肌肉骨骼组织病理生理与课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大家好,1,大家好1,肌肉骨骼组织的病理生理及其愈合机制,2,肌肉骨骼组织的病理生理及其愈合机制2,2,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。,3,概述3,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。,4,创伤的愈合炎症期 （inflammatory）,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。,血小板来源的生长因子（,PDGF,）,转化生长因子,-,（,TGF-,）,5,增生期 （proliferative） 约从第,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。,6,成熟期（maturation） 接下来的重塑过程以,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,。,7,肌腱解剖结构7,正常肌腱横断面解剖示意图,8,正常肌腱横断面解剖示意图8,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。,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。,肌腱外观结构,9,肌腱的外观结构主要由它们在体内所处的部位和功能决,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。,10,肌腱的生物力学特性 肌腱是人体内最强大的软组织结构,影响肌腱生物学性能的因素,所处解剖部位,功能锻炼,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,11,影响肌腱生物学性能的因素所处解剖部位肌腱的急性损伤原因11,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，,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。,12,肌腱的愈合 损伤后，受损部位血肿形成并机化，血管侵,肱骨内上髁炎愈合失败的组织病理学表现,13,肱骨内上髁炎愈合失败的组织病理学表现13,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。,14,肌腱的修复 肌腱损伤多为开放性，以切割伤为多见，常,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。,15,肌腱的疲劳损伤 原因：过度使用慢性疲劳损伤的病理生理发生在肌,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,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）,16,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未来,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。,17,韧带韧带的解剖结构 韧带是联接骨或软骨的一种特殊致,膝关节的韧带,18,膝关节的韧带18,膝关节的韧带与肌腱,(,后面观,),19,膝关节的韧带与肌腱19,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。,20,韧带的生物力学特性 研究表明，韧带的受力-应变曲线,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 。,生物力学,21,Kennedy等测量马膝关节有关的不同韧带的强度,制动、恢复活动以及锻炼对韧带的影响,Laros,等研究在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，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。,22,制动、恢复活动以及锻炼对韧带的影响 Laros等研,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，制动周后仅遗留增加的翻转交错的胶原蛋白，而制动周后胶原含量明显缺失。,23,Klein 等报道兔后肢软组织中胶原蛋白翻转交错,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。第周，已没有外观征象且细胞反应消退。到第周，以纤维组织完成修复。,24,急性韧带损伤与愈合 组织愈合部位充足的血供是伤后组,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。第周断端间被平行的胶原纤维桥接，并与原 韧带纤维相连。第周，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。,25,较重的扭伤也发生类似改变，但关节软骨的表层发生纤,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：,1.,收缩器,2.,结缔组织,3.,肌,-,腱连结,4.,周围神经系统,5.,血供系统,26,骨骼肌与肌-腱连结骨骼肌的结构和生理特点1.收缩器,主要的肌肉形态,27,主要的肌肉形态27,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。,骨骼肌的微细结构,28,骨骼肌纤维的肌浆丰富，其中除含有大量肌原纤维外，,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。,29,骨骼肌纤维的分型 按形态和功能的不同，骨骼肌纤,骨骼肌纤维,30,骨骼肌纤维30,人骨骼肌纵切面,31,人骨骼肌纵切面31,骨骼肌染色切片,32,骨骼肌染色切片32,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。,33,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,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。,因此，即使肌肉的组织学外观“正常”，也不一定具有正常的收缩功能。,34,变性 在骨骼肌损伤的第一阶段，肌肉纤维会发生退化。,再生,很多的实验研究都提到了“卫星细胞”。它存在于肌纤维的周围，是肌肉再生之源。,恢复神经支配和再血管化,在失神经支配的情况下，肌肉的再生过程仍能进行，但其后的功能恢复却必须在恢复神经支配之后。,同样的，微血管血流灌注的恢复对肌肉功能的恢复也非常重要。,35,再生 很多的实验研究都提到了“卫星细胞”。它存在于,一个重要的概念：,卫星细胞,成年哺乳动物的骨骼肌细胞对各种生理刺激反应有很强的适应能力：例如生长、训练和损伤，这个适应过程的发生在很大程度上归功于骨骼肌卫星细胞。处于静止期的卫星细胞与成熟的肌纤维细胞相比，有显著的不同，表现为卫星细胞位于肌纤维膜和基质之间的切迹处。成熟的骨骼肌纤维细胞是终末分化的，不具有增生能力，所以肌肉的生长和再生就要由卫星细胞来完成。通常状况下，卫星细胞保持不分裂或静止状态，但是，当肌肉受到损伤时，卫星细胞进行增生并表达肌标记物（又称为肌纤维母细胞）。最后，这些细胞再融合进已存在的骨骼肌纤维中，或者彼此融合，形成新的肌纤维,36,一个重要的概念： 卫星细胞 36,膝关节周围的肌肉及肌腱,37,膝关节周围的肌肉及肌腱37,膝关节周围的肌肉,(,前面,),38,膝关节周围的肌肉38,膝关节周围的肌肉,(,外侧,),39,膝关节周围的肌肉39,膝关节周围的肌肉,(,内侧,),40,膝关节周围的肌肉40,几类重要的损伤,挫伤,挫伤是由于肌肉、肌腱或韧带受到冲击而造成的淤肿，其形成是由于损伤部位血液淤滞并使皮肤颜色发生改变所致。多数挫伤并不严重，若及时采取休息，冷敷，压迫并抬高患肢等措施，伤情都能很好控制。,撕裂伤,肌肉横断伤可能是由穿通伤或外科干预措施造成。撕裂部位产生致密的结缔组织。疤痕组织的形成会干扰肌肉收缩功能的恢复。若通过,外科手术,将撕裂的肌肉断端叠积起来，可以有效减少疤痕形成。,41,偏心性收缩,肌纤维的破坏还可能是由过量运动所引起的。这种现象在运动员中很常见。延迟发生的肌肉疼痛，在过度运动后,12,天达到高峰。这种现象有助于和急性肌肉拉伤相鉴别。疼痛通常和肌肉的偏心性收缩有关。,这种收缩是一种正常的肌肉运动方式。例如，在行走动作中就包含有这种收缩活动。走路时，,胫骨前肌,就作偏心性收缩以减缓后跟触地后的踝跖屈。,偏心性损伤的病理生理机制还不是很清楚，但有证据表明它和肌肉氧化功能有关。在损伤组织中含多量,IIB,型纤维，这种纤维不能很好地利用氧化途径。,42,偏心性收缩42,急性拉伤,拉伤可能只是单纯的肌肉或肌腱牵拉伤，也可能是肌肉,-,肌腱联合的部分或完全撕裂。,发生这类损伤后功能恢复缓慢，有时甚至会造成肌肉或肌,-,腱连接的功能不全。,拉伤通常发生于跨越两个关节的肌肉。有几条肌肉很容易发生拉伤，如,绳肌腱、股直肌、长收肌、腓肠肌,等。,43,急性拉伤 拉伤可能只是单纯的肌肉或肌腱牵拉伤，也可,腓肠肌内侧头拉伤后的,MRI,表现,注,:,大箭头所指的是液体渗出后聚集在皮下的高信号区,小箭头指的是肌,-,腱连结处的高信号区,44,腓肠肌内侧头拉伤后的MRI表现注:大箭头所指的是液体渗出后聚,拉伤后肌,-,腱连结处部分纤维断裂,45,拉伤后肌-腱连结处部分纤维断裂45,骨筋膜室综合征,骨筋膜室综合征是肢体骨筋膜间隔区肌肉、神经、血管等组织因急性严重缺血造成的一种早期综合征，是临床常见且较严重的创伤并发症。,病理过程,缺血,水肿,缺血,与之相应的,病理分期,：,1.,濒临缺血性肌挛缩,2.,缺血性肌挛缩,3.,坏疽,46,骨筋膜室综合征病理过程46,分类,急性骨筋膜室综合征,慢性骨筋膜室综合征,后果：,肢体坏死，坏疽，,缺血性肌挛缩,处理：,早期 切开减压,晚期 手术矫正,47,分类后果：肢体坏死，坏疽，缺血性肌挛缩处理：47,未来的发展方向,神经,-,肌肉系统的病理生理特点,骨骼肌及肌,-,腱连接的损伤原因及其,愈合机制,损伤修复及组织再生过程的人工控制技术,运动损伤的防护和治疗技术,48,未来的发展方向神经-肌肉系统的病理生理特点48,