肌肉骨骼組織的病理生理及

關(guān)于肌肉骨骼組織的病理生理及第1頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三概述

關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)周圍軟組織的急性和慢性損傷是骨科診療活動中的常見病。而韌帶、肌腱、肌肉和骨骼損傷的評價和治療技術(shù)也在不斷發(fā)展。在臨床工作中，我們越來越感覺到研究軟組織損傷機制及其愈合的必要性和重要性。在這一節(jié)里，我們簡要回顧一下肌腱、韌帶、肌肉等軟組織的組織學(xué)結(jié)構(gòu)、病理生理，以及它們的愈合或修復(fù)機制。第2頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三創(chuàng)傷的愈合結(jié)締組織損傷的愈合是一個復(fù)雜的過程，包括細胞間的相互作用，細胞外基質(zhì)、生長因子、以及炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)。任何一個環(huán)節(jié)出問題都會導(dǎo)致疤痕形成和功能障礙，也就不可能恢復(fù)正常的組織結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系。創(chuàng)傷愈合過程可以分為炎癥期，增生期和成熟期。炎癥期

（inflammatory）

傷口早期局部有不同程度的組織壞死和血管斷裂出血，數(shù)小時內(nèi)便出現(xiàn)炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為充血、漿液滲出及白細胞游擊，故局部紅腫。白細胞以中性粒細胞為主，3天后轉(zhuǎn)為以巨噬細胞為主。傷口中的血液和滲出液中的纖維蛋白原很快凝固形成凝塊，有的凝塊表面干燥形成痂皮，凝塊及痂皮起著保護傷口的作用。

第3頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三增生期

（proliferative）

約從第3天開始從傷口底部及邊緣長出肉芽組織，填平傷口。毛細血管大約以每日延長0.1～0.6mm的速度增長，其方向大都垂直于創(chuàng)面，并呈袢狀彎曲。肉芽組織中沒有神經(jīng)，故無感覺。第5～6天起纖維母細胞產(chǎn)生膠原纖維，其后一周膠原纖維形成甚為活躍，以后逐漸緩慢下來。隨著膠原纖維越來越多，出現(xiàn)瘢痕形成過程，大約在傷后一個月瘢痕完全形成。可能由于局部張力的作用，瘢痕中的膠原纖維最終與皮膚表面平行。

血小板來源的生長因子（PDGF）轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）第4頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三成熟期（maturation）接下來的重塑過程以膠原的合成和降解形式實現(xiàn)，其中以合成占主導(dǎo)地位。注意：創(chuàng)傷愈合的任何一個時期（炎癥期、增生期、成熟期）都受到多個因素的影響，如損傷的部位、傷口大小、血供情況、以及局部機械因素。在損傷的處理過程中，充分考慮這些因素，有助于損傷愈合。第5頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肌腱解剖結(jié)構(gòu)

肌腱是將肌肉連接到骨骼上的、強有力的結(jié)締組織結(jié)構(gòu)。它的主要功能是傳導(dǎo)力。因此，相對來說，肌腱的收縮性很小。肌腱由致密的膠原纖維束構(gòu)成。其主要細胞成分是成纖維細胞，它平行排列于膠原纖維束之間，產(chǎn)生膠原和蛋白聚糖。膠原是肌腱的主要成分，其中I型膠原占肌腱干重的86%。三分之而的I型膠原分子由三個氨基酸構(gòu)成：甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量III型膠原；而在損傷的肌腱中，III型膠原相應(yīng)增多。膠原纖維呈線形、螺旋形、或交叉方式走行，由纖維細胞基質(zhì)——腱內(nèi)膜分隔成束。第6頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三正常肌腱橫斷面解剖示意圖第7頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

肌腱的外觀結(jié)構(gòu)主要由它們在體內(nèi)所處的部位和功能決定。作直線運動的肌腱常常由一層疏松的結(jié)締組織所包繞。而作劇烈彎曲的肌腱，如手的屈肌腱，外被有雙層腱鞘，其作用相當與滑輪。鞘的內(nèi)外層都附有滑膜細胞，它可以產(chǎn)生滑液，支持肌腱滑動。被有腱鞘的肌腱，其無血管區(qū)域的營養(yǎng)供給也主要是由滑液完成。同時，肌腱的結(jié)構(gòu)還決定于其所處的力學(xué)環(huán)境。例如，需要承受很大壓應(yīng)力的肌腱，它們在外觀上呈纖維軟骨樣，以適應(yīng)壓力負荷。肌腱外觀結(jié)構(gòu)第8頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肌腱的生物力學(xué)特性

肌腱是人體內(nèi)最強大的軟組織結(jié)構(gòu)之一。這是由膠原纖維本身的抗拉強度和其在拉力方向上的排列方式所決定的。和其它軟組織相似，肌腱也表現(xiàn)出粘彈性材料的特征。例如，肌腱的伸長取決于施加的力量、施力速率、以及鍛煉情況。同樣的，肌腱也可以延長。當肌肉等長收縮時，肌腱延長以使肌肉有更大的空間收縮，而其總長度保持不變。第9頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三影響肌腱生物學(xué)性能的因素所處解剖部位功能鍛煉年齡肌腱的急性損傷原因直接原因：挫傷，撕裂，過度牽拉等間接因素：解剖部位，血供，骨骼成熟度等第10頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肌腱的愈合

損傷后，受損部位血腫形成并機化，血管侵入，成纖維細胞及毛細血管侵入，I、III型膠原基質(zhì)沉積。隨著時間的延長，受機械應(yīng)力的刺激，Ⅰ型膠原占居主導(dǎo)地位，并排列成束狀，走行與張力方向平行，替代原來的組織結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)及組成與原來的結(jié)構(gòu)及組成已不相同。如果保留了正常肌肉—肌腱單位的長度—張力關(guān)系，不發(fā)生纖維變性，肌腱愈合后同樣可被一疏松蜂窩組織包裹，以利其滑動。第11頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肱骨內(nèi)上髁炎愈合失敗的組織病理學(xué)表現(xiàn)第12頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肌腱的修復(fù)

肌腱損傷多為開放性，以切割傷為多見，常合并神經(jīng)傷或骨折等；也可發(fā)生閉合性撕裂。肌腱斷裂后，相應(yīng)的關(guān)節(jié)失去活動功能。對12h以內(nèi)的傷口，如傷口較整齊，污染不重，肌腱缺損很小，只要條件允許都應(yīng)爭取早期縫合肌腱。術(shù)后肌腱粘連迄今仍是肌腱手術(shù)的最大難題，若在手術(shù)中遵循肌腱損傷的治療原則，采用創(chuàng)傷小的操作技術(shù)，熟練掌握肌腱修復(fù)方法，術(shù)后早期功能練習(xí)，可望減少粘連，獲得較好的效果。第13頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三肌腱的疲勞損傷

原因：過度使用處理：主動休息，作伸展運動，非甾體類抗炎藥慢性疲勞損傷的病理生理發(fā)生在肌腱-骨骼連接處的損傷通常是由于肌腱炎，患者會感覺肌腱和腱-骨連接處疼痛。肌腱炎很少發(fā)生于肌-腱連接處，但此處肌肉勞損的發(fā)生率很高。第14頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三運動損傷的激素治療糖皮質(zhì)激素注射治療在炎癥早期的治療矛盾減少白細胞滲出，降低其趨化活性延緩了創(chuàng)傷修復(fù)機制的啟動未來的研究方向肌腱愈合過程中的細胞反應(yīng)生長因子和細胞因子在愈合反應(yīng)的發(fā)起和維持過程中的作用肌腱的慢性、疲勞性損傷的評估（原因，機制）第15頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三韌帶韌帶的解剖結(jié)構(gòu)

韌帶是聯(lián)接骨或軟骨的一種特殊致密結(jié)締組織，其功能是支持關(guān)節(jié)。韌帶中主要的細胞類型是成纖維細胞。成纖維細胞的超微結(jié)構(gòu)包括完善的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體，它們可以合成大量的蛋白質(zhì)。韌帶主要包含由成纖維細胞產(chǎn)生的非細胞成分。成纖維細胞外周的非細胞基質(zhì)包括纖維和非晶體基質(zhì)，韌帶中的纖維主要是I型膠原(90%)以及少量的III型膠原，也有網(wǎng)狀纖維和彈性纖維。在特定的韌帶中，膠原纖維一般沿張力方向分布，因此與韌帶的強度有關(guān)。

第16頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)的韌帶第17頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)的韌帶與肌腱

(后面觀)第18頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三韌帶的生物力學(xué)特性

研究表明，韌帶的受力-應(yīng)變曲線與膠原組織相似。韌帶具有可復(fù)性的彈性區(qū)域和不可復(fù)性的“臨界點”。1500牛頓(N)的負荷可使人前十字交叉韌帶損傷，這時韌帶已被拉長了靜息長度的近60%。韌帶損傷與施加外力的頻率有關(guān)，負荷較大，極度拉長時，韌帶易發(fā)生損傷，而且快速率變形(deformation)較慢速率消耗更多能量。在慢速率變形中，附著端是最薄弱的一點，易于發(fā)生撕脫性骨折。對于較快速率而言，越是接近生理狀況，撕脫性骨折和韌帶內(nèi)撕裂傷的發(fā)生率越接近?？焖俾守摵梢鸬乃好撔怨钦?，通常產(chǎn)生較大的骨碎片，這也與臨床觀察相一致。

第19頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三Kennedy等測量馬膝關(guān)節(jié)有關(guān)的不同韌帶的強度，發(fā)現(xiàn)前十字交叉韌帶和脛側(cè)副韌帶在快、慢速率運動中具有大致同等的張力強度，而后十字交叉韌帶是上二者的兩倍，這可以解釋：盡管不同的韌帶其損傷機理各不相同，但后十字交叉韌帶撕裂傷的發(fā)生率明顯偏低。顯微鏡下和液體流變學(xué)證實的韌帶損傷仍可在外觀上大體完整。生物力學(xué)第20頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三制動、恢復(fù)活動以及鍛煉對韌帶的影響Laros等研究在６～１２周不同制動條件下狗的內(nèi)側(cè)副韌帶，他們發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)制動使韌帶脛骨附著處的骨質(zhì)吸收而變得薄弱。制動８周后，靈長類前十字交叉韌帶的順應(yīng)性提高，最大負荷閾值降低39%。期間，等張鍛煉并未明顯改善這一狀況，２０周的重新活動功能鍛練也沒有完全恢復(fù)強度。對引起上述變化的生物化學(xué)基礎(chǔ)進行研究后發(fā)現(xiàn)：制動9周后，狗和兔膝關(guān)節(jié)周圍結(jié)締組織中水、透明質(zhì)酸、4-硫酸軟骨素和6-硫酸軟骨素的濃度明顯降低。第21頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

Klein等報道兔后肢軟組織中膠原蛋白翻轉(zhuǎn)交錯的增加導(dǎo)致膠原纖維非成熟性交聯(lián)(cross-linking)，但他們進一步的研究發(fā)現(xiàn)骨中膠原蛋白缺失更明顯，且與韌帶易于骨薄弱處撕脫相關(guān)。通過對韌帶強度的計算，Amiel等認為：當從制動關(guān)節(jié)上剝離下來后，韌帶自身更加柔韌。推測膠原蛋白翻轉(zhuǎn)交錯的增加導(dǎo)致膠原纖維排列紊亂，因為失去了機械外力的定向控制作用，他們進一步的研究表明，制動９周后僅遺留增加的翻轉(zhuǎn)交錯的膠原蛋白，而制動１２周后膠原含量明顯缺失。

第22頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三急性韌帶損傷與愈合

組織愈合部位充足的血供是傷后組織愈合所必需的。韌帶是血管較少的組織，顯微血管造影和組織學(xué)研究表明，其主要血供來自周圍軟組織而非骨結(jié)構(gòu)。以前十字交叉韌帶為例，髕下脂肪墊和滑膜分支是血供主要來源，手術(shù)中保護或解剖性修復(fù)這些組織具有重要的臨床意義。在發(fā)生輕度扭傷后１周，受傷的滑膜組織、韌帶和關(guān)節(jié)囊出現(xiàn)水腫、成纖維細胞增生、以及淋巴細胞浸潤，這在近骨附著處更明顯。扭傷后２～３周，滑膜仍有炎性反應(yīng)，韌帶和關(guān)節(jié)囊周圍軟組織仍有成纖維細胞的增生。第４周，已沒有外觀征象且細胞反應(yīng)消退。到第６周，以纖維組織完成修復(fù)。第23頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

較重的扭傷也發(fā)生類似改變，但關(guān)節(jié)軟骨的表層發(fā)生纖維變性，且韌帶愈合過程歷時８～１０周。

Jack觀察了貓內(nèi)側(cè)副韌帶從撕裂到自身愈合過程中撕裂處的組織學(xué)變化。起初，撕裂端之間充滿血液，隨后，血凝塊演變?yōu)橛芍車涓C組織長入的疏松肉芽組織。韌帶斷端充血，高度血管化。撕裂4d，侵入肉芽組織的增生性成纖維細胞產(chǎn)生新的膠原纖維。這一過程不斷發(fā)展。第２周斷端間被平行的膠原纖維橋接，并與原韌帶纖維相連。第３周，血管反應(yīng)消退，膠原纖維變得粗大且成束狀排列，第7周，韌帶外觀除了局部輕微增厚外大體正常。

第24頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三骨骼肌與肌-腱連結(jié)骨骼肌的結(jié)構(gòu)和生理特點一塊典型的肌肉，可分為中間部的肌腹和兩端的肌腱。肌腹是肌的主體部分，由橫紋肌纖維組成的肌束聚集構(gòu)成，色紅，柔軟有收縮能力。肌腱呈索條或扁帶狀，由平行的膠原纖維束構(gòu)成，色白，有光澤，但無收縮能力，腱附著于骨處與骨膜牢固地編織在一起。骨骼肌由五個主要的組織成分構(gòu)成：

1.收縮器2.結(jié)締組織3.肌-腱連結(jié)4.周圍神經(jīng)系統(tǒng)5.血供系統(tǒng)第25頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三主要的肌肉形態(tài)第26頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

骨骼肌纖維的肌漿豐富，其中除含有大量肌原纖維外，還含有肌紅蛋白（myoglobin）、大量的線粒體、糖原顆粒和少量脂滴。肌紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)近似血紅蛋白，能與氧結(jié)合，起到儲存氧的作用。肌紅蛋白與線粒體、糖原顆粒和脂滴共同構(gòu)成肌纖維收縮的供能系統(tǒng)。

每條肌纖維的外面包有基膜。在肌膜與基膜之間可見到一種多突起的細胞，核呈扁圓形、著色澤，核仁清楚，稱這種細胞為肌衛(wèi)星細胞（musclesatellitecell）。在生長的肌組織中數(shù)量較多，成年時減少，一般認為骨骼肌損傷時，肌衛(wèi)星細胞分裂繁殖，參與骨骼肌的再生。骨骼肌的微細結(jié)構(gòu)第27頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三骨骼肌纖維的分型

按形態(tài)和功能的不同，骨骼肌纖維分為三型，每一個肌肉，三型纖維構(gòu)成比例不同。

1．紅肌纖維這類肌纖維內(nèi)富有肌紅蛋白和線粒體，故呈暗紅色，Z線寬，其能量來源主要靠有氧氧化。紅肌纖維收縮緩慢而持久，又稱慢縮纖維。

2．白肌纖維這類肌纖維內(nèi)肌紅蛋白和線粒體較少，肌原纖維較多，呈淡紅色，Z線窄，其能量來源主要靠無氧酵解。白肌纖維收縮快，但持續(xù)時間短，故稱快縮纖維。

3．中間型肌纖維這一類肌纖維的結(jié)構(gòu)與功能介于前兩者之間。第28頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三骨骼肌纖維第29頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三人骨骼肌縱切面第30頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三骨骼肌染色切片第31頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三骨骼肌損傷與修復(fù)的病理生理上述五個主要組織成分中的任何一個被破壞或功能障礙都會導(dǎo)致骨骼肌的損傷和功能失常。原因:

直接的機械損傷(挫傷,撕裂,肌牽張過度）間接機制（近端血管或神經(jīng)損傷）損傷與修復(fù)的病理生理學(xué)機制決定了損傷后康復(fù)的速度和程度。而功能恢復(fù)取決于收縮器，結(jié)締組織，神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)三者的恢復(fù)情況。第32頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三變性

在骨骼肌損傷的第一階段，肌肉纖維會發(fā)生退化。這種內(nèi)源性變性與血供無關(guān)，它是由內(nèi)源性蛋白酶活性增強而導(dǎo)致的細胞破壞所引起。然后吞噬細胞在局部聚集。緊接著，外源性、由細胞介導(dǎo)的肌肉纖維裂解過程開始了。通常認為，只有在嚴重的肌肉損傷后才會發(fā)生纖維破壞和細胞浸潤。但最近的研究表明，盡管光鏡下沒有明顯的變化，但研究人員已經(jīng)通過電鏡觀察到了肌肉亞細胞水平的顯著變化，這可能是損傷后肌肉的收縮力下降的原因之一。因此，即使肌肉的組織學(xué)外觀“正?！?，也不一定具有正常的收縮功能。第33頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三再生

很多的實驗研究都提到了“衛(wèi)星細胞”。它存在于肌纖維的周圍，是肌肉再生之源?；謴?fù)神經(jīng)支配和再血管化

在失神經(jīng)支配的情況下，肌肉的再生過程仍能進行，但其后的功能恢復(fù)卻必須在恢復(fù)神經(jīng)支配之后。同樣的，微血管血流灌注的恢復(fù)對肌肉功能的恢復(fù)也非常重要。第34頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三一個重要的概念：

衛(wèi)星細胞

成年哺乳動物的骨骼肌細胞對各種生理刺激反應(yīng)有很強的適應(yīng)能力：例如生長、訓(xùn)練和損傷，這個適應(yīng)過程的發(fā)生在很大程度上歸功于骨骼肌衛(wèi)星細胞。處于靜止期的衛(wèi)星細胞與成熟的肌纖維細胞相比，有顯著的不同，表現(xiàn)為衛(wèi)星細胞位于肌纖維膜和基質(zhì)之間的切跡處。成熟的骨骼肌纖維細胞是終末分化的，不具有增生能力，所以肌肉的生長和再生就要由衛(wèi)星細胞來完成。通常狀況下，衛(wèi)星細胞保持不分裂或靜止狀態(tài)，但是，當肌肉受到損傷時，衛(wèi)星細胞進行增生并表達肌標記物（又稱為肌纖維母細胞）。最后，這些細胞再融合進已存在的骨骼肌纖維中，或者彼此融合，形成新的肌纖維第35頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉及肌腱第36頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉(前面)第37頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉(外側(cè))第38頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三膝關(guān)節(jié)周圍的肌肉(內(nèi)側(cè))第39頁，講稿共46頁，2023年5月2日，星期三

幾類重要的損傷挫傷

挫傷是由于肌肉、肌腱或韌帶受到?jīng)_擊而造成的淤腫，其形成是由于損傷部位血液淤滯并使皮膚顏色發(fā)生改變所致。多數(shù)挫傷并不嚴重，若及時采取休息，冷敷，壓迫并抬高患肢等措施，傷情都能很好控制。撕裂傷

肌肉橫斷傷可能是由穿通傷或外科干預(yù)措施造成。撕裂部位產(chǎn)生致密的結(jié)締組織。疤痕組織的形成會干擾肌肉收縮功能的恢復(fù)。若通過外科手術(shù)將撕裂的肌肉斷端疊積