便出现炎症 反应，表现为充血、浆液渗出及白细胞游击，故局部红肿。 白细胞以中性粒细胞为主，3天后转为以巨噬细胞为主。 伤口中的血液和渗出液中的纤维蛋白原很快凝固形成凝块， 有的凝块表面干燥形成痂皮，凝块及痂皮起着保护伤口的 作用。
较重的扭伤也发生类似改变，但关节软骨的表层 发生纤维变性，且韧带愈合过程历时８～１０周。 Jack观察了猫内侧副韧带从撕裂到自身愈合过 程中撕裂处的组织学变化。起初，撕裂端之间充满血 液，随后，血凝块演变为由周围蜂窝组织长入的疏松 肉芽组 织。韧带断端充血，高度血管化。撕裂4d， 侵入肉芽组织的增生性成纤维细胞产生新的胶原纤维。 这一过程不断发展。第２周断端间被平行的胶原纤维 桥接，并与原 韧带纤维相连。第３周，血管反应消 退，胶原纤维变得粗大且成束状排列，第7周 ，韧带 外观除了局部轻微增厚外大体正常。
•制动、恢复活动以及锻炼对韧带的影响
Laros等研究在６～１２周不同制动条件下狗的 内侧副韧带，他们发现，关节制动使韧带胫骨附着处 的骨质吸收而变得薄弱。制动８周后， 灵长类前十字 交叉韧带的顺应性提高，最大负荷阈值降低39%。期 间， 等张锻炼并未明显改善这一状况，２０周的重新 活动功能锻练也没有完全恢复强度。 对引起上述变化的生物化学基础进行研究后发现： 制动9周后，狗和兔膝关节周围结缔组织中水、透明质 酸、4-硫酸软骨素和6-硫酸软骨素的浓度明显降低。
•影响肌腱生物学性能的因素
1. 所处解剖部位 2. 功能锻炼 3. 年龄
•肌腱的急性损伤
原因
直接原因：挫伤，撕裂，过度牵拉等
间接因素：解剖部位，血供，骨骼成熟度等
•肌腱的愈合
损伤后，受损部位血肿形成并机化，血管侵入， 成纤维细胞及毛细血管侵入，I、III型胶原基质沉积。 随着时间的延长，受机械应力的刺激，Ⅰ型胶原占居 主导地位，并排列成束状，走行与张力方向平行，替 代原来的组织结构，但结构及组成与原来的结构及组 成已不相同。如果保留了正常肌肉—肌腱单位的长 度—张力关系，不发生纤维变性，肌腱愈合后同样可 被一疏松蜂窝组织包裹，以利其滑动。
•急性韧带损伤与愈合
组织愈合部位充足的血供是伤后组织愈合所必需 的。韧带是血管较少的组织，显微血管造影和组织学 研究表明，其主要血供来自周围软组织而非骨结构。 以前十字 交叉韧带为例，髌下脂肪垫和滑膜分支是血 供主要来源，手术中保护或解剖性修复 这些组织具有 重要的临床意义。 在发生轻度扭伤后１周，受伤的滑膜组织、韧带 和关节囊出现水肿、成纤维细胞增生、以及淋巴细胞 浸润，这在近骨附着处更明显。扭伤后２～３周，滑 膜仍有炎性反应，韧带和关节囊周围软组织仍有成纤 维细胞的增生。第４周，已没有外观征象且细胞反应 消退。到第６周，以纤维组织完成修复。
•生物力学
Kennedy等测量马膝关节有关的不同韧带的强 度， 发现前十字交叉韧带和胫侧 副韧带在快、慢速 率运动中具有大致同等的张力强度，而后十字交叉韧 带是上二者的两倍，这可以解释：尽管不同的韧带其 损伤机理各不相同，但后十字交叉韧带撕裂伤的发生 率明显偏低。 显微镜下和液体流变学证实的韧带损伤仍可在外 观上大体完整 。
同时，肌腱的结构还决定于其所处的力学环境。 例如，需要承受很大压应力的肌腱，它们在外观上 呈纤维软骨样，以适应压力负荷。
•肌腱的生物力学特性
肌腱是人体内最强大的软组织结构之一。这是由胶 原纤维本身的抗拉强度和其在拉力方向上的排列方式所 决定的。 和其它软组织相似，肌腱也表现出粘弹性材料的特 征。例如，肌腱的伸长取决于施加的力量、施力速率、 以及锻炼情况。同样的，肌腱也可以延长。当肌肉等长 收缩时，肌腱延长以使肌肉有更大的空间收缩，而其总 长度保持不变。
正常肌腱横断面解剖示意图
•肌腱外观结构
肌腱的外观结构主要由它们在体内所处的部位 和功能决定。作直线运动的肌腱常常由一层疏松的 结缔组织所包绕。而作剧烈弯曲的肌腱，如手的屈 肌腱，外被有双层腱鞘，其作用相当与滑轮。鞘的 内外层都附有滑膜细胞，它可以产生滑液，支持肌 腱滑动。被有腱鞘的肌腱，其无血管区域的营养供 给也主要是由滑液完成。
1.收缩器 3.肌-腱连结 2.结缔组织 4.周围神经系统
5.血供系统
主要的肌肉形态
骨骼肌的微细结构
骨骼肌纤维的肌浆丰富，其中除含有大量肌原纤维 外，还含有肌红蛋白（myoglobin）、大量的线粒体、 糖原颗粒和少量脂滴。肌红蛋白的分子结构近似血红蛋 白，能与氧结合，起到储存氧的作用。肌红蛋白与线粒 体、糖原颗粒和脂滴共同构成肌纤维收缩的供能系统。 每条肌纤维的外面包有基膜。在肌膜与基膜之间可 见到一种多突起的细胞，核呈扁圆形、着色泽，核仁清 楚，称这种细胞为肌卫星细胞（muscle satellite cell）。在生长的肌组织中数量较多，成年时减少，一 般认为骨骼肌损伤时，肌卫星细胞分裂繁殖，参与骨骼 肌的再生。
肌腱

解剖结构
肌腱是将肌肉连接到骨骼上的、强有力的结缔组织 结构。它的主要功能是传导力。因此，相对来说，肌腱的 收缩性很小。 肌腱由致密的胶原纤维束构成。其主要细胞成分是 成纤维细胞，它平行排列于胶原纤维束之间，产生胶原和 蛋白聚糖。 胶原是肌腱的主要成分，其中I型胶原占肌腱干重的 86%。三分之而的I型胶原分子由三个氨基酸构成：甘 氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量 III型胶原；而在损伤的肌腱中， III型胶原相应增多。 胶原纤维呈线形、螺旋形、或交叉方式走行，由纤维细胞 基质——腱内膜分隔成束 。
•未来的研究方向
•肌腱愈合过程中的细胞反应 •生长因子和细胞因子在愈合反应的发起和维持过 程中的作用 •肌腱的慢性、疲劳性损伤的评估（原因，机制）
韧带
•韧带的解剖结构
韧带是联接骨或软骨的一种特殊致密结缔组织，其 功能是支持关节。韧带中主要的细胞类型是成纤维细胞。 成纤维细胞的超微结构包括完善的粗面内质网和高尔基 复合体，它们可以合成大量的蛋白质。韧带主要包含由 成纤维细胞产生的非细胞成分。成纤维细胞外周的非细 胞基质包括纤维和非晶体基质，韧带中的纤维主要是I 型胶原(90%) 以及少量 的III型胶原，也有网状纤维 和弹性纤维。在特定的韧带中，胶原纤维一般沿张力方 向分布，因此与韧带的强度有关。
Klein 等报道兔后肢软组织中胶原蛋白翻转交错的 增加导致胶原纤维非成熟性交联(cross-linking) ，但 他们进一步的研究发现骨中胶原蛋白缺失更明显，且与韧 带易于骨薄弱处撕脱相关。 通过对韧带强度的计算，Amiel等认为：当从制动关 节上剥离下来后， 韧带自身更加柔韧。推测胶原蛋白翻 转交错的增加导致胶原纤维排列紊乱，因为失去了机械外 力的定向控制作用，他们进一步的研究表明，制动９周后 仅遗留增加的翻转交错的胶原蛋白，而制动１２周后胶原 含量明显缺失。